Nepastāvīgs kā vējš, tas deg kā saule. Atjaunojamās enerģijas tumšā puse

Atjaunojamie enerģijas avoti nav tikai sapņi, cerības un optimistiskas prognozes. Patiesība ir arī tāda, ka atjaunojamie energoresursi rada daudz neskaidrību enerģētikas pasaulē un rada problēmas, ar kurām tradicionālie tīkli un sistēmas ne vienmēr var tikt galā. To attīstība nes daudz nepatīkamu pārsteigumu un jautājumu, uz kuriem mēs pagaidām nevaram atbildēt.

Enerģija, kas ražota no atjaunojamiem enerģijas avotiem – vēja parkiem un fotoelektriskajām iekārtām – ir īsts izaicinājums valstu energosistēmām.

Tīkla enerģijas patēriņš nav nemainīgs. Tas ir pakļauts ikdienas svārstībām diezgan lielā vērtību diapazonā. Tā regulēšana ar energosistēmu joprojām ir sarežģīta, jo tas ir saistīts ar nepieciešamību nodrošināt atbilstošus tīkla strāvas parametrus (spriegums, frekvence). Parasto elektrostaciju, piemēram, tvaika turbīnas, gadījumā jaudas samazināšana ir iespējama, samazinot tvaika spiedienu vai turbīnas ātrumu. Vēja turbīnā šāda regulēšana nav iespējama. Straujas vēja stipruma izmaiņas (piemēram, vētras) var īsā laikā radīt ievērojamu jaudu, taču elektrotīklam tās ir grūti absorbēt. Strāvas pārspriegums tīklā vai tā īslaicīga neesamība savukārt rada draudus galalietotājiem, mašīnām, datoriem utt. viedie tīkli, tā sauktie aprīkots ar atbilstošiem instrumentiem, tostarp enerģijas uzglabāšanas sistēmām, efektīvām un visaptverošām sadales sistēmām. Tomēr pasaulē joprojām ir maz šādu sistēmu.

Austrālijas Zaļo mākslas darbi, kas svin nulles siltumnīcefekta gāzu emisijas

Izņēmumi un neizmantotās pilnvaras

Pagājušā gada septembrī Dienvidaustrālijā notikušos elektroapgādes pārtraukumus izraisīja problēmas deviņos no trīspadsmit vēja parkiem, kas reģionam piegādā elektroenerģiju. Tā rezultātā no elektrotīkla tika zaudēti 445 megavati elektroenerģijas. Lai gan vēja parku apsaimniekotāji apliecināja, ka pārtraukumus nav izraisījušas vēja enerģijai raksturīgas svārstības - tas ir, vēja enerģijas pieaugums vai samazinājums -, bet gan programmatūras problēmas, iespaidu par ne visai uzticamu atjaunojamo enerģiju bijis grūti iznīcināt.

Dr. Alans Finkels, kurš vēlāk Austrālijas varas iestāžu uzdevumā pētīja enerģijas tirgu, nonāca pie secinājuma, ka atjaunojamo enerģijas avotu attīstība diskriminē nabadzīgākos sabiedrības slāņus. Pēc viņa domām, tā kā nozare iegulda lielus līdzekļus atjaunojamā enerģijā, enerģijas cenām vajadzētu pieaugt, vissmagāk skarot zemākos ienākumus.. Tas attiecas uz Austrāliju, kas slēdz savas lētās ogļu spēkstacijas un cenšas tās aizstāt ar atjaunojamiem energoresursiem.

Par laimi, pēdējā ar oglēm darbināmā elektrostacija iepriekš minētajā aptumšotā Dienvidaustrālijā tika slēgta tieši pirms aprakstītajām problēmām, 2016. gada maijā. Piegādes nepastāvība ir labi zināma, bet joprojām ne pārāk pazīstama atjaunojamās enerģijas problēma. Mēs viņu pazīstam arī no Polijas. Ja saskaita 4,9 GW vēja turbīnu jaudu, kas tika sasniegta 26. gada 2016. decembrī, kad notika viesuļvētra Barbara, ar pašmāju turbīnu ģenerēšanu nedēļu iepriekš, izrādās, ka toreiz tā bija septiņdesmit reizes mazāka!

