Проблемы солнечной энергетики на примере Калифорнии

В серии статей я рассматривал разные виды прерывистой возобновляемой энергетики, или, согласно моей личной терминологии, альтернативно одаренной энергетики (АОЭ). Затрагивались вопросы интеграции больших объемов АОЭ в энергосети, ветроэнергетики в Австралии, в Дании, приливной энергетики, малой "домашней" энергетики, и ряд других вопросов. Пожалуй, будет интересно рассмотреть быстрорастущий в мире сегмент АОЭ - солнечную энергетику.

Для изучения этого вопроса давайте посмотрим на один из самых паразитических постиндустриальных регионов мира - Калифорнию. Замечательная почти страна, населена хорошими людьми, хотя и с большой долей радужных креаклов, разъезжающими по дорогам штата исключительно на теслах, и усиленно борющихся с глобальным потеплением.

США ресурсы

Статистика основных типов энергии, вырабатываемой в Соединённых Штатах

Солнечных эльфов Калифорнии я собираюсь рассмотреть в двух статьях, в первой будет перевод статьи из Лос Анжелес Таймс, во второй «Кривая Утки» Калифорнии, и экономика солнечных станций, включая термальные станции.

Для начала темы я приведу отрывки (со своими комментариями) из большой статьи в Los Angeles Times. Статья пунктиром показывает основные достижения и проблемы с которым столкнулась Калифорния в тяжелом деле спасения планеты от углекислого газа.

"California invested heavily in solar power. Now there's so much that other states are sometimes paid to take it" . (желающие прочитать ее полностью делают это тут ) (июнь 2017 г.)

"Калифорния по тяжелой инвестирует в солнечную энергию. Теперь ее так много, что иногда приходится платить другим штатам, чтобы избавиться от нее"

В течение 14 дней в течение марта электросети в Аризоне получали подарок от Калифорнии: бесплатную солнечную энергию. Ну, на самом деле лучше, чем бесплатную. В те дни Калифорния производила так много солнечной энергии, что платила Аризоне за избавление от избытка электроэнергии чтобы не перегружать свои собственные энергосети. Это также происходило восемь дней в январе и девять в феврале. Говорят, что эти транзакции помогли сэкономить потребителям электроэнергии в Аризоне миллионы долларов в этом году, хотя операторы сетей отказались сказать точно, сколько. А Калифорния при этом еще и платила другим штатам за получаемое электричество.

Число дней, когда Калифорния «выбрасывала» неиспользованное солнечное электричество, было бы еще выше, если бы государство не приказывало бы некоторым солнечным станциям останавливать генерацию- даже когда газовые электростанции, которые способствуют выбросам парниковых газов, продолжали производить электричество.

Генерация солнечной энергии и энергии ветра была «обрезана» на относительно небольшой объем - около 3% в первом квартале 2017 года, но это более чем в два раза больше по сравнению с аналогичным периодом прошлого года. Развитие солнечной генерации будет увеличивать объем «обрезаемой» энергии в будущем..

Почему Калифорния, чемпион по возобновляемой энергии, не использует всю солнечную энергию, которую она может генерировать?

Ответом, в частности, является то, что штат добилось значительных успехов в увеличении производства возобновляемой энергии в последние годы. Но это также отражает острые конфликты между основными энергетическими игроками в штате, по проблеме как наилучшим образом интегрировать эти новые источники электроэнергии в систему, в которой по-прежнему преобладает генерация на ископаемом топливе.

США экономика ресурсы

Вклад нефтегаза в экономику Соединённых Штатов

В округе Западный Керн солнечные батареи почти на двух квадратных милях земли составляют проект «Солнечный маяк», принадлежащий Департаменту воды и энергетики Лос-Анджелеса. (Mel Melcon / Los Angels Times)

В Калифорнии нет органа власти, который бы полностью отвечал за энергетическую политику. Это привело к двойственному подходу, который создает постоянно увеличивающийся избыток энергии и оказался дорогостоящим для потребителей электроэнергии. Тарифы здесь росли быстрее, чем в остальной части США, и теперь калифорнийцы платят за электричество примерно на 50% больше, чем в среднем по стране.

Какой сюрприз, штат с самой большой долей бесплатной энергией, имеет самые высокие тарифы. Хотя, впрочем, почему сюрприз ? Разумеется, двойное вложение средств в инфраструктуру, приводит к росту совокупных расходов на электричество.

Возможно, самый яркий пример: Калифорнийский законодатели санкционировали, что к 2030 году половина электроэнергии штата должна поступать из возобновляемых источников; сегодня это примерно одна четверть. Эта цель когда-то считалась дико оптимистичной. Но солнечные панели стали намного эффективнее и дешевле. Таким образом, солнечная энергия теперь часто бывает такой же цены или дешевле, чем у большинства других видов электроэнергии, и ее производство так сильно взлетело, что цель теперь выглядит смехотворно легкой.

США ресурсы

Себестоимость добычи нефти в долларах США

Конечно, если не учитывать расходы на балансировку пилы, то может казаться, что "солнечная энергия дешевле, чем большинство других видов энергии", только вот экономику не так легко обмануть. Растущие совокупные расходы системы, приводят к растущим тарифам и/или падающей надежности системы.

В то же время, однако, государственные регулирующие органы, которые действуют независимо от законодательной власти, до недавнего времени продолжали уделять особое внимание предложениям электрокомпаний по строительству новых газовых электростанций.

Вот так вот, религиозные деятели хотят добить энергосистему (и экономику) штата, а специалисты пытаются этому сопротивляться.

