Одна только солнечная энергия не решит потребности в энергии или климате

Недавние сообщения о том, что солнечная мощность скоро превысит мощность ядерной, раскрывают важный факт. Он также скрывает важное различие, необходимое для понимания контекста производства энергии, использования и последствий выбора вариантов поставок в будущем.

Как исполнительный директор Института устойчивой энергетики Ватерлоо (WISE) и ведущий автор Equinox Blueprint Energy 2030, технологической дорожной карты для электрифицированного будущего с низким уровнем выбросов углерода, я исследовал варианты энергии, альтернативы и их полезность. Я также обнаружил, что люди путаются в терминологии.

Установленная мощность в киловаттах (кВт) не равна энергии, произведенной в киловатт-часах (кВтч), а энергетические услуги, которые мы требуем и за которые платим (такие как приготовление пищи, охлаждение, освещение, развлечения), измеряются в киловатт-часах. Для крупномасштабных промышленных целей выход измеряется в мегаватт-часах (МВтч) или гигаватт-часах (ГВтч).

Техническая способность любой энергетической технологии производить полезную энергию измеряется выходной мощностью. Из-за эффективности преобразования энергии выход солнечной энергии, как правило, невелик.

Похожие сообщения:

Кен Рейнольдс Эксклюзивное интервью с Готье Доминиси, директором по маркетингу Mascus

Например, энергия, полученная от большого количества солнечных батарей, объединенных в 1,000 мегаватт (МВт) установленной мощности, обеспечит в среднем энергетический эквивалент 10–12 процентов ее мощности. Напротив, атомная станция вырабатывает энергию на уровне от 80 до 90 процентов своей номинальной мощности.

Текущая глобальная установленная мощность в 224,684 253,593 МВт обеспечивает выработку энергии в размере 11 39,784 ГВтч, что эквивалентно годовому коэффициенту мощности 36,056 процентов. Точно так же установленная мощность Германии в 10.3 XNUMX МВт обеспечивает выработку энергии в размере XNUMX XNUMX ГВтч при коэффициенте мощности XNUMX%.

Так, при одной и той же установленной мощности вырабатывается солнечной энергии в восемь-девять раз меньше, чем ядерной. Если вам нужно такое же количество энергии, вам нужно будет установить эквивалентную солнечную мощность, которая выше на столько же — в восемь-девять раз больше, чем количество дополнительных солнечных батарей.

Меньше шумихи, больше фактов

Суть здесь не в том, чтобы приуменьшить ценность и положительный вклад, который солнечная энергия может внести в снижение нашей зависимости от ископаемого топлива, чтобы помочь в достижении глобального энергетического перехода к низкоуглеродной энергетике в будущем.

Ажиотаж должен умеряться реалистичной оценкой возникающего спроса на энергию на глобальном уровне и реальной возможностью удовлетворения роста спроса на энергию в очень больших масштабах.

Вы не хотите быть убежденным в том, что один вариант энергии — солнечная энергия — является единственным решением, и это также вариант, который не обеспечивает большие объемы энергии от установленной базы.

Почему это актуально? Актуальность внедрения эффективных низкоуглеродных энергетических решений почти полностью признается и признается всеми странами мира (кроме нынешней администрации США).

Будущее энергетики разнообразно и распределено

Объем и масштаб изменений, необходимых для достижения целей в области изменения климата, далеко не тривиален. Это предполагает дополняющую и усиливающую роль многих различных энергетических технологий с низкоуглеродными свойствами, таких как ветер, солнечная энергия, гидроэнергетика, геотермальная энергия, ядерная энергия и природный газ в качестве временного заменителя угля.

Этот подход дополняет друг друга, поскольку у каждой технологии есть характеристики, которые требуют внимания к ее ограничениям и гарантируют, что она может функционировать как часть интегрированной энергетической системы, обеспечивающей наибольшую ценность для конечного пользователя.

Формирующаяся энергетическая система этого века не будет похожа на энергетическую систему прошлого века, в которой преобладали центральные электростанции, передающие энергию на большие расстояния в города, поселки и села.

Распределенные энергетические ресурсы — лучшим примером которых является солнечная энергия в качестве примера А — в сочетании с мощью информационных и коммуникационных технологий (ИКТ) будут все более актуальными в нашей жизни.

Представьте, что домохозяйство становится одновременно генератором энергии (солнечная батарея на крыше) с электромобилем, способным накапливать энергию (от ветра и солнца) и продавать энергию обратно по проводам, когда это выгодно. Всем этим можно беспрепятственно управлять через виртуальную энергетическую сеть, поддерживаемую ИКТ. Таким образом, потребитель теперь стал производителем, а потребитель — «просьюмером».

Компания технологического предпринимателя Илона Маска, Tesla Inc, работает над тем, чтобы воплотить это видение в реальность сегодня, предлагая электромобили, черепицу на солнечных батареях, домашние накопители энергии и сетевые аккумуляторные системы, подключенные к сети, которые в настоящее время устанавливаются в Австралии.

Децентрализованное производство электроэнергии

Станет ли распределенная энергетика по-настоящему прорывной и полностью подорвет как бизнес-модель существующих коммунальных служб, так и инвестиции в крупную централизованную инфраструктуру?

На мой взгляд, распределенные энергетические ресурсы можно лучше всего признать положительной силой, которая поможет укрепить и повысить надежность и устойчивость «большой сети». Они также привносят атрибут выбросов в окружающую среду, который помогает усилить положительную тенденцию к будущему энергии с низким уровнем выбросов углерода.

Зачем вообще нужны большие централизованные генерирующие станции? Мировой спрос на энергию к 2050 году либо удвоится по сравнению с нынешним уровнем, либо утроится. Это в первую очередь обусловлено демографическими изменениями и изменениями доходов.

По прогнозам, к 2050 году население мира приблизится к девяти миллиардам человек, причем многие из них перейдут от крайней бедности к уровню доходов с низким и средним уровнем дохода, что означает неумолимое повышение потребности в энергии. Потепление климата является еще одним фактором роста спроса на энергию для охлаждения.

Улучшение экономического благосостояния в сочетании с необратимым сдвигом в сторону интенсивной урбанизации создает сценарий, от которого трудно отклониться: мы сталкиваемся с формирующимся глобальным контекстом, который определяется критической зависимостью от высококачественных энергетических услуг для растущего, более богатого населения, которое сталкивается с большим тепловым стрессом, чем когда-либо прежде.

Количество энергии, которое нам нужно, велико не обязательно потому, что мы жадны до энергии, а скорее потому, что мы хотим улучшить качество жизни. Это потребует крупной тонкой настройки существующей энергетической системы, которая сможет одновременно использовать лучшие характеристики всех доступных источников энергии.

Джатин Натвани  является профессором и заведующим кафедрой государственной политики в области устойчивой энергетики Онтарио инженерного факультета факультета окружающей среды Университета Ватерлоо. Эта статья была первоначально опубликована на Разговор.