Вход на сайт

МЕДИАМЕТРИКА

Облако тегов

Какой может быть доля ветра и солнца в энергосистеме Германии?

Аватар пользователя avm

В комментариях к моим предыдущим статьям на тему трансформации энергосистемы Европы я увидел некоторое недопонимание того, каким же образом, например, Германия собирается достичь высокого процента ветра и солнца в энергосистеме.

http://aftershock.news/?q=node/272538

http://aftershock.news/?q=node/272965

http://aftershock.news/?q=node/274404

http://aftershock.news/?q=node/292210

Почему-то довольно распространённым мнением является такое: нужно ставить много аккумуляторных батарей, а это затратно и невыгодно. На самом деле есть более выгодные решения по интеграции ветра и солнца.

Далее приведены результаты исследования для Германии:

Analysis of Photovoltaics and Wind Power in Future Renewable Energy Scenarios

Niklas Kreifels,* Johannes N. Mayer, Bruno Burger, and Christof Wittwer[a] 

В нём рассматривается 4 сценария развития ситуации.

1. Ничего не делая просто наращивать мощности ветра и солнца соблюдая оптимальную их пропорцию (55% - установленная мощность ветра, 45% - установленная мощность солнца; такая пропорция является отимальной, т.к. ветер и солнце в Германии имеют высокую обратную корреляцию - когда дует ветер зачастую нет солнца, а когда хорошо светит солнце, тогда ветер дует слабо)

2. Ввести дополнительную нагрузку 5 ГВт, которая бы включалась в тот момент, когда вырабатываемая энергия солнца и ветра + неснижаемый остаток мощности 20 ГВт превышают потребности в электричестве (60-70 ГВт). Дополнительная нагрузка это тепловые насосы или простой нагревательный элемент.

3. Снизить неснижаемую мощность с 20 ГВт до 5 ГВт (за счёт сворачивания атомных станций и повышения манёвренности электростанций на буром угле) и ввести дополнительную нагрузку 5 ГВт

4. Снизить неснижаемую мощность с 20 ГВт до 5 ГВт, ввести дополнительную нагрузку 5 ГВт, удвоить мощность и ёмкость хранилищ с 40 GWh, 9 GW (сейчас это ГАЭС) до 80 GWh, 18 GW

Чтобы понять зачем всё это, надо понять в чём же состоит проблема при возрастании доли ветра и солнца. Проблема вот в чём: при увеличении установленной мощности ветра и солнца могут случаться моменты, когда вырабатываемая мощность от ветра и солнца + неснижаемый остаток мощности остальных генерирующих мощностей превышает потребности в электричестве. В этом случае разница просто будет теряться.

Для 1-ого сценария рассчитывается (на основе графика мощности генерации солнца и ветра за прошлые годы) количество потерь при различной доле ветра и солнца в энергосистеме. Результаты приведены на графике:

По осям отложены установленные мощности ветра и солнца, линии выпуклые вверх показывают количество используемого электричества от ветра и солнца за год в процентах, линии выпуклые вниз показывают долю ветра и солнца в энергосистеме, белые точки показывают оптимальное соотношение установленных мощностей ветра и солнца.

Например, при доле ветра и солнца в 37% (при условии оптимальной пропорции ветра и солнца) потери энергии составят 10%. Вполне приемлемо. При доле 33% потери будут 5% - ещё лучше. И это при нулевом экспорте электроэнергии! Сейчас в Германии доля ветра и солнца 17% (соотношение оптимальное) - потерь нет :-).

Для 2-ого сценария:

Для 3-го сценария:

Для 4-ого сценария:

Видно, что самый большой эффект от снижения неснижаемой мощности генерации (т.е. от атомных станций в долгосрочной перспективе будут избавляться):

Итак,

в первом сценарии при использовании 90% энергии ветра и солнца можно нарастить их долю до 37%

в четвёртом сценарии при использовании 90% энергии ветра и солнца можно нарастить их долю до 57%

Это довольно простое исследование, которое показывает влияние различных мер на интеграцию ветра и солнца в энергосистему. Есть и более обширные, которые моделируют систему целиком. В них показано, что даже доля ветра и солнца в 80% вполне достижима. Например, вот:

