ГОЛОСОВАНИЕ

Как вы считаете, нужно ли развивать альтернативную генерацию (прерывистые ВИЭ) в России?




Солнечные эльфы Калифорнии (часть 1)

Солнечные эльфы Калифорнии (часть 1)   15

Энергетика

17.11.2017 14:00  9.4 (22)  

Станислав Безгин

6403

Солнечные эльфы Калифорнии (часть 1)

В серии статей я рассматривал разные виды прерывистой возобновляемой энергетики, или, согласно моей личной терминологии, альтернативно одаренной энергетики (АОЭ). Затрагивались вопросы интеграции больших объемов АОЭ в энергосети, ветроэнергетики в Австралии, в Дании, приливной энергетики, малой "домашней" энергетики, и ряд других вопросов. Пожалуй, будет интересно рассмотреть быстрорастущий  в мире сегмент АОЭ - солнечную энергетику.

Для изучения этого вопроса давайте посмотрим на один из самых паразитических  постиндустриальных регионов мира - Калифорнию.  Замечательная почти страна, населена хорошими людьми, хотя и с большой долей радужных креаклов, разъезжающими по дорогам штата исключительно на теслах, и усиленно борющихся с глобальным потеплением.

Солнечных эльфов Калифорнии я собираюсь рассмотреть в двух статьях, в первой будет перевод статьи из Лос Анжелес Таймс, во второй «Кривая Утки» Калифорнии, и экономика солнечных станций, включая термальные станции. 

Для начала темы я приведу отрывки (со своими комментариями) из большой статьи в Los Angeles Times. Статья пунктиром показывает основные достижения и проблемы с которым столкнулась Калифорния в тяжелом деле спасения планеты от углекислого газа.

"California invested heavily in solar power. Now there's so much that other states are sometimes paid to take it" . (желающие прочитать ее полностью делают это тут ) (июнь 2017 г.) 

"Калифорния по тяжелой инвестирует в солнечную энергию. Теперь ее так много, что иногда приходится платить другим штатам, чтобы избавиться от нее"

В течение 14 дней в течение марта электросети в Аризоне получали подарок от Калифорнии: бесплатную солнечную энергию. Ну, на самом деле лучше, чем бесплатную. В те дни Калифорния производила так много солнечной энергии, что платила Аризоне за избавление от избытка электроэнергии чтобы не перегружать свои собственные энергосети. Это также происходило восемь дней в январе и девять в феврале. Говорят, что эти транзакции помогли сэкономить потребителям электроэнергии в Аризоне миллионы долларов в этом году, хотя операторы сетей отказались сказать точно, сколько. А Калифорния при этом еще и платила другим штатам за получаемое электричество.

Число дней, когда Калифорния «выбрасывала» неиспользованное солнечное электричество, было бы еще выше, если бы государство не приказывало бы некоторым солнечным станциям останавливать генерацию- даже когда газовые электростанции, которые способствуют выбросам парниковых газов, продолжали производить электричество.

Генерация солнечной энергии и энергии ветра была «обрезана» на относительно небольшой объем - около 3% в первом квартале 2017 года, но это более чем в два раза больше по сравнению с аналогичным периодом прошлого года. Развитие солнечной генерации будет увеличивать объем «обрезаемой» энергии в будущем..

Почему Калифорния, чемпион по возобновляемой энергии, не использует всю солнечную энергию, которую она может генерировать?

Ответом, в частности, является то, что штат добилось значительных успехов в увеличении производства возобновляемой энергии в последние годы. Но это также отражает острые конфликты между основными энергетическими игроками в штате, по проблеме как наилучшим образом интегрировать эти новые источники электроэнергии в систему, в которой по-прежнему преобладает генерация на ископаемом топливе.

