Las fuentes de energía renovable (RES) hoy en día no son solo una "buena idea de negocios" y una fuente de publicidad, propaganda y contrapropaganda en curso. Trataré de expresar mi posición sobre algunos mitos recurrentes en el campo de las fuentes de energía renovables.
Declaración (U): "El área de la Tierra no es suficiente para satisfacer las necesidades de la civilización con la ayuda de RES"Respuesta (O): La Tierra recibe ~ 190 petavatios de energía térmica del Sol (esto es lo que llega a la superficie), y la civilización consume 500 exajulios de energía primaria por año, es decir. El "poder" de la humanidad es de 0.015 petavatios, del orden de una diezmilésima parte de la energía entrante. Hay otra evaluación primaria basada en el desarrollo de
grandes plantas de energía solar existentes: el área de los grandes desiertos es suficiente para proporcionar a la civilización energía primaria. El principal "pero" en esta refutación del mito de hormigón armado es la distribución desigual del área conveniente para la generación de energía renovable en todos los países. En general, la "distribución desigual" es lo principal que las personas que pasan por alto el panorama de las energías renovables se están perdiendo, y hoy este tema sonará como un estribillo. Digamos que Japón tiene dificultades significativas para encontrar un lugar para plantas de energía solar, mire esta
colección de fotos de plantas de energía solar japonesas y compárela con las estadounidenses desde el enlace un poco más arriba.
Una ilustración clara de esta tesis, aunque se aplica solo a la electricidad y no tiene en cuenta algunas pérdidas, sin embargo, da una idea: en teoría, el desierto del Sahara solo es suficiente para proporcionar energía a la humanidad.
U: “Se gasta más energía en la producción de paneles solares y generadores eólicos de la que pueden producir en su ciclo de vida (EROEI <1)”R: Esto no tiene sentido, como muestran mediciones más precisas. En 2016, este tema volvió a surgir en el trabajo de Ferroni y Hopkirk 2016, donde se mostró el valor EROEI ligeramente negativo para el SES de gastos generales en Suiza. Sin embargo, el trabajo está repleto de errores, y el valor corregido por los críticos
está en la región de 8 . El valor EROEI de 5 a 15 es típico para varios intentos de calcular el EROEI de SB cristalinas de silicio, la extensión del valor se explica por la diferencia en las condiciones en las que se encuentra el SES (entre Noruega y Arabia Saudita, la diferencia en la producción del mismo panel será aproximadamente 4 veces), y la diferencia Técnicas de conteo. Para otros RES, por ejemplo, generadores eólicos, se observan valores EROEI aún más altos, de 15 a 50, es decir, Aquí la crítica cae bastante más allá de la realidad.
También se debe tener en cuenta que el indicador EROEI en sí mismo, aunque utilizado por los científicos, es muy imperfecto. En su "parte consumible" hay una serie interminable de indicadores decrecientes que no se pueden tener en cuenta, pero si se hace correctamente (algo así como la contabilidad del "consumo de energía para la construcción de viviendas en el que los trabajadores que construyeron una planta para la producción de máquinas para la producción de obleas de silicio para energía solar paneles ") terminamos con valores bajos de EROEI, y de hecho, debido a que toda la energía recibida por la civilización se consume, el EROEI humano en su conjunto es igual a algo alrededor de 3 (la eficiencia inversa de las máquinas de calor). Esta cifra surge si uno se da cuenta de que en el mundo real es imposible invertir energía en la producción de nueva energía sin toda la civilización. Como resultado, los valores de EROEI obtenidos mediante el cálculo dependen principalmente de los límites del cálculo del consumo de energía, que los investigadores determinan de manera más o menos arbitraria.
Capacidad instalada de energía eólica global. El KIUM global promedio de energía eólica ascendió a 26%.
Potencia instalada de baterías fotovoltaicas. Es útil recordar que la potencia de la energía fotovoltaica está indicada para "condiciones estándar" (flujo de luz 1000 W / m ^ 2), y el KIUM real se obtiene del 6 al 33% dependiendo de la región y la disponibilidad de unidades de paneles solares.W: "La producción de paneles solares y baterías es muy respetuosa con el medio ambiente, pero como se fabrican principalmente en China, hacen la vista gorda a esto"R: Nunca he visto al menos algunas cifras que confirmen esta declaración, es comprensible: hay docenas de contaminantes que es deseable expresar como indicadores específicos (por ejemplo, en forma de "gramos / kWh calculados para la vida útil de un panel"), Diferentes opciones para la producción de paneles / baterías.
