Деманд менеджмент - последняя линия зеленой обороны

В нашей цивилизации победившего пост-модернизма существует множество терминов чье предназначение быть толерантными эвфемизмами к неприятным или неудобным словам, так, например, не принято говорить «паразитические страны» – считается правильно употреблять термин «постиндустриальные страны». Из этой же серии и красивый термин «деманд менеджмент», то есть «управление спросом», что в западной энергетике сейчас зачастую обозначает процесс отключения потребителей, когда для них не хватает электроэнергии.

Можно сказать, что экстремальный деманд менеджмент – это последняя линия обороны адептов альтернативной энергетики. Когда жизнь и элементарные расчеты убедительно доказывают, что внедрение альтернативной энергетике убыточно и разрушительно для энергосистемы, они говорят о том, что все изменится после изобретения дешевого и мощного аккумулятора. А после обсуждения факта, что изобретение подобного аккумулятора это отдаленное в будущее и, возможно, фантастическое событие, они как раз и начинают говорить о Деманд Менеджменте (demand management, demand-side management, demand-side response):

«Если альтернативная энергетика не подходит для современной технологической цивилизации, давайте так изменим нашу цивилизацию, чтобы она подходила для альтернативной энергетики.»

Вариант рассмотрения подобного подхода можно найти в интересной (и красочной) статье Kris De Decker: Как может экономика работать на солнечном сиянии и свежем бризе

Можно рассматривать мою статью как ответ и расширенный комментарий на статью Криса Де Декера и ее цель - попытаться разобраться насколько это возможно, обосновать невозможность экстремального изменения нашей цивилизации, и попытка выделить разумные, экономически оправданные методы управления спросом.

Основной критерий разделения методов управления спросом на приемлемые и неприемлемые – это, разумеется, экономическая целесообразность.

Если, скажем, внедрение двухтарифных счетчиков или счетчиков с гибкой онлайн-тарификацией, не слишком отличается по цене от установки обычных счетчиков и позволяет в определенной степени сгладить пилу потребления – то видимо, данные метод разумен, необходим и одновременно, кстати, не имеет никакого особого отношения к прерывистой альтернативной энергетике.

А если попытки заставить автосборочное предприятие работать в зависимости от наличия/отсутствия генерации ветроэнергии приводят к неэффективному использованию основных средств и значительно повышают все расходы предприятия – то, видимо, данный метод неразумен и приводит к росту совокупных расходов общества.

Как известно, в энергосистеме может существовать два вида пилы, то есть профиля вариативности нагрузки:

• - пила потребления, которая существует в любой системе;
• - пила производства, которая возникает при добавлении в систему прерывистой альтернативной генерации (ПАГ).

Так как природа, график и свойства эти двух видов пил отличаются кардинально, то и методы балансировки стоит рассматривать отдельно.

Давайте попробуем разобраться какое рациональное зерно кроется под маркой деманд менеджмента в сфере энергетики. И для начала нам нужно понять зачем это вообще может быть нужно.

Как я ранее рассматривал в статьях, любая энергосистема состоит из базовой генерации (дешевой, эффективной, негибкой, постоянно работающей) и пиковой генерации (дорогой, неэффективной, гибкой, включающейся периодически). Расходы общества на пиковую генерацию состоят из двух частей: капитальные затраты и текущие затраты (в основном малоэффективно используемое топливо).

Очень важно обратить внимание, что в связи с универсальным принципом падающего возврата, каждый условно следующий гигаватт пиковой генерации является менее эффективным и, следовательно, обходится системе дороже. Предположим, что в системе есть четыре гигаватта базовой нагрузки, закрываемой соответствующим количеством базовой генерации и три гигаватта пиковой нагрузки, для покрытия которой мы вводим в эксплуатацию пиковую генерацию. Первый добавленный гигаватт пиковой генерации, будет работать больше половины времени (то есть с КИУМ 50-60%), следующий с КИУМ 30-50%, третий гигаватт будет работать с КИУМ 0-30%. И если мы добавим еще один резервный гигаватт, то он будет работать только несколько дней или даже часов за год с КИУМ 0-3%.

