*[Enwl] Fwd: [can-eecca] Re: кто может помочь ответить на вопрос (как сбаласировать неровности в выработке электроэнергии у ВИЭ)
ENWLine
Здравствуй, Ирина!
Вопрос, который ты задаешь, очень интересен и важен. Действительно, в отличие от ископаемых источников (ИТ) энергии и АЭС, мощность, выдаваемая ВИЭ, практически не управляема: ГЭС имеют сезонные колебания выработки, ветряные ЭС полностью зависят от силы ветра, солнечные ЭС плохо работают в пасмурную погоду, ночью регулярно прекращают выработку, зимой снижают выработку в разы, выработка приливных ГЭС снижается до нуля каждые 12 ч 25,2 мин. Пример неравномерности выработки электроэнергии с помощью ВЭС и СЭС представлен на рис. 1 (слайд 4 материала). Только выработка энергии на основе тепла земли и биомассы свободна от этих проблем. Однако потенциалы гео- и биоэнергии в абсолютном большинстве стран недостаточны для того, чтобы полностью обеспечить энергопотребности этих стран.
На проблемы неравномерности выработки накладывается проблема неравномерности потребления энергии — по времени суток, по дням недели и по времени года. Страны, нуждающиеся в отоплении в холодное время года, имеют дополнительную сложную задачу — запасти энергию на несколько месяцев отопительного сезона. Например, в России в среднем за год на отопление затрачивается более чем в два раза больше энергии, чем на все остальные цели. При использовании ископаемого топлива проблема отопления решается просто — зимой существенно увеличивается сжигание ИТ. При переходе на ВИЭ эта возможность прекращается. Только биомасса позволяет такое маневрирование.
При полном переходе энергетики страны на ВИЭ выработка электроэнергии будет очень неравномерной во времени. Пример изменения расчетной невязки мощности по году для Германии в 2050 году (при фактических погодных условиях 2009 года и следующих вкладах энергоисточников в общую выработку: ВЭС — 65 %, СЭС — 20 %, геотермо — 9 %, ГЭС — 4 %, биогаз (из отходов) — 2 %) представлен на рис. 2 (взят из отчета, рис. В-9 на стр. 58). Выработка может падать в 6 раз и возрастать в 2,5 раза по сравнению со средним значением. Для стабильной работы электросети требуется согласования вырабатываемой и потребляемой мощности. Поэтому неравномерность выработки является существенной технической проблемой. Например, сообщается, что Украина будет нуждаться в строительстве газопоршневых электростанций для компенсации скачков выработки уже в самые ближайшие годы в связи с ростом доли нестабильных ВИЭ.
Сейчас для решения проблемы неравномерности выработки электроэнергии нестабильными ВИЭ широко используется трансграничная торговля электроэнергией. Она хорошо помогает небольшой стране Дании, которая в периоды штиля покупает грязное электричество в соседних странах, а зимой отапливается в значительной мере ископаемым топливом. Но когда ВИЭ будут составлять значительную долю в энергопроизводстве всех стран, а тем более когда кроме ВИЭ других источников энергии вообще нигде не будет, такой вариант станет малоэффективным, потому что области штиля и/или пасмурной погоды обычно покрывают сразу несколько соседних европейских стран. А для компенсации возрастания потребления энергии в холодный период года были бы необходимы перетоки электроэнергии между северным и южным полушариями.
Решение проблемы заключается в аккумуляции энергии. Существуют несколько способов запасать энергию, различающиеся эффективностью, объемами энергии, которую можно запасти и сроками хранения. На рис. 3 (рис. В-10 на странице 59 отчета) можно увидеть сравнение этих способов по объемам и срокам запасания энергии. Видно, что долговременное запасание энергии в объемах, необходимых для отопительного сезона, возможно только по технологии Power-to-Gas (PtG) — это когда энергия запасается либо в виде водорода, получаемого в результате электролиза воды при использовании электроэнергии от ВИЭ, либо в виде синтетического газа, в простейшем случае метана, тоже получаемого при использовании электроэнергии от ВИЭ. Пример необходимых объемов аккумуляции энергии различными технологиями для Украины при полном переходе на ВИЭ можно найти в статье: «Для накопления энергии потребуется 0-139 ГВт*ч аккумуляторов, 9 ГВт*ч аккумулирующих ГЭС и 0-18840 ГВт*ч синтетического газа.»