В округе Западный Керн солнечные батареи почти на двух квадратных милях земли составляют проект «Солнечный маяк», принадлежащий Департаменту воды и энергетики Лос-Анджелеса. (Mel Melcon / Los Angels Times)

В Калифорнии нет органа власти, который бы полностью отвечал за энергетическую политику. Это привело к двойственному подходу, который создает постоянно увеличивающийся избыток энергии и оказался дорогостоящим для потребителей электроэнергии. Тарифы здесь росли быстрее, чем в остальной части США, и теперь калифорнийцы платят за электричество примерно на 50% больше, чем в среднем по стране.

Какой сюрприз, штат с самой большой долей бесплатной энергией, имеет самые высокие тарифы. Хотя, впрочем, почему сюрприз ? Разумеется, двойное вложение средств в инфраструктуру, приводит к росту совокупных расходов на электричество.

Возможно, самый яркий пример: Калифорнийский законодатели санкционировали, что к 2030 году половина электроэнергии штата должна поступать из возобновляемых источников; сегодня это примерно одна четверть. Эта цель когда-то считалась дико оптимистичной. Но солнечные панели стали намного эффективнее и дешевле. Таким образом, солнечная энергия теперь часто бывает такой же цены или дешевле, чем у большинства других видов электроэнергии, и ее производство так сильно взлетело, что цель теперь выглядит смехотворно легкой.

Конечно, если не учитывать расходы на балансировку пилы, то может казаться, что "солнечная энергия дешевле, чем большинство других видов энергии", только вот экономику не так легко обмануть. Растущие совокупные расходы системы, приводят к растущим тарифам и/или падающей надежности системы.

В то же время, однако, государственные регулирующие органы, которые действуют независимо от законодательной власти, до недавнего времени продолжали уделять особое внимание предложениям электрокомпаний по строительству новых газовых электростанций.

Вот так вот, религиозные деятели хотят добить энергосистему (и экономику) штата, а специалисты пытаются этому сопротивляться. 

Лидер Сената штата Кевин де Леон (D-Los Angeles) хочет, чтобы Calilfornia производила 100% своего электричества из чистых источников энергии, таких как солнечная энергия и ветер, к 2045 году. (Луис Синко / Los Angeles Times)

Эти конфликтующие подходы раздражают лидера Сената Кевина де Леон (D-Los Angeles), который выступает против новых станций на ископаемом топливе. Он предложил закон, который потребовал бы, чтобы штат выполнил свою задачу в достижение объема 50% возобновляемой энергии пятью годами ранее, к 2025 году. Еще более амбициозно он недавно предложил закон, требующий 100% энергии штата из возобновляемых источников энергии к 2045 году.

Обратите внимание, что пока еще в мире не существует энергосистемы с долей альтернативно одаренного электричества более 20%. То есть пока еще мы нигде не видели "звериный оскал зеленой энергетики" в полный рост. Возможно, никогда и не увидим, так как я сомневаюсь в способности энергосистемы существовать, после того, как доля прерывистой возобновляемой энергетики (АОЭ) превысит 20%. 

«Я хочу быть уверенным, что у нас не будет двух разных путей», - сказал де Леон. «Развитие производства чистой энергии, и одновременное строительство газовых станций является «плохим капиталовложением».

То есть в принципе понимание, что два пути сразу - это плохо, у него есть. Только вот когда специалисты пытаются его убедить, что нормальная энергетика необходима, а "зеленая" энергетика это паразитическое украшательство, товарищ им не верит. И правильно делает. Пусть развивается АОЭ в Калифорнии.

Экологические группы еще более критичны. Они утверждают, что строительство новых газовых станций в то же время, когда принудительно ограничивается («отбрасывается») излишек производимой солнечной энергии «показывает, что энергокомпании при - поддержке регуляторов – ставят приоритет получения прибыли выше сокращения выбросов парниковых газов

Надо, же какие мерзавцы - интересы прибыли, то есть здравого смысла и окупаемости, они смеют ставить выше чем священная религиозная цель эльфов - снизить выбросы углекислого газа.

Чиновники и менеджеры энергокомпаний оспаривают эту точку зрения. Они утверждают, что переход от энергии ископаемого топлива к возобновляемой энергии является сложным и что излишек мощностей неизбежен.