Эти конфликтующие подходы раздражают лидера Сената Кевина де Леон (D-Los Angeles), который выступает против новых станций на ископаемом топливе. Он предложил закон, который потребовал бы, чтобы штат выполнил свою задачу в достижение объема 50% возобновляемой энергии пятью годами ранее, к 2025 году. Еще более амбициозно он недавно предложил закон, требующий 100% энергии штата из возобновляемых источников энергии к 2045 году.

США ресурсы

Пределы рентабельности месторождений сланцевой нефти в США

Обратите внимание, что пока еще в мире не существует энергосистемы с долей альтернативно одаренного электричества более 20%. То есть пока еще мы нигде не видели "звериный оскал зеленой энергетики" в полный рост. Возможно, никогда и не увидим, так как я сомневаюсь в способности энергосистемы существовать, после того, как доля прерывистой возобновляемой энергетики (АОЭ) превысит 20%.

«Я хочу быть уверенным, что у нас не будет двух разных путей», - сказал де Леон. «Развитие производства чистой энергии, и одновременное строительство газовых станций является «плохим капиталовложением».

То есть в принципе понимание, что два пути сразу - это плохо, у него есть. Только вот когда специалисты пытаются его убедить, что нормальная энергетика необходима, а "зеленая" энергетика это паразитическое украшательство, товарищ им не верит. И правильно делает. Пусть развивается АОЭ в Калифорнии.

Экологические группы еще более критичны. Они утверждают, что строительство новых газовых станций в то же время, когда принудительно ограничивается («отбрасывается») излишек производимой солнечной энергии «показывает, что энергокомпании при - поддержке регуляторов – ставят приоритет получения прибыли выше сокращения выбросов парниковых газов.»

Ресурсы США

Импорт нефти в США по странам

Надо, же какие мерзавцы - интересы прибыли, то есть здравого смысла и окупаемости, они смеют ставить выше чем священная религиозная цель эльфов - снизить выбросы углекислого газа.

Чиновники и менеджеры энергокомпаний оспаривают эту точку зрения. Они утверждают, что переход от энергии ископаемого топлива к возобновляемой энергии является сложным и что излишек мощностей неизбежен.

Достаточно сложно объяснить простые вещи, и при этом не оказаться в числе ватников и ретроградов. Специалистам приходится говорить эзоповым языком. В частности "излишек мощности неизбежен" - означает, что сколько не добавляйте в сеть прерывистую альтернативную "генерацию", в ней все равно должна присутствовать нормальная генерация в объеме равном объему максимального возможного потребления.

Они отмечают, что спрос на электроэнергию колеблется - летом она выше в Калифорнии из-за кондиционирования воздуха и ниже зимой, поэтому некоторые производственные мощности неизбежно будут недоиспользоваться зимой. Кроме того, солнечный источник энергии также вариативный. Он достигает максимума в полдень, когда солнечный свет сильнее всего. Но даже тогда он не является полностью надежным. Потому что никто не может быть уверен, когда облака могут блокировать солнечный свет в течение дня. Для восполнения провалов необходима генерация электричества из ископаемого топлива. Специалисты энергокомпаний отмечают, что производство солнечной энергии часто приходится прекращать («отбрасывание энергии»), потому что запуск и остановка газовых станций является более дорогостоящим и более сложным, чем остановка солнечных батарей.

То есть бронепоезд на запасном пути нужно держать все время.

Однако, несмотря на растущий избыток энергии, власти только недавно согласились приостановить рассмотрение предложений о строительстве новых электростанций на природном газе, чтобы пересмотреть вопрос о том, нужны ли они.

Ключевым вопросом в дискуссии является, сможет ли Калифорния опираться на возобновляемые источники энергии для покрытия большинства или всех своих потребностей и безопасно прекратить использование станций на ископаемом топливе.

Ответ в значительной степени зависит от того, насколько быстро будут улучшаться аккумуляторы, будут ли они дешевле и смогут ли хранить энергию для использования, когда солнце не светит. Сторонники солнечной энергетики говорят, что технология быстро развивается, и это сделает возможным использование возобновляемых источников энергии намного раньше, чем это было ранее предсказано, возможно, через два десятилетия или даже меньше, что означает мало необходимости в новых электростанциях с продолжительностью жизни от 30 до 40 лет.

США - ресурсы

Такое, несколько эстонское осознание того, что ответ зависит от наличия дешевых аккумуляторов, и это притом, что в Калифорнии прерывистая возобновляемая энергетика уже много лет бурно развивается (причем на субсидиях). Вероятно, для разумных людей было бы правильней сначала изобрести дешевые аккумуляторы, а уже потом коренным образом перестраивать энергетику страны. Но радужным личностям легких путей не нужно. Гораздо лучше, сначала убить энергетику, получить самые высокие тарифы в стране, а потом сидеть и мечтать о том, что через двадцать лет появятся дешевые аккумуляторы.

«Это не проблема возобновляемых источников энергии. Это проблема возобновляемой политики государства», - сказал Гэри Акерман, президент Western Power Trading Forum, ассоциации независимых производителей электроэнергии. «Мы вынуждены принудительно сокращать (отбрасывать излишки) генерацию возобновляемой энергии в летние месяцы. А весной мы должны доплачивать людям деньги, чтобы заставить их брать энергию».

Не так давно солнечная энергия была едва ли на уровне ошибки округления для производителей энергии в Калифорнии.

В 2010 году на электростанциях в штате было произведено чуть более 15% электроэнергии из возобновляемых источников. Но это была главным образом ветровая и геотермальная энергия, всего лишь 0,5% от солнечной энергии. Теперь, когда общая сумма выросла до 27%, солнечной энергии генерируется 10%, то есть большая часть увеличения произошла за счет солнца. Эти данные не включает сотни тысяч солнечных систем на крышах, которые дают дополнительные 4 процентных пункта, и их доля постоянно растет.

