Звездобол (knyazek34) wrote,
Звездобол
knyazek34

Зеленая энергетика.

Итак как и обещал уважаемым френдам и френдессам: alex_leshy и verola
публикую сегодня историю про Зеленую энергетику. Без шаблонов.


Два года назад я еще знать ничего не знал об Илоне Маске. И еслиб меня кто-нибудь спросил каковы перспективы полного перехода на зеленую энергетику - долго ржал бы в ответ.
Но с тех пор ситуация сильно поменялась, я немного подтянул свои знания в этой области и готов поделиться с вами.

Началось все однажды с вот-этой картинки



На этой картинке показана площадь пустыни способная фотоэлементами обеспечить потребность Германии, Евросоюза или всего мира электроэнергией.

Я не зря выделил слово способная. Первый раз я увидел эту картинку в контексте, что вот всего-то надо выпустить столько фотопанелей и дело в шляпе.

И пошло поехало, срач, метание какашек и взаимные оскорбления.

Но это сильно помогло мне, так как я узнал о Маске.

Надо сказать что я являюсь "адептом секты свидетелей Маска" ))).
То есть теперь я с волнением слежу за всеми его проектами, волнуюсь за его проекты и желаю ему успеха, но при этом естественно остаюсь объективным. И если где-то мои знания говорят что это плохо, я не делаю трагедии и говорю что это Плохо.

Пробежимся по заблуждениям.

Заблуждение №1. Зеленая энергетика это очень далекое будущее.
Честно сказать - для России ДА.
На это есть как объективные, так и субъективные причины. Но в некоторых других странах, зеленая энергетика это уже сегодняшний день (опять же по объективным и субьективным причинам).

Заблуждение №2. Зеленая энергетика - прям зеленая и безопасная. НЯ!
А вот и НЕТ. Зеленая энергетика очень вредная штука.Конечно жечь нефтепродукты и угольную пыль куда вредней, но факт есть факт.
Аккумуляторы - это очень грязное приизводство. и очень грязная переработка и очень гразная утилизация.
Да. А пока аккумуляторы одновременно и главный драйвер и главный тормоз зеленой энергетики.

3. Заблуждение №3. Зеленая энергетика работает с отрицательными финансовыми затратами.
Не раз и не два приходилось читать что "цены на электроэнергию ушли в минус", или "установка крыши из фотоэлементов оказалась с отрицательной стоимостью". не ведитесь. Это такой маркетинговый ход. Сказать часть правды что бы шокировать удивительным-невероятным.
Вечного двигателя не бывает. Ниже постараюсь разобрать как происходит обман.


Немного про то как у нас и без всякой зеленой энергетики. (про ТЭС и ТЭЦ, в чем разница между ними).

Для начала структура генерации.
В России две трети всей электроэнергии вырабатываются на Тепловых электростанциях далее (ТЭС). 67%-68 %.
Так вот все ТЭС можно разделить на ГРЭС и ТЭЦ (Тэплоэлектроцентрали).
В общем объеме производства электроэнергии тепловыми станциями 58 % относится к ТЭЦ.
Так вот эти объекты имеют повышенный КПД, так как имеют значение как промышленные производители тепла и горячей воды. Перегретый пар охлаждается и конденсируется до рабочих температур теплоносителя и отправляется в городскую сеть. В условиях крупных городов с многоэтажной застройкой и в условиях суровых резко-континентальных зим это является оправданным экономически. Возможно когда-нибудь в будущем когда мы решимся на индивидуальное теплоснабжение квартир для уменьшения теплопотерь Россия начнет уходить в сторону АЭС. Но это потребует огромнейших вложений (без учета попилов и откатов). В сотни раз превышающее инвестиции в энергетику в той же Германии.

Далее по виду топлива. 71 % тепловых электростанций в России используют природный газ. Это просто недостижимый показатель ни для одной другой страны мира из большой пятерки (про них в следующем посте).
Я напомню, существуют три основных вида топлива.
1. Газ
2. Уголь
3. Мазут
Существуют и альтернативные биомусор и прочий пердячий газ. (Про них напишу ниже про недостатки "зеленых"/возобновляемых источников)

Так вот на сегодняшний день ни у одной страны мира нет технологий который смогли бы вредное воздействие сжигания на ТЭС угля или мазута хотя бы значительно приблизить к показателям природного газа.
Газ значительно "экологичнее" и дешевле угля и мазута.
Да в Китае дешевле жечь уголь, так как угля своего больше чем у любой другой страны мира, а газа почти нет.
У нас же есть возможность жечь газ. Это гораздо дешевле. Нет цехов топливоприготовления и топливохранения (значительное послабление по экологии и себестоимости), не загружается ж/д транспорт (значительное послабление по транспортной системе страны и себестоимости).

