انرژی های تجدیدپذیر بادی و خورشیدی جایگزین نفت نمی شوند

2024 نویسنده: Seth Attwood | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-16 16:03

ما به خوانندگان ASh ترجمه مقاله ای از Gail "The Old Ladies" Tverberg (OurFiniteWorld) را پیشنهاد می کنیم که به دلیل رویکرد سیستمی، پیشینه مالی و احترام به اقتصاد فیزیکی شهرت دارد. نویسنده خوب، خلاصه:-)

چرا RES می تواند از مدل ها دروغ بگوید؟

به نظر می رسد مدل سازی نیازهای انرژی اقتصاد جهانی آسان باشد. بیایید مصرف را محاسبه کنیم: حتی در کیلووات ساعت، حتی در بشکه معادل نفت، حتی در واحدهای حرارتی بریتانیا، کیلوکالری یا ژول. دو نوع انرژی اگر به یک میزان کار مفید تولید کنند معادل هستند، اینطور نیست؟

برای مثال، رندال مونرو، اقتصاددان، مزایای انرژی های تجدیدپذیر را در جلد ویدیویی خود توضیح می دهد. طبق مدل او، پنل های خورشیدی (اگر به دلخواه شما ساخته شوند) می توانند برق کافی برای شما و نیم دوجین از همسایگانتان فراهم کنند. ژنراتورهای بادی (همچنین در حد پوچی ساخته شده اند، اما البته) انرژی را برای شما و ده ها همسایه دیگر تامین می کنند.

با این حال، یک حفره منطقی در این تحلیل وجود دارد. انرژی تولید شده توسط پنل های بادی و خورشیدی دقیقاً آن چیزی نیست که اقتصاد به آن نیاز دارد (حداقل نه در حال حاضر). باد و خورشید برق متناوب تولید می کنند که اغلب در زمان نامناسب و در مکان نامناسب در دسترس است. اقتصاد جهان به انواع مختلفی از انرژی نیاز دارد، این انواع باید با مشخصات مهندسی متنوع ترین سیستم های دنیای مدرن مطابقت داشته باشد. انرژی باید به مکان مناسب تحویل داده شود و در زمان مناسب از روز یا در زمان مناسب سال به کاربران تحویل داده شود. حتی ممکن است لازم باشد انرژی حاصل از خورشید و باد را برای چندین سال ذخیره کنید (مثلاً از نیروگاه ذخیره سازی پمپ شده استفاده می کنید و خشکسالی در منطقه وجود دارد).

من فکر می کنم که وضعیت مشابه دانشمندان فرضی است که تصمیم گرفتند برای افزایش کارایی اقتصاد، 100 درصد جمعیت را از غذاهای سنتی به علف و علوفه در 20 سال منتقل کنند. گاو، بز، گوسفند می خورند، اینطور نیست؟ چرا مردم نمی توانند؟ این گیاه، بدون شک، حاوی یک تن انرژی مفید است. به نظر می رسد اکثر انواع چمن برای انسان - حداقل در مقادیر کم - غیر سمی هستند. به نظر می رسد که چمن به خوبی رشد می کند. چمن را می توان برای استفاده در آینده ذخیره کرد. روی آوردن به استفاده از چمن برای تولید غذا از نظر انتشار CO2 ارزشمند به نظر می رسد. متأسفانه، علف و علوفه از نوع انرژی ای نیستند که معمولاً انسان ها مصرف می کنند. این واقعیت که میمون‌های بزرگ به‌نوعی به‌عنوان گیاه‌خوار تکامل نیافته‌اند، مشابه این واقعیت است که تولید و حمل‌ونقل مواد در اقتصاد مدرن به نوعی برای انرژی متناوب ناشی از باد و خورشید مناسب نیست.

قرار دادن علف در رژیم غذایی انسان ممکن است "کارساز" باشد، اما برای آن به ارگانیسم دیگری نیاز دارید

اگر به اطراف نگاه کنید، به راحتی می توانید گونه های گیاهخوار را پیدا کنید. حیوانات با معده چهار حفره ای با رژیم غذایی گیاهی رشد می کنند. این ارگانیسم ها اغلب دارای دندان های در حال رشد هستند زیرا سیلیس موجود در چمن تمایل به سایش دندان ها دارد. شاید از طریق مهندسی ژنتیک، افراد بتوانند معده های اضافی را رشد دهند و دندان هایی که دائماً تجدید می شوند به آن اضافه کنند. سایر تنظیمات مفید، اما نه چندان جذاب برای بدن ما ممکن است مورد نیاز باشد، به عنوان مثال، برای کوچکتر کردن مغز (و فک بزرگتر). برای حفظ فعالیت مغزی بالا نیاز به کالری بیش از حد دارد، شما نمی توانید این مقدار سیلو را بجوید.

مشکل تقریباً همه مدل های RES فعلی این است که سیستم در یک "چارچوب باریک" در نظر گرفته می شود. تنها بخش کوچکی از مشکل در نظر گرفته می شود - معمولاً فقط کاهش قیمت پانل ها و توربین های بادی (یا "هزینه های انرژی") - و فرض بر این است که این تنها هزینه مرتبط با تغییر در کل الگوی مصرف است.در واقع، اقتصاددانان باید بپذیرند که حرکت اقتصاد به سمت انرژی های تجدیدپذیر 100% مستلزم تغییرات شگرفی در جامعه است، مشابه معده های چند حفره ای و دندان های همیشه در حال رشد برای تغییر رژیم غذایی 100% گیاهی. تجزیه و تحلیل شما نیاز به "حوزه وسیع تری" دارد.

