Беда, коль пироги начнет печи сапожник, а сапоги тачать пирожник (с) И.А. Крылов
Ну что же, недавно мы прочитали увлекательный рассказ о том, как Германия стреляет себе из ружья в ногу, укрепляя за счет дотаций возобновляемую генерацию в ущерб традиционной атомной-угольной-газовой генерации, в ущерб электрическим сетям, экономике своих соседей и здравому смыслу заодно. Рассказ как бы является попыткой оппонировать моей статье. Попыткой, от которой я честно пытался оппонента отговорить, но он не внял.
Я, безусловно, уважаю труд, затраченный на чтение первоисточников, поиск цифр и иллюстраций (которые есть факты). Желание разобраться в вопросе на основе фактического материала всегда похвально. Однако вот это вот «Ниже факты, и ничего кроме фактов» - утверждение сильное, но, увы, ложное. Факты в материале оппонента действительно приводятся, но основную массу текста составляют заблуждения и ошибочные выводы.
Факт сам по себе штука достаточно коварная, поскольку требует интерпретации. Когда специфические факты видит отраслевой специалист, он автоматически интерпретирует их адекватно реальности, поскольку это его естественная информационная среда. А когда факты пытается интерпретировать человек, который только считает себя специалистом, то он рискует стать жертвой своих добросовестных заблуждений.
Покуда обыватель пребывает со своими заблуждениями наедине, он кажется нам человеком взвешенным и скромным. Когда же он начинает неудержимо выплескивать свои заблуждения в окружающую среду, мы видим то, что сейчас модно называть «диванной аналитикой».
К сожалению, интерпретация фактов о немецкой энергетике, сделанная оппонентом, основана практически сплошь на заблуждениях, что в итоге полностью девальвирует сделанные выводы. И ниже я это покажу, причем - внимание! - на том же самом фактическом материале, которым оперировал предыдущий оратор, а именно на данных из отчета «Stromerzeugung aus Solar- und Windenergie im Jahr 2014» Fraunhofer ISE и других уже упомянутых источников.
Кое-где попадающиеся курсивом отрывки текста - это цитаты из заметки оппонента. Ну и, разумеется, первоисточники все даны, желающие могут проверить :)
Перекосы в сетях ™
Такая пила вызовет ужас у любого энергетика. Особенно пики в утренние и вечерние часы на краях дневного потребления. С этим надо что-то делать! …
Эта пила - печальная реальность любой энергетической системы, что в Германии, что в России, что в США. Она абсолютно не связана с тем, каким именно образом вырабатывается электроэнергия. Ведь это не только график производства электроэнергии, но и график ее потребления. Так уж получилось, что ночью в любой стране потребляется меньше электроэнергии, чем днем. А в выходной день - меньше, чем в рабочий. Это - факты. И это действительно ставит перед энергетиками всех стран определенные неудобные задачи, которые, впрочем, энергетики давно научились решать.
Хочется, конечно, обвинить в жутких пиках традиционной генерации солнечную энергетику, ведь это так понятно - днем солнце есть, ночью нет, выработка солнечных станций скачет от нуля до максимума, что вызывает вынужденные искажения в работе других видов генерации. Ну, правда же, это по-обывательски очевидно?
Да вот беда: факты-то против! Ниже показано, как выглядит суточный график генерации разными видами электростанций в разные месяцы года (стр. 109 отсюда). Оранжевый - газ, черный - каменный уголь, коричневый - бурый уголь, красный - атомные станции, зеленый - всякие опилки и солома.
И что же мы видим? Мы видим, что станции на буром угле работают практически с постоянной загрузкой. Зато колебания есть в генерации на каменном угле, причем в хмуром октябре угольную энергетику (черная диаграмма) приходится в течение суток разгонять и тормозить по мощности в пределах 7,5…16,5 ГВт, а в ярком июне - лишь в пределах от 7 до 12 ГВт. То есть зимой, при отсутствии солнечной генерации, угольные станции работают в более «дерганом», пиковом режиме, чем летом, когда солнечная генерация есть. Как бы это ни казалось странным, наличие солнечной генерации делает график работы угольных станций более гладким.
Можно возразить: мол, график-то усредненный по месяцу, он сглаживает пики просто из-за усреднения по 30 дням! Эта версия тоже несостоятельна. Вот навскидку одна конкретная неделя июня (стр. 243):
Ночной минимум - 10 ГВт, дневной максимум - 15 ГВт, разница всего в 1,5 раза.
А вот одна конкретная неделя октября (стр. 259):
Ночной минимум - 8 ГВт, дневной максимум - 18 ГВт, разница в 2,25 раз.
Чем больше солнца - тем более гладкий график работы угольных станций, как ни крути.
Генерация
А давайте посмотрим на пик производства солнечной энергии в июле-августе.
Так, базовую генерацию, АЭС и бурый уголь придушили…
Чем больше солнечной генерации, тем сильнее пиковые перепады, тем сильнее падает КИУМ углеводородной генерации...
Не умножайте сущности сверх необходимого! Никто никого не душит, и это легко показать.
