Долгосрочные перспективы ресурсного обеспечения технически развитой цивилизации

[AlexAV]

Цена ванадия 4 грина за кило.В год добывается 70-80 тыс тонн.

Цена ванадия около 20$/кг, а на 1 кВтч ёмкости его надо около 3 кг. По цене получается конечно лучше любого лития, но всё равно не то, что хотелось бы. Ну и самое плохое - дефицит ванадия делает технологию плохо масштабируемой. Поднять его добычу сильно выше обозначенных 80 тыс. тонн весьма проблематично. Вот с чем согласен - так это с тем, что в отличие от лития (где на сегодняшний день перекопано всё), здесь есть гигантская слабо изученная область с огромным числом потенциально пригодных соединений. Есть что исследовать и за счёт чего улучшать. Т.е. какой-то значимый прогресс здесь действительно вполне возможен.

[AlexAV]

На солнечной батарее. И обратите внимание, на каком расстоянии проходят осветительные провода. Казалось, два проводка бросил - и мигай на здоровь, этак на киловатт-час в неделю...
Однако подключить к сети такую штуку - сотни тысяч. Монополия. Вот и ставят по Липецкой области солнечные светофоры. Дешевле.

А вот это кстати пример правильного использования возобновляемой энергии. При всех её проблемах и недостатках у неё есть одно неоспоримое достоинство - она доступна повсеместно, в той или или иной степени в каждой точке земли. Это теоретически (при решение проблемы аккумуляции) позволяет избавится от крупномасштабных электрораспределительных сетей (которые с одной стороны сами по себе достаточно дорогая и затратная инфраструктура, с другой... резко снижают устойчивость общества, собственно как любая централизованная единая структура, критичная для жизнедеятельности). Что было бы несомненным достижением (при условие сохранения адекватной стоимости энергии).

А вот гигантские умные сети на половину материка - это явно не тот путь использования ВИЭ, извращение, ведущие в никуда, а точнее к тотальной катастрофе. Гигантская, неповоротливая, страшно дорога и главное критически уязвимая система, удачно сочетающая в себе все недостатки современной энергетики и ВИЭ, но не имеющая достоинств ни того ни другого.

[ВадимZero]

Китайцы вводят в экплуатацию ванадиевый редокс на 800МВт в час.

Ванадиевый ред-окс на уровне концепции очень красивая система. Но её ограничивает дороговизна и дефицитность ванадия. В идеале нужно что-то подобное но без редких элементов и дорогих реактивов.

Скажем киловаттная солнечная батарея, в условиях близких к идеальным  даст 6 киловатт/часов(КИУМ 25%) Где то половину этой энергии, нужно аккумулировать. То есть киловаттная батарея требует аккумулятор в 1000$. Прибавим еще, стоимость монтажа, получим 2000$ за килловат удельной мощности. В такую же цену обходиться киловатт атомной энергии в Китае. Только вот КИУМ АЭС 80-90%, то есть в три раза больше. Срок службы новых реакторов 60-80 лет, то есть тоже где то в три раза больше(причем без снижения мощности) Да еще прикинем КПД аккумуляторов в 80%, который увеличит стоимость энергии на 10%. Деградация  панелей, -10% снижение средней мощности.  Итого АЭС по кап вложениям на порядок дешевле СЭС.

[ВадимZero]

Цена ванадия около 20$/кг, а на 1 кВтч ёмкости его надо около 3 кг. По цене получается конечно лучше любого лития, но всё равно не то, что хотелось бы.

Лития на киловатт/час, 0.8 кг карбоната.

[AlexAV]

Лития на киловатт/час, 0.8 кг карбоната.

Речь об аккумуляторе в целом. В проточной батареи компоненты электролита (т.е. тот самый сульфат ванадия) - основная часть цены (устройство там крайне простое и низкотехнологичное, а ёмкость системы неограниченно масштабируется просто увеличением объёма бочек с раствором сульфата ванадия), а литиевый аккумулятор стоит намного дороже материалов из которых изготовлен.

[AlexAV]

Скажем киловаттная солнечная батарея, в условиях близких к идеальным  даст 6 киловатт/часов(КИУМ 25%) Где то половину этой энергии, нужно аккумулировать. То есть киловаттная батарея требует аккумулятор в 1000$.