اگر راندال مونرو هزینه‌های غیرمستقیم انرژی سیستم، از جمله انرژی مورد نیاز برای بازسازی سیستم‌های قدرت موجود را در نظر بگیرد، احتمالاً تحلیل او تغییر می‌کند. توانایی انرژی بادی و خورشیدی برای تامین انرژی خانه خود و ده ها همسایه به احتمال زیاد ناپدید می شود. انرژی بسیار زیادی برای عملکرد سیستم به عنوان معادل معده های چند حفره ای و دندان های همیشه در حال رشد مصرف می شود. بخش انرژی جهان روی منابع انرژی تجدیدپذیر کار خواهد کرد، اما نه به روش قبلی. به طور کلی، یک مغز کوچکتر افکار بسیار متفاوتی فکر می کند.

آیا «انرژی مصرف شده توسط ده ها نفر از همسایگان شما» معیار درستی است؟

قبل از اینکه بخواهم به اشتباهات مدل مونرو بپردازم، لازم است به طور خلاصه به روش شمارش او بپردازم. مونرو از "انرژی مصرف شده توسط یک خانواده و ده ها همسایه" صحبت می کند. ما اغلب اخباری را می شنویم که یک نیروگاه جدید می تواند به چند خانوار خدمات رسانی کند یا چند خانوار به دلیل طوفان موقتاً تعطیل شده اند. معیار استفاده شده توسط مونرو بسیار شبیه است. اما آیا او همه چیز را در نظر گرفت؟

علاوه بر خانوارها، اقتصاد به منابع انرژی متنوعی در بسیاری از مکان‌های دیگر نیز نیاز دارد، از جمله: در دولت برای دفاع و اجرای قانون، در ساخت جاده‌ها یا مدارس، در مزارع برای پرورش غذاهای لذیذ، و در کارخانه‌ها برای تهیه غذاهای سالم.. محدود کردن محاسبه فقط به مصرف در خانه های شهروندان منطقی نیست. (در واقع، مونرو در محاسبات خود به قدری ساده است که نمی توان فهمید دقیقاً چه چیزی در تحلیل او گنجانده شده است. به نظر می رسد او فقط انرژی موجود در پریزهای برق را حساب می کند.) تحلیل مستقل من نشان می دهد که مستقیماً در خانواده ها تنها حدود یک سوم از کل مقدار انرژی در ایالات متحده مصرف می شود. بقیه توسط مشاغل خصوصی و ارگان های دولتی مصرف می شود …

یادداشت G. Tverberg:

برآورد من از "حدود یک سوم" بر اساس داده های EIA و BP است. از نظر برق، داده های EIA نشان می دهد که خانوارها در ایالات متحده حدود 38 درصد از کل تولید برق را مصرف می کنند. در مورد سوختی که برای حمل و نقل و تولید برق استفاده نمی شود، حدود 19 درصد است. با ترکیب این دو دسته، متوجه می‌شویم که خانوارهای آمریکایی حدود 31 درصد از سوخت‌های غیرخودرو مصرف می‌کنند. برای سوخت های حمل و نقل، بهترین داده های موجود، آمار فرآورده های نفتی BP است. بر اساس گزارش BP، 26 درصد نفت در سطح جهان به شکل بنزین موتور سوزانده می شود. در ایالات متحده، حدود 46٪. البته مقداری از این بنزین برای نیازهای داخلی استفاده نمی شود: به عنوان مثال، ماشین های پلیس معمولاً بنزینی هستند، مانند کامیون های کوچک که توسط مشاغل استفاده می شود. علاوه بر این، ایالات متحده واردکننده عمده کالاهای تولیدی از چین و سایر کشورها است. انرژی مفید سوخت فسیلی که در این واردات گنجانده شده است هرگز به آمار انرژی ایالات متحده نمی رسد.

فقط باید محاسبات مونرو را طوری تنظیم کرد که انرژی مصرف شده توسط کسب و کارها و مؤسسات را شامل شود، و ما باید بلافاصله ده ها ساختمان مسکونی مشخص شده را به حدود سه ساختمان تقسیم کنیم. بنابراین، به جای «انرژی کافی برای شما و یک دوجین از همسایگانتان»، باید بگویید: «انرژی برای شما و سه یا چهار همسایه». یک دوجین (به قول مهندسان "یک مرتبه بزرگی") در جایی بخار می شود. علاوه بر این، گنجاندن انرژی اجتماعی در محاسبات تنها آغاز راه است. همانطور که در زیر نشان داده خواهد شد، برای یک تنظیم کامل، باید نه بر سه، بلکه بر مقدار بسیار بزرگتر تقسیم کنید.

هزینه های غیرمستقیم انرژی های تجدیدپذیر بادی و خورشیدی چقدر است؟

تعدادی هزینه غیرمستقیم وجود دارد:

(1) هزینه های تحویل انرژی از منابع انرژی تجدیدپذیر بسیار بالاتر از سایر انواع برق است، اما در بیشتر مطالعات آنها یا برابر در نظر گرفته می شوند یا در کل اقتصاد به طور میانگین در نظر گرفته می شوند.

