Да пропуснете мрежата за високо напрежение?Всеки компонент и неговото оразмеряване трябва да бъдат разгледани, за да се оптимизират разходите. Нищо не може да се приема за даденост, всичко може да бъде напълно различно.
В края на XIX в. е имало само хидроенергия и производство на електроенергия чрез топлоелектрически машини. Хидроенергията е била обвързана с географските условия, а големите централизирани топлоелектрически централи са много по-ефективни от малките децентрализирани централи. За мобилните домове има малки генератори, захранвани с газ, с ефективност 7 %; последното поколение парогазови електроцентрали на Siemens има 64 % топлинна стойност. Този малък бутален двигател и тази огромна газова турбина, чиято отпадна топлина все още задвижва парни турбини. Логичният отговор е, че се нуждаем от електропреносна мрежа, която да свързва отдалечени един от друг производители и потребители. Но дали тази логика е валидна винаги и навсякъде?
Първата стъпка е усъвършенстването до 24 електричество с помощта на батерии. От какво се състои една домашна система за съхранение на енергия в диапазона от 15 kWh? Обикновено 16 акумулаторни клетки с капацитет от 280 Ah до 320 Ah в корпус. От какво се състои една домашна система за съхранение в диапазона от 150 kWh? Обикновено от 10 блока, всеки от които съдържа 16 последователно свързани акумулаторни клетки с капацитет от 280 Ah до 320 Ah. От какво се състоят големите системи за съхранение на много MWh? Изненада, абсолютно същите основни компоненти. Използват се абсолютно същите акумулаторни клетки като в домашната система за съхранение на 15 kWh. Няма разлика в ефективността между домашната система за съхранение на 15 kWh и мащабната система за съхранение на 150 MWh. Защо просто да не захранвате всичко с батерии, за да разполагате с 365/24 енергия? Сещам се за една стара поговорка: парите трябва да работят.
Има 4 причини да съхранявате слънчева енергия:
Парите трябва да работят. Ако такава батерия има 200 пълни цикъла годишно и издържа 15 години, тогава при 60 €/kWh ще имаме: 60 / (15 години × 200 цикъла) = 0,02 €/kWh разходи за съхранение. Чудесно, това отговаря на изискванията! Но ако оразмерите батерията достатъчно голяма, за да покрие разликата между лятото и зимата, тогава експлоатационният срок може да се увеличи до 25 години, но 60 € / 25 години = 2,40 €/kWh. Това е абсолютно невъзможно! Батериите са твърде скъпи, за да работят само веднъж годишно.
Колко струва един обикновен резервоар, съдържащ 1 GWh топлинна енергия? Това е малко под 200 000 литра метанол. Около 20 000 евро. Ако един генератор с 40% ефективност превърне тази енергия в електричество, това ще бъде 400 MWh. Нека направим много опростено изчисление за цялото оборудване Power to Methanol 300 kW на стойност 300 000 EUR, резервоар 20 000 EUR, генератор 80 000 EUR, за да се произвеждат 400 MWh от 2 GWh излишна електроенергия при нужда: 400 000 EUR / (20 години × 400 000 kWh годишно) = 0,05 EUR/kWh. Трябва да умножите ефективността на веригата. 50% енергия за метанол × 40% генератор е много скромно 20%. Но ако слънцето грее цял ден и батериите са пълни, тогава енергията за метанол е разхищение на иначе неизползваемата слънчева енергия. В страните, разположени близо до екватора, обикновено 25% от слънчевата енергия се използва за производство на метанол, който след това генерира 5% от общото търсене на електроенергия.
Това е вярно в близост до екватора, където колебанията на времето са доминиращият фактор за дългосрочно съхранение, а наклонът на земната ос играе второстепенна роля. Аз, от друга страна, живея в Австрия, на 47,722° северно от екватора. Тук разликата между лятото и зимата е драматична.
Вече съществуват мрежа за високо напрежение, много кубични километри подземни съоръжения за съхранение на газ и големи централни електроцентрали с комбиниран цикъл. Австрия разполага със 7 km³ подземни газови хранилища, което представлява 70 TWh или почти 8000 kWh на жител. Единственото, което липсва, е един порядък повече фотоволтаици, 3 kWh батерия на kW фотоволтаици и енергия за метан. Централизираната широкомащабна технология има предимства от гледна точка на ефективността както при Power to X, така и при производството на електроенергия. Тези предимства са по-големи от разходите за мрежа с високо напрежение.
Извършихме обширни симулации за 50 различни места и часовите данни за добива от 2005 до 2020 г. с различни натоварвания. Всяка от тези различни конфигурации беше симулирана с различни натоварвания. Тези симулации имаха за цел да отговорят на въпроса: възможно ли е да се намалят наполовина разходите за енергия за транспорт и мобилност, като се използват селища с бързо зареждане извън мрежата? С цените на батериите, които се очакват след няколко години, това е възможно: някъде по магистралата има няколко къщички GEMINI от следващо поколение, които предлагат бързо зареждане за 0,20 евро/ kWh. Ето три примера за приложение:
Без връзка с електрическата мрежа, но с 80 kW фотоволтаици и 160 kWh батерии е възможно директното захранване на 80 kW бързо зарядно устройство. Тези къщи, които са добре разпределени в отдалечени села, могат да направят възможно за първи път да се достигне до всяка точка в Африка с електрически автомобил.
Типичен размер може да бъде 16 къщи с 2 MW фотоволтаици и 6 MWh натриеви батерии. Генератор с мощност 300 kW осигурява електроенергия дори когато е много облачно в продължение на дни. Веднага щом се появят евтини 300 kW електроцентрали за производство на метанол, излишната електроенергия може да бъде използвана. Големите камиони също могат да бъдат зареждани бързо с 1 MW. Средно 6 MWh електроенергия се продават всеки ден. Това означава например 8 големи камиона с 400 kWh и 70 леки автомобила със зареждане от 40 kWh.
В горещите страни бетонът е идеален за строителство на пътища. Той не се нагрява толкова, колкото асфалта, и най-вече не става вискозен като асфалта при високи температури. Но производството на цимент е енергоемка индустрия. Например циментовият завод на LEUBE близо до мястото, където живея, се нуждае от 110 GWh електроенергия и 400 GWh топлинна енергия за 500 000 тона годишно производство. Можете също така да загрявате клинкера с електроенергия, което е по-ефективно, но това увеличава нуждата от електроенергия до 360 GWh. 3 km² от енергийно оптимизираната площ на селището могат да осигурят функционирането на циментова фабрика с такъв размер само с електричество. Според прогнозите за развитието на цените на батериите това ще бъде най-евтиният метод за производство само след няколко години. Евтините акумулатори са ключът към усъвършенстването на слънчевата енергия в 24-фазно електричество. Превръщането на електроенергията в метанол е ключът към усъвършенстването на 24-часовата електроенергия в 24/365-часова електроенергия. | |||||||||||||||||||||
GEMINI next Generation AG (Inc.)
