Возобновляемая энергия (VI?) сегодня – это не только «хорошая бизнес-идея» и источник непрекращающегося хайпа, пропаганды и контрпропаганды.
Попробую высказать свою позицию по поводу некоторых повторяющихся мифов в сфере возобновляемых источников энергии.
Утверждение(я): «Площади Земли недостаточно для удовлетворения потребностей цивилизации с помощью ВИЭ»
Ответ(О): Земля получает от Солнца ~190 петаватт тепловой энергии (это то, что достигает поверхности), а цивилизация потребляет 500 эксаджоулей первичной энергии в год, т.е.
«мощность» человечества составляет 0,015 петаватт, около одного десятитысячная поступающей энергии.
Существует еще одна элементарная оценка, основанная на развитии существующих крупные солнечные электростанции — площади крупных пустынь как раз достаточно, чтобы обеспечить цивилизацию первичной энергией.
Главное «но» в этом железобетонном опровержении мифа — неравномерное распределение удобной территории для VI?-поколения по странам.
В общем, «неравномерность распределения» — это главное, чего не хватает людям, так или иначе обобщающим картину вокруг ВИ, и сегодня эта тема прозвучит рефреном.
Допустим, Япония испытывает значительные трудности с поиском места для солнечных электростанций, посмотрите на это.
подборка фотографий Японские солнечные электростанции и сравните с американскими по ссылке чуть выше.
Наглядная иллюстрация этого тезиса, хотя и касается только электричества и не учитывает некоторые потери, все же дает представление – теоретически одной пустыни Сахары достаточно, чтобы обеспечить человечество энергией.
У: «На производство солнечных панелей и ветрогенераторов тратится больше энергии, чем они способны выработать в течение своего жизненного цикла (EROEI<1)” О: Это полная чушь, как показывают более точные измерения.
В 2016 году эта тема снова была поднята в работе Ferroni and Hopkirk 2016, которая показала несколько отрицательное значение EROEI для CЭS кровли в Швейцарии.
Однако работа изобилует ошибками, и ценность корректируется критиками.
Значение EROEI от 5 до 15 типично для различных попыток расчета EROEI кремниевых кристаллических панелей; Разброс стоимости объясняется как различием условий, в которых находится панель (между Норвегией и Саудовской Аравией разница в производстве одной и той же панели будет примерно в 4 раза), так и различиями в методах расчета.
Для других ВИ, например ветрогенераторов, видны еще более высокие значения EROEI, от 15 до 50, т.е.
здесь критика совершенно не соответствует действительности.
Следует также отметить, что сам показатель EROEI хоть и используется учеными, но весьма несовершенен.
В его «расходной части» есть бесконечный ряд уменьшающихся показателей, которые невозможно учесть, но если сделать это правильно (что-то вроде учета «затрат энергии на строительство домов, в которых жили рабочие, построившие завод для производства машин по производству кремниевых пластин для солнечных батарей"), мы в конечном итоге приходим к низким значениям EROEI - и действительно, поскольку вся получаемая цивилизацией энергия потребляется, EROEI человечества в целом составляет что-то вроде 3 (обратный КПД тепловых двигателей).
Эта цифра возникает, если вы осознаете, что в реальном мире невозможно инвестировать энергию в производство новой энергии без того, чтобы за вами стояла вся цивилизация.
по расчету зависят главным образом от границ расчета энергопотребления, которые определяются исследователями более или менее произвольно.
Установленная мощность мировой ветроэнергетики.
Средний мировой коэффициент мощности ветровой энергетики составил 26%.
Установленная мощность фотоэлектрических батарей.
Полезно помнить, что фотоэлектрическая мощность указана для «стандартных условий» (световой поток 1000 Вт/м^2), а реальный коэффициент мощности варьируется от 6 до 33% в зависимости от региона и наличия приводов солнечных батарей.
У: «Производство солнечных панелей и аккумуляторов очень неэкологично, но поскольку их производят в основном в Китае, на это закрывают глаза» О: Я никогда не видел цифр, подтверждающих это утверждение, оно и понятно – существуют десятки загрязняющих веществ, которые желательно выражать в виде конкретных показателей (например, в виде «граммов/кВтч, образующихся за срок службы панель»), а также в разных вариантах расположения производства панелей/батарей.
Конечно, есть научные издания, проделавшие эту обширную работу, но в первую очередь стоит попробовать оценить некоторые моменты самостоятельно.
Панели из поликристаллического кремния сейчас практически полностью заменили конкурировавшие некоторое время назад технологии (монокристаллический кремний, аморфный кремний и тонкопленочные панели CdTe и CIGS), хотя в 2018 году заговорили о возврате к монокристаллическому кремнию.
