Preskočiti visokonapetostno omrežje?Za optimizacijo stroškov je treba preveriti vsak sestavni del in njegovo dimenzioniranje. Nič ne sme biti samoumevno, vse je lahko povsem drugače.
Konec 19. stoletja je obstajala le hidroenergija in proizvodnja električne energije s stroji za proizvodnjo toplote in električne energije. Hidroenergija je bila vezana na geografske razmere, velike centralizirane termoelektrarne pa so veliko učinkovitejše od majhnih decentraliziranih elektrarn. Za mobilne hiše obstajajo majhni generatorji na plin s 7-odstotnim izkoristkom; najnovejša generacija Siemensovih elektrarn CCGT ima 64-odstotno kurilno vrednost. Majhen batni motor in ogromna plinska turbina, katere odpadna toplota še vedno poganja parne turbine. Logičen odgovor: potrebujemo električno omrežje, ki bo povezalo proizvajalce in porabnike, ki so med seboj oddaljeni. Toda ali ta logika velja vedno in povsod?
Prvi korak je izpopolnitev do 24 električne energije s pomočjo baterij. Iz česa je sestavljen domači sistem za shranjevanje energije z zmogljivostjo 15 kWh? Običajno 16 baterijskih celic s kapaciteto 280 Ah do 320 Ah v ohišju. Iz česa je sestavljen domači sistem za shranjevanje energije s kapaciteto 150 kWh? Običajno 10 blokov, vsak s 16 zaporedno povezanimi baterijskimi celicami s kapaciteto od 280 Ah do 320 Ah. Iz česa so sestavljeni veliki sistemi za shranjevanje v obsegu več MWh? Presenečenje, popolnoma enake osnovne komponente. Uporabljajo se popolnoma enake baterijske celice kot v domačem sistemu za shranjevanje 15 kWh. Med domačim sistemom shranjevanja s 15 kWh in velikim sistemom shranjevanja s 150 MWh ni nobene razlike v učinkovitosti. Zakaj ne bi vsega preprosto napajali z baterijami, da bi imeli na voljo 365/24 energije? Na misel mi pride star pregovor: denar mora delati.
Za shranjevanje sončne energije obstajajo 4 razlogi:
Denar mora delovati. Če ima taka baterija 200 polnih ciklov na leto in traja 15 let, potem bi pri ceni 60 €/kWh imeli: 60 / (15 let × 200 ciklov) = 0,02 €/kWh stroškov shranjevanja. Odlično, to ustreza! Če pa je baterija dovolj velika, da pokrije razliko med poletjem in zimo, se lahko življenjska doba podaljša na 25 let, vendar 60 € / 25 let = 2,40 €/kWh. To je popolnoma nemogoče! Baterije so predrage, da bi delovale samo enkrat na leto.
Koliko stane preprost rezervoar z 1 GWh toplotne energije? To je nekaj manj kot 200 000 litrov metanola. Približno 20.000 EUR. Če bi generator s 40-odstotnim izkoristkom to pretvoril v električno energijo, bi to pomenilo 400 MWh. Naredimo zelo poenostavljen izračun za celotno opremo Power to Methanol 300 kW po 300 000 EUR, rezervoar 20 000 EUR, generator 80 000 EUR, za proizvodnjo 400 MWh iz 2 GWh presežne električne energije, ko je potrebna: 400 000 EUR / (20 let × 400 000 kWh na leto) = 0,05 EUR/kWh. Učinkovitost v verigi je treba pomnožiti. 50 % moči v metanol × 40 % generatorja je zelo skromnih 20 %. Če pa sonce sije ves dan in so baterije polne, potem je energija za metanol odpadna uporaba sicer neuporabne sončne energije. V državah blizu ekvatorja je značilno, da se 25 % sončne energije porabi za proizvodnjo metanola, ki nato proizvede 5 % celotne potrebe po električni energiji.
To velja v bližini ekvatorja, kjer so vremenska nihanja prevladujoči dejavnik dolgoročnega shranjevanja, naklon zemeljske osi pa ima podrejeno vlogo. Jaz pa živim v Avstriji, 47,722° severno od ekvatorja. Tu je razlika med poletjem in zimo dramatična.
Visokonapetostno omrežje, več kubičnih kilometrov podzemnih skladišč plina in velike centralne termoelektrarne že obstajajo. Avstrija ima 7 km³ podzemnih skladišč plina, kar je 70 TWh ali skoraj 8000 kWh na prebivalca. Manjka le še za red velikosti več fotovoltaike, 3 kWh baterije na kW fotovoltaike in energija na metan. Centralizirana tehnologija v velikem obsegu ima prednosti glede učinkovitosti tako pri Power to X kot pri proizvodnji električne energije. Te prednosti so večje od stroškov visokonapetostnega omrežja.
Izvedli smo obsežne simulacije za 50 različnih lokacij in urne podatke o donosu od leta 2005 do 2020 z različnimi obremenitvami. Vsaka od teh različnih konfiguracij je bila simulirana z različnimi obremenitvami. Te simulacije so bile zasnovane, da bi odgovorile na vprašanje: Ali je mogoče prepoloviti stroške energije za prevoz in mobilnost z uporabo naselij s hitrim polnjenjem izven omrežja? Glede na cene baterij, ki se pričakujejo čez nekaj let, je to mogoče: nekje ob avtocesti stoji nekaj hiš naslednje generacije GEMINI, ki ponujajo hitro polnjenje za 0,20 EUR/kWh. Tukaj so trije primeri uporabe:
Brez električnega priključka, vendar z 80 kW fotovoltaike in 160 kWh baterij omogoča neposredno napajanje 80 kW hitrega polnilnika. S temi hišami, ki so dobro razporejene v odročnih vaseh, je mogoče prvič doseči katero koli točko v Afriki z električnim avtomobilom.
Tipična velikost je lahko 16 hiš z 2 MW fotovoltaike in 6 MWh natrijevih baterij. Generator z močjo 300 kW zagotavlja električno energijo, tudi če je več dni zelo oblačno. Takoj ko bodo na voljo poceni 300 kW elektrarne za proizvodnjo metanola, bo mogoče uporabiti presežek električne energije. Z 1 MW je mogoče hitro napolniti tudi velike tovornjake. V povprečju se vsak dan proda 6 MWh električne energije. To je na primer 8 velikih tovornjakov s 400 kWh in 70 avtomobilov s 40 kWh polnjenja.
V vročih državah je beton idealen za gradnjo cest. Ne segreva se tako močno kot asfalt, predvsem pa pri visokih temperaturah ne postane viskozen kot asfalt. Vendar je proizvodnja cementa energetsko intenzivna panoga. Na primer, cementarna LEUBE v bližini mojega doma potrebuje 110 GWh električne energije in 400 GWh toplotne energije za 500.000 ton letne proizvodnje. Klinker lahko segrevate tudi z električno energijo, kar je bolj učinkovito, vendar se s tem potreba po električni energiji poveča na 360 GWh. Na 3 km² energetsko optimiziranega naselja lahko tovarna cementa te velikosti deluje le z električno energijo. Glede na napovedi o razvoju cen baterij bo to že čez nekaj let najcenejši način proizvodnje. Poceni baterije so ključ do predelave sončne energije v 24-fazno električno energijo. Električna energija v metanol je ključ do predelave 24-urne električne energije v 24/365-urno električno energijo. | |||||||||||||||||||||
GEMINI next Generation AG (Inc.)
