Год назад я решил разобраться в принципах работы ветряной турбины. Собрал небольшой прототип и решил провести испытания. Вытащил его на улицу, закрепил как следует и… И ничего. На следующий день — ничего. И всю неделю было ничего. Стояла отличная солнечная погода, ветра не было. И я пошел договариваться с женой об аренде ее фена для волос. 

Эта история меня научила одному. К ВИЭ (возобновляемым источникам энергии) надо подходить комплексно. Например, параллельно сборке ветряка, можно было бы собрать еще и солнечную панель. Тогда бы мне точно не пришлось сидеть и ждать пока подует ветер.

Я бы не стал объяснять эту очевидную истину, если бы не сталкивался регулярно с твердолобыми утверждениями, что 100% ВИЭ — это конечная точка, к которой мы все должны прийти как можно скорее. Это дорого и с большой долей вероятности просто не будет работать.

Факты любителей ВИЭ

Почему 100% ВИЭ не будет работать? Ведь мы же знаем, что ВИЭ доступны везде. Что ВИЭ сегодня дешевле, чем ископаемые источники энергии. Что ВИЭ это самый экологически чистый источник энергии. Что быстрый переход к 100% ВИЭ прекратит выбросы углекислого газа в атмосферу, и мы не допустим глобального потепления.

Это самые популярные аргументы в поддержку ВИЭ. Когда я их слышу, я внутренне улыбаюсь. Те, кто их использует, не имеют ни малейшего понятия о реальности ВИЭ.

Эксперимент

Солнце есть везде. Ветер тоже. Но ни тот ни другой источник не постоянен. С солнцем все понятно, оно светит днем и не светит ночью. Все предсказуемо. Ветер чуть сложнее. Хочет дует, хочет не дует. Мы можем только быть уверенны, сколько он в среднем и в каком направлении надует за год.

Давайте проведем мысленный эксперимент. Допустим у нас есть небольшой город, который питает электростанция на 50 МВт. Город как город. Есть два пика потребления электричества — один утром, другой вечером. Всего в день мы производим и потребляем 745 МВт/час электричества. 

Электростанция немного коптит. Это волнует некоторых жителей. Маленькая девочка Грета неделю простояла под крыльцом мэрии и убедила градоправителя, что ситуацию нужно менять. Меняем.

Наш первый вариант — это поставить солнечную электростанцию. Она дешевле угольной при сопоставимой номинальной мощности в 50 МВт. Но вот выдает она эту мощность не всегда. Например, в самый благоприятный день она сможет выдать только 355 МВт/час.

В одиночку такое решение не работает. Холодильник на ночь придется размораживать. А единственному аппарату искусственного дыхания, который был с таким трудом приобретен за счет федерального бюджета, ночью придет на смену медсестра с ручным мешком.

Тогда давайте ветер. Ветер не так предсказуем, как солнце. Он может дуть, а может не дуть. А может дуть так, что турбину нужно останавливать, иначе сломается. Мы поставим целую ферму из 20 турбин, той же номинальной мощности.

Ночью ветер дул на полную катушку, а в течении дня успокоился. Это, кстати, нормально, ветер по ночам всегда дует чуть сильнее. Всего мы выработали 505 МВт/час. И прежде, чем вы начнете критиковать мой эксперимент, что я специально все подстроил, вот вам два момента. Средняя эффективность работы ветряных турбин редко превышает 25% от номинала. Так что 505 МВт/час — это еще хороший день. На следующий день ветра вообще может не быть, но так слишком скучно для эксперимента. 

Электричество нужно тогда, когда мы привыкли его использовать

Невооруженным взглядом видно, что две этих технологии, даже работая вместе не могут покрыть потребностей нашего города. Суммарно они выработали 355+505 МВт/час против 745 МВт/час старой станции. Но часть этого электричества просто не пригодилась нашим жителям. Они уже уехали на работу без горячего кофе и вечером вместо телевизора, читали книги.

Мы построили две электростанции. По-отдельности они дешевле старой. Но вместе стоят больше. И все равно оставляют неудовлетворенный спрос.

Согласно последнему исследованию Lazard 1МВт/час самой дешевой солнечной и ветряной энергии стоит $36 и 29$ соответственно. А угольной и газовой по $60 и $41. Но и это еще не все. Нам некуда девать избыток электричества, который появляется ночью и посреди дня. 

Это приводит к парадоксальной ситуации. Чтобы не поджарить свою сеть, операторы должны платить потребителям, чтобы они забрали лишнее электричество. Такая ситуация, например, случается регулярно в странах с высоким процентом возобновляемой энергии.

Добавление аккумуляторов делает проект еще более дорогим. По данным Lazard в конце 2018 года самый дешевый МВт/час от аккумулятора стоил $204, а специальные системы для небольших солнечных электростанций от $108 за МВ/час.

100% ВИЭ это невозможно?

Это все создает неприятную ситуацию для активистов. Можно сколько угодно требовать 100% ВИЭ, но настоящие условия для этого есть в единицах стран. Вот несколько примеров.

Исландия 100% энергии получает из ВИЭ. Но это не солнце и ветер, а геотермальная энергия и гидроэлектростанции.

Албания, Эфиопия, Норвегия, Парагвай и Таджикистан большую часть берут тоже из гидроэлектростанций.

Бразилия, Коста Рика, Новая Зеландия и Кения, наверное самые продвинутые страны в этом плане. 80% их энергии получается из микса гидроэнергетики, геотермальной, ветряной, биомассы и солнечной. Но это не дешево.

Для всех остальных лучшим вариантом остается поиск баланса между традиционной генерацией и ВИЭ. И это на руку нефтегазовым компаниям, потому что ничего лучше чем газ, для закрытия пиковых потребностей, пока не придумали.