Téma akumulátorů jako bateriového úložiště pro Německo a jeho energetickou transformaci se na Linkedinu objevuje téměř denně, a tak se nedávno opět dostalo do diskuse na LinkedIn, a to na základě můj příspěvek z videa na Youtube od společnosti Vattenfallže přečerpávací elektrárny v Německu mohou zásobovat Německo pouze po dobu 30 minut, se znovu objevilo téma bateriových úložišť, která by pak mohla být využívána k zásobování Německa elektřinou v obdobích, kdy je tma.
Spočítal jsem si to:
Výpočet
150 g lithia na kWh (Zdroj:)
150 g kobaltu na kWh
1000 kg kobaltu = 33 582 USD
1000 kg lithia = 37 000 USD
1GWh = 1000000 kWh
150g x 1 000 000 (kWh) = 150 000 000 g lithia = 150 tun lithia na GWh
150g x 1 000 000 (kWh) = 150 000 000 g kobaltu = 150 tun kobaltu na GWh
1GWh = 300 tun lithia a kobaltu
150 tun lithia x 37 000 USD za tunu lithia = 5 550 000 USD
150 tun kobaltu x 33 582 USD za tunu kobaltu = 5 037 300 USD
Náklady na 1 GWh pouze za suroviny = 10 587 300 USD
53,5 GW za hodinu, které by bylo třeba pokrýt v průměru.
Cena baterie
53,5 GWh x 10 587 300 USD / GWh = 566 420 550 USD
Materiálová potřeba pro baterii na 1 GWh, 1 GWh = 300 tun lithia a kobaltu.
53,5 GWh x 300 tun (po 150 tunách lithia a kobaltu) = 16 050 tun.
08.05.2023 (energy-charts.info)
Minimální zatížení: 35 711,40 MW ~ 36 GW
Maximální zatížení: 70 845,70 MW ~ 71 GW
Průměrné zatížení: 53,5 GW ((minimální zatížení + maximální zatížení) / 2 = průměrné zatížení)
Abych všechny tyto vzorce a výpočty převedl do slov, požádal jsem ChatGPT (GPT-3.5), aby to udělal za mě (za psaní nedostávám zaplaceno^^).
Hodnocení ChatGPT
Na základě uvedených údajů a vzorců můžeme provést vysvětlení a analýzu:
K výrobě jedné kilowatthodiny (kWh) je zapotřebí 150 gramů lithia a 150 gramů kobaltu. Za předpokladu, že máme k dispozici množství 1 gigawatthodiny (GWh), což odpovídá jednomu milionu kilowatthodin, potřebovali bychom na toto množství 150 tun lithia a 150 tun kobaltu.
Předpokládejme, že cena za 1 000 kilogramů (jednu tunu) kobaltu je 33 582 amerických dolarů a za 1 000 kilogramů lithia 37 000 amerických dolarů. Pak by náklady na čisté suroviny pro 150 tun lithia činily 5 550 000 amerických dolarů a pro 150 tun kobaltu 5 037 300 amerických dolarů. Celkem tedy náklady na suroviny pro baterii o kapacitě jedné GWh činí 10 587 300 amerických dolarů.
Předpokládejme, že musíme pokrýt zatížení v průměru 53,5 gigawattů (GW) za hodinu. Náklady na baterii vycházející z nákladů na suroviny by pak byly vypočteny takto: 53,5 GWh vynásobeno 10 587 300 americkými dolary za GWh se rovná 566 420 550 americkým dolarům.
Kromě toho by bylo k výrobě baterie pro toto množství energie zapotřebí 16 050 tun materiálu (po 150 tunách lithia a kobaltu).
Souhrnně lze říci, že čisté náklady na suroviny pro baterii s kapacitou GWh by činily 10 587 300 amerických dolarů. Při průměrném zatížení 53,5 GW by baterie musela stát 566 420 550 amerických dolarů. Potřeba materiálu na baterii by činila 16 050 tun. Tyto výpočty vycházejí z uvedených údajů a vzorců a slouží k analýze nákladů a materiálových požadavků na výrobu baterie.
Za předpokladu, že máme k dispozici množství 1 gigawatthodiny (GWh), odpovídá to 0,001 terrawatthodiny (TWh). Pro výpočet celkového množství v terawatthodinách vynásobíme dané množství 53,5 gigawatthodin číslem 0,001. To dává následující výsledek:
53,5 GWh x 0,001 = 0,0535 TWh
Uvedené množství 53,5 gigawatthodin tedy odpovídá přibližně 0,0535 terawatthodinám.
Vyhodnocení výpočtu pomocí ChatGPT (GPT3.5)
Aby tedy bylo možné pokrýt pouze průměrné zatížení Německa na 1 den, musela by baterie odpovídat 566 420 550 americkým dolarům, což by ke 14. květnu 2023 činilo 517 765 024 eur. Abychom mohli Německu dodávat 0,053 TWh denně, museli bychom v Německu vynaložit 517 milionů eur..
Skladování TWh
Nyní se dokonce hovoří o tom, že Německo potřebuje skladovací kapacitu o velikosti dvoumístného čísla TWh. 53,5 GWh odpovídá 0,053 TWh, což znamená, že potřebujeme 5,3500 GWh, abychom se dostali na 53,5 TWh, a protože ChatGPT to umí tak krásně vyjádřit slovy a strukturou, zde je odpověď:
Pro výpočet nákladů a materiálových požadavků na pokrytí 53 terawatthodin (TWh) můžeme použít dříve uvedené informace.
