مصادر الطاقة المتجددة (RES) اليوم ليست فقط "فكرة عمل جيدة" ومصدرًا للدعاية المستمرة والدعاية والدعاية المضادة. سأحاول التعبير عن موقفي من بعض الخرافات المتكررة في مجال مصادر الطاقة المتجددة.
البيان (U): "منطقة الأرض ليست كافية لتلبية احتياجات الحضارة بمساعدة RES"الجواب (س): تتلقى الأرض حوالي 190 بيتوات من الطاقة الحرارية من الشمس (وهذا ما يصل إلى السطح) ، وتستهلك الحضارة 500 exajoules من الطاقة الأولية في السنة ، أي إن "قوة" البشرية هي 0.015 بيتوات ، من عشرة آلاف من الطاقة الواردة. هناك تقييم أولي آخر يعتمد على تطوير
محطات الطاقة الشمسية الكبيرة القائمة - منطقة الصحاري الكبيرة كافية تمامًا لتزويد الحضارة بالطاقة الأولية. أهم "لكن" في هذا التفنيد الملموس للأسطورة هو التوزيع غير المتكافئ للمنطقة الملائمة لتوليد الطاقة المتجددة عبر البلدان. بشكل عام ، "التوزيع غير المتكافئ" هو الشيء الرئيسي الذي يفتقده الأشخاص الذين يتجاهلون الصورة حول الطاقة المتجددة بأي شكل من الأشكال ، واليوم يبدو هذا الموضوع وكأنه امتناع. لنفترض أن اليابان تواجه صعوبة كبيرة في العثور على مكان لمحطات الطاقة الشمسية ، انظر إلى
مجموعة الصور هذه لمحطات الطاقة الشمسية اليابانية وقارنها بالمحطات الأمريكية من الرابط أعلى قليلاً.
توضيح واضح لهذه الأطروحة ، على الرغم من أنها تنطبق فقط على الكهرباء ولا تأخذ في الاعتبار بعض الخسائر ، إلا أنها تعطي فكرة - من الناحية النظرية ، فإن الصحراء الكبرى وحدها كافية لتزويد البشرية بالطاقة.
U: "يتم إنفاق المزيد من الطاقة على إنتاج الألواح الشمسية ومولدات الرياح أكثر مما يمكنها إنتاجه في دورة حياتها (EROEI <1)"ج: هذا هراء كامل ، كما تظهر قياسات أكثر دقة. في عام 2016 ، أثير هذا الموضوع مرة أخرى في عمل Ferroni و Hopkirk 2016 ، حيث تم عرض قيمة EROEI السلبية قليلاً لـ SES في سويسرا. ومع ذلك ، فإن العمل مليء بالأخطاء ، والقيمة المصححة من قبل النقاد
تقع في منطقة 8 . تعتبر قيمة EROEI من 5 إلى 15 نموذجية لمحاولات مختلفة لحساب EROEI من السيليكون البلوري SBs ، ويتم تفسير انتشار القيمة بالفرق في الظروف التي تقع فيها SES (بين النرويج والمملكة العربية السعودية سيكون الفرق في إنتاج نفس اللوحة حوالي 4 مرات) ، والفرق تقنيات العد. بالنسبة إلى RES الأخرى ، على سبيل المثال ، مولدات الرياح ، تظهر قيم EROEI أعلى ، من 15 إلى 50 ، أي هنا يقع الانتقاد الواقع الماضي تماما.
وتجدر الإشارة أيضًا إلى أن مؤشر EROEI نفسه ، على الرغم من استخدامه من قبل العلماء ، غير كامل. في "الجزء القابل للاستهلاك" ، هناك سلسلة لا نهاية لها من المؤشرات المتناقصة التي لا يمكن أخذها في الاعتبار ، ولكن إذا تم القيام بها بشكل صحيح (شيء مثل المحاسبة "استهلاك الطاقة لبناء المنازل التي قام فيها العمال الذين بنوا مصنعًا لإنتاج آلات لإنتاج رقائق السيليكون للطاقة الشمسية لوحات ") ينتهي بنا الأمر بقيم EROEI منخفضة - وبالفعل ، لأنه يتم استهلاك كل الطاقة التي تتلقاها الحضارة ، فإن EROEI البشري ككل يساوي شيئًا حول 3 (الكفاءة العكسية للمحركات الحرارية). ينشأ هذا الرقم إذا أدرك المرء أنه في العالم الحقيقي من المستحيل استثمار الطاقة في إنتاج طاقة جديدة بدون الحضارة بأكملها. ونتيجة لذلك ، تعتمد قيم EROEI التي تم الحصول عليها عن طريق الحساب بشكل أساسي على حدود حساب استهلاك الطاقة ، والتي يتم تحديدها بشكل تعسفي تقريبًا من قبل الباحثين.
