К вопросу о EROI фотовольтаники

Аватар пользователя Николаев Александр

Статья коллеги Писатель натолкнула меня на мысль, прикинуть EROI фотогальванических элементов.

https://aftershock.news/?q=node/815889 

На основе данных можно грубо прикинуть EROI панельки. Берём поликристаллический модуль Delta SM 150-12 P

https://msk.solar-e.ru/catalog/solnechnye-paneli/polikristallicheskie/de...

http://smart-farm.ru/catalog/solnechnye_moduli_i_kontroller_zaryada/soln...

Масса:11,6 кг (минимальная из представленных)

материалы : стекло , поликристаллический кремний,Алюминий анодированный, медь(кабель)

оценим площадь элемента 1.485*0.688~1м2

.Допускаем что рабочая площадь элемента один метр квадратный ( на самом деле немного меньше)

Итак:

mcu=0.6(м)*0.000004(м)*8.92*103(кг/м3)=0.021 кг (всё переводится в СИ)

mстекло=2.5(кг/м3)*103*3.2(м3)*10-3=8 кг

msi=2.33(кг/м3)*103*0.00022(м3)=0.5126 кг

mal=11.6-8-0.5126-0.021=3.0664 кг

Eзатраты=0.5126(кг)*20*109(Дж)+3.0664(кг)*174(Дж)*106+8(кг)*7(Дж)*106+0.021(кг)*106*93(Дж)=8.97*1010 Дж

Это затраты( в принципе можно было  и не заниматься крохоборством и опустить затраты на всё кроме кремния. мало что изменилось бы)

А теперь "профит" 

https://ru.wikipedia.org/wiki/Солнечная_генерация#Перспективы_солнечной_электроэнергетики

1700 КВТ*ч на метр квадратный в год . КПД возьмём 17.12 % срок 10 лет ( за десять лет выработка падает на 10%)

1700(Квт*ч)*0.1712*3.6*10=1.04*109 Дж в год

EROI =профит/затраты=10*1.04*109/8.97*1010=0.12.......

Соответственно для 30 лет EROI=0.36.

Кажись это провал солнечной энергетики. Даже если учитывать только затраты на кремний и брать срок 30 лет EROI=2.91.Это всё естественно без учёта деградации панелек.

UPD

https://matter2energy.wordpress.com/2016/05/17/another-pv-eroei-debacle/

"профит"=134.4 квт ч/м2

https://link.springer.com/article/10.1007/s41247-017-0033-0 

На кремний солнечного качества идет 110 кВтч электроэнергии и 185 МДж тепла ... итого 600 Мдж  

e1 = 0.5126(кг)*600(МДж)=0.31 ГДж

e2 = 3.0664(кг)*174(Дж)*106 = 0.53 ГДж

e3 = 8(кг)*7(Дж)*106=0.056 ГДж

e4 = 0.021(кг)*106*93(Дж) = 0.001953 ГДж

Eзатраты=0.898 ГДж

EROI=10*134.4*3.6*106/0.898*109=5.6 Всё равно провал. За 10 лет Без учёта падения отдачи.

За 30 лет EROI= 16.16

Для нормально функционирование индустриально общества требуется EROI<20.

 

 

Авторство: 
Авторская работа / переводика
Комментарий автора: 

Посвящается всем фанатам зелени и вбивателям гвоздей в крышку гроба традиционной энергетики.

UPD. я всё таки точно поколение ЕГЭ. 

Eзатраты=0.5126(кг)*20*109(Дж)+3.0664(кг)*174(Дж)*106+8(кг)*7(Дж)*106+0.021(кг)*106*93(Дж)=1.61*1010 Дж

Соответственно EROI=10*1.04*109/1.61*1010=0.65 (за 10 лет) 

EROI=1.95 (за 30 лет)

учитывать только затраты на кремний и брать срок 30 лет EROI=2.91 (правильно) UPD отдельно спасибо камраду pppppppo_98.

Комментарии

Аватар пользователя Zeta
Zeta(4 года 7 месяцев)

У lrs цифра с потолка. Если реальные исследования смотреть, то там с 8 начинается EROI. По цифрам конкретно на поли не силен, мне больше конечные интересны были.

Комментарий администрации:  
*** Отключен (систематическая дезинформация) ***
Аватар пользователя Николаев Александр

Пока реальные исследования указывают обратное.

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301421516301379

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301421516301379?dgci...