Аккумуляторы могут позволить справиться только с кратковременными скачками выработки или потребления электроэнергии. Накопить энергию на отопительный сезон они не позволяют. Наглядный пример: вместо двух тонн солярки или четырех тонн угля для отопления сельского дома в течение зимы нужно было бы иметь 240 тонн аккумуляторов (3 ж/д вагона) стоимостью 3,5 млн долларов. К тому же, эти аккумуляторы должны находиться в отапливаемом помещении. Не помогают и другие методы — например, поднимание и опускание бетонных блоков краном. Для запасания энергии на отопление такого же сельского дома потребовался бы кран высотой 120 м, который оперировал бы бетонными блоками на площади 10 соток. Так что метод Power-to-Gas — единственно возможный способ аккумуляции энергии для отопления.
Одним из решений проблемы с отоплением в долгосрочной перспективе могут стать «пассивные» дома, не потребляющие энергию на отопление. Однако, к сожалению, для выполнения Парижского соглашения необходимо полностью прекратить выбросы парниковых газов к 2050 году, т. е. за ближайшие 32 года. За такой короткий срок не представляется возможным заменить все здания на пассивные. Например, в Германии ежегодно проходит тепловую санацию около 1 % зданий в соответствии с нормами, принятыми на настоящий момент. Эти нормы не делают дома пассивными, но обеспечивают здания достаточно высокой теплоизоляцией и другими энергоэффективными решениями. Даже на такую санацию потребуется около 80 лет (10 % зданий уже прошли санацию, 11 % зданий никак не утеплить, потому что они — памятники архитектуры и т. п.). В России ежегодно капитально ремонтируется до 1,5 % зданий. К сожалению, их тепловая санация осуществляется в соответствии со слабыми нормами устаревшего СНиПа 2003 года. Важным является немедленное введение строгих норм потребления тепла и их регулярное ужесточение, а также многократное увеличениие количества ежегодно санируемых зданий.
Синтетическое топливо является решением не только проблемы запасания энергии для отопления, но и должно частично помочь перевести транспорт на ВИЭ. Легковой автотранспорт, грузовой "по городу" и автобусы городского общественного транспорта могут быть эффективно переведены на электричество (сеть, аккумуляторы и другие решения). Водный транспорт и авиация на малые расстояния (приблизительно до 100-200 км) с длительными стоянками на конечных пунктах для подзарядки тоже могут быть переведены на электричество. Грузовой автотранспорт, водный транспорт и авиация на средних и больших расстояниях на электротягу переведены быть не могут (аккумуляторы получаются слишком тяжелыми). Для этих видов транспорта выходом является синтетическое топливо (сжиженный синтетический газ или водород, а для авиации — синтетический керосин), получаемое с помощью возобновляемого электричества. Следует отметить, что биотопливо (обязательно — только из отходов!) не сможет сыграть большой роли в транспорте. Для обеспечения, например, авиации биотопливом из "энергетических" сельхозкультур потребовалось бы засадить ими площадь, сравнимую с площадью континента.
Кроме расчетов, уже существует интересный и важный успешный эксперимент по полному переводу отдельного дома на ВИЭ. Это дом в пригороде Цюриха Брюттен, который полностью запитан от солнечных панелей и вообще не подключен к электросети. Необходимо отметить, что "пассивные" дома не имеют отопительной системы, но потребляют электроэнергию от сети. "Активные" дома производят больше энергии, чем потребляют, но только в среднем. Они подключены к электросети, которая в их случае выполняет роль аккумулятора, и не могут служить моделью энергетики, полностью основанной на ВИЭ.
Дом в пригороде Цюриха имеет 9 квартир и его жители успешно прожили в нем уже три зимы. Вот одно из описаний этого дома: линк. В нем применены все возможные системы повышения энергоэффективности — теплоизоляция, рекуперация тепла, тепловой насос и т. п. Для запасания энергии в доме применяются три системы: (1) аккумуляторные батареи емкостью 192 кВт*ч — приблизительно на 4 дня энергопотребления, (2) баки с водородом общим объемом 120 м3 под давлением до 30 атм — приблизительно на 8 месяцев, (3) баки с горячей водой 250 м3 — приблизительно на 1 год. Водород для аккумуляции энергии применяется как более эффективный в таких малых масштабах способ по сравнению с производством синтетического газа. Этот дом может рассматриваться как модель если не энергетики будущего, то хотя бы ее части, связанной с жилым сектором, и позволяет понять огромные масштабы необходимого запасания энергии при переходе энергетики на нестабильные ВИЭ. Следует отметить, что средняя температура января в Цюрихе составляет 0 градусов, и в более холодных странах объемы энергии, запасаемой на отопительный период, будут больше.
Общий вывод — технологии полного перехода на ВИЭ известны. Этот переход возможен во всех странах, включая страны с холодным климатом. Если не игнорировать Парижское соглашение по климату, а честно собираться его выполнить, то меры должны приниматься существенные и немедленно, чтобы полностью перейти на ВИЭ не позднее 2050 года. Для некоторых стран планы по очень существенному уменьшению выбросов парниковых газов к 2050 году разработаны достаточно детально (напр., для Германии), или несколько менее детально (напр., для Австрии) или находятся на уровне научных расчетов (напр., для Украины).
Если у тебя остались вопросы, пожалуйста, пиши мне.
А. Федоров (СПб - питерский)
Коллеги, копирую сеть ВЕКЦА.Очень интересная дискуссия.
чт, 7 мар. 2019 г. в 15:59, Michael Yulkin <yulk...@gmail.com>:Промышленность надо рассматривать в двух аспектах - а) в качестве потребителя энергии и б) в качестве потребителя топливных и иных ресурсов, которые используются в технологических процессах. В качестве потребителя энергии она ничем принципиально не отличается от любого другого потребителя, за исключением того, что обычно ей требуется много энергии. Ну, значит, она будет заключать договора с поставщиками энергии или напрямую с генерирующими компаниями на то количество, которое ей надо. Другой вопрос, может ли Белоруссия в принципе обеспечить бесперебойное энергоснабжение от ВИЭ, есть ли у нее для этого необходимое разнообразие источников (должен соблюдаться баланс между солнечной и ветровой энергией), а также необходимая мощность накопителей (их не нужно много, но их должно быть достаточно) и разветвленность энергосетей (для передачи энергии оттуда, где в данный момент генерируется, туда, где есть в ней потребность). Я не хочу сказать, что это появится по щелчку пальцев, но это можно сделать, и довольно быстро, если взяться. Со второй частью сложней. Прежде всего, надо смотреть, какая промышленность представлена в Белоруссии, какие ресурсы она использует, в каком количестве и насколько эффективно. В подавляющем большинстве случаев на предприятиях имеются колоссальные резервы для ресурсо- и энергосбережения. Просто этим никто не занимается. Ну, например, есть ли статистика о том, сколько предприятий внедрили у себя стандарт ISO 50001? Уверен, что немного. А надо, чтобы это было на каждом мало-мальски крупном предприятии. Там же есть огромный потенциал для использования вторичных ресурсов. Ну, и наконец, никто же не говорит о том, что переход на ВИЭ и на низкоуглеродные технологии в промышленности должен произойти за ночь или за год. Это процесс постепенный. Тут главное не спать, а что-то все время делать, ставить цели, определять задачи и решать их. Кстати, в связи с переходом на ВИЭ, многие предприятия, которые включены в технологическую цепочку производства ископаемого топлива и энергии рано или поздно отомрут за ненадобностью. Обычно это грязные, энергоемкие предприятия. Т.е. они просто закроются, когда энергетика и транспорт перейдут на ВИЭ. Значит, о них можно не беспокоиться. А вот о людях, которые там работают, надо беспокоиться. Причем уже сегодня.С уважением,М.Юлкин
On Thu, Mar 7, 2019 at 6:34 PM Irina Sukhy <suh...@gmail.com> wrote:Спасибо огромное. И ещё вопрос про промышленность. Всегда аргументом выставляют ,что промышленности надо много энергии и вот её то невозможно обеспечить возобновляемыми источниками. И что накопителей таких нет, или дорого, или в Беларуси нет возможности делать гидро накопители -равнинный рельеф.
