tnenergy:Американские солнечные мегаэлектростанции - первые результаты.

Аватар пользователя Ctavr

 Американский штат Калифорния давно пытается быть самым зеленым в мире, и в рамках этих попыток установил в 2011 году задачу достичь обеспечения штата электроэнергией от возобновляемых источников в 33% от общего. Интересно, что в рамках это задачи законом продавцы электроэнергии тоже обязаны продавать 1/3 электроэнергии из возобновляемых источников, что мгновенно создало рынок и привело к строительству нескольких сверхбольших солнечных электростанций (крупнейших в мире на сегодня) на солнечных панелях. На в 2014-2015 году были завершены Solar Star установленной мощностью 579 мегаватт, Topaz Solar Farm (550 мегаватт) и Desert Sunlight Solar Farm (550 мегаватт). Установленная мощность, да и генерация подобных электростанций приближается к промышленному масштабу для электростанций других типов (ПГТУ, мелкие ГЭС, мелкие КЭС), поэтому интересно сравнить удельные характеристики.



Одна из трех электростанций - Topaz Solar Farm в процессе строительства

Прежде чем окунаться в конкретные цифры по этим мегаСЭС, хочется отметить, что при всех усилиях по "озеленению" Калифорнии, результат заметно бледнее, чем в Германии. Американский штат потребляет уже много лет примерно 200 ТВт*ч электроэнергии в год, и заменить 60 ТВт*ч ВИЭ не кажется таким прям уж подвигом на фоне Германии, где ВИЭ в 2015 выработали без малого 200 ТВт*ч.

Однако, давайте смотреть на циферки, для удобства я собрал их в таблицы



Выработка и коэффициент использования установленной мощности СЭС весьма хороши! При этом Solar Star использует панели из монокристалического кремния с одноосевыми следящими двигателями, отсюда и лучший КИУМ. Два других конкурента используют неподвижные панели из CdTe - но все равно КИУМ, обычно принимаемый для СБ за 0.2 хорош и здесь. Да, еще хочу сказать, что с Solar Star есть некие странности с цифрами - видимо СЭС продолжала достраиваться в 2015 году, поэтому КИУМ может быть и слегка завышен.

Интересно поглядеть на площадь реальных проектов. Часто можно услышать утверждения, что бросовой площади земли не хватит для СЭС в варианте "вся первичная энергия от СЭС", однако видно, если взять Desert Sunlight и скопипастить на 16 миллионах квадратных километров пустынь, которые существую на Земле, мы получим выработку в 1,3 миллиона ТВт*ч - это примерно десятикратно покрывает текущие потребности человечества в первичной энергии.



Если КИУМ и удельная площадная мощность порадуют поклонников "зеленки", то стоимость проектов - нет. 2,6-4,3 тысячи долларов за киловатт УМ - это много, а с учетом КИУМ сильно проигрывает всем остальным конкурентам в стоимости киловатт*часа даже без учета стоимости систем хранения (мы увидем ниже расчет). Не знаю, в чем причина такой стоимости, но она явно хуже, чем озвучивают про китайские СБ и это сложно объяснить. Интересно, кстати, было бы найти подробные цифры о количестве работников таких электростанций, я нашел только цифру для Solar Star - 40 человек, и это очень хорошо. Я нашел хороший отчет (в принципе по нему можно было написать этот пост и много еще не заглядывая никуда больше), в котором показывается, что операционные затраты на киловатт установленной мощности СЭС будут составлять примерно 40 долларов в год (4 цента на ватт в год), что меньше, чем, например для ГЭС. Ну и вообще видно преимущество СЭС перед электростанциями с вращающимися машинами в этом пункте.

Последний столбец таблицы показывает довольно интересную величину - какая доля от падающего в среднем на квадратный метр калифорнийской пустыни солнечного излучения превращается этими СЭС в электричество. Такая маленькая доля складывается из перемножения нескольких факторов - кпд СБ от 15 до 22%, геометрии падающего излучения солнца (особенно для фиксированных панелей), коэффициента заполнения площади панелями и т.п.