Ну и можно ваши реальные исследования?

Аватар пользователя Zeta
Zeta(4 года 7 месяцев)

Цитата из вашей ссылки:

5. Conclusions

Our revised EROI and EROI EXT values for PV systems in Switzerland, 3 calculated according to the formula adopted by Ferroniand Hopkirk (i.e., as the ratio of the total electrical output to the‘equivalent electrical energy’investment), but based on the argumentsand numbers presented in this paper are, respectively, EROI≈9–10 (when adhering to widely adopted‘conventional’system boundaries asrecommended by the IEA (Raugei et al., 2016)) and EROIEXT≈7–8 (when instead adopting‘extended’system boundaries that also includethe energy investments for service inputs such as‘project management’and insurance). It is especially noteworthy that even the latter EROIEXTrange is one order of magnitude higher than 0.8 which was obtained byFerroni and Hopkirk.

Комментарий администрации:  
*** Отключен (систематическая дезинформация) ***
Аватар пользователя SKonst
SKonst(12 лет 3 недели)

Del, не туда. Ниже. 

Аватар пользователя pppppppo_98
pppppppo_98(6 лет 9 месяцев)

110 квтч на кг и плюс 185 Мдж - так лучше? 

Аватар пользователя Николаев Александр

Да спасибо. я слишком поздно получил ваши данные. Мне до сих пор стыдно за использование столь недостоверных цифр. Но даже так всё это не выглядит внушающим доверия.

Аватар пользователя Valeryko
Valeryko(6 лет 6 месяцев)

Николаев Александр

я сомневаюсь , что за 17 лет потребление энергии на эти процессы сократилось в раза, на проценты да, в разы нет.

Именно в разы, точнее, на порядок со 100 долл за килограмм поликристаллического кремния в начале 2000-х  до 9,6 долл кг в Китае в 2018...Именно это одна из причин закрытия производства кремния на нашем ПХМЗ...на котором еще в 2000-х расход электроэнергии составлял 170 кВт-час за кг, а уже тогда  у Сименса - 50....

 

Комментарий администрации:  
*** Отключен (манипуляции, систематические передергивания) ***
Аватар пользователя Николаев Александр

Вы мне начали говорить про энергию, а привели в качестве аргумента какие-то доллары...А можно джоули?

Да и таки для электронного кремния.

Аватар пользователя Wodoleus
Wodoleus(8 лет 1 неделя)


Поликристаллическая панель это не панель поликристаллов. Это панель, на которой много монокристаллов)))

Аватар пользователя Zeta
Zeta(4 года 7 месяцев)

Как ни крути, 20 гигаджоулей не выходит.

Комментарий администрации:  
*** Отключен (систематическая дезинформация) ***
Аватар пользователя Wodoleus
Wodoleus(8 лет 1 неделя)

Вывести в космос)))) Будут и гигаджоули))) Всего-то решить проблему передачи на поверхность Земли)))

Аватар пользователя Николаев Александр

Для электронного кремния. для поликристалла действительно меньше.

Аватар пользователя Bazyaka
Bazyaka(8 лет 1 месяц)

Это что получается, что солнечная панель за 30 лет саму себя не окупает?!!!

Аватар пользователя Николаев Александр

Окупть ( денежно ) вполне может. Но вот для энергетики это не очень.

Аватар пользователя J1EXA
J1EXA(7 лет 4 месяца)

Ну так по EROI, если не учитывать деградацию, выходит много 80 лет.

Аватар пользователя Valeryko
Valeryko(6 лет 6 месяцев)

Bazyaka

Это что получается, что солнечная панель за 30 лет саму себя не окупает?!!!

Ну это как с выборами: важно не кто и как голосует, а кто и как считает....Разумеется, окупается, особенно если этими панелями  занимаются те же китайцы, а не "особоэффективные социально ответственные оли...топ-менеджеры", да еще "некоррупционнно" связанные с бюджетом одной "страны с прорывной экономикой, которой все остальные страны завидуют"....Например, для увеличчения срокка окупаемости можно взять солнечные панели  бренда "Дельта", одни из самых дорогих на рынке РФ (зато, правда,  с  с многолетней гарантией)...

Комментарий администрации:  
*** Отключен (манипуляции, систематические передергивания) ***
Аватар пользователя Николаев Александр

Ещё раз буде про корупцию и эффективных менеджеров .

