Непостоянен като вятъра, гори като слънце. Тъмната страна на възобновяемата енергия

Възобновяемите енергийни източници не са само мечти, надежди и оптимистични прогнози. Истината е също така, че възобновяемите енергийни източници причиняват много объркване в енергийния свят и причиняват проблеми, с които традиционните мрежи и системи не винаги могат да се справят. Развитието им носи много неприятни изненади и въпроси, на които все още не можем да отговорим.

Енергията, произведена от възобновяеми енергийни източници – вятърни паркове и фотоволтаични инсталации – е истинско предизвикателство за националните енергийни системи.

Консумацията на енергия от мрежата не е постоянна. Той е обект на ежедневни колебания в доста голям диапазон от стойности. Неговото регулиране от енергийната система остава трудно, тъй като е свързано с необходимостта от осигуряване на подходящи параметри на мрежовия ток (напрежение, честота). В случай на конвенционални електроцентрали, като парна турбина, намаляването на мощността е възможно чрез намаляване на налягането на парата или скоростта на въртене на турбината. Такова регулиране не е възможно при вятърна турбина. Бързите промени в силата на вятъра (като бури) могат да генерират значителна мощност за кратко време, но са трудни за поемане от електрическата мрежа. Скачките на тока в мрежата или временното й отсъствие от своя страна представляват заплаха за крайните потребители, машини, компютри и др. интелигентни мрежи, т.нар оборудвани с подходящи инструменти, включително системи за съхранение на енергия, ефективни и всеобхватни разпределителни системи. Въпреки това, все още има малко такива системи в света.

Произведение на австралийските зелени в чест на нулевите емисии на парникови газове

Изключения и неизползвани правомощия

Изключването на тока, което удари Южна Австралия миналия септември, беше причинено от проблеми в девет от тринадесетте вятърни парка, които доставят електроенергия в региона. В резултат на това 445 мегавата електроенергия бяха загубени от мрежата. Въпреки че операторите на вятърни паркове увериха, че прекъсванията не са причинени от колебания, характерни за вятърната енергия - тоест увеличаване или намаляване на вятърната енергия - а от проблеми със софтуера, впечатлението за не напълно надеждна възобновяема енергия е трудно да се унищожи.

Д-р Алън Финкел, който по-късно изследва енергийния пазар от името на австралийските власти, стига до заключението, че развитието на възобновяеми енергийни източници дискриминира по-бедните слоеве на обществото. по негово мнение, тъй като индустрията инвестира сериозно във възобновяеми енергийни източници, цените на енергията трябва да се повишат, като най-силно ще ударят най-ниските доходи.. Това важи за Австралия, която затваря своите евтини въглищни електроцентрали и се опитва да ги замени с възобновяеми източници.

За щастие, последната електроцентрала, работеща с въглища в гореспоменатата Южна Австралия, засегната от тока, беше затворена точно преди описаните проблеми, през май 2016 г. Нестабилността на доставките е добре познат, но все още не много познат проблем с възобновяемата енергия. Познаваме го и от Полша. Ако комбинирате мощността на вятърната турбина от 4,9 GW, постигната на 26 декември 2016 г., когато се случи ураганът Барбара, с генерирането на домашни турбини седмица по-рано, се оказва, че тогава той е бил седемдесет пъти по-нисък!

Германия и Китай вече осъзнаха, че не е достатъчно да се изградят вятърни мелници и слънчеви панели, за да може новата енергия да работи ефективно. Германското правителство наскоро беше принудено да плати на собствениците на вятърни турбини, които отглеждат гъби, за да спрат мощността, тъй като преносните мрежи не можеха да се справят с доставяния товар. Има проблеми и в Китай. Там въглищните електроцентрали, които не могат да се включват и изключват бързо, карат вятърните турбини да стоят на празен ход 15% от времето, тъй като мрежата не може да получава енергия от електроцентрали и турбини. Това не е всичко. Слънчевите електроцентрали там се строят с такива темпове, че преносната мрежа не може да получи дори 50% от енергията, която генерират.

Вятърните турбини губят мощност

Миналата година изследователи от германския институт Макс Планк в Йена публикуваха статия в престижното научно списание Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), която показва, че ефективността на големите вятърни паркове е много по-ниска от това, което може да бъде просто резултат от тяхното мащаб. Защо полученото количество енергия не зависи линейно от размера на растението? Учените предполагат, че самите вятърни мелници забавят вятъра, използвайки енергията му, което означава, че ако има много от него, инсталирано в даден район, то някои от тях няма да го получат в достатъчни количества, за да работят с максимална ефективност.

