Erneuerbare Energiequellen (RES) sind heute nicht nur eine „gute Geschäftsidee“ und eine Quelle anhaltenden Hype, Propaganda und Gegenpropaganda. Ich werde versuchen, meine Position zu einigen wiederkehrenden Mythen im Bereich der erneuerbaren Energiequellen auszudrücken.
Aussage (U): "Das Erdgebiet reicht nicht aus, um die Bedürfnisse der Zivilisation mit Hilfe von erneuerbaren Energien zu befriedigen."Antwort (O): Die Erde erhält ~ 190 Petawatt Wärmeenergie von der Sonne (dies erreicht die Oberfläche), und die Zivilisation verbraucht 500 Exajoule Primärenergie pro Jahr, d. H. Die „Kraft“ der Menschheit beträgt 0,015 Petawatt in der Größenordnung von einem Zehntausendstel der einfallenden Energie. Es gibt eine weitere elementare Bewertung, die auf der Entwicklung bestehender
großer Solarkraftwerke basiert - das Gebiet der großen Wüsten reicht völlig aus, um die Zivilisation mit Primärenergie zu versorgen. Das wichtigste „Aber“ in dieser verstärkten konkreten Widerlegung des Mythos ist die ungleichmäßige Verteilung der für die Erzeugung erneuerbarer Energie geeigneten Gebiete auf die Länder. Im Allgemeinen ist „ungleiche Verteilung“ die Hauptsache, die Menschen, die das Bild über erneuerbare Energien in irgendeiner Weise übersehen, verpassen, und heute wird dieses Thema wie ein Refrain klingen. Nehmen wir an, Japan hat erhebliche Schwierigkeiten, einen Platz für Solarkraftwerke zu finden. Schauen Sie sich diese
Fotosammlung japanischer Solarkraftwerke an und vergleichen Sie sie mit den amerikanischen aus dem etwas höheren Link.
Ein klares Beispiel für diese These, obwohl sie nur für Elektrizität gilt und einige Verluste nicht berücksichtigt, gibt dennoch eine Idee - theoretisch reicht die Sahara allein aus, um die Menschheit mit Energie zu versorgen.
U: „Für die Herstellung von Sonnenkollektoren und Windgeneratoren wird mehr Energie aufgewendet, als sie in ihrem Lebenszyklus produzieren können (EROEI <1).“A: Dies ist völliger Unsinn, wie genauere Messungen zeigen. 2016 wurde dieses Thema in der Arbeit von Ferroni und Hopkirk 2016 erneut angesprochen, wo der leicht negative EROEI-Wert für den Overhead-SES in der Schweiz gezeigt wurde. Die Arbeit ist jedoch voller Fehler, und der von Kritikern korrigierte Wert
liegt im Bereich von 8 . Der EROEI-Wert von 5 bis 15 ist typisch für verschiedene Versuche, den EROEI von kristallinen Silizium-SBs zu berechnen. Die Streuung des Wertes erklärt sich aus dem Unterschied in den Bedingungen, unter denen sich der SES befindet (zwischen Norwegen und Saudi-Arabien beträgt der Unterschied in der Produktion desselben Panels etwa das Vierfache) Zähltechniken. Für andere RES, zum Beispiel Windgeneratoren, sind noch höhere EROEI-Werte von 15 bis 50 zu sehen, d.h. hier fällt die Kritik ganz über die Realität hinaus.
Es sollte auch beachtet werden, dass der EROEI-Indikator selbst, obwohl er von Wissenschaftlern verwendet wird, sehr unvollkommen ist. In seinem „Verbrauchsteil“ gibt es eine endlose Reihe von abnehmenden Indikatoren, die nicht berücksichtigt werden können, aber wenn sie richtig durchgeführt werden (so etwas wie „Energieverbrauch für den Bau von Häusern“, in denen die Arbeiter, die eine Anlage zur Herstellung von Maschinen zur Herstellung von Siliziumwafern für Solar gebaut haben) Panels “) haben wir am Ende niedrige EROEI-Werte - und da die gesamte von der Zivilisation empfangene Energie verbraucht wird, entspricht der menschliche EROEI insgesamt etwa 3 (dem umgekehrten Wirkungsgrad von Wärmekraftmaschinen). Diese Zahl ergibt sich, wenn man erkennt, dass es in der realen Welt unmöglich ist, Energie in die Erzeugung neuer Energie ohne die gesamte Zivilisation zu investieren. Infolgedessen hängen die durch Berechnung erhaltenen EROEI-Werte hauptsächlich von den Grenzen der Berechnung des Energieverbrauchs ab, die von den Forschern mehr oder weniger willkürlich bestimmt werden.
