Emplear los recursos renovables para un futuro mejor

por Mike Conley y Tim Maloney 17 de de abril de, el año 2015

(NOTA: Este es un trabajo en progreso Será un capítulo en el libro de próxima aparición "Poder para el Planeta" por Mike Conley.).

Cuatro líneas de fondo en la delantera:

• Que costaría más de $ 29 billones de dólares para generar energía eléctrica de carga base de Estados Unidos con una mezcla 50/50 de parques eólicos y solares, en parcelas de un total de la zona de Indiana. O:

• Que costaría más de $ 18 billones de dólares con energía solar concentrada (CSP) granjas en los desiertos del sudoeste, en parcelas de un total de la zona de West Virginia. O:

• Podríamos hacerlo por menos de $ 3 billones de dólares con la AP-1000 reactores de agua ligera, en parcelas que suman unas pocas millas cuadradas. O:

• Podríamos hacerlo por $ 1 billón con sales fundidas de los reactores de combustible líquido, en la misma cantidad de tierra, pero sin refrigeración por agua, no hay riesgo de colapsos, y la capacidad de utilizar nuestras reservas de "residuos" nucleares como combustible secundario.

Cualquier cosa que decidamos, tenemos que hacer nuestras mentes, y rápido. combustibles de carbono nos están matando y matando el planeta también. Y los buenos planetas son difíciles de conseguir.

Si usted piensa que puede gobernar el país en energía eólica y solar, más poder para usted.

Es una idea atractiva, pero antes de quedar casado con él, usted debe abrazar con una calculadora y averiguar exactamente lo que implica la relación a largo plazo.

Este ejercicio tiene aplicación en el mundo real. El 620 MW reactor nuclear (megavatios) de Vermont Yankee se cerró recientemente. Así eran las dos canciones reactores en San Onofre, lo que generó un total de 2,15 GW (gigavatios). Pero el público no fue de repente en una dieta de energía; a raíz de Fukushima, que eran simplemente más bien asustado de lo habitual sobre la energía nuclear.

En cualquier caso, la energía generada por estos reactores tendrá que ser sustituido, ya sea por la construcción de más plantas de energía o mediante la importación de la electricidad a partir de las instalaciones existentes.

Para hacer que los números más fácil pensar con, vamos a postular un reactor de 555 MW, que tiene un 90% de rendimiento en línea estándar de la industria (puesta fuera de reabastecimiento de combustible y mantenimiento) y proporciona una red de 500 MW, suficiente para suministrar electricidad a 500.000 personas viven en los estándares occidentales. La pregunta clave es la siguiente:

¿Qué se necesita para reemplazar un reactor que entrega 500 MW de carga base de energía (constante) con la energía eólica o solar?

Una vez que hemos dibujado a lápiz nuestra viento equivalente y parques solares, vamos a ser capaces de escalar ellos para ver lo que se necesitaría para alimentar cualquier pueblo, ciudad, estado o región o el país entero, en las energías renovables.

Las reglas del juego.

TheSolutionProject.Org tiene una propuesta detallada para alimentar a todo el país con fuentes renovables para el año 2050. Se trata de una impresionante pieza de trabajo, que presenta una mezcla de encargo de las energías renovables a la medida para cada estado, todo, desde la eólica terrestre y marina, de energía de las olas, techo solar, geotérmica , hidroeléctrica, y la lista continúa.

Los costos son compensados ​​por el aumento de la actividad económica de la construcción y operación de las plantas. Otras compensaciones importantes derivan de ahorro en asistencia sanitaria, mayor productividad, menores tasas de mortalidad, menor contaminación atmosférica y el calentamiento global. Sin embargo, dado que estos desplazamientos se aplican también a una red todo-nuclear, que se anulan a sí mismos.

En lugar de explorar cada tecnología del Proyecto Soluciones ofrece, simplificaremos las cosas y les dan su mejor ventaja al concentrarse en sus dos principales tecnologías en tierra-eólica y solar CSP (CSP vamos a explicar en breve.) Ambos sistemas están en el extremo inferior de las proyecciones de costos a largo plazo para las energías renovables.