БАН

Аватар пользователя Wodoleus
Wodoleus(8 лет 1 неделя)

Расчёт неверен в том, что если панельки продают дешевле себестоимости, то завод не будет их производить. Или увеличит цену для окупаемости. Если завод продаёт панели по этой цене, то и плясать нужно от этой цены И если стоимость полученной электроэнергии превысит стоимость панелей и сопутствующих товаров, с запасом на форс-мажор, то выгодны. Если не превысит, то невыгодны.

Аватар пользователя Bazyaka
Bazyaka(8 лет 1 месяц)

Всё проще, при производстве солнечных панелей используют источники энергии, у которых EROI не просто больше 1-цы а во много раз больше единицы, и это на солнечные панели.

Аватар пользователя Wodoleus
Wodoleus(8 лет 1 неделя)

А какая разница? Себестоимость панели это себестоимость панели, невзирая на все предыдущие затраты. Точнее из них она и складывается.

Аватар пользователя Николаев Александр

Не путайте тёплое с мягким, а именно себестоимость в денежных единицах и энергетические затраты. А так же учитывайте , что стимость ээ и других видов энергии различна.

Аватар пользователя Wodoleus
Wodoleus(8 лет 1 неделя)

Различна... причём если сейчас, пока стоимость угольной дешевле, то потом стоимость её резко возрастёт, поскольку угля будет мало, а вот количество солнечной - не изменится.

Аватар пользователя Николаев Александр
Аватар пользователя Wodoleus
Wodoleus(8 лет 1 неделя)

Это не играет роли. Уголь - конечен, по сравнению с солнечной энергией. Солнечная тоже конечна, но через многие милларды лет)))) А уголь мы можем выработать достаточно быстро.

Аватар пользователя SkySheep80
SkySheep80(9 лет 10 месяцев)

Странно, вы сами выше ссылаетесь на статью Феррони, в которой он для вычисление энергетических затрат складывает все денежные затраты, включая страховку, выплату процентов, управление проектом, и тд. 

Комментарий администрации:  
*** Либералиссимус ***
Аватар пользователя Николаев Александр

Тогда я её прочёл не внимательно, вообще это не точный расчёт а грубая прикидка.

Аватар пользователя SKonst
SKonst(12 лет 3 недели)

Учитывайте ещё и то, что общее потребление энергии в мире не стоит на месте, а непрерывно возрастает. И чем больше "экологичного" фотоговна для элоев пиндосов и европоцев  будут клепать морлоки китайцы, тем больше коксующегося угля последним на эти техпроцессы понадобится. А уголёк, особенно коксующийся, у них совсем-совсем не резиновый. И тем быстрее наступит полный и всеобщий звиздец и тем, и другим. С этой точки зрения фотовольтаика - благо, поскольку в выигрыше будет только Россия, которая в это дерьмо пока не вляпалась. laugh

Аватар пользователя Николаев Александр

С гораздо большей пользой Россия может потрать этот уголь на себя( например на металлургию, даёшь 100 миллионов тонн стали в год!)

Аватар пользователя Wodoleus
Wodoleus(8 лет 1 неделя)

Вообще-то надо не 100 миллионов стали давать, а разрабатывать новые технологии - экономные. Чтобы при тех же выходных данных тратить и угля и стали и кремния и энергии в десятки раз меньше.

Аватар пользователя Николаев Александр

Паровая машина Ватта была  раз в десять экономней аналогов. Ну как сократила потребление энергии Британия? Ну а металлы можно действительно заменить пластиком, который получают из нефти, газа, угля...

Аватар пользователя Wodoleus
Wodoleus(8 лет 1 неделя)

Проблема не в количестве потребляемой энергии. У нас, если что, под боком неисчерпаемый источник есть. Проблема в исчерпаемости земных ресурсов.

Аватар пользователя AsIsStuff
AsIsStuff(5 лет 1 месяц)

Если уж и увлекаться солнцем, то быть может, что-то и получится из устройств использующих энергию ИК спектра. Все таки, коллектор производит высокопотенциальное тепло, которое, хоть как-то, но можно хранить, да и деградации, наверное, меньше подвержены.

Аватар пользователя Николаев Александр

Вполне возможно . Но такая энергетика будет занимать свою нишу (на подобии ГЭС), и никогда не станет всеобщей.

