Долгосрочные перспективы ресурсного обеспечения технически развитой цивилизации

[anovikov]

Таблица в файле соответствует каким значениям номинальной мощности ветра и солнца в системе?

Имевших место на практике в 2016 году. Это фактическая таблица за 2016 год. В гисте это отражено - там заданы начальные и конечные значения того и другого, и на каждую часовую точку берётся кол-во имевшееся на тот же момент - линейной интерполяцией по году. Т.е. темп установки в течение года принят равномерным. Хотя это не так важно - установлено всего 10% ветра и около 3% солнца, так что радикально любое распределение этих установок в течение года картины не меняет.

https://gist.github.com/anovikov1984/88b1a66091c747681334e74fe24716fe#file-re-py-L15-L18

https://gist.github.com/anovikov1984/88b1a66091c747681334e74fe24716fe#file-re-py-L32-L33

Вот при таком варианте расчёта как в гисте, имеем 69% выработки от ветра и солнца и 80% от ВИЭ в сумме (остальные - регулируемые и дали в 2016 11.1%), а это и есть план на 2050. Как видим, ничего невозможного.

Я уже погонял на тему - а что будет если поиграть соотношением солнце/ветер для разных объёмов накопления, и там есть выигрыш - того же результата при том же объёме накопления можно добиться при маржинальности в 50%, а не 43% как в варианте в гисте.

Там наступит вилка в зависимости от того будет развиваться накопление или нет, если будет - будет быстро падать маржиналность солнца, не будет - ветра. Но до 70 ГВт солнца и 160 ветра можно ставить не сомневаясь - это позволит увеличить долю ВИЭ, включая гидро и биомассу, до 70% - а потом наращивать установки того и или другого в зависимости от ситуации с накоплением. Если накопление поперло - ставить ветер, нет и ясно что и не попрет - солнце. Соответственно результат будет 95-100% или 80% ВИЭ.

Примерно это на практике и делается - сейчас солнца около 40 ГВт и ставят 1.5 в год, ветра 52 ГВт и ставят 5 ГВт в год. Через 20 лет придут именно к этим числам, как раз к тому времени массово пойдут б/у аккумуляторы от электромобилей и можно будет наращивать установки.

[sharp]

Трщ anovikov, вы таки охамели малость - на законные вопросы ставите минусы.
Еще раз: вложили в ватт мощности 4 евро - получили за 20 лет с каждого ватта мощности 1,1 евро. Кто оплачивает убытки?

[anovikov]

Так нет 4 евро стоимости. Во всём мире в 2016 вложения в солнечную энергию составили 116 миллиардов баксов, установки - 76 ГВт. $1.52 в среднем. А с тех пор прошёл год, это обычно минус 15-20% цены, и речь о лучших компаниях-установщиках (потому что на каждый слот в аукционе 4 заявки, и аукцион на понижение). Так что в 1 евро за ватт они уложатся вполне.

[anovikov]

Только что нашел 15-минутные данные, часовые грубоваты действительно, но нет времени кодить. В любом случае качественно результат не изменится: вывод о том что энергосистема обеспечивающая 80% ВИЭ без накопления (с минимальным накоплением на ГАЭС которые и так везде в мире в небольшом кол-ве имеются) или 100% с накоплением, возможна - не изменится.

Вариант "без накопления" - 40 ГВтч - это соврменная ёмкость ГАЭС (мощность 11300 МВт - тоже в скрипте отражена)

Вариант с максимальным накоплением - 2000 ГВтч - если все батареи от электромобилей повторно использовать, и все личные автомобили будут электрическими.

Промежуточный вариант - 400 ГВтч - даёт 89% возобновляемой энергии - это максимум который возможен сейчас на новых батареях, не дожидаясь б/у электромобилей (добавит 9 евроцентов за квтч к цене электричества учитывая расход ресурса батарей - больше уже совсем дорого).

Вот где-то такая вилка - 80..100%. На нынешнем технологическом и ценовом уровне предел - 85-90%. Что изобретут дальше - увидим.

[sharp]

Так нет 4 евро стоимости. Во всём мире в 2016 вложения в солнечную энергию составили 116 миллиардов баксов, установки - 76 ГВт. $1.52 в среднем.

1. Покажите мне хоть одну СЭС в Европе или Америке, у которой стоимость ватта 1.52. Мы с Алексом вам в прошлый раз уже показывали примеры - в США новая СЭС на 250 МВт стоиля $1 млрд, в Италии 70 МВт - 250 млн. евро.