Падение выработки на угольных и электростанциях имеет куда более прозаическую отраслевую причину - плановые остановки на текущее обслуживание. Угольные котлы периодически нужно останавливать на профилактические работы, и делается это преимущественно летом - во-первых, уровень потребления электроэнергии в этот период ниже, а во-вторых, в теплое время года работать на таких объектах комфортнее. Да и атомные энергоблоки регулярно требуют перезагрузки топлива и других профилактических работ.
Посмотрим на доступность и загруженность генерирующих мощностей по видам топлива. Эти картинки (стр. 57-60) содержат три графика. Верхний график - это установленная мощность электростанций, находящихся в строю. То есть не та мощность, на которой они сейчас работают, а та, на которой они могут работать. Средний график - это установленная мощность электростанций, находящихся в плановом или внеплановом ремонте. То есть физически эти станции есть, их мощность можно подсчитать, но производить в данный момент электроэнергию они не могут.
Нижний график - это коэффициент загруженности тех станций, которые в настоящее время находятся в строю. Он показывает, насколько эффективно загружены те станции, которые могут генерировать.
Красная картинка - атомная энергетика. Атомных энергоблоков немного по количеству, поэтому вывод в ремонт и ввод в строй хорошо видны - верхний и средний графики имеют характерные полки и скачки «вверх-вниз». Вывели, например, один ГВт в ремонт - и больше никаких изменений в течение месяца.
Уровень загруженности, как и полагается для станций базовой генерации, близок к 100%, а иногда и превышает 100% - да-да, кратковременно можно работать и с небольшой перегрузкой. Никаких сезонных колебаний, которые можно было бы связать с солнечной энергетикой, на графике нет.
Коричневая картинка - станции на буром угле. Это топливо плохонькое по сравнению с каменным углем, пылеугольные горелки на нем не сделать, и для эффективного сжигания требуется технология циркулирующего кипящего слоя. Неспешные такие котлы, которые очень не любят переменную нагрузку. Поэтому электростанции на буром угле работают тоже в базовом режиме - то есть находящаяся в строю мощность загружена всегда на 90…100% или около того. Наличие/отсутствие солнечной генерации на загрузку буроугольных блоков, как мы видим, совсем не влияет.
Черная картинка - станции на каменном угле. Это хорошее, годное топливо, позволяющее организовать работу станции в переменных режимах. И немцы активно эту возможность используют, поскольку их стратегия развития электроэнергетики подразумевает регулирование суточных режимов не только газовыми станциями, но и за счет каменно-угольной генерации.
В результате средняя загрузка находящихся в строю угольных станций составляет лишь 57%. На глаз оно так и выглядит - в дневной пик загрузка составляет около 90-95%, а ночью опускается до 20-30%. Покуда на каменноугольные станции будет возложена функция работы в полупиковом режиме, более высокой средней загрузки мы на них не увидим, но это ровно то, чего немцы и добивались.
И обратите внимание - картина на удивление стабильна в течение года, то есть никакой корреляции с солнечной генерацией мы опять не наблюдаем. Есть только провал по загрузке в двух неделях августа, который вероятнее всего объясняется режимными ограничениями со стороны регулятора. Например, вышла во внеплановый ремонт какая-то крупная ЛЭП, которая ограничила возможности передачи энергии от станции к потребителям, и, соответственно, было введено ограничение на выработку.
Ничего сверхъестественного, проблема «запертых мощностей» хорошо знакома и российской энергетике. Причем у нас это является не только следствием внеплановых ремонтов, но и, увы, обусловлено системным несоответствием сетей и генерирующих мощностей в ряде случаев. Например, Саяно-Шушенская ГЭС имеет мощность 6400 МВт, а сеть может принять не более 4850 МВт.
Оранжевая картинка - газ. Вот он, истинный страдалец! Несмотря на то, что работа газовых станций носит полупиковый (даже не пиковый!) характер пять месяцев в году, а семь месяцев вообще очень похожа на базовый режим, средний коэффициент загрузки мощностей составляет лишь 15%.
Это объясняется двумя причинами:
Первая - высокая цена на газ в третьем тысячелетии, которая делает газовую генерацию нерентабельной по сравнению с угольной. Причем это общеевропейская, а не только немецкая проблема.
Вторая причина - таки да! - возросшая выработка энергии на солнечных и ветровых станциях. Потребление электроэнергии за последние десять лет в Германии стоит примерно на одном уровне, а выработка на солнце и на ветре выросла. Законы рынка диктуют, что при избытке сокращает выработку самый дорогой генератор, и при нынешних условиях это именно газовая генерация.
Поскольку на европейском рынке цена электроэнергии/мощности зависит от того, насколько рваный режим нагрузки запрашивает потребитель, изначально энергетические чиновники Евросоюза рассчитывали на то, что рынок всё выровняет сам. Мол, если газовые станции совсем придут в упадок, на рынке возникнет дефицит маневренных мощностей и, соответственно, цена на электроэнергию пиковых генераторов. Пока что это равновесие не найдено, газовые станции развиваются меньшими темпами, чем бы это хотелось регулятору. И даже иногда поговаривают о том, чтобы газовиков как-то поддержать. Но регулятор четко сказал, что разговоры о поддержке будут рассматриваться всерьез только тогда, когда возникнет реальная угроза веерных отключений, а она пока еще далеко не возникла.
