Czy to początek końca centralnego wytwarzania energii

Ostatnio czytelnik bloga przesłał mi ciekawy link, który jest na tyle interesujący, że warto go przedyskutować na forum bloga. Temat najlepiej opisuje poniższy reportaż.

Idea produkcji energii za pomocą ogniw paliwowych nie jest nowa. Wiele firm pracuje nad rozwiązaniami tego typu jednak zawsze na drodze staja podobne problemy – wysoka cena samego ogniwa oraz problemy z dystrybucją paliwa, którym jest wodór drogi, trudny w transporcie i magazynowaniu nośnik energii.
Właśnie w tym miejscu pojawia firma bloom energy która twierdzi, że opracowała ogniwo paliwowe tanie w produkcji, gdyż nie zawiera drogich metali szlachetnych jak np. platyna a dodatkowo bardzo uniwersalne gdyż jako paliwo może być stosowany metan, biogaz, propan butan a nawet biodiesel. Sama firma bloom energy jest niezwykle tajemnicza niewiele mówi o szczegółach swojej technologii choć wśród swoich klientów posiada tak znanych gigantów jak Google, Fed Ex, Wal mart czy Ebay. Także wielu znanych inwestorów powierzyło jeje swoje pieniądze. Bloom energy pewnością nie narzeka na brak funduszy podobno udało jej się pozyskać 400 mln$. Obecnie firma sprzedaje jedynie kilkuset kW moduły za 700 – 800 tys $ które mają być o 50% bardzie wydajne niż turbiny gazowe (znów brak szczegółów). Jednak prawdziwą rewolucja mają stać się ogniwa przeznaczone do domów jednorodzinnych tzw Bloom Box cały moduł ma być wielkości lodówki a znajdujące się w nim ogniwa będą mogły zarówno produkować energię z np. gazu ziemnego jak również produkować wodór z energii dostarczanej z zewnętrznego np. odnawialnego źródła. Dodatkowo zgodnie z zapowiedzią koszt takiego Bloom Box dla domu jednorodzinnego biedzie wynosił ok 3000$ co wydaje się niezwykle atrakcyjną ceną.

Jeżeli spełnią się zapowiedzi firmy bloom energy możemy spodziewać się prawdziwej rewolucji w produkcji energii. Może okazać się to początek odchodzenia od scentralizowanego systemu produkcji energii. Ogniwa paliwowe w formie zaprezentowanej przez bloom energy mają szansę stać się także ogniwem łączącym odnawialne źródła energii z paliwami kopalnymi. Magazynowanie wodoru choć mniej efektywne energetycznie od magazynowania prądu w akumulatorach jest znacznie tańsze i prostsze dając realna szansę na niezależność energetyczną w rozsądnych kosztach.

Link do tematu
businessweek.com

Panasonic rozpoczyna wyścig o system gromadzenia energii dla prywatnych domów

Prezydent firmy panasonic Fumio Otsubo jeszcze przed nowym rokiem złożył ciekawą obietnicę.

"...We'll be the first to bring to the market a storage battery for home use, which can store sufficient electricity for about one week of use,..."link

Choć w całej wypowiedzi mało jest konkretów kilka spraw jest naprawdę interesujących. Z informacji jakie opublikowała firma można wywnioskować że już obecnie prowadzi ona testy systemu gromadzenia energii przeznaczonego dla gospodarstw domowych zasilanych energią odnawialna oraz ogniwami paliwowymi. Kolejną istotną kwestią jest fakt że system nad którym pracuje Panasonic nie ogranicza się jedynie do pakietu akumulatorów. Ma być to kompleksowy system zarządzania energią pozwalający użytkownikowi na kontrolę produkowanej, gromadzonej i zużywanej energii z poziomu domowego telewizora.

Prawdopodobnie system o którym wspominają przedstawiciele Panasonica składał będzie się z 1.5 kWh modułów zaprezentowanych na CEATEC w październiku zeszłego roku

Z tych modułów można budować różnej pojemności systemy w zależności od potrzeb i przeznaczenia.

