зеленая энергетика что это такое простыми словами
«Зелёная энергетика» – всемирная и главная афера глобалистов. Люди в минус, деньги – в плюс
Необходимость максимального внедрения «зелёной энергетики», или энергогенерации на основе возобновляемых источников энергии (ВИЭ), наряду с повесткой «Великой перезагрузки», стала одной из догм энергетической политики глобальных элит. О ней не перестают говорить такие «отцы» «Великой перезагрузки», как директор ВЭФ Клаус Шваб и наследник британского престола принц Чарльз. Не отстают от них и сошки помельче. И преследуют этим вполне конкретные и отнюдь не филантропические цели.
«Процент от процента» – какова доля человечества в парниковом эффекте
Тема экологии и «глобального потепления» не сходит с первых полос газет и из новостных выпусков телеканалов – кому-то очень важно убедить всех в том, что нужно отказаться от недорогих и проверенных способов получения энергии в пользу дорогих и низкоэффективных «зелёных» способов генерации. Причём проверенные временем гидроэлектростанции (ГЭС) в этот новомодный мейнстрим не попадают – речь только о солнечных и ветроэлектростанциях.
Два из пяти пунктов плана принца Уэльского Чарльза в рамках «Великой перезагрузки» посвящены отказу от нефти и развитию «зелёной энергетики»:
Переход к экономике без использования нефти на глобальном уровне;
Необходимость изменения структуры баланса инвестиций. Следует увеличить долю «зелёных инвестиций» и создать рабочие места в области «зелёной энергии», циклической экономики и биоэкономики, развивать экотуризм и «зелёные» публичные инфраструктуры.
Что же так озаботило мировые элиты в привычных способах получения энергии? Ведь в реальности история с «парниковыми газами» и «глобальным потеплением» не проходит проверки научными методами и является «отвлечением на негодный объект». И вот почему.
Человечество в ходе своей хозяйственной деятельности выбрасывает, по разным оценкам, от 33 до 50 млрд тонн углекислого газа. Это лишь 10% в производстве всего планетарного СO2. По мнению фронтменов глобальных элит, «человеческие» 10% мирового СО2 настолько опаснее для мирового климата, чем 450–550 млрд тонн, выделяющиеся каждый год Мировым океаном и при гниении растений на суше, что они предлагают отказаться от основы энергетики всего мира – тепловых электростанций, а также обложить всех производителей промышленной продукции и животноводства «климатическим» налогом. Но ещё труднее объяснить, почему СО2, составляющий, по разным оценкам, лишь от 5% до 26% в парниковом эффекте, оказывается более опасен для климата планеты, чем находящийся в атмосфере водяной пар, дающий более 70% парникового эффекта. То есть речь идёт о влиянии доли в проценты от процентов, каких-то десятитысячных или тысячных, но этому придаётся значение самого главного фактора.
Почему замёрз Техас. И не раз
Давайте рассмотрим применение «зелёной энергетики» в промышленно развитом регионе на примере штата Техас в США, где доля солнечной и ветровой генерации достигла 20% энергобаланса.
Устойчивость и надёжность энергосистемы проверяется во время пиковых нагрузок при общих неблагоприятных условиях. Какие условия могут быть неблагоприятны для ветровой генерации? Прежде всего, отсутствие ветра, либо, в зимних условиях – обмерзание лопастей ветрогенераторов. А какие условия неблагоприятны для солнечной генерации? Прежде всего – ночь, облачность, а для зимних условий ещё и снежный покров на солнечных батареях. Могут сложиться такие условия? Как показала практика – могут! Даже в южном солнечном Техасе.
Американцы умудрились получить локдаун не только этой зимой, во время рекордных холодов и снегопадов, но и летом 2019 года – в жару и ясную солнечную погоду. Да-да, не удивляйтесь, 12 августа 2019 года во время сильной жары при слабом ветре энергосистема штата Техас не справилась с резко выросшей из-за массового включения кондиционеров нагрузкой и произошли массовые отключения потребителей от энергоснабжения, а цена одного киловатта превысила 6 долларов США! 6 долларов за 1 киловатт! Для сравнения, цена в 5 рублей за киловатт в Подмосковье считается высокой.
