Hızlı yük değişimli enerji santralleri ve yüksek verimlilik

İşte karlılık geçişini göz ardı ederek maliyetleri ve CO2 emisyonlarını artırmaya ilişkin güncel bir örnek. Birkaç on yıl önce hiç kimse güneş ve rüzgar enerjisinin tüm kalorili enerji santrallerinin toplamından daha fazla elektrik sağlayabileceğini hayal etmiyordu. Tarihsel bağlamı anlamak için bu zamana geri dönelim: Bu puant enerji santralleri var; çoğunlukla gün ortasında çalışıyorlar. Yükü hızlı bir şekilde değiştirebilirler, bu nedenle güneşli bir günde güneş elektriği ile değiştirilmelerinde sorun yoktur. Orta yük santralleri de sorun değil. Ama belki de gelecekte o kadar çok fotovoltaik enerjiye sahip olacağız ki baz yük santrallerini kapatmak zorunda kalacağız. Ancak bu baz yük santralleri gün ortasına kadar kapalı kalamayacak kadar yavaş bir düşüşe ve gün batımında tam güce sahip olamayacak kadar yavaş bir artışa sahiptir. Yani baz yük santralleri enerji dönüşümünün düşmanıdır; şebekeyi tıkarlar! Gerçekten de bu tür açıklamalar 2025 yılında bile Almanya'daki üst düzey Yeşil politikacılar tarafından yapılmaya devam ediyordu. Sonuç: Tüm yeni enerji santralleri hızlı yük değişimi için olmalıdır. Elektrikli arabayı 20. yüzyılın başında kim öldürdü? Kurşun-asit batarya. Kurşun-asit bataryalı Tesla Y'm 20 kWh kapasiteye ve 100 km menzile, 40 kW tepe gücüne sahip olacaktı ve bataryanın her 6.000 km'de bir değiştirilmesi gerekecekti. Şaka değil, 2006-2009 yılları arasında ilk elektrikli scooter testimde yaşadığım acı deneyim (1). Aynı şey şebeke ölçekli bataryalara yönelik düşünceler için de geçerli. Böylece fotovoltaik ve rüzgar enerjisindeki değişikliklerle başa çıkmak için hızlı değişen enerji santrali ideali doğdu. Yaklaşık otuz yıl önceki tarihi bağlam buydu. Hala enerji dönüşümünün ilk aşamasında olmamız şok edici. Güneş ve rüzgardan elde edilen yenilenebilir enerjiyi kullanmanın 3 aşaması var:

Rastgele, güneş parlıyor ya da rüzgar esiyor ve kalorili enerji santrallerinin üretimini azaltıyoruz.
24 saat elektrik, bir gün aralığında istikrarlı tedarik; bataryalar güneş, rüzgar ve kalorik enerji santralleri arasında bir işbirliğini mümkün kılar.
24×365 elektrik, yılın her günü için istikrarlı bir tedarik ve kalorili enerji santralleri için fosil yakıtın yerini X'e giden güç alıyor.

İlk aşamada, güneş parladığında veya rüzgar estiğinde kalorili enerji santrallerinin üretimini azaltma fikri vardır. Diğer yönde ise hava kararır kararmaz ya da rüzgâr esmez kalorili santrallerin çıkışını artırmak. Tüm enerji santrallerinin hızlı yük değişimi yapabilmesi isteği o zaman ortaya çıktı. Bu yöntemin bir sınırı vardır: çalışmakta olandan daha fazla enerji santralini kapatmak mümkün değildir. Bu sınır nedeniyle ve insanlar ileriyi düşünmek istemedikleri için, Almanya'da uzun yıllar boyunca fotovoltaik için genişleme hedefi olarak 70 GW gösterildi. Yenilenebilir enerjinin rastgele elektrikten 24 elektriğe evrilmesi gerektiğini düşünmediler bile. Neden düşünmediler? Lityum piller o zamanlar bu görev için çok pahalıydı ve bunun değişebileceğine ikna olmamışlardı. Bu, gelişmekte olan endüstrilerdeki fiyat düşüşleriyle ilgili tüm deneyimlere rağmen böyledir. 24-electricity yenilenebilir enerji ve kalorik enerji santralleri arasında bir işbirliğidir. Bir hava durumu ve talep tahmini var: ertesi gün üretimi %80 yenilenebilir ve %20 kalorik santrallere bölüyoruz. 10 kalorik enerji santrali olduğunda, sadece 2 tanesi en yüksek verimlilikle çalışsın. Gün boyunca fotovoltaik ve rüzgar enerjisinin tüm farklı verimleri bataryalar tarafından düzleştirilir. Sürpriz, enerji santrallerindeki hızlı yük değişimlerine olan talep ortadan kalkıyor. Bataryalar o kadar yavaş bir yük değişimini mümkün kılıyor ki, en yavaş değişen baz yük santrali bile bunu takip edebiliyor. Almanya'da inşa edilecek yeni enerji santrallerindeki mevcut duruma bakalım. Hızlı yük değişimli enerji santralleri ve yüksek verimlilik
Elektrikli arabayı 20. yüzyılın başında kim öldürdü? Kurşun-asit batarya. Aynı şey geçmişte şebeke ölçeğindeki bataryalara yönelik düşünceler için de geçerli.

