Andy Tang, Vizepräsident für Energiespeicherung und -optimierung bei Wärtsilä, hat sich vor einigen Wochen mit mir zu einer CleanTech Talks-Folge zusammengesetzt. Diese zweite Hälfte unseres weitreichenden Gesprächs umfasst Gespräche über große Inselmikronetze auf den Azoren und in der Karibik, die Vorteile der Wärtsilä-Motoren in einem Netto-Null-Übergang und flexible Kraftstoffmotoren für Schiffs- und Bodenstrom.
Es gibt zwei große Themenbereiche, warum Sie Speicher verwalten müssen, Sicherheit/Risiko und Einnahmen, die beide gleichermaßen wichtig sind. Was die Sicherheit und das Risiko anbelangt, so sind Batterien, obwohl sie von allen als Rohstoffe bezeichnet werden, sehr wählerisch, wenn es darum geht, wie sie ihr Leben leben wollen. Gesundheitszustand, Ladezustand, Ruhepunkt, ideale Betriebstemperatur und andere Faktoren müssen gepflegt und nachverfolgt werden, damit die Garantie gültig bleibt. Das optimale Entladen von Batterien vermeidet Risiken durch thermisches Durchgehen und erhält die Lebensdauer der Anlage.
Dann gibt es noch den kommerziellen Aspekt. Eine Batterie ist ein Haufen Chemikalien, der auf einem Feld liegt. Es verdient nur Geld, wenn Elektronen in die eine oder andere Richtung fließen. Das Energiemanagementsystem (EMS) verbindet es mit den Strommärkten zu vermarkten. Dies variiert je nach Rechtsprechung, Versorgungsunternehmen, unabhängigem Systembetreiber (ISO) und Einnahmequellen wie zusätzlichen Netzdiensten. Und wie erhalten Sie diese Einnahmequellen, ohne die Batterie zu beeinträchtigen?
Aber an Spitzenlastpunkten, wenn ein Versorger bereit ist, 9 US-Dollar pro kWh für Strom zu zahlen, verschwindet alles andere außer Risikobedenken. Tangs Demand-Management-Bemühungen mit PG&E und Startups bereiteten ihn sehr gut darauf vor, den optimalen Weg zu finden.
Auf den Azoren auf der Insel Graciosa, 1.500 Kilometer vom portugiesischen Festland entfernt, verfügten die 4.000 Einwohner über Wind und Sonne, konnten aber 17 % des Jahresbedarfs nicht überschreiten. Ihre Dieselgeneratoren haben ihre eigenen Managementanforderungen, die ausgelöst werden können, was zu inselweiten Stromausfällen führt. Das GEM EMS von Wärtsilä erstellte Vorhersagen der Wind- und Sonnenenergieerzeugung aus Wettervorhersagediensten für den nächsten Tag und kombinierte diese mit seinem Verständnis der optimalen Nutzung der Generatormotoren und baute eine kleine Batterie mit einer Laufzeit von einer Stunde ein. Dadurch wurden die Stromgestehungskosten um 0,10 $ pro kWh gesenkt und die Nutzung erneuerbarer Energien auf über 60 % erhöht. Massive Kraftstoffeinsparungen natürlich.
Der Akku allein hätte das nicht geschafft. Die im EMS verkörperte Intelligenz und die Batterie ermöglichen dies.
Ein weiteres Beispiel ist die Insel Bonaire der ABC-Inseln, Aruba, Bonaire und Curacao. Es ist eine Insel mit 20.000 Einwohnern in der südlichen Karibik. Die Bemühungen von Wärtsilä ermöglichten es ihnen, ihre Windkraftanlagen von einem mittleren Zehnprozentsatz des Jahresbedarfs auf die oberen 30er zu verlagern, wiederum mit einer deutlichen Reduzierung der Stromerzeugung aus Diesel. Dies sind keine winzigen Gitter, sondern Gitter im MW-Maßstab.