В феврале 2021 года в Техасе случился новый локдаун – опыт 2019 года ничему не научил ни власти, ни энергокомпании. Из-за обледенения лопастей ветрогенераторов и снежного покрова на солнечных панелях вся «зелёная энергетика» штата вышла из строя. В тот самый момент, когда население больше всего нуждалось в стабильном и надёжном электроснабжении для отопления своих домов. Нештатная ситуация в энергетике штата началась ещё 10 февраля, тогда же резко подорожала электроэнергия, но пика ситуация достигла 16 февраля, когда из-за нехватки газа стали останавливаться дублирующие тепловые электростанции. И цена киловатта достигла тогда 9 долларов США.
Маловато соломки подстелили
Да, дублирующие тепловые электростанции (ТЭС) необходимы в энергосистеме с высокой долей нестабильной и ненадёжной «зелёной энергетики» для балансировки энергогенерации: когда нет ветра, они своей мощностью компенсируют «выпадение» мощности ветрогенераторов, а в ночное время – неработающие солнечные электростанции. Только адепты «зелёной энергетики» никогда не говорят об этих балансирующих тепловых мощностях, так как иначе картина «прекрасного безуглеродного будущего» просто рушится. А поскольку тепловые мощности в штате являются балансирующими, для них не предусмотрено больших запасов газа, и когда энергосистема штата столкнулась с необходимостью в течение недели непрерывно компенсировать «выпавшие» «зелёные» мощности, газа для ТЭС просто не хватило, и случилась катастрофа.
Раньше таких катастрофических ситуаций не возникало: в штате было достаточно угольных ТЭС, которые к нашим дням оказались выдавлены с энергорынка государственными дотациям на «зелёную энергетику». Ведь без дотаций от государства ветро- и солнечные электростанции конкурировать с традиционными ТЭС и АЭС не в состоянии. Это означает, что каждый киловатт «зелёной энергетики» оплачен из кармана налогоплательщиков по тарифу, кратно превышающему тарифы ТЭС и АЭС.
Кроме того, при расчёте себестоимости «зелёного киловатта» необходимо учитывать стоимость постройки и эксплуатации тех самых балансирующих мощностей ТЭС. Альтернативой балансирующих ТЭС в «зелёной энергетике» могут быть гигантские и в несколько раз более дорогие аккумуляторные батареи, но это настолько дорого, что США предпочли постройку «грязных» газовых ТЭС, выделяющих СО2. А если учесть, что срок жизни аккумуляторов не более пяти лет, то проблемы их последующей переработки и утилизации заставят забыть о «зелёном киловатте» навсегда.
Балансирующие ТЭС способны генерировать необходимые мощности сами по себе – без ветро- и солнечных станций, таким образом, вся «зелёная генерация» становится ненужным балластом на шее у традиционной энергетики. При таком подходе становится ясно, что ветро- и солнечные электростанции не окупятся никогда, и это сугубо идеологические проекты глобалистов.
«Зелёная энергетика» – дорога к вымиранию человечества
В головах представителей глобальных элит давно и прочно поселились мысли о сокращении человечества до 1 миллиарда человек и установлении тотальной диктатуры корпораций. Естественно, само человечество сокращаться не хочет – вы же сами добровольно не станете лезть в петлю ради исполнения желаний такого милого человека, как Билл Гейтс? Поэтому вопрос отсечения человечества от благ цивилизации, к которым относятся комфортные условия жизни, социальные блага и транспортная доступность, возможные только при наличии недорогих и доступных энергоносителей, становится для глобалистов предельно актуальным.
«Зелёная энергетика» и пропаганда «угрозы глобального потепления» – это и есть средства отсечения населения развитых стран от дешёвых и доступных благ цивилизации. Без угля и газа будет невозможно существование современного мегаполиса в умеренных широтах, а уголь и газ – это выделение ненавистного глобалистам СО2, из-за которого якобы наступит «глобальное потепление», и неважно, что наступает период снижения солнечной активности, чреватый. глобальным похолоданием.
В условиях доминирования «зелёной энергетики» вымирание миллиардов людей практически гарантировано из-за дороговизны и недоступности ресурсов, пищи и социальных благ. «Зелёная» экономика не сможет прокормить столько населения.
Одиозный бизнесмен и глобалист Билл Гейтс в своей недавно вышедшей книге «Как избежать климатической катастрофы» предлагает лишить человечество естественных источников животного белка – свинины и говядины, так как животные тоже выделяют СО2, а это. совсем нельзя. В качестве альтернативы Билл Гейтс предлагает «плебсу», недостойному настоящего мяса, растительный белок из сои и рапса, а животный – из молотых мучных червей.
