Наше время отличается от многих других времен тем, что идеология непосредственно вторгается в экономику. Большую часть истории экономика и идеология жили отдельно. Ни Римские папы, ни императоры, ни прочие претенденты на власть над душами не указывали кузнецам, как ковать железо, а пахарям – на какую глубину пахать землю перед севом.
Стену между экономикой и идеологией впервые разрушили в СССР. Потомки будут смеяться, но на уровне Центрального комитета правящей компартии решалось, каким образом сажать картошку – рядками, как велось испокон веков, или идеологически правильными квадратами. Обкомы и райкомы КПСС указывали колхозам, в какие сроки сеять пшеницу и косить сено. Над знаменитым приказом Хрущева сажать кукурузу в Заполярье кто только не издевался.
С крушением СССР, казалось, идеологи навечно отступили от экономики. Но вот они вернулись! Теперь идеология «безуглеродной экономики» приказывает экономике стать безуглеродной. Не потому, что так выгоднее и эффективнее, а потому, что так велела «партия».
В России в этом направлении пока делаются только робкие шаги (денег не хватает), а в передовых странах Запада экономику насилуют по-полной, с результатами, близкими к оным в советском эксперименте.
Наука и техника пока не в состоянии превратить идеологически навязанную прерывистую генерацию ВЭС и СЭС в надежное энергоснабжение экономики в масштабе даже самого маленького государства. И чем больше становится доля возобновляемой энергетики, тем более ненадежным и дорогим становится энергоснабжение.
Для Европы невозможность стабилизации общей сети с помощью ВИЭ показана, например, в работе Станислава Безгина. Для Калифорнии расчет, выполненный Роджером Эндрюсом, дал результат: внедрение возобновляемой генерации и аккумуляторного хранения энергии приведет к экспоненциальному росту затрат с 49 долларов за мегаватт-час при 50-процентном покрытии ВИЭ потребностей штата до 1612 долларов при 100 процентах. А на аккумуляторы потребуется жалких пять триллионов долларов. Цифры получены из такой модели: автор наложил пики ВИЭ Калифорнии на пики потребления так, чтобы среднегодовые балансы совпали. Весной и летом энергию надо закачивать в аккумуляторы, а с осени до весны – потреблять запасенное.
Калифорния: график генерации ВИЭ и потребления при 100% среднегодового обеспечения штата только энергией ВИЭ. Энергия в течение года запасается и расходуется из аккумуляторов.
Есть, конечно, и более скромные оценки стоимости электроэнергии от ВИЭ и аккумуляторов – до 5,9 долларов за киловатт. Всего в 20 раз дороже, чем сегодня.
Источник: https://www.lazard.com/perspective/lcoe2020
Верхняя часть (in front of the Meter) – оптовая цена «до счетчика», ниже – цена для потребителей «после счетчика»
Самая страшная для энергетиков опасность – развал сети, то есть рассинхронизация источников тока в сети в случае превышения потребления над генерацией. В такой ситуации источники энергии один из другим отключаются от сети во избежание повреждения генераторов. Потом они должны будут один за другим обратно подключаться к сети. Эта процедура занимает в лучшем случае несколько часов. Предотвращают катастрофу единственным способом – отключают потребителей.
В Калифорнии прошлым летом разрешали включать кондиционеры на ограниченное время.
Во Франции недавно обращались к населению с призывом экономить электроэнергию: свет должен оставаться выключенным с 7 до 13 часов, стиральные машины не должны работать и неиспользуемый доступ в Интернет должен быть отключен. Кто выходит из дома, должен убавить отопление до 17 градусов.
В Германии федеральный министр экономики и энергетики Германии Петер Альтмайер предложил закон, разрешающий “пиковое сглаживание” для поставщиков энергии. Закон сглаживания пика Альтмайера позволяет коммунальным службам “временно отключать зарядку для электромобилей”, когда в наличии недостаточно электроэнергии. Занятно: призывать к переходу на электромобили и предупреждать, что в любой момент их зарядку могут прикрыть.
В шаге от глобальной энергокатастрофы была в январские морозы Япония – солнце не светило.
