고전압 그리드를 건너뛰시겠습니까?비용을 최적화하려면 모든 구성 요소와 그 치수에 대해 의문을 제기해야 합니다. 당연하게 여길 수 있는 것은 아무것도 없으며 모든 것이 완전히 달라질 수 있습니다.
19세기 말에는 수력 발전과 열병합 발전 기계에 의한 전기 생산만이 존재했습니다. 수력 발전은 지리적 조건과 관련이 있었고, 중앙 집중식 대형 화력발전소는 소규모 분산형 발전소보다 훨씬 효율적이었습니다. 이동식 주택의 경우 효율이 7%인 소형 가스 연료 발전기가 있으며, 최신 세대의 지멘스 CCGT 발전소는 발열량이 64%에 달합니다. 이 작은 피스톤 엔진과 이 거대한 가스터빈의 폐열이 증기 터빈을 구동합니다. 논리적인 대답은 멀리 떨어져 있는 생산자와 소비자를 연결하는 전력망이 필요하다는 것입니다. 하지만 이 논리가 항상 모든 곳에서 유효할까요?
첫 번째 단계는 배터리를 사용하여 24개의 전기로 개선하는 것입니다. 15kWh 범위의 가정용 스토리지 시스템은 무엇으로 구성되나요? 일반적으로 16개의 280Ah ~ 320Ah 배터리 셀이 하나의 하우징에 들어갑니다. 150kWh 범위의 가정용 스토리지 시스템은 무엇으로 구성되나요? 일반적으로 10개의 블록으로 구성되며, 각 블록에는 16개의 280 Ah ~ 320 Ah 배터리 셀이 직렬로 연결됩니다. MWh급 대용량 스토리지 시스템은 무엇으로 구성되나요? 놀랍게도 기본 구성요소가 정확히 동일합니다. 15kWh 가정용 스토리지 시스템과 정확히 동일한 배터리 셀이 사용됩니다. 15kWh 가정용 스토리지 시스템과 150MWh 대규모 스토리지 시스템 간에는 효율성에 차이가 없습니다. 모든 것을 배터리로 작동시켜 365일 24시간 전원을 공급하는 것은 어떨까요? 옛말이 떠오릅니다. '돈이 있어야 일이 된다'는 말이죠.
태양열을 저장해야 하는 4가지 이유가 있습니다:
돈이 있어야 합니다. 이러한 배터리의 수명이 연간 200회이고 15년인 경우 60유로/kWh로 계산하면 60/(15년 × 200회) = 0.02유로/kWh의 저장 비용이 발생합니다. 잘 맞습니다! 하지만 여름과 겨울의 차이를 커버할 수 있을 만큼 배터리의 크기를 크게 하면 서비스 수명이 25년으로 늘어날 수 있지만 €60/25년 = €2.40/kWh가 됩니다. 이는 절대 불가능합니다! 배터리가 1년에 한 번만 작동하기에는 너무 비쌉니다.
1GWh의 열 에너지를 저장하는 간단한 탱크의 비용은 얼마일까요? 이는 메탄올 20만 리터에 불과합니다. 약 20,000유로입니다. 40% 효율의 발전기가 이를 전기로 전환하면 400MWh가 됩니다. 필요할 때 2GWh의 잉여 전력으로 400MWh를 생산하기 위해 300,000유로, 탱크 20,000유로, 발전기 80,000유로의 전체 Power to Methanol 300kW 장비를 매우 단순하게 계산해 보겠습니다: €400,000 / (20년 × 연간 400,000kWh) = €0.05/kWh. 체인에서 효율을 곱해야 합니다. 메탄올 전력 50% × 발전기 40%는 매우 적은 20%입니다. 그러나 하루 종일 태양이 비치고 배터리가 가득 차 있다면 메탄올로 전환하는 전력은 사용할 수 없는 태양광 전력을 낭비하는 것입니다. 적도 인근 국가에서는 태양광 발전의 25%가 메탄올로 전환되어 전체 전력 수요의 5%를 생산하는 것이 일반적인 상황입니다.