Изследователите са използвали данни от редица големи вятърни паркове и ги сравняват с данни от отделни вятърни турбини, за да създадат модел, базиран на вече известни модели на вятърна механика. Това даде възможност да се наблюдава климатът в района на вятърните мелници. Както отбелязва д-р Лий Милър, един от авторите на публикацията, изчислената енергийна ефективност на изолираните вятърни турбини е значително по-висока от наблюдаваната за цялостните им инсталации.

Учените установиха, че в краен случай вятърна турбина, разположена в зона с висока плътност на такива инсталации, може да произведе само 20% от потенциално наличната електроенергия, ако бъде разположена сама.

Учените са използвали разработения модел на въздействие на вятърните турбини, за да оценят тяхното глобално въздействие. Това даде възможност да се изчисли колко енергия

Електричеството може да се генерира в глобален мащаб с помощта на вятърни турбини. Оказва се, че само около 4% от земната повърхност могат потенциално да генерират повече от 1 W/m.²и средно около 0,5 W / m² – Тези стойности са подобни на предишни оценки, базирани на напреднали климатични модели, но около десет пъти по-ниски от оценките, базирани единствено на местната средна скорост на вятъра. Това означава, че при запазване на оптималното разпределение на вятърните турбини, планетата ще може да получи не повече от около 75 TW вятърна енергия. Това обаче все още е много повече от инсталирания в момента електрически капацитет в света (около 20 TW), така че няма причина за безпокойство, като се има предвид, че днес на Земята работят само около 450 MW вятърна енергия.

Клане на летящи същества

През последните години се появиха съобщения и информация за умъртвяване на птици и прилепи от вятърни турбини. Известни са опасения, че машините, въртящи се по пасищата, плашат кравите, освен това трябва да произвеждат вреден инфразвук и т.н. Няма убедителни научни изследвания по този въпрос, въпреки че съобщенията за хекатомби на летящи същества са относително надеждни данни.

Изображение от термична камера, показващо прилеп, летящ близо до вятърна турбина през нощта.

Всяка година стотици хиляди прилепи атакуват вятърни паркове. Гнездящите в върховете на дърветата бозайници бъркат въздушните течения около вятърните мелници с теченията около домовете си, съобщи сайтът през 2014 г. Електроцентралите също трябва да напомнят на прилепите за високи дървета, в короните на които очакват облаци от насекоми или собствено гнездо. Това изглежда е подкрепено от кадри с термокамери, които показват, че прилепите се държат по същия начин с вятърните паркове, както и с дърветата. Учените твърдят, че стотици хиляди прилепи биха могли да оцелеят, ако дизайнът на лопатките на ротора бъде променен. Решението е също да се увеличи прага, при който започва да се върти. Изследователите също мислят за оборудване на турбините с ултразвукови аларми, които да предупреждават прилепите.

Регистър на сблъсъците на тези животни с вятърни турбини, например за Германия, извършен от Бранденбургската държавна агенция за опазване на околната среда, потвърждава масовия характер на смъртните случаи. Американците също изследваха това явление, потвърждавайки високата смъртност сред прилепите и беше отбелязано, че честотата на сблъсъците силно зависи от метеорологичните условия. При високи скорости на вятъра съотношението на удара е по-ниско, а при по-ниска скорост на вятъра броят на пострадалите се увеличава. Ограничаващата скорост на вятъра, при която скоростта на сблъсък значително намалява, е определена при 6 m/s.

Птица изгоря над комплекса Иванпа

Както се оказа, за съжаление, голямата американска слънчева електроцентрала Ivanpah също убива. Малко след старта си The Wall Street Journal обяви, че калифорнийският проект може да бъде последният по рода си в САЩ, именно заради хекатомбите на птиците.

Комплексът заема 1300 хектара в една от калифорнийските пустини, югозападно от Лас Вегас. Има три кули с височина 40 етажа и 350 хиляди огледала. Огледалата отразяват слънчевата светлина към котелните помещения, разположени на върховете на кулите. Произвежда се пара, която задвижва генераторите за производство на електричество. Достатъчно за 140 хиляди. Къщи. въпреки това огледалната система загрява въздуха около кулите до 540°C и птиците, летящи наблизо, просто изгарят живи. Според доклад на Harvey & Associates, повече от 3,5 души са загинали в завода през годината.

Твърде много медиен шум

Накрая си струва да споменем още едно неблагоприятно явление. Образът на възобновяемата енергия често страда от преувеличение и прекомерна медийна реклама, което може да подведе хората относно реалното състояние на развитие на тази технология.

Например, заглавията веднъж обявиха, че град Лас Вегас става напълно възобновяем. Звучеше сензационно. Едва след като прочетохме по-внимателно и по-задълбочено в предоставената информация, разбрахме, че да - в Лас Вегас преминават към 100% възобновяема енергия, но само ... общински сгради, които съставляват част от процента от сградите в този агломерация.

каним ви да прочетете НОМЕР НА ТЕМАТА в най-новата версия.