Экспорт-импорт
Но что это? Почему на пике "солнечной энергетики" вырос импорт?
Ну да, понятно. Базовую генерацию придушили, а компенсировать пик - нечем. Пришлось срочно забирать у соседей. Начало положено в мае. Повторилось в июле-августе. Как начинался импорт - раскочегаривали АЭС и станции на буром угле. Потом опять душили... Такие вот качели.
Прочитаешь такое - и даже как-то жалко немцев становится. Никак они не могут угадать, с какой же мощностью должны работать АЭС и буроугольные станции, чтобы находится в гармонии с капризной солнечной генерацией… Да и соседей жалко - протянут, доверчивые, ЛЭП в Германию, а та начинает по ночам у них электроэнергию выкачивать.
Но давайте все-таки ближе к реальности. График, на который обратил внимание мой оппонент - это сальдо экспорта-импорта. Что называется, сухой остаток. А полная картина выглядит так:
Но что это? Почему импорт круглосуточно весь год? Почему экспорт круглосуточно весь год? Совсем что ли немцы потеряли ум, переливают из пустого в порожнее?
Нет, конечно. Ведь немецкая электроэнергетическая система - это лишь часть более крупной европейской объединенной энергосистемы. В этой системе существуют перетоки мощности, потому что часть стран является электродефицитной (потребляет больше, чем вырабатывает), а другая часть - электропрофицитной (потребляет меньше, чем вырабатывает). Вот и получается, что на одних границах энергия движется преимущественно на экспорт, на других - преимущественно на импорт.
Вот, например, как выглядят балансы Германии с Францией, Швейцарией и Польшей. Из Франции всегда импорт, в Польшу всегда экспорт, со Швейцарией туда-сюда.
Возможность перетоков мощности внутри крупных объединенных энергетических систем (ОЭС) упрощает задачу регулирования режимов и повышает устойчивость системы. От этого все участники ОЭС только выигрывают. И в общем случае не существует возможности заставить соседа принимать или отдавать энергию, если ему это поперек горла - он просто отключит трансграничный отрезок ЛЭП, и дело с концом.
Станции
Взял первые попавшиеся, слегка свеженькие. Немного разбавил их старыми и экзотикой…
…Для сравнения берём угольные станции Германии. Из свеженьких - Neurat Power Station, которая работает на каменном угле…
Очень «объективное» сравнение, ага. Взять солнечную станцию пятилетней давности, при том, что цены на солнечные панели непрерывно падают, и сравнить со стоимостью модернизации блоков на уже существующей площадке - с отчужденной землей, готовыми подъездными жд-путями, станцией хим. водоподготовки, подведенной ЛЭП, согласованной схемой выдачи в сеть и т.д. и т.п. LoL, однако.
Когда организации типа Fraunhofer ISE или EIA делают стоимостные сравнения разных типов электростанций, результат их работы имеет ценность лишь потому, что они честно работают с цифрами, и анализируют не две первые попавшиеся станции, а по возможности все актуальные проекты в отрасли. И именно поэтому я склонен больше доверять этим организациям, чем поверхностным выкладкам интернет-пользователей.
Не претендуя, разумеется, на полноту и качество анализа, присущие Fraunhofer ISE или EIA, позволю себе, однако, чуть более объективное, на мой взгляд, сравнение по стоимости солнечных и угольных станций.
Новая, «с нуля» построенная каменноугольная электростанция Trianel Kohlekraftwerk Lünen в Германии, введенная в строй в 2013 году, обошлась ни много, ни мало в 1,4 млрд. евро при мощности 750 МВт. Очень неплохой КДП в 46%. Но удельная стоимость на уровне 1870 €/кВт.
Во Франции вот-вот должны подключить к сети солнечную станцию Centrale solaire de Cestas. Установленная мощность станции 300 МВт, стоимость проекта (включая, кстати, 20-летний контракт на обслуживание) составила 285 млн. евро. Получается 950 €/кВт.
В Индии в 2014 году был подключен к сети солнечный Welspun Solar MP project. Установленная мощность 151 МВт, стоимость проекта 11 млрд. рупий, что по курсу 2014 года составляет примерно 130 млн. евро. Получаем 860 €/кВт.
В итоге получается, что стоимость строительства 1 МВт угольной станции к солнечной соотносится как 2:1. А у оппонента получилось 1:1,5. То есть, выполняя сравнения как попало, можно запросто ошибиться в три раза.
И теперь самое смачное. А что с площадями под генерацию?... Проще всего рассмотреть на примере Питера.
А что ж не на примере Мурманска? Впрочем, пусть будет Питер, ладно.
Во-первых, при использовании традиционной электроэнергетики Питер обеспечивает себя электроэнергией только на 70%. Остальное он забирает у Ленинградской области, главным образом у Ленинградской АЭС. Ему так удобно.
Во-вторых, никто, разумеется, не собирается 100% потребления обеспечивать за счет солнечной энергетики. Должны быть и другие источники, кому что нравится. Скажем, немцы в своей программе Energiewende в далеком 2050 году планируют вырабатывать на солнечных электростанциях скромные 11% от общей выработки электроэнергии. А от ветряков - аж 45%.