En nuestro análisis comparativo, nos centraremos en siete parámetros:

Aunque los reactores producen casi el 20% del poder de Estados Unidos, y han estado en uso durante más de cincuenta años, ha habido sólo cinco muertes por accidentes de construcción e inspección. Sólo tres personas han muerto nunca por la producción real de la energía atómica estadounidense, cuando un reactor experimental sufrió una fusión parcial en 1961. Y para todo el pánico, paranoia y protestas sobre Three Mile Island, no una persona se había perdido. La peor dosis de radiación recibida por las personas más cercanas a la planta TMI era igual a la mitad del uno radiografía de tórax.

A medida que contrastar y comparar los datos y cifras para un parque eólico, una granja solar, y un reactor, citaremos "deathprint" de cada tecnología, así como las bajas-teravatios por hora (TWh) atribuido a esa fuente de energía.

[NERD NOTA: Una teravatios es un billón de vatios. el consumo eléctrico de todo el planeta está a la vuelta 5 teravatios-hora. Una TWh (teravatios-hora) es un flujo constante de un billón de vatios de electricidad por un período de una hora.]

"Cualquiera que sople el viento, realmente no me importa." - Freddy Mercury

Bueno, lo que debería. La energía eólica es todo acerca de la dirección y ubicación. El problema es, el cambio climático también puede estar cambiando los patrones de viento a largo plazo. El vórtice polar en el invierno de 2013 podría ser una muestra de lo que vendrá. parques eólicos a gran escala podrían demostrar ser un error muy caro, pero nos van a ver en ellos de todos modos.

A primera vista congelada, un tren de carga de aire del Ártico a través del rugido los 48 parece ir en contra del calentamiento global, ¿no es así? Pero aquí es cómo funciona:

Dado que el Ártico se está calentando más rápido que el resto del mundo, su masa de aire es cada vez menos clara que la masa de aire de Canadá. Esto erosiona el "muro térmica" del corredor ártico de la corriente del chorro, y está empezando a vagar como un borracho, que por lo general puede navegar si mantiene su mano en la pared. Pero ahora la pared está empezando a desaparecer, y cuando finalmente se va, es una incógnita en la que va a terminar siguiente.

En América del Norte, la mediana "factor de capacidad" para el viento es del 35%.

Algunos lugares en Estados Unidos son mucho más windacious que otros. Sin embargo, en promedio, la industria eólica afirma que una nueva turbina en suelo EE.UU. producirá alrededor del 35% de la potencia nominal en la etiqueta, lo que significa que tiene un "factor de capacidad del 35%."

Una de las dificultades en la exploración de las energías renovables es que los números factor de capacidad están por todo el mapa. La Agencia de Información de Energía no está de acuerdo con el Departamento de Energía, y la industria de las energías renovables no está de acuerdo con los dos. Los fabricantes se quedan fuera de la contienda, solamente lo que indica "su máxima capacidad" de su dispositivo es, es decir, la mayoría de la energía que puede producir bajo condiciones ideales. Su kilometraje puede variar.

Debido a que el viento, como la solar, es una fuente de "intermitente" (flujos y reflujos, va y viene) la eficiencia de una turbina tiene que ser promediados a lo largo de un año, dependiendo de donde se utiliza. Pero vamos a aceptar la pretensión de la industria eólica del factor de capacidad mediana de 35% para los nuevos aerogeneradores terrestres situadas en los estados contiguos.

Y no vamos a parar allí. Porque si hacemos realmente construir una infraestructura nacional de las energías renovables, es lógico pensar que nos concentraremos nuestros parques eólicos en el que van a hacer el mayor bien, y construir líneas de transmisión rama para conectarlos a la red. Dado que la industria afirma un factor de capacidad EE.UU. máximo del 50% para las nuevas turbinas y una mediana de 35%, vamos a dividir la diferencia a un generoso 43%.

Para reunir 500 megavatios MWavg (promedio) de energía eólica en una región con un factor de capacidad del 43% (a menudo llamado "capacidad media"), necesitaremos suficientes turbinas para una capacidad máxima de 1.163 MWp (megavatios pico): 500 ÷ 0.43 = 1.163.

Vamos con turbinas modelo 2.5xl enormes de General Electric, que se utiliza en el parque eólico plana del Pastor en Oregon, una máquina top-of-the-line con una capacidad máxima de 2,5 MW. Lápices que fuera a 465 "spinners" (1.163 ÷ 2,5 = 465.)