A Future German Energy System with a Dominating Contribution from Renewable Energies: A Holistic Model Based on Hourly Simulation

Andreas Palzer and Hans-Martin Henning*[a] 

Приведённые две работы доступны здесь: https://yadi.sk/d/YYwqvWSZf32z9

Фонд поддержки авторов AfterShock

Комментарии

Аватар пользователя Данила
Данила(3 года 5 месяцев)(17:25:16 / 04-03-2015)

Это прочитайте http://aftershock.news/?q=node/265261

Аватар пользователя alexsword
alexsword(6 лет 1 месяц)(19:24:01 / 04-03-2015)

Не указана полная стоимость реализации "сценариев", что тут обсуждать. 

Аватар пользователя gloombal
gloombal(3 года 5 месяцев)(17:40:54 / 04-03-2015)

Корреляции ветра к солнцу это конечно хорошо... Но вот беда, в погоде иногда случаются и необычные ситуации. И рано или поздно случится несколько безветренных и пасмурных зимних дней подряд, и крупная энергосистема с 57% долей ветра и солнца накроется медным тазом.

Хотя все-таки немцы не круглые дураки, и думаю что они вовремя остановтся. Кроме того они уже собрались строить мощную подводную ЛЭП в норвегию, с целью использовать их ГЭС для сглаживания неравномерностей зеленки.

Аватар пользователя wandererVI
wandererVI(2 года 9 месяцев)(17:44:11 / 04-03-2015)

Во-во. Причем, заявленные килловаты ветряков - номинальные. Скорость ветра должна быть не менее заявленной. Если меньше - меньше килловат даст. Какие там 57%... 

Аватар пользователя Данила
Данила(3 года 5 месяцев)(17:44:38 / 04-03-2015)

Да, без ГАЭС всё выглядит печально.

Аватар пользователя jamaze
jamaze(5 лет 10 месяцев)(19:47:08 / 04-03-2015)

Пробегала статья - в Норвегию тянут ЛЭПы, чтобы в тамошних горах ГАЭСы строить.

Аватар пользователя avm
avm(3 года 4 месяца)(18:03:03 / 04-03-2015)

И рано или поздно случится несколько безветренных и пасмурных зимних дней подряд, и крупная энергосистема с 57% долей ветра и солнца накроется медным тазом.


А почему вы думаете что они собираются отказываться от газовой генерации? Они её оставят. Как раз для компенсации таких моментов. Читайте вторую работу, которую я привёл, если действительно хотите разобраться в том, что же они задумали.


Газ планируют использовать как природный, так и водород полученный с помощью электролиза. Так же есть возможность получать из водорода метан и жечь его.


Аватар пользователя startrack
startrack(5 лет 2 месяца)(18:14:29 / 04-03-2015)

Солнечная батарея - водород - метан - газовая турбина.

Какой КПД подобной системы?

Аватар пользователя Homo 2.0
Homo 2.0(4 года 6 месяцев)(03:03:33 / 05-03-2015)

так и водород полученный с помощью электролиза. Так же есть возможность получать из водорода метан и жечь его.

Не морочьте читателям голову. Это и есть аккумулирование.

А вы свою статью начали с тезиса, что якобы аккумуляции и переброс мощностей не нужен.

Аватар пользователя wandererVI
wandererVI(2 года 9 месяцев)(17:41:30 / 04-03-2015)

Где они будут солнечные батареи размещать? Германия достаточно населена и застроена. Для солнечных станций необходимы большие площади. Ветряки тоже не везде воткнуть можно. Да и их не один-два нужно. Пусть мечтают. 

Аватар пользователя DirectNik
DirectNik(5 лет 7 месяцев)(17:41:55 / 04-03-2015)

может, аккумулировать не только с помощью ГАЭС, но и органику, какую-нибудь, вырабатывая ?

Простейший вариант - метан.

Аватар пользователя Данила
Данила(3 года 5 месяцев)(17:45:07 / 04-03-2015)

С КПД ниже плинтуса.

