In diesem Artikel wird Elon Musk mit der Aussage zitiert, dass die USA von einem Solarnetz in Form eines Quadrats (im Video sagt er „eine Ecke von Utah oder Nevada“) mit einer Größe von 100 Meilen x 100 Meilen mit Strom versorgt werden können.
„Wenn Sie die gesamten Vereinigten Staaten mit Sonnenkollektoren versorgen wollten, würde es eine ziemlich kleine Ecke von Nevada oder Texas oder Utah brauchen; Sie brauchen nur etwa 100 mal 100 Meilen an Solarmodulen, um die gesamten Vereinigten Staaten mit Strom zu versorgen“, sagte Musk während seiner Grundsatzrede am Samstag bei der Veranstaltung in Rhode Island. „Die Batterien, die Sie zum Speichern der Energie benötigen, damit Sie rund um die Uhr Strom haben, sind 1 Meile mal 1 Meile groß. Eine Quadratmeile.“
Ich bin skeptisch, denn wenn es stimmt, warum hat dann noch niemand diesen Platz gebaut?
Können die USA von einem 100 x 100 Meilen großen Solarnetz mit Strom versorgt werden?
Desertec ist im Grunde die gleiche Idee, Solaranlagen in Nordafrika, die Europa mit Strom versorgen. Der Artikel enthält eine Karte, die den vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) geschätzten Energiebedarf für Deutschland, Europa und die ganze Welt zeigt. Diese Schätzung bringt 100 x 100 Meilen für die USA in den "plausiblen" Baseballstadion.
Warum hat noch niemand diesen Platz gebaut?
Dies ist nicht Teil der Behauptung von Elon Musk, aber einige Gedanken dazu:
Erstens ist Solarenergie (offensichtlich) vom Sonnenlicht abhängig. Ihre Solaranlage würde nur tagsüber Strom produzieren und bei Bewölkung mit begrenzter Kapazität. Sie müssten Überkapazitäten aufbauen, um für schlechtes Wetter gerüstet zu sein, und Sie müssten die Energie tagsüber irgendwo speichern, um den Bedarf in der Nacht zu decken. Oder Sie müssten einige konventionelle Anlagen in Bereitschaft halten. [1]
Zweitens, wenn der gesamte Strom für die gesamten USA in Nevada produziert würde, müssten Sie riesige Stromleitungen bauen, die über den ganzen Kontinent verlaufen, um beispielsweise die Ostküste zu versorgen. Sie verlieren viel bei der Übertragung, sodass Sie noch mehr überschüssige Kapazität benötigen, um diese Verluste auszugleichen. [2]
Drittens müssten Sie Ihre Investition in dieses riesige Solarkraftwerk amortisieren, also wird es Ihre Solarenergie nicht geben, selbst wenn das Sonnenlicht kostenlos ist. Und Sie werden mit bestehenden Stromanbietern konkurrieren, die bereits 100 % des von den USA benötigten Stroms liefern. [3]
Viertens, während Sie viele Arbeitsplätze in der Solarmodul- und Stromleitungsindustrie schaffen würden, würden Sie auch dazu führen, dass viele Menschen in anderen Branchen ihren Job verlieren . Kohlebergleute, Fabrikarbeiter usw., und das wird auf viel Widerstand der zugehörigen Lobbygruppen stoßen.
Es gibt wahrscheinlich noch ein paar Dinge, die ich übersehen habe. Aber es ist nicht so einfach wie „ein paar Quadratmeilen mit Sonnenkollektoren zupflastern und wir sind fertig“.
Also, ja, es könnte gemacht werden. Aber es sollte offensichtlich sein, warum die Leute nicht wirklich darauf aus sind, es genau so zu machen.
Es scheint zumindest theoretisch möglich. Ob es möglich ist und ob es auch nur annähernd wirtschaftlich machbar ist, sind natürlich ganz andere Fragen.
Eine anständige Reihe von Berechnungen auf der Rückseite des Umschlags zeigt hier, dass 10.000 Quadratkilometer Sonnenkollektoren mehr Energie liefern könnten, als die USA verbrauchen. Dies war eine Reaktion auf dieselbe (oder zumindest eine ähnliche) Grafik, die Musk vorführte, als er die Tesla PowerWall- und PowerPack-Batterien auf den Markt brachte.