مطالعه ای در سال 2014 توسط آژانس بین المللی انرژی (IEA) نشان می دهد که هزینه انتقال نیرو از توربین های بادی حدود سه برابر هزینه انرژی زغال سنگ یا هسته ای است. با افزایش سهم ظرفیت تولید بادی و خورشیدی در کل ظرفیت نصب شده، هزینه های مازاد روند صعودی را نشان می دهد. در اینجا فقط چند مورد از دلایل ذکر شده است:

الف) نیاز به ساخت خطوط انتقال بیشتر، صرفاً به این دلیل که خطوط باید به گونه‌ای طراحی شوند که بارهای اوج بسیار بالاتری را تحمل کنند. نیروی باد معمولاً از 25٪ تا 35٪ مواقع در دسترس است (پیوند مربوط به بازی های با CFR را ببینید). خورشید در 10 تا 25 درصد مواقع در دسترس است. {M. Ya.: به گفته BP، در سال 2018 از ظرفیت بادی نصب شده اعلام شده 25.7٪، خورشیدی - 13.7٪ استفاده شده است. معجزه اتفاق نمی افتد.}. در نتیجه، هنگامی که این منابع انرژی تجدیدپذیر با بار کامل کار می کنند - به عنوان مثال، آنها انرژی را در یک نیروگاه ذخیره سازی پمپ شده در یک روز آفتابی و باد ذخیره می کنند - 3-4 برابر ظرفیت انتقال خطوط انتقال در مقایسه با ظرفیت های تولید مداوم مورد نیاز است.

ب) RES به طور متوسط فاصله بیشتری بین نقطه تولید انرژی و مصرف کننده دارد. به عنوان مثال، توربین های بادی فراساحلی واقع در فاصله 20 تا 30 مایلی از نزدیکترین محله را با یک نیروگاه حرارتی شهری معمولی مقایسه کنید.

(ج) در مقایسه با ظرفیت سوخت فسیلی، پیش بینی تولید برق نیروگاه های بادی و خورشیدی بسیار دشوارتر است - ضرب المثل های مربوط به دقت باورنکردنی پیش بینی های هواشناسی مدرن را به خاطر بسپارید. در نتیجه هزینه انتقال انرژی افزایش می یابد.

(2) با توجه به افزایش طول کل خطوط انتقال نیرو، هزینه های نیروی کار برای نگهداری این خطوط در شرایط مناسب و ایمن افزایش می یابد. این امر به ویژه در مناطق خشک و بادخیز بسیار ناگوار است، جایی که تاخیر در تعمیر و نگهداری چنین خطوطی می تواند منجر به آتش سوزی شود.

در کالیفرنیا، نگهداری ناکافی خطوط برق منجر به ورشکستگی سیستم برق PG&E شد. در نظر بگیرید که چگونه PG&E دو خاموشی «پیشگیرانه» را آغاز کرد که یکی از آنها حدود دو میلیون نفر را تحت تأثیر قرار داد. مقامات برق تگزاس گزارش می دهند: "خطوط برق ایالت ما باعث بیش از 4000 آتش سوزی در سه سال و نیم گذشته شده است." تجارت به توربین های بادی محدود نمی شود. در ونزوئلا، آتش‌سوزی‌های جنگلی در طول یک خط انتقال 600 کیلومتری بین نیروگاه برق آبی گوری و کاراکاس باعث یک خاموشی گسترده شده است.

البته امکانات فنی هم وجود دارد. مطمئن ترین راه خطوط برق زیرزمینی است. حتی استفاده از سیم عایق (هیدرولین) به جای سیم لخت می تواند ایمنی را بهبود بخشد. با این حال، هر راه حل فنی برچسب قیمت خاص خود را دارد. این هزینه ها باید هنگام مدل سازی توسعه منابع انرژی تجدیدپذیر تا سطح "مطلوب ترین" در نظر گرفته شود.

(3) تبدیل حمل و نقل زمینی به انرژی های تجدیدپذیر به سرمایه گذاری عظیم در زیرساخت ها نیاز دارد. البته، اگر فقط بالاترین لایه "طبقه متوسط به بالا" از وسایل نقلیه الکتریکی استفاده کند، مشکلی وجود ندارد. قابل درک است که ثروتمندان می توانند هم خودروهای برقی و هم گاراژ/پارکینگ (گرمکن) با اتصالات الکتریکی اختصاصی را بخرند. واضح است که ثروتمندان همیشه راهی برای شارژ خودروی باطری خود بدون بواسیر زیاد پیدا خواهند کرد و بسیاری از این امکانات در حال حاضر موجود است.

نکته این است که افراد کمتر ثروتمند فرصت های یکسانی ندارند. ضمناً این افراد «نه فقیرترین» افراد بسیار پرمشغله ای نیز هستند و همچنین نمی توانند ساعت ها منتظر شارژ شدن ماشین بمانند. این زیر مجموعه از مصرف کنندگان به شدت به ایستگاه های شارژ سریع ارزان قیمت در بسیاری از مکان ها نیاز دارند.هزینه زیرساخت های شارژ سریع احتمالاً باید شامل مالیات تعمیر و نگهداری جاده باشد، زیرا این یکی از هزینه هایی است که امروزه در ایالات متحده و بسیاری از کشورهای دیگر در قیمت سوخت موتور گنجانده شده است.