Одноосевые подвижные солнечные панели электростанции Solar Star

Наконец в последней таблице я попытался подсчитать стоимость электроэнергии с этих СЭС по методике LCOE.  Рассчет довольно примитивен - горизонт окупаемости 20 лет, ставка по кредиту 4%, расходы на обслуживания - 40 долларов на киловатт в год. Получается, что стоимость э/э не может быть меньше:


Самый дешевый проект Desert Sunlight еще как-то цепляется своей стоимостью за верхнюю грань приличия, остальные проекты - нет. Не знаю, сколько стоит электроэнергия в Калифорнии, но подозреваю, что не 20 центов за кВт*ч, так что выживать подобные проекты могут только в слегка нерыночных условиях.

http://tnenergy.livejournal.com/49486.html?thread=1585998 

 

Комментарий автора: 

Довольно высокий КИУМ получается  из-за того что мощность солнечных панелей определяется при 25°С для стандартного потока солнечного света в 1 кВт/м2 . Соответственно в Калифорнии условия для панелей лучше чем стандартные.

Комментарии

Аватар пользователя alexsword
alexsword(12 лет 5 месяцев)

Причем, как обсуждали ранее, при повышении доли "прерывистой" генерации выше 12-15% системе требуются КАРДИНАЛЬНО иной уровень инвестиций на создание резервных мощностей, что уничтожает ее "экономику" напрочь.

Аватар пользователя dmt0086
dmt0086(8 лет 3 месяца)

Всего 1679 МВт СЭС, прерывистой энергии. У нас ОДИН реактор БН-800 выдаёт 880 МВт круглосуточно.

Аватар пользователя evg
evg(9 лет 3 месяца)

Учитывая что РФ не Калифорния (КИУМ),а Европа не пустыня (территория),то следует ещё один вывод-ВИЭ узконишевый и довольно дорогой продукт.Дорогой в плане на порядок дороже энергии с АЭС или гидро  и так далее.

Аватар пользователя SkySheep80
SkySheep80(9 лет 9 месяцев)

В России пустой земли побольше чем в Калифорнии.

 

Комментарий администрации:  
*** Либералиссимус ***
Аватар пользователя Ctavr
Ctavr(8 лет 11 месяцев)

пустой земли со схожей инсоляцией?

Аватар пользователя orefkov
orefkov(8 лет 8 месяцев)

Под снегом.

Аватар пользователя Lokki
Lokki(9 лет 3 недели)

..., в болотах, среди лесов с особым статусом, в 50 - 100 км. от крупного города :) это в цфо.

а в зауралье вообще раздолье - тыщщи километров всякого разного и не заселенны. :)

Аватар пользователя fastor
fastor(8 лет 11 месяцев)

между прочим, снег, как раз, помогает инсоляции. Читал несколько лет назад отчёт томских ученых (кажется ТУСУР) об эксперименте с солнечными батареями. Так там расчеты показывали, что среднегодовая инсоляция в Сибири выше, чем в Германии. Именно за счёт снега.

Аватар пользователя Agat
Agat(10 лет 7 месяцев)

Зимой да - влага вымораживается и уходит на землю. Летом воздух очень влажный, больше пасмурных дней. 

Вообще по Сибири все очень различается по регионам. Большая она. Даже отьехав на 200 км попадаешь в совершенно другую климатическую зону. 

Аватар пользователя fastor
fastor(8 лет 11 месяцев)

Речь шла не о прозрачности атмосферы, а об отражении снегом солнечного света. Не замечали, после снегопада светло-светло, а в горах, где снега много, люди одевают очки (здесь ещё фактор толщины атмосферного слоя влияет, конечно).

Аватар пользователя orefkov
orefkov(8 лет 8 месяцев)

И как этот отражённый от снега свет поможет и даст лучший результат, чем сразу направлять на панель свет, идущий от солнца? Схему хода лучей набросаете?

Аватар пользователя physieker
physieker(12 лет 1 месяц)

странно. а я натыкался на другую информацию - "Максимальная выработка солнечных панелей в летний период ~ до хх Вт*ч/сутки, данный комплект может эксплуатироваться и в зимний период, но мощность выработки солнечного массива может падать в  8-10 раз в декабре."

источник - http://www.invertor.ru

Аватар пользователя orefkov
orefkov(8 лет 8 месяцев)

Люди просто не понимают, что помимо одной инсоляции надо учитывать ещё массу факторов.

Аватар пользователя Dragen
Dragen(8 лет 3 месяца)

Как оценить очистку панели от снега после снегопада? 