Dies passt gut zur anderen Seite von Wärtsiläs Geschäft, der Schiffsenergie. Ihr größter Motor ist ein Brute mit 20 MW Leistung. Alle Schiffe sind „Microgrids“, und praktisch alle Systeme, die sie nicht durch das Wasser schieben, werden mit Strom betrieben. Jedes riesige Kreuzfahrtschiff und Massengutschiff ist ein Microgrid. Immer mehr von ihnen verfügen auch über einen erheblichen Batteriespeicher, obwohl nur wenige größere Schiffe über Hybridantriebe verfügen.
Vor 30 Jahren wäre es nahezu unmöglich gewesen, die Speicherung in einem gemischten Mikronetz aus erneuerbaren Energien und Generatoren effektiv zu verwalten, da die Prognosen viel schlechter, die Computer teuer und die Batterietechnologie viel weniger ausgereift waren. Vor zwanzig Jahren wäre es auch schwer gewesen. Jetzt hat die Kreuzung des Aufkommens von ausgereiften LFP- und Lithium-Ionen-Batterien plus billigen Computern plus Internet plus hochgenauer Wettervorhersage diese Art der Microgrid-Optimierung viel praktikabler gemacht.
Wärtsilä bringt Daten von einer Handvoll verschiedener Wettersysteme ein und verwendet die passenden für die Geografie. Während 5-Tages-Wettervorhersagen heute so genau sind wie früher 1-Tages-Wettervorhersagen, bedeutet das nicht, dass jedes Wettervorhersagesystem in verschiedenen Regionen gleich gut ist.
Das Speichergeschäft von Wärtsilä ist ein Teilbereich des Energiegeschäfts. Sie beschäftigen sich mit Kraftstoffen der Zukunft und konzentrieren sich stark auf Motoren mit flexiblen Kraftstoffen, um den Übergang zu meistern. Wärtsiläs Whitepaper „Frontloading Net Zero“. modelliert kostenoptimale Wege zu 100 % erneuerbaren Energiesystemen in verschiedenen Märkten mit sehr unterschiedlichen sozioökonomischen Dynamiken, unterschiedlichen Energiesystemen und zu bewältigenden Herausforderungen. Ein Hauptaugenmerk liegt darauf, wie dies auf kostengünstige Weise geschehen kann. Während Kritiker sagen, dass es zu teuer sein wird, hat Wärtsilä die Berechnungen für ihre Szenarien durchgeführt. Wärtsilä ignoriert die Politik und behauptet, dass es möglich ist, Netto-Null schneller zu erreichen, indem er anerkennt, dass es eine Rolle für Motoren gibt, die eine Langzeitspeicherung bieten, die mit aktuellen fossilen Brennstoffen betrieben werden, aber in Zukunft auf grüne Brennstoffe umsteigen. Kalifornien zum Beispiel könnte vorhandene Erdgasspeicher nutzen, Motoren damit betreiben und dann in Zukunft auf Biomethan umsteigen.
Dies ist darauf ausgerichtet, Wege zur Rentabilität für Erdgas- und Kohlegeneratoren zu finden, um mit jährlich abnehmender Kapazität zu arbeiten, bis sie überhaupt nicht mehr benötigt werden. Dänemark tat dies mit seinen Kohlekraftwerken, als seine Windenergieflotte wuchs, als ein offensichtliches Beispiel.
Wärtsilä hat mit seinen Kolbenmotoren gegenüber Gasturbinen einen Vorteil für diesen Langzeitspeicherweg. Im Gegensatz zu Gasturbinen, die davon betroffen wären, kann ein Triebwerk Hunderte von Malen im Jahr starten und stoppen, ohne dass die Wartung beeinträchtigt wird. Es ist ähnlich wie bei modernen Autos, die ihren Motor an der Ampel abstellen und dann neu starten. Gasturbinen mögen es nicht, mehrmals am Tag ein- und ausgeschaltet zu werden. Sie lassen sich in der Leistung nach oben und unten regulieren, allerdings steigen die Wartungskosten mit mehr Start-Stopp-Zyklen.
