可再生能源问答,第1部分

今天的可再生能源 (RES)不仅是一个“好商业主意”,而且是不断进行宣传,宣传和反宣传的来源。 我将尝试就可再生能源领域中一些反复出现的神话表达我的立场。

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声明(U):“在RES的帮助下,地球面积不足以满足文明的需求”

答案(O):地球从太阳接收约190皮瓦的热能(这是到达表面的热量),文明每年消耗500百亿焦耳的一次能源,即 人类的“功率”为0.015皮瓦,约为进入的能量的十分之一。 根据现有大型太阳能发电厂的发展,还有另一项基本评估-大沙漠的面积足以为文明提供一次能源。 这种对钢筋混凝土的神话反驳的主要“反而是”是各国之间可再生能源发电便利区域的分布不均。 总的来说,“分配不均”是人们以任何方式忽视可再生能源情况的主要因素,而今天,这个话题听起来似乎很简单。 假设日本很难找到太阳能发电厂的地方,看看这张日本太阳能发电厂的图片集,并将其与美国太阳能发电厂的链接相比要高一些。

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清楚地说明了这一论点,尽管它仅适用于电力并且没有考虑到某些损失,但是却给出了一个想法-从理论上讲,仅撒哈拉沙漠足以为人类提供能量。

U:“生产太阳能电池板和风力发电机所花费的能源超过了其生命周期所能生产的能源(EROEI <1)”

答:这是完全废话,如更精确的测量所示。 在2016年,Ferroni和Hopkirk的工作中再次提出了这个话题,其中瑞士高架SES的EROEI值略有负值。 但是,这项工作充满了错误,评论家更正的价值在8左右 。 EROEI值通常为5到15,这是各种尝试计算硅晶体SB的EROEI的典型值。该值的扩展由SES所处条件的差异来解释(挪威和沙特阿拉伯之间,同一面板的生产差异约为4倍),并且差异计数技术。 对于其他RES,例如风力发电机,可以看到甚至更高的EROEI值,从15到50,即 这里的批评已经远远超过了现实。

还应该指出的是,尽管EROEI指标本身已被科学家使用,但却是非常不完善的。 在其“消耗品”中,有一系列无休止的下降指标,这些指标不能被考虑,但是如果处理得当(类似于计算“房屋建筑能耗”,其中建造工厂的工人在生产用于太阳能硅片的机器的工厂) ”)我们最终得到的EROEI值很低-实际上,因为文明所吸收的所有能量都被消耗掉了,所以人类的EROEI整体上等于3左右(热机的逆效率)。 如果人们意识到在现实世界中,如果没有整个文明,就不可能在新能源生产中投资能源,这一数字就会出现。 结果,通过计算获得的EROEI值主要取决于能耗计算的边界,研究人员或多或少地任意确定了边界。

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全球风能装机容量。 全球风能的平均钾含量为26%。

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光伏电池的装机功率。 切记有用的是,在“标准条件”(光通量1000 W / m ^ 2)中指示了光伏的功率,根据区域和太阳能电池板驱动器的可用性,实际的KIUM可从6%到33%获得。

W:“太阳能电池板和电池的生产非常环保,但是由于它们主要在中国制造,因此对此视而不见”

答:我从未见过至少有一些数字可以证实这一说法,这是可以理解的-希望将数十种污染物表达为特定指标(例如,以“克/千瓦时为面板寿命计算”的形式),面板/电池生产的不同选择。

当然,有一些科学出版物已经完成了这项广泛的工作,但是首先值得您自己评估一些观点。 迄今为止,多晶硅多晶面板几乎已完全取代了竞争技术(单晶硅,非晶硅以及薄膜CdTe和CIGS面板),尽管在2018年他们开始谈论单晶硅的回归。 多晶硅SB每安装一瓦功率平均使用2克硅。 2017年,安装了约100吉瓦的新面板,相当于20万吨精炼硅的产量。 在大约40亿吨水泥,15亿吨钢,6000万吨铝或2000万吨铜的背景下,没有,甚至是特别肮脏的半导体硅生产,也仅仅是由于成千上万的缺口,才可能导致其生产成为环境反评级领导者倍于其他基础材料。

对于2017年发布的100 GW * h量级(有趣的巧合)的锂离子电池,特征值为5克每瓦*小时,即 使用了约50万吨的材料。

进行更精确的计算时会考虑到太阳能电池板生产中所有合并产能中的金属或二氧化碳排放量。 考虑到这项工作已经进行了10年以上,因此可以认为是从上面进行的估算,对于今天垂死的多晶硅竞争者来说,这是一个有趣的历史里程碑。

但是,这里有一个重要保留。 现代科学倾向于考虑实际上无法弥补的“碳足迹”,即 实际上,这是生产的能源成本,而不是有毒有机物或铬排放到河流中,因为考虑到污水处理设施的适当设计,后者是完全可去除的效果。 当然,中国以非环保生产而闻名,在这一点上可能不被尊重。 然而,确保这种小吨位生产不会对环境造成负面影响的基本障碍并不明显。

结果,在我看来,太阳能可再生能源和电池生产的可怕的非环境友好的故事仅仅是对非环境友好和化学生产危害的刻板印象的机械转换。 同时,这些行业的现代化组织原则上可以确保没有污染排放。

