Centrali elettriche a rapida variazione di carico vs. alta efficienza

Ecco un esempio attuale di aumento dei costi e delle emissioni di CO2 ignorando una transizione di redditività. Alcuni decenni fa, nessuno immaginava che l'energia del sole e del vento potessero fornire più elettricità di tutte le centrali termoelettriche insieme. Facciamo un salto indietro nel tempo per capire il contesto storico: Ci sono queste centrali di peaker, che funzionano principalmente a mezzogiorno. Possono cambiare rapidamente il carico, quindi non è un problema sostituirle in una giornata di sole con l'elettricità solare. Anche le centrali a medio carico non sono un problema. Ma forse in futuro avremo così tanta energia fotovoltaica che dovremo addirittura spegnere le centrali di base. Ma queste centrali di base hanno una diminuzione troppo lenta per essere spente fino a mezzogiorno e un aumento troppo lento per avere piena potenza al tramonto. Quindi le centrali a carico di base sono un nemico della transizione energetica: congestionano la rete! Davvero, affermazioni come questa venivano fatte da politici verdi di alto livello in Germania anche nel 2025. La conclusione: Tutte le nuove centrali elettriche devono essere destinate a un rapido cambio di carico. Chi ha ucciso l'auto elettrica all'inizio del XX secolo? La batteria al piombo. La mia Tesla Y con batterie al piombo avrebbe 20 kWh di capacità e 100 km di autonomia, 40 kW di potenza di picco, e la batteria dovrebbe essere sostituita ogni 6.000 km. Non è uno scherzo, un'esperienza dolorosa al mio primo test di scooter elettrico, dal 2006 al 2009 (1). Lo stesso vale per qualsiasi idea di batterie su scala di rete. Così è nato l'ideale della centrale elettrica in rapida evoluzione per far fronte ai cambiamenti dell'energia fotovoltaica ed eolica. Questo era il contesto storico di circa 3 decenni fa. È sconvolgente che ci troviamo ancora nella prima fase della transizione energetica. Ci sono 3 fasi di utilizzo di energia rinnovabile dal sole e dal vento:

A caso, il sole splende o il vento soffia, e noi riduciamo la produzione di energia calorica delle centrali elettriche.
Elettricità 24 ore su 24, fornitura stabile nell'arco di una giornata; le batterie rendono possibile la cooperazione tra sole, vento e centrali caloriche.
Elettricità 24×365, una fornitura stabile per tutti i giorni dell'anno, e il combustibile fossile per le centrali caloriche viene sostituito dall'energia elettrica a X.

Nella prima fase, l'idea è di diminuire la produzione di energia calorica ogni volta che splende il sole o soffia il vento. In direzione opposta, aumentare la produzione delle centrali caloriche non appena diventa buio o non c'è vento. Da qui è nato il desiderio che tutte le centrali elettriche siano in grado di cambiare rapidamente il carico. Questo metodo ha un limite: non è possibile spegnere più centrali elettriche di quelle in funzione. A causa di questo limite e della mancanza di volontà di pensare al futuro, per molti anni si è parlato di 70 GW come obiettivo di espansione per il fotovoltaico in Germania. Non si è nemmeno pensato che l'energia rinnovabile deve evolversi da un'elettricità casuale a una a 24. Perché? Le batterie al litio erano al momento troppo costose per questo compito e non erano convinti che la situazione potesse cambiare. Questo nonostante tutte le esperienze di diminuzione dei prezzi nelle industrie emergenti. 24-electricity è una cooperazione tra energie rinnovabili e centrali caloriche. C'è una previsione del tempo e della domanda: il giorno dopo dividiamo la produzione sull'80% di energia rinnovabile e sul 20% di energia calorica. Quando ci sono 10 centrali caloriche, lasciamo che solo 2 di esse funzionino con la massima efficienza. Tutti i diversi rendimenti del fotovoltaico e dell'eolico durante il giorno vengono appiattiti dalle batterie. Sorpresa, la richiesta di rapidi cambi di carico alle centrali elettriche è scomparsa. Le batterie rendono possibile una variazione di carico così lenta da poter essere seguita anche dalla più lenta delle centrali elettriche di carico di base. Analizziamo la situazione attuale delle nuove centrali elettriche che verranno costruite in Germania.

Centrali elettriche a rapida variazione di carico vs. alta efficienza
Chi ha ucciso l'auto elettrica all'inizio del XX secolo? La batteria al piombo. Lo stesso vale per qualsiasi idea di batterie su scala di rete del passato.

10% di CAPEX in meno 10% di gas naturale in meno da bruciare è già una differenza enorme per la versione a batteria ottimizzata per l'efficienza. Ma pensando al passato, si continua a parlare di centrali elettriche a rapida variazione di carico.

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Astratto
	Per raggiungere i necessari obiettivi di ottimizzazione dei costi, non possiamo tenere il problema dell'energia separato da tutti gli altri problemi: un altro problema importante è quello degli alloggi.

Introduzione
	Molte immaginazioni sul nostro futuro sono state create in passato con parametri completamente diversi. Le conclusioni incontrollate del passato mettono in pericolo il nostro futuro con costi insopportabili.

La mia esperienza personale con una transizione di redditività
	Gli uccelli possono volare senza conoscere tutti i termini dell'aerodinamica. Con la mia modifica al progetto ho reagito a una "transizione di redditività" in corso, senza conoscere il termine in questo momento.

Transizione energetica
	Il lungo cammino dall'elettricità casuale da sole e vento verso l'elettricità 24×365. Le transizioni di redditività non controllate devono essere considerate come incidenti gravi.

Rendimento solare e conversione in elettricità 24×365
	L'ampia gamma di rendimenti solari diventa molto più ampia dopo la conversione del rendimento lordo in elettricità 24×365. 6 esempi tratti dalla nostra ricerca su 50 località.

Il principio GEMINI: doppio uso della terra
	Il principio GEMINI si prefigge l'obiettivo ultimo di non avere una centrale solare migliore o un'abitazione migliore sullo stesso terreno.

Insediamenti di ricarica rapida off-grid
	Si può iniziare in piccolo, da qualche parte in un villaggio, con una singola casa GEMINI con una grande pensilina fotovoltaica e una ricarica da 100 kW in corrente continua.

Industria ad alta intensità energetica
	Una volta ho sviluppato una scala di possibilità solari off-grid in funzione delle dimensioni del fotovoltaico. Ma ora si tratta di fare un grande salto verso l'alto su questa scala: il funzionamento, l'industria ad alta intensità energetica.

Agricoltura: Di quanti metri quadrati ha bisogno un uomo per nutrirsi?
	L'umanità è nata come cacciatori e raccoglitori. 12.000 anni fa, da 500.000 m² a 2.500.000 m² per uomo. Con la rivoluzione agricola, l'uso del suolo si è ridotto di 2 volte.

Conclusione
	Tutti i parametri sono in costante cambiamento. Dobbiamo controllare tutti i parametri e prevedere lo sviluppo per il futuro prevedibile.

Riferimenti
	Notizie e dichiarazioni su temi attuali relativi alla transizione energetica, alla protezione del clima e al necessario sviluppo verso la prosperità globale.