¿Saltar la red de alta tensión?Hay que cuestionarse cada componente y su dimensionamiento para optimizar los costes. No se puede dar nada por sentado, todo podría ser completamente distinto.
A finales del siglo XIX, sólo existía la energía hidroeléctrica y la generación de electricidad mediante máquinas térmicas. La energía hidráulica estaba ligada a las condiciones geográficas, y las grandes centrales térmicas centralizadas son mucho más eficientes que las pequeñas centrales descentralizadas. Para las casas móviles, existen minúsculos generadores alimentados por gas con un rendimiento del 7%; la última generación de centrales CCGT de Siemens tiene un 64% del poder calorífico. Este diminuto motor de pistones y esta enorme turbina de gas, cuyo calor residual sigue impulsando turbinas de vapor. La respuesta lógica: necesitamos una red eléctrica que conecte a productores y consumidores que están muy alejados. Pero, ¿es válida esta lógica siempre y en todas partes?
El primer paso es el perfeccionamiento a 24 electricidad mediante baterías. ¿En qué consiste un sistema de almacenamiento doméstico de 15 kWh? Normalmente, 16 celdas de batería de 280 Ah a 320 Ah en una carcasa. ¿De qué se compone un sistema de almacenamiento doméstico de 150 kWh? Normalmente 10 bloques, cada uno con 16 celdas de batería de 280 Ah a 320 Ah conectadas en serie. ¿En qué consisten los sistemas de almacenamiento a gran escala de muchos MWh? Sorpresa, exactamente los mismos componentes básicos. Se utilizan exactamente las mismas celdas de batería que en el sistema de almacenamiento doméstico de 15 kWh. No hay diferencia de eficiencia entre el sistema de almacenamiento doméstico de 15 kWh y el sistema de almacenamiento a gran escala de 150 MWh. ¿Por qué no alimentarlo todo con pilas para tener energía 365/24? Me viene a la mente un viejo dicho: el dinero tiene que funcionar.
Hay 4 razones para almacenar energía solar:
El dinero tiene que funcionar. Si una batería de este tipo tiene 200 ciclos completos al año y dura 15 años, entonces a 60 euros/kWh tendríamos: 60 / (15 años × 200 ciclos) = 0,02 euros/kWh en costes de almacenamiento. Genial, ¡eso encaja! Pero si el tamaño de la batería es lo suficientemente grande como para cubrir la diferencia entre verano e invierno, entonces la vida útil podría aumentar a 25 años, pero 60 euros / 25 años = 2,40 euros/kWh. Eso es absolutamente imposible. Las baterías son demasiado caras para funcionar sólo una vez al año.
¿Cuánto cuesta un simple depósito que contenga 1 GWh de energía térmica? Serían algo menos de 200.000 litros de metanol. Unos 20.000 euros. Si un generador con un rendimiento del 40% lo convierte en electricidad, serían 400 MWh. Hagamos un cálculo muy simplificado de todo el equipo Power to Methanol 300 kW a 300.000 euros, tanque 20.000 euros, generador 80.000 euros, para producir 400 MWh a partir de 2 GWh de electricidad sobrante cuando sea necesario: 400.000 euros / (20 años × 400.000 kWh al año) = 0,05 euros/kWh. Hay que multiplicar las eficiencias en cadena. 50% de energía al metanol × 40% al generador es un muy modesto 20%. Pero si el sol brilla todo el día y las baterías están llenas, la conversión de la energía en metanol es un desperdicio de energía solar, que de otro modo sería inutilizable. En los países cercanos al ecuador, una situación típica es que el 25% de la energía solar se destina a la producción de metanol, que a su vez genera el 5% de la demanda total de electricidad.
Esto es cierto cerca del ecuador, donde las fluctuaciones meteorológicas son el factor dominante de almacenamiento a largo plazo y la inclinación del eje terrestre desempeña un papel subordinado. Yo, en cambio, vivo en Austria, 47,722° al norte del ecuador. Aquí la diferencia entre verano e invierno es dramática.
Ya existe una red de alta tensión, muchos kilómetros cúbicos de instalaciones subterráneas de almacenamiento de gas y grandes centrales eléctricas centrales de ciclo combinado. Austria tiene 7 km³ de almacenamiento subterráneo de gas, lo que supone 70 TWh o casi 8.000 kWh por habitante. Lo único que falta es un orden de magnitud más de fotovoltaica, 3 kWh de batería por kW de fotovoltaica y energía a metano. La tecnología centralizada a gran escala presenta ventajas en términos de eficiencia, tanto para la producción de electricidad como para la producción de electricidad. Estas ventajas son mayores que los costes de una red de alta tensión.
Hemos realizado extensas simulaciones para 50 ubicaciones diferentes y los datos de rendimiento horario de 2005 a 2020 con diferentes cargas. Cada una de estas configuraciones diferentes se simuló con cargas diferentes. Estas simulaciones se diseñaron para responder a la pregunta: ¿es posible reducir a la mitad los costes energéticos para el transporte y la movilidad utilizando asentamientos de carga rápida fuera de la red? Con los precios de las baterías previstos para dentro de unos años, es posible: en algún lugar a lo largo de una autopista hay unas cuantas casas GEMINI de nueva generación que ofrecen carga rápida por 0,20 euros / kWh. He aquí tres ejemplos de aplicación:
Sin conexión eléctrica, pero 80 kW de energía fotovoltaica y 160 kWh de baterías permiten alimentar directamente un cargador rápido de 80 kW. Estas casas, bien distribuidas en aldeas remotas, pueden hacer posible por primera vez llegar a cualquier punto de África con un coche eléctrico.
Un tamaño típico podría ser 16 casas con 2 MW de energía fotovoltaica y 6 MWh de baterías de sodio. Un generador de 300 kW suministra electricidad incluso cuando está muy nublado durante días enteros. En cuanto se disponga de plantas baratas de conversión de electricidad en metanol de 300 kW, se podrá utilizar el excedente de electricidad. Los grandes camiones también pueden cargarse rápidamente con 1 MW. Cada día se vende una media de 6 MWh de electricidad. Eso equivaldría, por ejemplo, a 8 grandes camiones con 400 kWh y 70 coches con 40 kWh de carga.
En los países cálidos, el hormigón es ideal para la construcción de carreteras. No se calienta tanto como el asfalto y, sobre todo, no se vuelve viscoso como éste a altas temperaturas. Pero la producción de cemento es una industria que consume mucha energía. Por ejemplo, la fábrica de cemento LEUBE, cerca de donde vivo, necesita 110 GWh de electricidad y 400 GWh de energía térmica para 500.000 toneladas de producción anual. El clínker también se puede calentar con electricidad, que es más eficiente, pero esto aumenta la necesidad de electricidad a 360 GWh. 3 km² de superficie de asentamiento optimizada energéticamente sólo pueden hacer funcionar una fábrica de cemento de este tamaño con electricidad. Según las previsiones sobre la evolución de los precios de las baterías, éste será el método de producción más barato dentro de pocos años. Las baterías baratas son la clave para transformar la energía solar en electricidad de 24 fases. Convertir la energía solar en metanol es la clave para refinar la electricidad de 24 en electricidad de 24/365. | |||||||||||||||||||||
GEMINI next Generation AG (Inc.)