Таким образом, задача разумного управления сетью состоит в том числе в том, чтобы сделать график пилы максимально «плоским», без резких, кратковременных пиков потребления, снижая тем самым капитальные затраты на ввод в эксплуатацию оборудования пиковой генерации, а также экономя топливо за счет повышения эффективности работы (максимизации КИУМ) базовой генерации.

Пила потребления

Пила потребления отличается следующими свойствами:

• - Относительная предсказуемость. Зная прогноз погоды и имея накопленные за много лет статистические данные, энергетики способны построить модель, предсказывающую с высокой точностью почасовое потребление следующего дня;
• - Выраженная двугорбая волна, с утренним и вечерним пиками (волнами) и максимальным спадом в ночное время. Это характерно для регионов, где основным потребителем является население.

Попытаюсь перечислить разумные методы, предлагаемые для решения проблемы балансировки пилы потребления.

1. Внедрение счетчиков с двухтарифной или гибкой системой тарификации;
2. Внедрение программируемой домашней техники;
3. Экономическое стимулирование промышленных потребителей к переводу максимального потребления на ночной период.
4. Отключение крупных потребителей, для которых это не является критично опасным, в часы максимального дефицита энергии несколько раз в году;

С учетом свойств пилы потребления, для управления спросом частных и промышленных потребителей, можно использовать дешевые двухтарифные счетчики и программируемую по времени технику и оборудование, не требующие больших вложений в тотальную реконструкцию сетевой инфраструктуры.

Нужно понимать, что потребительский спрос является крайне неэластичным, в большинстве случаев люди предпочтут заплатить немного дороже, но будут использовать энергию тогда, когда им это удобно, а не когда дешевле. То же касается и промышленности - возможность безболезненно, без существенного увеличения совокупных расходов, сдвинуть по времени энергопотребление – достаточно ограниченная.

Когда люди говорят о деманд менеджменте, они, как правило, представляют себе только график дневного потребления энергии, и видят, что в результате определенных действий, например, массового ввода программируемых стиральных машинок и посудомоек, пик вечернего потребления снизился, предположим, на 4 % от среднегодового дневного потребления. Казалось бы, общество может получить существенную экономию.

На самом деле, это не так, бо́льшая часть потребления будет сдвинута не с точки максимального суточного потребления на точку минимального суточного потребления, а будет сдвинута с точки максимального потребления, на неопределенный вечерний-ночной период. То есть все равно, по большей части, в период работы пиковой генерации и экономии топлива не произойдет.

И при этом энергосистема не сможет на 4% сократить капитальные затраты в создание мощностей пиковой генерации, так как величина требуемого системе объема мощности пиковой генерации, определяется по одному-двух дням в году с максимальным потреблением, слабосвязанным со среднедневным потреблением. Так как в этот день, пик потребления может быть примерно в два раза больше среднегодового пика потребления, то эффект снижения в этот день составит 1,5-2% от пика.

То есть, с точки зрения, соотношения расходы/эффективность гораздо более рационально снижать не среднее ежедневное пиковое потребление энергии, а потребление в несколько дней с максимальной нагрузкой. Например, для жарких стран, это несколько летних дней с максимальным использованием кондиционеров. Для холодных стран, несколько дней с максимальным использованием обогревателей.

Но использование «эффективных» ценовых мер по снижению такого потребления, ставит перед обществом нравственную проблему:

Допустимо ли, превращать часть населения в изгоев, недостойных пользоваться кондиционерами в жару и обогревателями в холод?

Следовательно, эффективные методы существенно ухудшают условия жизни части населения, а не эффективные методы не окажут существенного влияния. Вместе с тем, дешевизна первых трех упомянутых методов управления спросом (деманд менеджмента) при балансировке пилы потребления -  делает это выгодным и рациональным даже при относительно небольшом положительном эффекте.

Что касается четвертого метода - отключения потребителей, то с ним связаны собственные проблемы и ограничения.

Данный метод достаточно широко применялся в этом году в энергосистеме Австралии. В связи с уничтожением части угольной генерации в южных штатах, они сейчас являются энергодефицитными и в дни максимального потребления полностью зависят от перетоков энергии из восточных «угольных» штатов страны.