Vācija un Ķīna jau ir sapratušas, ka nepietiek ar vējdzirnavu un saules paneļu būvniecību, lai jaunā enerģija darbotos efektīvi. Vācijas valdība nesen bija spiesta maksāt vēja turbīnu īpašniekiem, kas audzē sēnes, lai samazinātu jaudu, jo pārvades tīkli nevarēja izturēt piegādāto slodzi. Problēmas ir arī Ķīnā. Tur ogļu spēkstacijas, kuras nevar ātri ieslēgt un izslēgt, 15% gadījumu liek vēja turbīnām stāvēt dīkstāvē, jo tīkls nevar saņemt enerģiju no spēkstacijām un turbīnām. Tas vēl nav viss. Saules elektrostacijas tur tiek būvētas tādos tempos, ka pārvades tīkls nevar saņemt pat 50% no to saražotās enerģijas.

Vēja turbīnas zaudē jaudu

Pagājušajā gadā pētnieki no Vācijas Maksa Planka institūta Jēnā publicēja rakstu prestižajā zinātniskajā žurnālā Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), kurā tika parādīts, ka lielo vēja parku efektivitāte ir daudz zemāka par to, kas varētu būt vienkārši to darbības rezultāts. mērogā. Kāpēc saņemtais enerģijas daudzums nav lineāri atkarīgs no iekārtas lieluma? Zinātnieki liek domāt, ka vējdzirnavas ir tās, kas bremzē vēju, izmantojot tā enerģiju, kas nozīmē, ka, ja noteiktā teritorijā to ir uzstādīts daudz, tad dažas no tām to nesaņems pietiekamā daudzumā, lai strādātu ar maksimālu efektivitāti.

Pētnieki izmantoja datus no vairākiem lieliem vēja parkiem un salīdzināja tos ar datiem no atsevišķām vēja turbīnām, lai izveidotu modeli, pamatojoties uz jau zināmiem vēja mehānikas modeļiem. Tas ļāva novērot klimatu vējdzirnavu reģionā. Kā atzīmēja Dr. Lee Miller, viens no publikācijas autoriem, izolēto vēja turbīnu aplēstā energoefektivitāte ir ievērojami augstāka, nekā novērots visām to iekārtām.

Zinātnieki konstatēja, ka ārkārtējā gadījumā vēja turbīna, kas atrodas šādu iekārtu augsta blīvuma zonā, varētu saražot tikai 20% no potenciāli pieejamās elektroenerģijas, ja tā atrastos viena pati.

Zinātnieki izmantoja izstrādāto vēja turbīnu trieciena modeli, lai novērtētu to globālo ietekmi. Tas ļāva aprēķināt, cik daudz enerģijas

Elektroenerģiju var ražot globālā mērogā, izmantojot vēja turbīnas. Izrādās, ka tikai aptuveni 4% no zemes virsmas potenciāli var radīt vairāk nekā 1 W/m.²un vidēji apmēram 0,5 W / m² – Šīs vērtības ir līdzīgas iepriekšējiem aprēķiniem, kuru pamatā ir uzlaboti klimata modeļi, taču aptuveni desmit reizes mazāki nekā aprēķini, kas balstīti tikai uz vietējiem vidējiem vēja ātrumiem. Tas nozīmē, ka, saglabājot optimālu vēja turbīnu sadalījumu, planēta varēs saņemt ne vairāk kā aptuveni 75 TW vēja enerģijas. Tomēr tas joprojām ir daudz vairāk nekā šobrīd pasaulē uzstādītā elektriskā jauda (apmēram 20 TW), tāpēc uztraukumam nav pamata, ņemot vērā, ka šodien uz Zemes darbojas tikai aptuveni 450 MW vēja enerģijas.

Lidojošo radījumu slaktiņš

Pēdējos gados izskan ziņas un informācija par putnu un sikspārņu nogalināšanu ar vēja turbīnām. Ir zināmas bažas, ka ganībās rotējošas mašīnas biedē govis, turklāt tām vajadzētu radīt kaitīgu infraskaņu utt. Pārliecinošu zinātnisku pētījumu par šo tēmu nav, lai gan ziņojumi par lidojošo būtņu hekatombām ir samērā ticami dati.