Ogniwa Panasonica charakteryzują się dużą trwałością i gęstością energii ok 250 Wh/kg o czym już wcześniej donosiła branża samochodów elektrycznych.

Niestety żadne źródła nie podają nawet szacunkowej ceny pakietu akumulatorów przeznaczonych dla domowych systemów. Biorąc pod uwagę nawet bardzo oszczędnych użytkowników pakiet przeznaczony na tydzień pracy musiałby mieć pojemność 20-30kWh co przy obecnych cenach hurtowych ogniw dawałoby koszty ok 15 000 - 20 000$. Jest to oczywiście zbyt wygórowana cena aby takie systemy szybko się upowszechniły. Możliwe jednak że przy bardzo dużej skali produkcji ogniw na potrzeby OZE i EV uda się znacząco obniżyć koszty a co za tym idzie sprowadzić cenę sytemu do akceptowalnych poziomów. W taki przypadku z uwagi na wysoką sprawność (ładowane/rozładowanie) ogniw LiNiO₂ System byłby ciekawmy rozwiązaniem nie tylko dla amatorów przydomowego OZE czy domów Off grid lecz praktycznie dla każdego gospodarstwa domowego pozwalając zaoszczędzić pieniądze na różnicy w taryfach nocnych i dziennych. Powszechność takich systemów byłaby także bardzo korzystna dla sieci energetycznej. Ograniczenie poboru energii w dzień pozwoliłoby zmniejszyć moce zazwyczaj "brudnych" źródeł szczytowych. Zwiększenie mocy nocą pozwoliłoby poprawić sprawność w elektrowniach konwencjonalnych.

Pojawia się szansa na rozwój domów OFF GRID

Domy zwane OFF GRID to takie, które nie są przyłączone do sieci energetycznej często też zasilane są odnawialnymi źródłami energii. Kluczowymi elementami takiego systemu są w miarę stabilne źródło lub źródła energii oraz magazyn energii. Na rynku źródeł energii odnawialnej obserwujemy dynamiczny rozwój, który przyczynia się do spadku cen czy to ogniw PV czy małych turbin wiatrowych. Zasadniczym problemem pozostaje ciągle gromadzenie energii. Akumulatory kwasowo – ołowiowe, mimo iż mają rozsądne ceny z uwagi na wysokie koszty obsługi oraz krótką żywotność nie są odpowiednim rozwiązaniem. Przełomem na rynku może okazać się akumulator sodowo siarkowy firmy Ceramatec. Akumulatory NaS od dawna budziły zainteresowanie z uwagi na:

- dużą gęstość gromadzonej energii (360 Wh/l )

- wysoką sprawność cyklu ładowane / rozładowanie 90%

- długą żywotność ok 15 -20 lat

- odporność na głębokie rozładowanie

- relatywnie niskie koszty wytwarzania (budowa z pospolitych materiałów )

Cały obraz piękny obraz prawie „doskonałego” magazynu energii niweczy temperatura jego pracy oscylująca wokół 300 to 350 °C, która w połączeniu z wybuchowością sodu w przypadku zetknięcia z wodą eliminuje akumulatory NaS w obecnym kształcie z zastosowań prywatnych. I tu przychodzą z pomocą patenty firmy Ceramatec. Udało im się opracować akumulator NaS pracujący w temperaturze ok 100C i opracować ceramiczną półprzepuszczalna membranę znacznie bardziej odporną na korozyjne właściwości sodu. Ciekawa jest też cena Ceramatec zapowiada że akumulator o pojemności 20 kWh będzie kosztował 2000 $. Przy takiej cenie, pojemności oraz żywotności szacowanej na 20 lat fani off grid otrzymują przełom technologiczny na który czekali od lat. W przypadku energooszczędnej rodziny (zużycie 1100 kWh/rok) taki akumulator, którego wielkość porównywalna jest z lodówką pozwoli na prawie tygodniowe zasilanie.

