Σταθμοί παραγωγής ενέργειας με γρήγορη αλλαγή φορτίου έναντι υψηλής απόδοσης

Ακολουθεί ένα σημερινό παράδειγμα σχετικά με την αύξηση του κόστους και των εκπομπών CO2 αγνοώντας τη μετάβαση στην κερδοφορία. Πριν από μερικές δεκαετίες, κανείς δεν φανταζόταν ότι η ηλιακή και η αιολική ενέργεια θα μπορούσαν να παράγουν περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια από ό,τι όλα τα θερμιδικά εργοστάσια παραγωγής ενέργειας μαζί. Ας ανατρέξουμε σε αυτή την εποχή για να κατανοήσουμε το ιστορικό πλαίσιο: Υπάρχουν αυτά τα εργοστάσια παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας αιχμής- λειτουργούν κυρίως το μεσημέρι. Μπορούν να αλλάξουν το φορτίο γρήγορα, οπότε δεν υπάρχει πρόβλημα να τους αντικαταστήσουν μια ηλιόλουστη μέρα με ηλιακή ηλεκτρική ενέργεια. Οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής μεσαίου φορτίου δεν αποτελούν επίσης πρόβλημα. Ίσως όμως στο μέλλον να έχουμε τόση φωτοβολταϊκή ενέργεια που θα χρειαστεί να απενεργοποιήσουμε ακόμη και τους σταθμούς βάσης. Αλλά αυτοί οι σταθμοί παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας βασικού φορτίου έχουν πολύ αργή μείωση για να είναι εκτός λειτουργίας μέχρι το μεσημέρι και πολύ αργή αύξηση για να έχουν πλήρη ισχύ κατά τη δύση του ηλίου. Έτσι, οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής βασικού φορτίου είναι εχθρός της ενεργειακής μετάβασης- συμφορούν το δίκτυο! Πραγματικά, δηλώσεις όπως αυτή εξακολουθούσαν να γίνονται από υψηλόβαθμους πράσινους πολιτικούς στη Γερμανία ακόμη και το 2025. Το συμπέρασμα: Όλοι οι νέοι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής πρέπει να είναι για γρήγορη αλλαγή φορτίου. Ποιος σκότωσε το ηλεκτρικό αυτοκίνητο στις αρχές του 20ού αιώνα; Η μπαταρία μολύβδου-οξέος. Το δικό μου Tesla Y με μπαταρίες μολύβδου-οξέος θα είχε χωρητικότητα 20 kWh και αυτονομία 100 km, μέγιστη ισχύ 40 kW και η μπαταρία θα έπρεπε να αντικαθίσταται κάθε 6.000 km. Χωρίς πλάκα, οδυνηρή εμπειρία στην πρώτη μου δοκιμή ηλεκτρικού σκούτερ, από το 2006 έως το 2009 (1). Το ίδιο ισχύει και για οποιαδήποτε σκέψη προς μπαταρίες κλίμακας δικτύου. Έτσι, γεννήθηκε το ιδανικό του ταχέως μεταβαλλόμενου σταθμού παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας για να αντιμετωπιστούν οι αλλαγές στη φωτοβολταϊκή και την αιολική ενέργεια. Αυτό ήταν το ιστορικό πλαίσιο πριν από περίπου 3 δεκαετίες. Είναι συγκλονιστικό το γεγονός ότι βρισκόμαστε ακόμη στην πρώτη φάση της ενεργειακής μετάβασης. Υπάρχουν 3 φάσεις για τη χρήση ανανεώσιμης ενέργειας από τον ήλιο και τον άνεμο:

Τυχαία, ο ήλιος λάμπει ή φυσάει ο άνεμος και μειώνουμε την παραγωγή των θερμιδικών σταθμών παραγωγής ενέργειας.
24-ηλεκτρικό ρεύμα, σταθερή τροφοδοσία στο εύρος μιας ημέρας- οι μπαταρίες καθιστούν δυνατή τη συνεργασία μεταξύ του ήλιου, του ανέμου και των θερμιδικών σταθμών παραγωγής ενέργειας.
24×365 ηλεκτρική ενέργεια, σταθερή παροχή για κάθε ημέρα του έτους, και τα ορυκτά καύσιμα για τους θερμικούς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής αντικαθίστανται από την ενέργεια στο Χ.