القدرة المركبة لطاقة الرياح العالمية. بلغ متوسط KIUM العالمي لطاقة الرياح 26 ٪.
الطاقة المركبة للبطاريات الكهروضوئية. من المفيد أن نتذكر أن قوة الخلايا الكهروضوئية مذكورة في "الظروف القياسية" (تدفق الضوء 1000 واط / م 2) ، ويتم الحصول على KIUM الفعلي من 6 إلى 33٪ اعتمادًا على المنطقة ومدى توفر محركات الألواح الشمسية.و: "إن إنتاج الألواح الشمسية والبطاريات صديق للبيئة للغاية ، ولكن نظرًا لأنها مصنوعة بشكل رئيسي في الصين ، فإنها تغض الطرف عن هذا"ج: لم أر قط على الأقل بعض الأرقام التي تؤكد هذا البيان ، إنه أمر مفهوم - هناك العشرات من الملوثات التي من المستحسن التعبير عنها كمؤشرات محددة (على سبيل المثال ، في شكل "غرام / كيلو وات ساعة عمل من أجل حياة لوحة") ، خيارات مختلفة لإنتاج الألواح / البطاريات.
بالطبع ، هناك منشورات علمية تم من خلالها تنفيذ هذا العمل المكثف ، ولكن في المقام الأول يجدر محاولة تقييم بعض النقاط بنفسك. حتى الآن ، حلت الألواح الكريستالية السليكونية محل التقنيات المتنافسة تمامًا (بلورات السيليكون أحادية السليكون ، السليكون غير المتبلور والألواح الرقيقة CdTe و CIGS) ، على الرغم من أنها بدأت في 2018 بالتحدث عن عودة بلورة السيليكون أحادية. تستخدم السليكون متعدد البلورات SBs ، في المتوسط ، 2 جرام من السليكون لكل واط من الطاقة المركبة. في عام 2017 ، تم تركيب
ما يقرب من 100 جيجاوات من الألواح الجديدة ، وهو ما يتوافق مع إنتاج 200 ألف طن من السيليكون المكرر. على خلفية ~ 4 مليار طن من الأسمنت ، 1.5 مليار طن من الصلب ، 60 مليون طن من الألمنيوم أو 20 مليون طن من النحاس - لا ، حتى أن إنتاج السيليكون شبه الموصل القذر بشكل خاص يمكن أن يؤدي إلى إنتاجه لقادة التصنيفات البيئية المضادة ، وذلك ببساطة بسبب فجوة الآلاف مرات في النطاق مع المواد الأساسية الأخرى.
بالنسبة لبطاريات الليثيوم أيون ، التي تم إصدارها في عام 2017 بترتيب 100 GW * h (صدفة مضحكة) ، فإن القيمة المميزة هي 5 جرام لكل واط * ساعة ، أي تم استخدام حوالي 500 ألف طن من المواد.
هناك
حسابات أكثر دقة تأخذ في الاعتبار انبعاثات المعادن أو ثاني أكسيد الكربون من جميع القدرات المجمعة المشاركة في إنتاج الألواح الشمسية. بالنظر إلى حقيقة أن هذا العمل تم إنجازه منذ أكثر من 10 سنوات ، يمكن اعتباره تقديرًا من الأعلى ، بالإضافة إلى معلم تاريخي ممتع لمنافسي السيليكون متعدد البلورات الذين يموتون اليوم.
تحفظ مهم هنا ، ولكن. يفضل العلم الحديث النظر في "البصمة الكربونية" التي لا يمكن إصلاحها عمليًا ، أي في الواقع ، تكاليف الطاقة للإنتاج ، وليس تصريف المواد العضوية السامة أو الكروم في الأنهار ، مع الأخذ في الاعتبار أن هذا الأخير هو تأثير قابل للإزالة تمامًا مع التصميم المناسب لمنشآت المعالجة. بالطبع ، تشتهر الصين بالإنتاج غير الصديق للبيئة ، وقد لا يتم احترام هذه النقطة. ومع ذلك ، فإن العوائق الأساسية التي تحول دون التأكد من أن إنتاج حمولة صغيرة لا ينتج عنه تأثير بيئي سلبي غير مرئية.
ونتيجة لذلك ، يبدو لي أن قصة الود الرهيب غير البيئي لإنتاج مصادر الطاقة الشمسية المتجددة والبطاريات هي ببساطة نقل ميكانيكي من الصورة النمطية للود غير البيئي والضرر للإنتاج الكيميائي بشكل عام. وفي الوقت نفسه ، فإن التنظيم الحديث لهذه الصناعات قادر على ضمان عدم وجود انبعاثات التلوث من حيث المبدأ.