«Счастье» глобальной нищеты
Но как же глобалисты смогут заставить нормального человека отказаться от куска хорошо приготовленного мяса и есть растительный суррогат? Нищетой! В планах директора ВЭФ Клауса Шваба присутствует намерение сделать нищету тотальной, а голод – обыденным явлением даже в развитых странах. Ещё осенью 2020 года он предупреждал о возможности голода уже в перспективе самого ближайшего времени, возможно, нескольких месяцев:
Всемирный экономический форум работает с администрацией Байдена, чтобы гарантировать, что большинство людей переживут грядущую нехватку продовольствия. Граждане, которые имеют документы о сделанных прививках, будут регулярно получать пакеты белковых продуктов растительного происхождения.
Для этого и нужны «ковидные локдауны» в странах Западной Европы.
В 2016 году на сайте ВЭФ появилась программная статья о будущем, каким оно будет в 2030 году – «Добро пожаловать в 2030 год, у меня нет собственности, нет неприкосновенности частной жизни и я никогда не был счастливее». Для ленивых ВЭФ выпустил видеоролик «You’ll own nothing, and you’ll be happy» – «У вас не будет ничего и вы будете счастливы».
Зеленая энергия – что это такое.
Что такое зеленая энергия?
Зеленая энергия – это любой вид энергии, который вырабатывается из природных ресурсов, таких как солнечный свет, ветер или вода. Часто это происходит из возобновляемых источников энергии, хотя есть некоторые различия между возобновляемой и зеленой энергией, которые мы рассмотрим ниже.
Ключ к этим энергетическим ресурсам заключается в том, что они не наносят вред окружающей среде из-за таких факторов, как выбросы парниковых газов в атмосферу.
Как работает зеленая энергия?
В качестве источника энергии зеленая энергия часто исходит из технологий возобновляемых источников энергии, таких как солнечная энергия, энергия ветра, геотермальная энергия, биомасса и гидроэлектроэнергия. Каждая из этих технологий работает по-разному, будь то получение энергии от солнца, как солнечные панели, или использование ветряных турбин или потока воды для выработки энергии.
Для чего это нужна зеленая энергия?
Чтобы считаться зеленой энергией, ресурс не может производить загрязнение, такое как ископаемое топливо. Это означает, что не все источники, используемые в возобновляемой энергетике, являются экологически чистыми. Например, выработка электроэнергии, сжигающая органические материалы из устойчивых лесов, может быть возобновляемой, но не обязательно экологически чистой из-за CO2, образующегося в процессе сжигания.
Источники зеленой энергии обычно пополняются естественным образом, в отличие от источников ископаемого топлива, таких как природный газ или уголь, на восстановление которых могут уйти миллионы лет. Зеленые источники также часто избегают операций по добыче или бурению, которые могут нанести ущерб экосистемам.
Типы зеленой энергии.
Основными источниками являются энергия ветра, солнечная энергия и гидроэлектроэнергия (включая энергию приливов и отливов, в которой используется энергия океана, получаемая из морских приливов). Солнечная и ветровая энергия может производиться в небольших масштабах в домах людей или, альтернативно, они могут вырабатываться в более крупных промышленных масштабах.
Шесть наиболее распространенных форм зеленой энергии:
1. Солнечная энергия.
Этот распространенный возобновляемый источник зеленой энергии обычно производится с использованием фотоэлементов, которые улавливают солнечный свет и превращают его в электричество. Солнечная энергия также используется для обогрева зданий и горячего водоснабжения, а также для приготовления пищи и освещения. Солнечная энергия теперь стала достаточно доступной для использования в домашних целях, включая освещение сада, хотя она также используется в более крупных масштабах для питания целых кварталов.
2. Ветроэнергетика.
Ветровая энергия, особенно подходящая для морских и высокогорных объектов, использует энергию воздушного потока по всему миру, чтобы раскручивать турбины, которые затем вырабатывают электроэнергию.
3. Гидроэнергетика.
Этот вид зеленой энергии, также известный как гидроэлектростанция, использует потоки воды в реках, ручьях, плотинах или других местах для производства энергии. Гидроэнергетика может работать даже в небольших масштабах, используя поток воды по трубам в доме, или может поступать от испарения, дождя или приливов в океанах.
4. Геотермальная энергия.