Нужно отметить, что лето в этом году в Австралии, оказалось холодным, можно сказать, что стране повезло и почти всегда жара на одном побережье сопровождалась прохладой на другом. Это позволяло, в прохладные дни на восточном побережье перекидывать часть энергии на обеспечение работы кондиционеров южного побережья. Но при этом было две волны жары, когда в течение нескольких дней температура поднималась до 40 градусов одновременно на обоих побережьях. В условиях отсутствия резервов это лишало возможности угольных штатов «спасать» зеленые эльфийские южные штаты.

Энергосистема Австралии несколько раз была вынуждена прибегать к деманд менеджменту в виде планового отключения части промышленных крупных потребителей энергии. Это делается на основании предварительно заключенных контрактов о «покупке» у предприятия снижения объемов потребления. То есть энергосистема при наступлении критической ситуации извещает потребителей, с которыми подписаны соответствующие контракты, о требуемом сокращении потребления. Это делается на добровольной и платной основе, и, разумеется, это не касается энергопотребляющих производств с непрерывным циклом.

С точки зрения чистой экономии совокупных общественных расходов, можно считать рациональным отключение части промышленных предприятий на 3-5 дней в году, по 4-6 часов в день. Это, безусловно, дешевле, чем построить и ввести в эксплуатацию дополнительные мощности резервной пиковой генерации, которые будут использовать всего несколько дней за год.

Но вот будет ли такое решение оптимальным?

• Во-первых, помимо нескольких дней в году с максимальным пиковым потреблением, резервная пиковая генерация может потребоваться в случае форс-мажорного падения объема доступной энергии. Это может произойти как в случае выхода из строя крупной магистральной линии (это, кстати, вызвало массовый блекаут в Австралии в 2016 году) или узловой подстанции, так и отключения крупной электростанции. Наличие резерва генерации, позволит пройти кризис относительно безболезненно, тогда как экстренные отключения потребителей, всегда будут достаточно дороги;
• Во-вторых, наличие резерва генерации, дает возможности роста экономики и энергопотребления в системе. Тогда как деманд менеджмент через отключение, это определенный потолок, предел в развитии общества, так как увеличение среднего и пикового энергопотребления, будет требовать все более частого и более дорогостоящего отключения предприятий.

Можно сказать, что деманд менеджмент в виде отключения – это «создание» резерва в системе по «методу для бедных». Это допустимо использовать как временную меру, на период строительства новых мощностей, но не желательно превращать это в постоянно действующий механизм.

Вывод: В традиционной топливной энергетике, проблема пилы потребления стоит не слишком остро, поэтому внедрение методов управления спросом (деманд менеджмента) не является приоритетным или критически значимым для развития и существования системы. Вместе с тем, за счет относительной дешевизны этих методов, они развиваются и внедряются, так как позволяют незначительно снизить совокупные расходы системы. Рациональное, без фанатизма, внедрение данных методов, безусловно, является полезным для любой энергосистемы.

Пила производства

Все становится гораздо сложнее, когда встает задача эффективно балансировать пилу производства. К тому же пила каждого вида прерывистой альтернативной генерации имеет собственные особенности.

Пила производства отличается следующими свойствами:

Для солнечной фотовольтаики:

• - Относительная предсказуемость. В безоблачный или сильно облачный день можно построить модель, предсказывающую производство следующего дня. При переменной облачности производство будет менять хаотически. Как правило, имеется ярко выраженная сезонность генерации, при этом зимняя генерация может быть в пять-десять раз меньше летней;
• - График имеет форму выраженной волны, или в случае использования трекинговых систем, следящих за солнцем, прямоугольник с закругленными краями.
• - Пик генерации приходится примерно на полдень, что на несколько часов не совпадает с пиком дневного потребления.

Для приливной энергетики:

• - Абсолютная предсказуемость. Энергия появляется четыре раза в сутки, на заранее известные периоды времени, с легко просчитываемой мощностью генерации. Основная проблема - внутримесячная вариативность. В дни пиковых приливов, дважды в месяц, энергии генерируется примерно в десять раз больше чем в дни минимальных приловов;
• - График имеет четыре волны каждый день.
• - Пик генерации, никоим образом не совпадает с пиком потребления.

Для ветроэнергетики.

• - Слабая предсказуемость. Практически невозможно построить модель, предсказывающую производство следующего дня. Имеется сильно выраженная сезонность, при которой разница в генерации может отличаться в разы. Периоды наличия/отсутствия ветра, как правило, имеют тенденцию продолжаться по нескольку дней;
• - График изменяется абсолютно хаотично, и иногда мощность генерации может снизиться в десятки раз за очень короткое время.
• - Пик генерации, как правило, приходится на ночное и утреннее время и совпадает с периодом минимального потребления. 

Разумные и неразумные методы, предлагаемые для решения проблемы балансировки пилы производства:

1. Внедрение смарт-счетчиков с гибкой системой тарификации, управляемой он-лайн;
2. Внедрение «смарт» домашней техники, способной работать в связке со смарт-счетчиками, включающим технику при наличии дешевой «чистой» энергии;
3. Перевод автомобильного транспорта на электроэнергию, с приоритетной зарядкой в период наличия «чистой» энергии;
4. Перевод грузового железнодорожного электротранспорта на приоритетную работу в период наличия «чистой» энергии;
5. Создание объектов промышленности, предназначенных для балансировки пилы производства;
6. Внедрение смарт систем, заставляющих работать промышленность в прерывистом режиме при наличии дешевой «чистой» энергии;

Давайте посмотрим влияние отдельных методов балансирования пилы производства на совокупные расходы энергосистемы и общества.

Внедрение смарт-счетчиков и смарт-техники в домашних хозяйствах.

• Во-первых, несомненно, использование современной гибкой инфраструктуры позволит более совершенно управлять потреблением энергии, перебрасывая потребление не только на ночной период, но и на любой случайный период наличия «чистой» энергии;
• Во-вторых, по причине малой эластичности потребления, внедрение данного метода не окажет существенного влияния на объемы частного потребления. Люди будут стараться смотреть телевизор и готовить еду, тогда, когда им это нужно, а ни когда есть «чистая» энергия;
• В-третьих, данный метод, доведенный до экстремума, приведет к фактической сегрегации общества на класс «приличных», которым дозволяется пользоваться комфортом, в том числе кондиционерами и отоплением и на класс «неприличных», которые должны довольствоваться электричеством только периодически, вне всякой связи с их желаниями и потребностями.

В отличие от использования данного метода для балансировки пилы потребления, в данном случае будет экономиться топливо, за счет снижения потребности в работе пиковой генерации. Но так же как в первом варианте, влияние на капитальные затраты будет минимальным, так как потребность в максимальной мощности пиковой генерации будет определяться по самым жарким дням, и при условии минимальной «помощи» от прерывистой генерации.

В недавней статье на сайте «Energy matters» (Why “demand response” won’t work) авторы провели анализ влияния высоких цен и гибких систем ценообразования на эластичность потребления. Их выводы полностью подтвердили мое мнение. Высокие тарифы на электроэнергию в пиковое время не стимулируют население сдвигать потребление на «дешевое» время. Форма графика пилы потребления абсолютно не меняется.

Сравнение зимнего (сверху) и летнего (снизу) профиля пилы потребления в Дании в 2006 г. (до внедрения методов деманд менеджмент) и в 2016 г. (после частичного внедрения подобных методов).

Профиль пилы потребления Калифорнии в 2010 г. (до внедрения методов деманд менеджмент) и в 2016 г. (после внедрения).

Вместе с тем высокая цена на электричество делает его недоступным для части населения, и заставляет их отказывать от потребления энергии.

Вывод: Внедрение ценового регулирования и внедрения смарт-техники, окажет минимальное влияние на суточное потребление энергии, и не окажет никакого заметного влияния на сезонное потребление энергии,

Перевод автомобильного транспорта на электроэнергию, с приоритетной зарядкой в период наличия «чистой» энергии.