2. Даже при стоимости 1.52 печальненько выходит. За 20 лет значит расходы компенсируются не полностью! И это уже срок, близкий к исчерпанию ресурса панелей, то есть к новым кап.вложениям.
Другие генерирующие мощности все-таки прибыль приносят, а эта, получается, только кушает субсидии.

[anovikov]

Так тут же в теме показывали голландскую на 30 МВт за 40 млн евро, не?

Что касается срока выплаты - так подумайте об этом так, гособлигации же кто-то покупает? А чем гарантия выплаты по фиксированному тарифу от того же государства отличается от гособлигаций? Солнце же дефолт не объявит.

[Проходящий Кот]

Вообще-то именно срок исчерпания ресурсов панелей и определяет собственно расчетный срок окупаемости.
Однако панели не турбины и их характеристики просто плавно падают.
Так что они могут работать и дальше.

[sharp]

Так тут же в теме показывали голландскую на 30 МВт за 40 млн евро, не?

Возможно пропустил, дайте ссылку.
И чем же объясняется разница в стоимости? Если голландцы изобрели дзен 4-кратной экономии, другие его чего не применяют?

Что касается срока выплаты - так подумайте об этом так, гособлигации же кто-то покупает? А чем гарантия выплаты по фиксированному тарифу от того же государства отличается от гособлигаций? Солнце же дефолт не объявит.

В любой отрасли должны быть вменяемые сроки выхода в плюс. Причем для энергетики это особенно важно, потому что рост других отраслей в конечном счете зависит от роста энергетики.

Вообще-то именно срок исчерпания ресурсов панелей и определяет собственно расчетный срок окупаемости.
Однако панели не турбины и их характеристики просто плавно падают.
Так что они могут работать и дальше.

Нетрудно подсчитать, что стоимость панелей - это только часть стоимости СЭС. Остальное складывается из инфраструктуры и занимаемой площади.
Поэтому держать панели с упавшей мощностью попросту нерентабельно - при той же инфраструктуре упадет мощность СЭС. А расширять инфраструктуру дороже, чем заменить панали.

[anovikov]

И чем же объясняется разница в стоимости? Если голландцы изобрели дзен 4-кратной экономии, другие его чего не применяют?

Ни в чём. Нет никакой 4-кратной разницы. Везде в мире такие цены - средняя по миру 1.5 бакса, ну блин это писали на блумберге, его не читают люди которые смотрят телевизор, там нет политпропаганды, это для людей которые принимают решения и двигают деньги.

http://www.pveurope.eu/News/Markets-Money/Netherlands-pushes-solar-with-ambitious-national-energy-plan

Мне вообще начинает казаться, что основная часть происходящих здесь баталий происходит потому что часть людей не читает или плохо читает по-английски, отчего они черпают информацию из русскоязычных пересказов, всегда имеющих right bias.

На Кипре сейчас цена домашней 3 КВт системы с установкой 5250 евро была ещё 2.5 года назад (субсидии давно отменили, так же как и feed-in tariff, остался только net metering - но и это большая халява, долго она не продержится).

https://atyourservice.com.cy/blog/posts/fotovoltaika?lang=ENG

1.75 евро за ватт - ну как может большая система стоить дороже тогда?

[Проходящий Кот]

На данный момент точных данных для точного расчета нет.....

[anovikov]

Я сегодня веду разговор за возможность построения энергосистемы из возобновляемых источников. Как мне кажется, я мою точку зрения достаточно обосновал количественно - со всеми необходимыми данными и кодом расчёта. Если по этому есть ко мне вопросы - спрашивайте, но моё мнение таково: 80% возобновляемого электричества - не проблема с уже имеющимися технологиями и без накопления, 90% - наверняка возможно с минимумом накопления которое придёт само собой почти даром, 95-100% - с трудом и достаточно дорого, но вполне доступно.

[AlexAV]

Но до 70 ГВт солнца и 160 ветра можно ставить не сомневаясь - это позволит увеличить долю ВИЭ, включая гидро и биомассу, до 70% - а потом наращивать установки того и или другого в зависимости от ситуации с накоплением. Если накопление поперло - ставить ветер, нет и ясно что и не попрет - солнце. Соответственно результат будет 95-100% или 80% ВИЭ.

Ну вот Вы и пришли к тому, о чём Вам уже давно говорили. Максимальный осмысленный предел установленной мощности СЭС в энергосистеме не может превышать высоту дневного пика потребления, т.е. тех самых приблизительно 70 ГВт в этом случае. Доля генерации Солнца в этом случае будет не очень большой. В Вашей смеси 70 ГВт Солнца и 160 ГВт ветра будет тотально доминировать ветер.