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2014-2017年各种能源技术的年增长率。 如今,令人难以置信的太阳能起飞正在逐渐放慢速度,但近海离岸风能正在加速发展。

U:“可再生电力已经变得比核/煤/天然气便宜”

答:如果以前的神话主要是在前几年进行热烈讨论,那么今天(2017-2018年)讨论最多的是电力成本。 可以理解的原因-尽管可再生电力的主要成本高于竞争对手,但替代能源的发展主要由无形因素驱动-对环境,进步,无法衡量的事物的关注,以及在一定程度上实施可再生能源的国家的不稳定性。 但是,由于标准化电力成本(LCOE)来自不同来源,因此出现了实现可再生能源补贴目标的情况,然后将在合理的基础上实施该技术。

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图形化地显示了世界各地许多可再生能源项目的无补贴电价动态。

但是,这里的现实是复杂和多方面的。 首先,应该记住,地球上不同地区的可再生能源成本根本不同。 最简单的方法就是传统的RES-水力发电厂。 您基本上可以在方便的地方挖一条人造河并阻塞其水力发电站,或在河上建造高水泥墙,以使水力发电目标更接近消费者,但是很明显,采用这种解决方案的电价将完全没有竞争力。 事实证明,在其他地方,水力发电厂的利润要比其他地方高得多。

同样,“新”可再生能源-世界上有些地区,例如阿拉伯半岛,智利沙漠,美国西南部沙漠-标准电池组每年的发电量比德国或日本高得多(2-4倍)。

这意味着,如果在这些地区的SES项目中,LCOE已降至每兆瓦时25 ... 50美元,则该价格无法自动投射到任何地区。

可再生能源发电厂的建设成本也分布不均。 这被定义为土地价值,劳动报酬和建筑业对风电场或具有丰富经验的风电场的可用性的差额。

结果,全球不同地区的各种项目的可再生能源成本,在阳光下分散了20倍,在风中分散了大约10倍。
结果,可再生能源成本的评估可以表述为:在LCOE的某些领域,可再生能源的价格已低于传统解决方案,并且每年,随着技术的价格降低,这些地区也越来越多。

但是,关于可再生能源的成本以及更广泛的可再生能源的竞争力这一主题,只有两个问题才能得到考虑:补贴可再生能源及其作为电力来源的可变性。

U:“ RES发电厂得到完全补贴,在纯市场条件下没有竞争力”

答:如上所述,可再生能源的竞争力几乎完全取决于特定站点的位置。 因此,例如,如果将补贴的数量机械地划分为以千瓦*小时为单位的发电量,这最多将提供一个反思的机会,而不是评估可再生能源“纯粹”竞争力的准确工具。

尽管如此,这对于了解电力市场的扭曲程度还是有用的。 为此,有必要将开发和研究补贴与直接支持发电机分开。 第一类补贴不是大规模的,在不同的能源技术中或多或少是统一的。

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经合组织国家对能源技术发展的补贴统计数据-可以看出,在30到40年前,原子是无条件的最爱。

直接支持的形式也各不相同:在中国和英国用于购买可再生能源的预算资金,在美国的税收减免,德国可再生能源之间分配的电力价格的特殊组成部分,但可以将其简化为易于比较的数字指标-每千瓦*小时的RES发电补贴。

例如,在2015年,对四个最大的“可再生能源国家”的支持看起来像这样:在中国,平均分配了46.379亿美元(风能为1,184,太阳为3,453.9),平均发电187.7 TWh。在英国,每千瓦时为2.4美分-在40.1 TWh时为42.85亿美元,平均每千瓦时为10.7美分,在美国发放了超过20亿美元的税收抵免(仅在太阳报),在德国发电量为115.7 TWh(主要是风能),即每千瓦时1.6美分,因此将88.21亿美元重新分配给96.3 TWh,即 每千瓦时10.91美分

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应该指出的是,在广泛发展的可再生能源中,最富有的国家-美国在可再生能源的直接补贴上花费很少的钱,尽管还有其他机制-例如,在加利福尼亚州,立法规定的``绿色''能源份额必须由电网从发电机购买。


这些数字(不幸的是)使理解变得复杂。 例如,在德国,补贴额比算术平均值高5到10倍并且在10年前或更早就获得了这项权利的旧项目在支持成本中占主导地位(FIT被分配给发电设施20年)。

此外,2016-2017年,为重要国家补贴可再生能源的关税大幅降低。 2015年的数据今天不再适用(在中国,支持下降了2倍,在德国,他们以Strike价格比2015年平均FIT降低2-3倍转向拍卖)。

但是,就像前面的问题一样,最主要的是明确的-各国的支持差异很大。 在欧洲,可再生能源和碳氢化合物能源之间的价格失衡可以达到100%(还应考虑向煤炭排放二氧化碳税的负担),但这种情况正在迅速减少,在中国和印度,这大约是支持的10..30%,在美国,我们可以谈谈市场平价(尽管在美国不再可能从帐户中删除开发补贴-它们不仅仅是直接支持)。

实际上,有补贴的情况是随着可再生能源直接竞争性地区作为电力来源的扩大-规模越大,补贴越低。



在下一部分中,我们将讨论RES可变性及其规模,储能,存储成本和各种替代方案,需求管理,RES的趋势和前景等问题。 待续。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN416149/


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