?

Log in

No account? Create an account

Previous Entry | Next Entry

В общем, после некоторой бурной дискуссии решил вынести отдельным постом. Ниже факты, и ничего кроме фактов. Первоисточники даны, желающие могут проверить.

Я не являюсь апологетом «зелёной» энергетики. Я не являюсь её противником. Я не разделяю оптимизма по поводу "зелёной энергетики".

Для начала определимся в терминологии, единицах измерений и величинах.

Солнечное излучение на поверхности Земли

В любой точке орбиты Земли мощность солнечного излучения, «солнечная постоянная» — 1366 Вт/м2. На поверхность Земли поступает меньше из-за потерь в атмосфере, и распределяется по земной поверхности неравномерно, в зависимости от широты.
Согласно данным мониторинга, среднегодовое значение солнечного излучения (DNI) в Берлине 1000 кВт*ч/1 м2, или в среднем за год 2,7 кВт*ч в сутки. Или, если оценивать мощность поступающей энергии, то 100..125 Вт/м2. Для средней полосы Германии - 110 Вт/м2.
 Где-нибудь в Сахаре в течение дня мощность до 1000 Вт/м2. В горах может прыгнуть и выше, но 1366 Вт/м2 не достигает - атмосфера мешает.

Мощность солнечных батарей

Стандартный тест STC солнечных батарей выполняется при излучении 1000 Вт/м2, как в середине хорошего дня в Сахаре.


Liberose PV Park, 70МВт, 2 км2. На месте бывшего полигона ГСВГ.
Гансы с гордостью сообщают о боеприпасах, извлечённых на месте строительства.

Мощность электростанций даётся в термине Установленная мощность, которая получается как сумма мощностей всех батарей. И если вдруг солнышко ниспослало 1000 Вт/м2, то система заработает на полную. Ночью станция даёт строго 0 кВт*ч. Да сколько у нас той ночи зимой в Питере? Так, всего ничего. А вот в Мурманске даже летом солнце светит. В Москве продолжительность светлого времени - 4506 часов из 8760, солнечного сияния - 1800 часов в год.

Станции

Взял первые попавшиеся, слегка свеженькие. Немного разбавил их старыми и экзотикой.

Станция Год Установленная мощность,
МВт
Стоимость, € Площадь Удельные капиталовложения
на кВт установленной мощности,
€ / кВт
Solarpark Meuro

2012

166

Wikipedia: € 140 млн за первые 70 МВт
Принимаем € 280 млн
Wikipedia: 2 км2
Google maps: 4 км2

1 686

Lieberose PV Park 2009 70,8 $238 млн Google Maps: 2 км2 ~2 500
Eggebek Solar Park 2011 83,6 € 130 млн Wikipedia: 1,6 км2 1 555
Перово, Крым 2011 100 € 300 млн Wikipedia: 2 км2
Google Maps: 1,8 км2
3 000



Eggebek Solarpark, 83 МВт, 1,6 км2


Гелиоэлектростанция Перово, Крым, 100 МВт. Это рядом с Симферополем.
Раза так в два дороже немецких.
Украина, я в тебя верю! В Сбер и ВТБ, впрочем, - то же.


Для сравнения берём угольные станции Германии. Из свеженьких — Neurat Power Station, которая работает на каменном угле. Всего установленной мощности — 4 400 МВт. Однако, в 2012 г. обновили два энергоблока суммарной мощностью 2200 МВт и капиталовложения в € 2 600 млн (1181 €/кВт*ч) как раз удобны для сравнения. На фото видно, что по-сути, это абсолютно новое строительство.

На сайте владельца заявлена эффективность угольной станции в 43%.


Neurat Power Station, 4400 МВт. Площадь по Google Maps - 1,5 км2 Но она страшно неэффективна, поскольку не соответствует требованиям "зелёной энергетики"...

Генерация

Первоисточники:
- Энергобаланс Германии по Евростату

Несколько фактов про Германию. на 2013г из Евростата и Fraunhofer:
По Евростат, за 2013г. всего произведено энергии 633 158 ГВт*ч, из них 2 666,3 ktoe на солнечных электростанциях, что эквивалентно 31 ТВт*ч электроэнергии, или 4,8% общей генерации.
По данным Fraunhofer, за 2014г. всего произведено 521,5 ТВт*ч, из них солнечных электростанциях 32,8 ТВт*ч, или 6,3% общей генерации.
Не готов спорить на тему того, чьи данные более неточные.