Attēls no termokameras, kurā redzams sikspārnis, kas naktī lido pie vēja turbīnas.

Katru gadu simtiem tūkstošu sikspārņu uzbrūk vēja parkiem. Koku galotnēs ligzdojošie zīdītāji sajauc gaisa straumes ap vējdzirnavām ar straumēm ap viņu mājām, vietne ziņoja 2014. gadā. Elektrostacijām sikspārņiem jāatgādina arī augstie koki, kuru vainagos tie sagaida kukaiņu mākoņus vai savu ligzdu. Šķiet, ka to apstiprina termokameras kadri, kas liecina, ka sikspārņi ar vēja parkiem uzvedas tāpat kā ar kokiem. Zinātnieki apgalvo, ka simtiem tūkstošu sikspārņu varētu izdzīvot, ja tiktu mainīta rotora lāpstiņu konstrukcija. Risinājums ir arī palielināt slieksni, pie kura tas sāk griezties. Pētnieki domā arī par turbīnu aprīkošanu ar ultraskaņas signalizāciju, lai brīdinātu sikspārņus.

Brandenburgas Valsts vides aizsardzības aģentūras veiktais šo dzīvnieku sadursmju ar vēja turbīnām reģistrs, piemēram, Vācijā, apstiprina nāves gadījumu lielo raksturu. Amerikāņi arī pētīja šo parādību, apstiprinot augsto sikspārņu mirstību, un tika atzīmēts, ka sadursmju biežums ir ļoti atkarīgs no laika apstākļiem. Pie lieliem vēja ātrumiem trieciena koeficients bija mazāks, un pie mazākiem vēja ātrumiem trieciena upuru skaits palielinājās. Ierobežojošais vēja ātrums, pie kura tika būtiski samazināts sadursmes ātrums, tika noteikts 6 m/s.

Virs Ivanpas kompleksa sadedzis putns

Kā izrādījās, diemžēl nogalina arī lieliskā amerikāņu saules elektrostacija Ivanpa. Neilgi pēc tā uzsākšanas The Wall Street Journal paziņoja, ka Kalifornijas projekts varētu būt pēdējais šāda veida projekts ASV, tieši putnu hekatombu dēļ.

Komplekss aizņem 1300 hektārus vienā no Kalifornijas tuksnešiem, uz dienvidrietumiem no Lasvegasas. Tam ir trīs torņi ar 40 stāvu augstumu un 350 tūkstošiem spoguļu. Spoguļi atstaro saules gaismu uz katlu telpām, kas atrodas torņu virsotnēs. Tiek ražots tvaiks, kas liek ģeneratoriem ražot elektroenerģiju. Pietiek ar 140 tūkst. Mājas. Tomēr spoguļu sistēma uzsilda gaisu ap torņiem līdz 540°C un tuvumā lidojošie putni vienkārši sadeg dzīvi. Saskaņā ar Harvey & Associates ziņojumu, gada laikā rūpnīcā gāja bojā vairāk nekā 3,5 cilvēku.

Pārāk liela mediju ažiotāža

Visbeidzot, ir vērts pieminēt vēl vienu nelabvēlīgu parādību. Atjaunojamās enerģijas tēls bieži cieš no pārspīlējumiem un pārmērīgas mediju ažiotāžas, kas var maldināt cilvēkus par šīs tehnoloģijas patieso attīstības stāvokli.

Piemēram, virsraksti reiz vēstīja, ka Lasvegasas pilsēta tiks pilnībā atjaunota. Tas izklausījās sensacionāli. Tikai iepazīstoties rūpīgāk un iedziļinoties sniegtajā informācijā, noskaidrojām, ka jā - Lasvegasā pāriet uz 100% atjaunojamo enerģiju, bet tikai... pašvaldības ēkas, kas veido daļu no procenta ēkām šajā aglomerācija.

aicinām lasīt TĒMAS NUMURS jaunākajā izlaidumā.