Por supuesto, hay publicaciones científicas en las que se ha realizado este extenso trabajo, pero antes que nada vale la pena intentar evaluar algunos puntos por su cuenta. Hasta la fecha, los paneles policristalinos de silicio han reemplazado casi por completo a las tecnologías de la competencia (cristal único de silicio, silicio amorfo y paneles CdTe y CIGS de película delgada), aunque en 2018 comenzaron a hablar sobre el regreso del cristal único de silicio. Los SB de silicio policristalino usan, en promedio, 2 gramos de silicio por cada vatio de potencia instalada. En 2017, se instalaron
aproximadamente 100 gigavatios de paneles nuevos, lo que corresponde a la producción de 200 mil toneladas de silicio refinado. En el contexto de ~ 4 mil millones de toneladas de cemento, 1,5 mil millones de toneladas de acero, 60 millones de toneladas de aluminio o 20 millones de toneladas de cobre, no, incluso la producción de silicio semiconductor particularmente sucio puede llevar su producción a los líderes de las clasificaciones ambientales, simplemente debido a una brecha de miles veces en escala con otros materiales base.
Para las baterías de iones de litio, que se lanzaron en 2017 en el orden de 100 GW * h (coincidencia graciosa), el valor característico es de 5 gramos por vatio * hora, es decir Se utilizaron alrededor de 500 mil toneladas de materiales.
Hay
cálculos más precisos que tienen en cuenta las emisiones de metales o CO2 de todas las capacidades combinadas involucradas en la producción de paneles solares. Teniendo en cuenta el hecho de que este trabajo se realizó hace más de 10 años, puede considerarse una estimación desde arriba, así como un hito histórico divertido para los competidores de silicio policristalino que mueren hoy.
Una reserva importante aquí, sin embargo. La ciencia moderna prefiere considerar la "huella de carbono" prácticamente irreparable, es decir de hecho, los costos de producción de energía, y no la descarga de compuestos orgánicos tóxicos o cromo en los ríos, considerando que este último es un efecto completamente removible con el diseño adecuado de las instalaciones de tratamiento. Por supuesto, China es famosa por su producción no respetuosa con el medio ambiente, y este punto puede no ser respetado. Sin embargo, los obstáculos fundamentales para garantizar que una producción de tan poco tonelaje no introduzca un efecto ambiental negativo no son visibles.
Como resultado, me parece que la historia de la terrible amistad no ambiental de la producción de fuentes de energía solar renovables y baterías es simplemente una transferencia mecánica del estereotipo de la amistad no ambiental y la nocividad de la producción química en general. Al mismo tiempo, la organización moderna de tales industrias es capaz de garantizar la ausencia de emisiones de contaminación en principio.
La tasa de crecimiento anual de diversas tecnologías energéticas en 2014-2017. El despegue increíble de energía solar hoy en día se está desacelerando gradualmente, pero la energía eólica marina está acelerándose.U: "La electricidad renovable se ha vuelto más barata que la nuclear / carbón / gas"R: Si los mitos anteriores se discutieron enérgicamente principalmente en años anteriores, hoy (en 2017-2018) el más discutido es el costo de la electricidad. Es comprensible por qué: si bien el costo principal de la electricidad renovable fue más alto que el de la competencia, el desarrollo de la energía alternativa se debió principalmente a factores intangibles: la preocupación por el medio ambiente, la progresividad, las cosas que no se pueden medir y, en cierta medida, la no volatilidad de los países que implementan energía renovable. Sin embargo, a medida que el costo normalizado de la electricidad (LCOE) converge de diferentes fuentes, surge la situación de que se ha alcanzado el objetivo de los subsidios a las energías renovables, y luego esta tecnología se implementará por razones racionales.
Visualización gráfica de estadísticas sobre el precio no subsidiado de la electricidad para muchos proyectos de energía renovable en todo el mundo en dinámica.
Sin embargo, la realidad aquí es compleja y multifacética. En primer lugar, debe recordarse que el costo de las energías renovables en diferentes partes del planeta es radicalmente diferente. La forma más fácil de ilustrar esto es con RES tradicionales - centrales hidroeléctricas. Básicamente, puede cavar un río artificial y bloquear su central hidroeléctrica en un lugar conveniente, o construir altos muros de concreto a lo largo del río para acercar el objetivo hidroeléctrico a los consumidores, pero está claro que el precio de la electricidad con tales soluciones será completamente poco competitivo. Resulta que hay puntos separados donde las centrales hidroeléctricas son mucho más rentables que en otros lugares.
Del mismo modo, las "nuevas" RES: hay regiones del mundo, por ejemplo, la Península Arábiga, los desiertos chilenos, los desiertos del suroeste de los Estados Unidos, en los que el panel estándar produce significativamente más (2-4 veces) electricidad por año que en Alemania o Japón.
Esto significa que si en los proyectos SES en estas regiones el LCOE ya ha bajado a $ 25 ... 50 por MWh, este precio no puede proyectarse automáticamente en ninguna región.
Los costos de la construcción de plantas de energía renovable también se distribuyen de manera desigual. Esto se define como la diferencia en el valor del suelo, la remuneración laboral y la disponibilidad de la industria de la construcción para parques eólicos o parques eólicos con amplia experiencia.
