Elektrarne s hitro spremembo obremenitve v primerjavi z visoko učinkovitostjo

Tukaj je aktualen primer povečanja stroškov in emisij CO2 zaradi neupoštevanja prehoda na dobičkonosnost. Pred nekaj desetletji si nihče ni predstavljal, da bi lahko sončna in vetrna energija zagotovili več električne energije kot vse kalorične elektrarne skupaj. Poglejmo nazaj v ta čas, da bi razumeli zgodovinski kontekst: Obstajajo tudi elektrarne za proizvodnjo električne energije; te delujejo predvsem opoldne. Hitro lahko spremenijo obremenitev, zato jih na sončen dan ni težko nadomestiti s sončno elektriko. Tudi elektrarne s srednjo obremenitvijo niso problem. Morda pa bomo v prihodnosti imeli toliko fotovoltaične energije, da bomo morali osnovne elektrarne celo izklopiti. Toda te osnovne elektrarne imajo prepočasen padec, da bi bile izklopljene do poldneva, in prepočasen porast, da bi imele polno moč ob sončnem zahodu. Osnovne elektrarne so torej sovražnik energetskega prehoda; preobremenjujejo omrežje! Takšne izjave so visoki zeleni politiki v Nemčiji dajali še leta 2025. Zaključek: Vse nove elektrarne morajo biti namenjene hitri spremembi obremenitve. Kdo je na začetku 20. stoletja uničil električni avtomobil? Svinčevo-kislinski akumulator. Moja Tesla Y s svinčenimi baterijami bi imela zmogljivost 20 kWh in doseg 100 km, največjo moč 40 kW, baterijo pa bi bilo treba zamenjati vsakih 6 000 km. Brez šale, boleča izkušnja na mojem prvem preizkusu električnega skuterja v letih od 2006 do 2009 (1). Enako velja za razmišljanje o baterijah za omrežje. Tako se je rodil ideal hitro spreminjajoče se elektrarne, da bi se spoprijeli s spremembami na področju fotovoltaične in vetrne energije. Takšen je bil zgodovinski kontekst pred približno tremi desetletji. Šokantno je, da smo še vedno v prvi fazi energetskega prehoda. Obstajajo tri faze uporabe obnovljive energije iz sonca in vetra:

Naključno, sonce sije ali veter piha, mi pa zmanjšamo proizvodnjo kaloričnih elektrarn.
24 elektrike, stabilna oskrba v razponu enega dneva; baterije omogočajo sodelovanje med soncem, vetrom in kaloričnimi elektrarnami.
Električna energija 24×365, stabilna oskrba za vsak dan v letu, fosilna goriva za kalorične elektrarne pa se nadomestijo z električno energijo za X.

V prvi fazi gre za to, da kadarkoli posije sonce ali zapiha veter, zmanjšamo proizvodnjo kaloričnih elektrarn. V drugi smeri pa povečamo proizvodnjo kaloričnih elektrarn takoj, ko se stemni ali postane brezvetrje. Takrat se je pojavila želja, da bi vse elektrarne lahko hitro spreminjale obremenitev. Ta metoda ima omejitev: ni mogoče izklopiti več elektrarn, kot jih ravno obratuje. Zaradi te omejitve in ker ljudje niso bili pripravljeni razmišljati v prihodnost, se je v Nemčiji več let kot cilj širitve fotovoltaike navajalo 70 GW. Niti pomislili niso, da se mora obnovljiva energija razvijati od naključne do 24-električne. Zakaj? Litijeve baterije so bile takrat predrage za to nalogo in niso bili prepričani, da bi se to lahko spremenilo. In to kljub vsem izkušnjam z zniževanjem cen v razvijajočih se panogah. 24-electricity je sodelovanje med obnovljivimi viri energije in kaloričnimi elektrarnami. Obstaja vremenska napoved in napoved povpraševanja: naslednji dan se proizvodnja razdeli na 80 % obnovljivih virov in 20 % kaloričnih elektrarn. Če je na voljo 10 kaloričnih elektrarn, naj samo dve od njih delujeta z največjim izkoristkom. Vse različne donose fotovoltaične in vetrne energije čez dan izravnajo baterije. Presenetljivo ni več potrebe po hitrih spremembah obremenitve v elektrarnah. Baterije omogočajo tako počasno spremembo obremenitve, da ji lahko sledi tudi najpočasneje spreminjajoča se elektrarna z osnovno obremenitvijo. Oglejmo si trenutne razmere v novih elektrarnah, ki naj bi jih zgradili v Nemčiji. Elektrarne s hitro spremembo obremenitve v primerjavi z visoko učinkovitostjo
Kdo je na začetku 20. stoletja uničil električni avtomobil? Svinčevo-kislinski akumulator. Enako velja za vsa razmišljanja o baterijah za omrežje v preteklosti.

