Μετάφραση: Απολλόδωρος
21 Μαρτίου 2022, Francis Menton Διάβαστε το εδώ.
____________
Πολλές πρόσφατες αναρτήσεις σε αυτό το ιστολόγιο έχουν ασχοληθεί με το θέμα της ανέφικτης υλοποίησης ενός πλήρως αιολικού/ηλιακού/αποθηκευτικού συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας. Σήμερα θα ασχοληθώ με μια άλλη μελέτη του θέματος, αυτή των Γερμανών συγγραφέων Oliver Ruhnau και Staffan Qvist, με τίτλο "Storage requirements in a 100% renewable electricity system- Extreme events and inter-annual variability" (Απαιτήσεις αποθήκευσης σε ένα σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας από 100% ανανεώσιμες πηγές - Ακραία γεγονότα και διαχρονική μεταβλητότητα.)
Η μελέτη των Ruhnau/Qvist δεν έχει άλλη ημερομηνία από το "2021", αν και φαίνεται να έχει κυκλοφορήσει προς το τέλος του έτους αυτού.
Παρόλο που οι Ruhnau και Qvist δεν το λένε ρητά, το συμπέρασμά μου από την εργασία τους είναι ότι αποτελεί μια περαιτέρω απόδειξη της πλήρους ανέφικτης - και μάλιστα του πλήρους παραλογισμού - της προσπάθειας να αντικατασταθεί βραχυπρόθεσμα όλη η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από ορυκτά καύσιμα σε μια σύγχρονη οικονομία μόνο με αιολική, ηλιακή ενέργεια και αποθήκευση.
Το υπόβαθρο αυτού του θέματος είναι ότι
μεγάλος αριθμός πράσινων ακτιβιστών, μέχρι και ο σημερινός πρόεδρος των Ηνωμένων Πολιτειών, κάνουν τακτικά δηλώσεις που δείχνουν ότι πιστεύουν ότι τα ορυκτά καύσιμα μπορούν να εξαλειφθούν από τη σύγχρονη οικονομία με την απλή κατασκευή επαρκούς δυναμικότητας αιολικής και ηλιακής ηλεκτροπαραγωγής. Τέτοιες δηλώσεις σπάνια εξετάζουν ή αναφέρουν την αναγκαιότητα της αποθήκευσης ενέργειας ή τη σκοπιμότητα ή το κόστος της. Και όμως, κάθε σοβαρή εξέταση της διαλείψεως της αιολικής και ηλιακής ενέργειας οδηγεί αναπόφευκτα στο συμπέρασμα ότι χωρίς εφεδρική ισχύ (από ορυκτά καύσιμα ή πυρηνικά) χρειάζονται τεράστιες ποσότητες αποθήκευσης ενέργειας για να καλύψουν τις περιόδους διαλείψεως. Η κατανόηση της απαιτούμενης ποσότητας αποθήκευσης, των φυσικών χαρακτηριστικών της και του κόστους της είναι απολύτως απαραίτητη για να απαντηθεί το ερώτημα αν ένα πλήρως αιολικό/ηλιακό/αποθηκευτικό σύστημα είναι εφικτό.Και όμως, οι κυβερνήσεις μας προχωρούν σήμερα με θρησκευτικό ζήλο με σχέδια για "καθαρή μηδενική" παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, βασισμένα σχεδόν εξ ολοκλήρου στον άνεμο και τον ήλιο, χωρίς καμία σοβαρή εξέταση της απαιτούμενης ποσότητας αποθήκευσης ή του κόστους ή της σκοπιμότητας του έργου. Ούτε έχει γίνει ποτέ επίδειξη ενός λειτουργικού πρωτότυπου συστήματος που θα μπορούσε να επιτύχει καθαρές μηδενικές εκπομπές μόνο με τον άνεμο, τον ήλιο και την αποθήκευση, ακόμη και για μια μικρή πόλη ή ένα νησί.