Como resultado, el costo de la energía renovable para varios proyectos en diferentes partes del mundo se distribuye 20 veces para el sol y aproximadamente 10 veces para el viento.
Como resultado, la evaluación del costo de la energía renovable se puede formular de la siguiente manera: en ciertas áreas de LCOE, la energía renovable se ha vuelto más baja que las soluciones tradicionales y cada año, a medida que la tecnología se vuelve más barata, estos territorios se vuelven cada vez más.
Sin embargo, el tema del costo de las energías renovables y, en términos más generales, la competitividad de las energías renovables, no puede considerarse sin dos preguntas más: subsidiar las energías renovables y su variabilidad como fuente de electricidad.
U: "Las plantas de energía RES están totalmente subvencionadas, y en condiciones puramente de mercado no son competitivas"R: Como ya hemos discutido anteriormente, la competitividad de las fuentes de energía renovables está determinada casi por completo por la ubicación de una estación en particular. Por lo tanto, si, por ejemplo, divide mecánicamente el volumen de subsidios en generación en kilovatios * horas, esto dará en el mejor de los casos una ocasión para reflexionar, y no una herramienta precisa para evaluar la competitividad "pura" de las fuentes de energía renovable.
Sin embargo, será útil para comprender el alcance de la distorsión en los mercados de electricidad. Para esto, vale la pena separar los subsidios de desarrollo e investigación del apoyo directo a los generadores de electricidad. El primer tipo de subsidios no es tan grande y más o menos uniforme en diferentes tecnologías energéticas.
Estadísticas de subsidios para el desarrollo de tecnologías energéticas en los países de la OCDE: se puede ver que hace 30-40 años, el átomo era un favorito incondicional.El apoyo directo también varía en forma: presupuesto de dinero para la compra de fuentes de energía renovables en China y el Reino Unido, deducciones de impuestos en los EE. UU., Un componente especial del precio de la electricidad distribuida entre las fuentes de energía renovables en Alemania, pero se puede reducir a un indicador numérico fácilmente comparable - centavos de subsidio por kilovatio * hora de generación de RES.
En 2015, por ejemplo, el apoyo a los 4 "países de energía renovable" más grandes se veía así: en China, se asignaron $ 4,637.9 millones (1,184 para el viento y 3,453.9 para el sol) para producir 187.7 TWh de electricidad, en promedio 2.4 centavos por kWh, en el Reino Unido: $ 4,285 millones a 40.1 TWh, un promedio de 10.7 centavos por kWh, se emitieron un poco más de $ 2 mil millones en créditos fiscales en los EE. UU. (Exclusivamente en Sun ) con la generación de 115.7 TWh (principalmente por viento), es decir, 1.6 centavos por kWh, en Alemania, $ 8,821 millones se redistribuyeron a 96.3 TWh, es decir 10,91 centavos por kWh
Cabe señalar que el país más rico entre las fuentes de energía renovable ampliamente desarrolladas, Estados Unidos, gasta muy poco dinero en subsidios directos para las fuentes de energía renovable, aunque existen otros mecanismos, por ejemplo, en California hay cuotas de energía "verde" establecidas legislativamente que las redes deben comprar a los generadores.
Estas cifras tienen (desafortunadamente) una circunstancia que complica la comprensión. Por ejemplo, en Alemania, los proyectos antiguos que tienen subsidios 5-10 veces más altos que el promedio aritmético y recibieron este derecho hace 10 años o más, dominan los costos de soporte (FIT se asigna a la instalación de generación durante 20 años).
Además, en 2016-2017 hubo una reducción significativa en las tarifas para subsidiar las energías renovables para países importantes, es decir. las cifras de 2015 ya no son relevantes hoy (en China, el soporte se redujo 2 veces, en Alemania cambiaron a subastas con un precio de ejercicio 2-3 veces menor que el FIT promedio de 2015).
Sin embargo, como en la pregunta anterior, lo principal es claro: el apoyo varía mucho de un país a otro. En Europa, los desequilibrios de precios entre la energía renovable y la energía de los hidrocarburos pueden alcanzar el 100% (la carga de la generación de carbón con impuestos a las emisiones de CO2 también debe tenerse en cuenta), pero están disminuyendo rápidamente, en China e India, esto es aproximadamente 10..30% de apoyo, en los EE. UU. Podemos hablar de paridad de mercado (aunque en EE. UU. ya no es posible eliminar los subsidios para el desarrollo de la cuenta; son más que un apoyo directo).
De hecho, la situación con los subsidios sigue a la expansión de las zonas competitivas directas de fuentes de energía renovables como fuentes de electricidad: cuanto mayor es su tamaño, menores son los subsidios.
En la siguiente parte, discutiremos los problemas de variabilidad de RES y su escala, almacenamiento de energía, costo de almacenamiento y varias alternativas, gestión de la demanda, tendencias y perspectivas de RES en general. Continuará