Cada conjunto está realizado con 378 toneladas de acero, y el generador tiene una media tonelada de imanes de neodimio, un elemento de tierras raras actualmente disponible sólo en China, donde se extrae con una indiferencia atroz para el medio ambiente y la seguridad del trabajador. Y, el 300-pie. torre requiere una base de hormigón de 1.080 toneladas.

[NERD NOTA: Un "t" es una tonelada métrica, que es de 1.000 kilogramos-2,204.62 libras para ser exactos. Y no, no se pronuncia "tonnie" o "Tonay." Una tonelada es una tonelada.]

El costo de instalación de un GE 2.5xl es de aproximadamente $ 4,7 millones, lo que incluye la conexión a la red eléctrica local. Que se convierte a US $ 1,9 millones por MWp.

En este ejercicio, no estamos Factoring en el costo de la tierra, o el costo de una línea de transmisión sucursal si nuestra granja renovables no está al lado de la red. Pero la figura alrededor de $ 1 millón de dólares por milla en piezas y mano de obra para instalar una línea de rama, además de la tierra.

Las energías renovables, como la mayoría de las cosas, tiene su propia huella de CO2.

La producción de acero emite 1,8 toneladas de CO2 por tonelada, y la producción de hormigón emite 1,2 toneladas de CO2 por tonelada. Por lo que sólo la materia prima para la turbina solo 2.5xl "costos" de GE 1.976 toneladas de emisiones de CO2. [(378 x 1,8) (1.080 x 1,2) = 1,976.4]

Les daremos un pase en el CO2 emitido durante la fabricación de piezas y montaje, pero que realmente debería incluir los gastos de envío, porque estas cosas pesan 378 toneladas. Y, los motores se hacen en China y Alemania, las hojas están hechas en Brasil, que hacen un poco de montaje en la Florida, y las secciones de la torre se hacen en Utah. Eso es una gran cantidad de carga que se eslinga alrededor del planeta.

Sin embargo, para simplificar las cosas, y para ser más que justo, sólo tendremos que figura sobre el envío de todo, desde China a la costa oeste, y cancelamos todas las emisiones de CO2 de fabricación y montaje, y el transporte de la tierra en ambos extremos. Así que 378 toneladas a 11 gramos de CO2 (equivalente) por tonelada-milla, enviados 5.586 millas de Shanghai a San Francisco, sale a 23,2 toneladas por turbina.

A pesar de que no vamos a calcular el precio de la tierra, vamos a añadir la extensión de la superficie. Turbinas necesita una gran cantidad de espacio lateral, porque tienen que ser lo suficientemente lejos el uno del otro para coger una brisa sin ser molestados. Puede ser difícil darse cuenta de lo grande que estas cosas se imaginan-747 con un cubo en su vientre, colgando del techo de un edificio de 30 pisos y dando vueltas como un molinillo de viento.

Cada turbina necesitará un pedazo de tierra 0.23 / km2 (kilómetros cuadrados), o de 550 yardas en un lado. Una regla empírica es calcular en cuatro grandes turbinas por kilómetro cuadrado, o diez por milla cuadrada. Pero antes de poner los números juntos, hay dos cosas a tener en cuenta.

Parques eólicos y solares son plantas de gas.

Así, mientras que una infraestructura nacional de energías renovables tendrá que ser construido sobre el libre federal superficie-la cantidad de tierra necesaria es casi imposible para envolver su mente alrededor, y pagar por ella está completamente fuera de la cuestión, el costo de almacenamiento de energía debe tenerse en cuenta en cualquier planta rejilla-digno.

Recuerde, estamos reemplazando un reactor. Ellos manivela a cabo día y noche, con lluvia o sol, durante meses de un tirón, con una capacidad de línea media del 90% después de las paradas para recarga y mantenimiento se tienen en cuenta. Si una granja de energías renovables no puede proporcionar energía de carga base, que va ser otro elefante verde caro en el circuito de lavado verde.

Almacenamiento de energía hidrobombeo (PHES).