Аватар пользователя AsIsStuff
AsIsStuff(5 лет 1 месяц)

Ну во все тот же ЕРОЙ все упирается. У меня есть стойкое ощущение, что в наш замечательный век, несмотря на наличие неплохих профильных специалистов, мы практически не имеем людей, способных комплексно подходить к решению технических вопросов. То есть, быть может (только предположение), даже существует физическая возможность массово перейти на тепловую солнечную генерацию, застроив ей всякие "задницы" нашей планеты. Возможно, современные производственные мощности и материалы, позволяют делать это даже весьма легко. Только кому это пока нужно?) И кто из современников обладает достаточной волей и ресурсами, чтобы запилить свою школу чего-то принципиально нового? Энтузиасты нынче - кругом не очень компетентные дурачки, а прожженные парни напрочь лишены энтузиазма и мотивации. Во все времена тот редкий тип человека, который совмещал эти качества, нынче предпочитает не иметь никаких дел с долбанутой системой, и выращивать удивительную капустку.

Аватар пользователя Николаев Александр

https://www.litmir.me/br/?b=281412&p=1

Прочтите. Там немного, но это того стоит. Удивляет масштаб.

Аватар пользователя tohoto
tohoto(4 года 7 месяцев)

Вы гуманитарий ?

Аватар пользователя AsIsStuff
AsIsStuff(5 лет 1 месяц)

А Вы?) Знаете сколько по миру бегает гумов, уверенных в том что корочки технического вуза автоматом добавили им мозгов?) 

Аватар пользователя Wodoleus
Wodoleus(8 лет 1 неделя)

То есть??? Какой коллектор производит высокопотенциальное тепло??? Откуда он взялся у солнечных панелей???

Аватар пользователя Антон Шилов
Антон Шилов(4 года 8 месяцев)

И как хранится тепло от коллектора? Вы имеете ввиду аккумулятор тепла? Так это скорее не хранение, а перераспределение в весьма ограниченном промежутке времени.

Аватар пользователя AsIsStuff
AsIsStuff(5 лет 1 месяц)

Именно так, поэтому ни слова о перспективности направления, только отмечаю, что с ним у отличие от панелек ещё не все понятно. Я например, очень плохо представляю масштабируемый способ передачи тепла от коллектора к аккумулятору.

Аватар пользователя pppppppo_98
pppppppo_98(6 лет 9 месяцев)

гавно это а не направление...Это аккумуляторы тепла... В широтах выше 45 тепло нужно - а ниже 45 нахер никому не нужно, посему затраты первичной энергии на кондиционирование равны затратам на обогрев...Это маркетинговая сторона дела...Теперь к физике... Солнечные коллекторы дают на выходе тепло 110 градусов...Единственное применение его - отопление... Резервуары для хранения - твердые или жидкие тела ...самая большая теплоемкость у воду  может сохранить в идеале ажно 4.2(95-20) = 315 кдж/кг=0,09 квтч/кг  - хуже чем у литиевых батарей (а там хранится не низкопотенциальное тепло а электрихимический потенциал) ...Да и при этом тепло будет рассеиаться... Теперь о далбейших преобразованиях .. Из всех альтернатив наиболее реален органический цикл ренкина  - на геотермальном тепле (примерно тех ж парметров он дает кпд в районе 10-12%... и с с ваших 0,09 квтч/кг остается 10 Втч/кг...Короче ни о чем...Остается исключительно использование для регенерации теплового поля скважинного грунтового насоса тепловых насоса - и то нужно хорошо бумать ка проеетировать систему 

Аватар пользователя AsIsStuff
AsIsStuff(5 лет 1 месяц)

Нене, хранить теплоту в водяном аккуме естественно не канает для генерации. Да и для отопления коллекторы весьма сомнительны. Если уж городишь для индивидуального отопления аккумулятор и нормально утепленное строение, то намного проще накачивать в него тепло из биомассы, чем ловить два часа солнышка в болотах типа Москвы или северной Европы, в месяцы, когда тепло нужнее всего.

С другой стороны, солнечные концентраторы дают теоретически действительно высокопотенциальное тепло, при котором показатели цикла Карно уже совсем иные. Керамический аккум можно разогревать до довольно высоких температур, при этом, если тело большое - остывать будет ооочень долго. Вопрос в том, как всю эту энергию в него засунуть.

