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(10 лет 1 месяц)

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(5 лет 11 месяцев)

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

Аватар пользователя evg
evg(6 лет 12 месяцев)

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(7 лет 5 месяцев)

В России пустой земли побольше чем в Калифорнии.

 

Комментарий администрации:  
*** Либералиссимус ***
Аватар пользователя Ctavr
Ctavr(6 лет 7 месяцев)

пустой земли со схожей инсоляцией?

Аватар пользователя orefkov
orefkov(6 лет 4 месяца)

Под снегом.

Аватар пользователя Lokki
Lokki(6 лет 9 месяцев)

..., 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(6 лет 8 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(8 лет 3 месяца)

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(6 лет 8 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(6 лет 4 месяца)

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(9 лет 10 месяцев)

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(6 лет 4 месяца)

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

Аватар пользователя Dragen
Dragen(5 лет 11 месяцев)

Как оценить очистку панели от снега после снегопада? 

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

Аватар пользователя Vladyan
Vladyan(6 лет 7 месяцев)

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

Аватар пользователя SkySheep80
SkySheep80(7 лет 5 месяцев)

Жаркий климат плохо влияет на панели. 

Комментарий администрации:  
*** Либералиссимус ***
Аватар пользователя Ctavr
Ctavr(6 лет 7 месяцев)

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

Аватар пользователя Lokki
Lokki(6 лет 9 месяцев)

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

Аватар пользователя Pedestrian
Pedestrian(5 лет 8 месяцев)

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(9 лет 3 месяца)

На них труднее пилить.

Аватар пользователя Omni
Omni(9 лет 3 месяца)

Сравнивать часть и целое - нарушение логики.

Аватар пользователя segerist
segerist(9 лет 10 месяцев)

Africa, Sahara Irradiance  -  260 W / m2

 

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

Аватар пользователя SkySheep80
SkySheep80(7 лет 5 месяцев)

пиковая стоимость энергии в калифорнии вполне может стоить 20 центов.

 

Комментарий администрации:  
*** Либералиссимус ***
Аватар пользователя TabV
TabV(7 лет 3 недели)

А сетивая компания? Или они альтруисты?

Аватар пользователя AlB80
AlB80(6 лет 7 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(7 лет 5 месяцев)

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

Комментарий администрации:  
*** Либералиссимус ***
Аватар пользователя Good Evil
Good Evil(5 лет 9 месяцев)

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(6 лет 4 месяца)

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(5 лет 8 месяцев)

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

Аватар пользователя Александр З.
Александр З.(5 лет 4 месяца)

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

Аватар пользователя Ctavr
Ctavr(6 лет 7 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(7 лет 5 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(8 лет 9 месяцев)

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.

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(6 лет 11 месяцев)

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

Аватар пользователя Ctavr
Ctavr(6 лет 7 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(7 лет 2 месяца)

они не отнимут, а прибавят.

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

Аватар пользователя Ctavr
Ctavr(6 лет 7 месяцев)

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

Аватар пользователя Lyonya
Lyonya(6 лет 2 месяца)

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(6 лет 7 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(6 лет 2 месяца)

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(6 лет 7 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(5 лет 8 месяцев)

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(6 лет 7 месяцев)

Спасибо, интересно

Аватар пользователя Omni
Omni(9 лет 3 месяца)

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

Аватар пользователя Обыватель
Обыватель(7 лет 8 месяцев)

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(9 лет 3 месяца)

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

Аватар пользователя Ctavr
Ctavr(6 лет 7 месяцев)

на станциях которые описаны в статье нет ни какой аккумуляции.

Аватар пользователя Omni
Omni(9 лет 3 месяца)

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

Аватар пользователя Ficher
Ficher(7 лет 2 месяца)

А эта штука точно 20 лет проживет?

Страницы