Аватар пользователя DirectNik
DirectNik(5 лет 7 месяцев)(17:48:34 / 04-03-2015)

ну а вариант с тепловыми насосами или нагревательными элементами ?

Насколько понял, вообще энергию выкидывают, без использования.

Аватар пользователя DirectNik
DirectNik(5 лет 7 месяцев)(17:51:33 / 04-03-2015)

кстати, уже делают, похоже:

Солнечную энергию можно конвертировать в природный газ

http://geektimes.ru/post/92934/


Интересное решение предложила группа немецких учёных из Института Фраунгофера и Центра солнечной энергии и водородных исследований в федеральной земле Баден-Вюртемберг. Они построили в Штутгарте тестовую установку по конвертации электроэнергии в природный газ. Технология работает с эффективностью 60% и отлично вписывается в существующую газовую инфраструктуру.

К 2012 году планируется построить первую коммерческую установку по выработке метана из электричества ёмкостью 10 МВт.

Это первый случай, когда для получения метана применяется комбинированная методика электролиза воды с последующей метанизацией. Метан получается в результате реакции чистого водорода с углекислым газом, без каких-либо побочных продуктов.

Аватар пользователя avm
avm(3 года 4 месяца)(17:58:07 / 04-03-2015)

Уже строят:

В августе 2013 года в Германии запущен 2 МВт проект P2G в Фалькенхагене. Установки производят 360 кубов водорода в час и закачивают в местную газотранспортную систему. http://www.eon.com/en/media/news/press-releases/2013/8/28/eon-inaugurates-power-to-gas-unit-in-falkenhagen-in-eastern-germany.html

Идёт монтаж 6 МВт проекта в Германии: http://energiepark-mainz.de/news/

Больше примеров здесь: https://en.wikipedia.org/wiki/Power_to_gas

Аватар пользователя Данила
Данила(3 года 5 месяцев)(17:59:06 / 04-03-2015)

А теперь думаем дальше: промышленности нужна стабильная генерация, так что эта идея отпадает.

Аватар пользователя DirectNik
DirectNik(5 лет 7 месяцев)(18:04:09 / 04-03-2015)

я имел в виду - "складировать" куда-нибудь этот метан (или что другое).

В газовые хранилища специальные аккумулировать.

Уж лучше, чем просто в окружающую среду энергию рассеивать.

Аватар пользователя Данила
Данила(3 года 5 месяцев)(18:21:26 / 04-03-2015)

Ну так как вы будете вырабатывать метан, когда доступная вам мощность будет прыгать?

Аватар пользователя DirectNik
DirectNik(5 лет 7 месяцев)(18:31:36 / 04-03-2015)

на какой объем выработки метана (или чего другого) будет хватать лишней энергии,

столько пусть и вырабатывается. "Всплески" энергии выше возможностей выработки - на упомянутые ГАЭС

посылать. Как уже и есть. А меньше - мпросто меньше метана будет произведено и закачано в хранилища.

Просто жаль столько энергии зря выкидывать.

Аватар пользователя Данила
Данила(3 года 5 месяцев)(19:09:15 / 04-03-2015)

Ды вы предлагаете постоянную мощность перерабатывать в метан. Зачем? Её же можно сразу потребителю дать.

Аватар пользователя DirectNik
DirectNik(5 лет 7 месяцев)(19:17:52 / 04-03-2015)

не постоянный. Будут же провалы поступления энергии. И что делать этим потребителям - ждать у ветра с Солнцем погоды во время энергетического "штиля" ?

Аватар пользователя Данила
Данила(3 года 5 месяцев)(20:03:18 / 04-03-2015)

Сначала придумайте завод, который будут запускать и останавливать по несколько раз в сутки и менять объемы производства, да еще чтобы все это было дешево. А еще не стоит забывать, что все эти ветряки и солнечные панели размазаны на очень больших площадях и их надо как-то соединить с потребителями, чтобы не было заблокированных мощностей. 

Аватар пользователя DirectNik
DirectNik(5 лет 7 месяцев)(20:17:24 / 04-03-2015)

вон, немцы уже придумали. И не надо все соединять. Хранилищ может быть хоть 50-100 на страну. Если готовы сбрасывать на ГАЭС (это тот же "потребитель") или вообще выбрасывать в воздух, можно и небольшие хранилища, с установками по производству, построить. Плюс - местные ТЭЦ на метане. Проще будет и дирижировать энергией.