Но вернемся к Питеру. Отталкиваясь от таблицы про жилой фонд Питера, я оцениваю общую площадь крыш жилых строений величиной 19,9 млн. кв. метров. Глядя на карту Питера в Яндексе, я вижу, что площадь промышленной застройки примерно равна площади жилой застройки. То есть суммарную площадь крыш зданий в Питере я оцениваю примерно в 40 млн. кв. метров.
Годовая инсоляция 1 квадратного метра в Питере в условиях реальной облачности составляет 1080 кВт*ч лучистой энергии. Превращая её с КПД 16% в электричество мы получим 173 кВт*ч - с каждого квадратного метра за год. А со всех крыш за год получится 6920 млн. кВт*ч.
Поди плохо? Устанавливая солнечные панели только на крышах зданий (!) в не самом солнечном Питере (!), можно обеспечить около 30% от объема электропотребления. Напомню, немцы хотят 11% к 2050 году.
Прочее
А что по LCOE - Levelized Cost of Energy, по которому рассчитывается стоимость выработанной электроэнергии. Как не считал, с данными Fraunhofer и EIA не бъётся ни как. Пока не увижу исходные цифры не поверю в "почти сравнялись" без дотаций. -
ну, это без комментариев, вопросы веры обсуждать не вижу смысла. Единственное, чем могу подсобить - это обратить внимание на исходные предположения EIA: калифорнийский КИУМ солнечных станций в 25%, соотношение стоимости строительства 1 МВт на угле и солнечных панелях как 10:14, суммарные дисконтированные затраты на обслуживание и топливо угольных станций в размере половины затрат на строительство.
Обратите внимание на передовиков «зелёного производства» - Германию и Данию с самыми высокими в Евросоюзе ценами на электроэнергию.
Давайте добавим немного объективности. Доля домохозяйств в потреблении электроэнергии - около 30%. Остальное приходится на промышленность, сельское хозяйство и сферу услуг, и там цены на электричество совсем другие.
Да, в Германии и Дании цены на электроэнергию для частных лиц примерно в 1,5 раза выше, чем в среднем по Евросоюзу. И таки да, как минимум про Германию мне известно, что этот уровень цен на электроэнергию является источником субсидий для возобновляемой энергетики. Но каждое правительство грабит свой народ как умеет. У нас, например, в 2011 году ввели дополнительный акциз на бензин, обещая впоследствии отменить транспортный налог. Акциз ввели, транспортный налог никуда не делся и исправно растет год от года, а дороги какие были, такие и остались. У немцев же результат налицо - хотели они себе ветряков, солнечных панелей и опилочных электростанций, и они их получили.
Ну и самое главное - цены на электроэнергию для промышленности. Если пройти по ссылке на Евростат, и слева вверху в выпадающем списке выбрать не medium size households, а medium size industries, то ВНЕЗАПНО обнаружится, что цены на электричество для промышленности в Германии аж на 8% ниже, чем средние по Евросоюзу. Вот такое вот перекрестное субсидирование наоборот.
Четвёртая проблема - количество энергии, произведённой солнечной батареей пока не хватает на компенсацию энергии по её созданию
Ну, это уж совсем неправда. Причем это ведь один из мифов, которые я разобрал в исходной статье. Время, за которое солнечная система вырабатывает энергию, затраченную на свое создание, сейчас оценивается в 1,5...3,5 года. Курить тут на стр. 31-33, и здесь. Энергетическая убыточность солнечных панелей осталась где-то в 80-х годах прошлого века.
То есть, у гансов сейчас энергетически убыточное хозяйство.
И это тоже неправда.
Германия является нетто-экспортером электроэнергии, поскольку производит за год примерно на 6% больше электричества, чем потребляет.
Выводы
1. Спасибо всем, кто дочитал.
2. Дискуссию на эту тему лично я сворачиваю.
3. Ни один из тезисов оппонента не находит фактического подтверждения при вдумчивом анализе имеющихся данных. Никаких запущенных проблем в немецкой электроэнергетике нет и пока не предвидится.
4. В очередной раз я убедился в том, что споры с любителями - затратный по времени, но в целом совершенно бесполезный труд.
5. Я искренне не понимаю, зачем немцы ЭТО делают
Полагаю, федеральный министр экономики и энергетики Германии Зигмар Габриэль счел бы уместным в ответ на этот вопрос процитировать Сергея Лаврова с его бессмертным "Who are you to fucking lecture me"?
P.S. Вообще-то, я восхищен смелостью и масштабом задуманной трансформации в энергетике Германии. Немцы демонстрируют всему миру, как можно задаться глобальной целью и уверенно к ней двигаться. Да, они выбрали отнюдь не инерционный путь. И, да - они уже сталкиваются с трудностями, а в ближайшие 20 лет трудностей у них еще прибавится. http://www.ag-energiebilanzen.de/index.php?article_id=29&fileName=ausw_25082015_ov.pdf
Но я прекрасно понимаю их выбор. В современном мире трудно претендовать на самостоятельность и независимость (а они явно хотят на них претендовать), если твоя электроэнергетика зависит от зарубежных энергоресурсов на 47%, а энергетика в целом - на 85%. К 2050 году немцы собираются снизить эту зависимость до 10% в электроэнергетике, и до 15% по энергетике в целом. И надо признать, что они уже достигли внушительных результатов.