Быстрое развитие солнечной энергии связано с ее падающей ценой, что делает ее очень конкурентоспособной с другими источниками электроэнергии. Частично это связано с субсидиями, но значительная часть снижения приходится на резкое снижение стоимости изготовления солнечных панелей и повышение их эффективности.

Частично связано с субсидиями, частично со снижением цены панелек, ну и не забываем, что благодаря росту тарифов иметь дома собственную панельку становится "выгодно". И неважно, что дальнейшая установка домашних панелек приведет к дальнейшему росту тарифов, и никого не волнует, что фактически эта "выгода" образуется за счет обворовывания соседей, главное, что она реально стимулирует быстрее переходить на светлое эльфийское электричество.

Средняя стоимость солнечной энергии для жилых, коммерческих и коммунальных объектов снизилась на 73% в период между 2010 и 2016 годами. Солнечное электричество сейчас стоит от 5 до 6 центов за киловатт-час то есть примерно, как электроэнергия, произведенная на газовых станциях, и вполовину меньше стоимости ядерной энергетики.

Казалось бы парадокс, эта фраза противоречит информации о росте тарифов в Калифорнии. На самом деле, фраза правдивая, но можно ведь скромно умолчать, что это происходит за счет эффекта канибализации бизнеса, которому подвержены любые виды альтернативно одаренной энергетики. В тот момент, когда энергия есть, она есть у всех одновременно и цена энергии стремится к нулю, но одновременно совокупные расходы системы растут, и поэтому среднедневные тарифы всегда стремятся в космос. И чем больше в системе дешевой альтернативной энергии, и чем "дешевле" она будет обходится потребителям, тем дороже будут средние тарифы, и тем дороже будет обходится электричество в целом, для потребителей, экономики и налогоплательщиков (включая плательщиков колониальных налогов).

Пролетите над равниной Карризо в Центральной долине Калифорнии недалеко от Сан-Луиса-Обиспо, и вы увидите, что некогда бесплодная земля теперь представляет собой огромную солнечную ферму с панелями, покрывающими более семи квадратных миль - одним из крупнейших проектов в области чистой энергии в мире. Когда солнце светит над Солнечной фермой Топаз, сверкающие панели производят достаточно электроэнергии для питания всех жилых домов в городе размером с Лонг-Бич, население 475 000 человек.

Три крупных акционерных предприятия штата, теперь считаются крупнейшими производителями солнечной энергии. Южная Калифорния Эдисон производит или покупает более 7% своего электричества от солнечных генераторов, Pacific Gas & Electric 13% и San Diego Gas & Electric 22%.

Точно так же пролетите над любым крупным городом, и вы увидите дома, склады, предприятия и автостоянки с солнечными установками на крыше.

Чтобы избежать перегрузки системы CAISO может бороться с периодическим избытком энергии двумя путями: приказывать некоторым солнечным и ветро станциям временно прекращать генерацию или перенаправлять избыток энергии в другие штаты.

Это потому что слишком много электроэнергии может перегрузить систему передачи и привести к перебоям в подаче электроэнергии, так же, как слишком мало. Проблема усложняется тем, что хотя CAISO может требовать прекращения генерации от крупных производителей, оператор не может контролировать малые солнечные установки на крышах, которые производят электричество.

CAISO становится все сложнее и сложнее жонглировать этими излишками.

В 2015 году солнечная и ветро генерация сокращалось примерно в 15% времени в течение 24-часового периода. Это выросло до 21% в 2016 году и 31% в первые несколько месяцев этого года. В большинстве случаев это связано с увеличением объема производства солнечной энергии, хотя в этом году в штате увеличилось производство гидроэлектроэнергии, что привело к избытку возобновляемых источников энергии.

Даже когда генерация солнечной энергии принудительно сокращается, штат может производить больше, чем он использует, потому что трудно точно уравнять спрос и предложение. Все больше домовладельцев устанавливают солнечные панели на крыше и их панели могут отправлять больше электроэнергии в сеть, чем ожидалось в то время, как общее потребление энергии штата может упасть ниже ожидаемого

США - ресурсы

США - нефть поделена по происхождению

Это означает, что CAISO все чаще имеет избыток солнечной энергии и энергии ветра, которую он может отправить в Аризону, штат Невада и другие штаты.

Когда этим штатам требуется больше электроэнергии, чем они производят, они платят Калифорнии за энергию. Но все больше количество дней, когда в Калифорнии избыток электричества приходится на периоды с отсутствием потребности соседей в дополнительном электричестве, поэтому Калифорния должна заплатить за отдачу им энергии. CAISO называет это «отрицательной ценой».

Почему Калифорния должна платить, а не просто отдавать энергию бесплатно?

Когда нет спроса на всю энергию, которую производит государство, CAISO необходимо быстро продать избыток, чтобы избежать перегрузки электрической сети, что может привести к отключению электроэнергии. Избыток приводит к падению цен, даже ниже нуля. Это потому что Аризона должна ограничить свою собственную генерацию электричества, чтобы принять энергию Калифорнии, когда она на самом деле не очень-то и нужна, а это приносит дополнительные расходы. Таким образом, Аризона будет согласна принять энергию из Калифорнии, только если у нее есть экономический стимул, то есть если за это заплатят.

США - ресурсы

США - доля импорта в общем потреблении нефти

Понятно, что периодически набегающие волны "бесплатной" энергии разрушающе действуют на энергосистему. (Кстати, именно поэтому страны на границе с Германией или устанавливают, или требуют установки блокираторов, ограждающих их энергосистемы, от "бесплатных" излишков немецкой альтернативной одаренной энергии.) Возможно, что дешевле и правильней было бы взорвать все магистрали объединяющее Калифорнию и другие штаты, чтобы оставить их вариться в собственном альтернативном соку, но, очевидно, это запрещено , поэтому штаты соседи хотя бы стараются содрать с Калифорнии деньги, за ту пользу которую она им причиняет.