Por el momento, el método más rentable de producir energía de carga base de energía es intermitente con agua por bombeo. Es una idea tan simple como la gravedad: El agua se bombea hacia arriba a una enorme cuenca, y drena hacia abajo a través de turbinas regulada con precisión para producir un flujo suave y fiable de la energía hidroeléctrica.

sistemas hasta ahora, la mayor parte hidrobombeo han utilizado el terreno natural, la conexión de un gran recipiente con una más baja. Las presas que han sido cerradas por la sequía u otras condiciones aguas arriba también pueden ser utilizados. minas y canteras abandonadas estancas, o cualquier grandes cámaras subterráneas en diferentes elevaciones tienen un potencial también. Pero si nada es fácilmente disponible, una o ambas cuencas se pueden construir. Y si vamos grande en energía eólica y solar, probablemente seremos construyendo una gran cantidad de ellos.

Un "circuito cerrado" PHES tiene una cuenca a nivel del suelo conectados por una serie de tubos verticales a otra cuenca a gran profundidad. Cuando se necesita energía, el agua cae a través de los tubos a un banco de generadores siguientes, y luego se acumula en la cuenca baja. Más tarde, cuando la producción de energía es alta y la demanda es baja, el exceso de energía se utiliza para bombear el agua al piso de arriba.

Suena muy bien, pero la cantidad de agua que se necesita es alucinante. Para entender por qué, aquí está un resumen de los conceptos básicos de la energía hidroeléctrica.

Bueno H2O de edad.

El sistema métrico es un método increíble, ingenioso, brillante, y estúpido simple de medición basado en dos propiedades cotidianas de una sustancia común que son exactamente los mismos en todo el mundo: el peso y el volumen de agua.

Un metro cúbico (m3) de H2O pura = una tonelada métrica (~ 2.200 libras) = ​​1.000 kilogramos = 1,000 litros. Y un litro = 1 kilogramo (2,2 libras ~) = 1,000 gramos = 1,000 cm3 (centímetros cúbicos). Y uno cm3 de agua = un gramo, de ahí la palabra "kilogramo", lo que significa 1.000 gramos. Y una tonelada es un millón de gramos.

Ya ha deducido que las medidas lineales métricas están relacionados con el mismo volumen de agua: Un metro es la longitud de un lado de un cubo de una tonelada de agua, y un centímetro es la longitud de un lado de un cubo de un gramo de agua.

mediciones de energía métricas se basan en otra cosa que es exactamente el mismo en todo el mundo: la fuerza del agua que cae. Un centímetro cúbico (un gramo) de agua, cayendo a una distancia de 100 metros (unos 378 pies) tiene una energía equivalente a la vuelta de una "julios" (James Prescott Joule fue un físico británico y cerveza en la década de 1800, que supuso un montón de esta materia hacia fuera.)

Un julio por segundo = un vatio. (Energía utilizada o almacenada con el tiempo = potencia. Un julio es la energía, un vatio es poder.) Un millón de gramos (una tonelada) La caída de 100 metros por segundo = un millón de julios por segundo = un millón de vatios, o un megavatio (MW) . Una MW para 3600 segundos (una hora) = un MWh (megavatios-hora).

No llaman a esto un planeta de agua para nada.

Lo que nos lleva de nuevo a hidrobombeo almacenamiento de energía.

Para almacenar el valor de la energía producida por un parque eólico de 500 MW de una hora, tendremos que soltar 500 toneladas métricas (metros cúbicos) de agua por segundo por una hora entera, se establece un conjunto de tubos de 100 metros de largo, para hacer girar una serie de turbinas en la parte inferior de la gota. (Por el momento, vamos a dejar de lado la pérdida de energía debido a la fricción en las tuberías, y la eficiencia de menos-que-perfecta de las turbinas.)

Eso es de 1.800.000 toneladas por hora, lo cual es una gran cantidad de agua. ¿Cuánto exactamente? Alrededor de dos veces el volumen de la porción de la planta por encima del Empire State Building, que ocupa 1,04 millones de metros cúbicos de espacio (si se arroja en el sótano).

Recuerde, eso es sólo una hora de hidrobombeo. Para llevarlo a cabo, nuestro parque eólico tendrá dos cuencas, cada uno de ellos el volumen de dos edificios Empire State (!), Con una caída de 100 metros de altura entre ellos. Y, las cuencas tendrán que ser cerrado para minimizar la evaporación.