Россия тоже задумывала подобную по масштабам трансформацию с условным названием «слезание с сырьевой иглы». Разговоры говорятся и стратегии пишутся уж не один десяток лет, однако похвастаться пока что особо нечем.
Я, безусловно, уважаю труд, затраченный на чтение первоисточников, поиск цифр и иллюстраций (которые есть факты). Желание разобраться в вопросе на основе фактического материала всегда похвально. Однако вот это вот «Ниже факты, и ничего кроме фактов» - утверждение сильное, но, увы, ложное. Факты в материале оппонента действительно приводятся, но основную массу текста составляют заблуждения и ошибочные выводы.
Факт сам по себе штука достаточно коварная, поскольку требует интерпретации. Когда специфические факты видит отраслевой специалист, он автоматически интерпретирует их адекватно реальности, поскольку это его естественная информационная среда. А когда факты пытается интерпретировать человек, который только считает себя специалистом, то он рискует стать жертвой своих добросовестных заблуждений.
Покуда обыватель пребывает со своими заблуждениями наедине, он кажется нам человеком взвешенным и скромным. Когда же он начинает неудержимо выплескивать свои заблуждения в окружающую среду, мы видим то, что сейчас модно называть «диванной аналитикой».
К сожалению, интерпретация фактов о немецкой энергетике, сделанная оппонентом, основана практически сплошь на заблуждениях, что в итоге полностью девальвирует сделанные выводы. И ниже я это покажу, причем - внимание! - на том же самом фактическом материале, которым оперировал предыдущий оратор, а именно на данных из отчета «Stromerzeugung aus Solar- und Windenergie im Jahr 2014» Fraunhofer ISE и других уже упомянутых источников.
Кое-где попадающиеся курсивом отрывки текста - это цитаты из заметки оппонента. Ну и, разумеется, первоисточники все даны, желающие могут проверить :)
Перекосы в сетях ™
Такая пила вызовет ужас у любого энергетика. Особенно пики в утренние и вечерние часы на краях дневного потребления. С этим надо что-то делать! …
Эта пила - печальная реальность любой энергетической системы, что в Германии, что в России, что в США. Она абсолютно не связана с тем, каким именно образом вырабатывается электроэнергия. Ведь это не только график производства электроэнергии, но и график ее потребления. Так уж получилось, что ночью в любой стране потребляется меньше электроэнергии, чем днем. А в выходной день - меньше, чем в рабочий. Это - факты. И это действительно ставит перед энергетиками всех стран определенные неудобные задачи, которые, впрочем, энергетики давно научились решать.
Хочется, конечно, обвинить в жутких пиках традиционной генерации солнечную энергетику, ведь это так понятно - днем солнце есть, ночью нет, выработка солнечных станций скачет от нуля до максимума, что вызывает вынужденные искажения в работе других видов генерации. Ну, правда же, это по-обывательски очевидно?
Да вот беда: факты-то против! Ниже показано, как выглядит суточный график генерации разными видами электростанций в разные месяцы года (стр. 109 отсюда). Оранжевый - газ, черный - каменный уголь, коричневый - бурый уголь, красный - атомные станции, зеленый - всякие опилки и солома.
И что же мы видим? Мы видим, что станции на буром угле работают практически с постоянной загрузкой. Зато колебания есть в генерации на каменном угле, причем в хмуром октябре угольную энергетику (черная диаграмма) приходится в течение суток разгонять и тормозить по мощности в пределах 7,5…16,5 ГВт, а в ярком июне - лишь в пределах от 7 до 12 ГВт. То есть зимой, при отсутствии солнечной генерации, угольные станции работают в более «дерганом», пиковом режиме, чем летом, когда солнечная генерация есть. Как бы это ни казалось странным, наличие солнечной генерации делает график работы угольных станций более гладким.
Можно возразить: мол, график-то усредненный по месяцу, он сглаживает пики просто из-за усреднения по 30 дням! Эта версия тоже несостоятельна. Вот навскидку одна конкретная неделя июня (стр. 243):
Ночной минимум - 10 ГВт, дневной максимум - 15 ГВт, разница всего в 1,5 раза.
А вот одна конкретная неделя октября (стр. 259):
Ночной минимум - 8 ГВт, дневной максимум - 18 ГВт, разница в 2,25 раз.
Чем больше солнца - тем более гладкий график работы угольных станций, как ни крути.
Генерация
А давайте посмотрим на пик производства солнечной энергии в июле-августе.
Так, базовую генерацию, АЭС и бурый уголь придушили…
Чем больше солнечной генерации, тем сильнее пиковые перепады, тем сильнее падает КИУМ углеводородной генерации...
Не умножайте сущности сверх необходимого! Никто никого не душит, и это легко показать.
Падение выработки на угольных и электростанциях имеет куда более прозаическую отраслевую причину - плановые остановки на текущее обслуживание. Угольные котлы периодически нужно останавливать на профилактические работы, и делается это преимущественно летом - во-первых, уровень потребления электроэнергии в этот период ниже, а во-вторых, в теплое время года работать на таких объектах комфортнее. Да и атомные энергоблоки регулярно требуют перезагрузки топлива и других профилактических работ.
