Германия: Энергетический поворот - Путь в никуда ч 2

Системы хранения

Единственный вариант, при котором становится возможно использование альтернативно одаренного электричества – это использование совместно с системами хранения.

Вариантов на сегодня крайне мало, а вариантов у Германии практически не существует.


- Аккумуляторные батареи. Батареи пригодны только для внутрисуточного сглаживания пилы производства, но при этом, цены на аккумуляторные батареи являются запретительными для использования их в энергетике. Использования батарей являются либо экономически неэффективными, либо эффективным…для распила бюджетных средств. Еще их можно рассматривать как дорогостоящие предметы религиозного культа, но к энергетике это никакого отношения не имеет. Никаких шансов на снижение цен на батареи, при их массовом производстве, не существует, так как предложение материалов, из которых делаются батареи является крайне неэластичным. При повышении спроса, начнется рост цены, увеличивающий стоимость батарей, как это уже сейчас происходит с кобальтом;

- Гидроаккумулирующие станции. Как рассматривалось в статье Четвертый урок для Овца: Вальхалла - проект солнечной электростанции, дающий базовую нагрузку в сеть , гидроаккумулирующие станции действительно могут обеспечивать альтернативную энергетику необходимым для балансировки объемом хранения. Но к Германии это не относится, так как Германия практически не имеет мест удобных для строительства случайно дешевых станций. Существующие в Германии ГАЭС также как и потенциал увеличения, не покрывают даже одного процента потребности в системах хранения. Кроме того, вообще глупо использовать ГАЭС для балансировки пилы альтернативной энергетики. Мощности существующих систем хранения должны использовать рационально, то есть накапливать дешевое электричество ,производимое атомными и угольными (бурый уголь) станциями, в непиковое время, и балансировать пилу потребления. Это позволит снизить потребность в неэффективных газовых пикерах и, только такое использование реально снизит общесистемные расходы на электроэнергию.

- Производство метана. Эффективность полного цикла составляет не более 50%, и это еще в самых сказочных технологиях выработки газа и в случае производства «повторного электричества» на эффективных газовых станциях. Если предполагать, что в системах с альтернативной энергетикой будет необходимость только в пикерах, дополняющих зеленую энергетику, общая эффективность цикла стремится к уровню плинтуса. До тех пор, пока стоимость синтезированного метана в разы превышает стоимость природного, технология не взлетит по очевидным экономическим причинам. В случае резкого роста цен на природный метан, тоже не взлетит, так как общество не сможет при такой цене на энергоносители обеспечивать привычный уровень потребления.

- Производство водорода. То же самое касается и производство водорода, но тут проблемы усиливаются за счет потребности в специальной и очень сложной инфраструктуре хранения и доставки водорода.

- Любые другие системы хранения не имеют возможности масштабирования, то есть возможности создания систем хранения с объемом, измеряемым десятками и сотнями (хотя бы) гигаватт*час.

То есть для Германии нет и не будет возможности балансировать свою энергетику с помощью систем хранения. Все «научные работы», ведущиеся британскими ученными в этом направлении, нацелены исключительно на распил грантов или обман «инвесторов». До прилета добрых инопланетян ничего в этой сфере не изменится, и, следовательно, убийство энергетики в качестве подготовительного этапа к будущему изобретению дешевого и мощного аккумулятора – абсолютно бессмысленно.

Собственная гидроэнергетика Германии

Германия имеет собственную гидроэнергетику, закрывающую 3% потребности в электричестве.

Доли различных видов генерации в общем энергобалансе Германии

Понятно, что это значение близкое к ошибке округления, и не может оказать никакого влияния на энергетику страны. Кроме того, для большинства стран мира нет ничего более глупого чем балансировать пилу производства с помощью гидроэнергетики, так как большинство стран мира, имеет гидроресурс в объеме достаточном только для балансировки пилы потребления, на что в первую очередь он и должен направляться.

Вывод по реалистичной части доклада:

Собственно, на этом реалистичная часть доклада заканчивается. Заканчивается он крайне печально для альтернативной энергетики:

- экономическим обоснованием невозможности Германии увеличить долю ветра и солнца свыше 50%, так как далее эффективность (КИУМ) начнет стремительно падать;


- экономической нецелесообразностью любой доли солнца и ветра в энергобалансе, при условии балансировки за счет дублирования структуры генерации;

- отсутствием практической возможности увеличение доли ветра и солнца, за счет паразитирования на энергосетях соседей;

- отсутствием в Германии возможности построить значительный объем дешевых ГАЭС или иных систем хранения;

 

Нереалистичная часть доклада
Профессор Зинн, как увлекающийся ученный, видимо, всегда готов пуститься в фантастичные рассуждения и описания «технически возможных» моделей развития системы.