В настоящее время данный метод относится к сугубо теоретическим по следующим причинам:

• - современное развитие аккумулирующих технологий не позволяет создать экономически эффективный электромобиль;
• - ограниченность материалов, используемых в современных аккумуляторах, не позволяет перевести существенную часть автопарка на электричество;
• - существующая энергоинфраструктура не позволит заряжать одновременно большое количество автомобилей в моменты наличия «чистой» энергии, за исключением медленной ночной зарядки;
• - с учетом малого возможного объема хранения, с помощью автомобилей невозможно балансировать сезонную изменчивость производства энергии;
• - так как потребление электромобилей возникнет как дополнительное к существующему потреблению энергосистемы, то добавление электромобилей, не позволит балансировать ранее возникшую пилу производства альтернативной энергетики, а потребует создание новых генерирующих мощностей как альтернативных, так и традиционных.

Вывод: Таким образом, до появления дешевых и мощных аккумуляторов, которые возможно и вероятно никогда не появятся, влияние данного метода на существующую пилу производства будет осуществляться на уровне статистической погрешности.

Перевод грузового железнодорожного электротранспорта на приоритетную работу в период наличия «чистой» энергии

В отличие от предыдущих методов, которые несмотря на дороговизну и экономическую неэффективность имеют хоть какие-то шансы на существование, данная идея является абсолютно неисполнимой и разрушительной для экономики. Нужно понимать, что расходы общества на энергию в целом и электроэнергию в частности, составляют только часть совокупных необходимых расходов. Другой частью и намного более существенной являются капиталовложения в технику, оборудование и инфраструктуру. Эффективное функционирование общества подразумевает максимально эффективное их использование.

Внедрение данного метода приведет к следующим последствиям:

• - использование электротранспорта только в период наличия «чистой» энергии в принципе невозможно, так как зачастую энергия будет «исчезать» во время движения поезда от перегона к перегону. Разумеется, останавливать все поезда в «поле» в ожидание энергии абсолютно невозможно;
• - использование электротранспорта с приоритетной возможностью в период избытка энергии, например, несколько часов днем для территорий с приоритетной солнечной энергетикой и/или ночью для территорий с ветроэнергетикой, приведет к существенному, на 30-50% снижению, эффективности работы даже в сезон наличия энергии.
• - Зачастую энергия будет отсутствовать на протяжении нескольких суток или недель подряд. Это потребует колоссальных вложений в увеличение количества техники, оборудования, железнодорожных путей, складской инфраструктуры, погрузочной инфраструктуры и прочего, и прочего. То есть потребуется условно «за ночь», переместить такой же объем груза, как в нормальной системе перевозится «за сутки» и иногда на станциях хранить объем грузов равный недельному (и более) объему перевозок;
• - Постоянная остановка поездов в ожидании энергии примерно вдвое уменьшит скорость движения товаров. Это, с одной стороны, существенно увеличит потребность в вагонах и контейнерах, с другой стороны, резко увеличит количество «товара в пути». Дополнительно к такому же эффекту приведет накопление по нескольку суток товаров на станциях в период «низкого» сезона чистой энергии. Себестоимость производства «товара в пути» фактически будет являться чистым неэффективным ростом расходов соответствующего производителя;
• - Перенос основного объема работ на ночные часы, потребуют как резкого увеличения количества работников, так и увеличения оплаты труда для компенсации неестественного графика работы.

Вывод: Очевидно, что перевод железнодорожного транспорта на прерывистый режим работы, синхронизированный с моментами появления «бесплатной», «чистой» энергии в разы увеличит стоимость перевозок, что, в свою очередь, полностью убьет экономическую эффективность для большинства грузопотоков. Снижение объемов перевозок, вызовет циклический процесс дальнейшего повышения цен и падения объемов, вплоть до полного разрушения железнодорожной инфраструктуры. 

Создание объектов промышленности, предназначенных для балансировки пилы производства путем потребления «лишней», «бесплатной» энергии.

Для балансировки пилы производства можно использовать специально созданные промышленные предприятия, работающие в прерывистом режиме в соответствии с наличием «чистой» и «дешевой» энергии.

