Вдохновленный многочисленными статьями о том, что во всем цивилизованном мире, кроме, естественно, отсталой России, «железный конь приходит на смену крестьянской лошадке», то есть солнечная энергетика является альтернативой тепловым электростанциям, сжигающим ископаемое топливо, и выбрасывающим в атмосферу огромнейшее количество продуктов сгорания, которые наносят большой урон окружающей среде, решил подсчитать во что вылилась бы замена ТЭС, снабжающих электроэнергией Москву и Московскую область, на солнечную энергетику.
Исходные данные были таковы:
- годовое потребление электроэнергии Москвы и области – 105 млрд. кВт* ч (из открытых источников);
- годовая сумма суммарной солнечной радиации по Москве (угол наклона 40 гр) - 1173.7 кВт*ч/м2 (справочные данные);
- кпд солнечной батареи – 0,2 (Это довольно высокий показатель для современных солнечных батарей, при условии идеальной чистоты поверхности).
Итак! Установленная мощность СЭС, чтобы произвести необходимое количество электроэнергии (при условии инсоляции 12 часов в сутки, и с небольшим коэффициентом запаса -1,1):
105 млрд. кВт* ч / (365 дней * 12 час) х 1,1 = 26 369 863 кВт
Площадь солнечных батарей:
105 млрд. кВт* ч / (1173.7 кВт*ч/м2* 0,2) = 447 303 399,50 кв.м. или 447,3 кв.км.
Естественно, площадь поля, занимаемого солнечными батареями, с учетом проходов и проездов, будет на 25-30% больше. Представляете квадратик размерами, скажем, 23 х 23 км? Кроме того, в общую площадь СЭС еще войдут преобразователи, накопители, распределительные подстанции, мастерские, подсобные помещения, склады и так далее. Кстати, до сих пор неясен вопрос – как повлияет лишение такого участка Земли инсоляции на происходящие в ней геологические процессы?
На приведенном выше фото - крупнейшая в мире СЭС «Tengger Desert Solar Park», Китай. Пиковая мощность станции 1,5 ГВт, площадь 43 кв.км. Отметим, что наша подмосковная СЭС была бы поболее ее раз в 18-20.
Теперь о стоимости! Ее я подсчитал, экстраполируя стоимость одной из крупнейшех в мире СЭС под названием Topaz Solar Farm, которая расположена в американском штате Калифорния, на будущую стоимость нашей СЭС. На СЭС Topaz установлено 9 миллионов солнечных батарей на территории 25 кв.км. При мощности в 550 000 кВт, ее общая стоимость составила 2,5 миллиарда долларов. Мощность нашей СЭС была бы в 48 раз больше, а стоимость, соответственно, составила бы 120 миллиардов.
К этой стоимости нужно добавить:
- подготовку площадки строительства со сносом имеющихся строений, переносом инфраструктуры и т.п. Почему? Да потому, что Подмосковье – это не Калифорнийская пустыня;
- создание каких-то аккумулирующих устройств;
- перекладку всех электросетей от СЭС до Москвы и многих электросетей в самой Москве;
- консервацию существующих электростанций и трудоустройство их работников;
Хочется также остановиться на очистке панелей от пыли и грязи, которые заметно снижают отдачу электроэнергии. Если мыть панели один раз в месяц, и норме, скажем, 500 кв.м. на человека в смену, понадобится более 70 тысяч мойщиков. В зимнее время появится более трудоемкая проблема очистки от снега.
Короче говоря, все удовольствие обошлось бы не менее 250 – 300 млрд. долл. Так, по самым скромным подсчетам. И это при расходной части федерального бюджета - менее 280 млрд. долл! Возможно некоторые спросят – а зачем концентрировать все в одном месте, когда можно построить несколько электростанций меньшей мощности? Конечно можно, но тогда, вероятнее всего, вышло бы еще дороже.
Если не выплачивать инвесторам ни копейки дохода, то срок окупаемости такого инвестиционного проекта, при сегодняшних ценах на электроэнергию, теоретически составил бы примерно 50-60 лет. Что это означает? Да просто то, что затраты не окупятся никогда.
Кстати, в порядке отступления, если переводить всю мировую энергетику на солнечную, что, конечно же, никто делать не станет, то понадобилось бы около 2 000 трлн, при суммарном бюджете стран мира – где-то в районе 10 - 12 трлн. долл.
