Kihagyni a nagyfeszültségű hálózatot?A költségek optimalizálása érdekében minden egyes alkatrészt és annak méretezését meg kell kérdőjelezni. Semmi sem vehető biztosra, minden lehet teljesen más.
A 19. század végén még csak vízenergia és hő- és villamosenergia-termelés létezett hő- és villamosenergia-gépekkel. A vízenergia a földrajzi adottságokhoz volt kötve, és a nagy központi hőerőművek sokkal hatékonyabbak, mint a kis decentralizált erőművek. A mobilházak számára léteznek apró, 7%-os hatásfokú gázüzemű generátorok; a Siemens CCGT erőművek legújabb generációja 64%-os fűtőértékkel rendelkezik. Ez az apró dugattyús motor és ez a hatalmas gázturbina, amelynek hulladékhője még mindig gőzturbinákat hajt. A logikus válasz: olyan elektromos hálózatra van szükségünk, amely összeköti a egymástól távol eső termelőket és fogyasztókat. De vajon mindig és mindenhol érvényes ez a logika?
Az első lépés a finomítás, hogy 24 elektromos áramot használjon akkumulátorok segítségével. Miből áll egy otthoni tárolórendszer a 15 kWh-s tartományban? Jellemzően 16 darab 280 Ah és 320 Ah közötti akkumulátorcellából egy házban. Miből áll egy otthoni tárolórendszer a 150 kWh-s tartományban? Jellemzően 10 blokkból, amelyek mindegyikében 16 darab 280 Ah-320 Ah-s akkumulátorcella van sorba kötve. Miből állnak a sok MWh-s nagyméretű tárolórendszerek? Meglepetés, pontosan ugyanazokból az alapelemekből. Pontosan ugyanazokat az akkumulátorcellákat használják, mint a 15 kWh-s otthoni tárolórendszerben. Nincs különbség a hatékonyságban a 15 kWh-s otthoni tárolórendszer és a 150 MWh-s nagyméretű tárolórendszer között. Miért nem lehet egyszerűen mindent akkumulátorral működtetni, hogy 365/24-en legyen áram? Egy régi mondás jut eszembe: a pénznek dolgoznia kell.
A napenergia tárolásának 4 oka van:
A pénznek működnie kell. Ha egy ilyen akkumulátor évi 200 teljes ciklussal rendelkezik és 15 évig tart, akkor 60 €/kWh mellett: 60 / (15 év × 200 ciklus) = 0,02 €/kWh tárolási költség. Nagyszerű, ez megfelel! Ha azonban az akkumulátort elég nagyra méretezzük ahhoz, hogy a nyár és a tél közötti különbséget lefedje, akkor az élettartam 25 évre nőhet, de 60 € / 25 év = 2,40 €/kWh. Ez egyáltalán nem lehetséges! Az akkumulátorok túl drágák ahhoz, hogy évente csak egyszer működjenek.
Mennyibe kerül egy egyszerű, 1 GWh hőenergiát tartalmazó tartály? Ez valamivel kevesebb, mint 200 000 liter metanol. Körülbelül 20 000 euró. Ha egy 40%-os hatásfokú generátor ezt villamos energiává alakítja, akkor ez 400 MWh. Végezzünk egy nagyon leegyszerűsített számítást a teljes Power to Methanol 300 kW-os berendezésre 300 000 €, 20 000 € tartály, 80 000 € generátor, hogy szükség esetén 2 GWh felesleges villamos energiából 400 MWh-t állítsunk elő: 400 000 € / (20 év × 400 000 kWh/év) = 0,05 €/kWh. Egy láncban meg kell sokszorozni a hatékonyságot. Az 50%-os teljesítmény metanolra × 40%-os generátor nagyon szerény 20%. De ha egész nap süt a nap, és az akkumulátorok tele vannak, akkor a metanolra történő energiafelhasználás az egyébként használhatatlan napenergia pazarló felhasználása. Az Egyenlítőhöz közeli országokban tipikusan az a helyzet, hogy a napenergia 25%-a metanol előállítására megy el, ami aztán a teljes villamosenergia-szükséglet 5%-át termeli.
