Να παρακάμψετε το δίκτυο υψηλής τάσης;Κάθε εξάρτημα και η διαστασιολόγησή του πρέπει να αμφισβητείται προκειμένου να βελτιστοποιηθεί το κόστος. Τίποτα δεν μπορεί να θεωρηθεί δεδομένο, όλα θα μπορούσαν να είναι εντελώς διαφορετικά.
Στα τέλη του 19ου αιώνα, υπήρχε μόνο υδροηλεκτρική ενέργεια και παραγωγή ηλεκτρισμού από μηχανές θερμότητας και ενέργειας. Η υδροηλεκτρική ενέργεια ήταν συνδεδεμένη με τις γεωγραφικές συνθήκες και οι μεγάλες κεντρικές θερμικές μονάδες παραγωγής ενέργειας είναι πολύ πιο αποδοτικές από τις μικρές αποκεντρωμένες μονάδες. Για τα κινητά σπίτια, υπάρχουν μικροσκοπικές γεννήτριες που λειτουργούν με φυσικό αέριο και έχουν απόδοση 7%- η τελευταία γενιά μονάδων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας Siemens CCGT έχει 64% της θερμογόνου δύναμης. Αυτός ο μικροσκοπικός εμβολοφόρος κινητήρας και αυτός ο τεράστιος αεριοστρόβιλος, η απορριπτόμενη θερμότητα του οποίου εξακολουθεί να κινεί ατμοστρόβιλους. Η λογική απάντηση: χρειαζόμαστε ένα δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας που να συνδέει παραγωγούς και καταναλωτές που βρίσκονται σε μεγάλη απόσταση μεταξύ τους. Αλλά ισχύει αυτή η λογική πάντα και παντού;
Το πρώτο βήμα είναι η βελτίωση σε 24 ηλεκτρική ενέργεια με χρήση μπαταριών. Από τι αποτελείται ένα οικιακό σύστημα αποθήκευσης της τάξης των 15 kWh; Συνήθως από 16 κυψέλες μπαταριών 280 Ah έως 320 Ah σε ένα περίβλημα. Από τι αποτελείται ένα οικιακό σύστημα αποθήκευσης της τάξης των 150 kWh; Συνήθως από 10 μπλοκ, το καθένα με 16 συστοιχίες μπαταριών 280 Ah έως 320 Ah συνδεδεμένες σε σειρά. Από τι αποτελούνται τα συστήματα αποθήκευσης μεγάλης κλίμακας πολλών MWh; Έκπληξη, ακριβώς τα ίδια βασικά στοιχεία. Χρησιμοποιούνται ακριβώς οι ίδιες κυψέλες μπαταρίας όπως και στο οικιακό σύστημα αποθήκευσης 15 kWh. Δεν υπάρχει καμία διαφορά στην απόδοση μεταξύ του οικιακού συστήματος αποθήκευσης 15 kWh και του συστήματος αποθήκευσης μεγάλης κλίμακας 150 MWh. Γιατί να μην τρέχετε απλώς τα πάντα με μπαταρίες για να έχετε 365/24 ρεύμα; Ένα παλιό ρητό έρχεται στο μυαλό μου: τα χρήματα πρέπει να δουλεύουν.
Υπάρχουν 4 λόγοι για την αποθήκευση της ηλιακής ενέργειας:
Τα χρήματα πρέπει να δουλεύουν. Εάν μια τέτοια μπαταρία έχει 200 πλήρεις κύκλους ανά έτος και διαρκεί 15 χρόνια, τότε με 60 €/kWh θα έχουμε: 60 / (15 χρόνια × 200 κύκλοι) = 0,02 €/kWh σε κόστος αποθήκευσης. Υπέροχα, αυτό ταιριάζει! Αν όμως η μπαταρία έχει αρκετά μεγάλο μέγεθος ώστε να καλύπτει τη διαφορά μεταξύ καλοκαιριού και χειμώνα, τότε η διάρκεια ζωής μπορεί να αυξηθεί στα 25 χρόνια, αλλά 60 € / 25 χρόνια = 2,40 €/kWh. Αυτό είναι απολύτως αδύνατο! Οι μπαταρίες είναι πάρα πολύ ακριβές για να λειτουργούν μόνο μία φορά το χρόνο.