О... Тут всё куда хуже. Солнечная батарея в пасмурный и в солнечный день даст в разы разное количество энергии (а уж про ветер  с кубической зависимостью мощности генератора от мощности ветра и говорить нечего). Если нужна стабильная генерация, то нужно осреднять поток по такому периоду, что бы в среднем в его течение этот фактор нивелировался, т.е. флуктуация суммарной генерации была небольшой, десятки процентов максимум, но никак не в разы. Для точных оценок надо брать климат конкретной местности, но в целом это никак не меньше недельного запаса энергии. Т.е. на 1 кВт генерации минимум надо ~200 кВтч аккумуляторов, лучше больше. Чтобы всё это имело смысл аккумуляторы должны быть о-очень дешёвые, не более 10-20 $/кВтч ёмкости. Литиевые аккумуляторы такими не будут никогда, с проточными системами это уже не так очевидно...

[Кремальера]

Цена ванадия около 20$/кг, а на 1 кВтч ёмкости его надо около 3 кг.

Да,тут вы правы.Я не туда глядел.Стоимость около 17-20 гринов за кг.
http://www.infomine.com/investment/metal-prices/ferro-vanadium/1-month/
Помимо масштабируемостии ,количеста циклов, у ванадиевого редокса есть еще одна черта:долгое время пребывания  в спящем  режиме,с минимальной потерей заряда(ЕМНИП,10% за 20 лет)."Умные" бомбы Roketdyne имеют именно редоксную батарею на весь свой гарантийный срок службы в 8 лет.К тому же в этой системе практически нечему деградировать:если слить электролит.,то она простоит тысячи лет.Ни один аккумулятор на это не способен.

[Проходящий Кот]

Нам нужны не постоянные аккумуляторы, а система, постоянно работающая в режиме зарядка-разрядка.

[Проходящий Кот]

Скажем киловаттная солнечная батарея, в условиях близких к идеальным  даст 6 киловатт/часов(КИУМ 25%) Где то половину этой энергии, нужно аккумулировать. То есть киловаттная батарея требует аккумулятор в 1000$.

О... Тут всё куда хуже. Солнечная батарея в пасмурный и в солнечный день даст в разы разное количество энергии (а уж про ветер  с кубической зависимостью мощности генератора от мощности ветра и говорить нечего). Если нужна стабильная генерация, то нужно осреднять поток по такому периоду, что бы в среднем в его течение этот фактор нивелировался, т.е. флуктуация суммарной генерации была небольшой, десятки процентов максимум, но никак не в разы. Для точных оценок надо брать климат конкретной местности, но в целом это никак не меньше недельного запаса энергии. Т.е. на 1 кВт генерации минимум надо ~200 кВтч аккумуляторов, лучше больше. Чтобы всё это имело смысл аккумуляторы должны быть о-очень дешёвые, не более 10-20 $/кВтч ёмкости. Литиевые аккумуляторы такими не будут никогда, с проточными системами это уже не так очевидно...

ГАЭС оказываются вне конкуренции.
И перераспределение населения к этим ГАЭС.

[sharp]

ГАЭС оказываются вне конкуренции.И перераспределение населения к этим ГАЭС.

Ради интереса посчитайте параметры ГАЭС емкостью ГВт*ч. Возможно, поменяете мнение.

[Проходящий Кот]

А что, есть выбор?

[BlackMokona]

Вопрос только в цене.

О ней, родимой, и речь. Чем больше инфраструктуры потребуется наращивать для перехода на ВИЭ, тем сильнее будет расти цена.
Аккумуляторы вообще имеют ограничение на циклы заряда-разрядки. То есть, раз в 3-5 лет требуется их обновлять.

Гарантия 10 лет это юридическая обязанось, а не реклама.
Дальше при Куим 0.25 нужно по три киловата-часа батарей на 4 киловата-часа солнечных панелей, если верить графикам. То киловатт час солнечной энергии 3 цента, киловатт аккомулятора 300 баксов делим на 3300 по гарантии, и получаем 9 центов. 9 умножаем на 0.75= 6.75. Сплюсовываем, получаем 9.75 центов за киловат час круглосуточной солнечной энергии.
Подключаем к делу ещё один график, из за всяких Чернобылей и фокусим себестоймость ядерной энергии резко возрасла и в США идет по 25 центов киловат час.

Т.е даже при удвоение цены от разных потерь, круглосуточный киловат час в США дешевле атомного.
В Москве по одноставочнуму тарифу, 12 центов киловат час, т.е если забыть про неучтенные факторы или посчитать, что они взаимно уничтожаються, то круглосуточный солнечный киловат час уже сейчас можно продавать с выгодой.

