Долгосрочные перспективы ресурсного обеспечения технически развитой цивилизации

[AlexAV]

Аккумуляция вообще не нужна (а она будет, цена батарей упала до нужного уровня по крайней мере у лидирующих производителей).

Нет, совершенно необходима. Из-за большой корреляции погоды на значительных территориях даже энергосети масштаба большой страны сгладить колебания не могут.

И до нужного уровня цена на неё не упала. Сколько-нибудь приемлемая стоимость получается при стоимости аккумуляции в области 10$/кВтч ёмкости. Это более чем на порядок меньше того, что есть (литий кстати столько не даст никогда, если такая и появится, то только на совершенно иной электрохимической системе). Аккумуляции нужно очень много. Или альтернатива - 100% резервирование сети тепловой мощностью. Тоже страшно дорого, ну и без ископаемого топлива не работает.

[AlexAV]

А биомасса, биогаз, возобновляемая доля мусора?

Это всё не масштабируемо. Ну не будет биогаз давать даже 10% генерации электроэнергии ни при каких обстоятельствах. Не из чего его производить в таком объёме. Эти составляющие всегда будут на уровне единиц процентов.

Ну может быть кроме биомассы, но тоже не безгранично. Пахотные площади ограниченны. Ископаемое топливо в современных объёмах так заменить невозможно.

[AlexAV]

по газодиффузионной технологии для  получения обогащенного урана.

Сейчас чаще газоцентрифужный метод используют, он значительно более энергоэффективен.

Для PHWR нужен менее обогащенный уран. Фактически он работает на природном уране.

Да, PHWR может работать на природном уране. И это плюс. Но к нему сразу добавляется минус - нужна ещё дорогая тяжёлая вода. По сумме получается тоже самое, что и везде, т.е. себестоимость от ВВЭР отличается не сильно.

[AlexAV]

щё лет 10 назад показано что это не так, см. kombikraftwerk.

Не понял. Вы парогазовые ТЭС имеете ввиду? Так это обычные ТЭС (хотя и достаточно эффективные) и без газа не работают. Причём здесь вообще ВИЭ. Можно конечно резервировать мощность ими и в результате больше половины энергии получать от газа. Только какое это отношение имеет к отказу от ископаемого топлива?

[AlexAV]

ну т есть чо можно поставить относительно недорогое с высокой удельной мощностью на малом промежутке 1-3 секунды с большим ресурсом по количеству перезарядок....хотя пучки компрессора редкие -1 раз в полгода

Хорошая задача для двухслойный суперконденсатор. Самых простых, сернокислых. У нас в институте ими занимались под задачи рекуперации энергии на железнодорожном транспорте (а здесь случай похожий — отдать/принять большую мощность за секундные времена). Знаю были контакты по этому вопросу с Воронежским конденсаторным заводом. Производят ли там их сейчас не знаю.

[AlexAV]

Куда его девать?

На склад. Ну или сердечники бронебойных снарядов.

[AlexAV]

.да и то я походу слишком малую концентрацию 20%-

В этом варианте обычно речь о 93% обогащение урана по U-235, который далее предполагается разбавлять торием до содержания в смеси 2.4%.

а со склада куда?

Ну то что мы имеем сейчас - это "а пусть потомки лет через 100 и думают что с этим делать". Правда из всех материалов накапливаемых предприятиями ядерной энергетики - низко обогащённый уран всё же один из самых мало проблемных.

[AlexAV]

Я не учёл КПД обогащения - часть урана остаётся в отвале - но обогащение обеднённого урана около 0.2%, то есть в худшем случае, затраты на уран достигают 1.9% цены энергии.

Да, в арифметике ошибся. Природный уран - 1,5%. Это полная топливная составляющая около 15% (с обогащением).



Цифры за 2015 год. 2.6 руб. - из статьи за 2017 (http://peretok.ru/articles/generation/15906/).

[AlexAV]

Нет. Это немецкое исследование 10-летней давности которое показало, на примере исследования графиков нагрузок в германских электросетях и выработки энергии набором возобновляемых источников, что никакого накопления энергии для обеспечения нагрузки в сети не требуется.

Можете указать ссылку на само исследование.

[AlexAV]

http://www.kombikraftwerk.de/fileadmin/downloads/Technik_Kombikraftwerk_EN.pdf

Сразу бросается в глаза, что из 648,4 ТВтч в год потребляемых Германией они сумели изыскать только 532,9 ТВтч (при этом 1/4 энергии тепловая, причём это принципиальная часть, без неё ничего работать не будет). Но это конечно не главное. Главное как обычно забыли о том, что электроэнергетика - лишь часть энергетики вообще. Заложенный бюджет в 40 млрд. м3 (по-видимому они взяли 50% содержание метана, судя по коэффициенту между газом и электроэнергией, т.е. 20 млрд. м3 в пересчёте на метан) газа нельзя будет отдать только на электроэнергию. Электроэнергетика потребляет лишь очень небольшую часть газа. Большая его часть расходуется на производство тепла. Т.е. оставшиеся 80,5 млрд. м3 чем-то придётся заменять. И биогаза на это явно не хватает.

Конечно тепло можно производить и из электричества (правда экономика при этом получится очень неблагоприятной). Но это потребует  дополнительных  800 ТВтч электроэнергии. В рассматриваемой схеме взять их будет просто неоткуда, попросту газа для стабилизации сети не хватит.

В общем так энергетика жить не сможет, по крайней мере не в современном объёме. Не учёт проблемы производства тепла (прежде всего высокопотенциального для промышленности) все эти расчёты сильно обесценивает. Они годятся в таком виде только для самоуспокоения. А в реальности так работать ничего не будет. В действительности весь небольшой объём биогаз будет растаскиваться между отоплением (витальная потребность), металлургией и химией. Причём его везде будет катастрофически не хватать. Генерировать электроэнергию даже в заявленном объёме (заметно меньшем текущей потребности) не получится.

P.S. К сожалению в работе очень слабо описана используемая модель и входные параметры, что не позволяет оценить её адекватность. Очень плохо, что не приведены графики почасового моделирования. Это на самом деле самый важный результат и позволил бы оценить адекватность выводов. Так нормальные научные работы писаться не должны.

[AlexAV]

Так говорят при цене в 5-10 раз выше нынешней будет рентабельно извлечение из морской воды, а там его завались.

При использование реакторов на тепловых нейтронах там баланс по энергии не сходится. На извлечение этого урана уйдёт практически столько же, сколько этот уран даст. Для полноценного ЗЯТЦ - можно.

[AlexAV]

А мине заинтересовал вопрос а шо если в летний полдень во время антициклона  окажется на северном море ветренным  загрузка солнечных ТЭС  70%*70+70%60=91 Гвт...а потребление Германии если мне память не отшибает 70 ГВт

Это меня тоже насторожило. У них КИУМ наземных ветрогенераторов - 32%, а морских  - 45 %. При этом их установленная мощность превышает всю мощность сети. Очевидно, что фактический КИУМ обязан в этом случае быть ниже, чем он у ветрогенераторов Германии сегодня. Средней же КИУМ у ВЭС в Германии сейчас 25% (при гарантированном выкупе энергии!). Такого не может быть, потому что не может быть никогда. Если установленная мощность превышает мощность сети, то КИУМ обязан снижаться (и снижаться сильно) по сравнению со случаем полного использования энергии.

Товарищи явно врут. Где понять сложно, т.к. они просто не пишут что и как делали, но часть цифр явно абсурдная.

[AlexAV]

С потреблением других видов энергии почти всегда есть возможность замены их на электричество, скажем машины становятся электрическими, потребление энергии на них сокращается в 5-6 раз, и не проблема обойтись возобновляемым электричеством.

А у цементной печи - нет. Её конечно можно сделать электрической, но она какую мощность в джоулях потребляла, такую  и будет потреблять. Т.е. на каждый кубометр газа 10 кВтч электроэнергии. И объём потребляемого промышленного тепла не меньше всей существующей генерации электроэнергии.

[AlexAV]

Но только сейчас солнечные панели - самый дешевый источник первичной энергии.

Это не соответствует действительности. Возьмём параметры достаточно новой китайской СЭС (http://russian.china.org.cn/exclusive/txt/2017-01/12/content_40091554_5.htm):  220 млн кВтч/год генерации, 261 млн долл США - цена. По стандартной методике LCOE это при ставке 5% и сроке эксплуатации 30 лет и без учёта прочих расходов даст себестоимость энергии 7.7 ц/кВтч. Естественно без аккумуляции или иных способов борьбы с нестабильностью (без которых этой энергией вообще невозможно пользоваться), затрат сетей электрпередач и т.д. Это дороже атома (при том что атом сразу даёт качественную энергию) и тем более газовой генерации.