معدل النمو السنوي لتقنيات الطاقة المختلفة 2014-2017. إن الإقلاع المذهل للطاقة الشمسية اليوم يتباطأ تدريجياً ، لكن طاقة الرياح البحرية تتسارع.ش: "الكهرباء المتجددة أرخص من الطاقة النووية / الفحم / الغاز"ج: إذا نوقشت الأساطير السابقة بشكل ساخن في السنوات السابقة بشكل أساسي ، فإن اليوم (2017-2018) الأكثر مناقشة هو تكلفة الكهرباء. من المفهوم لماذا - في حين أن التكلفة الأولية للكهرباء المتجددة كانت أعلى من المنافسة ، فإن تطوير الطاقة البديلة كان مدفوعًا بشكل رئيسي بعوامل غير ملموسة - الاهتمام بالبيئة والتقدم والأشياء التي لا يمكن قياسها ، وإلى حد ما ، عدم تقلب البلدان التي تطبق الطاقة المتجددة. ومع ذلك ، مع تقارب التكلفة المعيارية للكهرباء (LCOE) من مصادر مختلفة ، ينشأ الوضع بأن هدف دعم الطاقة المتجددة قد تحقق ، ومن ثم سيتم تنفيذ هذه التكنولوجيا على أسس عقلانية.
عرض بياني للإحصاءات حول سعر الكهرباء غير المدعوم للعديد من مشاريع الطاقة المتجددة في جميع أنحاء العالم في الديناميكيات.
ومع ذلك ، فإن الواقع هنا معقد ومتعدد الأوجه. بادئ ذي بدء ، يجب أن نتذكر أن تكلفة الطاقة المتجددة في أجزاء مختلفة من الكوكب تختلف جذريًا. أسهل طريقة لتوضيح ذلك هي محطات الطاقة الكهرمائية التقليدية RES. يمكنك بشكل أساسي حفر نهر اصطناعي وإغلاق محطة الطاقة الكهرومائية في مكان مناسب ، أو بناء جدران خرسانية عالية على طول النهر لتحريك الهدف الكهرومائي بالقرب من المستهلكين ، ولكن من الواضح أن سعر الكهرباء بهذه الحلول سيكون غير تنافسي تمامًا. اتضح أن هناك نقاط منفصلة حيث محطات الطاقة الكهرومائية أكثر ربحية بكثير من أماكن أخرى.
وبالمثل ، فإن RES "الجديدة" - هناك مناطق من العالم ، على سبيل المثال ، شبه الجزيرة العربية ، والصحاري الشيلية ، والصحاري في جنوب غرب الولايات المتحدة - حيث تنتج اللوحة القياسية كهرباء (2-4 مرات) بشكل ملحوظ أكثر من ألمانيا أو اليابان.
وهذا يعني أنه إذا كانت مشروعات LES قد انخفضت بالفعل في مشروعات SES في هذه المناطق إلى 25 دولارًا ... 50 لكل ميجاوات / ساعة ، فلا يمكن عرض هذا السعر تلقائيًا على أي منطقة.
كما يتم توزيع تكاليف بناء محطات الطاقة المتجددة بشكل غير متساو. يتم تعريف هذا على أنه الفرق في قيمة الأرض ، وأجر العمالة ، وتوافر صناعة البناء لمزارع الرياح أو مزارع الرياح ذات الخبرة الواسعة.
ونتيجة لذلك ، تتناثر تكلفة الطاقة المتجددة لمشاريع مختلفة في أجزاء مختلفة من العالم 20 مرة للشمس وحوالي 10 مرات للرياح.
ونتيجة لذلك ، يمكن صياغة تقييم تكلفة الطاقة المتجددة على النحو التالي: في بعض مناطق LCOE ، أصبحت الطاقة المتجددة أقل من الحلول التقليدية وكل عام ، عندما تصبح التكنولوجيا أرخص ، أصبحت هذه المناطق أكثر فأكثر.
ومع ذلك ، لا يمكن النظر في موضوع تكلفة الطاقة المتجددة ، وبشكل أعم ، القدرة التنافسية للطاقة المتجددة ، دون سؤالين آخرين: دعم الطاقة المتجددة وتنوعها كمصدر للكهرباء.
ش: "محطات الطاقة المتجددة مدعومة بالكامل ، وفي ظروف السوق البحتة غير تنافسية"ج: كما ناقشنا أعلاه ، فإن القدرة التنافسية لمصادر الطاقة المتجددة يتم تحديدها بالكامل تقريبًا من خلال موقع محطة معينة. لذلك ، إذا تم ، على سبيل المثال ، تقسيم حجم الدعم ميكانيكيًا إلى جيل بالكيلوواط * - فهذا سيعطي في أفضل الأحوال فرصة للتفكير ، وليس أداة دقيقة لتقييم القدرة التنافسية "البحتة" لمصادر الطاقة المتجددة.
