Elon Musks Rezept, Um Die Welt Mit Erneuerbaren Energien Zu Versorgen, Teil 1

Die Frage, die dazu geführt hat:

„Befürworter alternativer Netzspeichertechnologien behaupten, dass Lithium-Ionen aufgrund des Vampirabflusses für eine langfristige Speicherung im großen Maßstab ungeeignet sind. Könnten 4680 Zellen diese Einschränkungen beheben? Ist die Begrenzung überhaupt relevant für die Änderung der Energiegleichung?“

Lars Moravy, VP of Engineering, sprang ein, um darauf hinzuweisen, dass eine gute Lithium-Ionen-Zelle weniger als 0,001% ihrer Energie pro Tag durch „Vampire-Drain“verliert, also ist dies wirklich kein Faktor bei der Langzeitlagerung.

„So mythisch wie Vampire“, sagte Elon. Er weist weiter darauf hin, dass wir noch einen langen Weg vor uns haben, bis die saisonale Speicherung zu etwas wird, über das wir uns Sorgen machen müssen (vermutlich, weil wir größere Fische zum Braten haben, wie zum Beispiel mehr Solar- und Kurzzeitspeicher im Netz).

Solarstrom ist genug

Dann weist er darauf hin, dass eine saisonale Batteriespeicherung wahrscheinlich nicht einmal notwendig ist. Ein Ansatz für die ganzjährige Bereitstellung erneuerbarer Energien wäre die Installation vieler zusätzlicher Solar- und Windkapazitäten in niedrigeren Breiten (näher am Äquator, wo ganzjährig erneuerbare Energien viel mehr produzieren als an Orten, die näher an den Polen liegen). Diese Standorte sollten in Längsrichtung (Ost-West) verteilt sein.

In den Vereinigten Staaten zum Beispiel könnte theoretisch die gesamte Energie, die für alles benötigt wird, von einem 100-Meilen-mal-160-Meilen-Quadrat mit Solarenergie gedeckt werden, was einen sehr kleinen Teil der gesamten Landfläche ausmacht. Bei der Berechnung stellte ich fest, dass dies weit weniger als 1% unserer Landfläche ausmacht. Fast jedes Land der Welt steht vor der gleichen Situation – es wird nur sehr wenig Land benötigt, um Solaranlagen zu installieren.

Noch interessanter war, dass Sie, wenn Sie Solaranlagen auf der Gesamtfläche eines Kernkraftwerks installieren würden, mehr Strom produzieren würden als die Anlage. Denken Sie daran, dass die Anlage selbst nicht so viel Platz einnimmt, aber die Sicherheitspuffer und Sicherheitszonen um die Anlage herum (in einigen Fällen Meilen) nehmen eine viel größere Fläche ein, die außer Betrieb genommen wird. Allein die Nutzung dieses Landes für Solarenergie gibt jetzt mehr Energie.

Unterm Strich ist die Solarenergie mehr als in der Lage, die gesamte Energie zu liefern, die die Menschen brauchen.

Keine exotische Übertragungstechnologie erforderlich, um es dorthin zu bringen, wo es hin muss

All diese Energie dorthin zu bringen, wo sie benötigt wird, ist jedoch eine andere Sache. Viele behaupten, dass wir Stromleitungen aus Supraleitern bei Raumtemperatur brauchen, um Verluste zu vermeiden und ausreichend Strom für Gebiete zu liefern, die weit von der Sonne entfernt sind, aber Elon sagt, dass das einfach nicht stimmt. „Meiner Meinung nach sind sie fast irrelevant. Fast irrelevant.“

Er sagt, dass kostengünstige Langstrecken-Gleichstromleitungen der Schlüssel sind, und sie können aus Kupfer oder Aluminium hergestellt werden. Die Erwärmung und die damit verbundenen Verluste können minimiert werden, indem die Spannung erhöht wird, sodass der Strom gesenkt werden kann, wodurch der Widerstand bis zu einem Punkt sinkt, an dem es kein großes Problem darstellt. Er schätzt einen Verlust von 5–7% bei einer Hochspannungs-Gleichstrom-(HGÜ)-Leitung.