Согласно данным Fraunhofer (стр.6, 7):

Установленная мощность, ГВт Генерация, ТВт*ч КИУМ, %
Солнце 38,124 32,8 9,82
Бурый уголь 21,206 140,9 76
Каменный уголь 27,853 99 40
Уголь, всего 49,059 239,9 55
Газ 28,4 33,2 13,33
АЭС 12 91,8 87

Солнечные станции по установленной мощности обогнали АЭС в 3 раза, уголь бурый - почти в два, каменный - в полтора. А сколько произведено на них электроэнергии? Относительно АЭС - 40%

В последней колонке - Коэффициент Использования Установленной Мощности, КИУМ.Чем важно значение КИУМ? Оно наглядно показывает, насколько полно используется мощность электростанции. Чем выше его значение, тем эффективнее используется станция.


Солнечные батареи Solarpark Meuro под снегом

Оно, конечно, понятно, что ночью солнечные электростанции спят, а зимой и в пасмурную погоду еле дышат. Получается, что в среднем за год каждый киловатт установленной мощности солнечной электростанции загружен на 9,8%. Отсюда, согласно данным Fraunhofer, установленную мощность можно смело делить на 10 - это и будет приблизительная мощность солнечных станций в среднем за год.

А что там со стоимостью?

Самая простая и грубая, граничная оценка — срок окупаемости в текущих потребительских ценах без учёта эксплуатационных расходов.
Стоимость электроэнергии для потребителей (Евростат):


  • 2013г: 0.0860 €/кВт*ч для промышленности, 0,2919 €/кВт*ч для домохозяйств.

  • 2014г: 0.0844 €/кВт*ч для промышленности, 0,2981 €/кВт*ч для домохозяйств.

Обратите внимание на передовиков «зелёного производства» — Германию и Данию с самыми высокими в Евросоюзе ценами на электроэнергию. Дания, она маленькая, там вся генерация и потребление — жалкие десятки процентов Германии... 

Если посчитать стоимость произведённой энергии на солнечных электростанциях, то без учёта расходов на эксплуатацию, срок окупаемости составит 23 года по ценам для промышленности, и 7 лет по ценам для домохозяйств. Сравните с углём - 6 лет по ценам для промышленности с учётом стоимости топлива.
Очевидно, что это результат довольно грубый. Очевидно, что эксплуатация то же стоит денег, топливо небесплатно, сетевая компания покупает электричество по цене ниже потребительской, кредиты имеют цену, инфляция опять же...
Но как же добиться хороших показателей? Правильно, субсидиями! В Германии в июле, на самом пике - 0,0893 €/кВт, доплата в размере 100% цены электроэнергии для промышленности! Срок окупаемости упал до 11 лет, и жизнь наладилась...

А что по LCOE - Levelized Cost of Energy, по которому рассчитывается стоимость выработанной электроэнергии. Как не считал, с данными Fraunhofer и EIA не бъётся ни как. Пока не увижу исходные цифры не поверю в "почти сравнялись" без дотаций.
И это мы пока ещё не касались темы сохранения энергии, что бы ночью то же свет был. Если добавим в систему аккумуляторы энергии - станет совсем грустно.

И теперь самое смачное. А что с площадями под генерацию?

Возьмём Solarpark Meuro, 166 МВт, площадь в 4 км2. Среднегодовая ежедневная мощность солнечного излучения, которую можно снять с этой площади — 110 Вт/м2 *4 км2 = 440 МВт. А сколько снимаем? В среднем - 10% от 166. Получается 4,15 Вт/м2, менее 4% в среднем за год. Ладно, пусть даже непонятно как полученные 17 Вт/м2, 16%. А это много или мало?

