Springe højspændingsnettet over?Der skal stilles spørgsmålstegn ved hver eneste komponent og dens dimensionering for at optimere omkostningerne. Intet kan tages for givet, alt kan være helt anderledes.
I slutningen af det 19. århundrede var der kun vandkraft og elproduktion ved hjælp af varme- og kraftmaskiner. Vandkraft var bundet til geografiske forhold, og store centraliserede varmekraftværker er meget mere effektive end små decentrale anlæg. Til mobilhomes findes der små gasdrevne generatorer med en virkningsgrad på 7 %; den seneste generation af Siemens CCGT-kraftværker har 64 % af brændværdien. Denne lille stempelmotor og denne enorme gasturbine, hvis spildvarme stadig driver dampturbiner. Det logiske svar er, at vi har brug for et elnet, der forbinder producenter og forbrugere, som er langt fra hinanden. Men er denne logik altid og overalt gyldig?
Det første skridt er forædlingen til 24 elektricitet ved hjælp af batterier. Hvad består et hjemmelagringssystem i 15 kWh-området af? Typisk 16 battericeller på 280 Ah til 320 Ah i et hus. Hvad består et hjemmelagringssystem på 150 kWh af? Typisk 10 blokke, hver med 16 seriekoblede battericeller på 280 Ah til 320 Ah. Hvad består store lagringssystemer på mange MWh af? Overraskelse, præcis de samme grundlæggende komponenter. Der bruges nøjagtig de samme battericeller som i et 15 kWh hjemmelagringssystem. Der er ingen forskel i effektivitet mellem et 15 kWh hjemmelagringssystem og et 150 MWh storskalalagringssystem. Hvorfor ikke bare køre alt på batterier og have strøm 365/24? Jeg kommer til at tænke på et gammelt ordsprog: Penge skal arbejde.
Der er fire grunde til at lagre solenergi:
Penge skal arbejde. Hvis et sådant batteri har 200 fulde cyklusser om året og holder i 15 år, så vil vi med 60 €/kWh have: 60 / (15 år × 200 cyklusser) = 0,02 €/kWh i lagringsomkostninger. Fantastisk, det passer! Men hvis du dimensionerer batteriet stort nok til at dække forskellen mellem sommer og vinter, kan levetiden øges til 25 år, men 60 €/25 år = 2,40 €/kWh. Det er absolut ikke muligt! Batterierne er alt for dyre til kun at fungere en gang om året.
Hvad koster en simpel tank, der indeholder 1 GWh termisk energi? Det ville være lige under 200.000 liter metanol. Omkring 20.000 euro. Hvis en generator med en virkningsgrad på 40 % omdanner dette til elektricitet, bliver det til 400 MWh. Lad os lave en meget forenklet beregning for hele Power to Methanol-udstyret på 300 kW til 300.000 euro, tanken til 20.000 euro, generatoren til 80.000 euro for at producere 400 MWh fra 2 GWh overskydende elektricitet, når der er brug for det: 400.000 euro / (20 år × 400.000 kWh om året) = 0,05 euro/kWh. Man skal gange effektiviteten i en kæde. 50 % strøm til metanol × 40 % generator er meget beskedne 20 %. Men hvis solen skinner hele dagen, og batterierne er fulde, så er strøm til metanol spild af ellers ubrugelig solenergi. I lande nær ækvator er en typisk situation, at 25 % af solenergien bliver til metanol, som så genererer 5 % af det samlede elforbrug.
Det gælder nær ækvator, hvor vejrsvingninger er den dominerende langtidslagringsfaktor, og jordaksens hældning spiller en underordnet rolle. Jeg bor derimod i Østrig 47,722° nord for ækvator. Her er forskellen mellem sommer og vinter dramatisk.
Der findes allerede et højspændingsnet, mange kubikkilometer underjordiske gaslagre og store centrale kraftværker med kombineret cyklus. Østrig har 7 km³ underjordiske gaslagre, hvilket svarer til 70 TWh eller næsten 8.000 kWh pr. indbygger. Det eneste, der mangler, er en størrelsesorden mere fotovoltaik, 3 kWh batteri pr. kW fotovoltaik og strøm til metan. Både for Power to X og for elproduktion har centraliseret storskalateknologi fordele med hensyn til effektivitet. Disse fordele er større end omkostningerne ved et højspændingsnet.
Vi har udført omfattende simuleringer for 50 forskellige steder og de timevise udbyttedata fra 2005 til 2020 med forskellige belastninger. Hver af disse forskellige konfigurationer blev simuleret med forskellige belastninger. Disse simuleringer var designet til at besvare spørgsmålet: Er det muligt at halvere energiomkostningerne til transport og mobilitet ved hjælp af off-grid hurtigopladningsanlæg? Med de batteripriser, der forventes om et par år, er det muligt: Et eller andet sted langs en motorvej er der et par GEMINI next generation-huse, der tilbyder hurtig opladning for 0,20 €/kWh. Her er tre eksempler på anvendelse:
Uden strømtilslutning, men 80 kW solceller og 160 kWh batterier muliggør direkte forsyning af en 80 kW hurtigoplader. Disse huse, som er godt fordelt i afsidesliggende landsbyer, kan gøre det muligt for første gang at nå et hvilket som helst sted i Afrika med en elbil.
En typisk størrelse kunne være 16 huse med 2 MW solceller og 6 MWh natrium-batterier. En generator på 300 kW leverer elektricitet, selv når det er meget overskyet i flere dage. Så snart der er billige 300 kW power-to-methanol-anlæg til rådighed, kan overskydende elektricitet udnyttes. Store lastbiler kan også oplades hurtigt med 1 MW. I gennemsnit sælges der 6 MWh elektricitet hver dag. Det svarer f.eks. til 8 store lastbiler med 400 kWh og 70 biler med 40 kWh opladning.
I varme lande er beton ideelt til vejbyggeri. Det bliver ikke så varmt som asfalt, og frem for alt bliver det ikke tyktflydende som asfalt ved høje temperaturer. Men cementproduktion er en energiintensiv industri. For eksempel kræver LEUBE-cementfabrikken i nærheden af, hvor jeg bor, 110 GWh elektricitet og 400 GWh termisk energi til en årlig produktion på 500.000 tons. Klinkerne kan også opvarmes med elektricitet, hvilket er mere effektivt, men det øger elektricitetsbehovet til 360 GWh. 3 km² energioptimeret bebyggelsesområde kan kun drive en cementfabrik af denne størrelse med elektricitet. Ifølge prognoser for udviklingen i batteripriserne vil dette være den billigste produktionsmetode om få år. Billige batterier er nøglen til at forædle solenergi til 24-faset elektricitet. Strøm til metanol er nøglen til at forædle 24-faset elektricitet til 24/365-faset elektricitet. | |||||||||||||||||||||
GEMINI next Generation AG (Inc.)