Итак - в России есть Тепловая энергетика и она неразрывно связана с электроэнергетикой.
Из крупных стран по географии только Канада может сравниться с Россией по географии и климату. Но Канада не входит в число стран большой пятерки производителей эл.энергии, поэтому сравнивать не стану.
Таким образом географические условия в России уникальные.
Использование традиционной энергетики в России оправданно рационально (тепло), экономически (энергия дешевле чем от сжигания угля в других странах) и экологически. Вредных выбросов в атмосферу меньше чем у любой другой страны большой пятерки как в абсолютном так и относительном значении. В том числе и США с её фотофабриками Tesla.

Про большую пятерку производителей эл.энергии в мире.

В мире в 2014 году было произведено 23,5 млн ГВт*ч

На долю большой пятерки приходится 56 %.
Крупнейшими производителями эл.энергии являются
1. Китай 5,6 млн ГВт*ч
2. США 4,3 млн ГВт*ч
3. Индия 1,2 млн ГВт*ч
4. Россия 1 млн ГВт*ч
5. Япония 1 млн ГВт*ч
Точные цифры можно посмотреть тут.

Эту информацию я дал что бы в дальнейшем, когда будет затрагиваться уровень производства в общем и ветровой, солнечной энергии в таких странах как вышеупомянутые, а так же Германия, Великобритания, Португалия вы могли навскидку оценить насколько их доля велика в общемировом производстве.


Страны "Зеленой" энергетики.

Итак кого мы можем назвать самыми зелеными?

1. Япония
2. Германия
3. Португалия
4. Дания

Я не стал учитывать всякие солнечные тепловые станции и эталонные станции. Обо всем этом ниже за биомусор, какашки и прочий пердячий Газ. Про Гидроэнергетику так же отдельно. Хотя это без сомнения самый натуральный возобновляемый источник, но все-таки в данной теме основные просы по поводу фотоэлементов и ветряков, вот на них и подробнее остановимся.

Вы спросите по чему же в этом списке нет США и Китая, они же ведь 3 и 4 место в мировом вкладе в Солнечную энергетику. Их доля на фоне их общего производства пока что ничтожна. Именно по этому страны расположены именно в том порядке как я их расположил. (По количеству общей выработки эл.энергии).
А начнем снизу.
Дания - почти 42 % электроэнергии вырабатываемой страной - ветровая. Общее число 32 тыс ГВт*ч или 1/100 часть производства всей остальной Европы. Или 1/30 часть от производства России. Или 1/150 часть от производства Китая.
Страна маленькая, полуостров, ОЧЕНЬ много ветра. Компактное проживание населения. Промышленность минимальная В принципе может продолжать наращивать производство ветровой эл.энергии даже на продажу.
Но цена на эл.энергию для населения самая высокая в Европе. Ну как бы попробуйте провести параллели сами.
Португалия - 21 % выработки - ветровая. Изолированая энергосистема с Испанией. Наращивать производство можно, но продавать будет некуда. Пока общая выработка 50 тыс ГВт*ч

Германия. 600 тыс ГВт*ч ОГРОМНЫЙ рывок страны в ветроэнергетике и солнечной энергетике. Замещены выпадающие мощности АЭС. (Их просто решили все закрыть).
Огромные государственные инвестиции+огромные тарифы для населения (второе значение в Европе). (Помните про хитрый маркетинговый ход? Они уже раз оплатили государственные инвестиции через налоги, платят каждый день по самому высокому тарифу, но раз в год под хорошие условия выработки может быть так много что мгновенная себестоимость будет равняться нулю). Я за них счастлив. Они могут нарастить производство и до 100 %, но вы же помните все что ветровая и солнечные нагрузки нестабильны? и обеспечить полное перекрытие не смогут? Так вот в любом случае останется резерв из других источников. Я думаю резерв очень крупный. Процентов на 30.

