И снова о бесовщине, зеленой и не только

Аватар пользователя rusmedved2017

Если честно, не совсем понятно упорство некоторых авторов АШ, с которым они Борются, иначе не назовешь, с "зеленой" энергетикой. Причем эта борьба не предлагает взамен ничего, кроме дальнейшего сжигания невосполнимых ресурсов, а сама по себе выглядит манипулятивной и вызывает смутные подозрения в предоплаченности.
В чем они безусловно правы? В том, что сейчас в этой теме находится множество ловких дельцов, которые пытаются "зелени по-легкому срубить" и срубают, если есть такая возможность. И что же, это уникально для "зеленой" энергетики? Нет, ведь закон наименьшего сопротивления действует везде.
Какие же аргументы приводятся "углебесами"? Наиболее общие - это прерывистость, непредсказуемость и неравномерность генерации. Есть более наукообразные аргументы, но о них в другой раз.Попробую взглянуть на это в условиях объективной реальности России и выяснить так ли это, и если так, то так ли это страшно и непреодолимо.
Начну с ветра.
Известно, что синоптики оперируют таким понятием, как среднегодовая скорость ветра. Так вот, согласно статистике, приземная среднегодовая скорость ветра на большей части России не превышает 3,6 м/с. Это статистическая величина, которую можно ожидать в ближайшие годы. Исходя из нее и известных параметров ветряков, можно установить, сколько кВт-час можно получить в год. В этом смысле даже такая энергетика предсказуема, то есть теоретически можно заложить столько ветряков, чтобы получить за год нужное количество кВт-час. И поскольку ветра дуют и прекращаются не на всей территории одновременно, так как освещение и нагревание солнцем земной поверхности происходит, как правило, неравномерно, то если объединить ветропарки в единую систему даже в пределах, скажем, Московской области - ветер, дующий в одной ее части, будет частично или полностью компенсировать штиль в другой.
В теории это хорошо, но на практике, конечно, капитальные затраты на сооружение ветрогенерирующих мощностей при такой среднегодовой скорости ветра являются, видимо, колоссальными, так как при ней количество энергии, снимаемой с 1 кв. м ветряка, мизерно и составляет, по некоторым оценкам, 20-30 Вт-час.
Есть, конечно, высотный ветер, который дует намного более стабильно и с почти в десять раз большей силой, но будет ли более выгодны сооружения высотой 200 и более метров, чтобы получить стабильный ветер 20-30 м/с - сказать пока трудно, нужны детальные честные расчеты, свободные от искусственно завышенных расходов (распил).
Таким образом, оценочно прерывистость, непредсказуемость и неравномерность ветряной энергетики можно технически преодолеть, но затраты, на вскидку, находятся за гранью разумной окупаемости.
Теперь рассмотрим солнце.
Опять же у синоптиков имеются среднемесячные статистические цифры инсоляции, то есть кол-во кВт-час, которое приходит каждый месяц на 1 кв м земной поверхности. Исходя из них, достаточно легко рассчитать, сколько потребуется кв. м поверхности застелить солнечными батареями, чтобы в самый малосолнечный месяц покрыть потребность в энергии. Также при расчете необходимо учитывать, что в пасмурную погоду солнечная батарея вырабатывает энергии в 8-10 раз меньше, чем будучи под прямыми лучами солнца (экспериментально проверено мною лично на батарее родственника). Для снабжения в темное время суток нужны, конечно же, хранилища, но в данном случае они на 1-2 порядка меньше, чем если мы будем пытаться выровнять энергоснабжение с помощью них в течение месяца или года. Таким образом преодолевается непредсказуемость и прерывистость генерации. Ибо день, даже пасмурный, наступает всегда и на определенное количество часов.
