Пропустить высоковольтную сеть?Каждый компонент и его размеры должны быть подвергнуты сомнению, чтобы оптимизировать затраты. Ничего нельзя принимать на веру, все может быть совершенно иначе.
В конце XIX века существовали только гидроэнергетика и производство электроэнергии с помощью тепловых и электрических машин. Гидроэнергетика была привязана к географическим условиям, а крупные централизованные тепловые электростанции гораздо эффективнее небольших децентрализованных. Для передвижных домов существуют крошечные газовые генераторы с КПД 7 %; последнее поколение электростанций Siemens CCGT имеет 64 % теплотворной способности. Крошечный поршневой двигатель и огромная газовая турбина, отработанное тепло которой до сих пор приводит в движение паровые турбины. Логичный ответ: нам нужна электросеть, которая соединит производителей и потребителей, находящихся на большом расстоянии друг от друга. Но всегда ли и везде действует эта логика?
Первый шаг - доработка до 24 электрических батарей. Из чего состоит домашняя система хранения энергии в диапазоне 15 кВт/ч? Как правило, это 16 аккумуляторных элементов емкостью от 280 до 320 Ач в корпусе. Из чего состоит домашняя система хранения в диапазоне 150 кВт/ч? Обычно из 10 блоков, каждый из которых состоит из 16 последовательно соединенных аккумуляторных элементов емкостью от 280 Ач до 320 Ач. Из чего состоят крупные системы хранения емкостью много МВт-ч? Удивительно, но из тех же самых базовых компонентов. Используются точно такие же аккумуляторные элементы, как и в домашней системе хранения емкостью 15 кВт/ч. Нет никакой разницы в эффективности между домашней системой хранения на 15 кВт/ч и крупномасштабной системой хранения на 150 МВт/ч. Почему бы просто не запитать все от аккумуляторов, чтобы иметь возможность работать 365/24? На ум приходит старая поговорка: деньги должны работать.
Существует 4 причины хранить солнечную энергию:
Деньги должны работать. Если такая батарея имеет 200 полных циклов в год и служит 15 лет, то при цене 60 €/кВт-ч мы будем иметь: 60 / (15 лет × 200 циклов) = 0,02 €/кВт-ч затрат на хранение. Отлично, это подходит! Но если вы установите достаточно большую батарею, чтобы покрыть разницу между летом и зимой, то срок службы может увеличиться до 25 лет, но €60 / 25 лет = €2,40/кВтч. Это абсолютно невозможно! Батареи слишком дороги, чтобы работать только раз в год.
Сколько стоит простой резервуар, содержащий 1 ГВт-ч тепловой энергии? Это чуть меньше 200 000 литров метанола. Около 20 000 евро. Если генератор с КПД 40 % превратит его в электричество, это составит 400 МВт-ч. Давайте сделаем очень упрощенный расчет для всего оборудования Power to Methanol мощностью 300 кВт по цене €300 000, бака €20 000, генератора €80 000, чтобы произвести 400 МВт-ч из 2 ГВт-ч избыточного электричества, когда это необходимо: €400 000 / (20 лет × 400 000 кВт-ч в год) = €0,05/кВт-ч. Вы должны перемножить КПД в цепочке. 50% мощности метанола × 40% генератора - это очень скромные 20%. Но если солнце светит весь день, а батареи полны, то превращение энергии в метанол - это нерациональное использование непригодной в других случаях солнечной энергии. В странах, расположенных вблизи экватора, типичной является ситуация, когда 25 % солнечной энергии идет на производство метанола, который затем генерирует 5 % от общей потребности в электроэнергии.
Это верно вблизи экватора, где погодные колебания являются доминирующим фактором долгосрочного хранения, а наклон земной оси играет второстепенную роль. С другой стороны, я живу в Австрии, расположенной на 47,722° севернее экватора. Здесь разница между летом и зимой очень велика.
Уже существует высоковольтная сеть, много кубических километров подземных газовых хранилищ и крупные центральные электростанции комбинированного цикла. В Австрии имеется 7 км³ подземных газовых хранилищ, что составляет 70 ТВтч или почти 8 000 кВтч на каждого жителя. Единственное, чего не хватает, - это на порядок большего количества фотовольтаики, 3 кВт-ч аккумулятора на кВт фотовольтаики и энергии на метане. Централизованная крупномасштабная технология имеет преимущества с точки зрения эффективности как для Power to X, так и для производства электроэнергии. Эти преимущества выше, чем затраты на высоковольтную сеть.
Мы провели обширное моделирование для 50 различных мест и почасовых данных об урожайности с 2005 по 2020 год с различными нагрузками. Каждая из этих различных конфигураций была смоделирована с различными нагрузками. Эти моделирования были призваны ответить на вопрос: возможно ли вдвое снизить затраты на энергию для транспорта и мобильности с помощью автономных поселений с быстрой зарядкой? С учетом цен на аккумуляторы, которые ожидаются через несколько лет, это возможно: где-нибудь на автостраде есть несколько домов GEMINI нового поколения, предлагающих быструю зарядку за €0,20 / кВт-ч. Вот три примера применения:
Без подключения к электросети, но 80 кВт фотоэлектрических батарей и 160 кВт-ч аккумуляторов позволяют напрямую питать быстрое зарядное устройство мощностью 80 кВт. Эти дома, хорошо распространенные в отдаленных деревнях, впервые позволят добраться на электромобиле в любую точку Африки.
Типичный вариант - 16 домов с 2 МВт фотоэлектрических батарей и 6 МВт-ч натриевых аккумуляторов. Генератор мощностью 300 кВт обеспечивает электроэнергией даже при сильной облачности в течение нескольких дней подряд. Как только появятся дешевые установки по производству метанола мощностью 300 кВт, можно будет использовать излишки электроэнергии. Большие грузовики также можно быстро заряжать с помощью 1 МВт. В среднем каждый день продается 6 МВт-ч электроэнергии. Это, например, 8 больших грузовиков с 400 кВт/ч и 70 легковых автомобилей с 40 кВт/ч зарядки.
В жарких странах бетон идеально подходит для строительства дорог. Он не нагревается так сильно, как асфальт, и, кроме того, не становится вязким, как асфальт, при высоких температурах. Но производство цемента - энергоемкая отрасль. Например, цементному заводу LEUBE, расположенному недалеко от моего дома, требуется 110 ГВт-ч электроэнергии и 400 ГВт-ч тепловой энергии для 500 000 тонн продукции в год. Клинкер можно также нагревать с помощью электричества, что более эффективно, но в этом случае потребность в электроэнергии возрастает до 360 ГВт-ч. На 3 км² энергооптимизированной территории поселения цементный завод такого размера может работать только на электричестве. Согласно прогнозам развития цен на аккумуляторы, уже через несколько лет это будет самый дешевый способ производства. Дешевые батареи - ключ к переработке солнечной энергии в 24-фазное электричество. Переработка электроэнергии в метанол - ключ к переработке 24-фазного электричества в 24/365-фазное. | |||||||||||||||||||||
GEMINI next Generation AG (Inc.)