Dos ESB (edificios Empire State) es un enorme volumen de agua para dedicar a una hora de almacenamiento de energía, sobre todo cuando podríamos estar entrando en una sequía de siglos de duración inducida por el cambio climático. La reposición de nuestro suministro de agua debido a la evaporación no será una opción fácil, y es probable que molestar a los vecinos, que probablemente se combaten guerras por el agua con la gente corriente arriba.

Lo sentimos, no hay almuerzo gratis. universo equivocado.

La conversión de una forma de energía a otra siempre resulta en una pérdida, y se bombea sistemas hidroeléctricos pueden consumir casi el 25% de la energía almacenada en ellos. Pero vamos a ser generoso y calculamos el 20%. Que todavía significa que tenemos que hacer crecer nuestro parque eólico de 465 a 581 de la turbina turbinas para obtener la salida que necesitamos.

Y recuerda, sólo estamos almacenando una hora de energía. Si nuestro parque eólico recibe dos horas de calma total, estamos fuera de suerte. Y dos horas de calma chicha no es en absoluto raro. Pero con una rejilla renovables de energía nacional, tal vez podamos importar algo de energía solar a partir de Arizona. Tal vez. A menos que esté nublado en Arizona, o sea después de la puesta del sol.

Suspiro ... Al empezar a pensarlo bien, es claro que se vuelve bastante usted tiene que averiguar en al menos un día completo de almacenamiento. Algunas personas le dirán a la figura en una semana, pero como se verá, ni un solo día es suficiente para freír la calculadora.

El Departamento de Energía estima que de circuito cerrado de bombeo debería costar alrededor de $ 2 mil millones para una gigavatios-hora, o $ 2 millones de dólares por megavatio-hora. En primer lugar vamos a añadir las turbinas adicionales, y luego vamos a tirar la PHES. (¿Estás sentado?)

Un parque eólico de carga base 500 MWavg con hidrobombeo almacenamiento de energía.

Para obtener 500 MWavg en una región con una capacidad media de 43%, necesitaremos 465 turbinas con una capacidad de 2,5 MW pico: [(500 ÷ 2,5) = 200. (200 ÷ 0,43) = 465].

Además de eso, tendremos que compensar la pérdida de energía del 20% para el almacenamiento de agua por bombeo, por lo que necesitaremos un gran total de 581 turbinas (465 ÷ 0,80 = 581.)

• Acero ................................................ 219,618 toneladas
• CO2 de acero ................................. 395.312 t
• Hormigón .......................................... 627 480 t
• CO2 de hormigón ........................... 752.976 t
• CO2 procedentes del transporte marítimo ........................... 29.951 t
• estimación del CO2 para PSH ...................... 1 millón de toneladas
• ....................................... Total de CO2 .. 2,17 millones de toneladas (véase más adelante)
• Tierra (0,23 km2 / MWp) .................. .. 119 km2 (10,9 km / lateral) 46 sq. Millas (6,78 millas / lateral)
• ....................................... Deathprint. 0,15 muertes por cada TWh
• Karma de carbono .................................. 181 días (ver más abajo)
• Turbinas (581 $ X 4,7 m) .................. $ 2,7 mil millones
• PheS (500MW x de 24hrs X $ 2M) ...... $ 24 mil millones
• ....................................... .. Costo total $ 26,7 mil millones

Karma de carbono - el logro de la serenidad de CO2 de equilibrio.

El punto de una planta de energías renovables de todo es hacer que la energía libre de carbono. Pero va a "costo" de los Estados Unidos al menos 1,17 millones de toneladas de CO2 sólo para conseguir nuestros aerogeneradores construidos y enviados. Y recuerda, que no incluye el CO2 de la fabricación, el montaje y el transporte por tierra en ambos extremos.

Dependiendo de las condiciones locales, podríamos tener suerte y el uso de una antigua mina o cantera, o un dique a un hueco de la montaña. Pero debemos entender al menos otros 1 millón de toneladas de CO2 en el material y la construcción de los PHES: Dos cuencas de hormigón armado apiladas una encima de la otra, a 350 metros de profundidad y 350 metros de lado, con el suelo de la parte baja uno 800 metros bajo tierra, además de los tubos de caída 100-metros para conectar ellos, con las turbinas en la parte inferior de la gota. Además, el combustible diesel necesario para excavar y construirlo.