чт, 7 мар. 2019 г., 16:54 Vladimir Chuprov <vladimir....@greenpeace.org>:Коллеги,
Резюмируя. Есть 2 основных вопроса - электроэнергия и отопление зданий (особенно в холодных регионах).
По первому - вопрос решается за счет накопителей, перекидывания энергии из одной части страны в другую и межстрановые перетоки.
По второму - в первую голову нужно строить совершенно новые здания. Нынешние (особенно многоэтажные) здания конечно же не утеплить за счет ВИЭ. Поэтому в качестве первого шага - все следующее строительство должно быть переориентировано на пассивные, а где возможно и плюсовые дома. Получится не везде, и в самые морозы отапливать пассивные здания придется. В этом случае это может быть децентрализованное отопление на основе тепловых насосов, водородных накопителей (есть такие дома с водородным газгольдером, и у Владимира есть соотв. статья). Возможно и другие технологии подоспеют. Ну и помним про биотопливо (биогаз, дрова, пеллеты) там, где возможно.
Что еще важно. Нужно понять, сколько пришлых людей нужно держать в условиях полярной ночи. Речь не коренных народах и не о тех, кто нашел себя на Севере. Речь о новом территориально-производственном планировании городов, где многие наши города, которые возникли для или благодаря добыче ископаемого топлива, просто потеряют экономическую основу своего существования. Смотри пример вымирающей Воркуты. Там начинается оживление, но опять же с возвращением угольных проектов. Многие города останутся, но это будет совсем другая ситуация - не нужно будет обогревать столько городов и зданий.
Ну и отдельный третий вопрос - по транспорту. Тут электротяга (сеть и батареи), водородные элементы и биотопливо.
07.03.2019 15:34, Vladimir Sidorovich пишет:
чт, 7 мар. 2019 г. в 15:01, Tatiana Shauro <tsh...@climatenetwork.org>:Ира, привет!Ставлю в копию главных экспертов по энергетике всея Руси.Надеюсь они помогут с твоим вопросом.Коллеги, подскажите пожалуйста.С уважением,Татьяна
чт, 7 мар. 2019 г. в 11:05, Irina Sukhy <suh...@gmail.com>:С кем бы обсудить?Где можно найти развернутый ответ на вопрос который всё время задают, зима, -20, ночь, нет ветра -как сбаласировать неровности в выработке, какие решения для накопления энергии. И еще у нас всё время гворят что унас ТЭЦ, то есть тепло и энергия, и как же отапливаться при возобновляемых источниках.
Можешь кого посоветовать.Ирина
--
Best regards,Tatiana Shauro
------------- * ENWL * ------------
Ecological North West Line * St. Petersburg, Russia
Independent Environmental Net Service
Russian: ENWL (North West), ENWL-inf (FSU), ENWL-misc (any topics)
English: ENWL-eng (world information)
Send information to en...@lew.spb.org, enwl...@lew.spb.org, en...@lew.spb.org, en...@lew.spb.org
Subscription, Moderator: vf...@lew.spb.org or en...@enw.net.ru
Archive: http://groups.google.com/group/enwl/
Additionally: http://www.enwl.net.ru/
(C) Please refer to exclusive articles of ENWL
-------------------------------------
