Elektrárne s rýchlou zmenou zaťaženia vs. vysoká účinnosť

Tu je aktuálny príklad zvyšovania nákladov a emisií CO2 ignorovaním prechodu na ziskovosť. Pred niekoľkými desaťročiami si nikto nevedel predstaviť, že slnečná a veterná energia môžu dodávať viac elektrickej energie ako všetky kalorické elektrárne dohromady. Pozrime sa do tohto obdobia, aby sme pochopili historické súvislosti: Existujú tieto peakerové elektrárne, ktoré pracujú najmä na poludnie. Dokážu rýchlo meniť zaťaženie, takže nie je problém nahradiť ich počas slnečného dňa solárnou elektrinou. Problémom nie sú ani elektrárne so stredným zaťažením. Ale možno budeme mať v budúcnosti toľko fotovoltickej energie, že budeme musieť vypínať aj základné elektrárne. Ale tieto elektrárne so základným zaťažením majú príliš pomalý pokles, aby boli vypnuté do poludnia, a príliš pomalý nárast, aby mali plný výkon pri západe slnka. Základné elektrárne sú teda nepriateľom prechodu na novú energetiku; preťažujú sieť! Skutočne, takéto vyhlásenia zaznievali z úst vysokopostavených zelených politikov v Nemecku ešte aj v roku 2025. Záver: Všetky nové elektrárne musia byť určené na rýchlu zmenu zaťaženia. Kto zabil elektrické auto na začiatku 20. storočia? Olovený akumulátor. Moja Tesla Y s olovenými batériami by mala kapacitu 20 kWh a dojazd 100 km, špičkový výkon 40 kW a batériu by bolo potrebné vymeniť každých 6 000 km. Bez žartu, bolestná skúsenosť pri mojom prvom teste elektrického skútra v rokoch 2006 až 2009 (1). To isté platí aj pre akékoľvek úvahy o batériách v sieťovom meradle. Tak sa zrodil ideál rýchlo sa meniacej elektrárne, ktorá sa má vyrovnať so zmenami vo fotovoltaickej a veternej energii. Takýto bol historický kontext približne pred tromi desaťročiami. Je šokujúce, že sa stále nachádzame v prvej fáze energetickej transformácie. Existujú 3 fázy využívania obnoviteľnej energie zo slnka a vetra:

Náhodne svieti slnko alebo fúka vietor a my znižujeme výkon kalorických elektrární.
24 elektrickej energie, stabilné dodávky v rozsahu jedného dňa; batérie umožňujú spoluprácu medzi slnečnými, veternými a kalorickými elektrárňami.
24×365 elektrickej energie, stabilné dodávky na každý deň v roku a fosílne palivo pre kalorické elektrárne je nahradené energiou do X.

V prvej fáze ide o to, aby sme vždy, keď svieti slnko alebo fúka vietor, znížili výkon kalorických elektrární. V opačnom smere zvýšiť výkon kalorických elektrární, akonáhle sa zotmie alebo začne bezvetrie. Vtedy vzniklo želanie, aby všetky elektrárne boli schopné rýchlo meniť zaťaženie. Táto metóda má svoje obmedzenie: nie je možné vypnúť viac elektrární, ako je práve v prevádzke. Kvôli tomuto limitu a neochote myslieť dopredu sa v Nemecku dlhé roky uvádzalo ako cieľ rozšírenia fotovoltiky 70 GW. Ani ich nenapadlo, že obnoviteľná energia sa musí vyvíjať od náhodnej až po 24-elektrickú. Prečo? Lítiové batérie boli v tom čase na túto úlohu príliš drahé a neboli presvedčení, že by sa to mohlo zmeniť. A to napriek všetkým skúsenostiam s poklesom cien v rozvíjajúcich sa odvetviach. 24-electricity je spolupráca medzi obnoviteľnými zdrojmi energie a kalorickými elektrárňami. Existuje predpoveď počasia a dopytu: nasledujúci deň rozdelíme výrobu na 80 % obnoviteľných a 20 % kalorických elektrární. Keď je k dispozícii 10 kalorických elektrární, nechajte pracovať len 2 z nich s najvyššou účinnosťou. Všetky rôzne výnosy fotovoltickej a veternej energie počas dňa sa vyrovnajú pomocou batérií. Prekvapenie, odpadá požiadavka na rýchle zmeny zaťaženia elektrární. Batérie umožňujú takú pomalú zmenu zaťaženia, že ju môže nasledovať aj tá najpomalšia elektráreň so základným zaťažením. Pozrime sa na súčasnú situáciu v nových elektrárňach, ktoré sa majú postaviť v Nemecku. Elektrárne s rýchlou zmenou zaťaženia vs. vysoká účinnosť
Kto zabil elektrické auto na začiatku 20. storočia? Olovený akumulátor. To isté platí aj pre všetky úvahy o batériách v sieti v minulosti.