Προηγούμενες αναρτήσεις στο Manhattan Contrarian σχετικά με αυτό το θέμα έχουν εξετάσει λεπτομερείς εργασίες του Roger Andrews και του Ken Gregory. Σε αυτή την ανάρτηση από τον Νοέμβριο του 2018, εξέτασα την εργασία του Andrews που ασχολείται με πραγματικά δεδομένα παραγωγής αιολικής και ηλιακής ενέργειας από τις δύο περιπτώσεις της Καλιφόρνιας και της Γερμανίας. Ο Andrews κατέληξε στο συμπέρασμα ότι λόγω των εποχιακών προτύπων της αιολικής και ηλιακής παραγωγής, είτε η Καλιφόρνια είτε η Γερμανία θα απαιτούσαν περίπου 30 πλήρεις ημέρες αποθήκευσης ενέργειας για να υποστηρίξουν ένα πλήρως αιολικό/ηλιακό σύστημα παραγωγής. Με βάση το σημερινό κόστος των μπαταριών ιόντων λιθίου, ο Andrews υπολόγισε ότι η δημιουργία επαρκούς αιολικής και ηλιακής παραγωγής συν επαρκείς μπαταρίες θα οδηγούσε σε πολλαπλασιασμό του κόστους της ηλεκτρικής ενέργειας κατά περίπου 14 έως 22 φορές. Σε αυτή την ανάρτηση από τον Ιανουάριο του 2022, εξέτασα την εργασία του Gregory που ασχολείται με την πραγματική αιολική/ηλιακή παραγωγή για την περίπτωση ολόκληρων των Ηνωμένων Πολιτειών. Ο Gregory εξέτασε πόση αποθήκευση θα αρκούσε ως μοναδική εφεδρεία στην περίπτωση που οι ΗΠΑ είχαν πλήρως ηλεκτροδοτήσει όλους τους μη ηλεκτροδοτούμενους σήμερα τομείς (π.χ. μεταφορές, οικιακή θέρμανση, βιομηχανία, γεωργία), τριπλασιάζοντας έτσι ουσιαστικά τη ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας από το σημερινό επίπεδο. Το συμπέρασμά του ήταν ότι μόνο οι μπαταρίες θα κόστιζαν περίπου 400 τρισεκατομμύρια δολάρια - περίπου 20 φορές το πλήρες ΑΕΠ των Ηνωμένων Πολιτειών.
Προφανώς, αν είτε ο Andrews είτε ο Gregory έχουν έστω και κατά προσέγγιση δίκιο, η μετατροπή μιας σύγχρονης οικονομίας σε πλήρως αιολική, ηλιακή και αποθηκευτική δεν είναι ούτε κατά διάνοια εφικτή.
Σε αυτό το μείγμα έρχονται τώρα οι Ruhnau και Qvist. Το επίκεντρο των R&Q είναι και πάλι η ποσότητα αποθήκευσης που απαιτείται για την υποστήριξη ενός πλήρως αιολικού/ηλιακού συστήματος παραγωγής, όταν τα ορυκτά καύσιμα έχουν εξαλειφθεί ως εφεδρική επιλογή. Η μελέτη των R&Q ασχολείται μόνο με την περίπτωση της Γερμανίας και μόνο με την κάλυψη του σημερινού επιπέδου της ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας και όχι με τη ζήτηση που μπορεί να τριπλασιαστεί ή και να αυξηθεί με την ηλεκτροκίνηση των μεταφορών, της θέρμανσης και ούτω καθεξής.
Το συμπέρασμα είναι ότι το αποτέλεσμα της μελέτης R&Q συμφωνεί περίπου με τα ευρήματα των Andrews και Gregory. Εκεί που οι Andrews και Gregory είχαν υπολογίσει ότι θα απαιτούνταν περίπου 30 ημέρες αποθήκευσης για την υποστήριξη ενός πλήρως αιολικού/ηλιακού συστήματος, η R&Q κατέληξε σε 24 ημέρες. Ωστόσο, για να επιτευχθεί το αποτέλεσμα των 24 ημερών, η R&Q απαιτεί μαζική υπερδόμηση του αιολικού/ηλιακού συστήματος, σε σημείο όπου η ονομαστική "χωρητικότητα" του είναι περίπου τριπλάσια της μέγιστης ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας της Γερμανίας και πενταπλάσια της μέσης ζήτησης. Το αποτέλεσμα είναι ένα σύστημα όπου τεράστιες ποσότητες πλεονάζουσας ηλεκτρικής ενέργειας τις ηλιόλουστες/αιολικές ημέρες πρέπει να απορρίπτονται ή να "περιορίζονται". Ωστόσο, οι R&Q λένε ότι το μοντέλο τους βασίζεται στην ελαχιστοποίηση του κόστους, επειδή η κατασκευή τεράστιας πλεονάζουσας δυναμικότητας και η απόρριψη της ηλεκτρικής ενέργειας ανά τεραβατώρα είναι στην πραγματικότητα φθηνότερη από την προσθήκη πρόσθετης αποθήκευσης.
