Дорого и долго: неудобные факты о “зелёной” энергетике, о которых не любят говорить

Идея использования возобновляемых источников энергии звучит привлекательно, но само название обманчиво. Большинство возобновляемых источников энергии, за исключением древесины и навоза, на самом деле сильно зависят от ископаемого топлива.

Основной недостаток использования “зелёной” энергии заключается в её нестабильности. Ночью или при отсутствии солнечной активности ветряки и солнечные батареи не производят достаточно электричества, чтобы удовлетворить потребности. В таких случаях необходимо либо использовать уголь и газ для покрытия нехватки энергии, либо запасать энергию в аккумуляторах.

Однако у аккумуляторов есть свой недостаток - они подвержены деградации и со временем сохраняют все меньшую ёмкость. Это явление наблюдается как в смартфонах, так и в промышленных установках. 

Стартап Stabl Energy из Германии утверждает, что проблема деградации аккумуляторов в промышленных системах ещё более серьёзна, чем в быту. Реальные хранилища энергии состоят из тысяч маленьких аккумуляторов, которые стареют с разной скоростью, и общая ёмкость системы определяется наименьшей ёмкостью одного из элементов. Традиционные системы не могут эффективно управлять этими различиями в деградации.

Stabl Energy разработал способ сборки аккумуляторов таким образом, что падение общей емкости системы определяется средним значением по всем элементам. Это позволяет замедлить процесс деградации. Кроме того, стартап использует старые аккумуляторы, которые уже не пригодны для использования в электромобилях. Теперь эти аккумуляторы могут быть использованы Stabl Energy, что позволяет им получить дополнительную выгоду от утилизации и экономическую эффективность.

В результате использование “зелёной” энергии и запасание её в аккумуляторах становится более доступным и экономически выгодным. 

Исследование Международного энергетического агентства 2014 года показывает, что затраты на передачу для ветра примерно в три раза превышают затраты на передачу электроэнергии от угля или ядерной энергии. Количество избыточных затрат имеет тенденцию к увеличению, так как неустойчивые возобновляемые источники энергии получают всё большую долю в общем объёме.

Вот некоторые из причин более высоких затрат на передачу для ветра и солнца:

Построение большего количества линий для ветровой и солнечной энергии требуется из-за необходимости масштабирования электропередачи до максимальной мощности. Выработка энергии от ветра доступна около 25-35% времени, а от солнца - около 10-25% времени. Однако расстояние между местом производства возобновляемой энергии и местом ее потребления может быть значительно больше, чем в случае традиционного производства. Возобновляемая электроэнергия и соответствующее оборудование не имеют такого же уровня контроля над аспектами энергосети, как у электростанций, работающих на ископаемом топливе. Поэтому для передачи возобновляемой энергии требуются дополнительные исправления и инфраструктура, что влечет за собой новые затраты.

Также стоит отметить, что при передаче электроэнергии на большие расстояния возрастают расходы на обслуживание линий электропередачи. Недостаточное обслуживание линий может привести к пожарам, особенно в сухих и ветреных районах. Примерами таких случаев являются банкротство энергосистемы Северной Калифорнии PG & E из-за халатного технического обслуживания и более чем 4000 пожаров, вызванных линиями электропередачи в Техасе за последние несколько лет. Существуют решения для предотвращения пожаров, такие как зарытие линий под землю или использование изолированного провода. Однако любое решение имеет свою стоимость, которую следует учитывать при моделировании косвенных затрат при использовании большого количества новых возобновляемых источников энергии.

3. Потребуются огромные инвестиции в зарядные станции

Чтобы кто-либо кроме представителей самых обеспеченных слоёв населения смог пользоваться электромобилями. Понятно, что люди с высоким доходом могут позволить себе электромобили. И они могут легко заряжать автомобиль, когда им удобно. Загвоздка в том, что основная масса зачастую не имеет аналогичных возможностей для зарядки электромобилей. Она также не может позволить себе тратить часы в ожидании зарядки своих автомобилей. Понадобятся недорогие станции быстрой зарядки, расположенные повсеместно, если электромобили станут основным выбором. В стоимость быстрой зарядки, вероятно, потребуется включить плату за содержание дороги, поскольку это одна из тех затрат, которые сегодня включены в цены на топливо.

4. Прерывистость производства возобновляемой энергии приводит к росту затрат. 

Хотя небольшие изменения, такие как ценообразование по времени, "умные" энергосистемы и отключение электроэнергии для некоторых промышленных потребителей, могут помочь справиться с перебоями, это не так эффективно, когда в сеть добавляется большой процент возобновляемых источников энергии.

Добавление даже небольшого процента солнечной энергии в сеть требует использования батарей для сглаживания быстрого перехода в конце дня, когда солнце уже село. Также необходимо учитывать перебои с электричеством из-за остановки ветровых турбин во время штормов.

Сильные штормы могут привести к нарушению электроснабжения на несколько дней в любое время года. Поэтому, если система полностью основана на возобновляемых источниках энергии, необходимо иметь резервный аккумулятор, обеспечивающий запас энергии как минимум на три дня.

Гораздо более сложной проблемой, чем трёхдневное хранение электроэнергии, является необходимость сезонного хранения, если возобновляемые источники энергии будут использоваться более-менее широко. 

Перестройка энергетической системы на основе возобновляемых источников энергии может решить проблему сезонной нехватки электроэнергии. Другим подходом является создание большого количества хранилищ, таких как аккумуляторы, для сохранения электроэнергии на длительный период времени.

Стоимость утилизации возобновляемых источников энергии, таких как ветряные турбины, солнечные батареи и накопители, должна быть учтена при оценке их реальной стоимости.

Возобновляемые источники энергии не могут полностью заменить существующие устройства и процессы, что может привести к экономическим ограничениям и более длительному переходу к возобновляемым источникам энергии. Субсидии для возобновляемых источников энергии могут указывать на то, что они не являются достаточно прибыльными без поддержки государства. Это может подвергать сомнению их полезность и эффективность.