[AlexAV]

Гарантия 10 лет это юридическая обязанось, а не реклама.

Текст гарантии не приведёте? Вообще сама формулировка "10 лет" - означает, что речь о рекламе, а технической спецификации. Число циклов зависит от глубины разряда в цикле и в спецификации (и уж по той по которой дают юридические гарантии) всегда указывается в каких режимах какая долговечность гарантируется.

Дальше при Куим 0.25 нужно по три киловата батарей на 4 киловата солнечных панелей, есои верить графикам.

Абсолютно неверно. Требуемый объём аккумуляции из КИУМ вычислить нельзя (можно нарисовать графики генерации при одном и том же КИУМ, для которых аккумуляции потребуется от нуля до обеспечения всего года только за счёт аккумуляции), это чушь. Для вычисления нужно рассмотреть следующую задачу. Система состоит из генерации и аккумуляции, причём при постоянной снимаемой мощности заряд аккумулятора никогда не должен падать до нуля. Математически это формулируется так. В дифференциальном уравнение:

dC/dt = {(P (j(t)/1000) - 1, C< C_{max}); (0, C = C_{max} и (P (j(t)/1000) - 1 > 0)); (P (j(t)/1000) - 1, C = C_{max} и (P (j(t)/1000) - 1 < 0)}

где P - установленная мощность солнечных батарей на 1 кВт генерации, j (t) в кВт/м2 - поток солнечного излучения на поверхность панели (браться должен из реальных данных погодных наблюдений в точке, это не средние климатические значения, а конкретные в данной точке, в данный момент времени), надо подобрать a и С_max такие, чтобы С > 0  в любой момент времени. Если не брать кратный солнечных батарей, то с учётом реальных флуктуаций потока требуемый объём аккумуляции оказывается равен сотням КВтч мощности на 1 Квт генерации.

[BlackMokona]

1.Это правда для повервеллов, а не поверпаков но думаю не сильно отличаються.
https://www.tesla.com/sites/default/files/pdfs/powerwall/Powerwall_Warranty_USA_2-1.pdf

2.Мне достаточно и такой точности, плюс минус два раза в цены не влияет на мою позицию. А по своей формуле сосчитайте, а то прикидки у вас какието адовые, такое ощущение, что за полярным кругом живём.

[AlexAV]

А по своей формуле сосчитайте, а то прикидки у вас какието адовые, такое ощущение, что за полярным кругом живём.

Хорошо. Давайте возьмём Краснодарский край, район Сочи (не крайний север? ). Задача - оценить по LCOE себестоимость энергии системы из солнечных батарей и литиевых аккумуляторов. Аккумуляторы возьмём Powerwall Tesla по фактической сегодняшней цене, стоимость установленной мощности собственно солнечной электростанции - 4400$/кВт установленной мощности (использую данные Topaz Solar Farms, общая стоимость проекта - 2,4 млрд.$, установленная мощность - 550 МВт). Ставка - 7%. Операционными расходами пренебрежём, будем учитывать только капитальные. Климатические данные -  фактическая погода за 2016 год. Подойдёт?

[-Asket-]

Гарантия 10 лет это юридическая обязаннось, а не реклама.

Про гарантии: http://shkrobius.livejournal.com/591841.html

[sharp]

Дальше при Куим 0.25 нужно по три киловата-часа батарей на 4 киловата-часа солнечных панелей, если верить графикам.

А вы не графикам верьте, а калькулятору. Проверьте, сойдется ли у вас? Выше подсчитаны совсем другие цифры.

Т.е даже при удвоение цены от разных потерь, круглосуточный киловат час в США дешевле атомного.

А вы не основную часть США считайте, а Аляску, например, она как-то больше по нашим широтам Канада тоже отлично подойдет. А то на данный момент такое впечатление, что вы прежде всего сами себя пытаетесь убедить.

такое ощущение, что за полярным кругом живём.

Ну как известно, в России пока солнечные панели не очень-то пользуются спросом. Попробуйте честно (без самовнушения и выборочного надергивания фактов) ответить на вопрос: в чем главная причина этого?

[AlexAV]

Ну как известно, в России пока солнечные панели не очень-то пользуются спросом. Попробуйте честно (без самовнушения и выборочного надергивания фактов) ответить на вопрос: в чем главная причина этого?

