facebook
Ветер, Климат

Ветроэнергетика: плотность энергии и влияние на климат

солнечная и ветровая энергетика

Ученые Гарвардского университета Ли Миллер и Дэвид Кит на днях опубликовали две работы, которые привлекли повышенное внимание прессы. Одна из них — о влиянии ветроэнергетики на климат — опубликована в журнале Joule, вторая — о плотности энергии солнечной и ветровой генерации — в Environmental Research Letters.

Некоторые журналисты поспешили интерпретировать первую работу в том духе, что ветряные турбины каким-то образом вызывают изменение климата (потепление).

Понятно, что ветровые электростанции не нагревают воздух, и их работа не сопровождается выбросами парниковых газов, являющихся причиной климатических изменений. Модель авторов показывает, что работа ветровых электростанций приводит к изменению (смешиванию) воздушных потоков, что может приводить к небольшому и временному (обратимому) локальному повышению температуры. Сами исследователи отмечают: «принципиально разные механизмы вызывают более теплые температуры от изменения климата по сравнению с ветроэнергетикой».

Конкретно авторы высчитали, что, если ветровые электростанции будут вырабатывать всю электроэнергию в США, это может привести к повышению температуры в континентальной части Штатов на 0,24 Цельсия.

Важно отметить, что расчеты и выводы авторов базируются на абсолютно нереалистичном предположении, что вся электроэнергия США вырабатывается ветровыми электростанциями, и все они располагаются в одном регионе – на Среднем Западе (Midwest). Кроме того, для целей моделирования авторы рассматривали ветроэнергетику как один ветропарк, где каждая турбина имеет одинаковую высоту и мощность, и турбины стоят на одинаковых расстояниях друг от друга. Это не отражает реальности, не будет такого и в будущем. Башни разной высоты и турбины разной мощности кардинально изменили бы результаты моделирования.

Фактически перед нами абстрактное математическое упражнение, не отражающее реальный мир. Упрощенная модель. Данный случай с четкостью проявляет ограниченность математического моделирования сложных многофакторных процессов. Выводы такого моделирования справедливы в рамках самой модели, но, если в модель добавляются другие факторы «из реальной жизни», результат получается другим. Так и здесь, если взять для расчётов сбалансированную структуру безуглеродной генерации, состоящую из ветровых, солнечных электростанций, ГЭС и т.д., модель получится гораздо более сложной, но её результаты будут иными и более реалистичными.

Помимо нереалистичных предположений, сама выбранная методология вызывает вопросы. Стэнфордский профессор и эксперт по ветровым турбинам Джон Дабири раскритиковал исследование, указав: «хорошо известно, что данный тип моделирования плохо подходит для прогнозирования потока в реальных ветровых электростанциях».

Профессор того же Стэнфорда Марк Джейкобсон выступил еще резче: результаты работы Миллера и Кита «на 100% ошибочны и на них нельзя полагаться в политике в каком бы то ни было случае». Само название их статьи: «Climatic Impacts of Wind Power», вводит в заблуждение, поскольку речь идёт о региональной модели, а не о влиянии на климат вообще. Это (региональных характер выводов), кстати, подтверждают сами авторы в полемической переписке в Джейкобсоном.

Кристина Арчер, эксперт по ветроэнергетике в Университете штата Делавэр, назвала исследование о влиянии ветроэнергетики на климат «нереалистичным, неосуществимым, научно-фантастическим сценарием».

Вторая статья посвящена плотности энергии (energy density) ветропарков и солнечных станций (мощность на один квадратный метр).

Удивительно, но в данной области в научной литературе существует очень широкий спектр оценок, хотя на первый взгляд подсчёт не должен быть сложным.

Авторы приходят к выводу, что ветроэнергетика обладает чрезвычайно низким показателем плотности энергии – 0,5 ватта на м2. При этом для солнечных электростанций этот показатель почти в 11 раз выше – 5,4 ватт/м2 (все расчёты проводились на данных США).

К слову, в обеих статья авторы более критически относятся к ветровой энергетике и более положительно к солнечной: «наш анализ показывает, что, когда это возможно, может оказаться разумным немного усилить развитие солнечной энергии и немного менее быстро развивать ветровую», — говорит Дэвид Кит.

С таким показателем для ветроэнергетики (0,5 ватт на м2) для того, чтобы вырабатывать всю электроэнергию США с помощью энергии ветра, потребуется отдать под ветряки 12% континентальной части территории страны.

Любопытно, что по актуальным (2018) данным Всемирного Банка и Технического университета Дании, которые также приводят авторы в статье, расчетная плотность энергии на 10% территории США с самым высоким ветровым потенциалом составляет 808 ватт на м2. Почувствуйте разницу: 0,5 Вт/м2 и 808 Вт/м2…

При расчете плотности энергии в ветроэнергетике авторы берут весь земельный участок, на котором расположен объект генерации. Как известно, практически вся эта земля пригодна для использования в других целях. «Плотность энергии у ветроэнергетики в 10 раз ниже, чем у солнечной, но ветроэнергетические установки непосредственно занимают гораздо меньше земли в пределах своих границ», — пишут сами Миллер и Кит.

По мнению уже упомянутого Джейкобсона, их калькуляция «включает большие объемы пространства на внешней границе каждой ветряной фермы, которое фактически не занято турбинами». Он считает, что потребность в земельных ресурсах для ветроэнергетики переоценена авторами в 16 раз, для солнечной энергетики – в 3-4 раза. Соответственно, их расчеты плотности энергии абсолютно неверны.

Предыдущая статьяСледующая статья

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *