Hoppa över högspänningsnätet?Varje komponent och dess dimensionering måste ifrågasättas för att kostnaderna ska kunna optimeras. Ingenting kan tas för givet, allt kan vara helt annorlunda.
I slutet av 1800-talet fanns det bara vattenkraft och elproduktion med hjälp av värme- och kraftmaskiner. Vattenkraften var knuten till geografiska förhållanden, och stora centraliserade värmekraftverk är mycket effektivare än små decentraliserade anläggningar. För husbilar finns det små gasdrivna generatorer med 7 procents verkningsgrad, medan den senaste generationen av Siemens CCGT-kraftverk har 64 procent av värmevärdet. Den här lilla kolvmotorn och den här enorma gasturbinen, vars spillvärme fortfarande driver ångturbiner. Det logiska svaret är att vi behöver ett elnät som kopplar samman producenter och konsumenter som befinner sig långt ifrån varandra. Men är denna logik alltid och överallt giltig?
Det första steget är förädlingen till 24 el med hjälp av batterier. Vad består ett lagringssystem för hemmabruk i 15 kWh-klassen av? Vanligtvis 16 battericeller på 280 Ah till 320 Ah i ett hölje. Vad består ett hemmalagringssystem i 150 kWh-klassen av? Typiskt 10 block, vart och ett med 16 seriekopplade battericeller på 280 Ah till 320 Ah. Vad består storskaliga lagringssystem på många MWh av? Överraskning, exakt samma grundkomponenter. Exakt samma battericeller används som i ett 15 kWh hemmalagringssystem. Det finns ingen skillnad i effektivitet mellan ett 15 kWh hemmalagringssystem och ett 150 MWh storskaligt lagringssystem. Varför inte helt enkelt köra allt på batterier för att ha 365/24 ström? Jag tänker på ett gammalt talesätt: pengar måste fungera.
Det finns fyra skäl till att lagra solenergi:
Pengar måste fungera. Om ett sådant batteri har 200 fulla cykler per år och håller i 15 år, då skulle vi med 60 €/kWh ha: 60 / (15 år × 200 cykler) = 0,02 €/kWh i lagringskostnader. Bra, det passar! Men om du dimensionerar batteriet så att det täcker skillnaden mellan sommar och vinter kan livslängden öka till 25 år, men 60 € / 25 år = 2,40 €/kWh. Det är absolut inte möjligt! Batterierna är alldeles för dyra för att bara fungera en gång om året.
Vad kostar en enkel tank som innehåller 1 GWh värmeenergi? Det skulle bli knappt 200.000 liter metanol. Cirka 20.000 euro. Om en generator med 40 procents verkningsgrad omvandlar detta till el blir det 400 MWh. Låt oss göra en mycket förenklad beräkning för hela Power to Methanol 300 kW-utrustningen till 300 000 euro, tanken 20 000 euro, generatorn 80 000 euro, för att producera 400 MWh från 2 GWh överskottsel när det behövs: 400 000 euro / (20 år × 400 000 kWh per år) = 0,05 euro/kWh. Man måste multiplicera verkningsgraderna i en kedja. 50% kraft till metanol × 40% generator är en mycket blygsam 20%. Men om solen skiner hela dagen och batterierna är fulla, då är kraft till metanol slöseri med annars oanvändbar solenergi. I länder nära ekvatorn är en typisk situation att 25% av solenergin går till metanolproduktion, som sedan genererar 5% av det totala elbehovet.
Detta gäller i närheten av ekvatorn, där väderväxlingarna är den dominerande faktorn för långtidslagring och jordaxelns lutning spelar en underordnad roll. Jag bor å andra sidan i Österrike 47,722° norr om ekvatorn. Här är skillnaden mellan sommar och vinter dramatisk.
Det finns redan ett högspänningsnät, många kubikkilometer underjordiska gaslager och stora centrala kraftverk med kombinerad cykel. Österrike har 7 km³ underjordiska gaslager, vilket motsvarar 70 TWh eller nästan 8.000 kWh per invånare. Det enda som saknas är en storleksordning mer solceller, 3 kWh batteri per kW solceller och kraft till metan. Centraliserad storskalig teknik har fördelar när det gäller effektivitet för både Power to X och elproduktion. Dessa fördelar är större än kostnaderna för ett högspänningsnät.
Vi har utfört omfattande simuleringar för 50 olika platser och avkastningsdata per timme från 2005 till 2020 med olika belastningar. Var och en av dessa olika konfigurationer simulerades med olika belastningar. Dessa simuleringar utformades för att besvara frågan: Är det möjligt att halvera energikostnaderna för transport och mobilitet med hjälp av snabbladdningsanläggningar utanför elnätet? Med de batteripriser som förväntas inom några år är det möjligt: Någonstans längs en motorväg finns det några GEMINI-hus av nästa generation som erbjuder snabbladdning för 0,20 €/kWh. Här följer tre exempel på tillämpningar:
Utan elanslutning, men med 80 kW solceller och 160 kWh batterier kan en snabbladdare på 80 kW anslutas direkt till elnätet. Dessa hus, som är väl fördelade i avlägsna byar, kan göra det möjligt att för första gången nå vilken punkt som helst i Afrika med en elbil.
En typisk storlek kan vara 16 hus med 2 MW solceller och 6 MWh natriumbatterier. En generator på 300 kW ger el även när det är mycket molnigt under flera dagar i sträck. Så snart det finns billiga power-to-metanol-anläggningar på 300 kW kan överskottselen utnyttjas. Stora lastbilar kan också snabbladdas med 1 MW. I genomsnitt säljs 6 MWh el varje dag. Det motsvarar t.ex. 8 stora lastbilar med 400 kWh och 70 personbilar med 40 kWh laddning.
I varma länder är betong perfekt för vägbyggen. Den blir inte lika varm som asfalt och framför allt blir den inte trögflytande som asfalt vid höga temperaturer. Men cementproduktion är en energiintensiv industri. LEUBE:s cementfabrik i närheten av där jag bor kräver till exempel 110 GWh el och 400 GWh värmeenergi för en årlig produktion på 500.000 ton. Klinkern kan också värmas med el, vilket är mer effektivt, men då ökar elbehovet till 360 GWh. 3 km² energioptimerat bebyggelseområde kan en cementfabrik av denna storlek endast drivas med el. Enligt prognoser för utvecklingen av batteripriserna kommer detta att vara den billigaste produktionsmetoden om bara några år. Billiga batterier är nyckeln till att förädla solkraft till 24-fas el. Kraft till metanol är nyckeln till att förädla 24-el till 24/365-el. | |||||||||||||||||||||
GEMINI next Generation AG (Inc.)