이는 날씨 변동이 장기 저장의 주요 요인이고 지축의 기울기가 보조적인 역할을 하는 적도 근처에서 사실입니다. 반면 저는 적도에서 북쪽으로 47.722° 떨어진 오스트리아에 살고 있습니다. 이곳에서는 여름과 겨울의 차이가 극적입니다.
고압 전력망, 수 입방 킬로미터에 달하는 지하 가스 저장 시설, 대규모 중앙 복합화력 발전소가 이미 존재합니다. 오스트리아에는 7km³의 지하 가스 저장소가 있으며, 이는 인구 1인당 70TWh 또는 거의 8,000kWh에 달하는 양입니다. 부족한 것은 태양광 발전과 태양광 발전 1kW당 3kWh의 배터리, 그리고 메탄에 대한 전력입니다. 중앙 집중식 대규모 기술은 Power to X와 전력 생산 모두에서 효율성 측면에서 이점이 있습니다. 이러한 장점은 고전압 그리드의 비용보다 더 큽니다.
Wir haben für 50 verschiedene Standorte und den stündlichen Ertragsdaten von 2005 bis 2020 umfangreiche Simulationen mit unterschiedlichen Bestückungen durch geführt. Jede dieser unterschiedlichen Bestückungen wurde mit unterschiedlichen Lasten simuliert. Diese Simulationen sollten die Frage beantworten: ist eine Halbierung der Energiekosten für Transport und Mobilität durch off-grid Schnellladesiedlungen möglich? Mit den in wenigen Jahren zu erwartenden Akkupreisen ist es möglich: Irgendwo entlang einer Piste stehen ein paar GEMINI next Generation Häuser und bieten Schnellladung für 0,20 € / kWh an. 다음은 세 가지 적용 예시입니다:
전원 연결 없이도 80kW의 태양광 발전과 160kWh의 배터리를 통해 80kW 고속 충전기를 직접 공급할 수 있습니다. 외딴 마을에 잘 분포되어 있는 이 주택을 통해 처음으로 아프리카의 어느 곳이든 전기 자동차로 갈 수 있게 되었습니다.
일반적인 규모는 2MW의 태양광 발전과 6MWh의 나트륨 배터리를 갖춘 16채의 주택이 될 수 있습니다. 300kW 발전기는 며칠 동안 매우 흐린 날에도 전기를 공급합니다. 저렴한 300kW 전력-메탄올 발전소를 이용할 수 있게 되면 잉여 전력을 활용할 수 있습니다. 대형 트럭도 1MW로 빠르게 충전할 수 있습니다. 평균적으로 매일 6MWh의 전기가 판매되고 있습니다. 예를 들어 400kWh의 대형 트럭 8대, 40kWh의 자동차 70대를 충전할 수 있는 양입니다.
더운 나라에서는 콘크리트가 도로 건설에 이상적입니다. 아스팔트처럼 뜨거워지지 않고 무엇보다도 고온에서 아스팔트처럼 점성이 생기지 않기 때문입니다. 하지만 시멘트 생산은 에너지 집약적인 산업입니다. 예를 들어, 제가 사는 곳 근처에 있는 루베 시멘트 공장에서는 연간 50만 톤을 생산하기 위해 110GWh의 전기와 400GWh의 열에너지가 필요합니다. 클링커를 전기로 가열할 수도 있는데, 이는 더 효율적이지만 전기 요구량이 360GWh로 증가합니다. 3km²의 에너지 최적화 정착지는 전기로만 이 정도 규모의 시멘트 공장을 운영할 수 있습니다. 배터리 가격의 발전에 대한 예측에 따르면 불과 몇 년 안에 가장 저렴한 생산 방법이 될 것입니다. 저렴한 배터리는 태양열을 24상 전기로 정제하는 데 핵심적인 역할을 합니다. 메탄올은 24상 전기를 24/365 전기로 정제하는 데 핵심적인 역할을 합니다. | |||||||||||||||||||||
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