Достаточно сложно объяснить простые вещи, и при этом не оказаться в числе ватников и ретроградов. Специалистам приходится говорить эзоповым языком. В частности "излишек мощности неизбежен" - означает, что сколько не добавляйте в сеть прерывистую альтернативную "генерацию", в ней все равно должна присутствовать нормальная генерация в объеме равном объему максимального возможного потребления.

Они отмечают, что спрос на электроэнергию колеблется - летом она выше в Калифорнии из-за кондиционирования воздуха и ниже зимой, поэтому некоторые производственные мощности неизбежно будут недоиспользоваться зимой. Кроме того, солнечный источник энергии также вариативный. Он достигает максимума в полдень, когда солнечный свет сильнее всего. Но даже тогда он не является полностью надежным. Потому что никто не может быть уверен, когда облака могут блокировать солнечный свет в течение дня.  Для восполнения провалов необходима генерация электричества из ископаемого топлива. Специалисты энергокомпаний отмечают, что производство солнечной энергии часто приходится прекращать («отбрасывание энергии»), потому что запуск и остановка газовых станций является более дорогостоящим и более сложным, чем остановка солнечных батарей.

То есть бронепоезд на запасном пути нужно держать все время. 

В пустыне Мохаве на границе штата Калифорния / Невада солнечная термальная электрическая станция Ivanpah использует 347 000 зеркал (размером с гаражную дверь) для нагрева воды, которая питает парогенераторы. Эта солнечная тепловая станция - один из объектов чистой энергии, которое помогает производить 10% электроэнергии штата. (Марк Бостер / Лос-Анджелес Таймс)

Однако, несмотря на растущий избыток энергии, власти только недавно согласились приостановить рассмотрение предложений о строительстве новых электростанций на природном газе, чтобы пересмотреть вопрос о том, нужны ли они.

Ключевым вопросом в дискуссии является, сможет ли Калифорния опираться на возобновляемые источники энергии для покрытия большинства или всех своих потребностей и безопасно прекратить использование станций на ископаемом топливе.

Ответ в значительной степени зависит от того, насколько быстро будут улучшаться аккумуляторы, будут ли они дешевле и смогут ли хранить энергию для использования, когда солнце не светит. Сторонники солнечной энергетики говорят, что технология быстро развивается, и это сделает возможным использование возобновляемых источников энергии намного раньше, чем это было ранее предсказано, возможно, через два десятилетия или даже меньше, что означает мало необходимости в новых электростанциях с продолжительностью жизни от 30 до 40 лет.

Такое, несколько эстонское осознание того, что ответ зависит от наличия дешевых аккумуляторов, и это притом, что  в Калифорнии прерывистая возобновляемая энергетика уже много лет бурно развивается (причем на субсидиях). Вероятно, для разумных людей было бы правильней сначала изобрести дешевые аккумуляторы, а уже потом коренным образом перестраивать энергетику страны. Но радужным личностям легких путей не нужно. Гораздо лучше, сначала убить энергетику, получить самые высокие тарифы в стране, а потом сидеть и мечтать о том, что через двадцать лет появятся дешевые аккумуляторы. 

 «Это не проблема возобновляемых источников энергии. Это проблема возобновляемой политики государства», - сказал Гэри Акерман, президент Western Power Trading Forum, ассоциации независимых производителей электроэнергии. «Мы вынуждены принудительно сокращать (отбрасывать излишки) генерацию возобновляемой энергии в летние месяцы. А весной мы должны доплачивать людям деньги, чтобы заставить их брать энергию».

Не так давно солнечная энергия была едва ли на уровне ошибки округления для производителей энергии в Калифорнии.