Этот вид зеленой энергии использует тепловую энергию, которая хранится прямо под земной корой. Хотя для доступа к этому ресурсу требуется бурение, что ставит под сомнение воздействие на окружающую среду. Геотермальная энергия использовалась для купания в горячих источниках в течение тысяч лет, и этот же ресурс можно использовать для пара, который вращает турбины и генерирует электричество.
Хотя в некоторых странах, например в Исландии, геотермальные ресурсы легкодоступны, для простоты использования этот ресурс зависит от местоположения, и для того, чтобы быть полностью «экологичным», необходимо тщательно контролировать процедуры бурения.
5. Биомасса.
Этим возобновляемым ресурсом также необходимо тщательно управлять, чтобы его действительно назвали источником «зеленой энергии». Электростанции, работающие на биомассе, используют древесные отходы, опилки и горючие органические сельскохозяйственные отходы для производства энергии. Хотя при сжигании этих материалов выделяются парниковые газы, эти выбросы все еще намного ниже, чем выбросы от топлива на основе нефти.
6. Биотопливо.
Вместо сжигания биомассы, как упоминалось выше, эти органические материалы можно преобразовать в топливо, такое как этанол и биодизель. В 2010 году на биотопливо было поставлено всего 2,7% мирового топлива для транспорта, а к 2050 году его мощность, по оценкам экспертов, сможет удовлетворить более 25% мирового спроса на топливо для транспорта.
Почему зеленая энергетика так важна.
Зеленая энергия важна для окружающей среды, поскольку она заменяет негативное воздействие ископаемого топлива более экологически чистыми альтернативами. Зеленая энергия, получаемая из природных ресурсов, также часто является возобновляемой и чистой, что означает, что они не выделяют парниковых газов или выделяют их в небольшом количестве и часто легко доступны.
Даже если принять во внимание полный жизненный цикл источников зеленой энергии, они выделяют гораздо меньше парниковых газов, чем ископаемое топливо, а также мало или низкие уровни загрязнителей воздуха. Это не только хорошо для планеты, но также лучше для здоровья людей и животных, которым приходится дышать воздухом.
Зеленая энергия также может привести к стабильным ценам на энергоносители, поскольку эти источники часто производятся на местном уровне и не так сильно подвержены влиянию геополитического кризиса, скачков цен или сбоев в цепочке поставок. Экономические выгоды также включают создание рабочих мест при строительстве объектов, которые часто обслуживают сообщества, в которых работают рабочие. В 2019 году в мире возобновляемой энергетики было создано 11 миллионов рабочих мест, и это число будет расти по мере того, как мы стремимся достичь таких целей, как чистый ноль.
Из-за местного характера производства энергии за счет таких источников, как солнечная и ветровая энергия, энергетическая инфраструктура является более гибкой и менее зависимой от централизованных источников, которые могут привести к сбоям, а также менее устойчивы к изменению климата, связанному с погодой.
Зеленая энергия также представляет собой недорогое решение для удовлетворения энергетических потребностей многих частей мира. Ситуация будет только улучшаться по мере дальнейшего снижения затрат, что еще больше повысит доступность зеленой энергии, особенно в развивающихся странах.
Примеры использования зеленой энергии.
Сегодня существует множество примеров использования зеленой энергии – от производства энергии до теплового отопления зданий, внедорожников и транспорта. Многие отрасли промышленности исследуют зеленые решения и вот несколько примеров:
1. Отопление и охлаждение в зданиях.
Зеленые энергетические решения используются для зданий, начиная от больших офисных зданий и заканчивая домами людей. К ним относятся солнечные водонагреватели, котлы на биомассе и прямое тепло от геотермальных источников, а также системы охлаждения, работающие на возобновляемых источниках.
2. Промышленные процессы.
Возобновляемое тепло для промышленных процессов может быть запущено с использованием биомассы или возобновляемой электроэнергии. Водород в настоящее время является крупным поставщиком возобновляемой энергии для цементной, черной, стальной и химической промышленности.
3. Транспорт.
Устойчивое биотопливо и возобновляемая электроэнергия все шире используются для транспортировки во многих отраслях промышленности. Автомобильная промышленность является очевидным примером того, как электрификация продвигается вперед, чтобы заменить ископаемое топливо, но аэрокосмическая промышленность и строительство – это другие области, которые активно исследуют электрификацию.
Может ли зеленая энергия заменить нефть и газ?
Зеленая энергетика способна заменить ископаемое топливо в будущем, однако для достижения этой цели может потребоваться различное производство с использованием различных средств. Геотермальная энергия, например, особенно эффективна в тех местах, где этот ресурс легко использовать, в то время как энергия ветра или солнечная энергия могут лучше подходить для других географических мест.