Ausgerichtet darauf entwickeln sie Ammoniak- und Methanol-Flex-Fuel-Motoren, da die Schiffsindustrie beide Kraftstoffe in Betracht zieht. In meiner Prognose der Seeschifffahrt bis 2100 sehe ich die Elektrifizierung als einen größeren Keil als die Industrie in Kombination mit der laufenden Optimierung und Innovation der Schiffseffizienz und halte es für wahrscheinlich, dass Biokraftstoffe, die mit aktuellen Motoren kompatibel sind, dies sein werden ein wahrscheinlicher Weg.
Wärtsilä erwägt auch reinen Wasserstoff für Schiffsantriebe und Erzeugungsanlagen, die sie verkaufen. Tang weist darauf hin, dass, wenn Europa sich mit staatlichen Maßnahmen und Anreizen zu Wasserstoff als Kraftstoff drängt, dies trotz der klaren Herausforderungen am Ende zu einer Sache werden könnte.
Wärtsilä hat in letzter Zeit eine wilde Verschiebung der Batteriepreise erlebt, hauptsächlich aufgrund des Preises von Lithiumcarbonat, das für LFP- und Lithium-Ionen-Batterien benötigt wird. Die Preise auf Systemebene werden voraussichtlich in diesem Jahr um 21 % und im nächsten Jahr um 31 % steigen. Die Branche verdaut dies und einige Bereitstellungen sind aufgrund hässlicher Verhandlungen nicht mehr rentabel geworden. Tangs Perspektive ist, dass dies in den Jahren 2024-2025 nur ein schmerzhafter Punkt im Rückspiegel sein wird. Meine Meinung ist ähnlich, da Lithium ein Kommentarelement sowohl in Hartgestein als auch in Lithiumsolen in Öl- und Gasregionen ist, erleben wir gerade eine kurzfristige Trennung zwischen dem Ressourcenabbauvolumen und der Marktnachfrage.
Tang hofft, dass Dinge wie Redox-Flow-Batterien ausgereift sind und eine längere Speicherung ermöglichen, da die zellbasierte Chemie erhebliche Grenzen bei der wirtschaftlichen Skalierung von Energie hat. 6-8 Stunden sind ungefähr so lange, wie sie wirtschaftlich speichern können, und wir brauchen Lösungen mit längerer Lebensdauer. Seine Perspektive ist, dass es ein all-of-the-oben-Ergebnis sein wird.
Tang kam aufgrund seiner Liebe zum Skifahren zu seiner Berufswahl. Seit er vor drei Jahrzehnten mit dem Skifahren begann, hat er beobachtet, wie die durchschnittliche Schneehöhe in den Sierras um tausend Fuß gestiegen ist. In Resorts mit einer Basishöhe von 6.000 Fuß kam früher jeder Sturm als Schnee herein, und jetzt kommt die Hälfte der Stürme als Regen herein. Tangs Perspektive ist, dass wir eine Chance haben, dem voraus zu sein. Wir haben die Chance, dies zu beheben. Der Wechsel zu erneuerbaren Energien ist Tang persönlich wichtig. Er möchte ein Verwalter für zukünftige Generationen von Skifahrern sein. Er sagt, wir haben die Werkzeuge, wir brauchen nur die Politik dahinter und machen es möglich.
Schauen Sie sich unsere brandneuen an E-Bike-Guide. Wenn Sie neugierig auf Elektrofahrräder sind, ist dies der beste Ort, um Ihre E-Mobilitätsreise zu beginnen!
Schätzen Sie die Originalität und Berichterstattung über CleanTechnica von CleanTechnica? Erwägen Sie, Mitglied, Unterstützer, Techniker oder Botschafter von CleanTechnica zu werden – oder Gönner auf Patreon.