Или после дождя резкое понижение температуры и ледяная корка на всех поверхностях.

Аватар пользователя Vladyan
Vladyan(8 лет 11 месяцев)

В Калифорнии чуточку плотность населения повыше, и климат пожарче, чем в среднем по России. Ну совсем чуточку...

Аватар пользователя SkySheep80
SkySheep80(9 лет 9 месяцев)

Жаркий климат плохо влияет на панели. 

Комментарий администрации:  
*** Либералиссимус ***
Аватар пользователя Ctavr
Ctavr(8 лет 11 месяцев)

Зато количество солнечных дней в году очень хорошо и многократно перевешивает -5% недовыработку от перегрева в жаркие часы.

Аватар пользователя Lokki
Lokki(9 лет 3 недели)

а снег со льдом на панелях очень катализирует процесс. :)

Аватар пользователя Pedestrian
Pedestrian(8 лет 2 дня)

В жарком климате выгоднее электростанции на зеркальных гелиоконцентраторах- они дешевле и как минимум полночи на накопленном в масле тепле могут работать.

Аватар пользователя Omni
Omni(11 лет 7 месяцев)

На них труднее пилить.

Аватар пользователя Omni
Omni(11 лет 7 месяцев)

Сравнивать часть и целое - нарушение логики.

Аватар пользователя segerist
segerist(12 лет 2 месяца)

Africa, Sahara Irradiance  -  260 W / m2

 

http://www.ez2c.de/ml/solar_land_area/

Аватар пользователя SkySheep80
SkySheep80(9 лет 9 месяцев)

пиковая стоимость энергии в калифорнии вполне может стоить 20 центов.

 

Комментарий администрации:  
*** Либералиссимус ***
Аватар пользователя TabV
TabV(9 лет 4 месяца)

А сетивая компания? Или они альтруисты?

Аватар пользователя AlB80
AlB80(8 лет 11 месяцев)

Как времена пиковой стоимости ээ в Калифорнии совпадают с пиками генерации СЭС?

Может статься, что никак, а значит шансов выйти на окупаемость нет.

Аватар пользователя SkySheep80
SkySheep80(9 лет 9 месяцев)

Я думаю очень сильно совпадают, на юге Калифорнии где жарко и много кондиционеров. 

Комментарий администрации:  
*** Либералиссимус ***
Аватар пользователя Good Evil
Good Evil(8 лет 3 недели)

Цены на электричество в США по штатам для разных пользователей

https://www.eia.gov/electricity/monthly/epm_table_grapher.cfm?t=epmt_5_6_a

Аватар пользователя orefkov
orefkov(8 лет 8 месяцев)

Поколение копипастеров. Думают, что скопипастить одну электростанцию в тысяче экземплярах так же просто, как нажать две кнопки. И что сам процесс построения таких мощностей никак не отразится ни на ценах, ни на затратах. Вечная проблема любителей занимательной экстраполяции. А может думают, что где-то стоит чудный ящик, в который кидаешь баксы, а оттуда появляется электростанция.

Аватар пользователя Demiare
Demiare(8 лет 1 неделя)

Огромное спасибо за цифры экономической эффективности. Хехе, а то развелось зелёных сектантов.

Аватар пользователя Александр З.
Александр З.(7 лет 8 месяцев)

Только, один вопрос- А песчаные бури, как в Сахаре в Калифорнии бывают или ураган " Катрина"-это пререгатива исключительно Нового Орлеана

Аватар пользователя Ctavr
Ctavr(8 лет 11 месяцев)

Сверху панелей специальное защитное стекло. Арабы в обще местами строят фотопанельки в "теплицах". Песок это не самая большая проблема фотопанелек.

Аватар пользователя gruzzy
gruzzy(9 лет 9 месяцев)

А кто-нибудь делает эксперименты по утилизации тепла в таких масштабах? На подобие тепловых насосов? Понятно, что турбину крутить не получится, но других областях, например на перегонке нефти.

Аватар пользователя sugrobische
sugrobische(11 лет 1 месяц)

Вообще-то получится. Cсылку не найду, но есть/был проект, где в центре огромной круглой теплицы торчала высокая труба с как раз таки турбиной. Тепло со всей теплицы стремилось в трубу.