В качестве таких теоретически/технически возможных вариантов развития он рассматривает гипотетическую ситуацию использования гидроресурсов одной или нескольких окружающих стран для балансировки немецкой альтернативно одаренной энергетики.

Гидроэлектростанции Норвегии

Прежде всего, разумеется, зеленые мечтают об использовании гидроэлектростанций Норвегии. Профессор Зинн обозначает три ограничения, которые делают невозможным подобную синергию. Хотя далее, в интересах чистой науки, рассматривает этот вариант (в сферической форме в вакууме) абстрагировавшись от этих ограничений.

Ограничения передачи (1) и мощности (2), а также ограничение объема хранения, которое может возникнуть в результате переполнения водохранилищ, считаются несущественными.

Ну а я, наоборот, рассмотрю эти ограничения более подробно:

 

Ограничение мощности передачи

(1) Ограничение передачи - Мощность глубоководных кабелей между Германией и Норвегией может быть недостаточной

Рассмотрим сначала ограниченность передачи (1). Как показывает график, пики мощности, которые должны быть переданы через глубоководные кабели в Норвегию часто лежат в диапазоне около 80 ГВт и пик около 90 ГВт, тогда как обратная передача из Норвегии в Германию будет немного более гладкой, достигнув отметки в 50 ГВт. Это огромные цифры относительно к имеющейся в настоящее время пропускной способности. В 2011 году мощность передачи составила 1,5 ГВт,

Насколько я понимаю, особо мощность передач с тех пор не изменилась.

В 2014 году началась работа над проектом Nord.Link первым HVDC кабелем, который соединит Норвегию и Германию. В 2016-17 г. начались строительные работы, в 2020 году, должна начаться эксплуатация кабели. Мощность 1,5 Гвт. Стоимость 1,5-2 млрд. евро. (wikipedia)

Таким образом, общая стоимость системы, соединяющей Норвегию и Германию, составит не менее 100 млрд.евро. При этом нужно понимать, что потребуется еще отличная от нуля, и даже думаю от миллиарда евро, сумма на модернизацию сетей на территории Норвегии, и что еще более важно требуется проложить сравнимую мощность кабелей по территории Германии, так как основные потребители электроэнергии находятся на юге Германии, слабо соединений с богатым ветрохренью севером Германии. Причем согласно новым требованьям эти кабели должны прокладываться под землей. Из-за этого срок ввода в эксплуатацию некоторых существующих (относительно небольших) проектов прокладки кабелей в Баварию переносятся с 2022 года на 2025 год. И я так понимаю, что ценник на весь объем требуемой магистральной мощности будет далеко зашкаливающий за 100 млрд. евро.

Вкратце можно сказать, что ограничение мощности передачи неустранимо, а те объекты, которые все-таки введут в ближайшие десять лет ничего существенно не изменят

Ограничение мощности генерации

(2) Ограничение мощности - Силовые турбины страны могут не иметь достаточной мощности в темные, безветренные периоды, когда и норвежское потребление, и реэкспорт электричества в Германию необходимо обеспечивать одновременно;

Указанная профессором мощность генерации электростанций Норвегии равна 29 Гвт, пик собственного потребления 23 Гвт. А пиковая потребность Германии в балансировке составляет 50 Гвт. Таким образом, мощность генерации Норвегии нужно увеличить как минимум в 2,5 раза. При этом от норвежской генерации, легким движением плеча должны быть отодвинуты все те, кто сейчас привык получать от них часть энергии, то есть Швеция, Дания, Великобритания (строят магистраль) и прочие или же мощность нужно увеличивать в 3-3,5 раза.
Понятно, что не всегда возможно технически и не всегда рационально экономически добавлять удвоенные-утроенные мощности генерации на существующие станции. Даже в тех случаях, когда это будет технически возможно и не слишком дорого, это нарушит рассчитанный баланс накопления и сброса воды, в том числе будут экологические проблемы. Кроме того, это потребует полной перестройки и модернизации электросетей подключения станций. В целом это опять же потребует десятков и сотен миллиардов евро вложений, а учитывая, что энергетика частная, то ни убедить собственников о необходимости таких вложений, ни дотировать их за счет немецкого/норвежского правительства не получится.

Так как выгоды и преимущества для Норвегии весьма сомнительны, а на доводы о необходимости «братской» помощи они, скорее всего, не поведутся, то можно констатировать, что ограничение мощности генерации также является неустранимым.

Ограничение неотрицательности

(3) Ограничение "неотрицательности" - Поскольку гидроэлектростанции не могут работать в обратном режиме, перекачивая воду в вверх, Норвегия должна была бы поглощать немецкую энергию путем остановки турбин, обеспечения собственного потребления за счет импорта из Германии и накопления энергии воды в плотинах. Однако собственное потребление Норвегии может быть слишком маленьким, чтобы поглощать всю поступающую излишнюю энергию.