Нет, я не против солнечной энергетики. Более того – сторонник, но в разумных пределах. На мой взгляд, при условии снижения себестоимости, она уместна для электроснабжения отдельных строений, частных домов и небольших поселков в сельской местности или в необжитых районах, но не более того. Без ТЭС, ГЭС и АЭС нет промышленности.
Альтернативой ТЭС, выбрасывающих громадное количество оксида азота, серного и сернистого ангидридов, золы и углекислого газа, могли бы послужить не использующиеся в настоящее время гидроресурсы, безопасные атомные электростанции, а также другие источники электроэнергии, которые непременно появились бы в ближайшие годы, если направить на это хотя бы часть средств из тех 1,6-1,8 трлн. долл, которые ежегодно затрачиваются странами мира на вооружения.
Комментарии
> создание каких-то аккумулирующих устройств;
Причем это, в надлежащем размере, с учетом многодневных провалов будет стоить многократно больше самих панелек.
Конечно, вы правы. Это значительно удорожает.
Вы ещё один нюанс вроде не учли. На КПД панелей влияет не только запылённость/заснеженность, но и температура. Оптимум находится вокруг +20 градусов. Всё, что выше и ниже снижает КПД. Плюс деградация панелей, плюс пасмурные дни средней полосы. Так-что для обеспечения проектной выработки можно площадь панелей смело удвоить.
Хотя, принципиально это всё-равно ничего не меняет :)
полностью поддерживаю!
Кроме того, если панели без привода, не следящие мы закладывали не 12 часов, а 6. Как-то так.
а еще каждой батарее нужен актуатор и поворотный механизм)
Была же тут статья, где с огромным КПД (~80%) запасают энергию в потенциальную с помощью поднятия тяжелых грузов.
Вот поставить такие лифты с бетонными панелями всюду по периметру этой солнечной станции и ночью лифты будут опускаться, а днем подниматься.
Ну-ну. Осталась мелочь, сконвертировать это из электроэнергии и обратно, оценить КПД, оценить стоимость устройств.
По периметру тогда буду панельки.
Тогда проще вместо панелек поставить испаритель и конденсировать воду сразу на высоте.
Проще в каждую квартиру поставить несколько таких)) Лайфак с Украины.
"Там стояли две дубовые бочки с манометрами и водомерными стеклами, одна – на полу, другая – на антресолях. Бочки были соединены тонкой клистирной трубкой, по которой, деловито журча, бежала жидкость. Когда вся жидкость переходила из верхнего сосуда в нижний, в производственное помещение являлся мальчик в валенках. Не по-детски вздыхая, мальчик вычерпывал ведром жидкость из нижней бочки, тащил ее на антресоли и вливал в верхнюю бочку. Закончив этот сложный производственный процесс, мальчик уходил в контору греться, а из клистирной трубки снова неслось всхлипыванье: жидкость совершала свой обычный путь – из верхнего резервуара в нижний".(ц)
Ох уж эти изобретатели... уже давно все придумано и даже построено. Разве что текущих и планируемых мощностей вряд ли будет достаточно для такой СЭС. Ну и можно оценить стоимость и площадь такого хранения под СЭС, что стоить будет скорее подороже самой СЭС.
Загорская ГАЭС
Верно, кпд высокий, но количество энергии на материалоемкость мизерное, поэтому нигде, кроме часов, не применяется.
Мало запасает на объём. Чтобы много запасти, надо строит колоссального размера, что тяжело.
И сколько их понадобится? Это совершенно безумное количество бетона и металла. А это - отвердевшая энергия.
Всё можно сделать. Можно построить гидроаккумулирующую станцию в чистом поле (бассейн объемом в сотню кубических километров.
Можно сделать приливную станцию в Охотском море.
Но гораздо, гораздо проще - на такие деньги построить десяток ядерных реакторов
Как вариант- утилизация всего объема энергии на месте производства. Без подключения в энергосеть.
Например- перекачка воды по каналам. В этом случае вода, подаваемая в город или на поля, для орошения сама по себе будет гасить пилу генерации.
Не так много реальных производственных циклов, готовых работать в режиме сегодня густо, завтра пусто.
Мельники в старину в принципе так и работали, но это было не от богатства выбора.
