Saltare la rete ad alta tensione?Ogni componente e il suo dimensionamento devono essere messi in discussione per ottimizzare i costi. Nulla può essere dato per scontato, tutto potrebbe essere completamente diverso.
Alla fine del XIX secolo esistevano solo l'energia idroelettrica e la generazione di elettricità tramite macchine termiche. L'energia idroelettrica era legata alle condizioni geografiche e le grandi centrali termiche centralizzate sono molto più efficienti delle piccole centrali decentrate. Per le case mobili esistono minuscoli generatori alimentati a gas con un'efficienza del 7%; l'ultima generazione di centrali CCGT Siemens ha il 64% del potere calorifico. Questo piccolo motore a pistoni e questa enorme turbina a gas, il cui calore di scarto alimenta ancora le turbine a vapore. La risposta logica è: abbiamo bisogno di una rete elettrica che colleghi produttori e consumatori distanti tra loro. Ma questa logica è sempre e ovunque valida?
Il primo passo è il perfezionamento dell'elettricità a 24 batterie. Come si compone un sistema di accumulo domestico nella gamma dei 15 kWh? In genere 16 batterie da 280 Ah a 320 Ah in un alloggiamento. Come si compone un sistema di accumulo domestico nella gamma dei 150 kWh? In genere 10 blocchi, ciascuno con 16 celle di batteria da 280 Ah a 320 Ah collegate in serie. Come sono composti i sistemi di accumulo su larga scala da molti MWh? Sorpresa, esattamente gli stessi componenti di base. Vengono utilizzate esattamente le stesse celle della batteria del sistema di accumulo domestico da 15 kWh. Non c'è alcuna differenza di efficienza tra il sistema di accumulo domestico da 15 kWh e il sistema di accumulo su larga scala da 150 MWh. Perché non utilizzare semplicemente le batterie per avere un'alimentazione 365/24? Mi viene in mente un vecchio detto: il denaro deve funzionare.
Ci sono 4 motivi per immagazzinare l'energia solare:
Il denaro deve funzionare. Se una batteria di questo tipo ha 200 cicli completi all'anno e dura 15 anni, allora a 60 €/kWh avremo: 60 / (15 anni × 200 cicli) = 0,02 €/kWh di costi di stoccaggio. Ottimo, ci sta! Ma se si dimensiona la batteria in modo tale da coprire la differenza tra estate e inverno, allora la vita utile potrebbe aumentare a 25 anni, ma 60 € / 25 anni = 2,40 €/kWh. Non è assolutamente possibile! Le batterie sono troppo costose per funzionare solo una volta all'anno.
Quanto costa un semplice serbatoio contenente 1 GWh di energia termica? Sarebbe poco meno di 200.000 litri di metanolo. Circa 20.000 euro. Se un generatore con un'efficienza del 40% lo trasformasse in elettricità, sarebbero 400 MWh. Facciamo un calcolo molto semplificato per l'intera apparecchiatura Power to Methanol da 300 kW a 300.000 euro, serbatoio da 20.000 euro, generatore da 80.000 euro, per produrre 400 MWh da 2 GWh di elettricità in eccesso quando necessario: 400.000 euro / (20 anni × 400.000 kWh all'anno) = 0,05 euro/kWh. È necessario moltiplicare le efficienze in una catena. 50% di energia al metanolo × 40% di generatore è un modestissimo 20%. Ma se il sole splende tutto il giorno e le batterie sono piene, l'alimentazione a metanolo è uno spreco di energia solare altrimenti inutilizzabile. Nei Paesi vicini all'equatore, la situazione tipica è che il 25% dell'energia solare viene trasformata in energia a metanolo, che genera il 5% della domanda totale di elettricità.
Questo è vero vicino all'equatore, dove le fluttuazioni meteorologiche sono il fattore dominante di accumulo a lungo termine e l'inclinazione dell'asse terrestre gioca un ruolo subordinato. Io, invece, vivo in Austria a 47,722° a nord dell'equatore. Qui la differenza tra estate e inverno è drammatica.
Esistono già una rete ad alta tensione, molti chilometri cubi di depositi sotterranei di gas e grandi centrali a ciclo combinato. L'Austria dispone di 7 km³ di stoccaggio sotterraneo di gas, pari a 70 TWh o quasi 8.000 kWh per abitante. L'unica cosa che manca è un ordine di grandezza in più di fotovoltaico, 3 kWh di batteria per ogni kW di fotovoltaico e alimentazione a metano. La tecnologia centralizzata su larga scala presenta vantaggi in termini di efficienza sia per la Power to X che per la produzione di elettricità. Questi vantaggi sono superiori ai costi di una rete ad alta tensione.
Abbiamo effettuato simulazioni estensive per 50 diverse località e i dati di resa oraria dal 2005 al 2020 con diversi carichi. Ciascuna di queste diverse configurazioni è stata simulata con carichi diversi. Queste simulazioni sono state progettate per rispondere alla domanda: è possibile dimezzare i costi energetici per il trasporto e la mobilità utilizzando insediamenti di ricarica rapida off-grid? Con i prezzi delle batterie previsti tra qualche anno, è possibile: da qualche parte lungo un'autostrada ci sono alcune case GEMINI di nuova generazione che offrono la ricarica rapida a 0,20 euro/kWh. Ecco tre esempi di applicazione:
Senza connessione elettrica, ma con 80 kW di fotovoltaico e 160 kWh di batterie è possibile alimentare direttamente un caricatore rapido da 80 kW. Queste case, ben distribuite nei villaggi più remoti, possono consentire per la prima volta di raggiungere qualsiasi punto dell'Africa con un'auto elettrica.
Una dimensione tipica potrebbe essere quella di 16 case con 2 MW di fotovoltaico e 6 MWh di batterie al sodio. Un generatore da 300 kW fornisce elettricità anche quando è molto nuvoloso per giorni e giorni. Non appena saranno disponibili impianti da 300 kW a basso costo per la produzione di energia elettrica a metanolo, sarà possibile utilizzare l'elettricità in eccesso. Anche i grandi camion possono essere caricati rapidamente con 1 MW. In media, ogni giorno vengono venduti 6 MWh di elettricità. Si tratta, ad esempio, di 8 grandi camion con 400 kWh e di 70 automobili con 40 kWh di ricarica.
Nei Paesi caldi, il calcestruzzo è ideale per la costruzione di strade. Non si surriscalda come l'asfalto e, soprattutto, non diventa viscoso come l'asfalto alle alte temperature. Ma la produzione di cemento è un'industria ad alta intensità energetica. Per esempio, la cementeria LEUBE vicino a casa mia richiede 110 GWh di elettricità e 400 GWh di energia termica per 500.000 tonnellate di produzione annuale. Il clinker può anche essere riscaldato con l'elettricità, che è più efficiente, ma questo aumenta il fabbisogno di elettricità a 360 GWh. 3 km² di area di insediamento ottimizzata dal punto di vista energetico possono far funzionare un cementificio di queste dimensioni solo con l'elettricità. Secondo le previsioni sull'andamento dei prezzi delle batterie, questo sarà il metodo di produzione più economico nel giro di pochi anni. Le batterie a basso costo sono la chiave per raffinare l'energia solare in elettricità a 24 fasi. La conversione dell'energia in metanolo è la chiave per trasformare l'elettricità a 24 fasi in elettricità a 24/365. | |||||||||||||||||||||
GEMINI next Generation AG (Inc.)