Elektrárne s rýchlou zmenou zaťaženia vs. vysoká účinnosť
Kto zabil elektrické auto na začiatku 20. storočia? Olovený akumulátor. To isté platí aj pre všetky úvahy o batériách v sieti v minulosti.

O 10 % menej CAPEX O 10 % menej zemného plynu na spaľovanie je už obrovský rozdiel pre verziu s optimalizovanou účinnosťou batérie. Ale mysliac v minulosti sa naďalej hovorí o elektrárňach s rýchlou zmenou zaťaženia.

Download: CORP paper PDF Slides PDF Video 189 MB

Abstrakt
	Aby sme dosiahli potrebné ciele optimalizácie nákladov, nemôžeme problém energie oddeliť od všetkých ostatných problémov: ďalším významným problémom je bývanie.

Úvod
	V minulosti vzniklo mnoho predstáv o našej budúcnosti s úplne inými parametrami. Nekontrolované závery z minulosti ohrozujú našu budúcnosť neúnosnými nákladmi.

Moja osobná skúsenosť s prechodom na ziskovosť
	Vtáky môžu lietať bez toho, aby poznali všetky pojmy aerodynamiky. Svojou zmenou konštrukcie som reagoval na prebiehajúci "prechod ziskovosti" bez toho, aby som v tom čase poznal tento pojem.

Prechod na nové zdroje energie
	Dlhá cesta od náhodnej elektrickej energie zo slnka a vetra k elektrickej energii 24×365. Prechod na ziskovosť treba považovať za veľkú nehodu.

Solárny výnos a premena na elektrickú energiu 24×365
	Po prepočítaní hrubého výnosu na elektrickú energiu 24×365 sa široký rozsah solárnych výnosov výrazne rozšíri. 6 príkladov z nášho výskumu 50 lokalít.

Princíp GEMINI: dvojité využívanie pôdy
	Žiadna lepšia solárna elektráreň, žiadne lepšie bývanie na rovnakej pôde nie je možné, je konečným cieľom princípu GEMINI.

Osady s rýchlym nabíjaním mimo siete
	Môže sa začať v malom, niekde na dedine, s jedným domom GEMINI s veľkým fotovoltaickým prístreškom a 100 kW DC nabíjaním.

Energeticky náročný priemysel
	Kedysi som vytvoril stupnicu pre možnosti solárnej energie mimo siete v závislosti od veľkosti fotovoltaiky. Teraz je však potrebné urobiť veľký skok smerom nahor na tejto stupnici: bežiaci, energeticky náročný priemysel.

Poľnohospodárstvo: Koľko metrov štvorcových potrebuje človek na svoju potravu?
	Ľudstvo začalo ako lovci a zberači. Pred 12 000 rokmi 500 000 m² až 2 500 000 m² na človeka. S poľnohospodárskou revolúciou sa využitie pôdy zmenšilo o 2 magnitúdy.

Záver
	Všetky parametre sa neustále menia. Musíme kontrolovať všetky parametre a predpovedať vývoj do predvídateľnej budúcnosti.

Odkazy
	Správy a vyjadrenia k aktuálnym témam týkajúcim sa energetickej transformácie, ochrany klímy a nevyhnutného vývoja smerom ku globálnej prosperite.