Elektrarne s hitro spremembo obremenitve v primerjavi z visoko učinkovitostjo
Kdo je na začetku 20. stoletja uničil električni avtomobil? Svinčevo-kislinski akumulator. Enako velja za vsa razmišljanja o baterijah za omrežje v preteklosti.

10 % manjši strošek investicije 10 % manj zemeljskega plina za zgorevanje je že velika razlika pri različici z baterijo, optimizirano za učinkovitost. Vendar razmišljajo v preteklosti in še naprej govorijo o elektrarnah, ki hitro spreminjajo obremenitev.

Download: CORP paper PDF Slides PDF Video 189 MB

Povzetek
	Da bi dosegli potrebne cilje optimizacije stroškov, energetskega problema ne moremo obravnavati ločeno od vseh drugih problemov: drug pomemben problem je stanovanjska problematika.

Uvod
	V preteklosti so bile ustvarjene številne predstave o naši prihodnosti s povsem drugačnimi parametri. Nepreverjeni zaključki iz preteklosti ogrožajo našo prihodnost z neznosnimi stroški.

Moja osebna izkušnja s prehodom na dobičkonosnost
	Ptice lahko letijo, ne da bi poznale vse izraze aerodinamike. S svojo spremembo zasnove sem se odzval na trenutni "prehod na donosnost", ne da bi takrat poznal ta izraz.

Energetski prehod
	Dolga pot od naključne električne energije iz sonca in vetra do električne energije 24×365. Prehode na donosnost je treba obravnavati kot velike nesreče.

Sončni izkoristek in pretvorba v električno energijo 24×365
	Širok razpon sončnega donosa se še poveča po pretvorbi bruto donosa v električno energijo 24×365. 6 primerov iz naše raziskave na 50 lokacijah.

Načelo GEMINI: dvojna raba zemljišč
	Končni cilj načela GEMINI je, da na isti površini ni mogoče zgraditi boljše sončne elektrarne ali boljše stanovanjske hiše.

Naselja za hitro polnjenje zunaj omrežja
	Začne se lahko v majhnem kraju, nekje v vasi, z eno samo hišo GEMINI z velikim fotovoltaičnim nadstreškom in 100 kW enosmernim polnjenjem.

Energetsko intenzivna industrija
	Nekoč sem razvil lestvico za možnosti uporabe sončne energije zunaj omrežja glede na velikost fotovoltaike. Zdaj pa je treba na tej lestvici narediti velik skok navzgor: tekoča, energetsko intenzivna industrija.

Kmetijstvo: Koliko kvadratnih metrov potrebuje človek za hrano?
	Človeštvo se je začelo kot lovci in nabiralci. Pred 12.000 leti 500.000 m² do 2.500.000 m² na človeka. S kmetijsko revolucijo se je raba zemljišč zmanjšala za dve stopnji.

Zaključek
	Vsi parametri se nenehno spreminjajo. Preveriti moramo vse parametre in predvideti razvoj za predvidljivo prihodnost.

Reference
	Novice in izjave o aktualnih temah, povezanih z energetskim prehodom, varstvom podnebja in potrebnim razvojem za globalno blaginjo.