Посмотрим на доступность и загруженность генерирующих мощностей по видам топлива. Эти картинки (стр. 57-60) содержат три графика. Верхний график - это установленная мощность электростанций, находящихся в строю. То есть не та мощность, на которой они сейчас работают, а та, на которой они могут работать. Средний график - это установленная мощность электростанций, находящихся в плановом или внеплановом ремонте. То есть физически эти станции есть, их мощность можно подсчитать, но производить в данный момент электроэнергию они не могут.
Нижний график - это коэффициент загруженности тех станций, которые в настоящее время находятся в строю. Он показывает, насколько эффективно загружены те станции, которые могут генерировать.
Красная картинка - атомная энергетика. Атомных энергоблоков немного по количеству, поэтому вывод в ремонт и ввод в строй хорошо видны - верхний и средний графики имеют характерные полки и скачки «вверх-вниз». Вывели, например, один ГВт в ремонт - и больше никаких изменений в течение месяца.
Уровень загруженности, как и полагается для станций базовой генерации, близок к 100%, а иногда и превышает 100% - да-да, кратковременно можно работать и с небольшой перегрузкой. Никаких сезонных колебаний, которые можно было бы связать с солнечной энергетикой, на графике нет.
Коричневая картинка - станции на буром угле. Это топливо плохонькое по сравнению с каменным углем, пылеугольные горелки на нем не сделать, и для эффективного сжигания требуется технология циркулирующего кипящего слоя. Неспешные такие котлы, которые очень не любят переменную нагрузку. Поэтому электростанции на буром угле работают тоже в базовом режиме - то есть находящаяся в строю мощность загружена всегда на 90…100% или около того. Наличие/отсутствие солнечной генерации на загрузку буроугольных блоков, как мы видим, совсем не влияет.
Черная картинка - станции на каменном угле. Это хорошее, годное топливо, позволяющее организовать работу станции в переменных режимах. И немцы активно эту возможность используют, поскольку их стратегия развития электроэнергетики подразумевает регулирование суточных режимов не только газовыми станциями, но и за счет каменно-угольной генерации.
В результате средняя загрузка находящихся в строю угольных станций составляет лишь 57%. На глаз оно так и выглядит - в дневной пик загрузка составляет около 90-95%, а ночью опускается до 20-30%. Покуда на каменноугольные станции будет возложена функция работы в полупиковом режиме, более высокой средней загрузки мы на них не увидим, но это ровно то, чего немцы и добивались.
И обратите внимание - картина на удивление стабильна в течение года, то есть никакой корреляции с солнечной генерацией мы опять не наблюдаем. Есть только провал по загрузке в двух неделях августа, который вероятнее всего объясняется режимными ограничениями со стороны регулятора. Например, вышла во внеплановый ремонт какая-то крупная ЛЭП, которая ограничила возможности передачи энергии от станции к потребителям, и, соответственно, было введено ограничение на выработку.
Ничего сверхъестественного, проблема «запертых мощностей» хорошо знакома и российской энергетике. Причем у нас это является не только следствием внеплановых ремонтов, но и, увы, обусловлено системным несоответствием сетей и генерирующих мощностей в ряде случаев. Например, Саяно-Шушенская ГЭС имеет мощность 6400 МВт, а сеть может принять не более 4850 МВт.
Оранжевая картинка - газ. Вот он, истинный страдалец! Несмотря на то, что работа газовых станций носит полупиковый (даже не пиковый!) характер пять месяцев в году, а семь месяцев вообще очень похожа на базовый режим, средний коэффициент загрузки мощностей составляет лишь 15%.
Это объясняется двумя причинами:
Первая - высокая цена на газ в третьем тысячелетии, которая делает газовую генерацию нерентабельной по сравнению с угольной. Причем это общеевропейская, а не только немецкая проблема.
Вторая причина - таки да! - возросшая выработка энергии на солнечных и ветровых станциях. Потребление электроэнергии за последние десять лет в Германии стоит примерно на одном уровне, а выработка на солнце и на ветре выросла. Законы рынка диктуют, что при избытке сокращает выработку самый дорогой генератор, и при нынешних условиях это именно газовая генерация.
Поскольку на европейском рынке цена электроэнергии/мощности зависит от того, насколько рваный режим нагрузки запрашивает потребитель, изначально энергетические чиновники Евросоюза рассчитывали на то, что рынок всё выровняет сам. Мол, если газовые станции совсем придут в упадок, на рынке возникнет дефицит маневренных мощностей и, соответственно, цена на электроэнергию пиковых генераторов. Пока что это равновесие не найдено, газовые станции развиваются меньшими темпами, чем бы это хотелось регулятору. И даже иногда поговаривают о том, чтобы газовиков как-то поддержать. Но регулятор четко сказал, что разговоры о поддержке будут рассматриваться всерьез только тогда, когда возникнет реальная угроза веерных отключений, а она пока еще далеко не возникла.
Экспорт-импорт
Но что это? Почему на пике "солнечной энергетики" вырос импорт?
Ну да, понятно. Базовую генерацию придушили, а компенсировать пик - нечем. Пришлось срочно забирать у соседей. Начало положено в мае. Повторилось в июле-августе. Как начинался импорт - раскочегаривали АЭС и станции на буром угле. Потом опять душили... Такие вот качели.