ومع ذلك ، سيكون من المفيد فهم مدى التشويه في أسواق الكهرباء. لهذا ، يجدر فصل دعم التنمية والبحث عن الدعم المباشر لمولدات الكهرباء. النوع الأول من الإعانات ليس على نطاق واسع وغير متجانس تقريبًا في تقنيات الطاقة المختلفة.
إحصاءات الدعم لتطوير تكنولوجيات الطاقة في دول منظمة التعاون الاقتصادي والتنمية - يمكن ملاحظة أنه منذ 30-40 سنة ، كانت الذرة مفضلة غير مشروطة.يختلف الدعم المباشر أيضًا في الشكل: أموال الميزانية لشراء مصادر الطاقة المتجددة في الصين والمملكة المتحدة ، والخصومات الضريبية في الولايات المتحدة الأمريكية ، وهي مكون خاص من سعر الكهرباء الموزعة بين مصادر الطاقة المتجددة في ألمانيا ، ولكن يمكن تخفيضها إلى مؤشر رقمي قابل للمقارنة بسهولة - سنت الدعم لكل كيلو واط * ساعة من توليد RES.
في عام 2015 ، على سبيل المثال ، بدا الدعم لأكبر 4 "دول للطاقة المتجددة" على هذا النحو: في الصين ، تم تخصيص 4،637.9 مليون دولار (1،184 للرياح و 3،453.9 للشمس) لإنتاج 187.7 تيراواط من الكهرباء ، في المتوسط 2.4 سنت لكل كيلووات ساعة ، في المملكة المتحدة - 4،285 مليون دولار أمريكي عند 40.1 تيراواط ساعة ، بمتوسط 10.7 سنتات لكل كيلووات / ساعة ، تم إصدار ما يزيد قليلاً عن 2 مليار دولار أمريكي من الإعفاءات الضريبية في الولايات المتحدة الأمريكية (حصريًا على Sun ) مع توليد 115.7 تيراواط في الساعة (عن طريق الرياح بشكل رئيسي) ، أي 1.6 سنت لكل كيلوواط في الساعة ، في ألمانيا ، تم إعادة توزيع 8،821 مليون دولار إلى 96.3 تيراواط ساعة ، أي 10.91 سنت لكل كيلوواط ساعة
وتجدر الإشارة إلى أن أغنى دولة من بين مصادر الطاقة المتجددة المتطورة على نطاق واسع - الولايات المتحدة ، تنفق القليل من المال على الإعانات المباشرة لمصادر الطاقة المتجددة ، على الرغم من وجود آليات أخرى - على سبيل المثال ، توجد في كاليفورنيا حصص ثابتة من الطاقة "الخضراء" التي يجب شراؤها من قبل شبكات من المولدات.
هذه الأرقام (لسوء الحظ) لها ظرف يعقد الفهم. على سبيل المثال ، في ألمانيا ، تهيمن المشاريع القديمة التي لديها إعانات أعلى من المتوسط الحسابي 5-10 مرات والتي حصلت على هذا الحق قبل 10 سنوات أو أكثر على تكاليف الدعم (يتم تخصيص FIT لمنشأة التوليد لمدة 20 عامًا).
بالإضافة إلى ذلك ، في 2016-2017 كان هناك انخفاض كبير في تعريفات دعم الطاقة المتجددة للبلدان الهامة ، أي لم تعد أرقام عام 2015 ذات صلة اليوم (في الصين ، انخفض الدعم مرتين ، في ألمانيا تحولوا إلى مزادات بسعر أقل من 2-3 مرات من متوسط FIT لعام 2015).
ومع ذلك ، كما هو الحال في السؤال السابق ، فإن الشيء الرئيسي واضح - يختلف الدعم بشكل كبير عبر البلدان. في أوروبا ، يمكن أن تصل اختلالات الأسعار بين الطاقة المتجددة والطاقة الهيدروكربونية إلى 100٪ (يجب أيضًا أخذ عبء توليد الفحم مع الضرائب على انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في الاعتبار) ، لكنهم ينخفضون بسرعة ، في الصين والهند ، هذا هو حوالي 10.30٪ من الدعم ، في الولايات المتحدة يمكننا التحدث عن تكافؤ السوق (على الرغم من أنه في الولايات المتحدة لم يعد من الممكن إسقاط إعانات التنمية من الحساب - فهي أكثر من الدعم المباشر).
في الواقع ، فإن الوضع مع الدعم يتبع التوسع في مناطق تنافسية مباشرة لمصادر الطاقة المتجددة كمصادر للكهرباء - وكلما زاد حجمها ، انخفض الدعم.
في الجزء التالي ، سوف نناقش قضايا تقلب RES ونطاقه ، وتخزين الطاقة ، وتكلفة التخزين والبدائل المختلفة ، وإدارة الطلب ، واتجاهات وآفاق RES بشكل عام. يتبع.