Wie viel Strom produziert eine 1-GW-Anlage tatsächlich, wenn der Wirkungsgrad der Anlage 20 % beträgt?

Ein Kraftwerk mit einer Nennleistung von 1 GW kann unter den Nennbedingungen 1 GW Leistung erzeugen.

Wenn es einen Wirkungsgrad von 20 % hat, verbraucht es dafür in irgendeiner Form 5 GW Energie.

Wenn das Kraftwerk (sagen wir) Thermaldampf ist, dann sind die Berechnungen ziemlich einfach, weil wir davon ausgehen können, dass es dies kontinuierlich tun kann, solange Brennstoff ankommt. Es wird 1 GWh Energie in 1 Stunde erzeugen. Beachten Sie, dass ein Wirkungsgrad von 20 % für eine auf Verbrennung basierende Anlage ziemlich schlecht, sogar archaisch ist, aber für geothermische (Niedertemperatur-) Quellen angemessen sein könnte.

Wenn das Kraftwerk Solar ist, dann

(A) es ist wetterabhängig (funktioniert nicht gut bei bewölktem Wetter)

(B) tageszeitabhängig (funktionieren nicht so gut, wenn die Sonne tief am Himmel steht) und

(C) Die Effizienz ist weniger relevant als bei einer brennstoffverbrennenden Anlage, da sie die ganze Zeit kostenlos Sonne bekommt (vorbehaltlich a und b oben), obwohl die Kosten für Anlage, Installation und Immobilien für den Einsatz steigen werden niedrigere Intercept-Effizienz, so dass diese von den Herstellern weiter verbessert wird

Wir kommen zurück zu den Bewertungsbedingungen. Ist das 1 GW bei Sonnenmaximum, beste Tageszeit? Oder ist es durchschnittlich zwischen (sagen wir) 10 und 16 Uhr? Für die Bedeutung von 1 GW müssen Sie das Kleingedruckte lesen, um zu erfahren, was es wirklich bedeutet.

Sobald Sie wissen, was es als Funktion der Tageszeit und des saisonalen Wetters bedeutet, können Sie die Energiemenge integrieren, die die Solaranlage über einen Tag oder ein Jahr produzieren wird.

Es hängt von den Buchstaben nach GW ab.

Eine 1GWe- Anlage produziert 1GW elektrische Energie. Bei 20 % Wirkungsgrad muss er 4 GW Wärme abführen.

Sie werden manchmal 1 GWth sehen – das erzeugt 1 GW Wärmeleistung; Wie Sie uns gesagt haben, beträgt sein Wirkungsgrad 20 %, es wird 200 MW elektrische Leistung (200 MWe) erzeugen.

Aber kein praktisches Wärmekraftwerk dieser Größe wird einen Wirkungsgrad von weniger als 30 % haben – einige (wie AGR) liegen bei etwa 40 % im Gegensatz zu PWR im Bereich von 30–35 %, und CCGT kann leicht 50 % überschreiten.

Ohne ein Suffix können Sie davon ausgehen, dass es nach seiner elektrischen Leistung bewertet wird.

Solarenergie wird etwas anders bewertet, aber auch hier ist ihre Bewertung die elektrische Leistung unter optimalen Bedingungen, sodass eine 1-GW-Anlage (mit 20 % effizienten Solarzellen) 5 GW Sonnenlicht abfängt und 1 GW Strom produziert. Das bedeutet, dass 200 GW Kapazität 200 GWh in einer wirklich guten Stunde produzieren.

Aber das ist nicht die ganze Geschichte, denn diese Kapazität von 200 GW spiegelt nicht die Leistung wider, die Sie jeden Tag den ganzen Tag erhalten. Rechnet man Nachts, bewölkte Tage, schwächere Morgen- und Abendsonne etc. mit ein, kann eine Solaranlage im Jahresdurchschnitt nur mit etwa 20 % ihrer tatsächlichen Leistung betrieben werden.

Und ich muss mich fragen, ob dies (genauer gesagt 20% "Verfügbarkeit" oder "Kapazitätsfaktor", wie pjc50 sagt) sich wirklich auf Ihre "20% Effizienz" bezieht? Ich vermute, es ist.

Das bedeutet, dass ein Land mit einem Strombedarf von 200 GW diesen nicht allein mit einer 200-GW-Solaranlage decken kann.

Die Netzplanung ist ohnehin ein faszinierendes Problem , da die Nachfrage im Laufe des Tages schwankt; Das Hinzufügen einer variablen Versorgung zum Mix ändert dies nicht grundlegend, modifiziert jedoch die Einschränkungen. Derzeit hilft Solarenergie (in Großbritannien), da die Sonnenspitzen mit der Tagesnachfrage zusammenfallen und morgens und abends zwei kleinere Spitzen hinterlassen, wodurch sich der Wert der Speicherung (Pumpspeicher und Batterien in der Zukunft) verdoppelt.

Fortgeschrittenere Solarnutzer (Deutschland) sehen manchmal, dass der Spotpreis tagsüber negativ wird, da das Angebot die Nachfrage übersteigt. Dies ist eher eine Chance als ein Problem ... beobachten Sie, wie Lösungen entstehen (nicht nur Speicherung, sondern auch zeitversetzte große Lasten), um eine freie oder negative Preisressource zu nutzen.

Was können wir nun aus Ihren Zahlen entnehmen?

1000 Milliarden Einheiten (kWh) = 10^12 kWh über 8000 Stunden (ein sehr ungefähres Jahr!) ergibt einen mittleren Bedarf von 10^12/8 W = 120GW.

