高圧送電網をスキップする？コストを最適化するためには、すべての部品とその寸法を検討しなければならない。当たり前のことは何もなく、すべてがまったく違っている可能性がある。
19世紀末には、水力発電と熱電併給機による発電しかなかった。水力発電は地理的条件に縛られ、大規模な集中火力発電所は小規模な分散型発電所よりもはるかに効率が高い。移動式住宅用には、効率7％の小さなガス燃料発電機がある。最新世代のシーメンス製CCGT発電所の発熱量は64％である。 この小さなピストンエンジンと巨大なガスタービンは、その排熱で蒸気タービンを駆動している。 論理的な答え：遠く離れた生産者と消費者を結ぶ電力網が必要だ。しかし、この論理はいつでもどこでも通用するのだろうか？
まずは電池を使った24電力への改良から。15kWhクラスの家庭用蓄電システムはどのような構成になっているのだろうか？通常、16個の280Ahから320Ahのバッテリーセルが筐体に収められています。150kWhの家庭用蓄電システムの構成は？通常10個のブロックがあり、それぞれに16個の280Ahから320Ahのバッテリーセルが直列に接続されています。何MWhもの大規模蓄電システムは何で構成されているのか？驚いたことに、基本的な構成要素はまったく同じだ。15kWhの家庭用蓄電システムとまったく同じバッテリーセルが使われている。15kWhの家庭用蓄電システムと150MWhの大規模蓄電システムの間に効率の差はない。 なぜ、すべてをバッテリーで動かして365/24の電力を確保しないのか？古い格言が頭に浮かぶ。
太陽光発電を蓄電する理由は4つある：
お金には働きがある。このようなバッテリーのフルサイクルが年間200回で、寿命が15年だとすると、60ユーロ/kWhで計算すると、60÷（15年×200サイクル）＝0.02ユーロ/kWhが蓄電コストとなる。素晴らしい！しかし、夏と冬の寒暖差をカバーできるほどバッテリーを大きくすれば、耐用年数は25年に延びるかもしれないが、60ユーロ/25年＝2.40ユーロ/kWhとなる。それは絶対に不可能だ！年に一度しか働かないのに、バッテリーはあまりにも高価だ。
1GWhの熱エネルギーを含む単純なタンクのコストは？20万リットル弱のメタノールとなる。およそ20,000ユーロだ。これを効率40％の発電機で電気に変えると、400MWhになる。300,000ユーロのPower to Methanol 300kW設備、20,000ユーロのタンク、80,000ユーロの発電機、必要なときに2GWhの余剰電力から400MWhを生産するために、非常に単純化して計算してみよう。 連鎖的に効率を掛け合わせなければならない。メタノールへの電力50％×発電機40％では、20％と非常に控えめだ。しかし、もし太陽が一日中照っていて、バッテリーが満タンなら、メタノールへの電力供給は、そうでなければ使えない太陽光発電の無駄な利用ということになる。 赤道付近の国々では、太陽光発電の25％がメタノールに変換され、それが総電力需要の5％を生み出すというのが典型的な状況だ。
赤道付近では、天候の変動が長期的な貯蔵要因として支配的であり、地軸の傾きは従属的な役割を果たす。一方、私は赤道から47.722°北のオーストリアに住んでいる。ここでは夏と冬の差が激しい。
高圧送電網、何立方キロメートルもの地下ガス貯蔵施設、大規模な中央複合火力発電所がすでに存在している。オーストリアには7km³の地下ガス貯蔵施設があり、これは70TWh、国民一人当たりほぼ8,000kWhに相当する。あと足りないのは、1kWあたり3kWhのバッテリーが必要な太陽光発電と、メタン発電だけだ。Power to Xでも発電でも、集中型の大規模技術は効率の点で有利である。これらの利点は、高圧送電網のコストよりも大きい。
2005年から2020年までの毎時収量データと50カ所の異なる場所について、異なる負荷で大規模なシミュレーションを行った。これらの異なる構成はそれぞれ異なる負荷でシミュレーションされた。これらのシミュレーションは、「オフグリッド急速充電集落を利用して、輸送と移動のためのエネルギーコストを半減させることは可能か」という問いに答えるために行われた。高速道路沿いのどこかに、0.20ユーロ/kWhで急速充電を提供するGEMINI次世代住宅が数軒ある。 以下は3つの応用例である：
電力接続がなくても、80kWの太陽光発電と160kWhのバッテリーがあれば、80kWの急速充電器に直接供給することができる。人里離れた村々に分散して設置されたこれらの住宅によって、アフリカのどの地点にも電気自動車で到達することが初めて可能になる。
典型的な規模は、2MWの太陽光発電と6MWhのナトリウム電池を備えた16戸の住宅だろう。300kWの発電機があれば、曇りの日が続いても電気を供給できる。300kWの安価なメタノール発電所が利用できるようになれば、余剰電力を利用することができる。大型トラックも1MWで急速充電できる。毎日平均6MWhの電力が売電されている。例えば、大型トラック8台で400キロワット時、自動車70台で40キロワット時の充電が可能だ。
暑い国では、コンクリートは道路建設に理想的だ。アスファルトほど熱くならないし、何より高温でもアスファルトのように粘性が出ない。しかし、セメント製造はエネルギーを大量に消費する産業だ。例えば、私が住んでいる近くにあるリューベのセメント工場では、年間50万トンの生産に110GWhの電力と400GWhの熱エネルギーが必要だ。クリンカを電気で加熱することも可能で、その方が効率的だが、その場合、必要な電力は360GWhに増える。 3km²のエネルギー最適化された居住区では、この規模のセメント工場は電気でしか操業できない。バッテリーの価格動向に関する予測によれば、これはわずか数年後には最も安価な生産方法になるだろう。安価なバッテリーは、太陽光発電を24フェーズ電力に精製する鍵である。メタノールへの電力供給は、24の電力を24/365の電力に精製する鍵である。 | |||||||||||||||||||||
GEMINI next Generation AG (Inc.)