Ez igaz az Egyenlítő közelében, ahol az időjárási ingadozások a domináns hosszú távú tárolási tényező, és a Föld tengelyének dőlése alárendelt szerepet játszik. Én viszont Ausztriában élek, az Egyenlítőtől 47,722°-kal északra. Itt a nyár és a tél közötti különbség drámai.
Már létezik nagyfeszültségű hálózat, sok köbkilométernyi földalatti gáztároló és nagy központi kombinált ciklusú erőművek. Ausztriában 7 km³ földalatti gáztároló van, ami 70 TWh-t, azaz közel 8000 kWh-t jelent lakosonként. Már csak egy nagyságrenddel több fotovoltaikus energia hiányzik, 3 kWh akkumulátor egy kW fotovoltaikus energiára és metánból előállított energia. A centralizált nagyméretű technológia mind a Power to X, mind a villamosenergia-termelés hatékonysága szempontjából előnyös. Ezek az előnyök nagyobbak, mint a nagyfeszültségű hálózat költségei.
Kiterjedt szimulációkat végeztünk 50 különböző helyszínre és a 2005 és 2020 közötti óránkénti hozamadatokra különböző terhelésekkel. Mindegyik különböző konfigurációt különböző terhelésekkel szimuláltuk. Ezek a szimulációk arra a kérdésre keresték a választ, hogy lehetséges-e a közlekedés és a mobilitás energiaköltségeinek felére csökkentése a hálózaton kívüli gyorstöltő települések használatával? A néhány éven belül várható akkumulátorárak mellett ez lehetséges: valahol egy autópálya mentén áll néhány GEMINI új generációs ház, amelyek 0,20 €/kWh-ért kínálnak gyorstöltést. Íme három alkalmazási példa:
Áramcsatlakozás nélkül, de a 80 kW-os fotovoltaika és a 160 kWh-s akkumulátorok lehetővé teszik egy 80 kW-os gyorstöltő közvetlen ellátását. Ezek a távoli falvakban jól eloszló házak először tehetik lehetővé, hogy Afrika bármely pontjára el lehessen jutni elektromos autóval.
Tipikus méret lehet 16 ház, 2 MW fotovoltaikus energiával és 6 MWh nátrium akkumulátorral. Egy 300 kW-os generátor még akkor is biztosít áramot, ha napokig nagyon felhős az idő. Amint olcsó 300 kW-os power-to-metanol erőművek állnak rendelkezésre, a felesleges villamos energiát hasznosítani lehet. A nagy teherautók is gyorsan feltölthetők 1 MW-tal. Naponta átlagosan 6 MWh villamos energiát adnak el. Ez például 8 nagy teherautó 400 kWh és 70 személygépkocsi 40 kWh töltéssel.
A forró országokban a beton ideális útépítésre. Nem forrósodik fel annyira, mint az aszfalt, és mindenekelőtt nem válik viszkózussá, mint az aszfalt magas hőmérsékleten. A cementgyártás azonban energiaigényes iparág. Például a lakóhelyem közelében lévő LEUBE cementgyárnak 110 GWh villamos energiára és 400 GWh hőenergiára van szüksége 500 000 tonna éves termeléshez. A klinkert elektromos árammal is lehet fűteni, ami hatékonyabb, de ez 360 GWh-ra növeli a villamosenergia-szükségletet. 3 km² energiaoptimalizált települési területen csak elektromos árammal lehet működtetni egy ekkora cementgyárat. Az akkumulátorárak alakulására vonatkozó előrejelzések szerint néhány éven belül ez lesz a legolcsóbb termelési módszer. Az olcsó akkumulátorok a napenergia 24 fázisú villamos energiává való finomításának kulcsa. A metanollá alakított áram a kulcsa annak, hogy a 24 fázisú villamos energiát 24/365 fázisú villamos energiává finomítsuk. | |||||||||||||||||||||
GEMINI next Generation AG (Inc.)