Япония. 1 млн ГВт*ч ОГРОМНЫЙ РЫВОК страны в солнечной энергетике после Фукусимы.
Да кстати официально проекты по АЭС в Японии просто заморожены и у многих есть четкая уверенность что через 10-30 лет когда устаревшие энергоблоки будут заменены на современные и будет проведена полная реконструкция по всем условиям защиты вся атомная энергетика Японии заработает снова.
Четыре оператора АЭС в Японии объединят усилия в целях безопасности


Тут, в этом посте нужно многое было рассказать и про зеленые тарифы, но уже не хочется. В этой статье этот вопрос затрагивается ну и про Японский рост почти все написано. Кто хочет почитайте сами.
Японская энергетика "зеленеет" / НГ-Энергия / Независимая газета

Гидроэнергетика

В любом случае гидроэнергетика это возобновляемая энергетика.
Просто в нынешних реалиях модно её отделять в отдельный раздел. Возможно по-тому что на сегодняшний день потенциал гидроэнергетики очень ограничен.
Строить станции с плотинами и водохранилищами уже нарядили кто-то будет, по условиям защиты окружающей среды. А на горных реках и приливных станция получить значительное количество энергии не очень получится. тем более вся эта энергия почти всегда будет производиться вдали от потребителей.
Но из того что уже понастроили маловероятно что будут консервировать. Уже нет смысла. Главный вред природе был нанесен при создании каскадов водохранилищ.
А так-то очень даже зеленое производство.
Вредных выбросов в атмосферу нет. Себестоимость низкая, топливо не нужно. Гидрогенераторы в отличии от турбогенераторов (ТЭС и АЭС) тихоходные, поэтому их ставят менее мощные но в большем количестве на 1 станцию. Соответственно возможности для быстрого пуска и останова гораздо более гибкие (преимущество для работы в связке с нестабильными ветряками и фотоэлементами ).

Итак в зависимости от того относить ли энергию ГЭС к "зеленой" можно считать что в России 15 % уже "зеленая" или наоборот что эти доля навсегда останется как "не зеленая".
В мире эта цифра почти 20 %.

Короче к ГЭС вопрос отношения - куда её приписывать? Но в Любом случае её не заменят солнечная и ветровая энергия.

Атомная энергетика

Атомная энергетика по сравнению с ТЭС - новаторское явление. Они экологически чище, экономичнее и более широкие возможности для модернизации.
Сегодня например новая волна в проектировании - "теплые" ядерные блоки. Это для отработанного топлива. Поле широченное.

Из "большой пятерки" + Германия (6 место общемирового производства) только Германия задекларировала полный отказ от Атомной Энергетики. На сегодня можно говорить уверенно - у них денег на эту прихоть хватит (полный отказ долен произойти в 2020 году).
Япония - пятое место. Заглушила все имеющиеся реакторы и законсервировала все станции, но полноценно отказываться от Атомной энергетики не собирается. Вполне возможно что все атомные мощности Японии будут введены после реконструкции через 10-30 лет (см. пост выше).
Россия в конце прошлого году ввела один 800 МВт теплый ядерный блок. По современным меркам малыш. Стандартные блоки прошлого поколения 1000 МВт, современные 1300-1400 МВт. Но это развитие нового поколения Атомной энергетики. Подробнее тут, если кому не нравится сухой язык, а нравятся картинки, то можно посмотреть тут.
Насчет Индии (второе место в производстве) не могу сказать точно, сейчас гуглить лень, но вы можете сделать это сами.
США (второе место в мировом производстве) и особенно Китай (первое место в мировом производстве) будут наращивать вводимые мощности АЭС.
Для Китая это вообще первостепенная задача. Китай уже понял что засирает экологию своими угольными ТЭС и будет активно как вводить совсем новые так и на замену ТЭС.
Примерно та же ситуация и в США, но пока что несмотря на Теслу и Масков - там на экологию насрать. С высокой колокольни. В США только считают деньги, все остальное не в счет.

Да, надо еще сказать про Францию, хотя она и не входит в большую пятерку (девятое место в мировом производстве). Эта страна на 75 % использует энергию АЭС. И будет развивать свою ядерную программу дальше. По той простой причине что они является главным специалистом в ядерной энергетике и главным экспортером технологий и железа атомной энергетики.

На мой взгляд - атомная энергетика -это наше завтра и послезавтра. Именно атомная энергетика заменит тепловую, а ветряки и солнечные панели займут свои ниши в своих районах.
Если вы сомневаетесь еще раз посмотрите на производство стран большой пятерки.

Недостатки "зеленых" мощностей.

Про ГЭС писать не буду. Я их сам как-то уже по привычке отношу к традиционным и хотя это принципиально не верно, но расписывать про столь изученный вопрос мне лень.

Фотопанели.