{حتی در مورد فقیرترین و فقیرترین قشر جامعه صحبت نمی کنیم. وسیله نقلیه الکتریکی آنها در بهترین حالت یک اسکوتر با باتری است. - M. Ya.}

(4) در شرایط کمبود ظرفیت ذخیره، منبع تغذیه متناوب هزینه تولید مواد را افزایش می دهد. به طور گسترده اعتقاد بر این است که تولید متناوب را می توان نسبتاً به راحتی با اقدامات سازمانی ساده، مانند نرخ های روزانه / هفتگی / فصلی "شناور"، "شبکه های هوشمند" با خاموش کردن یخچال های خانگی و آبگرمکن ها در زمان اوج بار و غیره مقابله کرد. اگر سیستم عمدتاً از نیروگاه های حرارتی و نیروگاه های هسته ای تشکیل شده باشد و سهم منابع انرژی تجدیدپذیر در تولید با درصد اول اندازه گیری شود، این مدل ها کم و بیش قابل توجیه هستند.

اگر سهم منابع انرژی تجدیدپذیر از این درصدهای اولیه فراتر رود، وضعیت به شدت تغییر می کند. ما به باتری‌های شیمیایی نیاز داریم که بتواند بارهای اوج روزانه را هموار کند، به خصوص در عصر، زمانی که مردم از سر کار به خانه می‌آیند و می‌خواهند شام بخورند، و خورشید - آه - مشکل - از قبل غروب کرده است. وضعیت توربین‌های بادی حتی بدتر است: در آنجا تولید انرژی می‌تواند در هر زمان کاهش یابد، و نه تنها به دلیل آرامش، بلکه به دلیل طوفان.

باتری ها می توانند به زمان چرخه روزانه و قطعی های کوتاه مدت کمک کنند، اما انرژی های تجدید پذیر قطعی طولانی تری نیز دارند. به عنوان مثال، یک طوفان شدید همراه با بارندگی می تواند به طور همزمان انرژی خورشیدی و باد را برای چند روز در هر زمانی از سال مختل کند. بنابراین، اگر قرار است سیستم فقط بر روی منابع انرژی تجدیدپذیر کار کند، داشتن ذخیره انرژی برای حداقل سه روز مطلوب است. در ویدیوی کوتاه زیر، بیل گیتس نسبت به اندازه چنین «باتری» برای کلان شهری مانند توکیو بدبین است.

حتی در حال حاضر، با سهم نسبتاً کم منابع انرژی تجدیدپذیر در تولید، ما دستگاه‌هایی نداریم که بتوانند یک نسخه پشتیبان کامل سه روزه ارائه دهند. اگر اقتصاد جهان به طور انحصاری به منابع انرژی تجدیدپذیر روی آورد و مصرف سرانه برق در مقایسه با فعلی (ماشین های برقی و غیره) همچنان رشد خواهد کرد، چرا فکر می کنید ایجاد منبع تغذیه سه روزه بدون وقفه آسان تر می شود؟

اما ذخیره انرژی برای سه روز در مقایسه با چرخه فصلی کم است. شکل 1 الگوی فصلی مصرف انرژی در ایالات متحده را نشان می دهد.

شکل 1. مصرف انرژی ایالات متحده بر اساس ماه سال بر اساس داده های وزارت انرژی ایالات متحده. "استراحت" کل انرژی است، منهای برق و انرژی حمل و نقل. شامل: گاز طبیعی برای گرمایش، فرآورده های نفتی برای کشاورزی و انواع سوخت های فسیلی مورد استفاده در تولیدات صنعتی (پتروشیمی ها، پلیمرها و …)

تولید انرژی خورشیدی در ماه ژوئن در ایالات متحده به اوج خود می رسد و از دسامبر تا فوریه به پایین ترین حد خود می رسد. نیروگاه های برق آبی بیشترین ظرفیت خود را در طول سیل بهار تولید می کنند، اما خروجی آنها از سال به سال متفاوت است. انرژی باد به طور غیر قابل پیش بینی تغییر می کند.

اقتصاد مدرن نمی تواند با قطع برق کنار بیاید. به عنوان مثال، برای ذوب فلزات، دما باید دائما بالا بماند. آسانسورها نباید بین طبقات متوقف شوند فقط به این دلیل که طوفان به مزرعه بادی برخورد کرده است. یخچال ها باید خنک شوند تا گوشت تازه پوسیده نشود.

دو رویکرد وجود دارد که می تواند برای رفع مشکلات فصلی انرژی مورد استفاده قرار گیرد:

الف) صنعت را بازسازی کنید تا در زمستان انرژی کمتری برای تولید صنعتی مصرف شود و بیشتر برای نیازهای خانوار باقی بماند. فقط در تابستان آلومینیوم را ذوب کنید و سیمان بسوزانید!

(ب) حجم عظیمی از تاسیسات ذخیره سازی، به عنوان مثال یک نیروگاه ذخیره سازی پمپاژ شده، ذخیره انرژی برای چندین ماه یا حتی سال ها.