Сравнивать  со стоимостью тепловой калории газа вообще смешно.

А если учесть необходимость бороться с нестабильностью генерации и сети - станет совсем грустно. Опять же эта цифра исходит из предположения, что вся энергия находит потребителя (сейчас, пока СЭС мало так по сути часто и есть). Но при массштабирование всё начнёт упираться в то, что в декабре инсоляция в 4 раза ниже среднегодовой. Накапливать энергию в масштабе годового потребления нереально, поэтому если удовлетворять нужды за счёт солнца, придётся ставить в четыре раза больше мощностей, чем следует из среднегодовой инсоляции. Летом естественно избыток энергии использоваться не будет, КИУМ окажется намного ниже текущего. Стоимость (опять без сетей, аккумуляции и т.д.) сразу нужно умножать на четыре. Со стоимостью калории газа такая энергия сравняется только если газ будет стоить минимум 3100 $/м3.

Дешёвая солнечная энергетика существует только на рекламных плакатах. Если изучить её реальную стоимость и реальные режимы работы - всё становится отнюдь не так радужно.     

[AlexAV]

По вашему ханьцы-идиоты?

А причём тут идиоты или не идиоты? Есть реальный проект, есть реальные цифры по нему. Выводы из них очевидны.

Что касается действий китайцев... То возникает ощущение, что там просто нажимают все клавиши подряд. И ВИЭ, и атом, и нетрадиционные углеводороды пытаются ковырять. Разумная логика в этом есть, в том плане, что авось что-то, да, поможет. Можно заподозрить, что пик угля у них не по экологическим, а по вполне геологическим причинам. И сейчас они просто пытаются сделать хоть что-то. Т.е. если ничего не делать, то это точно закончится катастрофой. А так - как повезёт. Вполне разумно на самом деле.

[AlexAV]

Ну если смотреть, что стоимость 1Вт упала до - 0,5уе. и сроке службы 25+ лет при полном отсутствии затрат на топливо и низких эксплуатационных расходах то да.

Только это не стоимость одного ватта. Считать надо правильно, т.е. со всеми компонентами и монтажом (электростанция не из одних панелей состоит), это сразу повышает стоимость системы до 1 - 1,5 $/Вт. И самое главное - учитывайте, что 1 Вт установленной мощности 1 Вт реальной, усреднённой по году, не даёт. КИУМ принципиально для большинства регионов не выше 0,18, часто ниже (от облачности зависит). Уже учёт этих очевидных обстоятельств делают солнечную энергию не самой дешёвой, а достаточно дорогой (дороже большинства традиционных).

Но если задача обеспечиваться только солнечной энергией - то даже такая оценка не стоит ломанного гроша. В этом случае надо учитывать неравномерность инсоляции в течение года. И при вычисление ориентироваться на установленную мощность обеспечивающую достаточную генерацию в течение месяца с наименьшей инсоляцией. Цена сразу растёт ещё в несколько раз. Далее - нужно что-то делать с тем неприятным обстоятельствам, что при облачности солнечные батареи дают лишь 10% номинала, а ночью вообще ничего не дают. Нужно как-то закрывать провалы генерации, возникающие в течение нескольких дней. Если это делать тепловой генерацией, это даёт необходимость 100% резервирование мощности сети. Кроме того доля тепловой в этом случае будет велика (ночь вообще-то - половина года ). Если аккумуляцией - это тоже внесёт весомый вклад в стоимость энергии.

Если посчитать правильно, с учётом всех этих обстоятельств, а не мечтать, что панель мощностью 1 Вт и будет давать работать сама по-себе и давать ровно 1Вт круглогодично - картина получается не особо оптимистичной.

В общем смотрите цифры реальных проектов. А ещё лучше помоделируйте работу энергосистемы с такой генерацией по реальным климатическим данным - оптимизма сразу поубавится.