Главный их недостаток это зависимость производительности от двух условий.
1. Интенсивность солнечного света.
2. Количество часов использования.
Фотоэлементы свой полный потенциал могут раскрыть только в том районе как указанно в на картинке вначале темы.
Нужно чтоб солнечный день был очень длинным, а ночь короткой и чтобы интенсивность солнечного излучения была максимальной.
Данное условие выполняется для всех мест с этой широтой, но пощади океанских участков сразу отбрасываем. Так же отбрасываем все участки с интенсивными осадками и ветро-пылевой нагрузкой. Загрязнение зеркала очень сильно снижает производительность.
Далее любой фотоэлемент подвержен старению. Не только моральному старения и не только временному износу, но и снижением характеристик производительности от времени. Т.е. любая солнечная фабрика с каждым годом будет выдавать все меньше и меньше эл.энергии (даже если она расположена в хорошем районе где зеркало не загрязняется и ТО проводится вовремя и в полном объеме).
Вот почему-то я постоянно во всех статьях вижу отсылку к тому каков срок окупаемости фотоэлемента при установке в определенном районе? И практически ни в одной статье не вижу отсылки к сроку службы фотоэлемента? И к тому какова будет её характеристика производительности во времени?
Интересно? Читаем тут.

Ветряки.

Главный недостаток тот же.
1. Интенсивность ветра
2. Количество часов использования.

Еще один большой недостаток шумовое и вибрационное воздействие.
Именно по-этому ветряки не ставят в густонаселенных районах. Ставить их рядом с жильем очень вредно. Для людей. Поэтому их ставят преимущественно в пустынных местностях. Сейчас стали реализовывать проекты по установке в море.
Проекты относительно новые и полноценного анализа нет.
Но два главных опасения что жизнь уйдет из районов установки ветряков и обледенение. В широтах где часты отрицательные температуры установка ветряков очень проблематична. В море я думаю проблем прибавится кратно.

Главный пунктик почему слишком много - это плохо скопировал из вики.

Ветроэнергетика является нерегулируемым источником энергии. Выработка ветроэлектростанции зависит от силы ветра — фактора, отличающегося большим непостоянством. Соответственно, выдача электроэнергии с ветрогенератора в энергосистему отличается большой неравномерностью как в суточном, так и в недельном, месячном, годовом и многолетнем разрезах. Учитывая, что энергосистема сама имеет неоднородности нагрузки (пики и провалы энергопотребления), регулировать которые ветроэнергетика, естественно, не может, введение значительной доли ветроэнергетики в энергосистему способствует её дестабилизации. Понятно, что ветроэнергетика требует резерва мощности в энергосистеме (например, в виде газотурбинных электростанций), а также механизмов сглаживания неоднородности их выработки (в виде ГЭС или ГАЭС). Данная особенность ветроэнергетики существенно удорожает получаемую от них электроэнергию. Энергосистемы с большой неохотой подключают ветрогенераторы к энергосетям, что привело к появлению законодательных актов, обязующих их это делать.
Проблемы в сетях и диспетчеризации энергосистем из-за нестабильности работы ветрогенераторов начинаются после достижения ими доли в 20-25 % от общей установленной мощности системы. Для России это будет показатель, близкий к 50 тыс. — 55 тыс. МВт.
По данным испанских компаний «Gamesa Eolica» и «WinWind» точность прогнозов выдачи энергии ветростанций при почасовом планировании на рынке «на день вперёд» или спотовом режиме превышает 95 %.
Небольшие единичные ветроустановки могут иметь проблемы с сетевой инфраструктурой, поскольку стоимость линии электропередачи и распределительного устройства для подключения к энергосистеме могут оказаться слишком большими. Проблема частично решается, если ветроустановка подключается к местной сети, где есть энергопотребители. В этом случае используется существующее силовое и распределительное оборудование, а ВЭС создаёт некоторый подпор мощности, снижая мощность, потребляемую местной сетью извне. Трансформаторная подстанция и внешняя линия электропередачи оказываются менее нагруженными, хотя общее потребление мощности может быть выше.
Крупные ветроустановки испытывают значительные проблемы с ремонтом, поскольку замена крупной детали (лопасти, ротора и т. п.) на высоте более 100 метров является сложным и дорогостоящим мероприятием.



Биотопки, пердячий газ, навоз и прочии малоизвестные приблуды.
В той или иной мере все эти альтернативы имеют все недостатки присущие традиционным источникам. Биотопки так же загрязняют атмосферу, имеют очень низкий КПД и очень низкий потенциал для наращивания мощности.

Приливные станции не могут нести значительную нагрузки и хороши только для близлежайших маломощных потребителей. И устанавливаться могут только в определенной прибрежной местности (не везде приливы высокие и есть естественные полости, которые возможно "замкнуть" на время отлива, а строить водохранилище - это ОЧЕНЬ дорого.

Геотермальные станции могут работать на очень маленькой площади земли. Маленькая производительность.

Во щем-то заслуживают внимание только фотоэлементы и ветряки. Ни те ни другие не имеют широкой географии испоьзования. Ни те ни другие не являются дешевыми.

Использование этих источников в промышленных масштабах пока недостаточно изучено и тот вред который они способны нанести природе пока только осмысливается. Вполне возможно что через 20 лет их начнут разбирать быстрее чем останавливали АЭС после Фукусимы.

США на заре построения энергосистемы испытывали огромные проблемы из за разности своих собственных сетей. Теперь-то практически полностью искоренила разность сетей, но уже очень плотно перешла на бытовое напряжение 120 В (для однофазных сетей) и ток промышленный частоты 60 Гц.
Кстати в остальных странах частота тока и напряжение очень разные. Смотрим карту тут.
И если на напряжение можно плевать - преобразование плевое дело, то на частоту наплевать уже не получится. Межсистемные гибкие связи между системами с разной частотой тока практически невозможны.

Характерный пример это авария на Фукусиме. Япония разделена на две части. Северо-восток с частотой 50 Гц и юго-запад с частотой 60 Гц. Когда произошла авария на юго-востоке возник крупный дефицит мощности. Тогда северо-запад в качестве поддерки (моральной поддержки) тоже стал экономить, отключали ночную подсветку крыш небоскребов, отключали половину дневного освещения в магазинах и офисах. Делали это просто из солидарности. Никаким образом их экономия не могла помочь. Пропускная способность четырех конвертеров Не потянула бы.

Это я к чему?
Во-первых вырабатывать эл.энергию в Китае и делиться с восточной Японией невозможно. Так же как и Гренландии с Канадой. Так же как и Сайдовской Аравии с ОАЭ.
Нет в принципе можно. Но это будет очень дорого.
Это к тому что электроэнергию из Сахары даже при передаче по фантастическому суперпроводнику без потерь отдавать в страны американских континентов окажется практически невозможно из-за разности сетей.
Во-вторых теперь все страны очень стараются не кидаться на всякие новинки которые не встраиваются в существующие сети. Если альтернативный источник не встраивается в сеть и не унифицируется с неё, то место ему будет выделено в самом уголке.

Промышленное аккумулирование эл.энергии

Промышленное аккумулирование эл.энергии очень сложный процесс. И очень дорогой.
На сегодня технологий множество. Но как я уже писал в большинстве случаев это только приятный бонус. Электропоезда, трамваи тролейбусы сегодня используют рекуперативное торможение. Но аккумулирующих поездов, которые сначала загоняли бы груз на гору, а затем по инерции спускали бы груз вниз и работали в режиме генератора - таких НЕТ. Это дорого и неэффективно.
Тоже самое с гидроаккумулирующими станциями. Принцип их работы заложен в работе шлюзовых каналов (Волго-Донского например, я писал об этом). Вода поднимаемая в гору, затем спускается в другую сторону и назад в свою сторону. Там это оправданно. А устраивать ГАЭС на ровном месте, дорого, вредно и неэффективно.
Проблема аккумулирования пока не решена. И путей решения пока не видно.
Как уже писалось аккумуляторы Tesla на сегодня очень дорогие. И естественно очень не подходят под определение "зеленых". Грязное производство из вредных материалов.
Интересная статья про домашние аккумуляторы Tesla.
Если не хотите читать то краткий вывод. Только батарея с инвертором, проводами, кабелями и со всеми необходимыми потрохами обойдется в 7140 баксов. Это примерно 450 т.р. Это на случай если у вас УЖЕ есть источник энергоснабжения. Думаю источник в виде фотоэлементов обойдется дешевле - тысяч в 100-150, но и прослужит не 25 лет а немного поменьше.
Да кстати после окончания срока службы все эти фотоэлементы и батарейки придется "экологически чисто" утилизировать.



Я не против зеленой энергетики. Я обоими руками За. Я просто хотел что бы вы тоже узнали о ней немного больше.


В продолжении рассказов под общим тегом #электроэнергетика.

Первая тема Аварийные службы

Вторая тема Электроэнергетика. "А мы не люди?"

Третья тема Электроэнергетика. Реформа РАО ЕЭС
Tags: #электроэнергетика
Subscribe
promo knyazek34 september 17, 21:33 2
Buy for 10 tokens
Перебирая старые фото, наткнулся на старенький снимок. У него интересная судьба. Фото делал зимой, было мало времени и холодно. Я злился, сломался штатив и в общем ничего хорошего. Дома хотел сразу удалить из памяти, но потом зачем-то оставил, отредактировал в лайтруме и закинул на местный…
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 15 comments