В 2010 году на электростанциях в штате было произведено чуть более 15% электроэнергии из возобновляемых источников. Но это была главным образом ветровая и геотермальная энергия, всего лишь 0,5% от солнечной энергии. Теперь, когда общая сумма выросла до 27%, солнечной энергии генерируется 10%, то есть большая часть увеличения произошла за счет солнца. Эти данные не включает сотни тысяч солнечных систем на крышах, которые дают дополнительные 4 процентных пункта, и их доля постоянно растет.

Быстрое развитие солнечной энергии связано с ее падающей ценой, что делает ее очень конкурентоспособной с другими источниками электроэнергии. Частично это связано с субсидиями, но значительная часть снижения приходится на резкое снижение стоимости изготовления солнечных панелей и повышение их эффективности.

Частично связано с субсидиями, частично со снижением цены панелек, ну и не забываем, что благодаря росту тарифов иметь дома собственную панельку становится "выгодно". И неважно, что дальнейшая установка домашних панелек приведет к дальнейшему росту тарифов, и никого не волнует, что фактически эта "выгода" образуется за счет обворовывания соседей, главное, что она реально стимулирует быстрее переходить на светлое эльфийское электричество.

Средняя стоимость солнечной энергии для жилых, коммерческих и коммунальных объектов снизилась на 73% в период между 2010 и 2016 годами. Солнечное электричество сейчас стоит от 5 до 6 центов за киловатт-час то есть примерно, как электроэнергия, произведенная на газовых станциях, и вполовину меньше стоимости ядерной энергетики.

Казалось бы парадокс, эта фраза противоречит информации о росте тарифов в Калифорнии. На самом деле, фраза правдивая, но можно ведь скромно умолчать, что это происходит за счет эффекта канибализации бизнеса, которому подвержены любые виды альтернативно одаренной энергетики. В тот момент, когда энергия есть, она есть у всех одновременно и цена энергии стремится к  нулю, но одновременно совокупные расходы системы растут, и поэтому среднедневные тарифы всегда стремятся в космос. И чем больше в системе дешевой альтернативной энергии, и чем "дешевле" она  будет обходится потребителям, тем дороже будут средние тарифы, и тем дороже будет обходится электричество в целом, для потребителей, экономики и налогоплательщиков (включая плательщиков колониальных налогов).

Пролетите над равниной Карризо в Центральной долине Калифорнии недалеко от Сан-Луиса-Обиспо, и вы увидите, что некогда бесплодная земля теперь представляет собой огромную  солнечную ферму с панелями, покрывающими более семи квадратных миль - одним из крупнейших проектов в области чистой энергии в мире. Когда солнце светит над Солнечной фермой Топаз, сверкающие панели производят достаточно электроэнергии для питания всех жилых домов в городе размером с Лонг-Бич, население 475 000 человек.

Три крупных акционерных предприятия штата, теперь считаются крупнейшими производителями солнечной энергии. Южная Калифорния Эдисон производит или покупает более 7% своего электричества от солнечных генераторов, Pacific Gas & Electric 13% и San Diego Gas & Electric 22%.

Точно так же пролетите над любым крупным городом, и вы увидите дома, склады, предприятия и автостоянки с солнечными установками на крыше.

Чтобы избежать перегрузки системы CAISO может бороться с периодическим избытком энергии двумя путями: приказывать некоторым солнечным и ветро станциям временно прекращать генерацию или перенаправлять избыток энергии в другие штаты.

Это потому что слишком много электроэнергии может перегрузить систему передачи и привести к перебоям в подаче электроэнергии, так же, как слишком мало. Проблема усложняется тем, что хотя CAISO может требовать прекращения генерации от крупных производителей, оператор не может контролировать малые солнечные установки на крышах, которые производят электричество.

CAISO становится все сложнее и сложнее жонглировать этими излишками.

В 2015 году солнечная и ветро генерация сокращалось примерно в 15% времени в течение 24-часового периода. Это выросло до 21% в 2016 году и 31% в первые несколько месяцев этого года. В большинстве случаев это связано с увеличением объема производства солнечной энергии, хотя в этом году в штате увеличилось производство гидроэлектроэнергии, что привело к избытку возобновляемых источников энергии.