Прочитаешь такое - и даже как-то жалко немцев становится. Никак они не могут угадать, с какой же мощностью должны работать АЭС и буроугольные станции, чтобы находится в гармонии с капризной солнечной генерацией… Да и соседей жалко - протянут, доверчивые, ЛЭП в Германию, а та начинает по ночам у них электроэнергию выкачивать.
Но давайте все-таки ближе к реальности. График, на который обратил внимание мой оппонент - это сальдо экспорта-импорта. Что называется, сухой остаток. А полная картина выглядит так:
Но что это? Почему импорт круглосуточно весь год? Почему экспорт круглосуточно весь год? Совсем что ли немцы потеряли ум, переливают из пустого в порожнее?
Нет, конечно. Ведь немецкая электроэнергетическая система - это лишь часть более крупной европейской объединенной энергосистемы. В этой системе существуют перетоки мощности, потому что часть стран является электродефицитной (потребляет больше, чем вырабатывает), а другая часть - электропрофицитной (потребляет меньше, чем вырабатывает). Вот и получается, что на одних границах энергия движется преимущественно на экспорт, на других - преимущественно на импорт.
Вот, например, как выглядят балансы Германии с Францией, Швейцарией и Польшей. Из Франции всегда импорт, в Польшу всегда экспорт, со Швейцарией туда-сюда.
Возможность перетоков мощности внутри крупных объединенных энергетических систем (ОЭС) упрощает задачу регулирования режимов и повышает устойчивость системы. От этого все участники ОЭС только выигрывают. И в общем случае не существует возможности заставить соседа принимать или отдавать энергию, если ему это поперек горла - он просто отключит трансграничный отрезок ЛЭП, и дело с концом.
Станции
Взял первые попавшиеся, слегка свеженькие. Немного разбавил их старыми и экзотикой…
…Для сравнения берём угольные станции Германии. Из свеженьких - Neurat Power Station, которая работает на каменном угле…
Очень «объективное» сравнение, ага. Взять солнечную станцию пятилетней давности, при том, что цены на солнечные панели непрерывно падают, и сравнить со стоимостью модернизации блоков на уже существующей площадке - с отчужденной землей, готовыми подъездными жд-путями, станцией хим. водоподготовки, подведенной ЛЭП, согласованной схемой выдачи в сеть и т.д. и т.п. LoL, однако.
Когда организации типа Fraunhofer ISE или EIA делают стоимостные сравнения разных типов электростанций, результат их работы имеет ценность лишь потому, что они честно работают с цифрами, и анализируют не две первые попавшиеся станции, а по возможности все актуальные проекты в отрасли. И именно поэтому я склонен больше доверять этим организациям, чем поверхностным выкладкам интернет-пользователей.
Не претендуя, разумеется, на полноту и качество анализа, присущие Fraunhofer ISE или EIA, позволю себе, однако, чуть более объективное, на мой взгляд, сравнение по стоимости солнечных и угольных станций.
Новая, «с нуля» построенная каменноугольная электростанция Trianel Kohlekraftwerk Lünen в Германии, введенная в строй в 2013 году, обошлась ни много, ни мало в 1,4 млрд. евро при мощности 750 МВт. Очень неплохой КДП в 46%. Но удельная стоимость на уровне 1870 €/кВт.
Во Франции вот-вот должны подключить к сети солнечную станцию Centrale solaire de Cestas. Установленная мощность станции 300 МВт, стоимость проекта (включая, кстати, 20-летний контракт на обслуживание) составила 285 млн. евро. Получается 950 €/кВт.
В Индии в 2014 году был подключен к сети солнечный Welspun Solar MP project. Установленная мощность 151 МВт, стоимость проекта 11 млрд. рупий, что по курсу 2014 года составляет примерно 130 млн. евро. Получаем 860 €/кВт.
В итоге получается, что стоимость строительства 1 МВт угольной станции к солнечной соотносится как 2:1. А у оппонента получилось 1:1,5. То есть, выполняя сравнения как попало, можно запросто ошибиться в три раза.
И теперь самое смачное. А что с площадями под генерацию?... Проще всего рассмотреть на примере Питера.
А что ж не на примере Мурманска? Впрочем, пусть будет Питер, ладно.
Во-первых, при использовании традиционной электроэнергетики Питер обеспечивает себя электроэнергией только на 70%. Остальное он забирает у Ленинградской области, главным образом у Ленинградской АЭС. Ему так удобно.
Во-вторых, никто, разумеется, не собирается 100% потребления обеспечивать за счет солнечной энергетики. Должны быть и другие источники, кому что нравится. Скажем, немцы в своей программе Energiewende в далеком 2050 году планируют вырабатывать на солнечных электростанциях скромные 11% от общей выработки электроэнергии. А от ветряков - аж 45%.
Но вернемся к Питеру. Отталкиваясь от таблицы про жилой фонд Питера, я оцениваю общую площадь крыш жилых строений величиной 19,9 млн. кв. метров. Глядя на карту Питера в Яндексе, я вижу, что площадь промышленной застройки примерно равна площади жилой застройки. То есть суммарную площадь крыш зданий в Питере я оцениваю примерно в 40 млн. кв. метров.