Теперь рассмотрим неравномерность генерации. Любому очевидно, что при вышеописанном подходе, если больше никаких оптимизационных конструктивных решений не будет введено в систему,  то неравномерность в разные месяцы будет превышать все разумные пределы, а затраты и срок окупаемости одного установленного кВт станут просто запредельными. Ведь в пасмурных и темных декабре-январе инсоляция отличается от солнечных июня-июля в
более чем 8 раз (для Москвы 20,6 - январь, 167 - июль). Отсюда напрашивается простое решение - каждая батарея должна быть оснащена светонепроницаемой шторкой с приводом закрывания-открывания. В рамках электростанции приводы шторок подключены к общей системе управления. В солнечный день часть батарей затеняется, в пасмурный - открыты все или столько, чтобы покрыть потребность. Причем затенение происходит поочередно для всех батарей, равномерно сохраняя таким образом их ресурс. Программное обеспечение для такой системы управления - несложная задача. Привода и шторки по сравнению со стоимостью солнечных элементов - это также копеечные затраты, причем привод шторки можно совместить с протиркой от пыли/грязи. Таким образом преодолевается неравномерность генерации, окупаемость, скорее всего, придет к разумным цифрам, так как ресурс работы солнечных элементов становится пропорциональным вырабатываемой мощности, а емкость хранилищ
существенно снижается. К тому же, здесь можно видеть, что такая автоматизация существенно сокращает затраты на обслуживание.  Конечно, затраты на сооружение хранилищ являются на сегодняшний день ключевыми, так как даже розничная цена на солнечные элементы в партиях от 1000 шт. сейчас опустилась ниже 0,3$/Вт уст. мощности. Нетрудно предположить, что в партиях от 1 до 10 млн. шт. она будет как минимум в 2-3 раза меньше. С аккумуляцией
же все не так радужно и, например, грубая оценка для Новосибирской области за первый квартал 2016 г дает, что общая стомость только электрохимических аккумуляторов на 18 часов снабжения в темное время суток (в январе месяце) может составить 150-200 млрд руб (в этой оценке принято, что в светлое время (6 часов) запитка происходит непосредственно от батарей). 
Конверсия избыточной энергии в углеводороды на первый взгляд выглядит намного более перспективной, но вопрос источника углерода в данном случае является ключевым, ибо получение его из углекислого газа воздуха (которое только и способно замкнуть цикл) - затратное дело, которое может обрушить кпд до неприемлемых значений(хотя если сравнить с кпд фотосинтеза растений, может эти значения не будут такими уж неприемлемыми)
Таким образом, прерывистость, непредсказуемость, неравномерность генерации солнечной энергетики технически достаточно легко преодолимы уже сейчас, и затраты, по-видимому, могут быть приемлемыми.
И еще стоит заметить (на радость приверженцам получения энергии из реакций окисления углерода), что выравнивание генерации с помощью комбинации солнца и ветра в России практически нереализуемо, так как анализ архивных данных по погоде показывает, что, например, в октябре месяце в средней полосе России случается до 17 дней из 31, когда одновременно круглые сутки пасмурно и скорость приземного ветра составляет 2 м/сек и менее!
А где же пруфлинки, спросит въедливый читатель? Так ведь это легко можно нагуглить, например, на gismeteo, aliexpress, а формулы для расчета так вообще на каждом углу валяются. Детальные сравнительные расчеты экономической эффективности такой генерации в сегодняшних ценах и при разных способах аккумуляции здесь также не приведены. Это отдельная и кропотливая работа, для которой требуется много времени, если все делать честно. 
И да, солнечная энергетика очень ждет солнечных элементов на гетероструктурах, суперконденсаторов из графена, передачи энергии без проводов и выхода в космос для сборки сферы Дайсона или хотя бы кольца. ПМСМ, за этим будущее. Ну и, кстати, да, ресурсы "звезды по имени Солнце" ТАКЖЕ являются НЕВОСПОЛНИМЫМИ. 