В Австралии местный оператор электроэнергии (AEMO) в январе 2019 года приступил к веерным отключениям электричества, чтобы предотвратить повреждение всей системы.
В данной статье мы хотим посмотреть, что же предлагают «зеленые энергетики» для предотвращения развала энергосистемы. Вот вариант от МЭА, представленный в статье «Энергобезопасность в энергосистемах завтрашнего дня». В статье используются выводы из World Energy Outlook 2020.
«Краеугольный камень безопасности энергоснабжения в современных энергосистемах – гибкость энергосистемы», – постулируют авторы. «Под гибкостью понимается множество услуг, охватывающих временные рамки, измеряемые от секунд до часов, дней и сезонов, и все они поддерживают надежность и качество электроэнергии». Вообще-то «временные рамки сезонов» всегда относились к сельскому хозяйству и другим отраслям, связанным с природой, вроде рыбной путины.
Какой компонент энергосети может работать во временных рамках «сезонов»? Понятно, ВЭС и СЭС – бывают сезоны солнечные и ветреные, а бывают пасмурные и безветренные. То есть в одни сезоны электричество в розетке есть, а в других нет?
В статье МЭА приведен график возможностей покрытия энергосистемами регионов пикового спроса.
Потребности в гибкости энергосистемы в отдельных регионах в сценарии заявленной политики на 2020-2030 годы
Видно, что Китаю и США блэкауты не угрожают (Байден еще не успел прикрыть газовые, угольные и атомные станции), Евросоюз балансирует на краю пропасти, а в Индии отключения – обычное дело. Полсуток восстанавливали сеть в ноябре в индийском Мумбаи. При этом в блэкауте обвинили не банальную нехватку мощностей, а неведомых хакеров.
Далее авторы МЭА пишут жестокую правду:
— Гибкость может быть обеспечена за счет ряда источников, включая электростанции, электрические сети, технологии хранения и меры реагирования на спрос. Обычные электростанции уже давно обеспечивают большую часть гибкости энергосистемы, и будут делать это в ближайшие десятилетия. Сегодня угольные электростанции являются основным источником гибкости многих систем, включая Китай и Индию, тогда как газовые электростанции являются основным источником гибкости в Соединенных Штатах. Гидроэнергетика обеспечивает большую часть гибкости в других системах, включая Бразилию, Канаду и Европейский Союз. По мере увеличения потребностей в гибкости гидроэнергетика будет иметь большую ценность для систем за ее способность предоставлять широкий набор системных услуг в широком диапазоне временных масштабов от повышения качества электроэнергии на постоянной основе до балансировки сезонных колебаний. В некоторых случаях атомная энергия также может обеспечить гибкость энергосистемы, и это действительно так, особенно во Франции, где она обеспечивает до трех четвертей электроэнергии».
Отметим, что в этом замечательном куске текста отсутствует слово «аккумуляторы». В «ближайшие десятилетия», признается самое авторитетное в мире энергетическое агентство, провалы ветряных и солнечных электростанций будут своей грудью закрывать угольные, газовые, атомные и гидростанции. То есть МЭА отвергает возможность перехода к 100-процентным ВИЭ с аккумуляторами, приказ о котором отдан правящей «партией». Кукуруза в Заполярье не растет, и точка.
Но деньги выделены, их надо осваивать/распиливать, поэтому предлагается принципиальная модернизация электросетей. Ниже текст из религиозного манускрипта МЭА.
«Сети – это основа чистой и безопасной электроэнергетики, и они поддерживают преобразования в электроэнергетике во всем мире, помогая интегрировать быстрый рост переменных возобновляемых источников энергии. Сети позволяют электричеству течь, а все источники гибкости способствуют обеспечению безопасности энергоснабжения. В течение следующих десяти лет в сценарии STEPS необходимое расширение сети составит 16 миллионов километров, что на 80% больше, чем в прошлом десятилетии. Это, в основном, связано с тем, что в следующем десятилетии будет добавлено вдвое больше новых ветровых и солнечных мощностей, чем в прошлом».