Eingaben für die Berechnung
Der Stromverbrauch in den USA liegt im Durchschnitt bei etwa 425 GW. Die EIA gibt für 2013 einen Gesamtstromabsatz von 3.725.101.000 Megawattstunden an, dh 3.725 TWh pro Jahr. Das entspricht 425 GW.
Das gezeigte Gebiet ist 10.000 km² im Nordwesten von Texas
Wenn ich mir die von Elon Musk präsentierte Karte anschaue und sie mit einer maßstabsgetreuen Karte der USA vergleiche, komme ich zu der Schätzung, dass der Platz im Nordwesten von Texas eine Seitenlänge von etwa 100 km hat und somit eine Gesamtfläche von 100km x 100km, also 10.000 km²
Der durchschnittliche PV-Ertrag im Nordwesten von Texas liegt bei etwa 21 %
Das USA National Renewable Energy Lab (NREL) bietet einen Online-Rechner für PV-Erträge namens PVWatts an. Ich habe mir die Daten für den Standort TMY2 Amarillo, TX angesehen, der in der Nähe des fraglichen Gebiets zu liegen scheint. Ein 1-kW-System würde 1.838 kWh pro Jahr erzeugen (bei einer Neigung von 10° nach Süden), was 210 W entspricht; das ergibt ein Verhältnis von erzeugter Leistung zu Kapazität von 21 %.
Der höchste Wirkungsgrad, den wir derzeit von Solarmodulen erzielen, liegt bei etwa 24 %.
Tabelle 2 der Solarzellen-Effizienztabellen von Green et al. (Version 45) gibt das beste PV-Modul mit einem Wirkungsgrad von 24 % an. Und das entspricht einer installierten Leistung von 0,24 GW/km², wenn das Standardmaß von 1 vollen Sonne gleich 1 kW/m² ist.
Berechnung
10.000 km² x 0,24 GW/km² x 21 % = 500 GW, was mehr ist als der aktuelle US-Stromverbrauch von 425 GW.
Zusammenfassung
Ja, der angezeigte Bereich ist angemessen, [...]
Ich bin skeptisch, denn wenn es stimmt, warum hat dann noch niemand diesen Platz gebaut?
Konzentriere dich nur auf diesen Teil. Die anderen Antworten scheinen bereits darauf hinzudeuten, dass ein solches Gebiet groß genug sein könnte, um Strom in der Größenordnung des Bedarfs zu produzieren. Das bedeutet jetzt nicht, dass es wirtschaftlich sinnvoll ist, dies zu tun.
Man kann nur erwarten, dass dieses Projekt tatsächlich realisiert wird, wenn die Kosten und andere Aspekte überschaubar sind. Ich werde mich nur auf die Kosten konzentrieren. Sie müssten so viel Land kaufen; bereiten Sie das Land vor (stellen Sie es flach und entfernen Sie Hindernisse); 10.000 Quadratmeilen Sonnenkollektoren selbst produzieren oder kaufen; installieren Sie sie; verkabeln sie; Bezahlen Sie für die Wartung wie den laufenden Austausch abgenutzter Paneele.
Nehmen wir nur die Kosten für den Kauf von 10.000 Quadratmeilen Solarmodulen. Natürlich können Sie für ein so großes Projekt einen erheblichen Skaleneffekt und viel niedrigere Kosten erwarten, als sie jetzt bezahlt werden. Dies wird eine ziemlich große Unsicherheit hinzufügen. Wenn ich 0,75 $ pro Watt nehme (erwähnt als Rabattpreis für Solarunternehmen in Wie viel kosten Solarmodule in den USA 2017? ) und eine Gesamtleistung von 425 GW (aus dieser Antwort entnommen ), komme ich auf ungefähr 300 Milliarden US-Dollar. Das ist natürlich nur eine sehr, sehr grobe Schätzung, deutet aber dennoch darauf hin, warum bisher niemand diesen Platz gebaut hat.
Es könnte im Vergleich zur Stromerzeugung auf andere Weise einfach zu teuer sein. Auf der positiven Seite ist die Zahl nicht völlig verrückt (im Vergleich zum Beispiel mit der Staatsverschuldung in der Größenordnung von 14 Billionen).
Sklivvz