P. S. Сколько ни гуглю - ни могу найти ни одной достоверной цифры о текущей себестоимости производства солнечных элементов. Не говорит ли это о том, что она на самом деле не так уж велика, а производители и продавцы стремятся "снять сливки", как это было во времена начального развития сотовой связи?

Авторство: 
Авторская работа / переводика

Комментарии

Аватар пользователя alexsword
alexsword(13 лет 1 месяц)

> прерывистость, непредсказуемость, неравномерность генерации солнечной энергетики технически достаточно легко преодолимы уже сейчас, и затраты, по-видимому, могут быть приемлемыми.

Расчеты по проекту в студию.  В качестве методологической основы можете взять вот этот подход:

Energy Matters: Последняя попытка сказать что-то хорошее о ветряках

Аватар пользователя rusmedved2017
rusmedved2017(7 лет 3 месяца)

Эта основа, на мой взгляд достаточно манипулятивна, так как оперирует, ПМСМ, не совсем достоверными величинами. Да и ветер абсолютно неинтересен для наших краев, надеюсь, из моей статьи это явственно следует. Т. к. если для 1 кВт нужен вращающийся монстр высотой 15 м и 3,5 м в диаметре - это бред (имеется ввиду колесо Савониуса как самое простое).

Что же касается расчетов по солнцу - попробую заняться в новогодние праздники. Работа серьезная, с наскоку не сделаешь. Тем более, что собираюсь построить такую регулируемую систему солнечного электроснабжения для своего домохозяйства. 

Аватар пользователя lalals
lalals(12 лет 3 месяца)

меня терзают смутные сомнения. мордред, овечка или кто-то из их банды...

Аватар пользователя АЧТ
АЧТ(8 лет 4 дня)

Так вы за зелень или против?

Аватар пользователя lalals
lalals(12 лет 3 месяца)

он еще не определился :)

Аватар пользователя SergeyVBNM
SergeyVBNM(12 лет 6 месяцев)

>прерывистость, непредсказуемость, неравномерность генерации солнечной энергетики технически достаточно легко преодолимы уже сейчас, и затраты, по-видимому, могут быть приемлемыми.

Самое простое это сохранение ЭС, замещаемых ВИЭ, в качестве манёвренных.

Комментарий администрации:  
*** Зассыха, интеллектуально пресмыкающаяся перед США ***
Аватар пользователя АЧТ
АЧТ(8 лет 4 дня)

Замещаемые ЭС маневрировать зачастую не любят. По любому нужно строить новые.И не с высокомощными блоками, а маневренными, меньшей мощности.

Аватар пользователя LAlexander
LAlexander(12 лет 7 месяцев)

Есть, конечно, высотный ветер, который дует намного более стабильно и с почти в десять раз большей силой, но будет ли более выгодны сооружения высотой 200 и более метров, чтобы получить стабильный ветер 20-30 м/с - сказать пока трудно, нужны детальные честные расчеты, свободные от искусственно завышенных расходов (распил).

Поправка. Толщина погранслоя в атмосфере около 1 км. Всё что ниже - никак не является высотными ветром. Распределение скорости ветра в нижней части погранслоя (а 200м - его нижняя часть) приблизительно описывается соотношением V/V0 = (h/h0)^n, где зависит от типа подстилающей поверхности но в целом может быть оценена как n~1/7. Справочная скорость ветра даётся на высоте h0=10м. Т.е. если скорость ветра по данным метеостанций 3,6 м/с, то на высоте  200 метров будет приблизительно  5,5 м/с, но никак не 20-30 м/с.

Вообще башня в принципе не позволяют выйти за пределы погранслоя, а значит решить проблему нестабильности. С ростом их высоты немного растёт среднегодовая скорость ветра, но этот выигрыш съедается ростом капитальных затрат. Оптимальная высота около 100 м для мощных систем, а при дальнейшем её росте рост стоимости башни обгоняет экономию за счёт роста скорости ветра.

Настощие высотный ветер - это 5-7км и никакой башней туда не добраться, здесь нужны какие-то принципиально другие подходы.

Аватар пользователя rusmedved2017
rusmedved2017(7 лет 3 месяца)

Не могу с Вами согласиться, так как неоднократно был свидетелем, что когда мы на работе запускаем свои изделия на полигоне, предварительно запускается зонд, который поднимается на высоту около 1 км, а передавать метео начинает с высоты 100 м. Так вот, нередко он при приземном метео 0,5-1 м/сек показывал на высоте 200-300 м уже 27 м/сек. Хотя, конечно, это могло быть множественными совпадениями.

Аватар пользователя Здешний
Здешний(10 лет 5 месяцев)

не совсем понятно упорство некоторых авторов АШ, с которым они Борются, иначе не назовешь, с "зеленой" энергетикой.

Вот один в один: "Критикуешь Израиль = антисемит". 

 

Аватар пользователя Хулиганка
Хулиганка(9 лет 1 месяц)

А у меня есть не сомнения, а полная уверенность в оплаченности тех кто топит за зеленку, да еще и внедряет ее в средней полосе России. Зачем в Ульяновской области ветровой парк? ведь ветров тут нет приличных. Зачем в Самарской области неподалеку от НПЗ ставить поле солнечных панелек? ведь солнечных дней в году тут не более 100.

Аватар пользователя Strim
Strim(11 лет 8 месяцев)

Причем эта борьба не предлагает взамен ничего, кроме дальнейшего сжигания невосполнимых ресурсов, а сама по себе выглядит манипулятивной и вызывает смутные подозрения в предоплаченности.

да уж чья бы корова мычала

ключевые слова -управляемый термояд и замыкание ядерного топливого цикла.