В течение первых двух месяцев этого года CAISO платила за перераспределение избыточной энергии в другие штаты в семь раз чаще, чем в тот же период в 2014 году. «Отрицательная цена» была в среднем в 18% от всех продаж, против примерно 2,5% в том же период в 2014 году.

Большинство «отрицательных цен» обычно происходят в относительно короткие периоды в полдень, когда производство солнечной энергии является самым высоким. Но то, что произошло в марте, показывает, как растущий избыток солнечной энергии может оказывать гораздо большее влияние в будущем. Периоды «негативного ценообразования» продолжались дольше, чем в прошлом, часто в течение шести часов за один раз и один раз в течение восьми часов, согласно отчету CAISO.

Проблема с избытком энергии будет несколько ослабляться летом, когда потребление электроэнергии в Калифорнии на 50% выше, чем зимой. Но CAISO признает, что сокращение и «отрицательное ценообразование», вероятно, будут происходить все чаще в будущем, поскольку производство солнечной энергии продолжает расти, если не принять меры для более эффективного управления избыточной электроэнергией.

США - ресурсы

США - добыча нефти по месторождениям

Крупнейшая энергокомпания Аризоны, государственная служба штата Аризона, является одним из крупнейших бенефициаров щедрости Калифорнии, поскольку она находится по соседству, и энергия может легко передаваться по линиям электропередач.

В те дни, когда Аризоне платят за избыточную солнечную энергию Калифорнии, государственная служба штата Аризона утверждает, что она сокращает свою собственную солнечную генерацию, а не генерацию на ископаемом топливе. Поэтому избыточная солнечная энергия Калифорнии не снижает выбросы парниковых газов, когда она передается в Аризону.

Почти умные люди живут в Аризоне, видимо, они менее радужные. Они предпочитают не убивать свою нормальную энергетику, а отключать солнечную. Были бы совсем умные, если бы изначально бы ее не строили бы.

CAISO говорит, что он не подсчитывает, сколько заплачено другим в этом году за избыток электроэнергии. Но недавний отчет об избыточном снабжении показал, что оператор часто платит покупателям до 25 долл. США за мегаватт-час, чтобы заставить их взять лишнюю энергию, сообщает Управление энергетической информации.

США - ресурсы

США - добыча и потребление нефти

Это хорошая сделка для Аризоны, которая использует то, что ей платят Калифорнии, чтобы сократить счета за электричество собственных клиентов. Покупатели коммунальных услуг обычно платят в среднем от 14 до 45 долларов США за мегаватт-час за электричество, когда нет избытка от производства солнечной энергии.

Притом что солнечная энергия растет настолько сильно, что ее иногда принудительно сокращают, нужно ли Калифорнии тратить от 6 до 8 млрд. Долл. США на строительство или реконструкцию восьми электростанций на природном газе, которые получили предварительное одобрение со стороны регулирующих органов, тем более что законодательные лидеры хотят ускорить уход от энергии ископаемого топлива?

Ответ зависит от того, кого вы спрашиваете.

Энергокомпании неоднократно заявляли «да». До последнего времени регулирующие органы штата с этим соглашались, одобряя почти все предложения для новых электростанций. Но в этом месяце, ссылаясь на растущий излишек электроэнергии, регулирующие органы объявили о планах приостановить более ранние утверждения четырех из восьми заводов, чтобы определить, действительно ли они нужны.

США - ресурсы

США - водный стресс и электростанции 2025

В Калифорнии так много избыточного электричества, что существующие электростанции в среднем работают с коэффициентом использования мощности чуть менее одной трети. И некоторые станции закрываются на десятилетия раньше запланированных.

Несмотря на это большие энергокомпании продолжают настаивать на строительстве всех станций, утверждая, что строительство газовых станций не противоречит развитию солнечной энергии. Они говорят, что оба пути необходимы для обеспечения того, чтобы в Калифорнии были надежные источники энергии - где бы и когда бы это ни было необходимо.

На сегодня Калифорния имеет около 50 гигаватт установленной мощности нормальной энергетики. Максимальный исторический пик потребления как раз был равен 50 гигаваттам. Сейчас, обычно, пиковое потребление составляет около 45 гигаватт, С учетом какой- никакой помощи от альтернативной энергетики, штат имеет запас порядка 5-10 гигаватт. Бедненько, но пока жить можно. Правда специалистам видимо лучше известно какие из этих мощностей уже устарели и требуют замены.

Тем не менее возможно им действительно стоит больше задумываться не о строительстве новых газовых станций, а о сохранении на рынке существующих. В 2016 году две большие газовые станции обанкротились так как не смогли получать достаточно доходов на искаженном калифорнийском рынке (578 MW Sutter Energy Center , 1,200 MW La Paloma plant ). Еще порядка 6 гигаватт находятся под угрозой закрытия (As gas plants struggle, California seeks new flexible capacity strategies )

США - ресурсы

США - водный стресс и электростанции

Когда/если эти станции будут закрыты, надежность работы энергосистемы и возможность балансировки энергосистемы Калифорнии, будет в основном зависеть от интерконекторов в соседние штаты, те где более здоровые на голову политики, не так сильно торопятся убивать нормальную энергетику.

Пока можно сказать, что в то время как в среднем по стране тарифы с 2008 г. упали, в Калифорнии они выросли. Конечно в этом виноват Путин, а то, что одновременно в Калифорнии получило развитие прерывистая возобновляемая энергетика - это случайность.