Однако, объединяя многочисленные зеленые источники энергии для удовлетворения наших потребностей, а также с учетом достижений в области производства и разработки этих ресурсов, есть все основания полагать, что ископаемое топливо может быть постепенно выведено из употребления.
Мы все еще находимся на расстоянии нескольких лет от этого события, но факт остается фактом: это необходимо для уменьшения изменения климата, улучшения состояния окружающей среды и перехода к более устойчивому будущему.
Насколько выгодна зеленая энергия?
Понимание экономической жизнеспособности зеленой энергии требует сравнения с ископаемым топливом. Дело в том, что по мере того, как легкодоступные ископаемые ресурсы начинают иссякать, стоимость этого типа энергии будет только расти из-за дефицита.
В то время как ископаемое топливо дорожает, стоимость более экологически чистых источников энергии падает. В пользу «зеленой» энергии работают и другие факторы, такие как возможность производить относительно недорогие локализованные энергетические решения, такие как солнечные фермы. Интерес, инвестиции и развитие решений в области зеленой энергии снижают затраты, поскольку мы продолжаем наращивать наши знания и можем использовать прошлые достижения.
В результате зеленая энергия может стать не только экономически жизнеспособной, но и предпочтительным вариантом.
Какой тип энергии эффективнее?
Эффективность зеленой энергии немного зависит от местоположения, так как при наличии подходящих условий, таких как частый и сильный солнечный свет, легко создать быстрое и эффективное энергетическое решение.
Однако, чтобы по-настоящему сравнить различные виды энергии, необходимо проанализировать полный жизненный цикл источника энергии. Это включает в себя оценку энергии, используемой для создания ресурса зеленой энергии, определение того, сколько энергии может быть преобразовано в электричество, и любую очистку окружающей среды, которая потребовалась для создания энергетического решения.
В настоящее время ветряные электростанции считаются наиболее эффективным источником зеленой энергии, поскольку они требуют меньше переработки и обработки, чем, например, производство солнечных панелей. Достижения в области технологии и тестирования композитов помогли увеличить срок службы и, следовательно, польза ветряных турбин очевидна. Однако то же самое можно сказать и о солнечных батареях, которые также активно развиваются.
Решения в области зеленой энергии также имеют то преимущество, что не требуют значительных дополнительных затрат энергии после того, как они были построены, поскольку они, как правило, используют легко возобновляемые источники энергии, такие как ветер.
Фактически, общий КПД используемой энергии для угля составляет всего 29% от его первоначальной энергетической ценности, в то время как энергия ветра обеспечивает возврат на 1164% от первоначальных энергозатрат.
Возобновляемые источники энергии в настоящее время классифицируются по эффективности (хотя это может измениться по мере продолжения разработки):
Как зеленая энергия поможет окружающей среде?
Зеленая энергия приносит реальную пользу окружающей среде, поскольку энергия поступает из природных ресурсов, таких как солнечный свет, ветер и вода. Эти постоянно пополняемые источники энергии являются прямой противоположностью неустойчивому ископаемому топливу с выбросом углерода, которое использовалось нами более века.
Создание энергии с нулевым углеродным следом – большой шаг к более экологически безопасному будущему. Если мы сможем использовать его для удовлетворения наших энергетических, промышленных и транспортных потребностей, мы сможем значительно снизить наше воздействие на окружающую среду.
Почему у «зелёной» энергетики сложное будущее?
Почти половина постов в нашем блоге в той или иной степени посвящена энергетике разной степени альтернативности и безальтернативности. Но чтобы строить реалистичные прогнозы о «зелёной» энергетике будущего, нужно знать ответы на неприятные вопросы. В этом посте мы сопоставим актуальные факты из области добычи и накопления электроэнергии, чтобы понять, почему мир не торопится переходить на экологичные возобновляемые источники энергии, и какие проблемы на пути «озеленения» ещё предстоит решить.
Все без исключения констатируют увеличение доли «зелёной» энергии в мире. С этим фактом не поспоришь: выработка солнечной и ветряной энергетики действительно растёт от года к году впечатляющими темпами. Значит ли это, что возобновляемые источники энергии уверенно вытесняют ископаемое топливо? Нет.