Аватар пользователя pppppppo_98
pppppppo_98(6 лет 9 месяцев)

Никак... Керамика твердая ... Если нагревать прямым нагревом, то ввиду низкой теплопроводности нагреваться в первую очепередб дудетт  поверхность , и тут же переизлучать назад...Если через нагрев через промежуточное - тело - адя воды - все уже ранее обсуждено - высоких температур не достичь...На комплексе Нури использовали для хранения и ночной генерации расплав нитратов, с температурой 550...Там громадная башня и громадные площади зеркал... но запас накапливаемого тепла не так велик...А там пустыня - солнце светит каждый день, а унас месяцами нее светит - расплав остынет

Аватар пользователя stg34
stg34(7 лет 1 месяц)

Александр, и снова для тех кто в танке. Не сходится тут:

Eзатраты=0.5126(кг)*20*109(Дж)+3.0664(кг)*174(Дж)*106+8(кг)*7(Дж)*106+0.021(кг)*106*93(Дж)=8.97*1010 Дж

e1 = 0.5126(кг)*20*109(Дж)=10.25 ГДж

e2 = 3.0664(кг)*174(Дж)*106 = 0.53 ГДж

e3 = 8(кг)*7(Дж)*106=0.056 ГДж

e4 = 0.021(кг)*106*93(Дж) = 0.001953 ГДж

На порядок.

ПС. Если заметили ошибку в имени, извините, параллельно общался с другим человеком и переклинило

Аватар пользователя Николаев Александр

Ох. Всё таки допустил ошибку. 1.61*1010 EROI получается равен тогда 0.65.

Позор мне. Будем править. 

Спасибо

Впрочем фотовольтанику это не спасёт.

Аватар пользователя stg34
stg34(7 лет 1 месяц)

yes

Если, что, я не сторонник зеленой энергетики. :)

Аватар пользователя stg34
stg34(7 лет 1 месяц)

Удалил. Спать.

Аватар пользователя SKonst
SKonst(12 лет 3 недели)

Можете ещё здесь посмотреть: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301421516301379

Швейцарцы считали в 2015, у них EROEI по фотовольтаике 0.82 получился, но КМК отчётик у них несколько оптимистичен. Хотя они там постоянно подчёркивают о чрезмерной энерго- и материалоёмкости панелек по сравнению с АЭС и ТЭС. 

Аватар пользователя Zeta
Zeta(4 года 7 месяцев)

По вашей ссылке EROI 9-10

Комментарий администрации:  
*** Отключен (систематическая дезинформация) ***
Аватар пользователя SKonst
SKonst(12 лет 3 недели)

Имейте терпение, дочитайте до конца. Ключевые моменты выделил. 

7. Conclusion and policy implications

The calculated value for ERoEI is dimensionless, constituting the energy return (2203 kW he/m2) divided by the energy invested (2664 kW he/m2) – a ratio of 0.82. It is estimated that these numbers could have an error of ±15%, so that, despite a string of optimistic choices resulting in low values of energy investments, the ERoEI is significantly below 1. In other words, an electrical supply system based on today’s PV technologies cannot be termed an energy source, but rather a non-sustainable energy sink or a non-sustainable NET ENERGY LOSS. The methodology recommended by the expert working group of the IEA appears to yield EROI levels which lie between 5 and 6, (see Section 4.1), but which are really not meaningful for determining the efficiency, sustainability and affordability of an energy source. The main conclusions to be drawn are:

The result of rigorously calculating the “extended ERoEI” for regions of moderate insolation levels as experienced in Switzerland and Germany proves to be very revealing. It indicates that, at least at today's state of development, the PV technology cannot offer an energy source but a NET ENERGY LOSS, since its ERoEIEXT is not only very far from the minimum value of 5 for sustainability suggested by Murphy and Hall (2011), but is less than 1.

Our advanced societies can only continue to develop if a surplus of energy is available, but it has become clear that photovoltaic energy at least will not help in any way to replace the fossil fuel. On the contrary we find ourselves suffering increased dependence on fossil energy. Even if we were to select, or be forced to live in a simpler, less rapidly expanding economic environment, photovoltaic technology would not be a wise choice for helping to deliver affordable, environmentally favourable and reliable electricity regions of low, or even moderate insolation, since it involves an extremely high expenditure of material, human and capital resources.

Research and development should however, be continued in order in future to have more efficient conversion from sunlight to electricity and a cheaper, more reliable PV-technology offering increased efficiency and a longer, failure-free lifetime. The market will then develop naturally.

Страницы