Проблема, затронутая в статье, то есть большая доля солнечной энергетике в энергобалансе Калифорнии, кроме периодического перепроизводства солнечной энергии, имеет еще одно неприятное следствие - Кривую Утку (Duck Curve). Это фигура, которая образуется на графике наложением двух линий - графика суточной потребности в электричестве, и графика суточной потребности в генерации нормального электричества (за вычетом ПВИЭ).

Проблема состоит в необходимости резко увеличить производство энергии в послеобеденное время. Или скажем так, более резко увеличивать, чем в нормальной системе. В некоторые периоды, энергосистема Калифорнии должна добавлять в сеть 13-20 гигаватт мощности за 8-9 часов. Это примерно 30-40% от суточного максимального потребления. В том числе в некоторые дни 13 Гигаватт мощности за три часа. При этом задействованы эти мощности будут только несколько часов. Естественно, что это приводит к следующим последствиям:

Уменьшается возможность работать в системе угольным, атомным станциям . Угольные станции, в частности, в Калифорнии уже практически убиты. Уменьшается возможность работать для газовых ПГУ станций, наиболее эффективных и экономичных. То есть сокращается работа базовых станций.

Резко увеличивается необходимость в газотурбинных станциях, маневренных, но не слишком эффективных. Либо принуждать работать ПГУ станции в несвойственном им и не совсем эффективном для них режиме.

Увеличивается зависимость от перетоков энергии из других штатов.

Калифорнийская Кривая Утки была впервые обозначена в 2013 г. в отчете CAISO и согласно прогнозам, проблема будет нарастать в будущем.

Но в реальности в связи с удешевлением солнечных панелей, этот процесс идет значительно быстрее. (The California Duck Curve Is Real, and Bigger Than Expected)

Наличие проблемы (но не способы ее решения) уже доходит даже до головной кости калифорнийских политиков. В октябре они приняли новый закон, предписывающий бороться с Кривой Утки, с помощью альтернативно одаренных методов. (California passes bill to fight duck curve with non-carbon resources) В первую очередь с помощью внедрения новых систем краткосрочного хранения энергии, мини-ГЭС и управления потреблением.

Одно время предполагалось решать эту проблему с помощью термальных солнечных электростанций, совмещенных с газовым разогревом. Давайте рассмотрим в качестве вполне типичного образца станцию Айвонпа (Ivanpah) в Калифорнии.

Год ввода в эксплуатацию 2014 г.

Три башни концентратора высотой по 140 м.

Три участка гелиостатов (зеркал) по 173 тыс. штук.

Установленная мощность 390 Мвт.

КИУМ (планируемый) - 27%, КИУМ (фактический 2016 г.) – 20%

Выработка энергии 0,9-1.08 Гигаватт*час в год. (выработка зимой примерно в три раза меньше чем летом)

Утренний разогрев, выработка в ночное время и в облачные дни может производиться газом.

Стоимость 2.2 млрд долларов.

То есть, что мы имеем по факту?

На самом деле это относительно небольшая газовая электростанция мощность чуть меньше 400 Мвт. Причем станция сделана не по самой экономичной схеме, в связи с этим расход газа на выработку электроэнергии превышает расход газа на современных газовых станциях. Поэтому фактический КИУМ станции довольно низкий, газ используется в основном только для разогрева станции.

Из садистских соображений к этой неэффективной газовой станции американцы приделали устройство для сжигания на лету птичек. Ну нравится им смотреть, как забавно птички делают «пуфф..», сгорая на лету. В качестве незначительного побочного свойства, это садистское устройство позволяет чуть-чуть экономить газ. Уолл стрит джорнал так это проект и обозначило «The $2.2 Billion Bird-Scorching Solar Project» (Двух милардный проект для сжигания птиц)

Давайте посмотрим экономику этого «зеленого» проекта для защиты природы.

Нормальная газовая станция подобной мощности стоила бы не более 400-600 млн. долларов. Плюс была бы значительная экономия за счет того, что не потребовалось бы тянуть газопровод в пустыню и магистральный кабель из пустыни. Газовую станцию можно было бы разместить ближе к потребителям.

Следовательно, устройство по сжиганию птичек обошлось в дополнительные 1,6-1,8 млрд долларов. Станция вырабатывает не более 1,08 Гигаватт*час энергии в год, причем часть энергии вырабатывается за счет газа. Менеджеры говорят, что 5% энергии вырабатывается за счет газа, но тут вопрос в том, как посчитать. Журналисты считали, что сжигаемого газа на нормальной станции хватило бы на выработку четверти электричества. То есть солнечная «электростанция» вырабатывает не более чем 800-900 мегаватт*час энергии в год. КИУМ эльфийского прибора для сжигания птиц составляет порядка 25-27%. Таким образом, реальная мощность «солнечной станции» порядка 100 Мгв.

Нетрудно посчитать, что стоимость 1 мегаватта реальной мощности составляет примерно 18 млн. долларов. Если не ошибаюсь, станция сейчас работает по дотируемому тарифу 0,125 долларов за квт*час. Выручка чуть больше 100 млн. долларов за год. (причем два года, из-за ряда проблем, станция работала примерно на 50-60% проектной мощности).

Если бы сжигаемый газ был бы бесплатный, эльфы работали бы без зарплаты, а гномы-банкиры не брали бы проценты, то буквально лет за двадцать (это при дотируемом тарифе!) станция бы окупилась бы. Но так как, к сожалению, станция построена не в зеленой сказке, а в суровой ватной действительности, то срок окупаемости – никогда.

Удивительно, на какие только затраты не пойдешь, для удовлетворения извращенческих садистских склонностей к уничтожению живых существ.