Не стоит забывать, что от года к году растёт не только зелёная энергетика, но и общемировое потребление электричества. Чтобы удовлетворить спрос, одних ВИЭ недостаточно, поэтому объёмы выработки наращивает и угольный, и газовый, и даже нефтяной сектор. То есть о развитии «зелёной» энергетики говорить можно, но о замещении ею основанной на ископаемом топливе за пределами особо прогрессивных европейских стран — нет.
Если взглянуть на выработку энергии всеми актуальными видами топлива,
оказывается, что растёт отнюдь не только «зелёная» энергетика. Приводится расчёт в «тоннах нефтяного эквивалента» — эквиваленте энергии, получаемой из тонны нефти. Источник: BP Statistical Review of World Energy 2019
EROI — настоящая стоимость энергетики
При обсуждении проектов «зелёной» энергетики разработчики в качестве аргумента указывают низкую стоимость 1 кВт·ч, которая в некоторых случаях оказывается даже меньше цены киловатт-часа, выработанного угольной электростанцией. Если всё так, почему доля угля в генерации мировой электроэнергии до сих пор составляет 40%, а на пятки ему наступает не менее ископаемый газ?
Оценивать и сравнивать стоимость электричества, полученного различными способами, наиболее корректно с помощью показателя EROI (energy returned on energy invested) — отношения полученной энергии из источника к количеству энергии, затраченной на её получение. С помощью EROI можно наиболее точно оценить перспективы источника энергии в отличие от чисто теоретического КПД или скачущей от страны к стране цене 1 кВт·ч. Например, EROI 20:1 для некоего вида топлива значит, что с каждого затраченного кВт·ч можно выработать 20 кВт·ч.
График EROI для различных видов энергетики в США. Источник: Mrfebruar / Wikipedia
EROI для каждого вида выработки может сильно меняться во времени. Он зависит от технологий добычи и переработки, разведанных запасов и сложности добычи топлива, цен на оборудование и сам энергоноситель. В начале XX века, пока нефть была легкодоступна, EROI ее добычи составлял фантастические 1200:1, а сейчас балансирует на уровне 5:1 и продолжает медленно падать. Соотношение для угля поднималось до 75:1 и опускалось до 30:1, но, что поразительно, учёные прогнозируют пик угольного EROI на середину XXI века, когда соотношение может превысить 100:1.
Теоретически EROI топлива должен быть выше 1, чтобы его использование было целесообразным. На деле же при соотношении ниже 4:1 источник энергии приходится субсидировать, иначе его использование будет нерентабельным и очень дорогим. EROI чуть выше единицы допустим только для добывающих компаний, суть заработка которых состоит лишь в извлечении ресурса и его последующей продаже — нефтедобывающие компании устроит даже соотношение 1,1:1.
EROI традиционной энергетики
Знакомьтесь, самая мощная электростанция в мире — ГЭС «Три ущелья» на реке Янцзы. Установленная мощность в 22,5 ГВт! Источник: Le Grand Portage / Wikipedia
Уголь, который сейчас кажется жутко архаичным и неимоверно грязным видом топлива, даже в Европе не собирается сдавать позиции как раз из-за высокого EROI порядка 30:1 (в США значительно выше). Удивительно, но европейским рекордсменом по объёмам потребления угля является… Германия. 61% закупаемого антрацита и 93% бурого угля в Европе идут именно на выработку электричества. При этом именно в Германии в прошлом году объем «зелёной» выработки превысил выработку от ископаемых источников. В конце 2019 года в Германии свою работу завершила Комиссия по отказу от угольной генерации, представив правительству планы и рекомендации по прекращению работы угольных электростанций к 2038 году. Сейчас в стране насчитывается 84 угольных станции, которые вынуждены сглаживать отказ от атомной генерации — к 2022 году Германия собирается закрыть все свои АЭС, хотя еще в 2000-х года на атомную энергию приходилась четверть генерации по стране.
Карта действующих угольных электростанций Германии (отмеченные чёрным работают на антраците, коричневым — на буром угле) — на них приходится четверть всей выработки по стране. Поэтому властям придется постараться, чтобы компенсировать исчезновение 48,8 ГВт генерации. Источник: CarbonBrief.org
Если уголь — очень грязное топливо, то природный газ гораздо экологичней, и именно он считается наиболее перспективным ископаемым топливом для электростанций будущего, причем его EROI в странах-импортерах составляет 20-30:1, а в газодобывающей России — не ниже 75:1, что делает газ привлекательным и востребованным. В большей степени, чем где бы то ни было, — в Германии, где отказ от угля и АЭС нужно срочно чем-то компенсировать и где одни лишь ВИЭ на это не способы.