Проще всего рассмотреть на примере Питера. Мощность солнечного излучения на поверхности — 108 Вт/м2. Энергопотребление в 2011г, согласно Госкомстату - 23862,7 млн кВт*ч. Такое потребление обеспечивают порядка 2,7ГВт генерирующих мощностей, загруженных на 100%. Для того, что бы заменить эту энергию солнечной, при условии утилизации 100% энергии, поступающей на земную поверхность в течение года, потребуется площадь в 24,5 км2. Если собираем 4% за год, то для покрытия его нужд требуется 612 км2, при условии, что полученную энергию в течение года мы смогли сохранить и полностью отдать в сеть. Напомню, что площадь Топозера — 992 км2. Если взять типовую девятиэтажку с крышей 3600 м2, то их потребуется порядка 183 тысяч. Ну хорошо, оптимист собирает 17%,  42 тысячи домов. В Питере - 48 224 строений, из них жилых домов свыше 5 этажей всего 14801. Хотя бы и так...

Пока Гансы застраивают крыши домов и аэропортов, бросовые территории — бывшие полигоны, взлётные полосы. Что дальше? Пашню использовать? Лес вырубать? Но тогда карета превратиться в тыкву вся эта "зелёная энергетика" окажется злейшим врагом природы. А красивые радужные отчёты не станут даже туалетной бумагой по причине жёсткости материала.

Перекосы в сетях

Вот график генерации 2014г. (Fraunhofer, стр.41):


Ну как бы, ничего неожиданного - пик начиная с середины мая, несколько плохих дней. В конце августа - начале сентября  плохая погода.

Вот график июльской генерации (Fraunhofer, стр.73):
Жёлтое - это солнце. Чёрным - углеводороды.


Такая пила вызовет ужас у любого энергетика. Особенно пики в утренние и вечерние часы на краях дневного потребления. С этим надо что-то делать! Ринулись устанавливать на угольных станциях новое оборудование, которое будет способно компенсировать пики. О чём с гордостью и сообщили, что за 15 минут на Neurath Power Plant могут нарастить или скинуть 500 МВт. На угле!

Газовая генерация в Германии развита хуже, и используется в основном для компенсации пиковых нагрузок и зимой, отсюда КИУМ порядка 13%. То есть, мощности есть, но они большую часть времени простаивают. Следствие такой загрузки - капиталовложения в газовую генерацию не выгодны! Вообще жуть жуткая — безумные вложения в дотационную солнечную генерацию ведут к убийству других видов генерации. А так, да, газ почти не нужен. Угольком, угольком. Доля импорта угля из России - 23%. Газа - 40%.
Что ещё характерно для энергосистемы? Чем больше солнечной генерации, тем сильнее пиковые перепады, тем сильнее падает КИУМ углеводородной генерации... Получается парадокс: мощности нужны, но они простаивают! Срок окупаемости растёт, капиталовложения становятся невыгодными. Интересно, как скоро им потребуются дотации? Или будет проще оставить без дотаций солнечную энергетику? КАК ОНИ БУДУТ КОМПЕНСИРОВАТЬ ПИКИ???

Что ещё интересного? А давайте посмотрим на пик производства солнечной энергии в июле-августе
.
Так, базовую генерацию, АЭС и бурый уголь придушили (красный цвет):


Но что это? Почему на пике "солнечной энергетики" вырос импорт?



Ну да, понятно. Базовую генерацию придушили, а компенсировать пик - нечем. Пришлось срочно забирать у соседей. Начало положено в мае. Повторилось в июле-августе. Как начинался импорт - раскочегаривали АЭС и станции на буром угле. Потом опять душили... Такие вот качели.
А вот интересно, при какой генерации "солнечной энергии" сети перестанут справляться? Нет, не перестанут? Соседи помогут?

Да... "сети у Германии сбалансированы"... Вот, наверное, поэтому они и тянут линию из Чехии на 30кВ. Нет, не для экспорта, а для импорта электроэнергии с газовых станций для покрытия пиков. Свои-то строить не выгодно. Соседи морщатся... И Еврокомиссия утверждает, что электросети Германии не выдерживают требований и представляют опасность для смежных энергосетей Чехии, Австрии, Польши.

Интересно, эти средства учтены в бюджете «зелёной энергетики»? Нет? За чей счёт банкет?

Итог

Собственно, удел солнечной энергетики на текущем этапе развития — электричество вот в такой избушке.


Правда, в избушке должен быть какой-нибудь аккумулятор и генератор с запасом топлива «на чёрный день»

Станет ли солнечная энергетика когда-нибудь заменой традиционной? Пока нет. Почему? Потому, что надо не просто научиться собирать энергию с огромных площадей, надо ещё научиться запасать её впрок. Что бы выдать по мере необходимости. Ведь что такое нефть? Это энергия, которую доставляют к месту потребления в концентрированном виде. И уже на месте производят её "извлечение". Трактор в поле, автомобиль, танк - всё это требует энергии, запасённой заранее и залитой куда-то в соответствующую ёмкость. Пока не будет решён вопрос концентрирования энергии до плотности, соизмеримой с плотностью энергии нефти - решения не будет.

