September 29th, 2019

Dima

41 неудобный факт о возобновляемой энергетике

Не проходит и недели, чтобы какой-нибудь мэр, губернатор, политик или ученый не предсказал бы новое энергетическое будущее, полностью основанное на использовании энергии ветра и солнца и на отказе от использования углеводородов, управляющих жизнью человечества на протяжении веков. Однако физика, экономика энергии и просто реалии жизни дают понять, что в обозримом будущем места для «новой энергетической экономики» нет
В недавнем отчете Манхэттенского института «Новая энергетическая экономика: упражнение в магическом мышлении» приводится ряд доказательств этой точки зрения.


Углеводороды обеспечивают более 80% мировой энергии.
Снижение доли углеводородов в мировом потреблении энергии всего на 2 п. п. приведет к совокупным глобальным расходам на альтернативные варианты энергии за этот период, которые составят почти $2 трлн. Солнце и ветер сегодня обеспечивают менее 2% объемов мировой энергии.
Когда 4 млрд бедных людей в мире увеличат потребление энергии до одной трети европейского уровня на душу населения, мировой спрос вырастет на величину, которая будет вдвое больше общего объема потребления Америки.
К 2040 г. увеличение в 100 раз количества электромобилей до 400 млн приведет к снижению мирового спроса на нефть на 5%.
В течение 20 лет объемы использования возобновляемой энергии должны расшириться в 90 раз, чтобы заменить углеводороды. Для того чтобы мировая добыча нефти выросла всего в 10 раз, потребовалось полвека.
Чтобы заменить производство электроэнергии на основе углеводородов в США в течение следующих 30 лет, нужна будет программа строительства, которая позволит создать энергосистему в 14 раз быстрее, чем когда-либо в истории.
Если США откажутся использовать углеводороды для производства электричества, 70% объемов использования углеводородов в США останутся нетронутыми. Сейчас Америка потребляет 16% мировой энергии.
Эффективность увеличивает спрос на энергию за счет того, что продукты и услуги становятся дешевле: с 1990 г. глобальная энергоэффективность выросла на 33%, экономика - на 80%, а потребление энергии в мире - на 40%.
Эффективность повышает спрос на энергию: с 1995 г. потребление авиационного топлива на пассажиро-километр сократилось на 70%, объем воздушного движения вырос более чем в 10 раз, использование авиатоплива в мире увеличилось более чем на 50%.
Эффективность увеличивает спрос на энергию: с 1995 г. потребление энергии на байт сократилось в 10 тыс. раз, а объем мирового трафика данных вырос примерно в 1 млн раз; взлетел мировой объем использования электричества, необходимого при работе компьютерной техники.

С 1995 г. общий объем потребления энергии в мире вырос на 50%.
В целях безопасности и надежности в хранилищах страны должны оставаться запасы углеводородов, которые могли бы обеспечивать необходимые потребности страны в течение 2 месяцев. Сегодня все батареи общего назначения и аккумуляторы 1 млн электромобилей в США способны обеспечить только 2 часа национального спроса на электроэнергию.
Аккумуляторы, производимое ежегодно на заводе Tesla Gigafactory, могут обеспечить лишь 3 минуты ежегодного спроса на электроэнергию США.
Чтобы обеспечить достаточное количество аккумуляторов, которые удовлетворили бы спрос на электроэнергию в США на 2 дня, длительность производства Gigafactory должна составить 1 тыс. лет.
На эксплуатацию каждого произведенного самолета за $1 млрд в течение 20 лет нужно авиационное топливо стоимостью $5 млрд. Глобальные расходы на новые самолеты составляют более $50 млрд в год. И они еще растут.
Каждый $1 млрд, потраченный на центры обработки данных, приводит к использованию электроэнергии в течение 20 лет стоимостью $7 млрд. Глобальные расходы на центры обработки данных составляют более $100 млрд в год.
За 30 лет установки по выработке солнечной или ветровой энергии на сумму $1 млн дают 40 млн и 55 млн КВтч соответственно. Скважины стоимостью $1 млн, производящие сланцевую добычу нефти и газа, вырабатывают объем природного газа, способного дать 300 млн КВтч за 30 лет.
Строительство одной скважины на нефтяном или газовом месторождении или двух ветряных турбин стоит примерно одинаково: последние производят 0,7 баррелей нефти в час (эквивалентность энергии), скважина на месторождении сланцевого газа добывает 10 баррелей нефти в час.
Хранение барреля нефти или его эквивалента в природном газе обходится менее чем в $0,50, а хранение эквивалентной энергии барреля нефти в батареях обходится в $200.
В стоимостных оценках ветровой и солнечной энергии предполагается коэффициент мощности 41% и 29% соответственно. Реальные данные дают цифры на 10 п. п. меньше для обоих. Это означает, что за $3 млн будет произведено меньше энергии, чем предполагалось, в течение 20 лет службы ветротурбины за $3 млн мощностью 2 МВт.
Чтобы компенсировать эпизодическое использование энергии ветра/солнца, американские коммунальные службы используют двигатели, работающие на нефти и газе. С 2000 г. их использование стало в 3 раза больше, чем за 50 лет до этого.
Коэффициенты мощности ветропарка улучшились примерно на 0,7% в год. Этот небольшой показатель в основном достигается за счет сокращения числа турбин на акр, что приводит к росту средней площади земель, используемой для производства киловатт-часов, на 50%.
Более 90% электроэнергии в Америке и 99% энергии, используемой транспортом, поступают из источников, которые могут легко поставлять энергию для экономики в любое время, когда этого требует рынок.
Ветряные и солнечные установки вырабатывают энергию в среднем от 25% до 30% времени и только тогда, когда это позволяют природные условия. Обычные электростанции могут работать почти непрерывно.
Collapse )