Hızlı yük değişimli enerji santralleri ve yüksek verimlilik
Elektrikli arabayı 20. yüzyılın başında kim öldürdü? Kurşun-asit batarya. Aynı şey geçmişte şebeke ölçeğindeki bataryalara yönelik düşünceler için de geçerli.

10 daha az CAPEX %10 daha az yakılacak doğal gaz, verimliliği optimize edilmiş batarya versiyonu için zaten büyük bir fark. Ancak geçmişte düşünerek, hızlı yük değişim santrallerinden bahsetmeye devam ediyorlar.

Download: CORP paper PDF Slides PDF Video 189 MB

Özet
	Gerekli maliyet optimizasyonu hedeflerine ulaşmak için enerji sorununu diğer tüm sorunlardan ayrı tutamayız: bir diğer önemli sorun da barınmadır.

Giriş
	Geleceğimize dair pek çok tahayyül geçmişte tamamen farklı parametrelerle oluşturulmuştu. Geçmişten kontrol edilmeden çıkarılan sonuçlar, geleceğimizi katlanılamaz maliyetlerle tehlikeye atmaktadır.

Karlılık geçişiyle ilgili kişisel deneyimim
	Kuşlar aerodinamiğin tüm terimlerini bilmeden de uçabilir. Tasarım değişikliğimle, şu anda terimi bilmeden devam eden bir "karlılık geçişine" tepki verdim.

Enerji dönüşümü
	Güneş ve rüzgardan gelen rastgele elektrikten 24×365 elektriğe giden uzun yol. Gözden kaçan karlılık geçişleri büyük kazalar olarak değerlendirilmelidir.

Güneş enerjisi verimi ve 24×365 elektriğe dönüşüm
	Brüt verim 24×365 elektriğe dönüştürüldükten sonra güneş enerjisi veriminin geniş aralığı çok daha geniş hale gelmektedir. 50 lokasyonda yaptığımız araştırmadan 6 örnek.

GEMINI ilkesi: arazinin çifte kullanımı
	Aynı zeminde daha iyi bir güneş enerjisi santrali, daha iyi bir konut mümkün değildir, GEMINI ilkesinin nihai hedefidir.

Şebeke dışı hızlı şarj yerleşimleri
	Küçük bir yerde, bir köyde, büyük bir PV garajı ve 100 kW DC şarjı olan tek bir GEMINI evi ile başlayabilir.

Enerji yoğun endüstri
	Bir zamanlar fotovoltaik boyuta bağlı olarak şebekeden bağımsız güneş enerjisi olanakları için bir ölçek geliştirmiştim. Ancak şimdi bu ölçekte yukarı doğru büyük bir sıçrama yapmak gerekiyor: çalışan, enerji yoğun endüstri.

Tarım: Bir insanın yiyeceği için kaç metrekareye ihtiyacı vardır?
	İnsanoğlu avcı ve toplayıcı olarak başladı. 12.000 yıl önce insan başına 500.000 m² ila 2.500.000 m² düşüyordu. Tarım devrimiyle birlikte arazi kullanımı 2 kat azaldı.

Sonuç
	Tüm parametreler sürekli bir değişim halindedir. Tüm parametreleri kontrol etmeli ve öngörülebilir gelecek için gelişimi tahmin etmeliyiz.

Referanslar
	Enerji dönüşümü, iklimin korunması ve küresel refaha doğru gerekli gelişimle ilgili güncel konular hakkında haberler ve açıklamalar.