Другая проблема - циклопические сооружения для сбора энергии. Может так оказаться, что поверхность Земли не такая уж и большая, а пустыня Сахара - не такая и ненужная. Наш мир до обидного мал...

Третья проблема - пики генерации-потребления, которые должны как-то гаситься. Как следствие, надо переоснащать электростанции. Но часы их простоя растут, экономика ухудшается. Может так случится, что в один прекрасный день дотируемой станет не только солнечная энергетика, но и традиционная.

Четвёртая проблема - количество энергии, произведённой солнечной батареей пока не хватает на компенсацию энергии по её созданию. КПД повышается, приближение видно. Но пока выработка энергии не превысит затрат на её производство в полтора - два раза - ни о какой самодостаточной системе речи быть не может. И только всё, что "выше чем в полтора раза" - это есть дополнительная энергетика, поставленная в промышленность, домохозяйства и расширение энергетической базы. Пока этого нет - система энергетически убыточна. То есть, у гансов сейчас энергетически убыточное хозяйство. Причём, на долгие годы - срок окупаемости у батарей пока огромный...

Можно ли использовать «солнечную энергетику» хоть как-то в промышленных целях? Можно подумать на тему опреснения воды где-нибудь в Африке, или о станции где-нибудь в удалённых районах Таджикистана или Киргизии, построив рядом гидро-аккумулирующую станцию. В общем там, куда тянуть ЛЭП дорого, а АЭС - невозможно. Хотя, если есть вода — почему бы не построить просто ГЭС?

В общем, на сегодня экономика АЭС гораздо лучше, чем у солнечной энергетики, а потенциал и плотность энергии на единицу площади - на порядки выше. Развитие технологии Замкнутого ядерного цикла — реальная альтернатива углеводородам. Только работать над этой темой надо уже сейчас. А немцы...

Я искренне не понимаю, зачем немцы ЭТО делают. Отказ от атомной энергетики — ну предположим, урана на всех не хватает. Но чем заменить? Солнечной? А чем пики потребления покрывать, если строить угольные и газовые мощности не выгодно? Самое забавное, что традиционной генерации должно быть не меньше, чем солнечной... Не понимаю...

Нагадить поставщику углеводородов? Типа, «на зло маме отморожу уши»? Ерунда какая-то. Хотя и такая тема в обсуждениях присутствует. Типа, "независимость от России". Но такими мерами от газа не отказаться.

Извращённый метод стимулирования промышленности? Они весь Евросоюз насыщали своими кредитами, что бы машины лучше продавались. Ну не знаю...

Есть ещё версия, что это попытка выехать за чужой счёт. Себе оставить "Зелёную энергетику", а компенсировать пики в единой энергосистеме за счёт соседей. Соседи же будут сидеть на голодном энергетическом пайке и тратить деньги на увеличение собственной генерации. Знаете что такое "сверхнаглость"? Это насрать под дверь соседа, позвонить и попросить бумаги. Учитывая политический вес Германии - версия вполне имеющая право на жизнь. Однако, ломается на том доводе, что своя энергетика будет разрушена почти полностью. Не понимаю...

Афера мирового масштаба? История с вакциной от «Птичьего гриппа» ещё не забылась? Был бы я свидетелем секты Навального, только бы и думал про распил-откат. Или и вправду, способ поднять деньжат из чужого кармана?

Ждут
«судного дня», когда вдруг углеводороды станут недоступны? Причём, этот «Судный день» должен наступить в ближайшие 20 лет, пока мощности солнечных батарей ещё есть. Потом их уже не будет, и главное, не будет возможности построить новые. Обидно, если «конец света» так и не наступит. Свидетели йеговые...

Нет, не понимаю.

Есть страны, у которых есть реки. Есть страны, у которых есть уголь и газ. Есть народы, которые овладели тайной атомного ядра. А есть страны, у которых только солнце. А где-то и его нет, но там и люди не живут. Зачем брать то, что тебе не нужно?