Аватар пользователя Александр З.
Александр З.(7 лет 8 месяцев)

Да но в американских  ураганах самое страшное не песок , вообще то, а перемещение домов на большие расстояния, панельки должны иметь очень завидную прочность иначе полетят, как крыши домов 

Аватар пользователя NewsAnalizer
NewsAnalizer(9 лет 3 месяца)

копипастерам невдомек, что если застроить пустыни климат резко поменяется и уровень инсоляции тоже не считая всех остальных побочных эффектов....

Аватар пользователя Ctavr
Ctavr(8 лет 11 месяцев)

Вы таки думаете что от застройки пустынь там дождики пойдут 2-3% солнечного энергии в пустыни конечно панельки отнимут. Но вот что бы это привело к появлению осадков....

Да ни кого бы это не волновало бы, если бы

а) мы могли передавать энергию без существенных потерь на значительные расстояния

б) умели бы хранить энергию дешево и компактно.

 

Аватар пользователя slonick
slonick(9 лет 6 месяцев)

они не отнимут, а прибавят.

Грубо говоря, черная поверхность панелей отражает на порядки меньше, чем песок.

Аватар пользователя Ctavr
Ctavr(8 лет 11 месяцев)

ну зачем же так сразу с козырей то заходить)))

Аватар пользователя Lyonya
Lyonya(8 лет 6 месяцев)

Интересно стало про 20-летний горизонт окупаемости: а что нам говорит статистика/опыт на счёт долгосрочной устойчивости таких комплексов к внешним воздействиям ? Ветер/песочек/сейсмическая активность конкретно для Калифорнии.

Там вообще есть чему ломаться ?

П.С,: прикинул, как они ГРЕЮТСЯ летом под солнышком... Солнце сверху, песок снизу + 60% полученного света в тепло уходит. Эту бы энергию, да в мирных целях... ©

Аватар пользователя Ctavr
Ctavr(8 лет 11 месяцев)

Принято считать что панельки деградируют примерно на 0,7% в год. К концу срока службы(25 лет) гарантируется мощность в 80% от номинала. Сколько там движки в поворотных панельках проживут сказать трудно.

Аватар пользователя Lyonya
Lyonya(8 лет 6 месяцев)

Ну это для сферических условий в вакууме, я так понимаю. Если никто мешать не будет. Мне интересно, как человеку, не знакомому с системной архитектурой и технологическими особенностями современных крупных СЭС, переживёт ли конкретно эта система условное землетрясение в 6-7 баллов ?

Аватар пользователя Ctavr
Ctavr(8 лет 11 месяцев)

Угу расчетные данные, по эксплуатации данные чуть лучше где чуть хуже, разброс от 0.5% до 1%,те что я видел.

Угрозы населению от разрушения СЭС нет так, что врятли там какие то меры против этого заложены.

Аватар пользователя Demiare
Demiare(8 лет 1 неделя)

Там главный вопрос - кто их будет отмывать после песчаных бурь :)

Правда, как я понимаю, эти СЭС в каменистых пустынях, там это меньшая проблема.

Аватар пользователя Vladyan
Vladyan(8 лет 11 месяцев)

Спасибо, интересно

Аватар пользователя Omni
Omni(11 лет 7 месяцев)

Пусть строят, углеводороды им скоро будут не по карману - так хоть что-то останется.

Аватар пользователя Обыватель
Обыватель(10 лет 1 неделя)

Без углеводорода солнечные панели не работают. Точнее они что-то производят, но этим электричеством без аккумуляции ничего не запитать. А аккумуляция приведет к удорожанию минимум вдвое.

Но, даже 0,4$ за кВтч, это примерно нынешний уровень цен самых "зеленых" стран Европы. 

Аватар пользователя Omni
Omni(11 лет 7 месяцев)

Аккумуляция уже какая-то заложена, а цена - это не наши проблемы.

Аватар пользователя Ctavr
Ctavr(8 лет 11 месяцев)

на станциях которые описаны в статье нет ни какой аккумуляции.

Аватар пользователя Omni
Omni(11 лет 7 месяцев)

Тогда у них проблемы ещё больше, спасибо им за это.

Аватар пользователя Ficher
Ficher(9 лет 5 месяцев)

А эта штука точно 20 лет проживет?

Страницы