Installierte Kapazität der globalen Windenergie. Der durchschnittliche globale KIUM der Windenergie betrug 26%.
Installierte Leistung von Photovoltaikbatterien. Es ist nützlich, sich daran zu erinnern, dass die Leistung der Photovoltaik für "Standardbedingungen" (Lichtfluss 1000 W / m ^ 2) angegeben ist und der tatsächliche KIUM je nach Region und Verfügbarkeit von Solarmodulantrieben zwischen 6 und 33% liegt.W: „Die Herstellung von Sonnenkollektoren und Batterien ist sehr umweltfreundlich, aber da sie hauptsächlich in China hergestellt werden, machen sie ein Auge zu.“A: Ich habe noch nie einige Zahlen gesehen, die diese Aussage bestätigen. Es ist verständlich, dass es Dutzende von Schadstoffen gibt, die als spezifische Indikatoren ausgedrückt werden sollten (z. B. in Form von „Gramm / kWh, berechnet für die Lebensdauer eines Panels“). verschiedene Optionen für die Herstellung von Panels / Batterien.
Natürlich gibt es wissenschaftliche Veröffentlichungen, in denen diese umfangreiche Arbeit durchgeführt wurde, aber zunächst lohnt es sich, einige Punkte selbst zu bewerten. Bisher haben polykristalline Siliziumplatten konkurrierende Technologien (Silizium-Einkristall-, amorphes Silizium- und Dünnschicht-CdTe- und CIGS-Platten) fast vollständig verdrängt, obwohl sie 2018 über die Rückkehr von Silizium-Einkristallen sprachen. Polykristalline Silizium-SBs verbrauchen durchschnittlich 2 Gramm Silizium pro Watt installierter Leistung. Im Jahr 2017 wurden
rund 100 Gigawatt neue Paneele installiert, was einer Produktion von 200.000 Tonnen raffiniertem Silizium entspricht. Vor dem Hintergrund von ~ 4 Milliarden Tonnen Zement, 1,5 Milliarden Tonnen Stahl, 60 Millionen Tonnen Aluminium oder 20 Millionen Tonnen Kupfer - keine besonders schmutzige Halbleitersiliziumproduktion kann ihre Produktion allein aufgrund einer Lücke von Tausenden zu den führenden Anbietern von Umweltschutzmitteln führen mal im Maßstab mit anderen Grundmaterialien.
Für Lithium-Ionen-Batterien, die 2017 in der Größenordnung von 100 GW * h (lustiger Zufall) veröffentlicht wurden, beträgt der charakteristische Wert 5 Gramm pro Watt * Stunde, d.h. Es wurden etwa 500.000 Tonnen Materialien verwendet.
Es gibt
genauere Berechnungen , die die Emissionen von Metallen oder CO2 aus allen kombinierten Kapazitäten berücksichtigen, die bei der Herstellung von Solarmodulen beteiligt sind. In Anbetracht der Tatsache, dass diese Arbeit vor mehr als 10 Jahren durchgeführt wurde, kann sie als Schätzung von oben sowie als unterhaltsamer historischer Meilenstein für heute sterbende Konkurrenten aus polykristallinem Silizium angesehen werden.
Ein wichtiger Vorbehalt hier jedoch. Die moderne Wissenschaft zieht es vor, den praktisch irreparablen "CO2-Fußabdruck" zu berücksichtigen, d.h. in der Tat die Energiekosten der Produktion und nicht die Einleitung von giftigen organischen Stoffen oder Chrom in Flüsse, wenn man bedenkt, dass letzteres ein vollständig entfernbarer Effekt bei der richtigen Gestaltung von Behandlungsanlagen ist. Natürlich ist China für seine nicht umweltfreundliche Produktion bekannt, und dort wird dieser Punkt möglicherweise nicht beachtet. Grundlegende Hindernisse, die sicherstellen, dass eine solche Produktion mit geringer Tonnage keine negativen Auswirkungen auf die Umwelt hat, sind jedoch nicht sichtbar.
Infolgedessen scheint mir die Geschichte der schrecklichen Umweltfreundlichkeit bei der Herstellung von erneuerbaren Solarenergiequellen und -batterien lediglich eine mechanische Übertragung vom Stereotyp der Umweltfreundlichkeit und Schädlichkeit der chemischen Produktion im Allgemeinen zu sein. Gleichzeitig kann die moderne Organisation solcher Industrien im Prinzip sicherstellen, dass keine Schadstoffemissionen entstehen.