Rozwiązanie może okazać się interesujące także w przypadku domów podłączonych do sieci. W krajach takich jak polska w których odsprzedanie energii odnawialnej do sieci ze względów proceduralnych jest kompletnie nieopłacalne. Relatywnie tani akumulator może wiele osób zachęcić do inwestycji w małe odnawialne źródło energii a dodatkowe korzyści finansowe można czerpać z zasilania domu jedynie z tańszej energii pobieranej z sieci w nocy (II taryfa).

Zintegrowany system fotowoltaiczny - czy się opłaci ?

Dziś proponuję ciekawy film o domach wraz z zintegrowanymi systemami fotowoltaiczymi i wcale nie w Hiszpanii, lecz w Anglii. Nie są to również wizje typu „solar city”, lecz działające systemy. Chociaż ciągle drogie już opłacalne.
Dom z takim systemem kosztuje ok. 17,000 funtów więcej - dużo, ale procentowo w stosunku do wartości domu koszt systemu to ok. 6%.
Zatem podnosząc koszty budowy zaledwie o 6% uzyskujemy pełną niezależność od zewnętrznej energii elektrycznej. Okres zwrotu to ok. 16lat a żywotność systemu 30. Także przy odsprzedaży taki dom z pewnością uzyska też wyższą cenę – tak czy inaczej nie stracimy.



Jeżeli w pochmurnej Anglii fotowoltaika się opłaca to, czemu w Polsce miałaby się nie opłacać? Popatrzmy na przykład angielski i zastanówmy się czy za kilka lat, gdy taki system będzie ponad połowę tańszy a Polska „węglowa” energia 70% droższa czy takie systemy nie będą wyrastać jak grzyby po deszczu? Trend jest jeden cena energii z paliw kopalnych będzie rosła a cena ogniw PV spadać, gdy linie się przetną, o czym pisałem wczoraj nie będzie żadnego uzasadnienia za rozwojem energetyki węglowej. Zastanawiam się czy polski rząd promujący „czyste” technologie węglowe w imię obrony naszego narodowego bogactwa zastanawia się, że na końcu swoich planów może nie znaleźć chętnego na to bogactwo? Czy olbrzymie koszty poniesione na uruchomienie nowych mocy, które zwrócą się po 40 lat-ach mają obecnie sens? Zwłaszcza, gdy będziemy mieć do wyboru w tej samej cenie energie słoneczną i konwencjonalną czy będzie wielu chętnych na tą drugą?

Cienko taśmowe materiały półprzewodnikowe dają nowe możliwości

Wiele firm coraz poważniej angażuje się w produkcję cienko-taśmowych półprzewodników, w których to upatruje się przyszłość ogniw PV w krótko i średnioterminowym okresie. Mimo iż technologia cienkowarstwowych półprzewodników została opracowana z myślą o oszczędności drogiego krystalicznego krzemu oraz innych rzadkich pierwiastków dodawanych do ogniw to także szybko zauważono że cieniutki półprzewodnik daje nowe możliwości w samej budowie ogniwa.

Ciekawą propozycję zaprezentowała ostatnio firma Solyndra której nowe panele PV przypominają do złudzenia próżniowe rurowe kolektory słoneczne. Cienki półprzewodnik daje się dowolnie formować a kolisty kształt panelu według firmy powoduje lepszą absorpcję promieniowania. Dodatkowo nie jest konieczne pochyłe ustawienie gdyż pod tubom z półprzewodnikiem zainstalowane jest lustro, które odbija promieniowanie z powrotem na półprzewodnik - Osobiście się z tym nie zgodzę moża byłoby to matematycznie udowodnić ale to już nie zagadnienie na tego posta.

Nowa konstrukcja firmy Solyndra nie tylko ma absorbować więcej promieniowania ale również jest lżejsza przez co łatwiejsza w montażu. Podkreślana jest również niezawodność ogniwa na który udzielana jest 25 letnia gwarancja.


