О бесперспективности альтернативной энергетики говорил ещё академик Пётр Леонидович Капица на научной сессии Академии наук СССР, проходившей 8 октября 1975 года.
Однако сегодня альтернативную энергетику возвели чуть ли не в абсолют. Всё чаще можно встретить экспертов, утверждающих об ошибочных суждениях П. Л. Капицы: мол, сегодня технологии шагнули далеко вперёд, многое изменилось - поэтому Капица ошибался.
Ну что же, посмотрим на технологии именно со стороны последователей альтернативной энергетики и выясним, кто действительно ошибается.
Качество жизни как каждого человека в отдельности, так и общества в целом зависит от количества доступных благ. Производство благ, в свою очередь, зависит от количества энергии, которая идёт на создание этих благ.
Есть фундаментальные блага - в виде потребностей в пище, тепле и крове, а есть культурные потребности - в виде досуга, науки и т.п.
Чем более эффективный источник энергии имеется в наличии, тем лучше и качественнее закрываются базовые потребности общества, и тем больше энергии выделяется на второстепенные блага (по остаточному принципу). Общее количество благ определяет степень развития цивилизации, а постоянное увеличение количества благ определяет прогресс цивилизации.
Для оптимального прогресса цивилизации всегда должен быть необходимый энергетический резерв, который в случае форс-мажора может быть использован для быстрого восстановления прежнего образа жизни.
Качество источника энергии определяется его энергетической рентабельностью, то есть количеством энергетических затрат на его разработку и количеством полезной энергии, извлекаемой из источника.
Выражается всё это через коэффициент "EROI". Если EROI меньше единицы, то источник энергии не будет давать нам полезного выхода энергии. Так, например, производство водорода, а затем его использование в качестве источника энергии, имеет EROI, равный 0,65:1. Следовательно, произведённый водород даёт нам энергии меньше, чем было потрачено на его разработку и производство.
Природный газ, который уже запасён в недрах земли, требует только технологий по его извлечению оттуда. Никаких дополнительных затрат практически нет. Поэтому при сжигании извлечённого метана мы получаем энергии в десятки раз больше, чем затратили на его добычу. EROI газовой ТЭЦ составляет 1:28.
Современные солнечные и ветровые электростанции не требуют топлива для вырабатывания энергии, но требуют энергетических затрат на их производство, установку и эксплуатацию.
Для сравнения: EROI солнечной электростанции равен 1:3,9, а EROI ветроэлектростанции - 1:16.
Однако прерывистая генерации солнечных (СЭС) и ветровых электростанций (ВЭС, ВЭУ) не даёт реализовать их потенциал, и только ухудшает качество энергии.
- В среднем, СЭС и ВЭС вырабатывают только 25% от своей установочной мощности (КИУМ).
- КИУМ оффшорных ВЭС (тех, что находятся прямо в прибрежных районах) достигает до 45-55%, что увеличивает их EROI до 1:35.
И при первом рассмотрении можно предположить, что EROI оффшорной ВЭС больше газовой ТЭЦ, а следовательно - ВЭС эффективнее.
Однако это ошибочное суждение, так как энергия характеризуется двумя параметрами: плотностью энергии и скоростью её распространения. Следовательно, важнейшим параметром, наряду с EROI, является энергетическая окупаемость электростанции (через сколько времени электростанция сможет давать нам избыток энергии).
Сегодня, учитывая срок активной эксплуатации и EROI различных электростанций, европейскими учёными была вычислена энергетическая окупаемость для различных типов электростанций.
СЭС будет окупаться 6 лет. Однако, учитывая применение дополнительных систем выравнивания генерации и компенсации просадок, окупаемость возрастает до 16 лет.
ВЭС окупается за 1 год, но с учётом систем буферизации окупаемость возрастает до 5 лет.
Другими словами, запуск солнечной электростанции, построенной по современным технологиям, потребует такого расхода энергии, которое будет компенсировано только через 6 лет. И только через 6 лет СЭС даст положительный выход энергии. А с учётом необходимости буферизации - положительная энергия от СЭС появится через 16 лет.
Выравнивание прерывистой генерации можно реализовать через водородную энергетику, когда СЭС в моменты минимальных энергетических потребностей общества может запасать энергию в виде водорода (путём электролиза воды). Только таким способом можно добиться максимальной производительности системы. В период просадки энергию потребителям будет давать водород в топливном элементе.
Предположим, что к 2050 году КПД процесса производства, хранения и использования водорода в СЭС и ВЭС достигнет 80-90%.
- Общий EROI системы СЭС с водородной буферизацией упадёт с 3,9 до 3,51 (при КПД буферизации в 90%), но время окупаемости всего комплекса снизится с 16 до 7-8 лет.
Для ВЭС показатели будут следующие: энергетическая окупаемость с водородной буферизацией снизятся с 5 лет до 2 лет.
Однако традиционные электростанции окупаются куда быстрее. Так, газовая электростанция окупится уже за 12 дней непрерывной работы, угольная – за 2 месяца, АЭС – за 2 месяца, ГЭС – за срок от 2 до 3 лет.
То есть АЭС начнёт выдавать положительный выход энергии уже через 2 месяца, а газовая ТЭЦ в худшем случае - через 2 недели.
Принимая во внимание 70%-ный рост выработки электроэнергии за последние 20 лет при существующей энергетической окупаемости традиционных электростанций, можно констатировать, что на нужды общества расходуется более 98% энергии, производимой этими электростанциями, в то время как на возведение новых генерирующих мощностей затрачивается менее 2%. При таком соотношении, мощности солнечно-ветровой энергетики удвоятся примерно через 600 лет.
Даже если допустить, что в 2020 году мир полностью перешёл бы на солнечно-ветровую энергию и их мощности вырабатывали 568 ЭДж энергии, то удвоение энергопотребления случилось бы примерно в 2600 году.
При традиционных источниках энергии удвоение энергопотребления случится уже в 2060 году.
Не забываем, что больше энергопотребления - больше доступных благ для общества. Больше благ для общества = больший прогресс человечества.
Очевидно, что солнечно-ветровая энергетика неспособна быть самодостаточной энергетической отраслью, так как не может сама себя энергетически окупать для производства новых мощностей и поддерживать существующий уровень благ для человека и общества.
А значит она годится лишь на роль вспомогательной энергетики, которая способна развиваться только за счёт других, более мощных, источников энергии.
Игнорировать законы природы и идти против здравого смысла можно, но недолго. Это тупиковый путь развития, чему мы, кстати, сегодня стали свидетелями (энергетический кризис в Европе, Китае, США).
Продолжив замещать альтернативной энергетикой всё и всюду, мы замедлим прогресс человечества в 15 раз и кратно уменьшим доступность благ для общества!
Однако углеводороды небесконечны, поэтому нужно уже сейчас прорабатывать вопрос об их замене на какое-то альтернативное топливо. И такая работа идёт, причём делают её представители "Росатома". То есть именно Россия сегодня активно прорабатывает альтернативу углеводородам, и уже есть обнадеживающие результаты.
Но об этом поговорим в следующей статье.
Постскриптум.
Здесь и сейчас мы своими собственными глазами вживую наблюдаем научно-технический прогресс, благодаря которому становятся реальностью технологии, описанные в фантастических рассказах и показанные в фантастических фильмах. А вот с альтернативной энергетикой мы все вернёмся к уровню прогресса 16-го века...
-------------------------------------------------------------------------------------------------
Если Вам нравится статья, жмите кнопку "палец вверх" (нравится) и подписывайтесь. Жду ваши комментарии. Спасибо, друзья!
Список источников можно скачать тут "Ссылки на источники".