La quema de carbón para producir energía emite alrededor de 1 tonelada métrica de CO2 por MWh (megavatios-hora) de energía producida. Dado que nuestro parque eólico se arranque a 500 MW limpios, no será la liberación de las 500 toneladas de CO2 / hr normalmente emitida si estábamos quemando carbón. Por otra parte, que tomó cerca de 2,17 millones de toneladas de emisiones de CO2 para conseguir el lugar en funcionamiento, lo que no es nada despreciable.

Para pagar esta deuda de carbono-karma, nuestro parque eólico tendrá que hacer valer mediante la producción de energía libre de carbono de al menos 4.320 horas, o 181 días. (2,17 millones de toneladas de CO2 ÷ 12.000 toneladas por día ahorrado por 500 MW de producción de energía limpia = 180.83) suena bastante bien, hasta que vea qué tan rápido un reactor de 500 MW se redime.

"Dirija sus pies hacia el lado soleado de la calle." - Louis Armstrong

Una buena canción para vivir. Excepto que hay una buena probabilidad de que, al igual que nuestro parque eólico, nuestra granja solar será millas de cualquier calle o carretera. Como el viento, solar necesita un montón de tierra, y el más barato, mejor. Libre es mejor que barato, pero eso significa que probablemente va a ser un parche sombrío de la vida silvestre federal 50 millas de la nada.

En América del Norte, el factor de capacidad para PV (fotovoltaica) paneles solares medias 17% de la capacidad máxima de la etiqueta, debido a cosas como la latitud, el ángulo estacional del sol, nubes, y la noche. El polvo en los paneles puede reducir el promedio de 15%. Pero vamos a utilizar una tecnología mucho mejor que la energía solar fotovoltaica.

Sol en una paja.

Vamos a modelar nuestra granja solar después de la 150 MWp (megavatios pico) Estación de Andasol en Andalucía, España. Su tecnología de energía solar concentrada (CSP) es mucho más eficiente y rentable que los paneles fotovoltaicos, y utiliza sólo una fracción de la tierra. En lugar de paneles planos con elementos fotoeléctricos, Andasol tiene bastidores de simples espejos cilindro parabólicos ( "sol") canalones que calientan una tubería suspendida en el canal, que lleva una mezcla 60/40 de sales fundidas de nitrato de sodio y nitrato de potasio.

Andasol reclama un factor de capacidad friolera de 41% debido a su gran altura y el clima semi-árido, pero en realidad es del 37,7%. Dicen que tienen una granja de 150 MWp que produce un total anual de 495 GWh, de modo que se creen que están engañando?

[NOTA NERD: 150 MWp X 8.760 horas al año = 1.314 GWh. 495 ÷ 1.314 = 0,3767, o 37.67%. Por lo tanto, allí.]

Pero aparte de eso poco de bombo, que sí tienen un buen sistema, y ​​un factor importante es la eficiencia de su sistema de almacenamiento térmico en sales fundidas. Sólo cuesta 13% de toda la planta, el sistema de almacenamiento puede generar potencia máxima durante 7,5 horas a la noche o en días nublados. Y recuerda, la potencia pico de Andasol es 150MW.

Esto significa que en caso de necesidad, se pueden entregar hasta un 83% de su capacidad media todos los días de almacenamiento a solas. (37,7% de los 150 MWp = 56,5 MWavg / hr. 56,5 MW x 24 horas = 1.357 MWavg / día. 150 MWp X 7,5 horas = 1.125. MW 1.125 ÷ 1.357 = 0.829, o el 83%.) Lo que esto significa es que el concepto de almacenamiento de sales fundidas se puede aprovechar para producir energía de carga base.

La planta de Andasol es compacto, por lo que las instalaciones solares van: Uso de 162,4 toneladas de acero y 520 toneladas de hormigón por MWp, los $ 380 millones (USD) instalación produce 56,5 MWavg de 150 MWp en sólo 2 kilómetros cuadrados de sunbaked alto desierto. Eso es $ 2,53 millones por MWp, o alrededor de $ 6,85 millones por MWAV.