 

В настоящее время американцы разработали несколько более усложненное устройство для уничтожения птиц – это солнечные термальные станции с солевым аккумулятором тепла. (Кстати, обратите внимание, что в российской версии википедии в описании станции Айвонпа ошибочно указанно использование соли)

В качестве примера можно посмотреть Кресцент дюнес (Crescent Dunes Solar Energy Project)

Характеристики:

Установленная мощность 125 Мвт.

КИУМ (планируемый) – 51%

Годовая генерация (планируемая) – 500 Гигаватт*час.

Стоимость 1 млрд. долларов.

Даже если предположить, что заявленный КИУМ будет достигнут, стоимость за мегаватт реальной мощности порядка 13 млн. долларов.

Дотируемая цена на 25 лет – 0,135 $ за киловатт*час. (примерно в два раза выше текущих цен газовых станций). Планируемой мощности станция пока не достигала, так как в прошлом году в октябре произошла протечка солевых резервуаров, и ремонт занял восемь месяцев.

При дотируемых тарифах и процентах, стремящихся к нулю, окупаемость 25-30 лет (это если не будет новых регулярных серьезных поломок).

Это, кстати, повод заострить, в очередной раз, внимание на конфликте интересов пенсионных фондов и альтернативно одаренных нетрадиционных энергетиков. Как известно, чтобы не превращаться в откровенную пирамиду, американским пенсионным фондам нужна доходность порядка 6,5-8% годовых. Но любой альтернативный энергопроект подразумевает огромные капиталовложения, при относительно небольшой реальной мощности. В теории это компенсируется близкими у нулю текущими операционными затратами.

Фактически это обозначает, что любой альтернативный проект может существовать только при почти бесплатном длинном финансировании. При этом рассматриваемая (и любая другая) термальная солнечная станция при ставке даже в 5% годовых, будет всю жизнь работать на аптеку на банк и, скорее всего, даже не начнет выплачивать основной долг. Таким образом, альтернативные энергетики, так же как, впрочем, и все американские (западные) паразиты, нуждаются в нулевой ставке, а пенсионные фонды в достаточной высокой ставке. Сегодня этот вопрос решается в пользу паразитов и происходит фактическое колоссальное дотирование альтернативной «энергетики» за счет проедания остатков пенсионных накоплений.

Нужно понимать, что в отличие от китайской фотовольтаики, в технологии термальных солнечных станций практически не существует резервов по снижению цены. Здесь не так много китайских комплектующих, и сами технологии, являются, с одной стороны, крайне сложными в реализации и дорогостоящими, а с другой стороны, довольно зрелыми и отработанными.

С точки зрения стоимости выработки электроэнергии, если оставить за кадром вопрос балансировки (как, впрочем, это всегда делают зеленые друзья), солнечные термальные станции не способны конкурировать с солнечными панелями. Поэтому строительство подобных станций сейчас резко сокращено.

Термальные станции без аккумулятора тепла, абсолютно бесперспективны. Проще и дешевле построить солнечную электростанцию на китайских панельках (и еще останутся деньги на строительство парочки газовых станций). А единственный плюс станций с аккумуляцией, это то что, с точки зрения оператора сети, они не являются прерывистыми, они вполне эффективно участвуют в закрытие вечернего пика потребления и неспособны внезапно исчезнуть из сети, при прохождении облачка над станцией. К сожалению, этот плюс с лихвой перекрывается сложность и дороговизной технологии. Возможно, что дороговизна американских станций связана с запредельным уровнем воровства и китайцы способны реализовать эту технологию с ценой в два-три раза меньше. Посмотрим, по крайней мере, это одна из немногих альтернативных технологий, которая имеет право на существование, при существенном снижении цены.

О перспективах термальных солнечных станций, достаточно сказать, что финские «британские ученные» в их «исследовании» о счастливом будущем человечества со стопроцентной ВИЭ энергосистемой к 2050 г., отвели им долю рынка в размере порядка 0,1%. Даже безграничные безбашенные оптимисты не способны заставить себя поверить в светлое будущее этой технологии.

Но мир, конечно, не без больных людей не без добрых людей, именно станцию подобного типа сейчас собираются строить власти Южной Австралии, для того, чтобы самым неэффективным способом решить проблему с надежность сети, ранее ими же угробленную.

Давайте подведем итоги по этой технологии:

Использовать в качестве газовой электростанции абсолютно бессмысленно в связи с низкой эффективностью процесса, дороговизной проекта и особенностями дотации «зеленых» проектов.

Использовать в качестве солнечной электростанции абсолютно бессмысленно в связи с огромной дороговизной проекта и высокими текущими расходами.

Крайне низкие шансы на серьезное снижение себестоимости энергии.

Проекты без тепловой аккумуляции не имеют никаких преимуществ перед фотовольтаикой, а проекты с солевыми аккумуляторами слишком дорогие.

Мы сталкиваемся с обычной проблемой альтернативно одаренной энергетики, те проекты, которые сбрасывают проблему пилы на сеть, могут казаться ограниченно эффективными, но те проекты, в которых пытаются сделать гибридную схему, с решением «на месте» проблемы пилы, являются абсолютно не эффективными.

Вывод: Солнечные термальные электростанции, даже в варианте с тепловыми солевыми аккумуляторами, не являются панацеей, спасением и прорывной технологией, позволяющей массово внедрить «бесплатную» альтернативную энергетику в энергосистему планеты.

Вопрос эффективности использования современных систем хранения энергии, я ранее разбирал в статьях об Австралии. На мой взгляд, сегодня можно сказать просто – эффективности нет.