هر یک از این رویکردها بسیار گران است. چیزی شبیه روش های مهندسی ژنتیک برای قرار دادن یک فرد در شکم دوم. تا جایی که من اطلاع دارم این هزینه ها تا به امروز در هیچ مدلی لحاظ نشده است {گیل اشتباه است.دیوید مک کی چنین مدلی ساخت:

شکل 2 هزینه های انرژی بالایی را نشان می دهد که می تواند هنگام اضافه کردن نسبت قابل توجهی از افزونگی توان ایجاد شود. در این مثال، "انرژی پاک" که سیستم فراهم می کند اساساً صرف حفظ ذخیره در حالت کار می شود. پارامتر ERoEI خروجی انرژی مفید را با مصرف انرژی مقایسه می کند.

شکل 2. نمودار ERoEI گراهام پالمر، همانطور که توسط استرالیا انرژی گزارش شده است.

مثال در شکل 2 برای ملبورن محاسبه شده است، جایی که آب و هوا نسبتا معتدل است و یخبندان سخت یا گرمای شدید وجود ندارد. در این مثال از ترکیبی از پنل های خورشیدی و باتری های شیمیایی "سرد آماده" به شکل دیزل ژنراتور استفاده شده است. پنل های خورشیدی و باتری های شیمیایی 95 درصد برق سیستم را تامین می کنند. تولید دیزل در زمان وقفه ها و تصادفات طولانی مدت استفاده می شود و 5 درصد باقی مانده مصرف را پوشش می دهد. اگر دیزل ژنراتورهای اضطراری به طور کلی از مدل حذف شوند، پنل های خورشیدی بیشتر و باتری های بیشتری مورد نیاز خواهند بود. این باتری ها و پنل های اضافی بسیار به ندرت مورد استفاده قرار می گیرند، اما در نتیجه ERoEI سیستم حتی بیشتر کاهش می یابد.

امروزه دلیل اصلی عدم توجه سیستم برق به هزینه های تولید متناوب سهم کم تولید بادی و خورشیدی است. بر اساس گزارش BP، در سال 2018 جهان 26614.8 تراوات ساعت برق (398 وات برق لحظه ای سرانه) تولید کرده است. سهم باد 1270.0 TWh (4.8٪) و سهم پانل های خورشیدی - 584.6 (2.2٪) بود. مجموع جریان انرژی معادل 13864.4 میلیون تن معادل نفت (1816 کیلوگرم معادل نفت در هر لاشه در سال) بوده که 611.3 میلیون تن از سوخت هسته‌ای را شامل می‌شود. سهم باد در این حجم عظیم 287.4 میلیون انگشت (2.1٪) است، سهم برق خورشیدی 132.2 (1.0٪) است. پنل های بادی و خورشیدی با هم به ازای هر زمینی معادل 1.5 مخزن بنزین خودرو می دادند: کمی کمتر از 56 کیلوگرم روغن مشروط.

دلیل دوم اینکه سیستم برق هنوز متوجه هزینه های منابع انرژی تجدیدپذیر نمی شود این است که این هزینه های اضافی بر روی هزینه کل بسته مصرف انرژی، از جمله برای خدمات رزرو لایه ای با منابع تولید سنتی (زغال سنگ، نیروگاه های گاز طبیعی و هسته ای). دومی‌ها مجبورند ظرفیت‌های ذخیره، از جمله ذخیره «گرم» را بدون جبران هزینه‌های کافی فراهم کنند. این رویه مشکلات بزرگی را برای شرکت‌های مولد ایجاد می‌کند و ظرفیت‌های ذخیره بودجه کافی دریافت نمی‌کنند. مهندسان برق سنتی مجبورند بدون فروش حتی یک کیلووات ساعت گاز را به صورت رایگان بسوزانند، فقط به این دلیل که همکاران کم رنگ سبز بتوانند کیلووات ساعت باد و خورشیدی را با قیمت مناسب و با قابلیت اطمینان کلی سیستم قدرت قابل قبول بفروشند.

اگر طبق برنامه‌های بلندپروازانه سبزها، استفاده از سوخت‌های فسیلی ناگهان متوقف شود، همه این ظرفیت‌های ذخیره و اساسی از جمله نیروگاه‌های هسته‌ای از بین می‌روند. (استحصال سوخت هسته‌ای، به اندازه کافی عجیب، به فسیل‌ها نیز بستگی دارد.) RES به طور ناگهانی باید بفهمد که چگونه برای پول خود ظرفیت ذخیره کند. آن وقت است که مشکل ناپیوستگی غیر قابل حل می شود. ذخایر استراتژیک نفت، فرآورده های نفتی، زغال سنگ، اورانیوم را می توان برای سال ها ذخیره کرد، علاوه بر این، با تلفات ناچیز و نسبتاً ارزان. تأسیسات ذخیره سازی زیرزمینی گاز تا حدودی گران تر است. هزینه های ذخیره سازی برق تولید شده - چه در نیروگاه های ذخیره سازی پمپ شده و چه در باتری های شیمیایی - فوق العاده زیاد است. مورد دوم نه تنها شامل هزینه خود سیستم، بلکه تلفات اجتناب ناپذیر برق در هنگام پمپاژ نیروگاه ذخیره سازی پمپ شده و شارژ باتری ها می شود.

در واقع، عدم تامین مالی ظرفیت‌های سنتی مرتبط با امتیاز RES برای سرمایه‌گذاری در حال حاضر در برخی نقاط به یک مشکل غیر قابل حل تبدیل شده است. اوهایو اخیرا تصمیم گرفت بودجه انرژی های تجدیدپذیر را کاهش دهد و به نیروگاه های هسته ای و نیروگاه های زغال سنگ یارانه بدهد.

(5) هزینه دفع توربین های بادی، پنل های خورشیدی و باتری های شیمیایی تقریباً هرگز در برآورد هزینه پروژه ها منعکس نمی شود.

به نظر می رسد در مدل های انرژی این باور وجود دارد که در پایان عمر مفید، توربین های بادی، پنل ها و باتری های چند تنی خود به خود در طبیعت حل می شوند. حتی اگر هزینه های دفع در برآوردها لحاظ شود، اغلب فرض می شود که هزینه برچیدن کمتر از قیمت ضایعات فلزی خواهد بود. ما در حال حاضر کشف کرده ایم که دفع مناسب زباله های استفاده شده لذت گران قیمتی است و مصرف انرژی برای بازیافت (به ویژه فلزات و نیمه هادی ها) اغلب بیشتر از تمام انرژی فروخته شده به مصرف کنندگان در طول عملیات نصب است.

(6) RES جایگزینی مستقیم برای بسیاری از دستگاه ها و فرآیندهایی نیست که امروزه به طور فعال از آنها استفاده می کنیم. فهرست موارد ضروری برای بهره برداری از منابع انرژی تجدیدپذیر طولانی است و بیشتر این فهرست حداقل در حال حاضر منحصراً با استفاده از سوخت های فسیلی تولید می شود. تعمیر و نگهداری توربین بادی هلیکوپتر مثال خوبی است. فقط سعی نکنید ما را متقاعد کنید که هلیکوپترهای سنگین نیز می توانند با باتری پرواز کنند! بسیاری از این فرآیندها یا دستگاه ها حداقل تا 20 سال آینده تغییر نخواهند کرد، به این معنی که برای عملیاتی نگه داشتن سیستم های انرژی تجدیدپذیر به سوخت های فسیلی نیاز خواهد بود.

علاوه بر خدمات رسانی به منابع انرژی تجدیدپذیر، بسیاری از فرآیندهای دیگر وجود دارد که جایگزینی برای سوخت فسیلی وجود ندارد و در آینده قابل مشاهده نیست. فولاد، کود، سیمان و پلاستیک چهار نمونه ای هستند که بیل گیتس در ویدئوی خود به آنها اشاره می کند. و همچنین به آسفالت و اکثر داروهای مدرن اشاره خواهیم کرد. ما باید خیلی چیزها را تغییر دهیم و یاد بگیریم که چگونه بدون بسیاری از خوبی های معمولی کار کنیم. ساختن یک جاده، - خوب، شاید با سنگفرش - و نه یک ساختمان چند طبقه مدرن به تنهایی با استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر غیرممکن است. احتمالاً برخی از مواد را می توان با چوب جایگزین کرد، اما آیا چوب کافی برای همه وجود خواهد داشت و آیا جهان با مشکل جنگل زدایی گسترده مواجه خواهد شد؟

(7) این احتمال وجود دارد که گذار به انرژی های تجدید پذیر نه 20 سال، همانطور که در پیش بینی های سبز سبزها، بلکه 50 سال یا بیشتر طول بکشد. در این مدت، انرژی باد و خورشید به عنوان کمک مفیدی به اقتصاد سوخت فسیلی عمل می‌کنند، اما انرژی‌های تجدیدپذیر نمی‌توانند جایگزین سوخت‌های فسیلی شوند. این نیز هزینه ها را افزایش می دهد.

برای اینکه تولید سوخت های فسیلی در آینده قابل پیش بینی ادامه یابد، باید منابع و پول تقریباً با همان نرخ امروز هزینه شود. تحویل سوخت های فسیلی هنوز به زیرساخت نیاز دارد: خطوط لوله، پالایشگاه ها - و متخصصان آموزش دیده. معدنچیان، کارگران نفت، کارگران گاز، اپراتورهای نیروگاه های حرارتی و نیروگاه های هسته ای، و بسیاری دیگر از کارگران بخش انرژی «سنتی» به دلایلی می خواهند در تمام طول سال حقوق دریافت کنند، و نه تنها زمانی که ناگهانی اتفاق می افتد. بارش برف و پنل های خورشیدی به طور موقت … شرکت های معدنی باید وام هایی را که زودتر برای ساخت تاسیسات موجود دریافت کرده اند پرداخت کنند. اگر از گاز طبیعی به عنوان ذخیره زمستانی استفاده شود، به انبارهای زیرزمینی جدیدی نیاز خواهد بود. حتی اگر استفاده از گاز طبیعی مثلاً 90٪ کاهش یابد، هزینه های پرسنل و زیرساخت - عمدتاً ثابت و کمی به حجم پمپاژ وابسته است - با درصد بسیار کمتری مثلاً 30٪ کاهش می یابد..

یکی از دلایلی که انتقال به انرژی های تجدیدپذیر طولانی و دردناک خواهد بود این است که در بسیاری از موارد حتی اشاره ای به چگونگی خارج شدن از "سوزن نفت" وجود ندارد. لازم است تغییراتی در فناوری ایجاد شود و برای این - چیزی جدید اختراع شود. پس از اختراع، نوآوری های فنی باید بر روی دستگاه های واقعی آزمایش شوند. وقتی آنها تلاش کردند، اگر همه چیز درست است، لازم است خطوط فن آوری برای تولید انبوه دستگاه های جدید ایجاد و ایجاد شود. این احتمال وجود دارد که در آینده لازم باشد به نحوی به صاحبان دستگاه ها و فناوری های موجود با سوخت فسیلی برای از دست دادن درآمد یا هزینه جایگزینی زودهنگام تجهیزات جبران شود.به عنوان مثال، کشاورزان را بابت وام هایی که برای خرید تراکتور و کمباین با موتورهای احتراق داخلی خرج می کنند ببخشید. اگر این کار انجام نشود، اقتصاد زیر بار بدهی های معوق سقوط خواهد کرد. تنها پس از اجرای موفقیت آمیز تمام این مراحل می توانیم در مورد انتقال واقعی به یک فناوری جدید صحبت کنیم. و بنابراین - برای هر زنجیره تکنولوژیکی خاص!

این هزینه‌های غیرمستقیم انسان را به این فکر می‌اندازد که آیا تشویق به استفاده گسترده از باد و خورشید در بخش انرژی وجود دارد؟ انرژی های تجدید پذیر تنها زمانی می توانند انتشار CO2 را کاهش دهند که واقعا جایگزین سوخت های فسیلی در تولید برق شوند. و اگر انرژی‌های تجدیدپذیر فقط یک افزودنی از نظر سیاسی صحیح برای سیستمی باشد که همچنان به بلعیدن سوخت‌های فسیلی ادامه می‌دهد، آیا ارزش تلاش را دارد؟

آیا آینده انرژی باد و خورشید بهتر از آینده سوخت های فسیلی است؟

رندال مونرو در پایان ویدیو می گوید که انرژی باد و خورشید بی نهایت در دسترس هستند و سوخت های فسیلی بسیار محدود هستند.

در جمله آخر، من کاملا با مونرو موافقم. سوخت های فسیلی بسیار محدود است. این به این دلیل است که فقط منابع انرژی طبیعی با هزینه استخراج نسبتا پایین در دسترس ما است.

قیمت محصولات نهایی ساخته شده با سوخت های فسیلی باید به اندازه کافی پایین بماند تا مصرف کننده اصلی بتواند آنها را بخرد. هنگامی که ما سعی می کنیم منابع را با افزایش هزینه استخراج در گردش قرار دهیم، تقاضای انبوه از کالاهای اختیاری (مانند خودرو یا گوشی های هوشمند) به کالاهای روزمره (مانند غذا، گرمایش یا لباس) تغییر می کند. کاهش تقاضا برای کالاهای اختیاری باعث افزایش موجودی و کاهش تولید آنها می شود. از آنجایی که خودروها و گوشی‌های هوشمند با استفاده از کالاهای دیگر از جمله سوخت‌های فسیلی تولید می‌شوند، کاهش تقاضا برای این کالاها منجر به کاهش قیمت {MJ: پنهان}، از جمله کاهش تقاضای انرژی (و قیمت) می‌شود. بنابراین، قیمت منبع در یک پچ "از قبل آنقدر گران است که افراد کمی قادر به پرداخت آن هستند" و "از قبل آنقدر ارزان است که شما با ضرر استخراج می کنید" متعادل می شود و همه چیز با وجود (یا بهتر بگوییم عدم وجود) ذخایر انرژی جدید کنترل می شود. هزینه قابل قبول استخراج به نظر می رسد که از سال 2008 ما اکثر اوقات در این وضعیت بوده ایم و با کاهش قیمت واقعی نفت و سایر منابع مواجه بوده ایم.

{(M. Ya.: کاهش تورم پنهان با انتشار پولی پوشانده می شود، مانند "اقتصاد در حال کند شدن است، بیایید کویتسف را در اسرع وقت پرتاب کنیم!")}

شکل 3. میانگین قیمت نفت خام هفتگی، تعدیل شده برای تورم، بر اساس قیمت نفت نقطه ای EIA و CPI شهری ایالات متحده.

با توجه به این منطق، درک اینکه چرا انرژی های تجدیدپذیر باید بهتر یا طولانی تر از سوخت های فسیلی عمل کنند، دشوار است. اگر هزینه RES بدون یارانه بیشتر از سوخت های فسیلی باشد، RES توسعه نخواهد یافت. این در حال حاضر آنقدر گران است که افراد کمی قادر به خرید آن هستند. اگر ما به منابع انرژی تجدیدپذیر یارانه بدهیم و از انرژی سنتی جدا شویم، آنگاه توسعه انرژی سنتی متوقف خواهد شد: "در حال حاضر آنقدر ارزان است که شما با ضرر استخراج می کنید." همانطور که در بالا نشان داده شد، RES در آینده قابل پیش بینی نمی تواند بدون استفاده از سوخت های فسیلی (به عنوان مثال، برای ساخت قطعات یدکی برای توربین های بادی یا ساخت / تعمیر خطوط برق) توسعه یابد. از این رو نتیجه گیری: توسعه منابع انرژی تجدیدپذیر به ناچار شروع به کند شدن خواهد کرد، چه با یارانه و چه بدون یارانه.