Данные промышленные производства должны иметь следующие свойства:

• - Быть крайне энергопотребляющими. По очевидной причине, что иначе нет смысла использовать данное производство для потребления «лишней» энергии;
• - Иметь возможность в любой момент начать, приостановить и прекратить работу без потери качества продукции, услуги или порчи сырья;
• - Иметь крайне низкую капиталоемкость. То есть, должно быть выгодное соотношение между энергопотреблением и капиталоемкостью. Производство, которое будет использоваться только для потребления периодически возникающей «лишней» энергии будет работать не более 15-30% времени, причем только в некоторые сезоны года. Для большинства видов производств амортизационные отчисления, прочие фиксированные расходы и расходы по привлеченному капиталу за счет простаивания оборудования будут съедать всю экономию от использования «дешевой» энергии;
• - Быть почти полностью автоматизированным. Очевидно, что невозможно собирать рабочую смену каждый раз, когда внезапно и ненадолго появляется «дешевая» энергия;
• - Выпускать продукцию или услуги, которые, с одной стороны, почти сразу находят своего потребителя, с другой стороны, потребители могут неделями и иногда месяцами ожидать появление продукции в низкий сезон.

Очевидно, что таких производств практически не существует. В настоящее время почти все отрасли промышленности являются или капиталоемкими, или трудоемкими, или и то и другое вместе. Пожалуй, на память приходят только установки по опреснению воды, но даже они имеют свои ограничения:

• - Редкое совпадение между наличием потребности в опреснении и наличием прерывистой альтернативной энергетики. Понятно, что, например, Дания не имеет особой необходимости в опреснении воды;
• - В тех местах, где есть потребность в воде, то есть в пустынях, в основном развивается солнечная энергетика. Солнечная энергетика требует постоянного расхода чистой воды на очистку панелей. Циклическое производство энергии для производства чистой воды, которая используется для производства энергии, вероятно, не является слишком экономически эффективным;
• - Работа опреснительной установки круглые сутки на «дорогой» энергии, будет, вероятно, экономически выгодней чем работа 3-5 часов в сутки с «бесплатной» энергией.

Вывод: Идея балансировки пилы производства с помощью специально созданных производств, хотя и выглядит теоретически привлекательной, не имеет практического смысла.

Внедрение смарт систем, заставляющих работать промышленность в прерывистом режиме в моменты наличия «дешевой» и «чистой» энергии.

Ну и, пожалуй, самый разрушительный вариант, это идеи о возможности перевести существующую промышленность на прерывистый режим работы.

Давайте сразу перечислим возникающие проблемы:

• - Неэффективное использование основных средств. КИУМ альтернативной энергетики составляет от 10 до 50%. Следовательно, при использовании только альтернативной энергии, основные средства производства также будут использоваться только 10-50% в среднем по году. Решением проблемы является строительство заводов мощностью в 2-4 раза больше, что потребует в разы большего расхода ресурсов, средств и времени;
• - Сезонная изменчивость альтернативной генерации. В некоторые периоды времени подобные производства будут получать в пять-десять раз меньше энергии чем требуется. Решением проблемы является строительство генерирующих мощностей, определенных по наименьшему сезонному КИУМ, то есть в среднем по году мощность будет превышать потребность в 2-5 раза, с соответствующим снижением реального среднегодового КИУМ;
• - Сезонный характер работы таких заводов, потребует многомесячного накопления запасов сырья, полуфабрикатов и готовой продукции, что, в разы увеличит себестоимость производства.  
• - При использовании ветроэнергетики, наличии энергии будет:

А) сильно зависеть от сезона;

Б) не совпадать с естественным ритмом человека (в основном ночью);

В) иметь хаотичный, непредсказуемый характер.

Таким образом, перевести на ветроэнергетику предприятие имеющую большую зависимость от персонала, например, автосборочные производства невозможно, по следующим причинам:

• Во-первых, на подобных предприятиях, в «высокий» сезон (наличие энергии) будет нехватка квалифицированных специалистов и рабочих, которые в «низкий» сезон (нехватка энергии) будут сидеть без работы и, следовательно, без зарплаты;
• Во-вторых, работа в ночных сменах будет достаточно дорогой, так как иначе люди, при наличии выбора, предпочтут работать в дневных сменах на других предприятиях;
• В-третьих, невозможность постоянно держать рабочую смену или достаточно быстро собирать людей на смену при появлении энергии. Работа таких предприятий возможна в случае использования рабов в качестве рабочей силы, при этом рабы должны постоянно проживать в казармах/бараках на территории завода, с возможностью в любой момент дня и ночи начать и закончить «рабочую смену» в зависимости от появления/исчезновения ветра.