Το σημείο εκκίνησης της μελέτης R&Q είναι μια κριτική προηγούμενων συγγραφέων που υπολόγισαν σχετικά χαμηλές απαιτήσεις αποθήκευσης εξετάζοντας μόνο μια υποτιθέμενη χειρότερη περίπτωση πολυήμερης αιολικής/ηλιακής "ξηρασίας" με ήρεμες και συννεφιασμένες ημέρες. Ορισµένες τέτοιες µελέτες που αναφέρονται από τους R&Q κατέληξαν σε απαιτήσεις αποθήκευσης της τάξης των 4 - 8 ηµερών, οι οποίες υποτίθεται ότι είναι επαρκείς για την υποστήριξη ενός πλήρως αιολικού/ηλιακού συστήµατος. (Ακόμη και αυτά τα επίπεδα απαιτήσεων αποθήκευσης θα καθιστούσαν το κόστος πιθανότατα ανέφικτο). Ωστόσο, οι R&Q χρησιμοποιούν τα διαθέσιμα ωριαία δεδομένα αιολικής και ηλιακής παραγωγής κατά τη διάρκεια ολόκληρων ετών για τη Γερμανία για να δείξουν ότι μπορεί να προκύψουν πολύ μεγαλύτερες περίοδοι σχετικής ηρεμίας και σκοταδιού, με αποτέλεσμα οι απαιτήσεις αποθήκευσης που απαιτούνται για την αποφυγή διακοπών ρεύματος να είναι πολύ υψηλότερες.
Ενώ η ανάλυση των χρονοσειρών μας στηρίζει τα προηγούμενα ευρήματα ότι οι περίοδοι με επίμονα ανεπαρκή προσφορά δεν διαρκούν περισσότερο από δύο εβδομάδες, διαπιστώνουμε ότι το μέγιστο έλλειμμα ενέργειας εμφανίζεται σε πολύ μεγαλύτερο χρονικό διάστημα εννέα εβδομάδων. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι οι πολλαπλές περιόδους έλλειψης μπορούν να διαδέχονται στενά η μία την άλλη. Όταν λαμβάνονται υπόψη οι απώλειες αποθήκευσης και οι περιορισμοί φόρτισης, η περίοδος που καθορίζει τις απαιτήσεις αποθήκευσης εκτείνεται σε 12 εβδομάδες. Για αυτή τη μεγαλύτερη περίοδο, η βέλτιστη από πλευράς κόστους αποθηκευτική ικανότητα είναι περίπου τρεις φορές μεγαλύτερη σε σύγκριση με το ενεργειακό έλλειμμα των δύο σπανιότερων εβδομάδων.
Στις σελίδες 5-6 της μελέτης τους, οι R&Q παραθέτουν τις απαιτήσεις παραγωγής (εγκατεστημένη ισχύς) και αποθήκευσης για την άποψή τους για ένα βελτιστοποιημένο σύστημα.
Κατ' αρχάς θα υπάρχει ένα υπερβολικά υπερκατασκευασμένο σύστημα αιολικών και ηλιακών εγκαταστάσεων:
Από την πλευρά της προσφοράς, έχουν εγκατασταθεί σχεδόν 300 GW μεταβλητών μονάδων παραγωγής από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας: 92 GW ηλιακά φωτοβολταϊκά, 94 GW χερσαία αιολικά και 98 GW υπεράκτια αιολικά .... Για την ηλιακή φωτοβολταϊκή και την χερσαία αιολική ενέργεια, αυτό είναι σχεδόν διπλάσιο από την εγκατεστημένη ισχύ το 2020- για την υπεράκτια αιολική ενέργεια, αυτό σημαίνει υπερδεκαπλασιασμό.
Για λόγους σύγκρισης, η τρέχουσα μέγιστη ζήτηση της Γερμανίας είναι της τάξης των 100 GW και η μέση ζήτηση είναι της τάξης των 60 GW.
Τότε θα υπάρχουν περίπου 56 TWh αποθήκευσης, που ισοδυναμούν, όπως συζητήθηκε, με περίπου 24 ημέρες πλήρους κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας για ολόκληρη τη Γερμανία σε επίπεδα σχεδόν αιχμής. Για να καταλάβετε πόσα είναι αυτά, σκεφτείτε ότι μια μπαταρία Tesla είναι της τάξης των 100 KWh και πωλείται για περίπου 13.500 δολάρια, ή 135 δολάρια/KWh. Έτσι, αν προσπαθούσατε να καλύψετε τις 56 TWh αποθήκευσης με μπαταρίες τύπου Tesla, θα χρειαζόσασταν περίπου 56.000.000.000.000 x $135, ή περίπου $7,56 τρισεκατομμύρια - που είναι περίπου το διπλάσιο του ΑΕΠ της Γερμανίας.
Αλλά οι R&Q πιστεύουν ότι έχουν μια καλύτερη ιδέα από τις μπαταρίες, δηλαδή το υδρογόνο ως όχημα για την αποθήκευση. Στο μοντέλο τους, σχεδόν το σύνολο (54,8 TWh από τις 56 TWh) της αποθήκευσης προέρχεται από το υδρογόνο. Σε πρώτη φάση, αυτό απαιτεί την προσθήκη ενός ακόμη τεράστιου νέου στοιχείου κόστους στο σύστημα, δηλαδή ενός ολόκληρου δικτύου περίπου 62 GW σταθμών παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας CCGT με καύση υδρογόνου, που από μόνοι τους είναι σχεδόν επαρκείς για να τροφοδοτήσουν το δίκτυο της Γερμανίας σε μέσα επίπεδα ζήτησης.
