Международная валюта и энергетика будущего (СИ) - Коломиец Павел Юрьевич
25.
26.
27.
28.
29. )
Приложение 1
Концепция
оптимального баланса между возобновляемыми и
невозобновляемыми источниками энергии
1. На сегодняшний день становится ясно, что жизнь человека на нашей планете станет невыносимой, если в самом ближайшем будущем человечество не начнет восстанавливать экологический баланс. Для привлечения внимания общественности 2017 год в России был объявлен годом экологии. Проблем в экологии действительно много, и энергетика в ней занимает, пожалуй, центральное место.
Наше общество разделяется на два лагеря. Одни, с экономическим складом ума, мыслят рационально и видят возобновляемую энергию слишком дорогой для потребителей. И это действительно так: типичные возобновляемые источники энергии (далее — ВИЭ) — ветровые и солнечные электростанции (далее — ВЭС и СЭС) с учетом затрат на обслуживание зачастую дают более дорогую электроэнергию, чем традиционные источники — гидроэлектростанции (далее — ГЭС), тепловые электростанции (далее — ТЭС) и атомные электростанции (далее — АЭС). Попытка обойти этот факт утверждением, что они окупятся через 10-20 лет не всегда подтверждается: по прошествии такого срока может снизиться эффективность или потребоваться ремонт с заменой дорогостоящих частей.
Другая часть общества видит в возобновляемых источниках энергии спасение планеты, возможность передать ее в руки внуков в пригодном для жизни состоянии за счет сокращения выбросов углекислого газа. И неважно, сколько будет стоить такая энергия. Обе части общества по-своему правы. Как же быть?
2. Всё новое - хорошо забытое старое. Пожалуй, самой большой ошибкой в вопросе перехода на возобновляемые источники энергии является то, что энергия, получаемая от разных источников, обезличена, измеряется единой единицей измерения (Ватты в час) и смешивается в едином «котле», откуда распределяется всем потребителям просто в виде электроэнергии.
Когда не было развитой сети электроснабжения, такой проблемы не существовало. Люди, не искушенные преимуществами электрической энергии, энергию расходовали рационально. Люди, располагавшие ветряными мельницами, максимально полезно их использовали за счет превращения кинетической энергии ветра в механическую энергию, приводящую во вращение жернова мельницы. Если люди обладали гидроэнергией, они ее использовали для поднятия воды в целях орошения, приведения во вращение кузнечных мехов и молота. Топливо люди сжигали только для обогрева. Людям не приходило в голову ветряные мельницы и водяные мельницы использовать для получения тепла, а энергию сжигания топлива использовать для приведения во вращение каких-либо механизмов.
А теперь давайте посмотрим на нашу сегодняшнюю ситуацию на примере. Вблизи населенного пункта А построена солнечная электростанция, энергия которой, как и от всех возобновляемых источников энергии, попадает в общую сеть и равномерно распределяется всем потребителям. В населенном пункте А имеется частный сектор без газификации и в каждом домовладении расположен накопительный электрический водонагреватель для нужд горячего водоснабжения — бойлер. Рационально ли жители населенного пункта А используют электрическую энергию? Нет. Электрическая энергия расходуется в бойлере просто на нагрев воды, что неэффективно, ведь тут не используются, как следует, преимущества электрической энергии: её бесшумность, невидимость, отсутствие загрязнения окружающей среды в местах ее потребления. Причем, при низком потреблении воды бо ́льшая часть энергии уходит на восполнение потерь тепла через тепловую изоляцию бойлера. Вместо электрических водонагревателей можно было установить солнечные коллекторы, ведь солнечного излучения в данной местности достаточно для этого. Но это невыгодно, так как цена электроэнергии низкая, поскольку государство субсидирует солнечную энергетику «зеленым» тарифом.
На примере все того же накопительного водонагревателя давайте проследим, что происходит, когда энергия для бойлера производится на тепловой электростанции. При сжигании топлива на ТЭС только 35-40% энергии топлива переходит в электрическую (60-65% рассеивается в окружающей гидросфере или атмосфере), затем часть (допустим, 10% от электрической энергии) теряется при транспортировке и в итоге... остаток, дошедший до потребителя, просто нагревает воду в емкости или просто восполняет тепловые потери в бойлере. То же справедливо для электрических масляных обогревателей, электрических котлов, электрических чайников. Снизить потребление энергии, вместе с ним топлива (примерно в три раза!) и вместе с ним выбросы углекислого газа (также примерно в три раза) можно было бы, если электрический нагрев заменить непосредственным сжиганием топлива, например природного газа, то есть использовать котлы для отопления и горячей воды на природном газе, а для приготовления пищи и чая/кофе использовать газовые плиты взамен электрических.
Вы можете возразить, мол, в современных высотных домах газовые плиты не устанавливаются вовсе, а у современных электрических индукционных плит высокий КПД, примерно 90% против 60-70% у морально устаревших чугунных плит с термоэлектрическими нагревательными элементами (ТЭНами). А у газовых плит КПД до 60% (при использовании современной посуды с двойными стенками). Но не забывайте о том, чтобы подать электроэнергию на Вашу индукционную печь, ее нужно выработать с КПД, если повезет, 40% и дотранспортировать с КПД 90%. Итого общий КПД индукционной печи, если электроэнергия выработана из газа, составит 0,4*0,9*0,9 = 0,32 или 32%, в то время как у старой «бабушкиной» газовой плиты КПД до 60%. Проблема же безопасности использования природного газа в быту легко решается использованием газовых плит с газ-контролем (автоматически перекрывает газ при затухании пламени).
Что касается высотных домов, то, вероятно, скоро нам будет нужно пересмотреть целесообразность строительства высотных домов вообще и жилых высотных домов в частности. Так, например, недавно была подана петиция о запрете строительства высотных домов в Москве (Источник №1). А ведь действительно архитекторы перекладывают проблемы жизнеобеспечения зданий на энергетиков и экологов. Кроме исключения газовых плит из использования, высотные дома требуют исправной работы лифтов, принудительной вентиляции, дополнительного насосного парка и более сложной системы холодного и горячего водоснабжения (в небоскребах сооружается целая цепь резервуаров наподобие водонапорных башен — смотри Источник №2), а это дополнительные затраты энергии, дополнительное загрязнение экологии. На свалку истории оказались выброшены системы отопления с гравитационной циркуляцией и практика оставлять окно между кухней и сан.узлом, благодаря которому естественный солнечный свет в дневное время попадал в сан.узел... Может, действительно, пора спуститься на землю и строить дома пятиэтажные?
3. Пора что-то решать. К настоящему моменту можно сделать вывод о том, что новых революционных технологий производства энергии из возобновляемых источников в ближайшем будущем ждать не приходится. Хотя и ожидается некоторое снижение себестоимости производимой электроэнергии при более массовом производстве таких электростанций, но в целом основные технические характеристики известных типов электростанций близки к максимально возможным. Так, примерная стоимость электрической энергии от солнечных электростанций составляет 8,4 Условного мешка за МВт·ч (±75%), от ветряных электростанций 5,4 УМ за МВт·ч (±50%), от тепловых электростанций 3,5 УМ/МВт·ч (±40%), от гидроэлектростанций 1,6 УМ/Мвт·ч (±30%), от атомных электростанций (для потребителя) от 1 УМ/МВт·ч. С этим мы и наши дети вынуждены будем жить в ближайшей перспективе.
Совершенно ясно, что нужно тепловые электростанции заменять на электростанции, работающие на возобновляемых источниках энергии. Но когда и насколько — вопрос остается открытым. Самый главный практический вопрос — к каким показателям нужно стремиться? Ведь в настоящее время озвучивается только то, что нужно осваивать ВИЭ, но без оглашения конкретной задачи и конкретной цели ситуация с места не сдвигается.