В источниках питания из поликристаллического кремния в среднем используется 2 грамма кремния на каждый ватт установленной мощности.
В 2017 году было установлено около 100 гигаватт новых панелей, что соответствует производству 200 тысяч тонн очищенного кремния.
На фоне ~4 миллиардов тонн цемента, 1,5 миллиардов тонн стали, 60 миллионов тонн алюминия или 20 миллионов тонн меди - ни одно полупроводниковое кремниевое производство, даже особо грязное, не способно вывести его производство на вершину мирового уровня.
антирейтинги экологов, просто из-за разрыва в тысячи раз по масштабу с другими базовыми материалами.
Для литий-ионных аккумуляторов, которых в 2017 году было произведено около 100 ГВтч (забавное совпадение), типовое значение составляет 5 грамм на ватт*час, т.е.
использовано около 500 тысяч тонн материалов.
Это также более точные расчеты , с учетом выбросов металла или CO2 от всех совокупных мощностей, задействованных в производстве солнечных панелей.
Учитывая тот факт, что эта работа была выполнена более 10 лет назад, ее можно считать оценкой сверху, а также забавной исторической вехой для ныне умирающих конкурентов поликристаллического кремния.
Однако здесь есть важное предостережение.
Современная наука предпочитает рассматривать практически неустранимый «углеродный след», т.е.
фактически энергетические затраты на производство, а не сброс в реки токсичной органики или хрома, считая, что последний является вполне устранимым эффектом при правильном проектировании водоемов.
очистные сооружения.
Конечно, Китай славится своим неэкологичным производством, и там этот момент может не наблюдаться.
Однако принципиальных препятствий для того, чтобы такое мелкомасштабное производство не оказывало негативного воздействия на окружающую среду, нет. В конце концов, мне кажется, что история про жуткую экологичность производства солнечных ВИ? и аккумуляторы - это просто механический перенос со стереотипа о неэкологичности и вредности химического производства в целом.
В то же время современная организация такого производства может обеспечить отсутствие выбросов загрязняющих веществ в принципе.
Годовые темпы роста различных энергетических технологий в 2014-2017 гг.
Невероятный рост солнечной энергетики сегодня постепенно замедляется, а вот оффшорная ветроэнергетика, которая не вошла в этот график, ускоряется.
У: «Возобновляемая электроэнергия стала дешевле атомной/угольной/газовой» Ответ: Если предыдущие мифы горячо обсуждались в основном в предыдущие годы, то сегодня (в 2017-2018 годах) наиболее обсуждаемым является стоимость электроэнергии.
Понятно почему - хотя стоимость возобновляемой энергетики была выше, чем у конкурентов, драйвером развития альтернативной энергетики были в основном нематериальные факторы - забота об окружающей среде, прогрессивность, вещи, которые невозможно измерить, а кроме того, в некоторой степени, энергетическая независимость стран, внедряющих возобновляемую энергетику? .
Однако, поскольку приведенная стоимость электроэнергии (LCOE) из разных источников сходится, возникает ситуация, когда цель субсидирования VI? достигнуто, и эта технология будет и дальше внедряться по рациональным причинам.
Графическое отображение статистики цен на несубсидируемую электроэнергию по нескольким проектам возобновляемой энергетики по всему миру с течением времени.
Однако реальность здесь сложна и многогранна.
Прежде всего, следует помнить, что стоимость VI?-энергии в разных частях планеты радикально различается.
Легче ли это проиллюстрировать с помощью традиционных VI? - гидроэлектростанции.
Можно, в принципе, выкопать искусственную реку и перекрыть ее заправкой в удобном месте, или построить вдоль реки высокие бетонные стены, чтобы переместить заправку ближе к потребителям, но понятно, что цена на электроэнергию с такие решения будут совершенно неконкурентоспособны.
Оказывается, есть определенные точки, где услуги G&S гораздо выгоднее, чем в других местах.
Похоже на «новые» VI? - есть регионы мира, скажем, Аравийский полуостров, чилийские пустыни, пустыни юго-запада США - в которых стандартная панель производит значительно больше электроэнергии (в 2-4 раза) в год, чем в Германии или Японии.
Это значит, что если в проектах управления и контроля в этих регионах LCOE уже упала до 25.50 долларов за МВтч, то эту цену нельзя автоматически спроецировать на какой-либо регион.
Затраты на строительство электростанций, работающих на возобновляемых источниках энергии, также распределены неравномерно.
Это определяется разницей в стоимости земли, заработной платы и наличием строительной отрасли BЭS или SЭS с большим опытом.