Использование солнечной энергии для обеспечения заводов неэффективно по следующим причинам:

• Во-первых, огромная сезонная разница в генерации, приведет к тому, что зимой будет отсутствовать необходимый объем энергии либо летом большая часть энергии будет теряться. То есть проблема балансировки сезонной пилы оказывается не решенной;
• Во-вторых, для большинства населенных областей планеты, комфортных для проживания, КИУМ солнечной энергетики крайне мал. В умеренном поясе по понятным причинам - недостатка инсоляции, в тропиках по причине постоянных дождей. В пустынях, в которых относительно эффективно можно генерировать солнечную энергию, строить города довольно дорого, и массовый переезд туда населения вряд ли возможен;
• В-третьих, солнечная генерация в принципе происходит только в течение 6-12 часов в день, с довольно заметным пиком в полдень. Без дорогостоящих аккумулирующих систем невозможно организовать даже двухсменную работу предприятий.

Широкомасштабное внедрение аккумулирующих систем невозможно, так как отсутствует технология дешевого и мощного накопления энергии. Использование дорогостоящих систем, позволяющих сгладить двух-трехчасовые провалы, не изменит ситуацию, так как альтернативная энергия имеет тенденцию появляться и исчезать длительными периодами, то есть по нескольку дней, а иногда недель или месяцев.

Теоретически не существует технических проблем для существования таких заводов (конечно, за исключением производств непрерывного цикла). Но это общая проблема для всех проектов, возникающих вокруг ПАГ. Технически все решаемо, но экономически это настолько не имеет смысла, что вполне допустимо использовать слово «невозможно».

Вывод: Внедрение подобных методов производства в разы снизит совокупную производительность труда общества, и, следовательно, в разы снизит объем реально располагаемого богатства и ресурсов общества. То есть речь идет не только о том, что в подобном обществе будет ниже уровень жизни, но и о том, что в подобном обществе банально не будет хватать продовольствия и энергии для обеспечения базовых потребностей населения.

Ну и в качестве вишенки на торт. Все вышеописанные методы управления спросом, даже если они будут реализованы в самом экстремальном варианте и максимально эффективно позволят сгладить колебания – не окажут практически никакого влияния на годовой баланс производства и потребления энергии. Вот что об это пишет профессор Зинн в работе Hans-Werner Sinn: Балансировка волатильности - пределы немецкой зеленой революции

«4. Управление спросом

Общественные дебаты, как правило, сосредоточены на управлении спросом и интеллектуальных сетях, которые помогут уровнять потребление электроэнергии и нестабильную генерацию. Наценка за пиковые нагрузки может помочь увеличить корреляцию между спросом и предложением, чтобы уменьшить необходимые объем хранения. Действительно, существует потенциальная гибкости спроса. Посудомоечные машины, стиральные машины и сушильные машины, могут быть запрограммированы на работу в периоды достаточного предложения и соответственно низких цен.

Холодильники и морозильники имеют определенный потенциал инерции, поэтому они не нуждаются в постоянно подключенной энергии. Котлы с горячей водой можно было бы нагревать с электрическим током, когда он есть, и хранить тепло пару дней. Аналогичным образом, кирпичные дома с существенной инерцией температуры могут нагреваться и охлаждаться в то время, когда дешевая энергия доступна. Полуготовые блюда и сдвиг  энергоемких мероприятий также подразумевают большую гибкость. Даже отрасли могли бы сдвинуть нечастые, но много потребляющие виды деятельности на периоды с избытком электричества..

К сожалению, однако, более тщательное изучение данных, показанный на рис.5, показывает, что потребность в хранении является результатом долгосрочных сезонных колебания, а не краткосрочной прерывистости в несколько часов или дней. Необходимо будет хранить энергию с августа до марта, другими словами, почти 7 месяцев, чтобы решить проблему волатильности. Очевидно, что морозильник не простоит полгода. Также недостаточно, нагревать дом с интервалом в несколько месяцев, особенно зимой. Хранение немытой посуды и грязного белья в течение нескольких месяцев теоретически возможно, но для этого потребовались бы необоснованно большие запасы посуды и одежды.