Pero dado que queremos producir verdadera energía de carga base, tendremos que volver a pensar en el sistema. almacenamiento de calor es todo bien y bueno para el "equilibrio de carga", que está destinado a suavizar las caídas y los golpes de la producción y la demanda a lo largo de varias horas. Pero el calor se disipa-use bien o se pierde y carga base es una propuesta de 24 horas. Así que hay un punto de rendimientos decrecientes para el almacenamiento térmico en sales fundidas, y Andasol calculó que 7,5 horas fue lo más lejos que podían empujarlo. Tomaremos sus consejos, y proceda de allí.

La producción de 500 MW de carga base con energía solar concentrada.

Vamos a tener que poner toda la energía que generamos en el almacenamiento, escalonando el feed-in de sol a sol. Para ello, tendremos que cultivar la planta en 3,2 veces (24 hrs ÷ 7,5 = 3,2). Al igual que nuestro parque eólico-acumulación por bombeo, nuestra energía CSP será distribuida desde el almacenamiento a una velocidad constante de 500 MW de energía de carga base, con un "margen" de 24 horas de operación continua-significado si sabemos que vamos a estar fuera de línea debido a que una gran tormenta está entrando, los maestros de la red tendrán 24 horas para alinear otro productor que puede llenar. con plantas de energías renovables suficientes de carga base en bastantes regiones del país, las 24 horas (esperemos) será suficiente.

Aunque la capacidad solar en los promedios de Estados Unidos 17%, que es una absoluta certeza de que, si hacemos vamos con una infraestructura nacional de energías renovables, vamos a poner las plantas de CSP en los desiertos del suroeste, donde van a hacer el mayor bien. Y si algunos de ellos terminan a 50 millas de la nada, que sólo va a ser otros $ 50 millones de dólares al pop (sin contar el corredor de transmisión) para engancharlos a la red. ¿Qué es calderilla, dada la etiqueta general de precios.

Los desiertos de California tienen un factor de capacidad de CSP del 33%, por lo que vamos a rodar con eso. Recuerde, Andasol es desierto, y la mayoría de nuestros postres son a baja altitud, con el aire más grueso que el sol atravesar. Pero los EE.UU. sigue siendo CSP país.

Un sistema de carga base CSP 500 MWavg.

Al capacidad media de 33%, necesitaremos 1.515 MWp de CSP (500 ÷ 0,33 = 1,515). A continuación, vamos creciendo la planta en un 3,2 X para obtener almacenamiento de 24 horas, para un total de 4.848 MWp.

• Acero ................................................ .. 787,315 toneladas
• CO2 (de acero) ................................. 1,42 millones de toneladas
• Hormigón .......................................... .. 2,52 millones de toneladas
• CO2 (de hormigón) ........................... 3,02 millones de toneladas

Asimismo, no tienen que lidiar con largos y costosos retrasos de las demandas, protestas, y similares. Que no acaba de costar una fortuna en honorarios legales; También se los comen vivos pago de intereses sobre el préstamo. Por lo que los chinos van a descubrir lo que realmente cuesta a poco construir uno. Y que habrá un número muy interesante y significativo.

Con un rendimiento de 90% en línea, el 1.117 MWp AP-1000 produce 1.005 MWavg de energía de carga base. Y puesto que la AP tiene la tecnología escalable, las piezas y mano de obra para un tamaño medio de AP debe ser aproximadamente proporcional.

Instalación de un nuevo 555 MWp / 500 MWavg Gen 3+ reactor de agua ligera.

El AP-1000 requiere 58.000 toneladas de acero y 93.000 toneladas de hormigón. Corte que aproximadamente la mitad, nuestra "AP-500" necesitará:

• Acero .......................................... .. 28,818 toneladas
• CO2 de acero ............................ 51.872 t
• Hormigón ………………………………. 46.208 t
• ..................... CO2 de hormigón. 55.450 t
• Total CO2 .................................... 107.322 t
• Tierra (igual que el AP-1000) ............ 0,04 km2 (200 metros / lateral)

0,015 sq. Millas (unos 8 campos de fútbol)

• Deathprint ................................. .. 0,04 muertes por cada TWh
• karma de carbono ........................... .. 9 días
• Costo ($ 7,27 millones de X 555) ......... $ 4,03 mil millones

Revisemos.

Hemos estado abrazados con una calculadora, pensando en la posibilidad de ir con una luz de 500 MW reactor de agua, o un viento de 500 MW o granja solar.

Hasta el momento, el viento es un peso de $ 26,7 mil millones, CSP solar en $ 12.3 mil millones, y un Gen-3 Reactor de agua ligera a $ 4,03 mil millones. La tierra, acero y hormigón para el reactor es minúsculo, el material para la energía eólica o solar es sustancialmente mayor, y la tierra para el parque eólico es suficiente para que se desmayo.

Pero espera, se pone peor…

Un reactor tiene una vida útil de 60 años. Las energías renovables, no tanto.

La industria cree que los aerogeneradores tendrán una duración de 20-25 años, y que los espejos cilindro-CSP tendrán una duración de 30-40 años. Pero en realidad nadie sabe a ciencia cierta: los primeros generadores fotovoltaicos a gran escala, por ejemplo, son tan sólo 15 años de edad, y CSP es más joven que eso. Y hay más pruebas de que las turbinas de viento solamente tendrán una duración de 15 años.

Por supuesto, cuando llegue el momento que van a probablemente sólo reemplazan el generador, no todo el artilugio. Y para refrescar una granja CSP, probablemente simplemente intercambiar los espejos, y tal vez los tubos de sales fundidas, y utilizan los mismos bastidores. Y debemos suponer que todo el equipo de reemplazo será mejor, o más barato, o ambos.

Así que de una gran cantidad de optimismo y una fe inquebrantable en el ingenio yanqui, vamos a añadir otro 50% para extender la vida de nuestras fuentes de energía renovables a 60 años.

Poner todo en perspectiva.

Para una planta de energía de carga base 500 MWavg con una vida útil de 60 años, suficiente para suministrar electricidad a 500.000 personas que viven en los estándares occidentales:

Tierra:

Karma de carbono:

• Viento ............................ 181 días
• CSP ............................ 370 días
• Nucleares ..................... .. 9 días

(7,6% de viento / 3,3% de la CSP)

60 años Costo:

• Viento ........................ .. $ 40 mil millones (casi el 10 X nuclear)
• CSP ........................... $ 18,5 mm (más de 4,5 X nuclear)
• ..................... Nuclear. $ 4,03 mil millones

(10% de viento / 22% de CSP)

Un paso a la vez.

Por supuesto, $ 4,03 mil millones sigue siendo un buy-in fuerte. Sin embargo, las empresas de energía pronto será capaz de comprar pequeñas reactores construidos en fábrica de uno en uno, y la banda juntos para que coincida con la salida de un reactor grande. Estos nuevos reactores serán pie fuera seguro, con una carga de combustible de 30 años para la operación continua a pensar "batería nuclear." Bienvenido al mundo de los reactores pequeños modulares (SMR).

Durante la próxima década, varios RLG Gen-3 y Gen-4 están llegando al mercado. Los criterios para la Gen-4 reactores son un sistema autónomo con alta resistencia a la proliferación, la refrigeración pasiva, y un perfil muy bajo de residuos. La mayoría de Gen-4s no necesitarán un sistema de enfriamiento externo, lo que requiere el acceso a un cuerpo de agua. Que van a ser colocados allí donde se necesite el poder, incluso en el desierto más duro.

Aparte de la creciente amenaza del calentamiento global, la productividad y la vida perdida de apagones es inmensa, y seguramente empeorará con los negocios como de costumbre. Ad medida que nuestra población sigue creciendo, lo que ahorramos energía va a ser rápidamente consumida por los aparatos aún más el ahorro de energía.

• Hormigón ............ .. 1,57 mil millones de t (3,2 veces la producción anual de EE.UU.)

Las diferencias clave en el diseño de MSR es que el combustible es perfectamente compatible con el refrigerante, porque el refrigerante es el combustible y el combustible es el refrigerante, naturalmente, se expanden y contraen para mantener una temperatura de funcionamiento seguro y estable.

La única forma en que vamos a alimentar a la nación-por no hablar de la energía libre de carbono planeta-encendido es con la energía nuclear. Y cuanto antes todos nos damos cuenta de que, mejor.