Πόσο κοστίζει μια απλή δεξαμενή που περιέχει 1 GWh θερμικής ενέργειας; Αυτό θα ήταν κάτι λιγότερο από 200.000 λίτρα μεθανόλης. Περίπου 20.000 ευρώ. Εάν μια γεννήτρια με απόδοση 40% το μετατρέψει σε ηλεκτρική ενέργεια, θα ήταν 400 MWh. Ας κάνουμε έναν πολύ απλουστευμένο υπολογισμό για ολόκληρο τον εξοπλισμό Power to Methanol 300 kW με 300.000 €, δεξαμενή 20.000 €, γεννήτρια 80.000 €, για την παραγωγή 400 MWh από 2 GWh πλεονάζουσας ηλεκτρικής ενέργειας όταν χρειάζεται: 400.000 € / (20 χρόνια × 400.000 kWh ανά έτος) = 0,05 €/kWh. Πρέπει να πολλαπλασιάσετε την αποτελεσματικότητα σε μια αλυσίδα. 50% ισχύς σε μεθανόλη × 40% γεννήτρια είναι ένα πολύ μέτριο 20%. Αλλά αν ο ήλιος λάμπει όλη την ημέρα και οι μπαταρίες είναι γεμάτες, τότε η μετατροπή της ενέργειας σε μεθανόλη είναι σπατάλη αξιοποίησης άλλως άχρηστης ηλιακής ενέργειας. Σε χώρες κοντά στον ισημερινό, μια τυπική κατάσταση είναι ότι το 25% της ηλιακής ενέργειας μετατρέπεται σε μεθανόλη, η οποία στη συνέχεια παράγει το 5% της συνολικής ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας.
Αυτό ισχύει κοντά στον ισημερινό, όπου οι καιρικές διακυμάνσεις είναι ο κυρίαρχος παράγοντας μακροχρόνιας αποθήκευσης και η κλίση του άξονα της γης παίζει δευτερεύοντα ρόλο. Εγώ, από την άλλη πλευρά, ζω στην Αυστρία 47,722° βόρεια του ισημερινού. Εδώ η διαφορά μεταξύ καλοκαιριού και χειμώνα είναι δραματική.
Ένα δίκτυο υψηλής τάσης, πολλά κυβικά χιλιόμετρα υπόγειων εγκαταστάσεων αποθήκευσης φυσικού αερίου και μεγάλες κεντρικές μονάδες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας συνδυασμένου κύκλου υπάρχουν ήδη. Η Αυστρία διαθέτει 7 km³ υπόγειας αποθήκευσης φυσικού αερίου, δηλαδή 70 TWh ή σχεδόν 8.000 kWh ανά κάτοικο. Το μόνο που λείπει είναι μια τάξη μεγέθους περισσότερα φωτοβολταϊκά, 3 kWh μπαταρίας ανά kW φωτοβολταϊκών και ενέργεια από μεθάνιο. Τόσο για το Power to X όσο και για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, η κεντρική τεχνολογία μεγάλης κλίμακας έχει πλεονεκτήματα όσον αφορά την αποδοτικότητα. Τα πλεονεκτήματα αυτά είναι μεγαλύτερα από το κόστος ενός δικτύου υψηλής τάσης.
