Energy Matters: Приливная станция бухты Кардифа - может ли обеспечить энергией 1,3 миллиона домов Уэльса ?

«Бухта Кардиффа» сейчас разрабатывается как первая полномасштабная приливная станция в нашей программе. С потенциальной установленной мощностью около 3GW этот проект сможет обеспечить достаточно зеленой, чистой энергии для каждого дома в Уэльсе ».
Марк Шоррок, исполнительный директор компании Tidal Lagoon Power.

В этой статье мы исследуем это утверждение. Результаты, как обычно, предсказуемы.

Приливный проект залива Кардифф как-то прокрался мимо моих радаров. На самом деле я даже не знал об этом до тех пор, пока не наткнулся на статью, недавно представленную в «Blowout Week 196» . Проект еще не получил одобрение от правительства (и, возможно, никогда не получит), но планирование его уже далеко продвинулось, как сообщается, проект на «двенадцатом этапе разработки». Кроме того, завершен подробный отчет о масштабах воздействия на окружающую среду, и проект только что получил одобрение для подключения к национальной сети. Согласно графику, проект будет запущен в 2022 году.

Нужно сказать, что проект "бухта Кардифа" - большой. Он будет иметь номинальную пропускную способность около 3GW — официальное значение составляет 3,24GW - и, по оценкам, он будет стоить около 8 миллиардов фунтов стерлингов. Производство составит около 5,5 ТВтч в год (коэффициент использования мощности около 20%). Лагуна проекта покрывает 70 кв. Км и окружена морской стеной длиной 20,5 километра. Короче говоря, это как проект «Swansea Bay» увеличенный раз в десять. На рисунке 1 показана компоновка проекта. Лагуна занимает половину ширины Бристольского канала:

Рисунок 1: Лагуна залива Кардиффа, показывающая местоположение морской стены и входы / выходы турбины (красный). Из отчета по мониторингу окружающей среды Tidal Power

Я не буду вдаваться здесь в технические подробности, потому что они уже были рассмотрены Euan Mearns и мной в предыдущих сообщениях о проекте приливной лагуны Swansea Bay здесь (http://euanmearns.com/swansea-bay-tidal-lagoon-and-baseload-tidal-generation-in-the-uk/) и здесь (http://euanmearns.com/a-trip-round-swansea-bay/).{Одну из статей я вчера перевел и опубликовал в этой заметке Energy Matters: Приливные электростанции (ч. 1). Прогулки вокруг бухты Суонси. } Вместо этого, я сосредоточусь на утверждении г-на Шоррока о том, что проект может «обеспечить энергией... каждый дом в Уэльсе».

Главное, что следует помнить о приливной энергии, состоит в том, что, хотя она на 100% предсказуема, она также не является регулируемой, что означает, что мы можем точно предсказать, когда мы не сможем ее регулировать. И причина, по которой это невозможно, заключается в том, что прилив в Великобритании приходит и отходит два раза в день, и станция генерирует энергию, когда поток идет, но не происходит никакой генерации в моменты разворота прилива. Результатом является четыре суточных всплеска мощности, разделенных периодами нулевой генерации, которые не имеют никакого отношения к колебаниям спроса. На рисунке 2 показано, как будут выглядеть эти всплески. (Никакие значения не указаны на шкале Y, потому что график является чисто иллюстративным.) :

Другая проблема заключается в большой разнице в генерации при сизигийном приливе и квадратурном приливе . На рисунке 3 показаны высоты приливов в Кардиффе в октябре 2017 года. Как обсуждалось в заметке о  Swansea Bay , объем генерации функционально зависит ( где-то между квадратичной и кубической зависимостью) от величины приливов, и, как следствие, станция Кардиффа, если бы она работала, произвела бы примерно в десять раз больше энергии в день во время сизигийных приливов около 8-го и 21-го, в сравнение с периодами квадратичных приливов около 1-го, 15-го и 29-го:

Рисунок 3: Приливы в Кардиффе, октябрь 2017 года, данные Кардиффа BSAC

(комментарии переводчика:

• Spring tide - Сизигийный прилив — наибольший прилив, когда приливообразующие силы Луны и Солнца действуют вдоль одного направления (такое положение светил называется сизигией).

• Neap tide - Квадратурный прилив — наименьший прилив, когда приливообразующие силы Луны и Солнца действуют под прямым углом друг к другу (такое положение светил называется квадратурой )

Теперь мы вернемся к валлийским домам. По данным Бюро переписи населения, их насчитывается 1,3 миллиона, и, согласно данным Energy UK, в 2015 году средняя британская семья потребляла 3 938 кВт-ч электроэнергии, последний год за который я смог найти данные. Предполагая, что валлийские домохозяйства являются средними потребителями, 1,3 миллиона из них будут потреблять 1,3 миллиона раз по 3 938 кВтч = 5,07 Твтч / год. Это меньше чем ожидаемая выработка 5.5 Твтч обсуждаемого проекта. Пока как бы все нормально.

Давайте предположим, что проект реализован и что его энергия равномерно распределяется между 1.3 миллионами валлийских домашних хозяйств. Каждое домохозяйство потребляет 3938 кВт / ч, что составляет среднюю нагрузку в течение года в 0,45 кВт. Но как выглядит дневная кривая нагрузки домохозяйства? Из-за отсутствия лучшей информации я предположил, что это то же самое, что и общая кривая нагрузки в Великобритании, и после соответствующего масштабирования я придумал три кривые нагрузки, показанные на рисунке 4:

Рисунок 4: Кривые ежедневной нагрузки для среднего валлийского домохозяйства. Основываясь на графике от energymag

Затем я разделил генерацию станции Кардиффа на 1,3 миллиона домашних хозяйств и наложил ее на кривые с рисунка 4. Результаты для сизигийных и квадратурных приливов приведены на рисунках 5 и 6:

Рисунок 5: Сравнение приливной генерации лагуны Кардиффа (синий) с суточными кривыми нагрузки для среднего валлийского домохозяйства, квадратурных приливов

Рисунок 6: Сравнение приливной генерации станции Кардиффа (синий) с дневными кривыми нагрузки для среднего валлийского дома, сизигийные приливы. Приливная генерация достигает около 2,3 кВт

Что должен с этим делать простой валлийский домовладелец? У него есть два варианта. Либо заполнить контейнер аккумуляторными батареями, либо поверить г-на Чарльзу Хендри в том, что национальная энергосеть способна как-то сгладить эти дикие колебания:

Возникает неизбежный вопрос о том, что энергосистема будет делать с очень значительными объемами выработки электроэнергии приливных станций, которые может быть и предсказуемые, но необязательно, когда спрос будет наибольшим. Национальная энергосеть убедительно доказывает нам, что такие объемы энергии могут контролироваться и быть потребленными, и по мере того, как мы продвигаемся к «более умным» способам управления спросом на энергию, потребители будут стараться в большей степени использовать электроэнергию дешевле, когда ее будет больше всего.

Миссис Дэвис, лучше, побыстрее заканчивайте свою стирку.