Elektrárny s rychlou změnou zatížení vs. vysoká účinnost

Zde je aktuální příklad zvyšování nákladů a emisí CO2 ignorováním přechodu na ziskovost. Před několika desítkami let si nikdo nedokázal představit, že by sluneční a větrná energie mohly dodávat více elektřiny než všechny kalorické elektrárny dohromady. Podívejme se do této doby, abychom pochopili historické souvislosti: Existují peakerové elektrárny, které pracují hlavně v poledne. Mohou rychle měnit zatížení, takže není problém je za slunečného dne nahradit solární elektřinou. Problémem nejsou ani elektrárny se středním zatížením. Ale možná budeme mít v budoucnu tolik fotovoltaické energie, že budeme muset vypínat i základní elektrárny. Ale tyto elektrárny se základním zatížením mají příliš pomalý pokles, aby byly vypnuté do poledne, a příliš pomalý nárůst, aby měly plný výkon při západu slunce. Základní elektrárny jsou tedy nepřítelem energetického přechodu; přetěžují síť! Opravdu, taková prohlášení pronášeli vysoce postavení zelení politici v Německu ještě v roce 2025. Závěr: Všechny nové elektrárny musí být určeny pro rychlou změnu zatížení. Kdo zabil elektromobil na začátku 20. století? Olověný akumulátor. Moje Tesla Y s olověnými bateriemi by měla kapacitu 20 kWh a dojezd 100 km, špičkový výkon 40 kW a baterie by se musela měnit každých 6 000 km. Bez legrace, bolestná zkušenost při mém prvním testu elektrického skútru v letech 2006 až 2009 (1). Totéž platí i pro úvahy o bateriích pro rozvodné sítě. Tak se zrodil ideál rychle se měnící elektrárny, která se má vypořádat se změnami v oblasti fotovoltaické a větrné energie. Takový byl historický kontext zhruba před třemi desetiletími. Je šokující, že se stále nacházíme v první fázi energetické transformace. Existují 3 fáze využívání obnovitelné energie ze slunce a větru:

Náhodně svítí slunce nebo fouká vítr a my snižujeme výkon kalorických elektráren.
24 elektřiny, stabilní dodávky v rozsahu jednoho dne; baterie umožňují spolupráci mezi slunečními, větrnými a kalorickými elektrárnami.
24×365 elektřiny, stabilní dodávky pro každý den v roce a fosilní palivo pro kalorické elektrárny je nahrazeno energií do X.

V první fázi jde o to, že kdykoli svítí slunce nebo fouká vítr, snížíme výkon kalorických elektráren. V opačném směru zvýšit výkon kalorických elektráren, jakmile se setmí nebo začne bezvětří. Tehdy vzniklo přání, aby všechny elektrárny byly schopny rychlých změn zatížení. Tato metoda má své omezení: není možné vypnout více elektráren, než kolik jich právě běží. Kvůli tomuto limitu a kvůli neochotě myslet dopředu bylo v Německu po mnoho let uváděno jako cíl rozšíření fotovoltaiky 70 GW. Ani je nenapadlo, že obnovitelná energie se musí vyvíjet od nahodilé až po čtyřiadvacetiproudou. Proč? Lithiové baterie byly v té době pro tento úkol příliš drahé a nebyli přesvědčeni, že by se to mohlo změnit. A to navzdory všem zkušenostem s poklesem cen v rozvíjejících se odvětvích. 24-electricity je spolupráce mezi obnovitelnými zdroji energie a kalorickými elektrárnami. Existuje předpověď počasí a poptávky: následující den rozdělíme výrobu na 80 % obnovitelných a 20 % kalorických elektráren. Když je k dispozici 10 kalorických elektráren, nechte běžet jen 2 z nich s nejvyšší účinností. Všechny rozdílné výnosy fotovoltaické a větrné energie během dne se vyrovnají pomocí baterií. Překvapivě odpadá požadavek na rychlé změny zatížení elektráren. Baterie umožňují tak pomalé změny zatížení, že je může sledovat i ta nejpomaleji se měnící elektrárna se základním zatížením. Podívejme se na současnou situaci v nových elektrárnách, které mají být postaveny v Německu. Elektrárny s rychlou změnou zatížení vs. vysoká účinnost
Kdo zabil elektromobil na začátku 20. století? Olověný akumulátor. Totéž platí o všech úvahách o bateriích pro rozvodné sítě v minulosti.

Elektrárny s rychlou změnou zatížení vs. vysoká účinnost
Kdo zabil elektromobil na začátku 20. století? Olověný akumulátor. Totéž platí o všech úvahách o bateriích pro rozvodné sítě v minulosti.

O 10 % nižší CAPEX O 10 % méně zemního plynu ke spálení je již obrovský rozdíl pro verzi s optimalizovanou účinností baterie. Při přemýšlení v minulosti se však nadále hovoří o elektrárnách s rychlou změnou zatížení.

Download: CORP paper PDF Slides PDF Video 189 MB

Abstrakt
	Abychom dosáhli potřebných cílů optimalizace nákladů, nemůžeme problém energie oddělit od všech ostatních problémů: dalším významným problémem je bydlení.

Úvod
	V minulosti bylo vytvořeno mnoho představ o naší budoucnosti se zcela odlišnými parametry. Nekontrolované závěry z minulosti ohrožují naši budoucnost neúnosnými náklady.

Moje osobní zkušenost s přechodem na ziskovost
	Ptáci mohou létat, aniž by znali všechny pojmy aerodynamiky. Svou konstrukční změnou jsem reagoval na probíhající "přechod ziskovosti", aniž bych v té době znal tento termín.

Energetický přechod
	Dlouhá cesta od náhodné elektřiny ze slunce a větru k elektřině 24×365. Překonané přechody k ziskovosti je třeba považovat za velké nehody.

Solární výnos a převod na elektřinu 24×365
	Široký rozsah solárních výnosů se po přepočtu hrubého výnosu na elektřinu 24×365 výrazně rozšíří. 6 příkladů z našeho výzkumu 50 lokalit.

Princip GEMINI: dvojí využití půdy
	Žádná lepší solární elektrárna, žádné lepší bydlení na stejné půdě není možné, to je konečný cíl principu GEMINI.

Rychlonabíjecí osady mimo síť
	Může začít v malém, někde na vesnici, s jedním domem GEMINI s velkým fotovoltaickým přístřeškem a 100 kW DC nabíjením.

Energeticky náročný průmysl
	Kdysi jsem vyvinul stupnici pro možnosti solárních elektráren mimo síť v závislosti na velikosti fotovoltaiky. Nyní je však třeba udělat velký skok na této stupnici směrem nahoru: běžící, energeticky náročný průmysl.

Zemědělství: Kolik metrů čtverečních potřebuje člověk pro svou potravu?
	Lidstvo začalo jako lovci a sběrači. Před 12 000 lety 500 000 m² až 2 500 000 m² na člověka. Se zemědělskou revolucí se využití půdy snížilo o 2 magnitudy.

Závěr
	Všechny parametry se neustále mění. Musíme kontrolovat všechny parametry a předvídat vývoj do předvídatelné budoucnosti.

Odkazy
	Zprávy a vyjádření k aktuálním tématům týkajícím se přechodu na energetiku, ochrany klimatu a nezbytného vývoje směrem ke globální prosperitě.