Die jährliche Wachstumsrate verschiedener Energietechnologien in den Jahren 2014-2017. Der unglaubliche Start der Solarenergie verlangsamt sich heute allmählich, aber die Offshore-Offshore-Windenergie beschleunigt sich.U: „Erneuerbarer Strom ist billiger geworden als Atomkraft / Kohle / Gas“A: Wenn frühere Mythen hauptsächlich in früheren Jahren heiß diskutiert wurden, sind heute (2017-2018) die Stromkosten die am meisten diskutierten. Es ist verständlich, warum - obwohl die Hauptkosten für erneuerbaren Strom höher waren als die Konkurrenz - die Entwicklung alternativer Energien hauptsächlich von immateriellen Faktoren getrieben wurde - Bedenken hinsichtlich der Umwelt, der Progressivität, nicht messbarer Dinge und in gewissem Maße der Nichtvolatilität der Länder, die erneuerbare Energien einsetzen. Da jedoch die normalisierten Stromkosten (LCOE) aus verschiedenen Quellen zusammenlaufen, entsteht die Situation, dass das Ziel der Subventionen für erneuerbare Energien erreicht wurde und diese Technologie dann aus rationalen Gründen implementiert wird.
Grafische Darstellung von Statistiken zum nicht subventionierten Strompreis für viele Projekte im Bereich erneuerbare Energien auf der ganzen Welt in Dynamik.
Die Realität hier ist jedoch komplex und vielfältig. Zunächst sollte daran erinnert werden, dass die Kosten für erneuerbare Energien in verschiedenen Teilen des Planeten radikal unterschiedlich sind. Dies lässt sich am einfachsten mit herkömmlichen erneuerbaren Wasserkraftwerken veranschaulichen. Grundsätzlich können Sie einen künstlichen Fluss graben und sein Wasserkraftwerk an einem geeigneten Ort blockieren oder hohe Betonmauern entlang des Flusses bauen, um das Wasserkraftziel näher an die Verbraucher heranzuführen. Es ist jedoch klar, dass der Strompreis mit solchen Lösungen völlig wettbewerbsunfähig ist. Es stellt sich heraus, dass es separate Punkte gibt, an denen Wasserkraftwerke viel rentabler sind als an anderen Orten.
Ebenso „neue“ erneuerbare Energien - es gibt Regionen auf der Welt, beispielsweise die Arabische Halbinsel, chilenische Wüsten, Wüsten im Südwesten der Vereinigten Staaten -, in denen das Standardpanel deutlich mehr (2-4-mal) Strom pro Jahr produziert als in Deutschland oder Japan.
Dies bedeutet, dass bei SES-Projekten in diesen Regionen der LCOE bereits auf 25 bis 50 USD pro MWh gesunken ist und dieser Preis nicht automatisch auf eine Region projiziert werden kann.
Auch die Kosten für den Bau von Anlagen für erneuerbare Energien sind ungleich verteilt. Dies ist definiert als der Unterschied zwischen Bodenwert, Arbeitsentgelt und Verfügbarkeit der Bauindustrie für Windparks oder Windparks mit umfassender Erfahrung.
Infolgedessen sind die Kosten für erneuerbare Energien für verschiedene Projekte in verschiedenen Teilen der Welt 20-mal für die Sonne und etwa 10-mal für den Wind verstreut.
Infolgedessen kann die Bewertung der Kosten für erneuerbare Energien wie folgt formuliert werden: In bestimmten Bereichen von LCOE sind erneuerbare Energien niedriger als herkömmliche Lösungen, und jedes Jahr, wenn die Technologie billiger wird, werden diese Gebiete immer mehr.
Das Thema der Kosten für erneuerbare Energien und allgemein der Wettbewerbsfähigkeit erneuerbarer Energien kann jedoch nicht ohne zwei weitere Fragen betrachtet werden: Subventionierung erneuerbarer Energien und ihre Variabilität als Stromquelle.
U: „RES-Kraftwerke werden vollständig subventioniert und sind unter reinen Marktbedingungen nicht wettbewerbsfähig.“A: Wie bereits oben erläutert, wird die Wettbewerbsfähigkeit erneuerbarer Energiequellen fast ausschließlich vom Standort einer bestimmten Station bestimmt. Wenn zum Beispiel das Volumen der Subventionen mechanisch in Kilowattstunden * in Erzeugung aufgeteilt wird, bietet dies bestenfalls Anlass zur Reflexion und kein genaues Instrument zur Bewertung der „reinen“ Wettbewerbsfähigkeit erneuerbarer Energiequellen.
