Yüksek gerilim şebekesini atlamak mı?Maliyetleri optimize etmek için her bileşen ve boyutlandırılması sorgulanmalıdır. Hiçbir şey kesin olarak kabul edilemez, her şey tamamen farklı olabilir.
19. yüzyılın sonunda sadece hidroelektrik ve ısı ve güç makineleri ile elektrik üretimi vardı. Hidroelektrik coğrafi koşullara bağlıydı ve büyük merkezi termik santraller küçük merkezi olmayan santrallerden çok daha verimliydi. Mobil evler için %7 verimliliğe sahip küçük gaz yakıtlı jeneratörler vardır; en yeni nesil Siemens CCGT enerji santralleri ise %64 kalorifik değere sahiptir. Bu küçük pistonlu motor ve atık ısısı hala buhar türbinlerini çalıştıran bu devasa gaz türbini. Mantıklı cevap: birbirinden uzakta bulunan üretici ve tüketicileri birbirine bağlayan bir elektrik şebekesine ihtiyacımız var. Ancak bu mantık her zaman ve her yerde geçerli midir?
İlk adım, batarya kullanarak elektriği 24'e çıkarmaktır. 15 kWh aralığındaki bir ev depolama sistemi nelerden oluşur? Tipik olarak bir muhafaza içinde 16 adet 280 Ah ila 320 Ah pil hücresi. 150 kWh aralığındaki bir ev depolama sistemi nelerden oluşur? Tipik olarak her biri seri bağlı 16 adet 280 Ah ila 320 Ah pil hücresine sahip 10 blok. Çok sayıda MWh'lik büyük ölçekli depolama sistemleri nelerden oluşur? Sürpriz, tamamen aynı temel bileşenler. Tam olarak 15 kWh ev depolama sistemindeki pil hücrelerinin aynısı kullanılır. Verimlilik açısından 15 kWh ev tipi depolama sistemi ile 150 MWh büyük ölçekli depolama sistemi arasında hiçbir fark yoktur. Neden 365/24 güce sahip olmak için her şeyi pille çalıştırmıyoruz? Aklıma eski bir söz geliyor: para çalışmak zorundadır.
Güneş enerjisini depolamak için 4 neden vardır:
Paranın çalışması gerekir. Böyle bir batarya yılda 200 tam çevrime sahipse ve 15 yıl dayanıyorsa, o zaman 60 €/kWh'den: 60 / (15 yıl × 200 çevrim) = 0,02 €/kWh depolama maliyetine sahip oluruz. Harika, bu uyuyor! Ancak bataryayı yaz ve kış arasındaki farkı karşılayacak kadar büyük boyutlandırırsanız, hizmet ömrü 25 yıla çıkabilir, ancak 60 € / 25 yıl = 2,40 € / kWh. Bu kesinlikle mümkün değil! Aküler yılda sadece bir kez çalışmak için çok pahalı.
Peki 1 GWh termal enerji içeren basit bir tankın maliyeti nedir? Bu da 200.000 litrenin biraz altında metanol demek. Yaklaşık 20.000 Avro. Eğer %40 verimliliğe sahip bir jeneratör bunu elektriğe dönüştürürse, bu 400 MWh olacaktır. Gerektiğinde 2 GWh fazla elektrikten 400 MWh üretmek için 300.000 €, tank 20.000 €, jeneratör 80.000 € olan Power to Methanol 300 kW ekipmanının tamamı için çok basitleştirilmiş bir hesaplama yapalım: 400.000 € / (20 yıl × yılda 400.000 kWh) = 0,05 €/kWh. Verimliliği bir zincir içinde çarpmanız gerekir. Metanole giden %50 güç × %40 jeneratör çok mütevazı bir %20'dir. Ancak güneş bütün gün parlıyorsa ve bataryalar doluysa, metanole giden güç, aksi takdirde kullanılamayacak olan güneş enerjisinin boşa harcanmasıdır. Ekvatora yakın ülkelerde tipik bir durum, güneş enerjisinin %25'inin metanol enerjisine dönüşmesi ve bunun da toplam elektrik talebinin %5'ini oluşturmasıdır.