Na rynku ogniw fotowoltaicznych wiele się dzieje a głównym celem jest osiągnięcie poziomu cenowego produkowanej energii poniżej cen energetyki zawodowej. Według optymistycznych szacunków rozwój technologii solarnych może sprowadzić cenę energii elektrycznej produkowanej ze słońca poniżej 10centów/kWh(cena energii w USA) w ciągu kilku lat. Taka sytuacja z pewnością wpłynie na popularyzacje ogniw PV także w Polsce, coraz bardzie atrakcyjne staną się również domy OFF GRIG którym osobiście kibicuje.

Dom o zerowej emisji CO2

ZED zaprezentował swoją koncepcję domu o zerowej emisji, CO2 jednak projekt jest znacznie czymś więcej niż ograniczaniem emisji to zupełnie nowatorskie podejście do budownictwa super oszczędnego, praktycznie samowystarczalnego energetycznie. Pisałem kiedyś o domach off-grid projekt RuralZED to rozwiniecie tego typu projektów. Aby w rozsądnych kosztach zbudować dom zasilany i ogrzewany przez energię odnawialną pozyskiwaną na terenie domu w pierwszej kolejności maksymalnie zredukowano zużycie energii zarówno cieplnej poprzez dobrą izolację, pasywną rekuperację powietrza wentylacyjnego itd. Oraz energię elektryczną poprzez montaż świetlówek energooszczędnych, czasowych wyłączników, montaż urządzeń wysokiej klasy energooszczędności.

Projekty domów wyglądają bardzo futurystycznie energię cieplną zapewniają oczywiście kolektory słonecznie we współpracy z kotłami na biomasę, a energia elektryczna dostarczana jest przez ogniwa PV w połączeniu z małymi turbinami wiatrowymi. Cały system wyposażony jest oczywiście w systemy gromadzenia energii. Projektanci pomyśleli również o rosnącym problemie braku czystej wody. Dlatego budynek ma zużywać jak najmniej wody pitnej na cele, do których nie jest ona bezwzględnie potrzebna. W tym celu ogródek wyposaża się w podziemny zbiornik deszczówki, którą później wykorzystuje się do celów nie konsumpcyjnych.

Projekt RuralZED to połączenie domu pasywnego z modułami produkującymi energię. Tego typu domy oprócz bliskich zeru rachunków za media charakteryzują się również bardzo wysokim komfortem. Projekty mają zostać wdrożone na rynku brytyjskim trzymam kciuki za sukces i z chęcią zamieszkałbym w takim domu.

Strona projektu

http://www.ruralzed.com//home.php

Dom pełen darmowej energii

Rosnące ceny energii elektrycznej mogą wkrótce zaowocować modą na domy „OFF GRID”, czyli nieprzyłączone do sieci elektrycznej. Do niedawna wydawałaby się to zupełna fikcja i pełna futurystka jednak spadające ceny ogniw PV, masowa produkcja bardziej wydajnych ogniw silikonowych oraz spopularyzowanie nowych technik magazynowania energii elektrycznej sprawiła, że tego typu domy powstają. Co prawda jeszcze nie w Polsce?

Wiele osób uważa, że główną barierą w rozwoju energetyki słonecznej jest wysoka cena ogniw oraz ich mała sprawność w przetwarzaniu energii słonecznej na elektryczną. Nie jest to do końca cała prawda. Największym problemem przy wykorzystywaniu energii słonecznej zarówno na cele energetyki cieplnej jak i elektrycznej jest jej magazynowanie. Proszę zauważyć, że do powierzchni dachu domu nawet w polskich szerokościach geograficznych dociera więcej energii słonecznej niż osoby mieszkające w tym domu są w stanie wykorzystać. Problem jest jedynie w tym, że energia dociera nie w tym czasie, w którym ją najbardziej potrzebujemy. Opracowanie tanich i jednocześnie odpowiednio dużych magazynów energii niezależnie czy to cieplnej czy elektrycznej rozwiązałoby wiele barier energetyki odnawialnej nie tylko słonecznej i pozwoliłoby na budowanie znacznie bardziej efektywnych systemów.