В результате стоимость VI?-электричества для разных проектов в разных частях земного шара оказывается разбросанной в 20 раз для солнечной и примерно в 10 раз для ветровой.
В результате оценку стоимости VI?-электроэнергии можно сформулировать следующим образом: на отдельных территориях LCOE VI?-электроэнергии стал ниже традиционных решений, и с каждым годом по мере удешевления технологий эти территории становятся больше.
Однако тему стоимости VI?-электроэнергии и, шире, конкурентоспособности VI?, нельзя рассматривать без еще двух вопросов: субсидирование VI? и их изменчивость как источника электроэнергии.
У: «ВИ?-электростанции полностью дотационны и в чисто рыночных условиях неконкурентоспособны» О: Как мы уже говорили выше, конкурентоспособна ли ВИ? практически полностью определяется расположением конкретной станции.
Поэтому если, например, механически разделить объем субсидий на выработку в киловатт-часах, то это даст в лучшем случае повод для размышлений, а не точный инструмент для оценки «чистой» конкурентоспособности ВИ? Однако это будет полезно для понимания масштабов искажений на рынках электроэнергии.
Для этого стоит отделить субсидии на разработки и исследования от прямой поддержки производителей электроэнергии.
Первый тип субсидий не столь масштабен и более или менее единообразен для разных энергетических технологий.
Статистика субсидий на развитие энергетических технологий в странах ОЭСР показывает, что 30-40 лет назад атомная энергия была безусловным фаворитом.
Прямая поддержка также проявляется в разных формах: бюджетные деньги на закупку VI?-e/e в Китае и Великобритании, налоговые льготы в США, специальная составляющая цены электроэнергии, распределяемая между VI?-генераторами в Германии, но все это можно свести к легко сопоставимому числовому показателю - центам субсидии за киловатт*час производства ВИ?.
В 2015 году, например, поддержка 4-х крупнейших «VI?-стран» выглядела так: В Китае было выделено 4637,9 млн долларов (1184 на ветровые и 3453,9 на солнечную) на производство 187,7 ТВтч электроэнергии, в среднем на 2,4 млн долларов.
центов за кВтч, в Великобритании - $4285 млн за 40,1 ТВтч, в среднем 10,7 центов за кВтч, в США выдано чуть более $2 млрд налоговых льгот (исключительно для Sun) при производстве 115,7 ТВтч (в основном за счет ветер), т.е.
1,6 цента за кВтч, в Германии $8,821 млн было перераспределено до 96,3 ТВтч, т.е.
10,91 цента за кВтч.
Следует отметить, что самая богатая страна среди широко развивающихся VI? — США тратят очень мало денег на прямое субсидирование возобновляемой энергетики, хотя есть и другие механизмы — например, в Калифорнии есть законодательно установленные доли «зеленой» энергии, которую сети должны покупать у генераторов.
У этих цифр есть (к сожалению) еще одно обстоятельство, затрудняющее понимание.
Например, в Германии в затратах на поддержку преобладают старые проекты, имеющие субсидии в 5-10 раз выше среднеарифметического и получившие это право 10 и более лет назад (FIT закрепляется за генерирующим объектом на 20 лет).
Кроме того, в 2016-2017 годах произошло значительное снижение тарифов субсидирования ВИ? по значимым странам, т.е.
цифры 2015 года сегодня уже не актуальны (в Китае поддержка снизилась в 2 раза, в Германии перешли на аукционы со страйк-ценой в 2-3 раза ниже среднего FIT 2015 года).
Однако, как и в предыдущем вопросе, понятно главное — поддержка сильно различается в разных странах.
Есть ли в Европе ценовой дисбаланс между VI? а углеводородная энергетика может достигать 100% (нужно еще учитывать нагрузку угольной генерации налогами на выбросы CO2), но они быстро снижаются, в Китае и Индии речь идет о поддержке 10.30%, в В США можно говорить о рыночном паритете (хотя в США уже невозможно сбрасывать со счетов субсидии на развитие – они представляют собой нечто большее, чем прямую поддержку).
Фактически ситуация с субсидиями следует за расширением сфер прямой конкуренции за энергоносители – чем больше их размер, тем меньше субсидий.
В следующей части мы рассмотрим вопросы изменчивости VI? и его масштаб, хранение энергии, стоимость хранения и различные альтернативы, управление спросом, тенденции и перспективы VI? в целом.
Продолжение следует. Теги: #Популярная наука #Энергия и аккумуляторы #вопросы и ответы #возобновляемая энергетика
-
Особенности Скачивания Файлов С Торрентов
19 Oct, 24 -
Фриланс – История Одного Проекта
19 Oct, 24 -
Первые Впечатления От Mandriva 2008
19 Oct, 24
