bigdrum (bigdrum) wrote,
bigdrum
bigdrum

Category:

Немного о ВИЭ



Наткнулся на любопытную статью, короткую, но информационно-плотную. В статье обозначены главные проблемы использования возобновляемых источников - высокая стоимость генерации, трудности с передачей энергии на расстояние, малые темпы роста мощности. Потенциально гораздо более дешевые, нежели традиционные источники энергии, ВИЭ пролетают в практической реализации, как фанера над Парижем...

В чем причина?

Причина в том, что современная энергетика построена исходя из одних принципов, а ВИЭ работают исходя из совершенно других.

Прежде всего, плотность энергии в ВИЭ является постоянной для местности. Солнце излучает на земную поверхность порядка 1кВт на метр квадратный - и больше энергии с квадратного метра не собрать. Суммарно, с учетом площади поверхности Земли, цифры получаются огромные, но исключая некоторые географические особенности, приводящие к концентрации накопленной энергии - плотность энергии остается весьма низкой. Что означает, в частности - требование максимального удешевления преобразователей энергии, а также повышения их ресурса, в противном случае ВИЭ всегда будут проигрывать тепловым и атомным электростанциям.

Ну просто на гектаре можно построить ТЭЦ большой мощности - а солнечной энергии на том же гектаре мало, и больше не станет.

Кроме того, если рассмотреть инфраструктуру сбора энергии от преобразователей (точек генерации - ветряков, панелей etc.), то можно увидеть еще один нехороший момент. Современная цивилизация характеризуется концентрацией потребителей энергии. Завод потребляет огромное количество энергии на крайне ограниченной территории. ТЭЦ генерирует огромное количество энергии на крайне ограниченной территории. Строим рядом ТЭЦ и завод, кидаем между ними одну ЛЭП - и телемаркет. В случае же ветропарков или СЭС нам надо протянуть от каждого преобразователя свою линию к месту концентрации, синхронизировать параметры энергии (напряжение и фазу), объединить, и только потом можно отдавать энергию в ЛЭП. Условно говоря, электрическая инфраструктура СЭС или ВЭС - она сложнее, чем аналогичная для ТЭЦ или АЭС, именно системой сбора и концентрации энергии. Именно потому (в частности) строятся огромные ветряки, для которых все должно быть вроде бы проще - но на самом деле там встают совершенно иные проблемы.

Какой отсюда вывод? Вывод отсюда тот, что ВИЭ оптимальны там, где энергопотребление низкое, а точка генерации может быть расположена в непосредственной близости от потребителя. Завод нам не подходит, а вот квартира, например, или частный дом - вполне и абсолютно.

То есть, правильное использование ВИЭ заключается в том, чтобы применять их для питания распределенных мелких потребителей, а не в качестве крупных генерирующих мощностей.

Следующий момент - неустойчивость генерации. Природные условия нестабильны, и при больших средних показателях могут очень сильно гулять в каждый момент времени. Для больших энергосистем это огромная проблема, которая требует наличия маневровых мощностей. Кроме того, преобразованная энергия используется не полностью, что здорово увеличивает ее стоимость для потребителя. Современные потребители в значительной степени устойчивы, то есть - склонны потреблять энергию продолжительными промежутками времени на примерно одном уровне. Однако всегда ли и везде ли?

Рассмотрим холодильный цех. Холодильный цех использует энергию для охлаждения каких-то продуктов. При этом в зависимости от движения этих продуктов (то есть темпов загрузки теплой продукции и изъятия уже охлажденной) потребность меняется. Сама специфика холодильного цеха предполагает годность охлажденной продукции в широком диапазоне температур. Для замороженной продукции вообще не важно, -10 или -50 использовано для охлаждения, а охлажденная нормально существует в диапазоне от нуля до 10-15 градусов. Иными словами, если холодильный цех будет накапливать холод тогда, когда есть энергия, и расходовать его в то время, когда энергии нет - он не потеряет своего функционала. Аккумуляторы холода, от которых уже работают холодильные камеры, каковые аккумуляторы холода охлаждаются энергией в периоды ее избытка - вполне в состоянии поглощать избыточные мощности неустойчивой генерации.

Далее. Водоснабжение. Раньше в водопроводах использовались водонапорные башни. Сейчас (визуально не наблюдаю), похоже, в больших городах с высотной застройкой используются расширительные системы с насосами. Ну то есть раньше можно было закачивать воду в водонапорную башню, когда есть энергия, а уже потом потребитель ее потреблял по мере необходимости. Кроме того, водонапорные башни позволяли иметь резерв воды на время перебоев с водоснабжением. Там же, где застройка маловысотная, водонапорные башни используются, в силу меньших затрат, весьма широко и сейчас.

Избыточный объем водонапорных башен может использоваться для аккумулирования избыточной энергии при неустойчивой генерации. При этом не просто происходит отбор энергии из системы - но и отбор этот является полезным и эффективным.