Ну и к чему в этом миксе все эти рассуждения о солнечных батареях? Здесь цена будет почти полностью определяться экономикой ВЭС. А если речь о ВЭС, то Вы здесь забыли об одном гигантском овраге, сразу портящем все эти бумажные построения. Эффективность ВЭС пропорциональна кубу скорости ветра. Изменение среднегодовой скорости ветра в 2 раза меняет выработку энергии у ВЭС в 8 раз. Т.е. в хорошем регионе ВЭС может быть весьма выгодна, а в плохом абсолютно бесполезна. При этом учитывайте, что плотность размещения ВЭС на территории не может превосходить 200 площадей ротора на одну установку (иначе будет снижаться среднегодовая скорость ветра). Для установки номинальной мощностью в 6 МВт диаметр ротора около 127 метров, т.е. средняя площадь на один генератор не менее 2.5 км2. Площадь двух провинций Германии с хорошей ветровой обстановкой:
Шлезвиг-Гольштейн - 15 799,25 км²
Мекленбург - 23190 км2.

И туда более 94 ГВт просто не влезет. Придётся размещать на территориях, где и ветра то толком нет. Т.е. эффективность ветроэнергетики при росте масштаба будет быстро падать просто за счёт того, что хорошие места будут заканчиваться, а в плохих эффективность установки будет становиться катастрофически ниже (куб скорости ветра, однако). Для 160 ГВт она будет намного ниже чем сейчас (т.к. попросту придётся ставить ВЭС, где их никто сегодня в здравом уме не поставит , хорошие уже закончатся).

P.S. Вообще ветер и солнце - очень разные источники энергии. Ветер в частности на самом деле сильно не безлимитный. Нарисовать сколько угодно ГВт его установленной мощности нельзя.

[anovikov]

Нет, попробуйте поиграться с моим же скриптом на нулевом количестве солнца - ничего хорошего не выйдет. Солнце и ветер друг друга взаимно дополняют. Нужно именно то и другое.

Кончатся на земле участки - будут офшорные ставить (и там всё намного лучше будет из-за большей равномерности), ресурс практически неисчерпаем. И ветер рулит только при плохих показателях развития накопления, при хороших будет рулить солнце. Когда можно будет накопить половину суточного потребления или больше - маржинальность солнца становится намного лучше маржинальности ветра, соотношение резко "едет".

И туда более 94 ГВт просто не влезет. Придётся размещать на территориях, где и ветра то толком нет.

Umweltbundesamt - немецкий аналог EPA - с Вами не согласен, они насчитали 1200 ГВт, способных давать 2900 ТВтч/г при полном потреблении 500-520 ТВтч/г. http://www.umweltbundesamt.de/publikationen/potenzial-windenergie-an-land
И сейчас ветер ставят не там где ветер хороший, а где ЛЭП поближе, населения поменьше и оно посговорчивее.

Этими цифрами можно крутить дальше исходя из разной динамики стоимости разных компонент, я разумеется нашёл далеко не самые "вкусные" варианты. Но этого уже достаточно чтобы сделать однозначный вывод - планы по переходу на возобновляемую энергию научно и экономически обоснованы и не имеют существенных преград для осуществления.

Более полное решение могут дать математические методы оптимизации - взять стоимость как целевую функцию и крутить соотношение компонент в системе - скажем солнце и накопление  брать переменными, а ветра подбирать в функе "сколько надо" чтобы сошлось 88.9% потребления (остальные - гидро и биомасса, их можно включать произвольно и они и так есть), не сошлось - цена бесконечна, и гнать методом Левенберга-Марквардта. Уверен результаты получатся куда дешевле, чем у меня. Но ведь и так получилось неплохо. 80% электричества может быть возобновляемым без накопления и без экспорта, и при вменяемых экономических показателях даже для влезших в эту тему последними.

Кстати, при оптимизации таким образом цена никогда не получится бесконечной - костыль не надо вставлять - ветра никогда не бывает 0, то есть каким-то заоблачным масштабированием ветра можно компенсировать что угодно - просто его может оказаться типа, в 100 раз больше чем нужно - так что алгоритм всегда будет сходиться, функция будет непрерывной.

[sharp]

Мне вообще начинает казаться, что основная часть происходящих здесь баталий происходит потому что часть людей не читает или плохо читает по-английски, отчего они черпают информацию из русскоязычных пересказов, всегда имеющих right bias.