[AlexAV]

http://www.kombikraftwerk.de/fileadmin/Kombikraftwerk_2/English/Kombikraftwerk2_Information_Paper_Simulation.pdf

Вот более позднее исследование той же группы, которая как раз это и делает, взяли годовые данные по спросу и погоде прогнали как можно сбалансировать её используя только возобновляемые источники (это уже 2014 - более свежие и более правдоподобные данные). Учитывалось не только временное но и географическое распределение потребления, и пропускная способность сетей в том виде в котором она планируется на 2032. Всё вполне сходится.

Опять одни декларации. Самого интересного для оценки адекватности модели не сказано. Как конкретно учитывались погодные данные, т.е. брался модельный период времени с фактической погодой, если да то какой? Или бралось статистическое распределение, а далее на его основание моделирование велось методом Монте-Карло? Если так - как учитывалась корреляция между отдельными точками?

Снова в таблицах КИУМ превышающий даже текущий, что совершенно невозможно при таком масштабном использование (по факту регион не большой и ветер по всей Балтике сильно коррелировал, т.е. то будет 127 ГВт, которые система заведомо не способно поглотить, то пусто, за счёт этого КИУМ обязан снижаться). Это вызывает нехорошие подозрения, что ответ на вопрос - второе, т.е. алгоритм Монте-Карло для каждой точки по заданному распределению. Причём корреляцией между ними судя по всему пренебрегалось. Если так - грош цена этим расчётам.

Где собственно не набор деклараций, а сама модель и собственно первичные данные моделирования (т.е. графики почасовой генерации) опубликованы?

[AlexAV]

Снова в таблицах КИУМ превышающий даже текущий, что совершенно невозможно при таком масштабном использование (по факту регион не большой и ветер по всей Балтике сильно коррелировал, т.е. то будет 127 ГВт, которые система заведомо не способно поглотить, то пусто, за счёт этого КИУМ обязан снижаться).

Реальный КИУМ ветряков сейчас в Германии: https://en.wikipedia.org/wiki/Wind_power_in_Germany#cite_note-:0-1 (ссылка на Википедию, но там есть ссылка на исходный источник информации).

КИУМ по всем за последние 10 лет колебался в диапазоне 16% - 20%, среднее 18,4%. По морским - среднее 24%. У товарищей же из kombikraftwerk средний КИУМ получается 34%, а по морским - 44,2%. И это при установленной мощности превышающей всю мощность сети (когда обязательно будет проблема недоиспользование мощности). Т.е. модель явно противоречит реальности, не может КИУМ при большем масштабе использования быть выше, чем при текущем. Скорее всего они некорректно учитывали корреляцию между источниками (самая вероятный источник ошибки, дающий искажение такого рода), ну или вообще заложенные праметры исходно не имеют отношения к реальности.

В любом случае - халтура место которой в мусорной корзине (если модель в одном месте даёт заведомо неадекватные цифры, то и все остальное скорее всего ложно ).

[AlexAV]

КАПЭКС 1,3$ за ват мощности. И это в Китае! Где АЭС стоит 2$ за ват мощности.

Это ещё китайцы дешево умею строить. У американцев получается куда хуже.

Скажем новая (пущена в 2016) станция Imperial Solar Energy Center West (http://tenaskaprojects.com/tenaskaimperialsolar/wp-content/uploads/sites/7/2017/02/Solar-Fact-Sheet-West-New.pdf) - стоимость 500 млрд. $, номинальная мощность - 150 МВт. Т.е. 3,3 $ за ват мощности.  Т.е. в 2,5 раз дороже.

[AlexAV]

В исследовании использовался полный power flow на основе климатических данных за весь 2007 год буквально по минутам - освещённость и ветер, и потребление во всех частях страны. Возможности ЛЭП использованы по планам 2014-го года на 2032-й. Т.е. это не сферические кони в вакууме - энергия должна не только быть в принципе, а быть доставляема в нужное место.

http://www.kombikraftwerk.de/kombikraftwerk-2/100-ee-szenario/power-flow-animation.html

Смотрю полный отчёт (http://www.kombikraftwerk.de/fileadmin/Kombikraftwerk_2/English/Kombikraftwerk2_FinalReport.pdf) и честно говоря понял за счёт чего у них КИУМ (страница 47) от факта так сильно отличается. Такого расхождения быть не должно, к тому же потери из-за недоиспользования у них явно судя по графикам достаточно существенны. Явно указывает, что в модели что-то не так.