Годовая инсоляция 1 квадратного метра в Питере в условиях реальной облачности составляет 1080 кВт*ч лучистой энергии. Превращая её с КПД 16% в электричество мы получим 173 кВт*ч - с каждого квадратного метра за год. А со всех крыш за год получится 6920 млн. кВт*ч.
Поди плохо? Устанавливая солнечные панели только на крышах зданий (!) в не самом солнечном Питере (!), можно обеспечить около 30% от объема электропотребления. Напомню, немцы хотят 11% к 2050 году.
Прочее
А что по LCOE - Levelized Cost of Energy, по которому рассчитывается стоимость выработанной электроэнергии. Как не считал, с данными Fraunhofer и EIA не бъётся ни как. Пока не увижу исходные цифры не поверю в "почти сравнялись" без дотаций. -
ну, это без комментариев, вопросы веры обсуждать не вижу смысла. Единственное, чем могу подсобить - это обратить внимание на исходные предположения EIA: калифорнийский КИУМ солнечных станций в 25%, соотношение стоимости строительства 1 МВт на угле и солнечных панелях как 10:14, суммарные дисконтированные затраты на обслуживание и топливо угольных станций в размере половины затрат на строительство.
Обратите внимание на передовиков «зелёного производства» - Германию и Данию с самыми высокими в Евросоюзе ценами на электроэнергию.
Давайте добавим немного объективности. Доля домохозяйств в потреблении электроэнергии - около 30%. Остальное приходится на промышленность, сельское хозяйство и сферу услуг, и там цены на электричество совсем другие.
Да, в Германии и Дании цены на электроэнергию для частных лиц примерно в 1,5 раза выше, чем в среднем по Евросоюзу. И таки да, как минимум про Германию мне известно, что этот уровень цен на электроэнергию является источником субсидий для возобновляемой энергетики. Но каждое правительство грабит свой народ как умеет. У нас, например, в 2011 году ввели дополнительный акциз на бензин, обещая впоследствии отменить транспортный налог. Акциз ввели, транспортный налог никуда не делся и исправно растет год от года, а дороги какие были, такие и остались. У немцев же результат налицо - хотели они себе ветряков, солнечных панелей и опилочных электростанций, и они их получили.
Ну и самое главное - цены на электроэнергию для промышленности. Если пройти по ссылке на Евростат, и слева вверху в выпадающем списке выбрать не medium size households, а medium size industries, то ВНЕЗАПНО обнаружится, что цены на электричество для промышленности в Германии аж на 8% ниже, чем средние по Евросоюзу. Вот такое вот перекрестное субсидирование наоборот.
Четвёртая проблема - количество энергии, произведённой солнечной батареей пока не хватает на компенсацию энергии по её созданию
Ну, это уж совсем неправда. Причем это ведь один из мифов, которые я разобрал в исходной статье. Время, за которое солнечная система вырабатывает энергию, затраченную на свое создание, сейчас оценивается в 1,5...3,5 года. Курить тут на стр. 31-33, и здесь. Энергетическая убыточность солнечных панелей осталась где-то в 80-х годах прошлого века.
То есть, у гансов сейчас энергетически убыточное хозяйство.
И это тоже неправда.
Германия является нетто-экспортером электроэнергии, поскольку производит за год примерно на 6% больше электричества, чем потребляет.
Выводы
1. Спасибо всем, кто дочитал.
2. Дискуссию на эту тему лично я сворачиваю.
3. Ни один из тезисов оппонента не находит фактического подтверждения при вдумчивом анализе имеющихся данных. Никаких запущенных проблем в немецкой электроэнергетике нет и пока не предвидится.
4. В очередной раз я убедился в том, что споры с любителями - затратный по времени, но в целом совершенно бесполезный труд.
5. Я искренне не понимаю, зачем немцы ЭТО делают
Полагаю, федеральный министр экономики и энергетики Германии Зигмар Габриэль счел бы уместным в ответ на этот вопрос процитировать Сергея Лаврова с его бессмертным "Who are you to fucking lecture me"?
P.S. Вообще-то, я восхищен смелостью и масштабом задуманной трансформации в энергетике Германии. Немцы демонстрируют всему миру, как можно задаться глобальной целью и уверенно к ней двигаться. Да, они выбрали отнюдь не инерционный путь. И, да - они уже сталкиваются с трудностями, а в ближайшие 20 лет трудностей у них еще прибавится. http://www.ag-energiebilanzen.de/index.php?article_id=29&fileName=ausw_25082015_ov.pdf
Но я прекрасно понимаю их выбор. В современном мире трудно претендовать на самостоятельность и независимость (а они явно хотят на них претендовать), если твоя электроэнергетика зависит от зарубежных энергоресурсов на 47%, а энергетика в целом - на 85%. К 2050 году немцы собираются снизить эту зависимость до 10% в электроэнергетике, и до 15% по энергетике в целом. И надо признать, что они уже достигли внушительных результатов.
Россия тоже задумывала подобную по масштабам трансформацию с условным названием «слезание с сырьевой иглы». Разговоры говорятся и стратегии пишутся уж не один десяток лет, однако похвастаться пока что особо нечем.