Στην πρώτη φάση, η ιδέα είναι, κάθε φορά που ο ήλιος λάμπει ή φυσάει ο άνεμος, να μειώνουμε την παραγωγή των θερμιδικών σταθμών παραγωγής ενέργειας. Στην αντίθετη κατεύθυνση, να αυξήσουμε την παραγωγή θερμιδικών σταθμών παραγωγής ενέργειας μόλις σκοτεινιάσει ή κοπάσει ο άνεμος. Τότε γεννήθηκε η επιθυμία να μπορούν όλοι οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής να κάνουν γρήγορες αλλαγές φορτίου. Η μέθοδος αυτή έχει ένα όριο: δεν είναι δυνατόν να απενεργοποιηθούν περισσότεροι σταθμοί παραγωγής ενέργειας από αυτούς που βρίσκονται σε λειτουργία. Εξαιτίας αυτού του ορίου και επειδή οι άνθρωποι δεν ήταν πρόθυμοι να σκεφτούν μπροστά, τα 70 GW αναφέρονταν ως στόχος επέκτασης των φωτοβολταϊκών στη Γερμανία για πολλά χρόνια. Δεν σκέφτηκαν καν ότι η ανανεώσιμη ενέργεια πρέπει να εξελιχθεί από τυχαία σε 24-ηλεκτρική. Γιατί; Οι μπαταρίες λιθίου ήταν εκείνη τη στιγμή πολύ ακριβές για αυτό το έργο και δεν είχαν πειστεί ότι αυτό θα μπορούσε να αλλάξει. Αυτό συνέβη παρά τις εμπειρίες με τη μείωση των τιμών στις αναδυόμενες βιομηχανίες. Η 24-electricity είναι μια συνεργασία μεταξύ ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και θερμιδικών σταθμών παραγωγής ενέργειας. Υπάρχει μια πρόβλεψη για τον καιρό και τη ζήτηση: την επόμενη μέρα μοιράζουμε την παραγωγή σε 80% ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και 20% θερμιδικούς σταθμούς παραγωγής. Όταν υπάρχουν 10 θερμοηλεκτρικοί σταθμοί παραγωγής ενέργειας, αφήστε μόνο 2 από αυτούς να λειτουργούν με την υψηλότερη απόδοση. Όλες οι διαφορετικές αποδόσεις φωτοβολταϊκής και αιολικής ενέργειας κατά τη διάρκεια της ημέρας ισοπεδώνονται από τις μπαταρίες. Έκπληξη, η απαίτηση για γρήγορες αλλαγές φορτίου στους σταθμούς παραγωγής ενέργειας έχει εξαφανιστεί. Οι μπαταρίες καθιστούν δυνατή μια τόσο αργή αλλαγή φορτίου που ακόμη και ο πιο αργά μεταβαλλόμενος σταθμός ηλεκτροπαραγωγής βασικού φορτίου μπορεί να ακολουθήσει. Ας δούμε την τρέχουσα κατάσταση στους νέους σταθμούς παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας που πρόκειται να κατασκευαστούν στη Γερμανία. Σταθμοί παραγωγής ενέργειας με γρήγορη αλλαγή φορτίου έναντι υψηλής απόδοσης
Ποιος σκότωσε το ηλεκτρικό αυτοκίνητο στις αρχές του 20ού αιώνα; Η μπαταρία μολύβδου-οξέος. Το ίδιο ισχύει και για τις όποιες σκέψεις για μπαταρίες κλίμακας δικτύου στο παρελθόν.

Σταθμοί παραγωγής ενέργειας με γρήγορη αλλαγή φορτίου έναντι υψηλής απόδοσης
Ποιος σκότωσε το ηλεκτρικό αυτοκίνητο στις αρχές του 20ού αιώνα; Η μπαταρία μολύβδου-οξέος. Το ίδιο ισχύει και για τις όποιες σκέψεις για μπαταρίες κλίμακας δικτύου στο παρελθόν.