Пики излишней генерации альтернативной энергетики в Германии, превышают потребление Норвегии в семь раз. Следовательно, даже полностью остановив свою генерацию, Норвегия не сможет «сбалансировать» потребление, так как большая часть энергии все равно будет теряться. Кроме того, существует еще один очень важный и часто забываемый зелеными вопрос. В тех случаях, когда гидроэлектростанция является частью гидросистемы реки, то даже при полной остановке генерации энергии, сброс части воды продолжается. Это делается из экологических соображения, для того, чтобы река ниже по течению не подвергалась бы циклическим осушениям/затоплениям. Причём, чем меньше река, тем более существенным является этот фактор. Таким образом, даже полная остановка генерации, не позволяет осуществлять полное накопление энергии и будут идти частичные бессмысленные потери.

Это, очевидно, очень серьезное ограничение, поскольку в Норвегии практически нет гидроаккумулирующих станций. Несколько устройств, которые существуют, предназначены не для хранения энергии, а для предотвращения высыхания верхних озер в периоды со слишком небольшим количеством дождей

Данное ограничение в отличие от первых двух, упирается непросто в сотни миллиардов расходов, а в физические пределы потребления Норвегии, которые не могут быть изменены в принципе. Следовательно, и это ограничение также является неустранимым.

Возможность использования норвежского «аккумулируемого» гидроресурса электростанций, абсолютно незначительна на фоне потребности немецкого рынка. Те несколько процентов альтернативной энергетики, которые путем огромных и абсолютно бессмысленных расходов, можно балансировать с помощью гидроэлектростанций Норвегии, ничего принципиально не меняют.

Строительство ГАЭС в Норвегии

Два из трех ограничений -  мощность генерации и неотрицательность генерации, теоретически может быть решена с помощью строительства новых гидроэлектростанций в Норвегии.

Проект ESTORAGE якобы отыскал возможности для строительства 1,4 Твт*ч хранения ГАЭС используя озера Норвегии. Даже если это будет не 1000 мелких проектов как в Германии, а всего 50-100 относительно крупных проектов, которые будут использовать только готовые озера, то в деньгах расходы составят порядка 15-30 млрд. евро. Это если ориентироваться на данные использованные в расчетах для Чили (Energy Matters: Возможность перевести Чили на 100% обеспечение возобновляемой энергией). Вместе с тем очевидно, что Норвегия - это не пустыня Атакама, и никто не позволит убивать экологию сотен крупных  и мелких озер ради мифической цели помощи Германии.

Так что с точки зрения политической, экологической, финансовой, экономической и возможно технической реализация этого проекта – чистая незамутненная фантастика. Работа, выполненная ради самого факта работы, то есть распила выделенных на проект денег. Разумеется, никто даже не заикается о возможности реализации этих проектов.

Ну и в качестве вишенки, даже реализация этих проектов, стоящих десятки миллиардов, совместно с вложениями в десятки миллиардов в модернизацию сети Норвегии, сети Германии и сети подводных интерконнекторов, изменит ситуацию крайне несущественно. Так как только для достижения доли в 50% на немецком рынке, нужно построить ГАЭС в Норвегии в пять раз больше, чем это считается возможным даже оптимистами из проекта ESTORAGE.

Единственный вариант, к которому пришел профессор, опять-таки только в качестве примера «науки ради науки» - это максимальное использование всех теоретически возможных ГАЭС пяти стран (Германии, Дании, Норвегии, Австрии, Швейцарии), совместно с гидроэлектростанциями этих стран, и совместно с балансировкой традиционной энергетикой. В таких условиях «сферического коня в вакууме» становится технически возможно достижение доли в 50% альтернативной энергетики. При этом, разумеется, совокупные расходы на:

- модернизацию сетей всех стран;

- создание сети новых интерконнекторов между всеми странами;

- ликвидацию атомной и угольной энергетики, развитие пиковой газовой энергетики;

- строительства всех возможных ГАЭС;

- ну и само строительство альтернативно одаренной энергетики, с постоянной заменой всего комплекса каждые десять-двадцать лет

составят просто невообразимые суммы далеко зашкаливающие за триллион евро.

Ну и нужно понимать, что существует еще одно ограничение для такого массового развития альтернативной энергетики – рост потребления газа. Уничтожение атомной и угольной энергетики приведет к резкому росту спроса на газ, которого в Европе собственно и сейчас не хватает, и возможно к росту цен на газ, что сделает еще более безумной всю эту зеленую вакханалию.

