Непостійний, як вітер, він обпалює, мов сонце. Темна сторона відновлюваної енергії

Відновлювані джерела енергії – це не лише мрії, надії та оптимістичні прогнози. Щоправда також у тому, що відновлювані джерела енергії викликають багато плутанини в енергетичному світі та викликають проблеми, з якими традиційні мережі та системи не завжди можуть упоратися. Їх розробка приносить багато неприємних сюрпризів та питань, на які ми поки що не можемо відповісти.

Енергія, що виробляється у відновлюваних джерелах енергії – вітряних електростанціях та фотоелектричних установках – є справжньою проблемою для національних енергосистем.

Споживана потужність мережі непостійна. Він схильний до добових коливань у досить великому діапазоні значень. Його регулювання з боку енергосистеми залишається складним, оскільки пов'язане з необхідністю забезпечення відповідних параметрів мережного струму (напруги, частоти). У разі звичайних силових установок, наприклад, парової турбіни, зниження потужності можливе за рахунок зниження тиску пари або швидкості обертання турбіни. Таке регулювання неможливе у вітроустановці. Швидкі зміни сили вітру (наприклад, шторми) можуть, за загальним визнанням, генерувати значну потужність за короткий час, але енергосистема важко сприймає їх. Стрибки напруги в мережі або його тимчасова відсутність, у свою чергу, загрожують кінцевим користувачам, машинам, комп'ютерам і т.д. інтелектуальні мережі, так звані оснащені відповідними інструментами, включаючи системи зберігання енергії, ефективні та комплексні системи розподілу. Однак таких систем у світі поки що небагато.

Твір австралійських зелених, присвячений нульовим викидам парникових газів

Винятки та невикористані повноваження

Відключення електроенергії, які відбулися у Південній Австралії у вересні минулого року, були викликані проблемами на дев'яти з тринадцяти вітрових електростанцій, які постачають електроенергією регіон. В результаті з мережі було втрачено 445 мегават електроенергії. Хоча оператори вітропарку запевняли, що обриви були викликані не типовими для енергії вітру коливаннями — тобто посиленням чи ослабленням подиху, а програмними проблемами, враження про не зовсім надійну ВІЕ важко було знищити.

Доктор Алан Фінкель, який пізніше досліджував енергетичний ринок за дорученням австралійської влади, дійшов висновку, що розвиток відновлюваних джерел енергії дискримінує бідніші верстви суспільства. На його думку, оскільки галузь вкладає значні кошти у відновлювані джерела енергії, ціни на енергію мають зростати, що найсильніше вдарить по найнижчих доходах.. Це актуально для Австралії, яка закриває електростанції на своєму дешевому вугіллі та намагається замінити їх поновлюваними джерелами енергії.

На щастя, останню вугільну електростанцію у вищезгаданій постраждалій від відключення електроенергії Південної Австралії було закрито якраз перед описаними проблемами, у травні 2016 року. Нестабільність поставок — відома, але й досі не дуже знайома проблема відновлюваної енергетики. Ми також знаємо його з Польщі. Якщо з'єднати 4,9 ГВт потужності вітряків, досягнуті 26 грудня 2016 року, коли ураган «Барбара» з виробленням вітчизняних турбін тижнем раніше, то вийде, що він був тоді в сімдесят разів нижчим!

Німеччина та Китай уже зрозуміли, що недостатньо побудувати вітряки та сонячні батареї, щоб нова енергія працювала ефективно. Уряд Німеччини нещодавно був змушений заплатити власникам вітряних турбін, які вирощують гриби, за зниження потужності, оскільки передавальні мережі не витримували навантаження. У Китаї також є проблеми. Там вугільні електростанції, які не можна швидко вмикати та вимикати, змушують вітряки простоювати 15% часу, оскільки мережа не може отримувати енергію від електростанцій та турбін. Це ще не все. Сонячні електростанції там будуються такими темпами, що мережа, що передає, не може прийняти і 50% енергії, яку вони виробляють.

Вітряки групами втрачають потужність

Минулого року дослідники з німецького Інституту Макса Планка в Єні опублікували в престижному науковому журналі Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) статтю, в якій показано, що ефективність великих вітрових електростанцій набагато нижча, ніж це могло бути просто результатом їх масштабу. Чому кількість енергії не залежить лінійно від розміру установки? Вчені припускають, що саме вітряки самі уповільнюють вітер, використовуючи його енергію, а це означає, що якщо її встановити на заданій території багато, деякі з них не отримають її в достатній кількості для роботи з максимальною ефективністю.

Дослідники використовували дані ряду великих вітрових електростанцій і порівняли їх з даними окремих вітряків, щоб створити модель, засновану на відомих моделях механіки вітру. Це дозволяло спостерігати за кліматом у районі вітряків. Як зазначає доктор Лі Міллер, один із авторів публікації, розрахункова енергоефективність ізольованих вітряків значно вища за спостережувану для їх цілих установок.