Πραγματοποιήσαμε εκτεταμένες προσομοιώσεις για 50 διαφορετικές τοποθεσίες και τα ωριαία δεδομένα αποδόσεων από το 2005 έως το 2020 με διαφορετικές φορτίσεις. Κάθε μία από αυτές τις διαφορετικές διαμορφώσεις προσομοιώθηκε με διαφορετικά φορτία. Οι προσομοιώσεις αυτές σχεδιάστηκαν για να απαντήσουν στο ερώτημα: Είναι δυνατόν να μειωθεί στο μισό το ενεργειακό κόστος για τις μεταφορές και την κινητικότητα με τη χρήση οικισμών ταχείας φόρτισης εκτός δικτύου; Με τις τιμές των μπαταριών που αναμένονται σε λίγα χρόνια, είναι εφικτό: κάπου κατά μήκος ενός αυτοκινητόδρομου υπάρχουν μερικά σπίτια νέας γενιάς GEMINI που προσφέρουν γρήγορη φόρτιση για 0,20 €/kWh. Ακολουθούν τρία παραδείγματα εφαρμογών:
Χωρίς σύνδεση ρεύματος, αλλά 80 kW φωτοβολταϊκών και 160 kWh μπαταριών επιτρέπουν την άμεση τροφοδοσία ενός γρήγορου φορτιστή 80 kW. Αυτά τα σπίτια, τα οποία είναι καλά κατανεμημένα σε απομακρυσμένα χωριά, μπορούν να καταστήσουν για πρώτη φορά δυνατή την πρόσβαση σε οποιοδήποτε σημείο της Αφρικής με ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο.
Ένα τυπικό μέγεθος θα μπορούσε να είναι 16 σπίτια με 2 MW φωτοβολταϊκών και 6 MWh μπαταριών νατρίου. Μια γεννήτρια 300 kW παρέχει ηλεκτρική ενέργεια ακόμη και όταν έχει πολύ συννεφιά για πολλές ημέρες. Μόλις υπάρξουν φτηνές μονάδες μετατροπής ηλεκτρικής ενέργειας σε μεθανόλη 300 kW, η πλεονάζουσα ηλεκτρική ενέργεια μπορεί να αξιοποιηθεί. Τα μεγάλα φορτηγά μπορούν επίσης να φορτιστούν γρήγορα με 1 MW. Κατά μέσο όρο, 6 MWh ηλεκτρικής ενέργειας πωλούνται καθημερινά. Αυτό θα ήταν, για παράδειγμα, 8 μεγάλα φορτηγά με 400 kWh και 70 αυτοκίνητα με 40 kWh φόρτισης.
Στις θερμές χώρες, το σκυρόδεμα είναι ιδανικό για την κατασκευή δρόμων. Δεν θερμαίνεται τόσο όσο η άσφαλτος και, κυρίως, δεν γίνεται παχύρρευστο όπως η άσφαλτος σε υψηλές θερμοκρασίες. Όμως η παραγωγή τσιμέντου είναι μια ενεργοβόρα βιομηχανία. Για παράδειγμα, η τσιμεντοβιομηχανία LEUBE κοντά στο σπίτι μου απαιτεί 110 GWh ηλεκτρικής και 400 GWh θερμικής ενέργειας για 500.000 τόνους ετήσιας παραγωγής. Μπορείτε επίσης να θερμάνετε το κλίνκερ με ηλεκτρική ενέργεια, η οποία είναι πιο αποδοτική, αλλά αυτό αυξάνει την απαίτηση ηλεκτρικής ενέργειας σε 360 GWh. 3 km² ενεργειακά βελτιστοποιημένης περιοχής οικισμού μπορούν να λειτουργήσουν μόνο με ηλεκτρική ενέργεια ένα εργοστάσιο τσιμέντου αυτού του μεγέθους. Σύμφωνα με τις προβλέψεις για την εξέλιξη των τιμών των μπαταριών, αυτή θα είναι η φθηνότερη μέθοδος παραγωγής σε λίγα μόλις χρόνια. Οι φτηνές μπαταρίες είναι το κλειδί για τη διύλιση της ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρική ενέργεια 24 φάσεων. Η μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας σε μεθανόλη είναι το κλειδί για τη διύλιση της 24-φασικής ηλεκτρικής ενέργειας σε 24/365 ηλεκτρική ενέργεια. | |||||||||||||||||||||
GEMINI next Generation AG (Inc.)