Даже когда генерация солнечной энергии принудительно сокращается, штат может производить больше, чем он использует, потому что трудно точно уравнять спрос и предложение. Все больше домовладельцев устанавливают солнечные панели на крыше и их панели могут отправлять больше электроэнергии в сеть, чем ожидалось в то время, как общее потребление энергии штата может упасть ниже ожидаемого.

Это означает, что CAISO все чаще имеет избыток солнечной энергии и энергии ветра, которую он может отправить в Аризону, штат Невада и другие штаты.

Когда этим штатам требуется больше электроэнергии, чем они производят, они платят Калифорнии за энергию. Но все больше количество дней, когда в Калифорнии избыток электричества приходится на периоды с отсутствием потребности соседей в дополнительном электричестве, поэтому Калифорния должна заплатить за отдачу им энергии. CAISO называет это «отрицательной ценой».

Почему Калифорния должна платить, а не просто отдавать энергию бесплатно?

Когда нет спроса на всю энергию, которую производит государство, CAISO необходимо быстро продать избыток, чтобы избежать перегрузки электрической сети, что может привести к отключению электроэнергии. Избыток приводит к падению цен, даже ниже нуля. Это потому что Аризона должна ограничить свою собственную генерацию электричества, чтобы принять энергию Калифорнии, когда она на самом деле не очень-то и нужна, а это приносит дополнительные расходы. Таким образом, Аризона будет согласна принять энергию из Калифорнии, только если у нее есть экономический стимул, то есть если за это заплатят.

Понятно, что периодически набегающие волны "бесплатной" энергии разрушающе действуют на энергосистему. (Кстати, именно поэтому страны на границе с Германией или устанавливают, или требуют установки блокираторов, ограждающих их энергосистемы, от "бесплатных"  излишков немецкой альтернативной одаренной энергии.) Возможно, что дешевле и правильней было бы взорвать все магистрали объединяющее Калифорнию и другие штаты, чтобы оставить их вариться в собственном альтернативном соку, но, очевидно, это запрещено , поэтому штаты соседи хотя бы стараются содрать с Калифорнии деньги, за ту пользу которую она им причиняет.

В течение первых двух месяцев этого года CAISO платила за перераспределение избыточной энергии в другие штаты в семь раз чаще, чем в тот же период в 2014 году. «Отрицательная цена» была в среднем в 18% от всех продаж, против примерно 2,5% в том же период в 2014 году.

Большинство «отрицательных цен» обычно происходят в относительно короткие периоды в полдень, когда производство солнечной энергии является самым высоким. Но то, что произошло в марте, показывает, как растущий избыток солнечной энергии может оказывать гораздо большее влияние в будущем. Периоды «негативного ценообразования» продолжались дольше, чем в прошлом, часто в течение шести часов за один раз и один раз в течение восьми часов, согласно отчету CAISO.

Проблема с избытком энергии будет несколько ослабляться летом, когда потребление электроэнергии в Калифорнии на 50% выше, чем зимой. Но CAISO признает, что сокращение и «отрицательное ценообразование», вероятно, будут происходить все чаще в будущем, поскольку производство солнечной энергии продолжает расти, если не принять меры для более эффективного управления избыточной электроэнергией.

Солнечная электрическая термальная система Ivanpah Solar, принадлежащая NRG Energy и BrightSource Energy, занимает 5,5 квадратных миль в пустыне Мохаве. Станция может поставлять электроэнергию 180 000 клиентов Pacific Gas & Electric и Southern California Edison. (Марк Бостер / Лос-Анджелес Таймс)

Крупнейшая энергокомпания Аризоны, государственная служба штата Аризона, является одним из крупнейших бенефициаров щедрости Калифорнии, поскольку она находится по соседству, и энергия может легко передаваться по линиям электропередач.