Аватар пользователя Данила
Данила(3 года 5 месяцев)(20:41:31 / 04-03-2015)

вон, немцы уже придумали.

Можно много чего придумать, хоть запуск спутников с помощью пушки.

Если готовы сбрасывать на ГАЭС

У немцев негде строить ГАЭС.

Аватар пользователя DirectNik
DirectNik(5 лет 7 месяцев)(20:50:11 / 04-03-2015)

они не просто придумали, они построили работающую установку. Придумайте, что ее нет.

В списке в статье они есть. Потому и упоминал их. И:

"Более половины ГАЭС построено в Германии, Японии, США, Швейцарии и других странах Западной Европы. В частности, в Японии количество эксплуатируемых ГАЭС составляет около 50, в Германии - более 30."

http://bibliofond.ru/view.aspx?id=550892

В Норвегию или еще куда могут перебрасывать:

Морской кабель соединит ветропарки Германии с норвежскими ГАЭСhttp://www.oilru.com/news/324169/
Аватар пользователя Данила
Данила(3 года 5 месяцев)(21:19:20 / 04-03-2015)

Немцы последнюю запустили в 2003 году, а до этого в 80ых. нет у них больше мест для размещений, поэтому и смотрят в сторону Норвегии.

Аватар пользователя green
green(4 года 8 месяцев)(18:42:43 / 04-03-2015)

Очень просто:создается большой излишек солнечной и ветряной мощности для компенсации неравномерности.Излишки при необходимости  перегоняются в метан.

Аватар пользователя greygr
greygr(5 лет 9 месяцев)(17:45:29 / 04-03-2015)

100% может быть - они упорно к этому идут)))

Аватар пользователя Замполит
Замполит(3 года 8 месяцев)(17:57:26 / 04-03-2015)

Сёдня затмение было - как они там? не сдохли?

Аватар пользователя DimVad
DimVad(4 года 2 месяца)(18:15:39 / 04-03-2015)

"ветер и солнце в Германии имеют высокую обратную корреляцию - когда дует ветер зачастую нет солнца, а когда хорошо светит солнце, тогда ветер дует слабо" - т.е. каждую ночь в Германии - прекрасный ветер ? Хм, тогда коэффициент использования у ветряков должен быть 0,5...


Короче, надо посмотреть, что у них получится. Пока - вон у России увеличивают закупки угля... И очень любезно со стороны Германии, что они проводят этот эксперимент на себе...

Аватар пользователя green
green(4 года 8 месяцев)(18:39:29 / 04-03-2015)

Когда они закончат эксперимент,а это к 2050 году,то остальные,в ожидании генератора Росси,будут сосать  лапу.К сожалению.

Аватар пользователя DimVad
DimVad(4 года 2 месяца)(18:44:06 / 04-03-2015)

Ну, Россия явно не будет. У нас только газа на уровне сегодняшней добычи на 70 лет... Так что вполне можем и посмотреть...

Аватар пользователя green
green(4 года 8 месяцев)(18:55:07 / 04-03-2015)

Ну,да,а ещё газогидраты в Ледовитом океане.Только как бы они боком не вышли.

Впрочем дело не в этом.Вопрос в том,сколько будет стоить в 2050 году газовый квт*час.

Аватар пользователя Данила
Данила(3 года 5 месяцев)(19:16:42 / 04-03-2015)

У нас есть возможность построить ГЭС и ПЭС на десятки гигаватт.

На Кольском полуострове можно даже связку сделать ВЭС + ПЭС + ГАЭС + ГЭС. Как раз научатся строить к тому моменту ВЭС на 20+ МВт

Вы лучше подумайте сколько к 2050 году останется ветряков и солнечных панелей из построенных сегодня.

Аватар пользователя green
green(4 года 8 месяцев)(18:49:59 / 04-03-2015)

Про неравномерность.А какая поблема перенести на сочетание пасмурного и безветренного дня выходной?Или изменитьрежим работы предприятий? Немцы -они дисциплинированные.