Если техпроцесс предполагает склад сырья и склад готовой продукции, то есть шанс, что такой процесс сможет работать с прерывистой подачей энергии.
А таких процессов много, например литьё легкоплавких металлов, обработка металлов.
Литье не годится, это должен быть не прерывный процесс. Обработка еще куда ни шло, но тоже там куча операция которые прерывать нельзя.
На заводе, где я когда-то работал, литьё алюминия было таким.
Утром включают печь, кладут туда алюминиевые слитки. Потом разливают алюминий, добавляя новые слитки по мере необходимости. Вечером печь выключают.
То есть, при наличии аккумулятора на смену работы, т. е. 8-12 часов, уже сейчас можно перейти на прерывистые источники энергии и работать, как обычно.
В теории можно поставить аккумулятор меньшей ёмкости, например на 1 час, но тогда сильно поменяется рабочий процесс.
В случае прекращения подачи электричества нужно вычерпать алюминий из печи, пока он не застыл. Если алюминий застынет в печи, то включать печь уже нельзя.
Об этом и речь + даже не касаясь вопроса цены. Алюминий будет золотым.
Удорожание вместо принципиальной невозможности.
Уголь и нефть суть накопленная и преобразованная солнечная энергия за миллионы лет. Естественно, в текущем моменте использование солнечного излучения по сравнению с ископаемым топливо - крохи энергии.
Боле-менее использовать можно солнечные водогреи для отопления (КПД 50 проц, но в пустыне бесмысленны), или системы концентрации солнечной энергии (КПД в 20 проц), когда многочисленными зеркалами перенаправляют энергию и нагревают теплоноситель.
А панели - фотовольтаика эта вся + аккумулирующие устройства - просто убыточны.
Дешевле построить зеркало на орбите и
нагревать партнеровсогревать москвичей с его помощьюЧто-то площадь не сходится:
- годовое потребление электроэнергии Москвы и области – 105 млрд. кВт* ч (из открытых источников);
- годовая сумма суммарной солнечной радиации по Москве (угол наклона 40 гр) - 1173.7 кВт*ч/м2 (справочные данные);
- кпд солнечной батареи – 0,2 (Это довольно высокий показатель для современных солнечных батарей, при условии идеальной чистоты поверхности).
0,2 * 105 млрд. кВт*ч / 1173.7 кВт*ч/м2 = 17 892 135 м2 = 17 км2
----
0.2 не туда запихал. Всё нормально, всё сходится.
всего то площадь 4 на 4 км . Не так уж и много для снабжения такого густозаселенного региона.
Больше.
Панели с наклоном, чтобы они не перекрывали друг друга, их надо на расстоянии ставить.
Плюс дороги, чтобы ездить чинить. И Авто Транспортное Хозяйство.
Открытое Распределительное устройство, не маленькое.
Цеха ремонта, чтобы разнокалиберные трансформаторы/инверторы чинить.
Склады.
Административно-Бытовой и прочие корпуса.
Плюс ошибся с делением. Надо не умножать на 0.2, а делить.
Где-то 25х25 км получится, минимум.
При КПД равном 100%, площадь СЭС должна вырасти впятеро?
Всё, понял где накосячил.
А вы в курсе, что такое КПД? Если да, то почему на него умножаете требуемое потребление?
А я уже было начал пересчитывать.
Калифорнийская и китайская - где-то в районе 30-50 кв.км на ГВт
4х4 на 26 ГВт ну никак не могло получиться :)
тем более - севернее обоих
Ну, простите.
Всё-таки пятница, можно косячить.
Это ж сколько рабочих мест открывается!
Ещё воду где-то чистую брать.
А потом добавить чистящих веществ и вылить в землю.
В хайтеке, прошу заметить!! ! На самом переднем крае научно-технического прогресса!! !
Это летом стоько надо, а зимой в раз десять больше.
У нас у коллеги на работе рару панелек на крыше стоит. Дык когда идет снег, то отдача панельки падает в 50-100 раз (ошибки нет, ибо если идет снег, то еще и очень пасмурно) А чтобы отдача была в 5-10 раз меньше (просто из-за пасмурной погоды) то панельки нужно обметать от снега каждый час-полтора.
