Kris De Decker: Как может экономика работать на солнечном сиянии и свежем бризе  21

Энергетика

17.01.2018 14:00

Станислав Безгин

3480  4.8 (4)  

Kris De Decker: Как может экономика работать на солнечном сиянии и свежем бризе

*/ Прим. переводчика: В сентябре я перевел и опубликовал статью Криса Де Декера (Как [не] может функционировать современное общество на солнечной энергии и энергии ветра ), в ней он вполне адекватно и убедительно доказывал, что современная цивилизация не способна существовать на возобновляемых источниках энергии. В заключение, он обещал в следующей статье открыть страшную военную тайну волшебный секрет как нужно переделать экономику, чтобы ее функционирование на солнечном сиянии и свежем бризе стало бы возможным. Как и обещал, я перевел эту статью и даю читателям возможность сделать вывод о реалистичности данной концепции.

Как может экономика работать на солнечном сиянии и свежем бризе

До промышленной революции люди были вынуждены подлаживать свою потребность в энергии под переменное наличие энергии. Наша глобальная торговая и транспортная система, опирающаяся на парусные лодки, действовала только тогда, когда дул ветер, и также действовали мельницы, которые обеспечивали нас продуктами и приводили в действие многие производственные процессы.

Такой же подход может быть очень полезен сегодня, особенно когда он улучшен за счет современных технологий. В частности, заводы и грузовые перевозки, такие как суда и даже поезда, могут эксплуатироваться только при наличии энергии из возобновляемых источников. Внедрение, управления спросом на энергоносители, сделает переход на возобновляемые источники энергии гораздо реалистичнее, чем сегодня.

Stoneferry (detail), a painting by John Ward of Hull

Возобновляемая энергия в доиндустриальные времена

До промышленной революции промышленность и транспорт в значительной степени зависели от прерывистых возобновляемых источников энергии. Водяные мельницы, ветряные мельницы и парусные лодки использовались с древности, но европейцы довели эти технологии до полного развития с 1400-х годов.

На своем пике, прямо перед промышленной революцией, в Европе насчитывалось около 200 000 ветровых мельниц и 500 000 мельниц с водяным питанием. Первоначально водяные мельницы и ветряные мельницы в основном использовались для изготовление муки, сложная, кропотливая работа, которая выполнялась вручную на протяжении многих веков, сначала с помощью камней, а затем с вращающейся ручной мельницей.

"Een zomers landschap" ("A summer landscape"), a painting by Jan van Os. .

Однако вскоре ветряные и водяные мельницы были адаптированы к промышленным процессам, таким как распиловка древесины, полировка стекла, изготовление бумаги, расточка труб, резка мрамора, резка металла, заточка ножей, дробление мела, изготовление пороха, чеканка монет и т. Д. , [1-3] Ветряные и водяные мельницы также использовались в производстве множества сельскохозяйственных продуктов. Они отжимали маслины, шелушили ячмень и рис, измельчали ​​пряности и табак, давили льняное, рапсовое и конопляное масло для приготовления пищи и освещения.

Even though it relied on intermittent wind sources, international trade was crucial to many European economies before the Industrial Revolution.

Так называемые «промышленные водяные мельницы» использовались в античности и были широко распространены в Европе к пятнадцатому столетию, но «промышленные ветряные мельницы» появились только в 1600-х годах в Нидерландах, стране, которая довела до максимума использование энергии ветра. Голландцы даже применяли энергию ветра, чтобы "отбирать" землю у моря, и вся страна осушалась периодически работающими ветряными мельницами до 1850 года. [1-3]

Abraham Storck: A river landscape with fishermen in rowing boats, 1679.

Использование энергии ветра для транспортировки - в виде парусников - также процветало с 1500-х годов, когда европейцы открыли «новые земли». Ветроэнергетический транспорт поддерживал надежную, разнообразную и постоянно расширяющуюся международную торговую систему как массовыми продуктами (такими как зерно, вино, древесина, металлы, керамика и консервированные рыбы), и предметами роскоши (такими как драгоценные металлы, меха, специи, слоновая кость, шелк и медикаменты) так и человеческих рабов. [4]

Несмотря на то что международная торговля полагалась на прерывистые источники ветра, она имела решающее значение для экономики многих европейских стран. Например, голландская судостроительная промышленность, в которой использовалось около 450 ветряных мельниц, импортировала практически все свое сырье с Балтики: древесину, смолу, железо, коноплю и лен. Даже снабжение продовольствием зависело от ветра. К концу 1500-х годов голландцы импортировали из Гданьска две тысячи судов зерна в год. [4] Парусники также были важны и для рыбалки.