В те дни, когда Аризоне платят за избыточную солнечную энергию Калифорнии, государственная служба штата Аризона утверждает, что она сокращает свою собственную солнечную генерацию, а не генерацию на ископаемом топливе. Поэтому избыточная солнечная энергия Калифорнии не снижает выбросы парниковых газов, когда она передается в Аризону.

Почти умные люди живут в Аризоне, видимо, они менее радужные. Они предпочитают не убивать свою нормальную энергетику, а отключать солнечную. Были бы совсем умные, если бы изначально бы ее не строили бы.

CAISO говорит, что он не подсчитывает, сколько заплачено другим в этом году за избыток электроэнергии. Но недавний отчет об избыточном снабжении показал, что оператор часто платит покупателям до 25 долл. США за мегаватт-час, чтобы заставить их взять лишнюю энергию, сообщает Управление энергетической информации.

Это хорошая сделка для Аризоны, которая использует то, что ей платят Калифорнии, чтобы сократить счета за электричество собственных клиентов. Покупатели коммунальных услуг обычно платят в среднем от 14 до 45 долларов США за мегаватт-час за электричество, когда нет избытка от производства солнечной энергии.

Притом что солнечная энергия растет настолько сильно, что ее иногда принудительно сокращают, нужно ли Калифорнии тратить от 6 до 8 млрд. Долл. США на строительство или реконструкцию восьми электростанций на природном газе, которые получили предварительное одобрение со стороны регулирующих органов, тем более что законодательные лидеры хотят ускорить уход от энергии ископаемого топлива?

Ответ зависит от того, кого вы спрашиваете.

Энергокомпании неоднократно заявляли «да». До последнего времени регулирующие органы штата с этим соглашались, одобряя почти все предложения для новых электростанций. Но в этом месяце, ссылаясь на растущий излишек электроэнергии, регулирующие органы объявили о планах приостановить более ранние утверждения четырех из восьми заводов, чтобы определить, действительно ли они нужны.

В Калифорнии так много избыточного электричества, что существующие электростанции в среднем работают с коэффициентом использования мощности чуть менее одной трети. И некоторые станции закрываются на десятилетия раньше запланированных.

Несмотря на это большие энергокомпании продолжают настаивать на строительстве всех станций, утверждая, что строительство газовых станций не противоречит развитию солнечной энергии. Они говорят, что оба пути необходимы для обеспечения того, чтобы в Калифорнии были надежные источники энергии  - где бы и когда бы это ни было необходимо.

На сегодня Калифорния имеет около 50 гигаватт установленной мощности нормальной энергетики. Максимальный исторический пик потребления как раз был равен 50 гигаваттам. Сейчас, обычно, пиковое потребление составляет около 45 гигаватт, С учетом какой- никакой помощи от альтернативной энергетики, штат имеет запас порядка 5-10 гигаватт. Бедненько, но пока жить можно. Правда специалистам видимо лучше известно какие из этих мощностей уже устарели и требуют замены.

Тем не менее возможно им действительно стоит больше задумываться не о строительстве новых газовых станций, а о сохранении на рынке существующих. В 2016 году две большие газовые станции обанкротились так как не смогли получать достаточно доходов на искаженном калифорнийском рынке (578 MW Sutter Energy Center ,  1,200 MW La Paloma plant ). Еще порядка 6 гигаватт находятся под угрозой закрытия (As gas plants struggle, California seeks new flexible capacity strategies )

Когда/если эти станции будут закрыты, надежность работы энергосистемы и возможность балансировки энергосистемы Калифорнии, будет в основном зависеть от интерконекторов в соседние штаты, те где более здоровые на голову политики, не так сильно торопятся убивать нормальную энергетику

Другие плюсы, минусы и экономику солнечной энергетики Калифорнии, я подробно рассмотрю в следующей статье.

Пока можно сказать, что в то время как в среднем по стране тарифы с 2008 г. упали, в Калифорнии они выросли. Конечно в этом виноват Путин, а то, что одновременно в Калифорнии получило развитие прерывистая возобновляемая энергетика - это случайность. 


Оцените статью