Строительство двойного-тройного объема альтернативной энергетики
Как вариант, часто упоминают возможность строительства двойного -тройного количества установленных мощностей альтернативной энергетики и потери части энергии. В связи с крайней дороговизной систем хранения, это действительно до некоторого предела может быть дешевле. Но как уже ранее указано, очень быстро наступает предел, при котором эффективность каждого нового добавленного зеленого гигаватта становится настолько мала, что не стоит даже задумываться о строительстве следующего.
Собственно вся статья, как раз и опровергает возможность и рациональность данного подхода.

Общий вывод
Немецкая зеленая религия, основываясь на ошибочном и/или преднамеренно искаженном понимании вклада человека в процессы изменения климата, ведет энергетику страны и вместе с ней экономику к полному разрушению. В настоящее время Германия формально по религиозным соображениям, фактически из-за коррупционных соображений, тратит колоссальные деньги на уничтожение собственной энергетики, при этом не имея никаких перспектив получить от этого выгоду в виде экономического эффекта, или экономии топлива. Собственно, даже религиозный эффект в виде снижения выбросов углекислого газа, так же недостижим.

По моим предположениям, точкой невозврата станет момент полного уничтожения ядерной энергетики, запланированный на 2022 год. После уничтожения ядерной энергетики Германия либо столкнется с нехваткой диспетчеризируемой энергетики и ей придется периодически ограничивать потребление (по аналогии с Австралией), либо волатильность сети превысит возможность балансировки и управления, что будет приводить к периодическим блекаутам в системе.

Я почему-то до сих пор уверен, что тевтонская кровь в Германии еще не совсем педерастеризированна. В какой-то момент большинство населения прислушается к мнению экспертов подобных профессору Зинну и отправят зеленых активистов на переработку и выработку [из них] биогаза. Думаю, что каждый зеленый активист должен быть всегда готов на такой вид самопожертвования ради любимой планеты. После этого будут расконсервированы и перезапущены атомные и угольные электростанции страны.

Так что всем мало-мальски интересующимся данной тематикой предлагаю прочитать (текст очень большой) довольно фундаментальный, технический труд профессора Зина.  Hans-Werner Sinn: Балансировка волатильности - пределы немецкой зеленой революции

 

2018, Станислав Безгин (also known as Тояма Токанава)

мой твиттер: Станислав Безгин   @nZ6tSwIkMtO5J3C

канал в телеграмме: https://telegram.me/StanislavBezgin

 

p.s. Очень часто люди, ощущающих себя туземцами и с придыханием говорящих о мудрых европейцах вообще и великих немецких инженерах и организаторах в частности, говорят мне :

Мы просто не понимаешь в чем там смысл… Немецкие инженеры они очень очень умные, они не могли так жестоко облажаться. На самом деле там все продуманно, они просто готовятся к чему-то ...чего мы не понимаем... ну и так далее.

Спешиал фо рашэн туземец

Давайте вспомним о Бранденбургском аэропорту в Берлине, который великолепные немецкие инженеры и организаторы начали строить в начале двух тысячных годов. Аэропорт должен был быть запущен в эксплуатацию в 2012 и стоить порядка двух-трех миллиардов евро. (Berlin’s Airport Debacle: Five Years Late and Counting )

The list of construction defects reads like a bad joke: Automatic doors lacked electricity, escalators were too short, and a smoke-extraction system was so complex, yet ineffective, it was dubbed “the Monster,” according to daily tabloid Bild. 

Лист дефектов конструкции читается как плохая шутка: Автоматические двери без электричества, слишком короткие эскалаторы, неэффективная система вентиляции

На самом деле список недостатков, недочетов, ошибок, и прочего бреда был столь огромен, что по заверениям специалистов было проще полностью уничтожить это убожество и построить его с нуля.

Сегодня открытие ожидается в 2020 году (Восемь!!! лет задержки на исправление недостатков), если не будет перенесено в очередной раз. Стоимость превысила пять-шесть миллиардов евро. И как шутят некоторые, проще и дешевле было перенести Берлин в другое место, чем строить этот аэропорт.

Собственно, это я к тому, что сегодня уже не существует великой и непогрешимой немецкой инженерной школы. В настоящее время все это слишком сильно замешано на религиозные, политические, коррупционные и бюрократические интересы, которые позволяют стране создавать любые сколько угодно дебильные проекты. Начиная со строительства аэропорта, переполненного инженерным и техническим бредом и заканчивая строительством энергосистемы, переполненной инженерным и техническим бредом. Явления в общем-то одного порядка, хотя, конечно, разрушение собственной энергосистемы на порядки более затратное и разрушительное деяние.

 
 https://bezgin.su/ar…t-v-nikuda