Половину от этого - погонщиков птиц. Чтоб не засрали, а то не отмывается. https://www.if24.ru/ptichij-pomyot-meshaet-korejskoj-energetike/
Кто-то тут про инсоляцию писал, мол уменьшится. Хрена с два. Земля, покрытая растительностью, поглощает гораздо меньше чёрных пречёрных панелек. С учётом кпд большая часть энергии пойдёт в тепло. Летом - невыносимая жара. ППц любой электронике, изоляции проводов. Так что мыть - только ночью, так что закладывайте сразу светильники...
А зимой туда сбежится и слетится греться вся окрестная живность. Бегающая, ползающая и летающая. Даже если забетонировать землю, чтобы на ней ничего не росло, на неё наметёт пыли и песка, потом птички удобрят\засеют и привет трава, кусты и деревья.
С учётом такого мощного восходящего потока да с такой площади наверняка изменится роза ветров. Рай для планеристов, можно весь день летать. И горизонтальные роторы ставить... Что будет с дождями хз, может случиться нежданчик.
Короче, с какой стороны ни ткнись, везде попонька...
Живность всю уничтожить нафиг, чтобы не срала где попало. Осадки отменить. Ночь запретить отдельным меморандумом. Ибо мы тут на переднем крае за "экологию" боремся. Тут вам не цацки пецкать - понимать надо :)
А их к тому же, нужно обучать, сертифицировать и периодически отправлять на переподготовку / курсы повышение квалификации ))
У Вас ошибка в размерах инсталляции, , поправте, если я проглядел
рассчеты подразумевают, что площадь инсталляции = площади батарей (плюс обслуживание)
но в среднем за год оптимальный угол наклона панелей у Москвы - 45 градусов (11 в Илюле, 75 в декабре)
соответственно, площадь электростанции будет гораздо больше
Да очередная статья уровня 4 класса для урока математики.
3 арифметических действия и соответствующий уровень детальности и учёта факторов.
Не было желания оскорбить автора. Просто зачем? Очевидно, что там всё сложнее.
1. Аккумулирующие мощности.
2. Чистка поверхности
3. Деградация и аммортизация
4. Распределительные мощности (много и дорого для 400 кв. км.).
5. Стоимость земли
6. Вопросы утилизации.
В интернете есть куча открытых экономических моделей солнечных электростанций с разной детализацией. Просто гуглить. Есть даже курсы по построению таких моделей! Естественно, они детальнее, чем то что написано тут.
Но нет. "Я тут сел и на бумажке посчитал".
Попробуйте все же прочитать статью. Там практически все, что вы перечислили, упомянуто. А многое учтено. Конечно, оценочно.
Да и не научную статью писал. Иначе опубликовал бы в другом месте.
Да я ж читал.
Расчёты были только для площади, и то очень упрощённо. Остальное даже не понял как "прикидывалось".
Вывод, конечно, верный. При текущих ценах на панельки и электроэнергию в России такие проекты убыточны.
Научную статью не всякий сядет читать, а мозги полощут по поводу зелени - всем.
поэтому на любом уровне об этом говорить и надо. Кому надо научное объяснение - сами все посчитают или прочтут статьи с формулами и графиками.
к тому же - с чего-то всякому не-читателю приходится начинать.
Тоже верно
Вот как-раз совершенно верный формат подсчётов. Специально, чтобы показать, какой хренью занимаются продвигатели солнце-ветропоклонства в хомячьи массы.
Примерно такие же рассчёты и с электроповозками существуют. Разных уровней детализации.
И с водородной энергетикой то же.
Одна проблема - не доходит до широких масс, хоть ты лопни, хоть тресни, хоть на британский флаг порвись. Причём, не доходит даже до многих действующих инженеров, чего уж там про гуманитариев и креаклиат говорить
Хотел бы добавить, что срок службы как бы 25 лет до замены. Деградация панелек берет свое.
Позанудствую.
Деградация и аммортизация
Слово амортизация пишется с одной м, поскольку, как известно, происходит от ит. любовь - amore.
Учишь вас, учишь...
Ни по русски, ни по олбански...
Есть такой блогер в ЖЖ
Виктор Борисов
Он у себя в загородном доме поставил солнечную панель и сделал расклад по окупаемости с точностью до копейки.
Вывод солнечные панели не окупятся никогда!
В России - пока да.
Может если они ещё в 10 раз дешевле станут и перестанут так сильно деградировать - тогда и в России смысл будет.
Страницы