„Wir müssen dieses Ding nur vergrößern“

Auf den ersten Blick mag es scheinen, als sei er ziemlich weit von der ursprünglichen Frage abgewichen, aber er bringt sie an dieser Stelle zurück. Er möchte, dass die Person, die die Frage stellt (und der Rest von uns hört und liest), erkennt, dass wir heute über die gesamte Technologie verfügen, um den Energiebedarf der Welt zu decken.

Die eigentliche Herausforderung besteht darin, wie groß dieser Energiebedarf ist. Das geht nicht über Nacht, weil die Produktionskapazitäten für Solarzellen, Batteriezellen und zugehörige Produkte noch nicht aufgebaut sind. Er weist darauf hin, dass wir dies noch beschleunigen können, möglicherweise mit einer CO2-Steuer, die seiner Meinung nach die wirtschaftlich sinnvollste Lösung ist.

Die offene Frage ist, wie schnell wir das Problem lösen. Es wird passieren, sagt er, aber es ist besser, wenn wir die Herausforderung der erneuerbaren Energien früher lösen.

„Für mich steht außer Frage, dass das Problem der Energiespeicherung mit Lithium-Ionen-Batterien gelöst werden kann“, sagte er. "Null. Ich möchte klar sein. Null."

Eisenbasierte Lithiumbatterien werden ein großer Teil davon sein

Während Tesla hauptsächlich Lithium-Ionen-Batterien auf Nickelbasis für Fahrzeuge verwendet, liegt dies laut Elon nur daran, dass dies für die Energiedichte (um zu verhindern, dass das Paket zu groß und schwer wird) und Leistung besser ist. Für den stationären Bedarf sind Lithium-Eisen-Batterien vollkommen in Ordnung, da sie nicht so klein oder leicht sein müssen. Im Gegensatz zu Nickel ist Eisen viel reichlicher vorhanden.

Lithium, sagt er, mache nur einen kleinen Prozentsatz der Gesamtmasse einer Batterie aus. Der Hauptteil der Zelle ist die Kathode und macht den größten Teil der Masse und der Kosten aus.

Noch wichtiger ist, dass es an Materialien für die stationäre Lagerung nicht mangelt. Es gibt mehr Eisen auf der Welt, als wir möglicherweise verbrauchen könnten, und es gibt mehr Lithium auf der Welt, als wir möglicherweise verbrauchen könnten. An beidem mangelt es nicht, aber die Infrastruktur muss ausgebaut werden, um sie auf den Punkt zu bringen, zu verfeinern, Zellen zu bauen und alles bereitzustellen.

Mit anderen Worten, die Herausforderung besteht nicht darin, es zu bekommen, sondern es in die Dinge zu integrieren, die wir brauchen – schnell.

Ein Rezept, um alles mit erneuerbaren Energien zu versorgen

Als ich Elons Antwort auf diese Frage anhörte, konnte ich erkennen, dass er mit der verbalen vs. mentalen Bandbreite zu kämpfen hat. Es gab ein großes Bild und viele Informationen, die er vermitteln wollte, und er dachte schnell, konnte aber nicht alles verbal schnell genug herausbekommen, um mit seinem Denken Schritt zu halten.

Sobald er alles herausgeholt hat, ist es jedoch eindeutig ein im Grunde vollständiger Gesamtplan für erneuerbare Energien.

Sonne und Wind an Orten, an denen es das ganze Jahr über funktioniert.

• Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsleitungen transportieren die Energie zu Orten, die näher an den Polen liegen, wo sie saisonal nicht funktioniert, ohne dass exotische Materialien benötigt werden.
• Die Batteriespeicherung mit leicht verfügbaren Materialien hilft, Lücken überall zu füllen.
• Die Herausforderung besteht darin, den Betrieb zu skalieren, um die oben genannten Aufgaben zu erledigen.

Er hätte auf keinen Fall alle Ein- und Ausgänge des Plans und jede Herausforderung, mit der er konfrontiert wäre, in nur ein paar Minuten bewältigen können, aber darum geht es nicht. Es ist verdammt beeindruckend zu sehen, wie ein großer Plan wie dieser in nur wenigen Minuten erstellt wurde, komplett mit einem Überblick über die größten Herausforderungen.