Аналогичную функцию могут выполнять и тепловые аккумуляторы, совмещенные с ТЭЦ. Впрочем, ТЭЦ и ГАЭС - это системы с двойным преобразованием энергии, и значит у нас есть потери, в то время как использование потребителей, способных работать с пиковым избытком, означает одно преобразование, и следовательно, более эффективно с точки зрения КПД системы в целом.

Отдельно нужно вспомнить опыт Голландии, где ветряки использовались со средних веков для осушения местности. Приводимые от ветряков насосы откачивали воду из грунта, что позволило голландцам с помощью дамб отвоевать у моря себе территорию. Если мы рассмотрим грунт как аккумулятор влаги, то примененная голландцами система ветряков является оптимальным решением. Вода, от дождей либо просачивающаяся через дамбы, накапливается в грунте, а затем удаляется через водозаборные колодцы тогда, когда дует ветер. При этом на поверхности у нас условия стабильные, если не сказать - комфортные, несмотря на прерывистый характер работы осушающих насосов от ветра.

Использование ветряков в качестве дренажных установок, благодаря аккумулирующим свойствам грунта, позволяет проводить принудительное осушение вообще без привлечения других источников энергии - собственно говоря, у голландцев этих самых других источников и не было. Точно так же использование ветряков позволяет подавать воду на поля и так далее. То есть, вместо двойного преобразования мы используем одинарное, а для компенсации избытка можно использовать водонапорные башни и системы автоматизации, работающие от поплавковых клапанов в колодцах, регистрирующих уровень грунтовых вод. К слову сказать, ветряные насосы на полях использовались в СССР, и неплохо себя показали.

Рассматривая тему полива дальше, можно обратить внимание на солнечную генерацию. Максимум испарения из грунта происходит в ясную солнечную погоду. Это означает, что пик генерации и пик потребления воды совпадают. СЭС, приводящая опреснительную установку, таким образом обеспечивает оптимальный режим для мелиорации засушливой почвы в условиях отсутствия источников пресной воды, совершенно естественным образом. При этом следует учесть, что опреснительная установка может быть весьма простой, так как природное орошение почвы дождями происходит неминерализованной водой - дождевая вода представляет из себя конденсат. То есть, в опреснительной установке нам достаточно осмотическою либо вакуум-испарительной системы без участка минерализации.

Иными словами, ВИЭ для максимально эффективного использования необходимо вписывать в природные циклы, а не в технологические, и использовать в тех областях, где количество преобразований энергии можно естественным образом минимизировать, а результат преобразования (тепло, холод, уровень воды) аккумулировать. Таким образом можно добиться максимального интегрального эффекта, и следовательно - минимальной себестоимости результата. При таком подходе технологические сложности использования ВИЭ будут снижены, результаты будут улучшены, рентабельность решений будет повышена, и процент зеленой генерации может быть увеличен без ущерба для энергетической системы в целом.

Короче - вопрос не в том, хороша или плоха зеленая энергетика, вопрос в том, умеем ли мы ей пользоваться правильно. Это не вопрос инженерии - это вопрос парадигмы.

Как говорил генерал в фильме "Блек хок даун", "Дело не в патронах - дело в принципе"...
Tags: Мысли дилетанта, Неоднозначное, Се ля ви...
Subscribe

  • Отходя ко сну...

    Чтобы организм смог правильно усвоить шашлык, за раз можно съесть не более 200-300 граммов мяса. Безопасную для здоровья порцию шашлыка в беседе…

  • Это конечно не изобретение...

    ...а так, рацуха... При просмотре вот этого вот видео: Вспомнил о стартапщике, который захотел запустить нна орбиту микроспутник с большим…

  • Ну вот...

    Нестареющая классика... Цифры конечно, невысокие. По сравнению с 90+% от результатов испытаний Модерн, Пфайзеров, Спутников и т.д. - кажутся…

promo bigdrum february 17, 2019 22:31 6
Buy for 10 tokens
На мейл-ру пролетела очередная "желтая" новость, коих не счесть. Касательно контактов с инопланетянами. В силу чего, втыкая по причине небольшой эмоциональной раздолбанности, я вот тут вдруг решил взять и откомментировать это дело. Да, ребята! МЫ БУДЕМ ГОВОРИТЬ ОБ НЛО, ПРИШЕЛЬЦАХ…
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 10 comments

  • Отходя ко сну...

    Чтобы организм смог правильно усвоить шашлык, за раз можно съесть не более 200-300 граммов мяса. Безопасную для здоровья порцию шашлыка в беседе…

  • Это конечно не изобретение...

    ...а так, рацуха... При просмотре вот этого вот видео: Вспомнил о стартапщике, который захотел запустить нна орбиту микроспутник с большим…

  • Ну вот...

    Нестареющая классика... Цифры конечно, невысокие. По сравнению с 90+% от результатов испытаний Модерн, Пфайзеров, Спутников и т.д. - кажутся…