Hochspannungsnetz überspringen?Für eine Kostenoptimierung muss jede Komponente und deren Dimensionierung in Frage gestellt werden. Nichts ist selbstverständlich, alles könnte ganz anders werden.
Ende des 19. Jahrhunderts gab es nur Wasserkraft und Stromerzeugung durch Wärme-Kraft-Maschinen. Wasserkraft war an geografische Gegebenheiten gebunden, und große zentrale kalorische Kraftwerke haben einen wesentlich besseren Wirkungsgrad als kleine dezentrale Anlage. Für Wohnmobile gibt es winzige, mit Gas betriebene Generatoren mit 7% Wirkungsgrad, die neueste Generation von Siemens GuD Kraftwerken hat 64% vom Heizwert. Dieser winzige Kolbenmotor und diese riesige Gasturbine, deren Abwärme noch Dampfturbinen antreibt. Die logische Antwort: wir brauchen ein Stromnetz, welches weit auseinanderliegende Erzeuger und Verbraucher miteinander verbindet. Aber ist diese Logik immer und überall gültig?
Der erste Schritt ist die Veredelung zu 24-Strom durch Akkus. Woraus besteht ein Heimspeicher im Bereich um die 15 kWh? Typisch aus 16 Stück 280 Ah bis 320 Ah Akkuzellen in einem Gehäuse. Woraus besteht ein Heimspeicher im Bereich um die 150 kWh? Typisch sind da 10 Blöcke mit jeweils 16 Stück 280 Ah bis 320 Ah Akkuzellen in Serie geschaltet. Woraus bestehen viele MWh Großspeicher? Überraschung, genau aus denselben Grundkomponenten. Da werken genau dieselben Akkuzellen wie im 15 kWh Heimspeicher. Da gibt es keinen Unterschied im Wirkungsgrad zwischen den 15 kWh Heimspeicher und den 150 MWh Großspeicher. Warum nicht einfach alles mit Akkus, um 365/24 Strom zu haben? Da kommt uns ein alter Spruch in die Queere: Geld muss arbeiten.
Es gibt 4 Gründe zum Speichern von Solarstrom:
Geld muss arbeiten. Wenn so ein Akku 200 Vollzyklen pro Jahr hat und 15 Jahre hält, dann hätten wir bei 60 €/kWh: 60 / (15 Jahre × 200 Zyklen) = 0,02 €/kWh an Speicherkosten. Prima, das passt! Wenn man aber den Akku so groß dimensioniert, dass er den Unterschied zwischen Sommer und Winter schafft, dann steigt vielleicht die Lebensdauer auf 25 Jahre, aber 60 € / 25 Jahre = 2,40 €/kWh. Das geht absolut nicht! Für nur einmal pro Jahr zu arbeiten, sind die Akkus viel zu teuer.
Was kostet ein simpler Tank mit 1 GWh thermischer Energie als Inhalt? Das wären knapp 200.000 Liter Methanol. Etwa 20.000 €. Wenn daraus ein Generator mit 40% Wirkungsgrad Strom macht, sind es 400 MWh. Rechnen wir einmal sehr vereinfacht für die gesamte Ausrüstung Power to Methanol 300 kW um 300.000 €, Tank 20.000, Generator 80.000, um aus 2 GWh Überschußstrom bei Bedarf 400 MWh zu produzieren: 400.000 / (20 Jahre × 400.000 kWh pro Jahr) = 0,05 €/kWh. Wirkungsgrade muss man in einer Kette multiplizieren. 50% Power to Methanol × 40% Generator sind sehr bescheidene 20%. Aber wenn mal die Sonne den ganzen Tag scheint, die Batterien voll sind, dann ist Power to Methanol Abfallverwertung von sonst nicht nutzbarem Solarstrom. In Ländern nahe dem Äquator ist eine typische Situation, 25% vom Solarstrom geht in Power to Methanol, welcher dann 5% des gesamten Strombedarfs erzeugt.
Das gilt nahe dem Äquator, wo Wetterschwankungen der dominierende Langzeit-Speichergrund sind und die Neigung der Erdachse eine untergeordnete Rolle spielt. Ich hingegen wohne in Österreich 47,722° nördlich vom Äquator. Hier ist der Unterschied zwischen Sommer und Winter dramatisch.
Ein Hochspannungsnetz, viele Kubikkilometer unterirdischer Gasspeicher und zentrale große GuD Kraftwerke existieren bereits. Österreich hat 7 km³ unterirdische Gasspeicher, dies sind 70 TWh oder fast 8.000 kWh pro Einwohner. Es fehlt nur eine Größenordnung mehr Photovoltaik, 3 kWh Akku pro kW Photovoltaik und Power to Methan. Sowohl bei Power to X, als auch bei der Verstromung hat hier zentrale Großtechnik Vorteile im Wirkungsgrad. Diese Vorteile sind größer als die Kosten für ein Hochspannungsnetz.
Wir haben für 50 verschiedene Standorte und den stündlichen Ertragsdaten von 2005 bis 2020 umfangreiche Simulationen mit unterschiedlichen Bestückungen durch geführt. Jede dieser unterschiedlichen Bestückungen wurde mit unterschiedlichen Lasten simuliert. Diese Simulationen sollten die Frage beantworten: ist eine Halbierung der Energiekosten für Transport und Mobilität durch off-grid Schnellladesiedlungen möglich? Mit den in wenigen Jahren zu erwartenden Akkupreisen ist es möglich: Irgendwo entlang einer Piste stehen ein paar GEMINI next Generation Häuser und bieten Schnellladung für 0,20 € / kWh an. Hier drei Anwendungsbeispiele:
Ohne Stromanschluss, aber 80 kW Photovoltaik und 160 kWh Akkus ermöglichen die direkte Versorgung eines 80 kW Schnellladers. Diese Häuser, die gut in entlegenen Dörfern verteilt sind, können es erstmals möglich machen, jeden Punkt von Afrika mit einem Elektroauto zu erreichen.
Eine typische Größe könnte 16 Häuser mit 2 MW Photovoltaik und 6 MWh Natriumakkus sein. Ein 300 kW Generator sorgt für Strom auch bei tagelanger sehr dichter Bewölkung. Sobald es günstige 300 kW Power to Methanol Anlagen gibt, wird damit Überschussstrom verwertet. Auch große LKW können mit 1 MW schnell geladen werden. Im Schnitt werden jeden Tag 6 MWh Strom verkauft. Das wären zum Beispiel 8 große LKW mit 400 kWh und 70 PKW mit 40 kWh laden.
In heißen Ländern ist Beton ideal zum Straßenbau. Er wird nicht so heiß wie Asphalt und bei hoher Temperatur vor allem nicht zähflüssig wie Asphalt. Aber die Zementproduktion ist eine energieintensive Industrie. Zum Beispiel benötigt das Zementwerk LEUBE, nahe meinem Wohnort, 110 GWh Strom und 400 GWh thermische Energie für 500.000 t Jahresproduktion. Man kann den Klinker auch mit Strom erhitzen, ist effizienter, aber damit steigt der Strombedarf auf 360 GWh. 3 km² energieoptimiertes Siedlungsgebiet kann eine Zementfabrik dieser Größe nur mit Strom betreiben. Nach den Prognosen zur Entwicklung der Akkupreise wird dies schon in wenigen Jahren die billigste Produktionsmethode sein. Billige Akkus sind der Schlüssel, um Solarstrom zu 24-Strom zu veredeln. Power to Methanol ist der Schlüssel, um 24-Strom zu 24/365 Strom zu veredeln. | |||||||||||||||||||||
GEMINI next Generation AG