Чтобы оценить, в какой степени управление спросом могло бы способствовать уменьшению объема хранения, комбинированная кривая хранения на рис.5 была пересчитана после сглаживания разницы со скользящими средними за день, неделю или месяц. Эта мысленный эксперимент является экстремальным, поскольку он предполагает полное управление спросом в указанные периоды времени, идеально подстраивая спрос на прерывистую альтернативную генерацию, в гораздо большей степени, чем это было бы возможно в реальности. Результаты показаны на рисунке 6.

Очевидно, что краткосрочное управление спросом вряд ли повлияет на требования к хранению. В то время как требуемая емкость хранилища составляет 11,29 TWh без управления спросом, внутридневное управление спросом уменьшит объем хранения на 0,9% до 11,19 ТВт-ч, внутринедельное управление - на 5,9% до 10,62 ТВт-ч и внутримесячное управление на 11,0% до 10,05 ТВт-ч. Таким образом, вместо 10 478 идеальных гидроаккумулирующих станций, 9332 будет необходимо, если потребление будет перераспределено в течение месяца, чтобы совпасть с зелеными пиками производства. Это по-прежнему огромное количество по сравнению с 35 станциями, которые существуют в Германии.»

 

Зеленые очень любят вспоминать Голландию 16-17 века, «спокойно и хорошо» живущую на альтернативной энергии и на этом основании утверждать, что перевод общества на потребление только энергии ветра и солнца в прерывистом цикле - вполне возможен. При этом они забывают, следующие факторы:

• Голландия по современным понятиям жила «страшно и плохо». Голод, ужасное жилье, болезни, войны и прочие средневековые удовольствия были естественным следствием низкой производительности труда общества, пользующегося только прерывистой альтернативной энергией;
• Количество людей, которые могли существовать в подобном обществе в разы или в десятки раз меньше, существующего сегодня населения развитых стран;
• Снижение жизненного уровня и количество населения до уровня, при котором возможно сбалансированное существование на основе использования альтернативной энергии, само по себе будет разрушительным, сопровождаться бунтами, войнами, уничтожением заводов, объектов энергетики, в том числе альтернативной и прочей инфраструктуры.

Таким образом, признавая теоретическую возможность существования подобного общества, при условии, что оно было бы создано эволюционным путем на основе рабовладельческого общества Римской империи, развития Средневековой Европы или эльфийской империи толкиенского Средиземья, невозможно допустить проведение безболезненного регресса современной индустриальной цивилизации, основанной на использовании большого количества предсказуемой и дешевой энергии, до уровня цивилизации основанной на периодическом использовании альтернативной энергии.

К примеру, в Старой Европе такой регресс потребовал бы тотального сокращения населения, в том числе уничтожения или выселения некоренного населения (арабское, африканское, цыганское, албанское) не склонного к созидательному труду, а также большей части непроизводительного населения (неработающие пенсионеры, инвалиды, «собачьи стилисты»).  Очевидно, что в настоящее время такое невозможно, как по существующим морально-этическим нормам, таки по политическим реалиям. А в случае если ситуация станет настолько плохой, что бо́льшая часть населения будет готова поддержать такие методы, то использовать такие методы будет уже поздно. Это будет обозначать, что циклическое саморазрушение европейского общества уже прошло точку невозврата.

Общий вывод: методы управления спросом (деманд менеджемента» в энергосетях не позволяют эффективно решить проблему балансирования пилы производства ПАГ. Часть методов, являются просто экономически неэффективными, так как их внедрение даст больше расходов, чем положительного экономического эффекта, часть методов являются экономически разрушительными для общества, и попытка их массового внедрения полностью «убьет» конкурентоспособность экономики и способность общества обеспечивать насущные потребности населения.

Использование методов «деманд менеджмента» или по-русски «управления спросом» никоим образом не позволяет решить проблему невозможности использования заметных объемов прерывистой альтернативной энергетики в современном индустриальном обществе.

 

2018, Станислав Безгин (also known as Тояма Токанава)

Мой твиттер: StanislavBezgin

Канал в Telegram: StanislavBezgin (жалко птичку ;( )