Как я ранее писал, добавление в систему, зараженную альтернативно одаренной энергетикой незначительного количества аккумулирующих мощностей, приводит к фактическому спонсированию зеленой энергетики за счет газовой, сокращению коэффициента загрузки газовой энергетики, сокращению доходов газовой энергетики, и после разорения газовой энергетики, к сокращению надежности системы.

Вышеупомянутым финским клоунам пришлось мриить о снижении стоимости литиевых батарей в 6 раз относительно цен сегодня. Иначе каменный цветок у них никак не выходил. Понятно, что использование литиевых батарей с существующей сегодня ценой, как это хотят сделать калифорнийские политики, абсолютно не эффективно. Без сомнения, технически несложно решить проблему Утиной Кривой с помощью промышленных аккумуляторных батарей Илона нашего Маска, но совокупные расходы системы при этом вырастут и возможно в разы.

Чудесное по своей наглости предложение о решение проблемы Утиной Кривой сделал один из эффективных менеджеров солнечной компании First Solar Inc.: «Надо изменить метод оплаты за электричество и платить солнечным компаниям за то, что они не будут производить электричество в полдень». (Big Solar Wants to Help Fix California `Duck Curve' Dilemma) Вроде как это их подвигнет на использование сложных инверторов и программ для настройки генерации на другой профиль. Как вариант можно расширить данное предложение и вообще платить солнечным эльфам за то, что они будут держать свои станции постоянно отключенными и не причинять пользу сети.

Ну и давайте еще раз вернемся к вопросу о бурно процветающей и все более дешевеющей фотовольтаики. Чем же объясняется загадочный парадокс: дешевые панельки, дешевая солнечная энергия и высокие тарифы за электричество ? Это работа злого Путина? Неизбежная плата за переход к будущему бесплатному счастью? Или вполне логичное следствие добавления в систему паразитической составляющей?

Кривая Утки является очень хорошим зримым отражением того факта, что альтернативная энергетика не замещает традиционную, а заставляет ее «экономить топливо». Дело это конечно хорошее, но для того чтобы стало системно выгодным внедрение альтернативной энергетики, (то есть выгодно не зеленым предпринимателям, сосущим дотации из бюджета, а выгодным для общества в целом) необходимо чтобы полная стоимость альтернативной энергии (LCOE) была бы меньше чем затраты на топливо традиционной энергетики. Если мы посмотрим очередной годовой отчет Лазард , мы можем найти все нужные нам данные.

На 2017 г. полная стоимость солнечной энергии (панельки) опустилась примерно до 45-50$ за мегаватт*час. Но при этом стоимость топлива для пиковых станций составляет 28-33$ за мегаватт*час., а стоимость топлива для базовых станций 15-22$

Рассматривая эти данные нужно учитывать следующее:

При небольшой степени внедрения альтернативной солнечной энергии, она замещает пиковую генерацию, но при большой доле солнечной энергии она начинает частично вытеснять базовую генерацию. Фактически при этом должна закрываться базовая станция и должна образовываться пара «Солнечная станция+ пиковая станция», «Солнечная станция + система хранения», «Солнечная станция + ГЭС».

В случае использования пары «солнечная станция + пиковая станция», наряду с экономией топлива (в период отключения традиционной энергетики), присутствует эффект перерасхода топлива, связанный с тем, что экономия происходит, например, в течение восьми часов в сутки (традиционная энергетика отключена), а перерасход топлива, примерно в полтора-два раза, происходит в течение 16 часов в сутки (вместо дешевой базовой станции, стала работать дорогая пиковая станция).

Для некоторых регионов, а также для некоторых периодов года, там, где отсутствует ярко выраженный полуденный рост спроса на энергию, этот эффект становится еще более выраженным и заметным даже при небольшой доле альтернативной энергии. Это можно посмотреть на графиках, приведенных в статье (The California Duck Curve isn’t confined to California). Ну и ветер, в связи с полным и принципиальным несовпадением пика производства (случайного) и пика потребления, начинает вытеснять и убивать базовую энергетику почти сразу.

К чему это приводит? Собственно, к тому, что внедрение солнечной энергетики в значительном масштабе, убыточно всегда, в независимости от LCOE стоимости альтернативное энергии. И так будет происходить до тех пор, пока не появятся дешевые и эффективные системы хранения (если появятся!!!).

Для того чтобы стать выгодным, хотя бы при небольшом объеме внедрения, LCOE стоимость альтернативной энергетики не просто должна быть меньше стоимости топлива пиковых станций, но и быть намного меньше. Это связано с тем, что само присутствие в энергосистеме прерывистых источников энергии создает дополнительные сложности и издержки, связанные с необходимостью постоянно «спасать» систему. (Germany Facing Mass Blackouts Because The Wind And Sun Won’t Cooperate). Так, например, для Германии эти дополнительные издержки превышают полмиллиарда евро в год, и предполагается, что они вырастут до одного миллиарда в ближайшее время (Germany’s Energy Transition Creates Costly Problems With Grid).

Специалисты Лазард рассматривают КИУМ солнечных станций (и ветра тоже) в оптимальных условиях, то есть при относительно небольшой степени внедрения и полной утилизации сетью вырабатываемого электричества. На самом деле из-за огромной разницы между летней и зимней выработкой энергии (до десяти раз в некоторых регионах), и между выработкой энергии в полдень и в остальное время, солнечная генерация, при большой доле в энергобалансе, всегда будет давать периодический излишек, который невозможно использовать. (Это рассматривалось в первой части статьи). Причем чем больше будет степень внедрения, тем больше придется «отбрасывать» энергии, принудительно отключая генерацию. В реальных условиях, это будет сильно снижать КИУМ и, следовательно, LCOE солнечной (и другой альтернативной) энергии.