Вчені визначили, що у крайньому випадку вітряк, розміщений у районі високої щільності таких установок, може виробляти лише 20% потенційно доступної електроенергії, якби він був один.

Вчені використали розроблену модель впливу вітряних турбін для оцінки їхнього глобального впливу. Це дозволило розрахувати, скільки енергії

електроенергію можна виробляти у глобальному масштабі за допомогою вітряних турбін. Виходить, що близько 4% земної поверхні потенційно можуть генерувати більше 1 Вт/м.²а в середньому близько 0,5 Вт/м² – ці значення аналогічні попереднім оцінкам, заснованим на просунутих кліматичних моделях, але приблизно в десять разів нижчі, ніж оцінки, що базуються виключно на місцевій середній швидкості вітру. Це означає, що за збереження оптимального розподілу вітряних турбін планета зможе отримувати трохи більше 75 ТВт вітрової енергії. Тим не менш, це все ж таки набагато більше, ніж встановлена ​​в даний час електрична потужність у світі (близько 20 ТВт), тому немає причин для занепокоєння, враховуючи, що сьогодні на Землі діє лише близько 450 МВт вітрової енергії.

Різанина літаючих істот

В останні роки з'явилися повідомлення та інформація про вбивство птахів та кажанів вітряними турбінами. Відомі побоювання, що машини, обертаючись на пасовищах, лякають корів, до того ж вони повинні виробляти шкідливий інфразвук і т. д. Переконливих наукових досліджень щодо цього немає, хоча повідомлення про гекатомби літаючих тварин є відносно достовірними даними.

Зображення з тепловізійної камери показує кажан, що летить біля вітряної турбіни вночі.

Щороку сотні тисяч кажанів нападають на вітряні електростанції. Ссавці, що гніздяться на верхівках дерев, плутають повітряні потоки навколо вітряків з потоками навколо своїх будинків, повідомляв сайт у 2014 році. Електростанції також повинні нагадувати кажанам високі дерева, в кронах яких вони чекають на хмари комах або власне гніздо. Це начебто підтверджується записами з тепловізійних камер, які показують, що кажани поводяться у випадку з вітряними електростанціями так само, як і з деревами. Вчені стверджують, що сотні тисяч кажанів могли б вижити, якби було змінено конструкцію лопатей ротора. Рішення також у тому, щоб збільшити поріг, у якому він починає обертатися. Дослідники також думають про оснащення турбін ультразвуковою сигналізацією, яка б попереджала кажанів.

Регістр зіткнень цих тварин з вітряними турбінами, наприклад, для Німеччини, проведений Державним агентством з охорони навколишнього середовища Бранденбурга, підтверджує масовий характер смертей. Це явище досліджували і американці, підтвердивши високу смертність серед кажанів, і було відмічено, що частота зіткнень сильно залежала від погодних умов. При високих швидкостях вітру коефіцієнт зіткнення був нижче, а за нижчих швидкостях вітру кількість жертв ударів збільшувалася. Гранична швидкість вітру, коли коефіцієнт зіткнень значно зменшувався, було визначено лише на рівні 6 м/с.

Над комплексом Іванпа згорів птах

Як виявилось, на жаль, вбиває і велика американська сонячна електростанція Ivanpah. Незабаром після запуску The Wall Street Journal оголосив, що каліфорнійський проект може стати останнім свого роду в США — саме через пташиний гекатомб.

Комплекс займає 1300 га в одній із каліфорнійських пустель, на південний захід від Лас-Вегаса. У ньому три вежі заввишки 40 поверхів та 350 тис. дзеркала. Дзеркала відбивають сонячне світло у бік котелень, розташованих на вершинах веж. Утворюється пара, що надає руху генераторам для виробництва електроенергії. Досить на 140 тисяч. вдома. Однак дзеркальна система нагріває повітря навколо веж до 540 ° С і літаючі поруч птиці просто згоряють живцем. Згідно з звітом Harvey & Associates, за рік на заводі загинуло понад 3,5 тисячі людей.

Занадто багато галасу в ЗМІ

Зрештою, варто згадати ще про одне несприятливе явище. Образ відновлюваних джерел енергії часто страждає на перебільшення та надмірний ажіотаж у ЗМІ, що може ввести людей в оману щодо реального стану розвитку цієї технології.

Наприклад, заголовки новин одного разу оголосили, що місто Лас-Вегас повністю переходить на відновлювані джерела енергії. Це прозвучало сенсаційно. Тільки вчитавшись уважніше і глибше у надану інформацію, ми дізналися, що так – у Лас-Вегасі переходять на 100% відновлювану енергію, але тільки… муніципальні будинки, що становлять частки відсотка будівель у цій агломерації.

ми запрошуємо вас прочитати НОМЕР ТЕМИ в останньому випуску.