Как справлялись с прерывистостью энергии в доиндустриальные времена

Прежде чем ископаемое топливо заняло свое место, в течение примерно 500 лет, прерывистые источники возобновляемой энергии были критически важны для европейского общества. При этом для борьбы с переменным появлением энергии ветра и воды не было никаких химических батарей, линий электропередачи и  балансирующей способности электростанций на ископаемом топливе. Итак, как наши предки справлялись с большой прерывистостью источников возобновляемой энергии?

В какой-то степени они рассчитывали на технологические решения, чтобы подогнать производство энергии под спрос на энергию, как и сегодня. Уровень воды в реке зависит от погоды и сезонов. Плавучие и шлюзовые мельницы были одними из самых ранних технологических решений этой проблемы. Они поднимались и опускались с уровнем воды, что позволяло им поддерживать более предсказуемый режим работы. [1-2]

To some extent, our ancestors were counting on technological solutions to match energy supply to energy demand, just as we do today.

Кроме того, энергия воды может быть сохранена для последующего использования. Начиная со Средних веков, строились плотины для создания мельничных прудов, формы хранения энергии, которая похожа на сегодняшние гидроэнергетические резервуары. Резервуары хранилища выровняли поток воды и гарантировали, что вода была доступна, когда это было необходимо. [2] [5]

Но реки все-таки могут высыхать или замерзать в течение длительного времени, делая плотины и регулируемые колеса бесполезными. Кроме того, в случае использования ветряных мельниц, подобных технологических решений не существовало. [3] [6-7]

The Horse Mill, a painting by James Herring. Ca. 1850.

Технологической альтернативой для прерывистой энергии воды и ветра была «зверская» мельница или «конная мельница». [8] В отличие от силы ветра и воды, на лошадей, ослов или быков можно было рассчитывать, что они дадут энергию, когда это будет необходимо. Однако конные мельницы были дорогими и неэффективными для работы: кормление лошади требовало земельного участка, способного кормить восемь человек. [9] Следовательно, использование энергии животных в крупномасштабных производственных процессах было редкими. Конные мельницы в основном использовались для измельчения зерна или в качестве источника энергии в небольших мастерских, с использованием тягловых животных. [1]

Очевидно, что конные мельницы не были пригодным резервным источником питания для парусных судов. В принципе, парусные лодки могли вернуться к человеческой мускульной энергии, когда ветер был недоступен. Однако достаточно большой гребной экипаж нуждался в дополнительной воде и еде, которая ограничивала бы дальность плавания корабля и/или его грузоподъемность. Поэтому гребля в основном использовалась на военных судах и небольших лодках.

Корректировка производства энергии относительно потребления энергии: заводы

Из-за их ограниченных технологических возможностей для борьбы с прерывистостью возобновляемых источников энергии наши предки прибегали к стратегии, о которой мы в основном забыли: они адаптировали свое энергопотребление к переменному энергоснабжению. Другими словами, они согласились с тем, что возобновляемые источники энергии не всегда доступны и действовали соответственно. Например, ветряные мельницы и парусники просто не использовались, когда ветра не было.

Painting: Mills in the Westzijderveld near Zaandam, a painting by Claude Monet. 

В промышленных ветряных мельницах работа выполнялась всякий раз, когда дул ветер, даже если это означало, что мельник должен был работать день и ночь, делая лишь короткие перерывы на сон. Например, в документе указанно, что на мельнице в Кранбруке, Англия, у мельника однажды было только три часа сна в ветреный период продолжительностью 60 часов. [3] Книга 1957 года о ветряных мельницах, частично основанная на интервью с последними выжившими мельниками, показывает настоятельную необходимость использования ветра, когда он был доступен:

Довольно часто, когда ветер осенью дул постоянно, мельник работал с воскресенья до полуночи во вторник вечером, в среду утром до ночи в четверг и в пятницу утром до полуночи в субботу, получая лишь несколько обрывочных периодов сна; и хороший мельник всегда просыпался в постели, когда поднимался ветер, вставал посреди ночи, чтобы завести мельницу, потому что ветер руководил его работой, и его нужно использовать, когда он дует. Многим деревням временами не хватало пшеничного хлеба, потому что местная водяная мельница была заброшена при отсутствии воды; и хлеб из ячменной муки или даже картофельный хлеб оставался единственно доступным в кризис безветренной осени. [10]

В более ранние, более консервативные времена, мельник мог быть наказан за работу в воскресенье, но это не всегда его заботило. Когда протест против воскресной работы был высказан г-ну Уэйду с Уикльвудской мельницы, Норфолк, он ответил: «Если Господь достаточно добр, чтобы направить мне ветер в воскресенье, я его буду использовать». [11] С другой стороны, когда не было ветра, мельники делали другую работу, например, обслуживали механизмы мельницы или брали выходной. Ной Эдвардс, последний мельник мельницы Аркли, Хартфордшир, «сидел бы на сцене в прекрасный вечер и играл бы на своей скрипке.

Корректировка производства энергии относительно потребления энергии: парусники

Аналогичный подход существовал для дальних плаваний с использованием парусных лодок. Когда не было ветра, матросы оставались на берегу, поддерживали и ремонтировали свои корабли или делали другую работу. Они планировали свои поездки в соответствии с сезонами, используя благоприятные сезонные ветры и течения. Ветры в море не только намного сильнее, чем над землей, но и более предсказуемы.

Sailors planned their trips according to the seasons, making use of favourable seasonal winds and currents. 

Атмосфера планеты окружена шестью основными ветровыми поясами, по три в каждом полушарии. Пять основных морских течений коррелируют с доминирующими ветровыми потоками.

The Maas at Dordrecht, a painting by Aelbert Cuyp, 1660.

Постепенно европейские моряки расшифровали глобальную структуру ветров и течений и в полной мере использовали их для создания новых морских маршрутов по всему миру. К 1500-м годам Христофор Колумб понял, что комбинация пассатов и западных ветров дает возможность совершить кругосветный маршрут для парусных судов, пересекающих Атлантический океан.

Пассаты достигают своей максимальной северной широты в конце северного лета, доходя до Испании и Португалии. Эти летние пассаты позволили легко плавать из Южной Европы в Карибский бассейн и Южную Америку, потому что ветер дул в этом направлении на всем протяжении пути.

Wind map of the Atlantic, September 9, 2017. Source: Windy

Повторить тот же путь назад было бы почти невозможно. Тем не менее иберийские моряки сначала отправились на север, чтобы поймать преобладающие западные ветры, в конце зимы и вернуться обратно в Южную Европу. В 1560-х годах путешественник Андрес де Урданета обнаружил аналогичный маршрут туда и обратно в Тихом океане. [12]

The use of favourable winds made travel times of sailboats relatively reliable. The fastest Atlantic crossing was 21 days, the slowest 29 days.

Использование благоприятных ветров сделало время плавания парусников относительно предсказуемым. В «Ocean Passages for the World» говорится, что типичное время прохождения от Нью-Йорка до пролива Ла-Манш для парусного судна середины XIX - начала XX века составляли от 25 до 30 дней. С 1818 по 1832, самый быстрый переход был 21 день, самый медленный 29 дней. [13]

Путешествие с пролива Ла-Манш в Нью-Йорк занимало 35-40 дней зимой и 40-50 дней летом. К Кейптауну, Мельбурну и Калькутте приходилось 50-60 дней, 80-90 дней и 100-120 дней, соответственно. [13] Эта скорость путешествий в два-три раза медленнее по сравнению со скоростью современных судов-контейнеровозов, которые меняют свою скорость в зависимости от цен на топливо и экономического спроса.

Старый подход, новые технологии

Стратегически, уравнивание потребления энергии с производством энергии, для использования прерывистых источников, остается столь же ценным решением как это было в доиндустриальную пору. Однако это не означает, что нам нужно вернуться к доиндустриальным средствам. У нас есть лучшие технологии, которые значительно упрощают синхронизацию экономических потребностей с капризами погоды.

Shipping in a calm, a painting by Charles Brooking, first half 18th century.

В следующих пунктах я более подробно рассмотрю, как промышленность и транспорт могут работать только на прерывистых источниках энергии и покажу, как новые технологии открывают новые возможности. Затем я проанализирую воздействие на потребителей, рабочих и экономический рост.

Промышленное производство

В глобальном масштабе промышленное производство составляет почти половину всего потребления энергии. Многие механические процессы, которые велись ветряными мельницами по-прежнему важны сегодня, такие как распиловка, резка, расточка, сверление, дробление, удар, заточка, полировка, фрезерование, точение и т. Д. Все эти производственные процессы могут выполняться с прерывистыми источниками питания.

То же самое касается процессов производства продуктов питания (измельчение, шлифование или обрезка зерен, прессование оливок и семян), добыча руды и выемка грунта (сбор и подъем грунта и руды, дробление горных пород и руд) или производство текстиля (футеровка, подготовка волокон, вязание и ткачество). Во всех этих примерах прерывистая подача энергии не влияет на качество производственного процесса, а только на скорость производства.

Many production processes are not strongly disadvantaged by an intermittent power supply.

Выполнение этих процессов на переменных источниках энергии стало намного проще, чем в прежние времена. Так как, ветряные электростанции теперь полностью автоматизированы, а традиционная ветряная мельница требовала постоянного внимания. [14]

Image: “Travailler au moulin / Werken met molens”, Jean Bruggeman, 1996.

Однако не только ветровые турбины (и гидротурбины) являются более практичными и мощными, чем в прежние времена, теперь мы можем использовать солнечную энергию для производства механической энергии. Обычно это делается с солнечными фотоэлектрическими (PV) панелями, которые преобразуют солнечный свет в электричество для запуска электродвигателя.

Следовательно, завод, который требует механической энергии, может работать на сочетании ветра и солнечной энергии, что увеличивает шансы на получение достаточного количества энергии для запуска его механизмов. Способность собирать солнечную энергию важна, поскольку она является наиболее широкодоступным источником возобновляемой энергии. Большая часть потенциальной мощности для гидроэнергетики уже используется. [15]

Тепловая энергия

Еще одно существенное различие с доиндустриальными временами заключается в том, что мы можем применить ту же стратегию к основным производственным процессам, которые требуют тепловой энергии вместо механической энергии. Тепло доминирует в промышленном использовании энергии, например, при производстве химических веществ или микрочипов или в выплавке металлов.

В доиндустриальные времена производственные процессы, требующие тепловой энергии, приводились в действие сжиганием биомассы, торфа и / или угля. Использование этих источников энергии вызвало серьезные проблемы, такие как широкомасштабное обезлесение, потеря земли и загрязнение воздуха. Хотя солнечная энергия использовалась в более ранние времена, например, для испарения соли на побережье моря, для сушки сельскохозяйственных культур для консервации или для высушивания глиняных кирпичей, ее использование ограничивалось процессами, требующими относительно низких температур.

We can apply the same strategy to basic industrial processes that require thermal energy instead of mechanical energy, which was not possible before the Industrial Revolution.

Сегодня возобновляемые источники энергии, кроме биомассы, могут использоваться для производства тепловой энергии двумя способами. Во-первых, мы можем использовать ветряные турбины, водяные турбины или солнечные фотоэлектрические панели для производства электроэнергии, которую затем можно использованы для производства тепла. Это было невозможно в доиндустриальные времена, потому что электричества не было.

Augustin Mouchot's solar powered printing press, 1882. 

Во-вторых, мы можем применять солнечное тепло непосредственно, используя плоские коллекторы или вакуумные трубчатые коллекторы, которые собирают солнечную радиацию со всех сторон и могут нагреваться до температуры 120 градусов Цельсия. У нас также есть солнечные зеркальные концентраторы, которые отслеживают солнце, концентрируют его излучение и могут создавать температуры, достаточно высокие, чтобы расплавлять металлы или производить микрочипы и солнечные панели. Эти солнечные технологии стали доступны только в конце 19-го века, благодаря достижениям в производстве стекла и зеркал.

Ограниченное хранение энергии

Функционирование заводов на прерывистых источниках энергии не исключает использования аккумуляторов энергии или поддерживающей генерации диспетчеризируемых станций. Корректировка потребления под производство энергии, должна иметь приоритет, но другие стратегии могут играть вспомогательную роль. Во-первых, энергоаккумуляторы или резервные генерирующие мощности могут быть полезны для критически важных производственных процессов, которые не могут быть остановлены на продолжительные периоды времени, таких как производство продуктов питания.

Во-вторых, кратковременное хранение энергии также полезно для функционирования производственных процессов, которые не могут быть прерваны. [16] В-третьих, кратковременное хранение энергии имеет решающее значение для контролируемых компьютером производственных процессов, что позволяет им продолжать работать во время коротких перерывов в генерации питания и безопасно отключать их в случае более длительного отключения электроэнергии. [17]

Binnenshaven Rotterdam, a painting by Jongkind Johan Berthold (1857)


По сравнению с доиндустриальными временами, теперь у нас есть все больше и больше возможностей хранения энергии. Например, мы можем использовать биомассу в качестве резервного источника энергии для производства механической энергии, чего не могли сделать доиндустриальные мельницы - до появления парового двигателя, не было способа преобразования биомассы в механическую энергию.

Before the arrival of the steam engine, there was no way of converting biomass into mechanical energy.

У нас также есть химические батареи, и у нас есть низкотехнологичные системы, такие как маховики, хранилище сжатого воздуха, гидравлические аккумуляторы и насосные хранилища. Тепловая энергия может храниться в хорошо изолированных водоемах (до 100 градусов) или в соли, масле или керамике (при гораздо более высоких температурах). Все эти решения для хранения по той или иной причине были бы не пригодны для хранения больших объемов возобновляемой энергии. Однако они могут быть очень полезными в меньших масштабах в поддержку стратегии подлаживания потребления энергии к производству энергии.

Новый век парусников

Грузовые перевозки - еще один кандидат на использование возобновляемой энергии, когда она доступна. Это наиболее очевидно для судоходства. Корабли по-прежнему перевозят около 90 процентов объемов мировой торговли, и хотя судоходство является наиболее энергоэффективным способом транспортировки на тонну-километр, общее потребление энергии очень высокое, а сегодняшние нефтяные суда чрезвычайно загрязняют окружающую среду.

Image by Arne List [CC BY-SA 2.0], via Wikimedia Commons

Часто упоминаемой высокотехнологичной идеей является установка ветровых турбин на берегу, преобразование электричества, которое они генерируют в водород, а затем использование этого водорода для питания морских судов. Тем не менее гораздо практичнее и энергоэффективно использовать ветер для движения кораблей напрямую, как мы это делали в течение тысяч лет. Кроме того, нефтеналивные грузовые суда часто простаивают в течение нескольких дней или даже недель, прежде чем они могут войти в порт или покинуть его, что делает относительную непредсказуемость парусников менее проблематичной.

It's much more practical and energy efficient to use wind to power ships directly.

Как и в случае промышленного производства, теперь у нас есть гораздо лучшие технологии и знания, доступные для того, чтобы океанское судоходство базировалось бы только на ветроэнергетике. У нас есть новые материалы для создания более совершенных и долговечных кораблей и парусов, у нас есть более точные навигационные и коммуникационные инструменты, у нас есть более предсказуемые прогнозы погоды, мы можем использовать солнечные батареи для резервного питания двигателя, и у нас есть более подробные сведения о карте ветров и течений.

Thomas W. Lawson was a seven-masted, stell-hulled schooner built in 1902 for the Pacific trade. It had a crew of 18.

Фактически, модели глобального движения ветра и течений были полностью поняты, когда век паруса был почти закончен. Между 1842 и 1861 годами американский штурман Мэтью Фонтейн Мори собрал множество корабельных журналов, что позволило ему создать карту преобладающих ветров и морских течений, а также изучить их сезонные колебания. [18]

Работа Мори позволила морякам значительно сократить время плавания просто лучше используя преобладающие ветра и морские течения. Например, путешествие из Нью-Йорка в Рио-де-Жанейро сократилось с 55 до 23 дней, а продолжительность поездки из Мельбурна в Ливерпуль сократилась вдвое - с 126 до 63 дней. [18]

В последнее время, яхтенные гонки создали много новшеств, которые никогда не применялись к коммерческим перевозкам. Например, в Кубке Америки в 2017 году команда Emirates New Zealand представила «стационарные» велосипеды для управления гидравлической системой, которая управляет лодкой. Поскольку наши ноги сильнее, чем наши руки, это позволяет быстрее управлять яхтой в гонке, но это также может быть полезно для сокращения требуемой рабочей силы для коммерческих парусных судов. [19]

А также интересны и записи о рекордах скорости. Самый быстрый парусник в 1972 году даже не достиг 50 км / ч, в то время как нынешний рекордсмен - Vestas Sailrocket 2 - проплыл со скоростью 121 км / ч в 2012 году. Хотя эти типы судов непрактичны для перевозки грузов, они могут послужить основой для более практичных проектов.

Электропоезда на энергии ветра и солнца

Мы могли бы следовать аналогичному подходу к наземным перевозкам в виде электропоездов на ветро и солнечной энергии. Подобно парусным лодкам, поезда могут работать всякий раз, когда имеется возобновляемая энергия. Разумеется, не с помощью парусов на поездах, а путем запуска их на электричестве, производимом солнечными панелями или ветряными турбинами вдоль путей. Это было бы совершенно новым применением многовековой борьбы за использование переменных источников энергии, которое стало возможным только благодаря изобретению электричества.

Wind and solar powered trains would be an entirely new application of a centuries-old strategy to deal with variable energy sources.

Функционирование грузовых поездов на возобновляемых источниках энергии - это отличное использование прерывистой энергии ветра, поскольку они обычно работают ночью, когда энергия ветра часто максимальна, а общий спрос на энергию находится на самом низком уровне. Кроме того, как и грузовые суда, грузовые поезда уже имеют ненадежные графики, потому что они часто стоят неподвижно на станциях в течение нескольких дней, ожидая полной загрузки.

Cardiff Docks, a painting by Lionel Walden, 1894

Даже скорость поездов может регулироваться количеством доступной возобновляемой энергии, точно так же, как скорость ветра определяет скорость парусного судна. Аналогичный подход мог бы также работать с другими системами электротранспорта, такими как троллейбусы или воздушные канатные дороги.

Сочетание функционирования грузовых электропоездов поездов с функционированием заводов, запитанных от солнечной и ветровой энергии, создает дополнительные возможности. Например, на первый взгляд, пассажирские поезда, работающие на солнечной или ветровой энергии, кажутся невозможными, поскольку люди менее гибки, чем товары. Если поезд на солнечной энергии не едет или едет слишком медленно, важную встречу, возможно, придется перенести в последнюю минуту. Точно так же, в пасмурные дни вообще мало кто доберётся до офиса.

Solar PV panels cover a railway in Belgium, 2016. Image: Infrabel.

Однако это можно решить, используя общие источники возобновляемой энергии для заводов и пассажирских поездов. Мощности солнечных батарей вдоль железнодорожных линий могут быть рассчитаны на облачные дни и, таким образом, гарантировать минимальный уровень энергии для минимального обслуживания пассажирских поездов (но не промышленного производства). В солнечные дни дополнительная солнечная энергия могла бы использоваться для функционирования заводов вдоль железнодорожной линии или для запуска дополнительных пассажирских (или грузовых) поездов.

Последствия для общества: потребление и производство

Как мы видели, если промышленное производство и транспортировка грузов станут зависеть от наличия возобновляемых источников энергии, мы все равно будем иметь возможность выпускать разнообразные потребительские товары и транспортировать их по всему миру. Однако не все продукты будут доступны все время. Если я хочу купить новые ботинки, мне, возможно, придется подождать подходящего сезона, чтобы они были изготовлены и доставлены.

Производство и потребление будут зависеть от погоды и сезонов. Заводы, работающие на солнечной энергии, будут иметь более высокие темпы производства в летние месяцы, в то время как заводы на ветроэнергии будут иметь более высокие темпы работы в зимние месяцы. И также должны быть приняты во внимание пригодность сезонов для плавания под парусами.

If I want to buy new shoes, I might have to wait for the right season to get them manufactured and delivered.

Но управление экономикой на основе ритмов погоды необязательно означает, что уровень производства и потребления снизится. Если заводы и грузовые перевозки приспосабливают свое потребление энергии к погоде, они могут использовать сочетания полного годового производства энергии ветровых турбин и солнечных батарей.

A Windmill at Zaandam, a painting by Claude Monet, 1871. 

Производители могут противостоять сезонным сложностям производства, производя товары «в сезон», а затем храня его рядом с потребителями для продажи в периоды «низкой энергии». Фактически сами продукты стали бы «хранилищем энергии» в этом сценарии. Вместо того чтобы хранить энергию для производства продукции в будущем, мы будем производить продукцию всякий раз, когда есть доступная энергия, и вместо этого сохраняем продукты для последующей продажи.

Однако сезонное производство может привести к снижению объемов производства и потребления. Перепроизводство в периоды высоких энергий требует больших производственных мощностей и складов, которые будут использоваться недостаточно в остальной части года. Для обеспечения рентабельности производители должны будут пойти на компромиссы. Время от времени эти компромиссы приведут к нехватке продуктов, что, в свою очередь, может побудить людей рассмотреть другие решения, такие как ремонт и повторное использование существующих вещей, самостоятельное создание вещей, или обмен и совместное использование вещей.

Последствия для рабочей силы

Выравнивание производства и потребления энергии также предполагает, что и использование рабочей силы адаптируется к погоде. Если завод работает на солнечной энергии, то доступность генерации очень хорошо соответствует человеческим ритмам. Единственным недостатком является то, что рабочие будут часто не заняты, особенно зимой и в пасмурные дни.

Однако, если завод или грузовой поезд работает на ветроэнергетике, тогда людям также придется работать ночью, что считается неполезным для здоровья. Положительным моментом является то, что они будут отдыхать летом и в хорошую безветренную погоду.

Nachtelijk werk in de dokken (Night work at the docks), a painting by Henri Adolphe Schaep, 1856. 

Если завод или транспортная система эксплуатируется только на ветровой или солнечной энергией, работникам также придется иметь дело с неопределенностью относительно их графиков работы. Хотя у нас гораздо лучшие прогнозы погоды, чем в доиндустриальные времена, трудно сделать точные прогнозы более чем на несколько дней вперед.

Однако теперь полностью автоматизированы не только электростанции на возобновляемых источниках. То же самое касается заводов. В прошлом веке увеличилась автоматизация производственных процессов, основанная на компьютерах и роботах. Так называемые «темные фабрики» уже полностью автоматизированы (им не нужны огни, потому что там никого нет).

It's not only renewable power plants that are now completely automated. The same goes for factories.

Если на заводе нет рабочих, то не имеет значения, когда он работает. Кроме того, многие заводы уже работают 24 часа в сутки, частично управляемые миллионами ночных работников. В этих случаях ночная работа в действительности даже уменьшалась бы, потому что эти заводы будут работать ночью, только если будет ветрено.

Наконец, мы могли бы в основном ограничить работу промышленного производства и железнодорожного транспорта до нормального рабочего времени и отбрасывать (не использовать) избыточную генерацию в течение ночи. В этом случае у нас было бы просто меньше материальных благ и больше праздников. С другой стороны, будет возрастать потребность в других профессиях, таких как ремесленник и моряк.

Что об Интернете?

В заключение, промышленное производство и грузовые перевозки - как по суше, так и по морю - могут осуществляться почти полностью на прерывистых возобновляемых источниках энергии,  с небольшой потребностью в аккумуляторах энергии, сетях передачи, балансирующих мощностях или строительства избыточных мощностей генерации возобновляемой энергии. Напротив, современный высокотехнологичный подход по постоянному уравниванию производства энергии относительно потребности в энергии, требует много дополнительной инфраструктуры, которая делает производство возобновляемой энергии сложным, медленным, дорогостоящим и неустойчивым делом.

Корректировка потребления относительно производства энергии сделает переход на возобновляемые источники энергии гораздо реалистичнее, чем сегодня. Не будет никакого отбрасывания излишней энергии и потерь на хранение и передачу. Вся энергия, производимая солнечными батареями и ветряными турбинами, будет использоваться на месте, и ничто не пойдет впустую.

Marina, a painting by Carol Popp de Szathmary, 1800s. 

Очевидно, что уравнивание потребления относительно производство энергии может быть менее простым в других секторах экономики. Несмотря на то что Интернет может полностью функционировать на источниках прерывистого питания - с использованием асинхронных сетей и программ, поддерживающих задержки, многие новые интернет-приложения при этом исчезнут.

Дома мы, вероятно, не можем ожидать, что люди будут сидеть в темноте или не готовить еду, когда нет возобновляемой энергии. Точно так же люди не поедут в больницы только в солнечные дни. В таких случаях существует большая потребность в аккумуляции энергии или других мерах для противодействия прерывистому характеру возобновляемой энергии.

Kris De Decker. Edited by Jenna Collett.

Оригинал статьи здесь: How to Run the Economy on the Weather

Sources: 

[1] Lucas, Adam. Wind, Water, Work: Ancient and Medieval Milling Technology. Vol. 8. Brill, 2006.

[2] Reynolds, Terry S. Stronger than a hundred men: a history of the vertical water wheel. Vol. 7. JHU Press, 2002.

[3] Hills, Richard Leslie. Power from wind: a history of windmill technology. Cambridge University Press, 1996.

[4] Paine, Lincoln. The sea and civilization: a maritime history of the world. Atlantic Books Ltd, 2014.

[5] One of the earliest large hydropower dams was the Cento dam in Italy (1450), which was 71 m long and almost 6 m high. By the 18th century, the largest dams were up to 260 m long and 25 m high, with power canals leading to dozens of water wheels. [2]

[6] Although windmills had all kinds of internal mechanisms to adapt to sudden changes in wind speed and wind direction, wind power had no counterpart for the dam in water power.

[7] This explains why windmills became especially important in regions with dry climates, in flat countries, or in very cold areas, where water power was not available. In countries with good water resources, windmills only appeared when the increased demand for power created a crisis because the best waterpower sites were already occupied.

[8] Tide mills were technically similar to water mills, but they were more reliable because the sea is less prone to dry out, freeze over, or change its water level than a river.

[9] Sieferle, Rolf Peter, and Michael P. Osman. The subterranean forest: energy systems and the industrial revolution. Cambridge: White Horse Press, 2001.

[10] Freese, Stanley. Windmills and millwrighting. Cambridge University Press, 1957

[11] Wailes, Rex. The English windmill. London, Routledge & K. Paul, 1954

[12] The global wind pattern is complemented by regional wind patterns, such as land and sea breezes. The Northern Indian Ocean has semi-annually reversing Monsoon winds. These blow from the southwest from June to November, and from the northeast from December to May. Maritime trade in the Indian Ocean started earlier than in other seas, and the established trade routes were entirely dependent on the season. 

[13] Jenkins, H. L. C. "Ocean passages for the world." The Royal Navy, Somerset (1973).

[14] Windmillers had to be alert to keep the gap between the stones constant however choppy the wind, and before the days of the centrifugal governor this was done by hand. The miller had to watch the power of the wind, to judge how much sail cloth to spread, and to be prepared  to stop the mill under sail and either take in or let out more cloth, for there were no patent sails. And before the fantail came into use, he had to watch the direction of the wind as well and keep the sails square into the wind's eye. [11]

[15] Apart from electricity, the Industrial Revolution also brought us compressed air, water under pressure, and improved mechanical power transmission, which can all be valuable alternatives for electricity in certain applications. 

[16] A similar distinction was made in the old days. For example, when spinning cloth, a constant speed was required to avoid gearwheels hunting and causing the machines to deliver thick and thin parts in rovings or yarns. [3] That's why spinning was only mechanised using water power, which could be stored to guarantee a more regular power supply, and not wind power. Wind power was also unsuited for processes like papermaking, mine haulage, or operating blast furnace bellows in ironworks.

[17] Very short-term energy storage is required for many mechanical production processes running on variable power sources, in order to smooth out small and sudden variations in energy supply. Such mechanical systems were already used in pre-industrial windmills. 

[18] Leighly, J. (ed) (1963) The Physical Geography of the Sea and its Meteorology by Matthew Fontaine Maury, 8th Edition, Cambridge, MA: Belknap Press. Cited by Knowles, R.D. (2006) "Transport shaping space: the differential collapse of time/space", Journal of Transport Geography, 14(6), pp. 407-425.

[19] Rival teams rejected pedal power because they feared radical change, says Team New Zealand designer. The Telegraph, May 24, 2017.


Оцените статью