Přeskočit vysokonapěťovou síť?Každá součást a její rozměry musí být zpochybněny, aby se optimalizovaly náklady. Nic nelze považovat za samozřejmost, vše může být úplně jinak.
Na konci 19. století existovala pouze vodní energie a výroba elektřiny pomocí tepelných a energetických strojů. Vodní energie byla vázána na geografické podmínky a velké centralizované tepelné elektrárny jsou mnohem účinnější než malé decentralizované elektrárny. Pro mobilní domy existují malé plynové generátory se 7% účinností, nejnovější generace paroplynových elektráren Siemens má 64% výhřevnost. Tento malý pístový motor a obrovská plynová turbína, jejíž odpadní teplo stále pohání parní turbíny. Logická odpověď: potřebujeme elektrickou síť, která propojí výrobce a spotřebitele vzdálené od sebe. Ale platí tato logika vždy a všude?
Prvním krokem je zdokonalení na 24 elektřiny pomocí baterií. Z čeho se skládá domácí úložný systém v rozsahu 15 kWh? Obvykle 16 bateriových článků o kapacitě 280 Ah až 320 Ah v pouzdře. Z čeho se skládá domácí systém pro ukládání energie v rozsahu 150 kWh? Obvykle z 10 bloků, z nichž každý obsahuje 16 bateriových článků o kapacitě 280 Ah až 320 Ah zapojených do série. Z čeho se skládají velkokapacitní úložné systémy o kapacitě mnoha MWh? Překvapivě z naprosto stejných základních komponent. Používají se naprosto stejné bateriové články jako v domácím úložném systému o kapacitě 15 kWh. Mezi domácím systémem skladování s kapacitou 15 kWh a velkokapacitním systémem skladování s kapacitou 150 MWh není žádný rozdíl v účinnosti. Proč jednoduše neprovozovat vše na baterie, abyste měli k dispozici 365/24 energie? Napadá mě staré přísloví: peníze musí fungovat.
Existují 4 důvody, proč ukládat solární energii:
Peníze musí fungovat. Pokud má taková baterie 200 plných cyklů za rok a vydrží 15 let, pak bychom při ceně 60 €/kWh měli: 60 / (15 let × 200 cyklů) = 0,02 €/kWh nákladů na skladování. Skvělé, to sedí! Pokud však zvětšíte velikost baterie tak, aby pokryla rozdíl mezi letním a zimním obdobím, pak se životnost může prodloužit na 25 let, ale 60 € / 25 let = 2,40 €/kWh. To je absolutně nemožné! Baterie jsou příliš drahé na to, aby fungovaly jen jednou ročně.
Kolik stojí jednoduchá nádrž s 1 GWh tepelné energie? To je necelých 200 000 litrů metanolu. Přibližně 20 000 eur. Pokud by to generátor se 40% účinností přeměnil na elektřinu, bylo by to 400 MWh. Proveďme velmi zjednodušený výpočet pro celé zařízení Power to Methanol 300 kW za 300 000 EUR, nádrž 20 000 EUR, generátor 80 000 EUR, aby se v případě potřeby vyrobilo 400 MWh z 2 GWh přebytečné elektřiny: 400 000 EUR / (20 let × 400 000 kWh ročně) = 0,05 EUR/kWh. V řetězci je třeba znásobit efektivitu. 50 % výkonu na metanol × 40 % generátoru je velmi skromných 20 %. Ale pokud svítí slunce celý den a baterie jsou plné, pak je energie na metanol plýtváním jinak nevyužitelné sluneční energie. V zemích v blízkosti rovníku je typické, že 25 % sluneční energie jde na výrobu metanolu, z něhož se pak vyrábí 5 % celkové spotřeby elektřiny.
To platí v blízkosti rovníku, kde jsou výkyvy počasí dominantním faktorem dlouhodobého ukládání a sklon zemské osy hraje podřadnou roli. Já naproti tomu žiji v Rakousku 47,722° severně od rovníku. Zde je rozdíl mezi létem a zimou dramatický.
Již existuje vysokonapěťová síť, mnoho kilometrů krychlových podzemních zásobníků plynu a velké centrální elektrárny s kombinovaným cyklem. Rakousko má 7 km³ podzemních zásobníků plynu, což představuje 70 TWh nebo téměř 8 000 kWh na obyvatele. Chybí jen řádově více fotovoltaiky, 3 kWh baterie na 1 kW fotovoltaiky a energie na metan. Centralizovaná velkokapacitní technologie má výhody z hlediska účinnosti jak pro Power to X, tak pro výrobu elektřiny. Tyto výhody jsou větší než náklady na vysokonapěťovou síť.
Provedli jsme rozsáhlé simulace pro 50 různých lokalit a hodinová data o výnosu v letech 2005 až 2020 s různým zatížením. Každá z těchto různých konfigurací byla simulována s různým zatížením. Cílem těchto simulací bylo odpovědět na otázku: Je možné snížit náklady na energii pro dopravu a mobilitu na polovinu pomocí sídel s rychlým nabíjením mimo síť? Při cenách baterií, které se očekávají za několik let, je to možné: někde podél dálnice stojí několik domů GEMINI nové generace, které nabízejí rychlonabíjení za 0,20 €/kWh. Zde jsou tři příklady použití:
Bez připojení k elektrické síti, ale s 80 kW fotovoltaiky a 160 kWh baterií umožňuje přímé napájení 80 kW rychlonabíječky. Tyto domy, které jsou dobře rozmístěny v odlehlých vesnicích, mohou poprvé umožnit dojet s elektromobilem do jakéhokoli místa v Africe.
Typická velikost by mohla být 16 domů s 2 MW fotovoltaiky a 6 MWh sodíkových baterií. Generátor o výkonu 300 kW zajišťuje elektřinu, i když je několik dní velmi zataženo. Jakmile budou k dispozici levné elektrárny na výrobu metanolu o výkonu 300 kW, bude možné přebytečnou elektřinu využít. Pomocí 1 MW lze rychle nabíjet i velké nákladní automobily. V průměru se každý den prodá 6 MWh elektřiny. To by bylo například 8 velkých nákladních automobilů s 400 kWh a 70 osobních automobilů s nabíjením 40 kWh.
V horkých zemích je beton ideální pro stavbu silnic. Nezahřívá se tolik jako asfalt a především při vysokých teplotách neklesá jeho viskozita jako u asfaltu. Výroba cementu je však energeticky náročné odvětví. Například cementárna LEUBE nedaleko mého bydliště potřebuje na 500 000 tun roční výroby 110 GWh elektřiny a 400 GWh tepelné energie. Slinek lze také ohřívat elektřinou, což je účinnější, ale tím se potřeba elektřiny zvýší na 360 GWh. Na 3 km² energeticky optimalizované plochy osídlení může cementárna této velikosti fungovat pouze s elektřinou. Podle prognóz vývoje cen baterií bude tento způsob výroby nejlevnější již za několik let. Levné baterie jsou klíčem ke zdokonalení solární energie na 24fázovou elektřinu. Elektřina na metanol je klíčem ke zušlechtění 24fázové elektřiny na elektřinu 24/365. | |||||||||||||||||||||
GEMINI next Generation AG (Inc.)