Die Nachfrage wird nachts niedriger und tagsüber höher sein – sagen wir 80 GW bzw. 160 GW. Daher gibt es allein genug Solarkapazität, um den wahrscheinlichen Tagesbedarf während (wahrscheinlich seltener) Sonnenspitzenzeiten zu übertreffen.

Normalerweise wird etwas Speicherkapazität vorhanden sein, um einen Teil des Überschusses zu verbrauchen, was dazu beiträgt, die morgendlichen/abendlichen Bedarfsspitzen zu füllen, und eine andere erneuerbare Stromerzeugung (Wind, Wasserkraft), um einen Teil des Nachtbedarfs zu decken. Und wahrscheinlich die Wärmeerzeugung, um sie anderweitig auszufüllen.

Bester Fall: Unter der Annahme, dass genügend Speicher vorhanden ist, um Spitzensolar zu verbrauchen ... Solar liefert 200 GW * 20 % Kapazitätsfaktor * 8000 Stunden = 320 Milliarden Einheiten oder 32 % Ihres Jahresbedarfs.

Nahe am schlimmsten Fall: Angenommen, die Hälfte der Betriebsstunden ist durch die Nachfrage auf 160 GW begrenzt, also 80 % der Kapazität auf dem Typenschild. Eine Möglichkeit, dies zu berücksichtigen, wäre die Berücksichtigung des Kapazitätsfaktors als (10 % + (10 % * 0,8)) = 18 % Kapazitätsfaktor.

Dann liefert Solar 200 GW * 18 % Kapazitätsfaktor * 8000 Stunden = 288 Milliarden Einheiten oder 29 % Ihres Jahresbedarfs.

Bessere Eingaben (wie tatsächliche Nachfragekurven, Speicherkapazität und Kenntnis anderer Quellen) werden diese groben Schätzungen natürlich verfeinern. Aber hoffentlich ist das gut genug, um Ihnen den Einstieg zu erleichtern.

Schon aus einer einfachen Analyse wie dieser können Sie einige Schlussfolgerungen ziehen: Wenn Sie beispielsweise so viel Solarstrom haben, benötigen Sie Ladepunkte, wo immer Sie Ihr Auto tagsüber parken. Das bedeutet für viele Menschen am Arbeitsplatz.

Wie viel Strom werden diese Kraftwerke mit einer Gesamtleistung von 200 GW produzieren?

200 GW wird die Spitzenausgangsleistung sein und für Solar wird dies bei optimalen Solarbedingungen sein.

Ich habe auch Informationen, dass Solarkraftwerke in diesen Ländern mit einem Wirkungsgrad von 20% laufen, aber ich bin nur verwirrt.

Sie werden also 1000 GW Solarenergie aufnehmen und 200 GW elektrische Energie abgeben.

Was bedeutet eigentlich ein 200-GW-Kraftwerk (wie viel Strom wird es beispielsweise in einer Stunde produzieren?) ...

Ein 200-GW-Solarkraftwerk liefert in einer Stunde 200 GWh, wenn die gesamte verfügbare Versorgung verbraucht wird.

... und wenn der Wirkungsgrad 20 % beträgt, wie verändert das meine Analyse?

Ich sehe Ihre Analyse nicht, aber der Energieversorger kann nur das berechnen, was produziert und verbraucht wird, unabhängig von der Effizienz.

Die Leistung einer Anlage ist ihre maximale Leistung, die sie an das Netz abgeben kann. Mit der Effizienz hast du nichts zu tun. Es bedeutet lediglich, dass mit technologischer Weiterentwicklung in der Zukunft eine Solaranlage mit der gleichen Fläche unter den gleichen Umständen mehr elektrische Energie produzieren kann.

Beachten Sie, dass Solaranlagen nicht immer mit maximaler Effizienz arbeiten.

Kapazität ist Spitzensonne, während Effizienz Solarität beinhalten kann.

Stellen Sie sicher, dass niemand Verfügbarkeit mit Effizienz oder durchschnittlicher monatlicher Kapazität verwechselt.

Solarleistungsspitze ist die Kapazität bei voller Sonne. Geografische Solaritätszahlen berücksichtigen das Wetter, das die Sonneneinstrahlung und die nutzbare Tageslichtzeit blockiert. Im Durchschnitt entsprechen 12 Stunden einer Effizienz von 50 % der Spitzenkapazität. Dann gibt es Verluste für Richtungsverluste als Effizienz unter Verwendung einer Lambertschen Kurve für Strahlungs- oder Absorptionseffizienz vs. Winkel. Oder die Kosten für Motorenergie, um die Paneele neu zu positionieren, wenn nutzbare Sonne vorhanden ist.
Dann gibt es Speicher- und Konvertierungsverluste, falls vorhanden.

Kernreaktoren haben einen Wirkungsgrad von etwa 50 %, da sie immer mit 100 % Leistung laufen und das meiste an Wärmeübertragungseffizienz (Dampf) verloren geht, um Turbinen anzutreiben.

In Australien wird der größte Teil des Stroms benötigt, um das Netz mit Tesla-Batterien zu stabilisieren, und nur 10 % werden verkauft, aber das vermeidet Frequenzfehler, Überspannungsausfälle, Ausfallzeiten durch unzureichende Kapazität oder schlimmer verbrannte Transformatoren in Umspannwerken ... wie die große Anzahl von hochwertigen Transformatoren, die letzten Monat in Nigeria aufgrund unzureichender Kapazität und unzureichender Fähigkeiten zum Schutz des Instabilitätsschutzes durchgebrannt oder vollständig zerstört wurden.

Wenn die Solarstromkosten 4 Cent pro kWh betragen und wenn die Kohlestromkosten 4,1 Cent / kWh betragen