Аватар пользователя tokomak
tokomak(5 лет 11 месяцев)(20:04:49 / 04-03-2015)

А в январе всем отпуск - ибо энергия солнца приходящая за январь соотносится с энергией, проходящей на ту же площадь за июль - как 20 к 400 ...

Живительная обратная корреляция ветра и солнца - это она в суточном ритме, а как в годовом???

Да, если это всё строить с запасами - то как быть с ценой и ерои? 

Аватар пользователя avm
avm(3 года 4 месяца)(20:53:47 / 04-03-2015)

Да, если это всё строить с запасами - то как быть с ценой и ерои? 


Не думал, что это сложная задача прикинуть как изменится ерои для первого сценария, если выкидывать 10% энергии солнца и ветра.

Аватар пользователя tokomak
tokomak(5 лет 11 месяцев)(21:17:40 / 04-03-2015)

Да ну, при чём тут сложность задачи? (или её отсутствие)...

Важно то, что все запасы - тянут карман, и энергетический карман тоже.

Аватар пользователя avm
avm(3 года 4 месяца)(20:59:49 / 04-03-2015)

Живительная обратная корреляция ветра и солнца - это она в суточном ритме, а как в годовом???


 Корреляция присутствует:





Аватар пользователя tokomak
tokomak(5 лет 11 месяцев)(21:15:51 / 04-03-2015)

Двукратная разница Февраля с иными месяцами - это конечно не 20 к 400, но всё равно плохо. Без традиционной энергетики - не справиться. Когда то считали, что 20% - верх для альтернативной во всём энергобалансе, сейчас считают что и 45 - хорошо. Вот и посмотрим на натурном эксперименте.

Аватар пользователя avm
avm(3 года 4 месяца)(00:18:07 / 05-03-2015)

Сейчас в Германии уже больше 20% альтернативки в энергобалансе электрическом.

17% ветер и солнце + 9,5 % биомасса и возобновляемые отходы. Т.е. 26,5%.

Продолжаем следить за развитием ситуации.

Аватар пользователя Brodyaga
Brodyaga(5 лет 6 месяцев)(18:53:29 / 04-03-2015)

Лучшая проверка теории - это практика. Пока нет ни одного завода, который бы на 100% снабжался электричеством от ветряных и/или солнечных станций, это всё можно расценивать как рекламную шумиху.

Да и пусть немцы прекратят перекрестное субсидирование ветряных и солнечных станций за счет атомных. Вот тогда и посмотрим.

Аватар пользователя green
green(4 года 8 месяцев)(18:57:42 / 04-03-2015)

Минимальная мощность в 5 Гвт ваш завод устроит?

Аватар пользователя Brodyaga
Brodyaga(5 лет 6 месяцев)(19:02:27 / 04-03-2015)

мощность устроит, теперь осталось договориться о стабильности и цене

Аватар пользователя green
green(4 года 8 месяцев)(18:59:38 / 04-03-2015)

Автору респект за просвещение темноты и школоты.

Аватар пользователя calvados1967
calvados1967(3 года 1 неделя)(19:45:25 / 04-03-2015)

Германии можно развлекаться с альтернативной энергетикой, если ее доля в мировом производстве алюминия - примерно 1%, а доля в мировом импорте алюминия 11%. Приятно, когда киловаттчасы мило упакованы в уже готовый импорт (это не только алюминия касается). Энергетический баланс красивый, экология хорошая и ты весь такой в зелёном.

Аватар пользователя andre.bliz
andre.bliz(4 года 11 месяцев)(20:44:06 / 04-03-2015)

За хорошую энергетику против плохой!!!

Ведь если очень захотеть и сильно верить, то человек способен на все!!!

Аватар пользователя wandererVI
wandererVI(2 года 9 месяцев)(21:36:37 / 04-03-2015)

ГАЭС для пиков хороши. Я сторонник АЭС. Компактны и топливо дешевое. Все ж за ними будущее

Лидеры обсуждений

за 4 часаза суткиза неделю

Лидеры просмотров

за неделюза месяцза год

СМИ

Загрузка...