Лечится это, опять же, широким внедрением дешевых и эффективных систем ранения, которые, к сожалению, пока существуют только в зеленых мриях.

Таким образом, в настоящее время и в обозримом будущем прерывистая альтернативная энергетика останется неэффективной и паразитарной составляющей зараженных энергосистем. Поэтому совершенно неудивительно, что нет ни одной страны и территории мира, в которой бы не выдерживалось бы правило - чем больше зелени в энергобалансе, тем выше потребительские цены и общие расходы энергосистемы.

Будет ли так всегда, пока сказать сложно. Я лично считаю, что – да., так как не верю в физическую возможность снижения в десятки раз стоимости альтернативной генерации и систем хранения. Все-таки существует правило, что энергию низкой плотности можно добыть, затратив либо много труда, либо много ресурсов, либо дорогие ресурсы.

Если вернуться еще раз к «исследованию» финских британских ученных, то им чтобы «доказать» возможность создания к 2050 году системы построенной полностью на возобновляемых источниках, пришлось предположить, что к этому времени стоимость солнечной генерации снизится еще в пять раз (от существующих невысоких значений), а стоимость литиевых батарей снизится в шесть раз. И при этом производство и того и другого увеличится в тысячи раз. В общем, мы знаем русскую поговорку «Предполагать - не мешки ворочать», поэтому данный доклад, нужно воспринимать, как говорят англичане, «с щепоткой соли». Причем даже лучше с мешком соли.

К тому же, к сожалению, в их докладе очень мало данных, позволяющих понять, как они рассчитывали потребность в системах хранения. Я предполагаю, что она сильно занижена, так как глобальная система, зависящая на 70% от солнечной генерации, должна иметь запредельное значение межсезонных устройств хранения энергии.

Интересно, что факт публикации данного доклад должен привлекать внимание не столько специалистов энергетиков, сколько психологов и, пожалуй, даже психиатров. Очень забавно наблюдать, как зеленые активисты начали кричать по всему миру: «Ученные доказали возможность 100% ВИЭ», «Внедрение 100% уже идет», «Доказано что 100% ВИЭ это дешевле чем традиционная энергетика».

A transition to 100 percent renewable energy by 2050—or even sooner—is not only possible, but would also cost less and create millions of new job

A global transition to 100% renewable electricity is not a long-term vision, but already a tangible reality, a new groundbreaking study by the Lappeenranta University of Technology (LUT) and the Energy Watch Group (EWG) shows.

A joint study by Finland’s Lappeenranta University of Technology and Energy Watch Group presented on the sidelines of the COP23 talks in Bonn demonstrates that a global transition to 100% renewable electricity could be achieved by 2050, and would be more cost effective than the current electricity system.

(это все цитаты из разных восторженных статей, которые можно найти в интернете десятками)

Любому здравомыслящему человеку, очевидно, что товарищи финские грантоеды, легко и цинично подогнали данные под хотелки заказчика. Каким образом предположение о возможном снижении в пять-шесть раз стоимость панелек и литиевых батарей является доказательством, для меня лично остается тайной. Но видимо это потому, что у меня в кармане отсутствует ойфон. Я не могу отрицать возможность резкого снижения цены, но безудержно верить в снижение цены, способны только религиозные фанатики.

Вернемся к ситуации в солнечном штате. Сочетание китайского демпинга по солнечным батареям, высоких дотаций на зеленое электричество и роста тарифов, вызванного внедрением зеленого электричества, привело к бурному росту солнечной энергетики (фотовольтаики). Это в свое очередь создает проблемы как для операторов энергосистемы (балансировка сети), так и для пока оставшихся в живых представителей вымирающего племени традиционной энергетики.

Есть еще один технологический момент, который обязательно в ближайшие годы, увеличит проблемы калифорнийского оператора энергосети. Это широкое внедрение трекинговых систем, поворачивающих панель вслед за солнцем. Насколько я понимаю, сейчас использование этих систем экономически бессмысленно, так как увеличение выработки энергии, не покрывает расходов на установку, работу и обслуживание трекинговой системы. Но когда такие мелочи останавливали зеленых энтузазистов, от внедрения "перспективных" технологий. При массовом внедрении подобных систем график дневного производства солнечной энергии будет похож не на волну, а , скорее, на айфон ;), то есть прямоугольник с закругленными углами. Это очень сильно увеличит степень вертикальности "шеи утки" на графике, то есть большее количество гигаватт придется добавлять в сеть за меньшее количество часов. Пожелаем удачи товарищам калифорнийским энергетикам.

Таким образом, научный эксперимент, проведенный над калифорнийцами убедительно доказал, что солнечная энергетика, как один из подвидов прерывистой возобновляемой энергетики, так же не позволяет создать энергосистему с низкой стоимостью электроэнергии. И по сути, является образцом паразитической религиозной деятельности. Нет никаких сомнений, что в ближайшие годы будет происходить дальнейшее победное шествие альтернативно одаренной энергетики по Калифорнии. Можно обоснованно предположить, что это приведет закрытию еще 10 и более гигаватт мощности традиционной энергетики и увеличит зависимость штата от перетоков энергии из соседних штатов.

Также, очевидно, что следствием этого будет являться дальнейший рост тарифов как в самой Калифорнии, так и в соседних штатах, а также дальнейшая деградация и разорение традиционной энергетики в Америке.

Никаких реалистичных вариантов решения проблемы не существует. Сидим ждем изобретения дешевых и эффективных аккумуляторов.

http://bit.ly/2kuHJv5

http://bit.ly/2B35KkN

Опубликовано 25 Дек 2017 в 16:00. Рубрика: Заграница. Вы можете следить за ответами к записи через RSS.
Вы можете оставить свой отзыв, пинг пока закрыт.