Курнули, или КИУМ он такой КИУМ

Некто Тафлин Лайлин опубликовала оценку, сколько нужно солнечных батарей, чтобы разорить удовлетворить весь мир к 2030 году. Источник тут:

https://landartgenerator.org/blagi/archives/127

Переводить всё не буду, ибо лабуда, но по-английски вставлю цитаты с переводами, дабы не заподозрили в предвзятом мнении.

According to the US Department of Energy (Energy Information Administration), the world consumption of energy in all of its forms (barrels of petroleum, cubic meters of natural gas, watts of hydro power, etc.) is projected to reach 678 quadrillion Btu (or 715 exajoules) by 2030 – a 44% increase over 2008 levels (levels for 1980 were 283 quadrillion Btu and we stand at around 500 quadrillion Btu today in 2009).

По мнению EIA, в 2030 году миру понадобится энергии в любых формах (баррелей нефти, кубических метров газа, ватт гидро, и т. п.) – 715·эксаджоулей, то есть увеличение на 44% по сравнению с 2008 годом.

Проверяем: в 2008 году население Земли (по данным ООН) было 6'790 млн, в 2030 будет (тоже по оценке ООН) – 8'550. В 2008 году потребили (по данным ВР) 11'680 млн toe из всех источников – здесь считается, что электроэнергия эквивалентна нефти при КПД=39%. При увеличении на 44%, в 2030 году понадобится 16'800 млн toe. В 2008 году на душу 1'720 кг условной нефти, в 2030 – 1'970 (жить будет легче, жить будет веселее). Считая по 42 ГДж на тонну условной нефти, потребление в 2008 году было 490·10¹⁸ Дж, в 2030 – 705·10¹⁸ Дж. В пределах погрешности, оценка верна. С демографией и бухгалтерией у автора всё правильно.

I wonder what surface area would be required and what type of infrastructural investment would be required to supply that amount of power by using only solar panels. To create fuel that can be used in vehicles and equipment I am assuming that some of the electricity generated would be used to create hydrogen. We should all start wondering about these things since we will have really no other choice* by the turn of the next century.

So to find this out we start with the big number 678,000,000,000,000,000 Btu.

Converting this to KW•h [1 Btu = .0002931 kW•h (kilowatt hours)] makes 198,721,800,000,000 kW•h (199,721 TW•h). This is for an entire year. As a comparison, the average household uses approximately 18,000 kW•h per year (1/11 billion of the total world usage).

We can figure a capacity of .2KW per SM of land (an efficiency of 20% of the 1000 watts that strikes the surface in each SM of land).

So now we know the capacity of each square meter and what our goal is. We have our capacity in KW so in order to figure out how much area we’ll need, we have to multiply it by the number of hours that we can expect each of those square meters of photovoltaic panel to be outputting the .2KW capacity (kilowatts x hours = kW•h).

Using 70% as the average sunshine days per year (large parts of the world like upper Africa and the Arabian peninsula see 90-95% – so this number is more than fair), we can say that there will be 250 sun days per year at 8 hours of daylight on average. That’s 2,000 hours per year of direct sunlight.

Therefore, we can multiply each square meter by 2,000 to arrive at a yearly kW•h capacity per square meter of 400 kW•h.

Dividing the global yearly demand by 400 kW•h per square meter (198,721,800,000,000 / 400) and we arrive at 496,804,500,000 square meters or 496,805 square kilometers (191,817 square miles) as the area required to power the world with solar panels. This is roughly equal to the area of Spain. At first that sounds like a lot and it is. But we should put this in perspective.

Я захотелa подсчитать, какая площадь солнечных батарей понадобится для того, чтобы обеспечить эту потребность, используя только солнечные батареи. Так как некоторая часть солнечной энергии должна использоваться на транспорте, я предполагаю, что часть электроэнергии будет тратиться на выделение водорода электролизом. 678'000'000'000'000'000 Btu = 199'721 ТВт·ч в год. Для сравнения, средняя семья потребляет 18'000 кВт·ч в год. Я вот подумалa, что с квадратного метра можно собирать 0.2 кВт мощности, а солнечных дней в году будет у меня 70%. Поделив и умножив, получаем 496'805 км².

Проверяем: 705·10¹⁸ Дж = 195'800 ТВт·ч в год. Нормально. Далее проблемы.

В 2017 году (по данным ВР) солнечная энергетика имела 399'613 МВт установленной мощности и выработала 442.6 ТВт·ч за год, то есть коэффициент использования установленных мощностей (КИУМ) 12.6%,  - и он примерно такой и был последние 14 лет. Пока неважно, какая эффективность и площадь панелей, КИУМ зависит исключительно от средней инсоляции и вращения планеты Земля (день-ночь, сутки прочь!) Для выработки 195'800 ТВт·ч потребуется не менее 195'800/442.6×399'613=177'000'000 MВт установленной мощности.

Самая большая в мире солнечная станция находится в КНР: 1'547 МВт в пустыне Тенггер. Эта станция занимает площадь 43 км². Значит, для обеспечения землян потребуется 115'000 таких станций, или площадь 5 млн квадратных километров. Журналистка ошиблась ровно на порядок.

Могут возразить, что станции в будущем могут стать компактнее, так как увеличится КПД панелей. На это контр-возразим, что в нашей прикидке мы считали КПД ЛЭП и электролизёров с трубопроводами – 100%, а в реальности столько нифига не будет. Вторая по размеру солнечная станция в мире – в Индии, под названием Курнул. Она занимает площадь 24 км² и имеет заявленную установленную мощность ровно 1000 МВт. Потребуется 177'000 таких станций, или площадь 4.3 миллиона км². Разница с китайской – индусы ближе к экватору. Но всё одно счёт на миллионы. Короче, с физикой у журналистов не очень.

There are 1.2 million square kilometers of farmland in China. This is 2 1/2 times the area of solar farm required to power the world in 2030. Compare it to the Saharan Desert: The Saharan Desert is 9,064,958 square kilometers, or 18 times the total required area to fuel the world.

В Китае 1.2 млн км² пахотной земли. Для наших солнечных панелей 2030 года потребуется площадь в 2.5 раза меньше. Сравним с пустыней Сахара. Пустыня занимает 9'064'958 или в 18 раз меньше, чем нужно нам, чтобы обеспечить весь мир электричеством. (Квадратик на карте - это вроде бы 500 тыс км²)

Лайлин херово географию учила. На проекции Меркартора площади не сохраняются, так что квадратик нарисован зря. Ну да ладно. Нарисуем при КПД электролиза и ЛЭП 100%, а также при КПД электролиза (и сбора получившегося газа) в 33% – что несколько ближе к реальности. По минимуму, надо закатать солнечными панелями либо всю Сахару, либо всю Саудовскую Аравию.  Для масштаба: площадь Африки 30.6 млн км².

Ну и ещё для масштаба величин. Ниже одна Ростовская АЭС, работающая, дай бог здоровья, круглые сутки, а вокруг - Курнули. Шесть раз Курнули - это один энергоблок АЭС. А энергоблоков - четыре, значит надо курнуть примерно 24 раза. ГАЭС и маскобатарейки рисовать не будем, дабы не вызывать излишней полемики.

Ну, с наступающим Рождеством!

Удачи.