Финская компания Wärtsilä, работающая в секторе энергетического машиностроения, опубликовала для всеобщего обозрения интерактивную карту («Атлас 100% возобновляемой энергии»), на которой изображены «оптимальные по стоимости» энергетические системы, в которых 100% электроэнергии производится на основе возобновляемых источников энергии. Модели таких энергосистем созданы для 145-ти стран и регионов мира, в том числе России.
Данный проект реализован Wärtsilä совместно с финским Технологическим университетом Лаппеэнранта (LUT), известным своими работами в области соответствующего моделирования. В качестве исходных параметров использовались данные LUT.
Компания также применила программный инструмент ресурсного планирования для электроэнергетики Plexos от Energy Exemplar вместе с прогнозами стоимости технологий генерации на 2030 г от Bloomberg New Energy Finance, чтобы вычислить наименее затратный набор энергетических ресурсов, который бы удовлетворял спрос на электроэнергию в любое время года на часовом горизонте.
Подход к моделированию от Wärtsilä предполагал строительство энергосистем «с нуля»: из сегодняшних электростанций в Атлас были включены только объекты гидро- и геотермальной энергетики.
В Атласе сравниваются два типа систем. В первом используется более широкий набор технологий и инструментов гибкости, такие как газовые электростанции и системы преобразования электроэнергии в другие субстанции — синтетическое топливо для работы этих газовых электростанций (Power-to-X). Во втором случае берутся только солнечные, ветровые электростанции и аккумуляторы (батареи). Очевидно, вторая система получается намного дороже, так как требуется строить намного больше мощностей генерации и хранения энергии. Это, в общем-то является «общим местом». Хорошо известно, что более-менее крупная энергосистема со стопроцентной или около того долей ВИЭ требует разнообразных инструментов гибкости и вряд ли сможет обойтись без крупных мощностей по преобразованию электричества в газ (водород) и его сезонного хранения.
Подход Wärtsilä понятен. Берутся большие мощности солнечных и ветровых электростанций, которые превышают (в некоторых случаях в разы) величину пикового потребления. Там где природные ресурсы позволяют, они дополняются ГЭС. Устанавливаются системы накопления энергии (батареи). Работают пиковые газовые электростанции (на синтетическом газе). Газ для них производится установками Power-to-X. Сезонные хранилища энергии (газ) обеспечивают надежность системы в периоды неблагоприятной (для солнечной и ветровой генерации) погоды.
Набор инструментов универсальный, а вот результаты, разумеется, получаются разными. Очень многое зависит от природных условий.
«Хотя в каждой стране или регионе, указанных на карте, возможен переход на 100% возобновляемую энергию, лучшие варианты могут быть совершенно разными в зависимости от того, где вы находитесь», — отмечают авторы.
«Для стран, расположенных вблизи экватора, солнечные условия будут стабильными в течение всего года… Например, в южной части Нигерии полностью возобновляемая энергетическая система будет в основном опираться на солнечную энергию, дополненную значительным объемом аккумуляторных батарей … и гибкой газовой генерацией, работающей на углеродно-нейтральном синтетическом топливе для прохождения более длительных периодов низкой доступности солнечной энергии. На Британских островах, с другой стороны, энергетическая структура будет в большей мере основываться на энергии ветра. Батареи не столь естественно сочетаются с ветровой энергией, но гибкая газовая энергетика с использованием возобновляемых синтетических топлив может поддерживать энергосистему даже в течение длительных периодов слабого ветра».
Понятно, являясь поставщиком газовых генерирующих устройств, работающих в том числе и на водороде, Wärtsilä с помощью новой модели пытается продвигать свои «индивидуальные экологически устойчивые решения для любого местоположения». В то же время вряд ли существуют основания утверждать, что качество моделирования здесь приносится в жертву «технологической ангажированности». Как мы уже отмечали, пиковые газовые электростанции и установки Power-to-Х присутствуют во всех моделях энергосистем будущего.
Посмотрим на Россию. На карте она разделена на семь регионов, для каждого из которых моделируется соответствующая структура генерации. В каждом из регионов основным производителем электричества является ветроэнергетика. Это неудивительно, поскольку Россия обладает самым большим ветроэнергетическим потенциалом в мире. На представленной картинке показана структура энергетики в центральном регионе, включая Москву. Здесь, как ни странно, 30% выработки обеспечивает энергия солнца, а ещё 56% энергия ветра. Также предусмотрены большие мощности батарей, способные снабжать регион в течение трёх часов, и устройств Power-to-Х, готовые обеспечивать энергоснабжение в течение 18 дней.
Модель Wärtsilä обходится не только без углеводородов, но и без биоэнергетики и мирного атома. Этим она похожа на научные работы коллектива из Стэндфордского университета под руководством проф. Джейкобсона, стоящего за «воду, ветер и солнце».
Финские промышленники дают, конечно, упрощенную картину (ссылаясь на более фундаментальные научные работы), которая удобна для восприятия, но не является прямым руководством к действию. Впрочем, компания и не претендует на особую глубину, подчёркивая, что её карта является отличным поводом «для начала разговора».
Хотя отрицать её некоторое практическое значение мы не будем.
На сегодняшний день многие страны приняли законы, предусматривающие переход на возобновляемую энергию к той или иной дате. Для их политиков и энергетических регуляторов новый Атлас и соответствующая методология могут являться подспорьем в деле планирования будущей структуры электроэнергетики. Для государств, в которых такой переход только обсуждается, модель предоставляет дополнительный аргумент в его пользу, подтверждает технико-технологическую реализуемость полностью возобновляемых энергосистем.
Читайте также: Зачем и почему в мире развиваются солнечная и ветровая энергетика.
Дорогие читатели!
В эти тяжелые времена эпидемии Covid-19 и экономического кризиса мы продолжаем публиковать профессиональные новости и независимую энергетическую аналитику.
Рынок рекламы сегодня практически замер, а чтобы сводить концы с концами нужны средства. Поэтому, дорогие читатели, помогите чем можете, пожертвуйте по силам:
Яндекс Кошелёк или
Карта Сбербанка: 4276 3801 2452 1241