Předpokládejme, že cena gigawatthodiny (GWh) baterie je 10 587 300 USD. Pro výpočet nákladů na 53 TWh vynásobíme cenu za GWh množstvím energie:
10 587 300 USD/GWh x 53 000 GWh = 561 126 900 000 USD ~ 512 926 099 290 Euro ~ 512 miliard 926 milionů 99 tisíc 290 Euro
Náklady na baterii pro pokrytí 53 TWh by tedy činily přibližně 512 926 099 290 amerických dolarů.
Pokud jde o potřebu materiálu, předpokládáme, že na každou GWh baterie je zapotřebí 16 050 tun materiálu (po 150 tunách lithia a kobaltu). Pro výpočet potřeby materiálu pro 53 TWh vynásobíme množství materiálu na GWh množstvím energie:
16,050 tun/GWh x 53 000 GWh = 850 650 000 tun
K pokrytí 53 TWh by tedy bylo zapotřebí přibližně 850 650 000 tun lithia a kobaltu jako materiálu.
Souhrnně by náklady na baterii pro pokrytí 53 TWh činily přibližně 561 126 900 000 USD ~ 512 926 099 290 EUR. Potřeba materiálu pro toto množství energie by činila přibližně 850 650 000 tun. Upozorňujeme, že tento údaj vychází z uvedených informací a předpokladů.
Tyto výpočty vycházejí z předpokladu, že náklady a požadavky na materiál se mění úměrně množství pokryté energie. Upozorňujeme, že se jedná o teoretické výpočty a roli mohou hrát i další faktory, jako jsou výrobní kapacity, technologický pokrok a dynamika trhu.
Vyhodnocení výpočtu pomocí ChatGPT (GPT3.5)
A to ani nemluvíme o spotřebě půdy pro takovou velikost akumulátoru, nebo spíše o objemové spotřebě pro tuto velikost:
300 kWh lithium-iontová baterie má potřebný objem 1 m3.
1 kWh lithium-iontové baterie by tedy představovala 0,003 m³.
1TWh = 1 000 000 000 kWh
0,003 m³ x 1 000 000 kWh = 3 333 333,33 m³ ~ 3 miliony 333 tisíc 333,33 metrů krychlových na terawatthodinu.
0,003 m³ x 53,5 TWh (53 000 000 kWh) = 159 000 000 m³ (Zde je seznam pro klasifikaci velikosti)
Výpočet plochy
Pro srovnání, lithiová baterie v Austrálii, kterou postavila společnost Elona Muska, má kapacitu 120 MWh, což je 0,12 GWh. Abychom pokryli 53,5 GWh, potřebovali bychom 53,5 GWh / 0,12 GWh = 445,8 ~ 446 baterií jako v Austrálii. Na adrese Japonsko, bylo instalováno skladovací zařízení o kapacitě 300 MWh.kde byla uvedena plocha, zde počítám s těmito údaji:
14 000 m² pro 300 MWh = 14000 m² / 300 MWh = 46,66 m²/MWh
Podle těchto údajů se tedy skladování v Austrálii zhruba a vzhledem k typickým odchylkám při výstavbě odhaduje:
46,66 m² / MWh x 120 MWh = 5 600 m² plochy.
Pro Německo potřebujeme 446 x plochu baterie v Austrálii.
5 600 m² x 446 = 2 497 600 m² ~ 2,49 km² (Srovnání oblastí), aby udržel průměrné zatížení Německa po dobu jednoho dne.
Pokud si chceme ponechat 53,5 TWh, je to 53 500 GWh:
53 5000 GWh / 0,12 GWh (velikost baterie v Austrálii) = 445 833 baterií v Austrálii.
5 600 m² (hrubá plocha baterie Austrálie) x 445 833 = 2 496 666 666 m² ~ 2496,66 km² (Pokud jde o rozlohu mezi Tenerife a Moskvou.)
Souhrn
Víte, potřebovali bychom tolik peněz a tolik materiálu, že si musíte položit otázku, zda to opravdu chceme? Potřebujeme tolik peněz, které odcházejí? A pak se také musí dobíjet baterie, ale čím? V Německu už od poloviny dubna platí stav nouze po odstavení posledních tří jaderných elektráren, na dovoz elektřiny závislé. Čím by se měla tak velká baterie nabíjet? A kolik cyklů vydrží, než se bude muset vyměnit, tj. ročně.
Na stránkách Federální rozpočet na rok 2023 vydává 412,73 miliardy eur na různé oblasti, bez nichž by Německo bylo jen pustinou. Jen oblast práce a sociálních věcí spotřebuje 163 miliard eur. Takže i kdybychom seškrtali pouze tuto oblast, potřebovali bychom na financování baterie 512 926 099 290 eur / 163 miliard eur = 3,14 roku, a to jsou POUZE náklady na suroviny, není zde ani otázka, zda je doly po celém světě vůbec mohou těžit, jak vysoké jsou výrobní náklady, jak vysoké budou nároky na personál atd.
A když vidíte taková čísla, nemusíte se divit, že zelené sny zůstanou jen sny. Bez jaderné energie Zásobování Německa energií je stále na hranici možností spustit a bude nutné spalovat další hnědé uhlí.
Pokud vám tedy někdo řekne, že v Německu potřebujeme jen několik baterií, pošlete mu tento článek.
Pokud si myslíte, že jsou v článku chyby, napište mi prosím komentář.
Výpočet zde vychází z lithium-iontových baterií, protože o nich je k dispozici nejvíce údajů a jsou levnější. Lithiové, železofosfátové a další jsou buď slabší z hlediska výkonu, nebo dražší.
Další zdroje:
Czech 
German 
English 
French