10% λιγότερο CAPEX 10% λιγότερο φυσικό αέριο για καύση είναι ήδη μια τεράστια διαφορά για την έκδοση με μπαταρία βελτιστοποιημένης απόδοσης. Αλλά σκεπτόμενοι στο παρελθόν, συνεχίζουν να μιλούν για μονάδες παραγωγής ενέργειας με γρήγορη αλλαγή φορτίου.

Download: CORP paper PDF Slides PDF Video 189 MB

Περίληψη
	Για να επιτύχουμε τους απαραίτητους στόχους βελτιστοποίησης του κόστους, δεν μπορούμε να κρατήσουμε το ενεργειακό πρόβλημα χωριστά από όλα τα άλλα προβλήματα: ένα άλλο σημαντικό πρόβλημα είναι η στέγαση.

Εισαγωγή
	Πολλές φαντασιώσεις για το μέλλον μας είχαν δημιουργηθεί στο παρελθόν με εντελώς διαφορετικές παραμέτρους. Ανεξέλεγκτα συμπεράσματα από το παρελθόν θέτουν σε κίνδυνο το μέλλον μας με δυσβάσταχτο κόστος.

Η προσωπική μου εμπειρία με τη μετάβαση στην κερδοφορία
	Τα πουλιά μπορούν να πετάξουν χωρίς να γνωρίζουν όλους τους όρους της αεροδυναμικής. Αντέδρασα με την αλλαγή του σχεδιασμού μου σε μια συνεχιζόμενη "μετάβαση κερδοφορίας" χωρίς να γνωρίζω τον όρο αυτή τη στιγμή.

Ενεργειακή μετάβαση
	Ο μακρύς δρόμος από την τυχαία ηλεκτρική ενέργεια από τον ήλιο και τον άνεμο προς την ηλεκτρική ενέργεια 24×365. Οι υπερβατικές μεταβάσεις κερδοφορίας πρέπει να θεωρηθούν ως μεγάλα ατυχήματα.

Ηλιακή απόδοση και μετατροπή σε ηλεκτρική ενέργεια 24×365
	Το ευρύ φάσμα της ηλιακής απόδοσης γίνεται πολύ ευρύτερο μετά τη μετατροπή της ακαθάριστης απόδοσης σε ηλεκτρική ενέργεια 24×365. 6 παραδείγματα από την έρευνά μας σε 50 τοποθεσίες.

Η αρχή GEMINI: διπλή χρήση της γης
	Ο τελικός στόχος της αρχής GEMINI είναι να μην υπάρχει καλύτερος σταθμός παραγωγής ηλιακής ενέργειας, ούτε καλύτερη στέγαση στο ίδιο έδαφος.

Οικισμοί ταχείας φόρτισης εκτός δικτύου
	Μπορεί να ξεκινήσει μικρό, κάπου σε ένα χωριό, με ένα μόνο σπίτι GEMINI με ένα μεγάλο φωτοβολταϊκό υπόστεγο και φόρτιση 100 kW DC.

Γεωργία: Πόσα τετραγωνικά μέτρα χρειάζεται ένας άνθρωπος για την τροφή του;
	Η ανθρωπότητα ξεκίνησε ως κυνηγοί και συλλέκτες. Πριν από 12.000 χρόνια, 500.000 m² έως 2.500.000 m² ανά άνθρωπο. Με τη γεωργική επανάσταση, η χρήση της γης μειώθηκε κατά 2 μεγέθη.

Συμπέρασμα
	Όλες οι παράμετροι βρίσκονται σε συνεχή μεταβολή. Πρέπει να ελέγχουμε όλες τις παραμέτρους και να προβλέπουμε την εξέλιξη για το προβλέψιμο μέλλον.

Αναφορές
	Ειδήσεις και δηλώσεις σχετικά με τρέχοντα θέματα που αφορούν την ενεργειακή μετάβαση, την προστασία του κλίματος και την αναγκαία ανάπτυξη προς την παγκόσμια ευημερία.