Смотрите, вот это русскоязычный источник? Или может сайт раша-тудей склепали втихаря?
http://www.power-technology.com/projects/sunedisonphotovalicp/

Везде где указана цена и мощность, где-то около 3-4 за установленный ватт и выходит.

Вот другой занятный "русскоязычный" источник: http://www.businessinsider.com/us-2015-renewable-energy-investments-2016-5?IR=T
И притом публикация абсолютно положительная по отношению к СЭС. Однако проболтались все-таки - написали что 250 МВт стоили государству 750 млрд.

Тоже раша тудей поработала?

[Кремальера]

3 КВт системы с установкой 5250 евро была ещё 2.5 года назад

Это цены в Лимасольске?Дорого.За эту сумму можно арсенид-галиевые с нашего Сатурна "заказать".

[AlexAV]

ончатся на земле участки - будут офшорные ставить (и там всё намного лучше будет из-за большей равномерности), ресурс практически неисчерпаем.

Это не так. Вопрос неплохо разобран в этой работе: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301421511004836

Верхний технический лимит ветрогенерации на планете получается 1 ТВт (среднегодовой мощности). Не сказать, что совсем мало, но величина вовсе не безразмерная.

Umweltbundesamt - немецкий аналог EPA - с Вами не согласен, они насчитали 1200 ГВт, способных давать 2900 ТВтч/г при полном потреблении 500-520 ТВтч/г. http://www.umweltbundesamt.de/publikationen/potenzial-windenergie-an-land

А Вы не со мной спорите. Есть в целом неплохая работа: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23019353 . Приведённые там величины лимитов имеют слабое отношение к понятию технических ресурсов (ну никто и никогда не будет покрывать Гренландию и побережье северного ледовитого океана плотным ковром ветряков:), а при расчёте ветер этих территорий учтён как ресурс и т. д., исключается только Антарктида). Физические - возможно, но не технические. Но сама модель сомнения не вызывает. Самое полезный результат из неё - предел плотности ветряков в регионе при которой они начинают влиять на региональную скорость ветра. И этот предел составляет около 200D^2 (D - диаметр ротора, в моём прежнем сообщение была ошибка (не было возможности посмотреть в статью, а память вещь такая...), не 200 площадей ротора, а 200 квадратов диаметра). А этот вывод уже позволяет делать оценки реальных технически доступных ресурсов ветроэнергии.

Есть сомнения в верности этого вывода? Если нет, то предельное количество ветряков на территории, при котором они ещё не будут мешать друг другу оценить достаточно просто.

[anovikov]

По одной - но вполне признанной, peer-reviewed - научной работе можно найти поддерживающей абсолютно любую точку зрения, вплоть до того что прививки вызывают аутизм. Я как-то больше доверяю крупному бизнесу и политикам, в демократических странах, а не учёным - которые никак не отвечают за то что пишут.

[AlexAV]

По одной - но вполне признанной, peer-reviewed - научной работе можно найти поддерживающей абсолютно любую точку зрения, вплоть до того что прививки вызывают аутизм. Я как-то больше доверяю крупному бизнесу и политикам, в демократических странах, а не учёным - которые никак не отвечают за то что пишут.

Доверять цифрам можно только в одном случае - если точно описана методика как они получены. Только тогда можно понять что эта цифра значит и когда ей можно пользоваться. В хорошей научной работе такое описание обычно есть.

А в рекламных агитках и баснях политиков из любых стран звучит обычно нечто взятое непонятно откуда, полученное с непонятно какими ограничениями и непонятно что значащее. Вот этот мусор можно если не сразу выбрасывать, то по крайней мере относиться ко всему этому очень осторожно. Научная статья куда более надёжный источник, чем рекламная агитка или уж тем более слова политиков (политика вообще искусство лжи).

Я как-то больше доверяю крупному бизнесу и политикам

Ну если Вы доверяете политикам - Вам можно только посочувствовать.

[anovikov]

Конкретно по этому исследованию у меня большой вопрос - а что насчёт высоты? Ветер ведь от высоты зависит, более высокие ветряки эффективнее, разве нет? Тут фигурирует площадь, а не объём,они случайно не задались какой-то конкретной моделью ветряка очень маленькой высоты?

Экстраполируя ситуацию до предела, на высоте 10км ветра такие дуют что о ресурсных ограничениях (а равно и вариабельности) говорить не приходится совсем. Но и не заходя так высоко - разница между 1 МВт и 5 МВт ветряком в выработке отнюдь не в 5 раз в том же месте, а куда больше - потому что опора выше.

[Rattus]

Я как-то больше доверяю крупному бизнесу и политикам,.. а не учёным - которые никак не отвечают за то что пишут.