Wydaje mi się, że cała problematyka magazynowania energii odeszła trochę na boczny tor w stosunku do rozwoju technologii pozyskiwania energii ze źródeł odnawialnych. Trzeba przyznać, że wiele wielkich firm energetycznych zwłaszcza z USA w obliczu problemów z przyłączonymi elektrowniami słonecznymi i wiatrowymi zaczyna inwestować w technologie gromadzenia energii. Jedną z najbardziej obiecujących wydają się superkondensatory. Mają one wiele zalet, które stanowią o ich przewadze nad akumulatorami. Praktycznie nie posiadają efektu samo rozładowywania z upływem czasu, liczba cyklów ładowania i rozładowywanie bez utraty pojemności jest praktycznie nieograniczona, również możliwości reakcji na zmiany poboru mocy przemawiają na korzyść superkondensatorów. Należy tu również zauważyć, że technologia kondensatorów jest znacznie bardziej przyjazna dla środowiska w stosunku do akumulatorów. Niestety superkondensatory ciągle nie są powszechnie stosowane gdyż ich pojemności w stosunku do ceny są o wiele mniej atrakcyjne niż akumulatorów jednak jest to technologia, z którą wiąże się duże nadzieje.

Wiele osób decydujących się na montaż ogniw PV nie decyduje się na pełną niezależność od sieci energetycznej. Jest to zdeterminowane możliwością sprzedaży wyprodukowanej energii elektrycznej do sieci elektro-energetycznej w okresach jej nadprodukcji w ramach prowadzonego w wielu krajach europy wsparcia polegającego na ustaleniu stałej taryfy dla tak produkowanej energii „feed-in tariff”. Rozwiązanie to jakże dobre dla promocji fotowoltaiki tak złe dla całego systemu energetycznego, który musi ponosić koszty coraz bardziej rozproszonych i zmiennych w czasie dostaw energii. Z drugiej strony takie rozwiązanie nie premiuje rozwiązań całkowitego uniezależnienia się od sieci energetycznej.

Rozwiązanie off grid mają wiele zalet energia produkowana jest na miejscu, dzięki czemu nie występują straty energii wynikające z jej przesyłu. A jak mówi Chris Anderson z Borrego Solar firmy zajmującej się instalacją elektrowni PV w domach i biurach jedynym problemem, z jakim się obecnie zmagają w obliczu taniejących modułów PV są układy magazynowania energii, chociaż technologia żelowych akumulatorów stanowiła milowy krok w tego typu systemach.

Sam Chris Anderson jest właścicielem domu off grid o powierzchni 300m2. który ma być przykładem możliwości wykorzystania ogniw PV. 43 ogniwa PV o mocy 160W każde produkują miesięcznie średnio 550 kWh energii elektrycznej. Do tego 24 akumulatory zapewniają energię w okresie pochmurnych dni. Do ogrzewania służy 7 płaskich kolektorów połączonych z systemem 2 zasobników o pojemności 3000 i 4500 litrów, należy dodać że budynek znajduje się w Nowej Anglii, czyli w umiarkowanych szerokościach geograficznych. Koszt instalacji nie jest podany, ale patrząc na skalę instalacji na pewno jest wysoki. Instalacja jest tak olbrzymia ze względu na cel pełnej niezależności energetycznej. Z drugiej strony przykład ten dobrze obrazuje duży problem, jakim jest magazynowanie energii, jeżeli istniałyby lepsze technologie jej magazynowania z powodzeniem liczbę ogniw jak i kolektorów można by znacznie obniżyć.

Z magazynowaniem energii boryka się nie tylko fotowoltaika na nowe technologie czeka również przemysł samochodowy, i cała energetyka. Zapotrzebowanie jest duże z tego względu można liczyć na jakiś postęp w tej kwestii

Pozdrawiam

Bogdan Szymański