«Зелёный» EROI
Теперь перейдем к EROI «зелёной» энергии — вот где пока всё действительно не очень весело. Проблема возобновляемых источников энергии заключается в их жёсткой привязанности к местности. Солнечные станции лучше работают недалеко от экватора, ветряные — на морском побережье, геотермальные — в зонах вулканической активности. При этом выработка на солнечных панелях прекращается ночью и сильно снижается зимой, ветряки отключают на период миграции птиц, а геотермальные станции хоть и эффективны, но их мощность чрезвычайно мала (десятки, в лучшем случае сотни МВт).
В теории ветряная энергия может быть очень дешевой и малозатратной в плане освоения, но пока один из самых лучших немецких морских (оффшорных) комплексов при установленной мощности 200 МВт дает EROI 16:1. И хотя на ветер приходится более 21% немецкой выработки, отрасль пребывает в стагнации — темп строительства новых ветряков за год упал на 80%, а мощность строящихся станций в 26 раз ниже теоретического годового прироста, который считается необходимым для стабильного замещения ископаемого топлива энергией ветра. Строгость законов и нежелание граждан иметь ветряки рядом со своими домами привели к тому, что рынок ветряной энергии в Германии достиг некоего предела, перешагнуть который будет очень непросто, — вся надежда на модернизацию генераторов с целью повышения их эффективности. Это, кстати, может понизить EROI ещё сильнее.
Мировые инвестиции в солнечную и ветроэнергетику в последнее десятилетие практически не меняются. Источник: International Renewable Energy Agency (IRENA), Frankfurt School-UNEP Centre/BNEF
Если ветроэнергетика в целом неплоха, хотя имеет свои нюансы и пределы, то с гелиоэнергетикой всё совсем тоскливо. Мы уже писали о причинах того, почему Солнце не стало универсальным источником бесконечной электроэнергии, хотя эффективные солнечные панели существуют уже более полувека. Из-за низкого КПД дешевых тонкопленочных панелей (6-8%) и необходимости строительства станций очень большой площади, а также из-за зависимости от времени суток и сезона EROI солнечной энергетики в Европе находится на абсолютно обескураживающем уровне: 1,6:1. Читатель Хабра провёл очень интересные расчеты для теоретической станции в солнечной американской Аризоне, одном из лучших мест для гелиоэнергетики, по результатам которых получил «сферический в вакууме» EROI 3,8:1.
Полностью автономные электростанции Toshiba H2One на водородных топливных элементах уже успешно эксплуатируются. Энергию для электролиза они получают от Солнца или ветра
К сожалению, с водородной энергетикой пока тоже не всё гладко. В качестве абсолютно экологичного портативного энергоносителя водород незаменим, но для его добычи приходится тратить уйму энергии, из-за чего EROI топливных ячеек ниже 2:1. Пока что единственным экономически эффективным способом добычи водорода для топливных ячеек является использование энергии Солнца или ветра. Мы уже рассказывали, как Toshiba изящно решила эту проблему своей мобильной электростанцией Toshiba H2One на топливных ячейках, которая сама для себя вырабатывает водород электролизом, получая энергию от солнечных панелей и аккумуляторов.
Необходимость хранения электроэнергии
Едва ли можно найти столь же нестабильный источник выработки электроэнергии, какими являются ветер и солнечный свет. При этом их генерация не зависит от объёма потребления в сети — ночью, пока город спит, ветрогенератор может отчаянно крутиться, вырабатывая максимум возможной мощности просто потому, что так подул ветер, а днём — в пик потребления — настанет штиль. Чтобы не терять излишки выработки и компенсировать её остановку по естественным причинам, энергию необходимо запасать. Для электростанций на ископаемом топливе ранее такой проблемы не стояло. Единственным адекватным и широкодоступным способом хранения электричества являются аккумуляторы.
Гидроаккумулирующие станции мы не берем в расчёт из-за их высокой цены и требовательности к рельефу местности. Это — схема маленькой ГЭС, закачивающей воду в аккумулирующий бассейн ночью и пропускающая её через генераторы днём. Мягко говоря, не самое простое и удобное решение. Источник: Донор / Wikipedia
Пока не существует универсального решения по накоплению больших объёмов электроэнергии в аккумуляторах. На небольших станциях, например, ветряках, можно обойтись массивом литий-ионных (литий-железо-фосфатных) батарей. Их энергоёмкость вдвое ниже, чем у массовых литий-кобальтовых аккумуляторов (120 Вт·ч/кг), но зато срок жизни составляет 2000 циклов зарядки-разрядки.