Dennoch wird es nützlich sein, um das Ausmaß der Verzerrung auf den Strommärkten zu verstehen. Dafür lohnt es sich, Entwicklungs- und Forschungssubventionen von der direkten Unterstützung von Stromerzeugern zu trennen. Die erste Art von Subventionen ist in verschiedenen Energietechnologien nicht so groß und mehr oder weniger einheitlich.
Statistik der Subventionen für die Entwicklung von Energietechnologien in OECD-Ländern - es ist ersichtlich, dass das Atom vor 30 bis 40 Jahren ein bedingungsloser Favorit war.Die direkte Unterstützung variiert auch in ihrer Form: Budgetgelder für den Kauf erneuerbarer Energiequellen in China und Großbritannien, Steuerabzüge in den USA, ein besonderer Bestandteil des Strompreises, der auf erneuerbare Energiequellen in Deutschland verteilt wird, können jedoch auf einen leicht vergleichbaren numerischen Indikator reduziert werden - Cent Subvention pro Kilowattstunde RES-Erzeugung.
Im Jahr 2015 sah beispielsweise die Unterstützung für die vier größten „Länder für erneuerbare Energien“ folgendermaßen aus: In China wurden 4.637,9 Mio. USD (1.184 für Wind und 3.453,9 Mio. USD für Sonne) bereitgestellt, um durchschnittlich 187,7 TWh Strom zu produzieren 2,4 Cent pro kWh in Großbritannien - 4.285 Mio. USD bei 40,1 TWh, durchschnittlich 10,7 Cent pro kWh, in den USA (ausschließlich an der Sonne) wurden Steuergutschriften in Höhe von etwas mehr als 2 Mrd. USD ausgestellt ) Mit der Erzeugung von 115,7 TWh (hauptsächlich durch Wind), d. h. 1,6 Cent pro kWh, wurden in Deutschland 8.821 Mio. USD auf 96,3 TWh umverteilt, d. h. 10,91 Cent pro kWh
Es ist anzumerken, dass das reichste Land unter den sich weit entwickelnden erneuerbaren Energiequellen - die Vereinigten Staaten - nur sehr wenig Geld für direkte Subventionen für erneuerbare Energiequellen ausgibt, obwohl es andere Mechanismen gibt - zum Beispiel gibt es in Kalifornien gesetzlich festgelegte Anteile an "grüner" Energie, die von Netzen von Generatoren gekauft werden müssen.
Diese Zahlen haben (leider) einen Umstand, der das Verständnis erschwert. In Deutschland beispielsweise dominieren alte Projekte, deren Subventionen 5-10 mal höher sind als der arithmetische Durchschnitt und die dieses Recht vor 10 oder mehr Jahren erhalten haben, die Unterstützungskosten (FIT wird der Erzeugungsanlage für 20 Jahre zugewiesen).
Darüber hinaus wurden 2016-2017 die Tarife für die Subventionierung erneuerbarer Energien für bedeutende Länder, d. H. Zahlen aus dem Jahr 2015 sind heute nicht mehr relevant (in China ging die Unterstützung um das Zweifache zurück, in Deutschland wurde auf Auktionen umgestellt, deren Basispreis 2-3 Mal unter dem durchschnittlichen FIT von 2015 lag).
Wie in der vorherigen Frage ist jedoch die Hauptsache klar: Die Unterstützung ist von Land zu Land sehr unterschiedlich. In Europa können die Preisungleichgewichte zwischen erneuerbarer Energie und Kohlenwasserstoff-Energie 100% erreichen (die Belastung der Kohleerzeugung mit Steuern auf CO2-Emissionen muss ebenfalls berücksichtigt werden), aber sie gehen schnell zurück, in China und Indien sind dies etwa 10,30% der Unterstützung, in den USA können wir darüber sprechen Marktparität (obwohl es in den USA nicht mehr möglich ist, Entwicklungssubventionen vom Konto zu streichen - sie sind mehr als direkte Unterstützung).
Tatsächlich folgt die Situation mit Subventionen der Ausweitung der direkten Wettbewerbszonen erneuerbarer Energiequellen als Stromquellen - je größer sie sind, desto geringer sind die Subventionen.
Im nächsten Teil werden wir die Fragen der Variabilität von erneuerbaren Energien und ihrer Größenordnung, der Energiespeicherung, der Speicherkosten und verschiedener Alternativen, des Nachfragemanagements, der Trends und Perspektiven von erneuerbaren Energien im Allgemeinen erörtern. Fortsetzung folgt.