В настоящее время Германия покрывает более 35% своего ежегодного потребления электроэнергии посредством ветровых и солнечных электростанций. В стране работает более 30 тыс ветряных турбин общей установленной мощностью около 60 ГВт. Кроме того, в ФРГ насчитывается около 1,7 млн солнечных (фотоэлектрических) установок на 46 ГВт.
Выглядит очень впечатляюще. Однако, к сожалению, в большинстве случаев фактическое количество произведенной электроэнергии составляет лишь часть установленной мощности. Хуже того, в “плохие дни” генерация может упасть почти до нуля. Например, в 2016 году было 52 ночи, когда ветра практически не было, а солнечные батареи по понятным причинам энергии не давали.
В общем, даже учитывая “лучшие дни”, средняя выработка электроэнергии ветряными и солнечными энергетическими установками в Германии составляет всего около 17% от установленной мощности.
Очевидный урок: если вы хотите стабильного и безопасного электроснабжения, вам понадобятся резервные источники электроэнергии. Причем такие, которые можно активировать в более или менее небольшие сроки, чтобы быстро покрыть дефицит генерации из-за прекращения работы ветровых или солнечных электростанций.
Примечание Владимира Зыкова. В чёт тут проблема? Для того, чтобы запустить тепловую электростанцию, надо растопить котёл, вывести его на рабочий режим, появившимся паром очень медленно и печально прогревать паровую турбину без нагрузки, иначе она выйдет из строя. Чем мощнее турбина, тем дольше прогревать (энегергетики говорят "турбина на валоповороте"). На это уходят даже не часы, а дни. То бишь, часть электростанций надо держать в "горячем резерве", когда котёл работает, хоть и не на полную мощность, а турбина поддерживается в горячем состоянии. Это дорого. Проще с газовыми турбинами - там прогрев занимает несколько десятков минут. Но газ - дорогое топливо. Ещё проще - с ГЭС, но "это ж в Сибирь надо ехать" (с) Путин, хоть и по другому поводу.
Чем больше ветровой и солнечной энергии использует страна, тем больше резервных мощностей ей потребуется. В “плохие дни” эти источники должны обеспечивать до 100 процентов потребности страны в электроэнергии. А в “хорошие дни” резервные источники будут использоваться меньше или даже отключаться, то есть, простаивать. Не очень хорошая экономика.
Теоретически, идеальным резервным источником было бы хранение избыточного электричества, получаемого от ветротурбин и солнечных электростанций. И дальнейшее использование запасенной энергии в случае необходимости. К сожалению, электричество – сложный и дорогой товар для хранения.
В настоящее время самым эффективным из доступных решений является ГЭС замкнутого цикла. То есть, в период избытка энергии вода закачивается в верхний резервуар, а в период недостатка стекает обратно в нижний, вращая генераторы. Правда, при этом около 25% энергии теряется.
Естественно, что затраты на строительство и эксплуатацию таких насосных хранилищ увеличат реальные затраты на обеспечение электроэнергией. Кроме того, эти установки занимают большую площадь.
В исследовании, проведенном Министерством энергетики Баварии в 2014 году, говорится, что такие ГЭС являются экономически невыгодным решением. Гораздо лучше было бы использовать уже существующие ресурсы водохранилищ в Норвегии и Швеции. Там можно значительно расширить мощности насосных хранилищ и построить новые с гораздо меньшими затратами.
Однако это потребовало бы транспортировки электроэнергии на большие расстояния туда и обратно между Германией и этими странами. Следовательно, нужны дополнительные высоковольтные линии, за которые никто не хочет платить.
Сегодня, чтобы гарантировать стабильную базовую мощность, Германия вынуждена полагаться на угольные и газовые ТЭС, немногочисленные оставшиеся АЭС, а также на импорт электроэнергии из других европейских стран. Большая ее часть поступает из Франции, где около 75% электроэнергии производится на атомных станциях, и из Швеции, где АЭС производят 40% электричества. В “плохие дни” Германия вряд ли могла обойтись без этих поставок.
А в “хорошие дни” Германия наводняет остальную Европу избыточной энергией от своих ветровых и солнечных установок, часто по демпинговым ценам. Таким образом, ФРГ превратила нестабильность своей ВИЭ-энергетики в общеевропейскую проблему.
Немецкое энергетическое агентство (DENA) опубликовало долгосрочный сценарий производства электроэнергии в Германии. Он основан на предположении, что к 2050 году на возобновляемые источники (ВИЭ) должно приходиться 80% общего потребления электроэнергии.
Среди прочего, DENA пришла к выводу, что для обеспечения стабильного электроснабжения Германии все равно потребуется поддерживать 61 ГВт традиционных мощностей “в резерве”. А системы хранения электроэнергии обеспечат только 9% резервной мощности.
При этом правительство ФРГ обязалось закрыть все АЭС в стране, а также поэтапно вывести из эксплуатации все угольные станции. В результате у ФРГ остается только два традиционных источника энергии – мазут и природный газ. Причем “голубое топливо”, конечно, предпочтительнее, поскольку выделяет при сгорании на 50% меньше CO2, чем мазут.
Примечание Владимира Зыкова. При этом Газпром радостно тянет трубы и предлагает установить кучу парогазовых электростанций в Германии (Меркель, правда, пока отказывается), а Росатом не менее радостно строит АЭС неподалёку от Германии. Всем хорошо :)
Большую часть времени резервные ТЭС будут выдавать минимум мощности и выбрасывать в атмосферу совсем немного углекислого газа. Это хорошо для окружающей среды, но не очень эффективный способ использования оборудования, инфраструктуры и рабочей силы. И, значит, непривлекательный для инвесторов.
Сохранение стабильности электросети Германии и одновременная интеграция десятков тысяч нестабильных источников энергии, распределенных по всей стране, является серьезной технической проблемой. Это означает реорганизацию большей части системы передачи и распределения электроэнергии, которая была разработана и построена для работы в совершенно другом режиме.
Нет сомнений в том, что попытка перехода к возобновляемым источникам в качестве основы энергетической системы ФРГ – план Energiewende – уже значительно снизила экономическую эффективность страны. Постоянно растущие цены на электроэнергию, а также налоги и сборы отражают истинные издержки политики правительства.
Причем в самой Германии растет, как ни странно, сопротивление реализации Energiewende со стороны экологических организаций и общественности. По их мнению, 30 тыс. гигантских ветряных турбин представляют реальную опасность для окружающей среды.
Люди не хотят жить рядом с огромными ветряками из-за постоянного шума и, возможно, опасных инфразвуковых излучений. А, кроме того, на турбинах случаются аварии, от них отламываются лопасти, которые, упав на сельский дом, вполне могут его разрушить. И не забывайте о птицах, которые постоянно разбиваются о лопасти ветряков.
Правда, солнечная энергия столкнулась с гораздо меньшим сопротивлением, в значительной степени потому, что в стране было построено всего несколько крупных солнечных ферм. Большая часть нынешних мощностей – это батареи на крышах частных домов.
Учитывая все вышесказанное, можно поставить простой вопрос: а есть ли смысл вообще отходить от проверенной модели электроснабжения? А если уж мы так хотим, чтобы электрогенерация не была источником выбросов CO2, то самым доступным решением проблемы является ядерная энергия.
Денис Давыдов
Источник:
© 2009 Технополис завтра
Перепечатка материалов приветствуется, при этом гиперссылка на статью или на главную страницу сайта "Технополис завтра" обязательна. Если же Ваши правила строже этих, пожалуйста, пользуйтесь при перепечатке Вашими же правилами.