При 10 бальной облачности панели даёт лишь 10% энергии по сравнению с солнечным днём. А сплошная облачность может держаться непрерывно более недели и всё это время придётся жить исключительно за счёт аккумулятора (ёмкость у него должна быть соответствующей), ну или ставить батареи с 10 кратным запасом по установленной мощности (ну с соответствующим 10-кратным увеличением стоимости СЭС, причём большая часть теоретически генерируемой энергии в этом случае использовать невозможно).

Если даже для Сочи посчитать (с учётом реальных погодных графиков) получается - ужас-ужас. По пол месяца батареи могут выдавать лишь самый минимум. Следующие полмясяца может быть очень солнечно и в среднем получится неплохо, но вот что-бы избыток генерации за солнечную неделю как-то использовать с пользой нужен соответствующий аккумулятор. Расчёт приведу.

А уж даже в подмосковье - уже не не ужас-ужас, а полный кошмар. По декабрю даже среднемесячные уровни инсоляции ничтожны, а ставить аккумуляторы на полгода обеспечения энергией совсем нереально. Какой ещё крайний север, о чём Вы.

[sharp]

AlexAV, ну я собственно полностью согласен.

[BlackMokona]

Хорошо. Давайте возьмём Краснодарский край, район Сочи (не крайний север? ). Задача - оценить по LCOE себестоимость энергии системы из солнечных батарей и литиевых аккумуляторов. Аккумуляторы возьмём Powerwall Tesla по фактической сегодняшней цене, стоимость установленной мощности собственно солнечной электростанции - 4400$/кВт установленной мощности (использую данные Topaz Solar Farms, общая стоимость проекта - 2,4 млрд.$, установленная мощность - 550 МВт). Ставка - 7%. Операционными расходами пренебрежём, будем учитывать только капитальные. Климатические данные -  фактическая погода за 2016 год. Подойдёт?

Заменит Повервелл Тесла, на Поверпак Тесла, всё таки домашними системами хранить дело такое.
https://en.wikipedia.org/wiki/Tesla_Powerwall
Вот отсюда данные по ПоверПак 2
398 долларов за киловатт-час на продажу клиентам на октябрь 2016 года.
По солнечной энергостанции я бы взял, что-нибуть посвежее, прогресс там быстрый, но думаю сойдёт.
В целом согласен с условиями. Есть только одно уточнение, сначала вычислить себестоймость киловат-часа генерации и себестоймость киловат-часа аккумуляции и подобрать и провести оптимизацию их соотношения. Т.е если например себестоймость киловат-часа  генерациив три раза ниже себестоймости киловат-часа аккомуляции, то лучше поставить две панельки для ликвидации сезонных колебаний, чем лишний аккомулятор.

А вы не графикам верьте, а калькулятору. Проверьте, сойдется ли у вас? Выше подсчитаны совсем другие цифры.

Я не считаю свои рассчёты на коленке, более точными чем данные рецензируемой статьи в престижном журнале или данными фактических контрактов, и тем самым расчётам инвесторов.

А вы не основную часть США считайте, а Аляску, например, она как-то больше по нашим широтам Канада тоже отлично подойдет. А то на данный момент такое впечатление, что вы прежде всего сами себя пытаетесь убедить.

Учитывая какую площадь займут солнечные панели для полного покрытия всего потребления человечества, и потери на передачу энергии. То даже России не будет не малейшего труда обойтись Южными территориями для покрытия всей генерации.

Ну как известно, в России пока солнечные панели не очень-то пользуются спросом. Попробуйте честно (без самовнушения и выборочного надергивания фактов) ответить на вопрос: в чем главная причина этого?

Тем, что в России дешёвая электроэнергия и большая часть населения проживает в северных районах?

При 10 бальной облачности панели даёт лишь 10% энергии по сравнению с солнечным днём. А сплошная облачность может держаться непрерывно более недели и всё это время придётся жить исключительно за счёт аккумулятора (ёмкость у него должна быть соответствующей), ну или ставить батареи с 10 кратным запасом по установленной мощности (ну с соответствующим 10-кратным увеличением стоимости СЭС, причём большая часть теоретически генерируемой энергии в этом случае использовать невозможно).

Ну так нужно размещать панели на большей площади(Везде погода разная, в среднем будет норм) и лучше в пустынных местах, дабы облачности не было или была минимальной.