آیا ما بیش از حد به مدل ها اعتقاد داریم؟

ایده استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر جذاب به نظر می رسد، اما نام فریبنده است. بیشتر منابع انرژی تجدیدپذیر - به استثنای هیزم، سوخت های زیستی ثانویه (کاه، کیک) و کودهای دامی - به تنهایی قابل تجدید نیستند. در واقع انرژی های تجدیدپذیر به شدت به سوخت های فسیلی وابسته هستند.

{M. Ya.: خورشید و باد، البته آنها عملاً ابدی هستند، اما پانل ها، باتری ها، صفحات گردان و حتی نیروگاه های برق آبی / نیروگاه های ذخیره سازی پمپ شده به هیچ وجه ابدی نیستند. بیست، سی، خوب، صد سال - شکستن! از Kapitsa Sr. می خوانیم:.}

جالب توجه است، به نظر می رسد مدل سازان آب و هوا IPCC و سایر مترسک های تغییرات آب و هوایی کاملاً متقاعد شده اند که منابع سوخت فسیلی قابل بازیافت روی زمین، اگر نگوییم پایان ناپذیر، بسیار بزرگ هستند. در واقع، اینکه چقدر سوخت های فسیلی می تواند واقعاً «بازیابی» در نظر گرفته شود، یکی از مشکلات اصلی مدل سازی است و این مشکل نیاز به مطالعه دقیق دارد. احتمالاً حجم تولید آینده به شدت به پایداری سیستم اقتصادی موجود، از جمله اینکه مدل جهانی شدن اقتصاد جهانی چقدر با ثبات است، بستگی دارد. فروپاشی سیستم جهانی احتمالاً منجر به کاهش سریع تولید سوخت های فسیلی می شود.

در پایان، مایلم تاکید کنم که هزینه اجتماعی انرژی های تجدیدپذیر نیاز به تحلیل دقیق دارد. یکی از ویژگی های متمایز انرژی سنتی (به ویژه تولید نفت) همیشه حاشیه سود زیاد بوده است. از این نرخ های بسیار بالا، از طریق مالیات، دولت ها بودجه کافی برای حمایت از بخش های حیاتی اما زیان آور اقتصاد دریافت کردند. این یکی از تظاهرات فیزیکی ERoEI است.

{م. بله. ERoEI اجتماعی در مقابل ERoEI استاندارد، اینجا را بخوانید:}

اگر انرژی باد و خورشید واقعاً دارای چنین ERoEI بالایی بودند، همانطور که برخی از طرفداران آن حساب می‌کردند، این RES نیازی به یارانه نخواهد داشت: نه تنها پولی، بلکه سازمانی نیز در قالب ترجیحات دولتی. در این بین، تا آنجا که می دانیم، ERoEI واقعی RES به گونه ای است که هیچ صحبتی از مالیات RES به نفع بخش های برنامه ریزی شده زیان ده اقتصاد نیست. شاید محققان بیش از حد به مدل های ساده انگارانه خود اعتقاد داشته باشند.

راهنمایی در مورد KIUM:

در کامنت‌ها آمده است که به‌جای عبارت «توان در دسترس است» (ورودی برق موجود)، باید از علامت اختصاری ICUF (ضریب بهره‌برداری از ظرفیت نصب‌شده) استفاده شود. اجازه دهید توضیح دهیم که مخفف KIUM نمی تواند استفاده شود. حداقل سه روش برای محاسبه پارامتر "قدرت نصب شده نامی" برای پنل های خورشیدی و توربین های بادی در جهان وجود دارد:

مشروط "چینی". آیا روی پنل پشتی "1kW" (حداکثر توان) نوشته شده است؟ 1000 پنل نصب شده، یعنی توان اسمی نصب شده 1 مگاوات است. حتی نمی توانید به شبکه وصل شوید. آیا پانل ها (روی پست ها) هستند؟ بنابراین آنها "نصب" هستند! درست است ، اگر وصل نکنید ، ICUM 0 می شود ، اما چینی ها به چنین چیزهای کوچک اهمیت نمی دهند.

مشروط به "اتحادیه اروپا". 1000 پنل هر کدام 1 کیلووات طبق پروژه به مبدل 550 کیلوواتی متصل شد. این بدان معناست که توان اسمی نصب شده 0.55 مگاوات است. بالای سر شما - متاسفم، گلوگاه سیستم - شما نمی توانید بپرید. این صحیح ترین روش شمارش است، اما در همه جا استفاده نمی شود. خوب، خط برق خروجی باید 0.55 مگاوات باشد، با وجود این واقعیت که به طور متوسط در روز مبدل در هوای آفتابی عالی حدود 0.22 مگاوات و در برف صفر است.

مشروط "ایالات متحده آمریکا". 1000 پنل 1 کیلوواتی در کالیفرنیای شمالی به یک مبدل 950 کیلوواتی متصل شدند. متوسط ضریب تابش سالانه برای این مکان خاص 0.24 است. این بدان معناست که توان اسمی نصب شده 0.24 مگاوات است. در یک سال بسیار موفق، اگر برف نبارد، می توان 2.3 گیگاوات ساعت تولید کرد و ICUM = 108٪!