¿Cuánta electricidad produce realmente una planta de 1 GW si la eficiencia de la planta es del 20%?

Una planta de energía con una potencia nominal de 1 GW puede producir 1 GW de energía en las condiciones nominales.

Si tiene una eficiencia del 20%, entonces consumirá 5 GW de energía de alguna forma para hacerlo.

Si la planta de energía es (digamos) vapor térmico, entonces los cálculos son bastante fáciles, porque podemos suponer que puede hacer esto continuamente, siempre y cuando llegue el combustible. Generará 1GWh de energía en 1 hora. Tenga en cuenta que la eficiencia del 20% es bastante pobre, incluso arcaica, para una planta basada en combustión, pero podría ser razonable para fuentes geotérmicas (baja temperatura).

Si la planta de energía es solar, entonces

(A) depende del clima (no funciona bien en un clima nublado)

(B) dependiente de la hora del día (no funciona tan bien cuando el sol está bajo en el cielo) y

(C) la eficiencia es menos relevante que para la planta que quema combustible, ya que obtiene el sol que hace de forma gratuita todo el tiempo (sujeto a las letras a y b anteriores), aunque el costo de la planta, la instalación y los bienes raíces para implementarlo aumentará con una menor eficiencia de intercepción, por lo que los fabricantes seguirán mejorando

Volvemos a las condiciones de calificación. ¿Es eso 1GW en solar máx, la mejor hora del día? ¿O es el promedio entre las horas de (digamos) 10am y 4pm? Para lo que significa 1GW, tendrá que leer la letra pequeña para lo que realmente significa.

Una vez que sepa lo que significa, en función de la hora del día y en función del clima estacional, puede integrar la cantidad de energía que la planta solar producirá durante un día o un año.

Depende de la (s) letra (s) después de GW.

Una planta 1GWe produce 1GW de energía eléctrica. Con una eficiencia del 20%, tendrá que deshacerse del calor de 4 GW.

Algunas veces verá 1GWth , que produce 1GW de potencia térmica; Como nos ha dicho que su eficiencia es del 20%, producirá una potencia eléctrica de 200MW (200MWe).

Pero ninguna planta térmica práctica de ese tamaño tendrá una eficiencia por debajo del 30%; algunas (como la AGR) son alrededor del 40% en comparación con PWR en el rango del 30-35%, y CCGT puede superar fácilmente el 50%.

Sin un sufijo, puede asumir que está clasificado por su salida eléctrica.

La energía solar se clasifica de manera un poco diferente, pero nuevamente su calificación es su salida eléctrica en condiciones óptimas, por lo que una planta de 1 GW (con 20% de células solares eficientes) está interceptando 5 GW de luz solar y produciendo 1 GW de energía. Eso significa que la capacidad de 200 GW producirá 200 GWh en una hora realmente buena.

Pero esa no es toda la historia, porque esa capacidad de 200 GW no refleja el poder que obtendrás todo el día todos los días. Si se toma en cuenta la noche, los días nublados, el débil sol de la mañana y de la tarde, etc., una planta solar solo puede funcionar a un 20% de su capacidad real, promediada durante todo el año.

Y tengo que preguntarme si esto (más bien llamado 20% "disponibilidad" o "factor de capacidad" como dice pjc50) ¿a qué se refiere realmente su "20% de eficiencia"? Sospecho que es.

Esto significa que un país con una demanda de energía de 200 GW no puede cumplir con una instalación solar de 200 GW solo.

La planificación de la red es un problema fascinante de todos modos gracias a la variabilidad de la demanda durante el día; agregar una fuente variable a la mezcla no cambia esto fundamentalmente sino que modifica las restricciones. Actualmente, la energía solar (en el Reino Unido) está ayudando, ya que la luz solar máxima coincide con la demanda diurna, dejando dos picos más pequeños por la mañana y por la noche, duplicando el valor del almacenamiento (almacenamiento hidráulico bombeado y baterías en el futuro).

Los usuarios más avanzados de energía solar (Alemania) a veces ven que el precio spot diurno se torna negativo, ya que la oferta supera la demanda. Esta es más una oportunidad que un problema ... vea cómo surgen las soluciones (no solo el almacenamiento, sino también las grandes cargas que cambian el tiempo) para utilizar un recurso de precio gratuito o negativo.

Ahora, ¿qué podemos obtener de sus números?

1000 mil millones de unidades (kWh) = 10 ^ 12 kWh durante 8000 horas (¡un año muy aproximado!) nos da una demanda media de 10 ^ 12/8 W = 120GW.

La demanda será menor durante la noche y mayor durante el día, por ejemplo, 80 GW y 160 GW respectivamente. Por lo tanto, solo hay suficiente capacidad solar para superar la demanda diurna probable durante los períodos solares pico (probablemente raros).

Normalmente habrá algo de capacidad de almacenamiento para consumir parte del exceso, lo que ayudará a cubrir los picos de la demanda de la mañana y la noche, y de otra generación de energía renovable (eólica, hidroeléctrica) para cubrir parte de la demanda nocturna. Y probablemente la generación térmica para rellenar de lo contrario.

Mejor caso: suponiendo que haya suficiente almacenamiento para consumir energía solar máxima ... la energía solar proporciona 200 GW * 20% de factor de capacidad * 8000 horas = 320 mil millones de unidades o el 32% de su demanda anual.

Cerca del peor de los casos: suponga que la mitad de las horas de funcionamiento están limitadas por la demanda a 160 GW, por lo que el 80% de la capacidad de la placa de identificación. Una forma de explicar esto sería tener en cuenta el factor de capacidad como (10% + (10% * 0,8)) = 18% de factor de capacidad.

Luego, la energía solar proporciona 200 GW * 18% de factor de capacidad * 8000 horas = 288 mil millones de unidades o el 29% de su demanda anual.

Los mejores insumos (como las curvas de demanda real, la capacidad de almacenamiento y el conocimiento de otras fuentes) refinarán estas estimaciones brutas, por supuesto. Pero espero que esto sea lo suficientemente bueno para que comiences.

Puede llegar a algunas conclusiones incluso a partir de un análisis simple como este: por ejemplo, si tiene tanta energía solar, necesita puntos de carga dondequiera que estacione su automóvil durante las horas del día. Lo que significa, para muchas personas, en el lugar de trabajo.

  

¿Cuánta electricidad producirán estas centrales con una capacidad acumulada de 200 GW?

200 GW será la potencia de salida máxima y para energía solar estará en condiciones solares óptimas.

  

También tengo información de que las plantas de energía solar en estos países funcionan con una eficiencia del 20%, pero estoy confundido.

Por lo tanto, tomarán 1000 GW de energía solar y entregarán 200 GW de energía eléctrica.

  

¿Qué significa realmente una central eléctrica de 200 GW (cuánta electricidad producirá, digamos, en una hora?) ...

La planta de energía solar de 200 GW dará 200 GWh en una hora si se consume todo el suministro disponible.

  

... y si la eficiencia es del 20%, ¿cómo cambia mi análisis?

No veo su análisis, pero el proveedor de energía solo puede cobrar por lo que se produce y consume sin importar la eficiencia.

La potencia de una planta es su potencia máxima, lo que puede entregar a la red. No tienes nada que ver con la eficiencia. Solo significa que con la mejora tecnológica en el futuro, una planta solar con la misma área puede producir más energía eléctrica en las mismas circunstancias.

Tenga en cuenta que los sistemas solares no siempre funcionan con su máxima eficiencia.

La capacidad es pico sol, mientras que la eficiencia puede incluir la energía solar.

Asegúrese de que alguien no confunda la disponibilidad con la eficiencia o la capacidad promedio mensual.

El pico de energía solar es la capacidad a pleno sol. Las cifras de solaridad geográfica influyen en el clima que bloquea la energía solar y el horario de verano. En promedio 12 horas es 50% de eficiencia de la capacidad máxima. Luego, hay pérdidas por pérdidas direccionales como la eficiencia utilizando una curva llamada Lambertian para la eficiencia radiante o absorbente frente al ángulo. O el costo de la energía del motor para reposicionar los paneles cuando existe un sol utilizable.
Luego hay pérdidas de almacenamiento y conversión, si existen.

Los reactores nucleares son aproximadamente un 50% eficientes porque siempre funcionan al 100% de potencia y la mayoría se pierde en la eficiencia de transferencia de calor (vapor) para hacer girar las turbinas.

En Australia, la mayor parte de la energía se necesita para estabilizar la red con las baterías Tesla y solo se vende el 10%, pero eso evita errores de frecuencia, fallas de sobrecarga, tiempo de inactividad por capacidad insuficiente o, peor aún, transformadores quemados en subestaciones eléctricas ... como la gran cantidad de transformadores de alta calidad que se quemaron o destruyeron totalmente el mes pasado en Nigeria por capacidad insuficiente y habilidades de gestión de protección de inestabilidad deficientes.

Si el costo de la energía solar es de 4 centavos por kWh y si el costo de la energía del carbón es de 4.1 centavos / kWh