黑暗低迷的冬季
德国能源转型的构想是在流沙上幻想出来的。这里有华丽的辞藻和对氢的宗教崇拜,而不是真实的事实。
在帝国时期的奥匈帝国,有一种说法叫 "争论皇帝的胡子"。 如果对冬季的情况视而不见,那么任何关于黑暗低谷的讨论都是毫无意义的。
曾几何时,可再生能源的拥趸们认为,夏天多用太阳能,冬天多用风能,就能解决问题。
然而,这需要两倍于光伏发电千瓦的风力涡轮机。而不是 2,现有的组合是每千瓦光伏发电只有 0.72 千瓦风力。对于新建建筑,每千瓦光伏发电仅需 0.25 千瓦风力。
在德国,150 千兆瓦光伏发电和 300 千兆瓦风力发电的收益率会是多少?首先,必须对政治可行性和生存能力提出质疑。然后,必须计算贫困地区扩张的后果和风影效应。
这意味着必须大规模使用 Power to X,以便在冬季利用夏季剩余的太阳能。
它位于北纬 50 度以北,将用于模拟能源转型。假设德国的净电力需求为 900 太瓦时。这包括所有电动交通工具和热泵,但工业用电量要少得多。如果同样的技术设备在北非只需三分之一的成本就能发电,那么假设德国有一个用于出口的绿色钢铁工业是不现实的。
在模拟中,每个案例都考虑了 1 公顷的能源优化住宅区。这里有 1.35 兆瓦的光伏发电。然后再按比例补充风力发电,风力发电功率分别为零、68 千瓦、135 千瓦或 270 千瓦。这种模式的使用频率很高,达到了 900 太瓦时/年。这就是乘数。
模拟记录了每年储油罐最低和最高注油量之间的差值。然后取最高差值,再加上 25% 的安全系数。
假定甲烷/甲醇的购买价格为每千瓦时热值 10 美分。当我点击其中一个模拟中的最低价格时,我惊讶地发现这里的购买量相当大。
| 场景
| 无风
| 5% 风
| 10% 风
| 20% 风力
|
| 光电千瓦
| 1.352
| 1.352
| 1.352
| 1.352
|
| 风力发电千瓦
| 0
| 68
| 135
| 270
|
| 并网千瓦
| 80
| 80
| 135
| 270
|
| 电池 千瓦时
| 3.000
| 3.000
| 3.000
| 3.000
|
| 功率(千瓦
| 80
| 80
| 80
| 100
|
| 化学储存 MWh
| 218
| 215
| 210
| 281
|
| 进口热值 MWh/a
| 23
| 29
| 3
| 51
|
| 连续负荷千瓦
| 60
| 70
| 80
| 100
|
| 投资千欧元
| 724
| 805
| 919
| 1.172
|
| 美分/千瓦时
| 10,08
| 9,66
| 9,21
| 10,03
|
| 乘数 900 太瓦时
| 1.712.329
| 1.467.410
| 1.284.247
| 1.027.397
|
| 电子住区平方公里
| 17.123
| 14.674
| 12.842
| 10.274
|
| 光伏发电 GW
| 2.315
| 1.984
| 1.736
| 1.389
|
| 风力发电 GW
| 0
| 100
| 173
| 277
|
| 电池
| 5.137
| 4.403
| 3.853
| 3.082
|
| GW 功率
| 137
| 117
| 103
| 103
|
| 化学储存 TWh
| 374
| 316
| 270
| 286
|
| 进口热值 TWh/a
| 40
| 42
| 4
| 53
|
| 投资 德国
| 1.239
| 1.182
| 1.180
| 1.214
|
在模拟中,负荷以 10 千瓦为单位增加,电池容量以兆瓦为单位增加。如果电网规模较小,模拟结果会更加精确,但肯定无法用于周日的通讯调度。
如果我们以 10 公里的网格对奥地利进行勘测,那么最高点可能连 3000 米都不到,因为网格点之间的所有高山都被忽略了。如果采用 1 公里的网格,最高点可能是 3500 米。
这样的模拟并不在于在 92 千瓦负荷下,使用 3.2 兆瓦时电池和 86 千瓦功率的甲醇是否会便宜 0.02 美分/千瓦时,而在于确定数量级和识别现象。例如,在其中一个方案中,购买甲醇降低了电价,这令人惊讶。
风力发电与光伏发电的比例为 20%,风力发电的扩展已经相当极端。由于位置较差和尾流效应,这里计算的收益率降低了 10%。如果发电量减少的幅度更大,则可能成为最昂贵的方案。
德国有 25 千立方米的地下储油库。提取率低于 20% 的充气水平。20 千立方米的可用天然气约为 200 太瓦时。然而,所有方案的储存需求都要高得多。300 太瓦时的氢气需要 96 立方公里,其中 80% 可以轻松提取。总计 120 千立方米。由于储存要求较高,而且氢气需要的体积是其 3.2 倍,因此地下储存需要 25 千立方米,而不是 120 千立方米?这很可能要花费 4000 亿欧元,因为对某些傻瓜来说,氢不是一种元素,而是一种宗教象征。
如果使用甲醇,300 太瓦时的储气罐成本不到 180 亿欧元。这已经是一个非常显著的成本差异。更便宜的办法是,将剩余电力的一部分转化为甲烷发电并储存在现有的地下储存设施中,其余部分转化为甲醇发电,100 太瓦时的甲醇储罐的成本应低于 60 亿欧元。
所有关于新的 "可用于氢气 "的燃气发电厂的说法都是无稽之谈,与现实毫无关系。
- 燃气发电厂必须为氢气做好准备。胡说八道,因为氢气所需的储存能力太昂贵了。
- 燃气发电厂的设计必须适应负荷的快速变化。胡说八道,因为足够多的电池使负荷快速变化变得多余。
- 燃气发电站每年只运行几百个小时,因此通过利用废气热量来设计高效率的发电站是不经济的。
胡说,它们通常在冬季的 4 个月里平均运行。
所有方案都在 10 美分/千瓦时左右。如果仅使用氢气储存系统,则会达到每千瓦时 15 美分。
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