Bu durum, hava dalgalanmalarının baskın uzun vadeli depolama faktörü olduğu ve dünya ekseninin eğiminin ikincil bir rol oynadığı ekvator yakınlarında geçerlidir. Öte yandan ben ekvatorun 47.722° kuzeyinde Avusturya'da yaşıyorum. Burada yaz ve kış arasındaki fark dramatiktir.
Yüksek voltajlı bir şebeke, kilometrelerce küp yeraltı gaz depolama tesisleri ve büyük merkezi kombine çevrim enerji santralleri halihazırda mevcuttur. Avusturya'da 7 km³ yeraltı gaz deposu bulunmaktadır, bu da kişi başına 70 TWh ya da yaklaşık 8.000 kWh'e denk gelmektedir. Eksik olan tek şey daha fazla fotovoltaik, her kW fotovoltaik başına 3 kWh batarya ve metan enerjisidir. Merkezi büyük ölçekli teknoloji hem Power to X hem de elektrik üretimi için verimlilik açısından avantajlara sahiptir. Bu avantajlar yüksek voltajlı şebeke maliyetlerinden daha fazladır.
Farklı yüklemelerle 50 farklı lokasyon ve 2005-2020 yılları arasındaki saatlik verim verileri için kapsamlı simülasyonlar gerçekleştirdik. Bu farklı konfigürasyonların her biri farklı yüklerle simüle edilmiştir. Bu simülasyonlar şu soruyu yanıtlamak için tasarlanmıştır: Şebekeden bağımsız hızlı şarj yerleşimlerini kullanarak ulaşım ve mobilite için enerji maliyetlerini yarıya indirmek mümkün müdür? Birkaç yıl içinde beklenen batarya fiyatlarıyla bu mümkün: Bir otoyol boyunca bir yerlerde, 0,20 € / kWh karşılığında hızlı şarj sunan birkaç GEMINI yeni nesil ev var. İşte üç uygulama örneği:
Elektrik bağlantısı olmadan, ancak 80 kW fotovoltaik ve 160 kWh batarya, 80 kW'lık bir hızlı şarj cihazının doğrudan beslenmesini sağlar. Uzak köylere iyi bir şekilde dağıtılmış olan bu evler, ilk kez Afrika'da herhangi bir noktaya elektrikli bir araba ile ulaşmayı mümkün kılabilir.
Tipik bir boyut, 2 MW fotovoltaik ve 6 MWh sodyum pil ile 16 ev olabilir. 300 kW'lık bir jeneratör, günlerce süren çok bulutlu havalarda bile elektrik sağlar. Ucuz 300 kW'lık metanolden elektrik üreten tesisler bulunur bulunmaz, ihtiyaç fazlası elektrikten faydalanılabilir. Büyük kamyonlar da 1 MW ile hızlı bir şekilde şarj edilebilir. Her gün ortalama 6 MWh elektrik satılmaktadır. Bu da örneğin 400 kWh şarjlı 8 büyük kamyon ve 40 kWh şarjlı 70 otomobil anlamına gelmektedir.
Sıcak ülkelerde beton, yol yapımı için idealdir. Asfalt kadar ısınmaz ve her şeyden önce yüksek sıcaklıklarda asfalt gibi viskoz hale gelmez. Ancak çimento üretimi enerji yoğun bir sektördür. Örneğin, yaşadığım yerin yakınındaki LEUBE çimento fabrikası yıllık 500.000 ton üretim için 110 GWh elektrik ve 400 GWh termal enerjiye ihtiyaç duyuyor. Klinker daha verimli olan elektrikle de ısıtılabilir, ancak bu elektrik ihtiyacını 360 GWh'ye çıkarır. 3 km²'lik enerji optimizasyonlu yerleşim alanında bu büyüklükte bir çimento fabrikası ancak elektrikle çalıştırılabilir. Batarya fiyatlarının gelişimine ilişkin tahminlere göre, bu sadece birkaç yıl içinde en ucuz üretim yöntemi olacak. Ucuz bataryalar, güneş enerjisini 24 fazlı elektriğe dönüştürmenin anahtarıdır. Metanole dönüştürülen güç, 24 elektriği 24/365 elektriğe dönüştürmenin anahtarıdır. | |||||||||||||||||||||
GEMINI next Generation AG (Inc.)