Другой разумный вариант — использование отслуживших аккумуляторов из электромобилей. Обычно потерявший 20% ёмкости аккумулятор требует замены, иначе пробег автомобиля от одной зарядки заметно снижается. Чтобы не заниматься дорогостоящей утилизацией ещё функционирующей батареи, её можно приспособить для хранения энергии от «зелёных» источников. Так поступили на стадионе «Йохан Кройф Арена» (54990–68000 зрителей) в нидерландском Амстердаме, который после перестройки в 2016–2018 годах стал полностью автономен в энергетическом плане. На крыше установлено 4200 солнечных панелей, которые накапливают энергию в 280 отслуживших аккумуляторов от Nissan Leaf. Тем не менее, стадион не полностью отказался от питания от городской сети — батареи помогают сгладить нагрузку во время вечерних событий, когда требуется сильное освещение. На одних лишь только аккумуляторах стадион бы не смог работать каждый вечер.
Просьюмерство как способ сэкономить
Как решить проблему высокой стоимости накопленного в батареях кВт·ч от ВИЭ? Можно продавать образующиеся невостребованные излишки. Благодаря накоплению энергии появилось новое явление — просьюмерство. Антоним консьюмерству (потреблению), означающий продажу услуги её поставщику. Если проще, то речь идёт о продаже потребителем накопленной в батареях энергии обратно в сеть тем, кто в ней нуждается. Допустим, вы частное домохозяйство или небольшое предприятие, имеющее собственные источники генерации электроэнергии. Часть её потребляется, часть хранится в батарейных модулях. Если наблюдается переизбыток выработки, и лишнюю энергию в прямом смысле некуда девать, её можно продать в сеть, словно вы маленькая электростанция. Вернее, не маленькая, а виртуальная — мы писали о виртуальных электростанциях и участии Toshiba в формировании этого позитивного явления.
Уже сейчас Toshiba предлагает решение для управления батареей-хранилищем: система постоянно анализирует уровень потребления или выработки, выравнивая нагрузку на аккумулятор и подключая его в моменты пикового потребления гораздо быстрее, чем это можно сделать вручную. А в будущем система Toshiba получит функцию просьюмерства — автоматической продажи энергии в сеть. Источник: Toshiba
Самой заметной реализацией проекта виртуальной электростанции является Tesla Powerwall — домашняя батарея, питаемая от солнечной панели, емкостью 6,4-13,5 кВт·ч. Потребители могут не только запасаться дешевых электричеством из сети или «бесплатным» от Солнца, но и продавать его обратно в сеть с помощью онлайн-бирж. По всему миру было продано Powerwall с общей мощностью 300 МВт·ч.
В России также был утвержден «План мероприятий по стимулированию развития генерирующих объектов на основе возобновляемых источников энергии с установленной мощностью до 15 кВт» с аналогичным Tesla Powerwall смыслом, но законодательно процесс просьюмерства пока не прописан. Продажа излишков электричества поможет немного снизить стоимость потребления «зелёной» энергии. Но опять же всё упирается в стоимость аккумуляторов — на текущем этапе развития технологий срок их окупаемости приближается к 10 годам.
Будущее прекрасно, но далёко
Вообще-то мы не хотим сеять скептицизм относительно возобновляемых источников энергии и перехода на «зелёную» энергетику в целом. Нефть конечна, стоимость её добычи постоянно растет, а на одном газе и угле экологическую обстановку не поправить. Пока человечество не подчинило себе управляемый термоядерный синтез, придется вести самые активные разработки в области «зелёной» энергии. Это очень тернистый путь, состоящий из решения сложнейших проблем: экономических, технологических и даже социальных.
Лучшее, что можно сделать в такой ситуации — продолжать во что бы то ни стало исследования, пытаясь сделать солнечную, ветряную и геотермальную энергетику ещё эффективней и ещё доступней. Процесс идёт, прогресс не в тупике, и мир медленно, но уверенно отказывается от ископаемого топлива, пока его использование не стало слишком дорогим и опасным. И мы очень гордимся, что Toshiba принимает в этих делах самое активное участие, эффективно развивая все виды альтернативной энергетики.