Saltar a rede de alta tensão?Cada componente e o seu dimensionamento devem ser questionados de forma a otimizar os custos. Nada é um dado adquirido, tudo pode ser completamente diferente.
No final do século XIX, apenas existiam a energia hidroelétrica e a produção de eletricidade por máquinas de calor e energia. A energia hidroelétrica estava ligada às condições geográficas, e as grandes centrais térmicas centralizadas são muito mais eficientes do que as pequenas centrais descentralizadas. Para as casas móveis, existem pequenos geradores a gás com uma eficiência de 7%; a última geração de centrais CCGT da Siemens tem 64% do poder calorífico. Este minúsculo motor de pistão e esta enorme turbina a gás, cujo calor residual ainda faz funcionar turbinas a vapor. A resposta lógica é: precisamos de uma rede eléctrica que ligue produtores e consumidores distantes uns dos outros. Mas será esta lógica válida sempre e em todo o lado?
O primeiro passo é o refinamento para 24 eletricidade utilizando baterias. Em que consiste um sistema de armazenamento doméstico na gama dos 15 kWh? Normalmente, 16 células de bateria de 280 Ah a 320 Ah numa caixa. Em que consiste um sistema de armazenamento doméstico na gama de 150 kWh? Normalmente, 10 blocos, cada um com 16 células de bateria de 280 Ah a 320 Ah ligadas em série. Em que consistem os sistemas de armazenamento de muitos MWh em grande escala? Surpresa, exatamente os mesmos componentes básicos. São utilizadas exatamente as mesmas células de bateria que no sistema de armazenamento doméstico de 15 kWh. Não há diferença de eficiência entre o sistema de armazenamento doméstico de 15 kWh e o sistema de armazenamento em grande escala de 150 MWh. Porque não utilizar simplesmente baterias para ter 365/24 de energia? Vem-me à ideia um velho ditado: o dinheiro tem de trabalhar.
Existem 4 razões para armazenar energia solar:
O dinheiro tem de funcionar. Se essa bateria tiver 200 ciclos completos por ano e durar 15 anos, então a 60 euros/kWh teríamos: 60 / (15 anos × 200 ciclos) = 0,02 euros/kWh em custos de armazenamento. Ótimo, serve! Mas se a bateria for suficientemente grande para cobrir a diferença entre o verão e o inverno, então a vida útil pode aumentar para 25 anos, mas 60 euros / 25 anos = 2,40 euros/kWh. Isso não é de todo possível! As baterias são demasiado caras para funcionarem apenas uma vez por ano.
Quanto custa um simples depósito com 1 GWh de energia térmica? Isso seria um pouco menos de 200.000 litros de metanol. Cerca de 20 000 euros. Se um gerador com uma eficiência de 40% transformasse essa energia em eletricidade, seriam 400 MWh. Façamos um cálculo muito simplificado para todo o equipamento Power to Methanol 300 kW a 300 000 euros, depósito 20 000 euros, gerador 80 000 euros, para produzir 400 MWh a partir de 2 GWh de eletricidade excedentária quando necessário: 400 000 euros / (20 anos × 400 000 kWh por ano) = 0,05 euros/kWh. É preciso multiplicar as eficiências numa cadeia. 50% de energia para metanol × 40% de gerador é um valor muito modesto de 20%. Mas se o sol brilha todo o dia e as baterias estão cheias, então a energia para o metanol é um desperdício de utilização da energia solar que, de outra forma, seria inutilizada. Nos países próximos do equador, uma situação típica é que 25% da energia solar é transformada em metanol, o que gera 5% da procura total de eletricidade.
Isto é verdade perto do equador, onde as flutuações meteorológicas são o fator dominante de armazenamento a longo prazo e a inclinação do eixo da Terra desempenha um papel secundário. Eu, por outro lado, vivo na Áustria, 47,722° a norte do equador. Aqui, a diferença entre o verão e o inverno é dramática.
Já existe uma rede de alta tensão, muitos quilómetros cúbicos de instalações subterrâneas de armazenamento de gás e grandes centrais centrais de ciclo combinado. A Áustria tem 7 km³ de armazenamento subterrâneo de gás, o que equivale a 70 TWh ou quase 8000 kWh por habitante. A única coisa que falta é uma ordem de grandeza maior de energia fotovoltaica, 3 kWh de bateria por kW de energia fotovoltaica e energia a partir do metano. A tecnologia centralizada em grande escala tem vantagens em termos de eficiência, tanto para a Power to X como para a produção de eletricidade. Estas vantagens são superiores aos custos de uma rede de alta tensão.
Efectuámos simulações exaustivas para 50 localizações diferentes e os dados de rendimento horário de 2005 a 2020 com diferentes cargas. Cada uma destas diferentes configurações foi simulada com diferentes cargas. Estas simulações foram concebidas para responder à pergunta: é possível reduzir para metade os custos de energia para o transporte e a mobilidade utilizando aglomerados de carregamento rápido fora da rede? Com os preços das baterias previstos para daqui a alguns anos, é possível: algures ao longo de uma autoestrada, há algumas casas GEMINI da próxima geração que oferecem carregamento rápido por 0,20 euros / kWh. Eis três exemplos de aplicação:
Sem ligação à rede eléctrica, mas com 80 kW de energia fotovoltaica e 160 kWh de baterias, permitem a alimentação direta de um carregador rápido de 80 kW. Estas casas, bem distribuídas em aldeias remotas, podem tornar possível, pela primeira vez, chegar a qualquer ponto de África com um carro elétrico.
Uma dimensão típica poderia ser 16 casas com 2 MW de energia fotovoltaica e 6 MWh de baterias de sódio. Um gerador de 300 kW fornece eletricidade mesmo quando está muito nublado durante dias a fio. Assim que estiverem disponíveis centrais baratas de 300 kW para produção de etanol, a eletricidade excedente pode ser utilizada. Os camiões de grande porte também podem ser carregados rapidamente com 1 MW. Em média, são vendidos 6 MWh de eletricidade por dia. Isto corresponde, por exemplo, a 8 camiões de grande porte com 400 kWh e 70 automóveis com 40 kWh de carga.
Nos países quentes, o betão é ideal para a construção de estradas. Não aquece tanto como o asfalto e, acima de tudo, não se torna viscoso como o asfalto a altas temperaturas. Mas a produção de cimento é uma indústria que consome muita energia. Por exemplo, a fábrica de cimento LEUBE, perto de onde vivo, necessita de 110 GWh de eletricidade e 400 GWh de energia térmica para 500.000 toneladas de produção anual. Também é possível aquecer o clínquer com eletricidade, o que é mais eficiente, mas isso aumenta a necessidade de eletricidade para 360 GWh. Uma fábrica de cimento desta dimensão, com 3 km² de área de povoamento com otimização energética, só pode funcionar com eletricidade. De acordo com as previsões sobre a evolução dos preços das baterias, este será o método de produção mais barato dentro de poucos anos. Baterias baratas são a chave para transformar a energia solar em eletricidade de 24 fases. A transformação de energia em metanol é a chave para transformar a eletricidade 24 em eletricidade 24/365. | |||||||||||||||||||||
GEMINI next Generation AG (Inc.)