Расширение электрических сетей на 2009-2019 и 2020-2030 гг. в сценарии заявленной политики
«Для расширения и оцифровки сетей необходимо также увеличить объем инвестиций. В течение следующего десятилетия инвестиции в сети должны составлять в среднем более 400 миллиардов долларов США в год в сценарии STEPS, что на 50% выше, чем в 2019 году, основная часть инвестиций придется на распределительные сети ( см. рисунок ниже). Совокупные инвестиции к 2030 году составят 2,6 триллиона долларов на новые линии, около половины из которых предназначены для цифровизации и модернизации существующих линий, и около 300 миллиардов долларов на развитие инфраструктуры зарядки, необходимой для поддержки растущего спроса на электромобили».
«Растущая доля инвестиций тратится на оцифровку сетей, отчасти для обеспечения их устойчивости к угрозам кибербезопасности». Более ста лет медные и алюминиевые провода от элекстростанций к потребителям обходились без «кибербезопасности». Теперь за огромные деньги внедряют цифровизацию и еще большие деньги тратят на ее защиту. «Интеллектуальные сети (те, которые используют интеллектуальные счетчики, цифровые подстанции, сенсорные системы управления и операционные системы) играют жизненно важную роль в поддержке проникновения переменных возобновляемых источников электроэнергии». Оцените мысль: внедрим сенсорные системы управления сетями, и сразу рваная генерация ВИЭ превратится в надежное энергоснабжение. Еще стоит отметить, что при коммутации больших токов и напряжений возникают такие импульсы электромагнитного излучения и напряжений в сети, которые с большой вероятностью сожгут сенсоры, если не поставить на них защиту за десятки миллионов. Рассказывают, что один мастер по ремонту сотовых телефонов, чтобы обеспечить себя заказами, на базе нескольких аккумуляторов соорудил схему, которая выводила из строя телефоны и смартфоны в радиусе сотен метров.
«Интеллектуальные сети также открывают путь к более широкому использованию таких инструментов, как меры реагирования со стороны спроса, чтобы смягчить сокращение производства электроэнергии за счет возобновляемых источников энергии и поддержать интеграцию зарядки электромобилей». То есть поставили много-много сенсоров и цифровой электроники, и сразу в сети появилось достаточно энергии для зарядки электромобилей. И это не девочка-пятиклассница списывает с непонятной статьи в интернете, а остепененные мужи на высоких зарплатах.
«Модернизация сетей дает возможность одновременно сделать их более современными. В течение следующих десяти лет примерно пятая часть электрических сетей во всем мире должна быть заменена: около 16 миллионов километров существующих линий распределения и 1,5 миллиона километров линий электропередачи, коммутационное оборудование и трансформаторы»,
Ежегодные инвестиции в электрические сети в 2019-2030 гг. в соответствии со сценарием STEPS
Примечание: «новые строки» – это новые электролинии в гугл-переводе.
Обратите внимание на левую шкалу, ласкающую взгляд адептов углеродобесия – сотни миллиардов выделяются только для того, чтобы когда не будет хватать электроэнергии для жизненно важных систем, «интеллектуальные» сети сами отключали пожирающие десятки киловатт электромобили. Зато не надо топать спросонья в домашних тапочка к электрощитку вернуть питание хотя бы на холодильник.
«Несколько недавних предложений увеличат инвестиции в энергосистему как часть более крупных экономических пакетов. Например, в июле 2020 года в Соединенных Штатах был предложен пакет расходов на инфраструктуру в размере 1,5 триллиона долларов, который включает более 70 миллиардов долларов на модернизацию и расширение инфраструктуры электросетей для поддержки внедрения возобновляемых источников энергии и стимулирования экономики. В мае 2020 года Европейская комиссия выдвинула план расходов в размере 2 триллиона долларов на восстановление экономики и нацеливание региона на достижение амбиций по нулевым выбросам парниковых газов в 2050 году, в том числе за счет использования интеллектуальной цифровой инфраструктуры». Извините, но еще раз: самая разинтеллектуальная цифровая инфраструктура не создает энергию, а только перераспределяет ее. Хоть 200 триллионов затратьте, эффект будет лишь в более «интеллектуальном» отключении потребителей, для которых не хватает энергии. Например, можно внедрить отключение электроэнергии, если вы вышли за заданный лимит потребления. А лимит вы зададите в зависимости от толщины вашего кошелька. Куда деваться? Когда цена электроэнергии вырастет в 20 раз из-за расходов на интеллектуализацию, цифровизацию и прокладку 16 млн километров проводов, позволить себе роскошь электроснабжения смогут не только лишь все, мало кто сможет ее позволить.
Особо следует остановиться на примере Австралии, где религиозные политики-фанатики вкупе с энергетическими бюрократами поставили энергосистему страны на край катастрофы. Вот график энергоснабжения страны с 21 по 28 января текущего года.
Источник: https://reneweconomy.com.au/
Обратите внимание на большую долю крышных солнечных панелей и то, что вопреки чуть ли не насильственному внедрению этих панелей 65% электроэнергии страны дали угольные электростанции.
Наверное, многие помнят восхищенные описания огромной аккумуляторной батареи мощностью 100 МВт, которую построил для Австралии Илон Маск. На графике ее вклад не разглядеть: все аккумуляторы страны выдали лишь 0,05% энергии в балансе. Также отметим, что на заряд батарей потрачено меньше – 0,04%. Чудны дела твои, господи.
Недавно в Renew Economy появилась принципиальная статья Джоанны Бойер (Johanna Bowyer), которая подытожила размышления «Института экономики энергетики и финансового анализа» (IEEFA.org) о проблемах австралийской энергетики. В статье, в частности, говорится, что в связи с переходом Австралии к возобновляемой генерации (в основном ветровой и солнечной) и хранению электроэнергии более 60% существующих тепловых генерирующих ресурсов (в основном уголь), вероятно, исчезнут в течение следующих двух десятилетий. Совету по энергетической безопасности (ESB) при правительстве Австралии предстоит пересмотреть механизмы функционирования национального рынка электроэнергии (NEM).
«Переход от крупных синхронных, постоянно работающих генераторов к асинхронным, зависящим от погодных условий возобновляемым генераторам требует пересмотра существующих рынков и механизмов, чтобы убедиться, что они «соответствуют своему назначению». Перл, как могут ВЭС и СЭС «не соответствовать» своему назначению? Причины писанины этой галиматьи в том, что энергетика Австралии стремительно приближается к катастрофе. «ESB отмечает, что ожидаемое снижение цен на электроэнергию «затруднит поддержание коммерческой жизнеспособности тепловых станций. Следовательно, это, вероятно, приведет к тому, что тепловые электростанции будут закрыты быстрее, чем ожидалось, что может привести к дефициту предложения и, следовательно, волатильности цен, если не управлять энергорынком должным образом.
Поэтому ESB изучает потенциальные механизмы предотвращения дефицита предложения… [всем внимание! Предложения по устранению дефицита энергии]… такие как усиление обязательства по обеспечению надежности розничного продавца (RRO)».
Это не шутка, так написано в оригинале – надо повысить ответственность розничного продавца электроэнергии за надежность энергоснабжения, и все будет в порядке. А чтобы никто не сомневался, еще раз повторено: «ESB предлагает «расширить/улучшить» RRO, чтобы участники поддерживали портфель контрактов для надежного удовлетворения потребностей потребителей». То есть надо найти СЭС, для которых солнце никогда не заходит, и ВЭС, для которых ветер никогда не стихает! Где таких найти – не наша печаль, мы лишь указываем светлый путь в будущее.
Ну, и точно в соответствии с указаниями «большого брата» из МЭА: «Большинство проблем, связанных с нестабильностью сети и «постоянным включением света», можно решить с помощью соответствующего проектирования и внедрения архитектур нового поколения, связи и передачи». Побольше сенсоров, побольше умных счетчиков, новых сетей и всем будет хватать энергии.
Пожалуй, это все, что надо знать по теме «Энергобезопасность в энергосистемах завтрашнего дня». Можем посоветовать запасти побольше дров, теплой одежды, мясных консервов, и переход на ВИЭ вам не страшен.