Προσθέστε μαζί το κόστος της τριπλάσιας υπερκατασκευής ανεμογεννητριών και ηλιακών συλλεκτών, 56 TWh αποθήκευσης και ένα δίκτυο νέων σταθμών ηλεκτροπαραγωγής με καύση υδρογόνου σχεδόν τόσο εκτεταμένο όσο ολόκληρο το σημερινό σύστημα παραγωγής της Γερμανίας, και έχετε μια συλλογή δαπανών που δεν μπορεί να είναι εφικτή σε κανέναν ορθολογικό κόσμο.
Και όμως, με κάποιο τρόπο, όταν η μελέτη R&Q καταλήγει στα συμπεράσματά της όσον αφορά τη σκοπιμότητα, κουνάει τα χέρια της και λέει ότι δεν υπάρχει πρόβλημα. Παρόλο που παραδέχονται ότι δεν υπάρχει κανένα σύστημα αποθήκευσης, διανομής και καύσης υδρογόνου σε κλίμακα κοινής ωφέλειας πουθενά στον κόσμο ως βάση για τον υπολογισμό του κόστους, με κάποιο τρόπο καταλήγουν σε ένα ποσό 30 ευρώ ανά MWH φορτίου για το κόστος της αποθήκευσης - λιγότερο από το κόστος των μπαταριών τύπου Tesla κατά ένα συντελεστή πάνω από χίλια. Υπάρχει κάποια βάση; Το πλησιέστερο που μπορούν να βρουν είναι το εξής:
Δεδομένου ότι η υπόγεια αποθήκευση υδρογόνου περιορίζεται επί του παρόντος σε πιλοτικά συστήματα στη Γερμανία, η σημερινή αποθήκευση φυσικού αερίου στη Γερμανία, η οποία είναι κυρίως υπόγεια αποθήκευση σε σπηλιές αλατιού, μπορεί να χρησιμεύσει ως σημείο αναφοράς.
Δυστυχώς, δεν νομίζω ότι η υπόγεια αποθήκευση φυσικού αερίου αποτελεί καθόλου έγκυρη αναφορά. Το φυσικό αέριο μπορεί να αποθηκευτεί αποτελεσματικά σε μη στεγανά μέρη όπως οι σπηλιές αλατιού, επειδή δεν αναφλέγεται όταν η συγκέντρωσή του στον αέρα ξεπερνά περίπου το 15%. Δυστυχώς, δεν ισχύει το ίδιο για το υδρογόνο. Το υδρογόνο διαβρώνεται επίσης γρήγορα και διαρρέει από αγωγούς και δοχεία, προκαλώντας δυνητικά ακραίους κινδύνους. Δεν ισχυρίζομαι ότι γνωρίζω όλες τις μηχανικές προκλήσεις για την κατασκευή ενός ασφαλούς συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας με βάση το υδρογόνο, αλλά είναι σαφώς τεράστιες. Αν η ενασχόληση με το υδρογόνο σε τεράστιες ποσότητες ήταν ασφαλής και εύκολη, πολλοί θα το έκαναν ήδη. Υπάρχει λόγος που δεν υπάρχουν μαζικές εγκαταστάσεις αποθήκευσης υδρογόνου ή αγωγοί υδρογόνου.
Η απλή απάντηση σε όλα αυτά είναι ότι πρέπει να απαιτήσουμε από τους πολιτικούς μας να αποδείξουν τη σκοπιμότητα οποιουδήποτε ενεργειακού συστήματος αντικατάστασης, προτού ξεκινήσουμε αυτά τα φανταστικά κατασκευαστικά έργα πολλών τρισεκατομμυρίων. Δείξτε μας ένα πλήρως αιολικό/ηλιακό/μπαταρία ή αιολικό/ηλιακό/υδρογόνο σύστημα που να λειτουργεί με λογικό κόστος για 5.000 ή 10.000 ανθρώπους κατά τη διάρκεια μερικών ετών, προτού απαιτήσετε από ολόκληρες χώρες με δεκάδες ή εκατοντάδες εκατομμύρια ανθρώπους να γίνουν τα πειραματόζωα. Η ιδέα ότι θα ξεκινήσουμε την αντικατάσταση ολόκληρων των ενεργειακών μας συστημάτων χωρίς να έχουμε αποδείξει τη σκοπιμότητα της αντικατάστασης είναι καθαρή τρέλα.
------------------
Δικτυογραφία :
More Confirmation Of The Infeasibility Of A Fully Wind/Solar/Storage Electricity System — Manhattan Contrarian
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου