Электричество от ветряков и солнца дешевле угольного — почему же в Азии начали массово строить угольные ТЭС?
https://naked-science.ru/article/nakedscience/coal-trouble
В конце прошлого года в Nature вышла статья, авторы которой попробовали выяснить: способны ли СЭС и ВЭС полностью обеспечить планету электроэнергией. Исследователи пришли к неожиданным выводам: солнечная энергия не сможет стать главной на планете ни в какой перспективе. Теоретически основную роль в добыче энергии могли бы взять на себя ветряки. Однако из мини-расследования Naked Science ясно, что на самом деле — не могут. Почему же углеводороды все еще способны на то, что не под силам более «продвинутым» источникам энергии?
Отчего азиатские страны планируют в ближайшие десятилетия построить угольных ТЭС на 300 гигаватт мощности? К слову, это куда больше общей мощности всех электростанций России. А ведь у КНР и так самая мощная угольная энергетика в мире. И дело не только в китайцах: еще на 300 гигаватт угольных станций напланировали себе другие азиатские страны, включая Японию, в которой еще недавно так много говорили о безуглеродном будущем планеты. Неужто все они просто вдруг забыли, что солнце и ветер дешевле угля?
Электростанции любого типа — если она не экзотика, а основной тип электростанции в системе — обязательно нужен еще и большой запас энергии. Но в силу технических причин, на тепловой электростанции накопитель можно поставить до самой генерации, а вот на альтернативных электростанциях он должен располагаться уже после процесса производства электроэнергии.
Любая угольная ТЭС — комплекс из собственно электростанции и огромного (или, точнее сказать, колоссального) аккумулятора, роль которого играет банальная угольная куча. Чтобы осознать масштаб такого гиганакопителя, напомним: 116 тысяч тонн при сжигании дадут 300 миллионов киловатт-часов.
Самый совершенный из крупных литиевых накопителей на планете — Tesla Megapack, он содержит три тысячи киловатт-часов. Иными словами, простая угольная куча на второразрядной угольной станции — эквивалент 100 тысячам Tesla Megapack. Если бы подобная накопительная станция существовала, она весила бы от 2,3 миллиона тонн — ведь каждый «мегапак» весит 23 тонны. То есть вот эта самая низкотехнологичная черная пылящая куча весом в 116 тысяч тонн отдаст на единицу массы в пару десятков раз больше электроэнергии, чем весьма высокотехнологичная и напичканная электроникой система, которую пока на планете не умеет делать никто, кроме Tesla.
Что с экономикой? «Мегапак» стоит миллион долларов — по меркам литиевых накопителей это очень дешево. Сто тысяч таких аккумуляторов обошлись бы в скромные сто миллиардов долларов, тогда как угольная куча стоила бы 23 миллиона долларов. Получается, угольная куча запасает энергию в четыре тысячи раз дешевле, чем литиевый накопитель. Да, со временем литиевые аккумуляторы подешевеют, но не в четыре тысячи раз, и даже не в 40. Разрыв не станет меньше, чем несколько сот раз.
Планы азиатских стран: 300 гигаватт. Нормативный запас угля около них — 60+ миллиона тонн угля. Представим, что Китай и прочие Японии решили заменить все это на солнечные и ветровые электростанции с «аварийным» запасом энергии на две недели.
У угольной ТЭС роль такого запаса играет угольная куча: ее можно сжечь в любое время. У ветряка или фотоэлемента чисто технически нет возможности запасти энергию солнца или ветра на две недели затишья или облачности. Поэтому роль накопителя здесь может сыграть только внешний аккумулятор. Наиболее удобный их тип в сегодняшней энергетике — литиевый. Потребовалось бы примерно 100 миллионов Tesla Megapack.
Ценой в 100 триллионов долларов — а это примерно объем мирового ВВП. Неудивительно, что китайцы, японцы и все остальные выбрали уголь, не правда ли?
Поэтому строительство ТЭС в Китае, Японии и других местах — не прихоть, а жест отчаяния. У этих стран нет больших объемов дешевого — как в России или США — природного газа, так что им остается уголь, которого на планете объективно больше.
Из-за всего этого наиболее реальные контуры будущего — все же массовый переход к ветрякам и солнечным батареям при одновременном сохранении газовых, угольных и биотопливных ТЭС. Причем энергия от этих ТЭС будет неизбежно дорожать: ведь их будут использовать реже, чем сегодня, а вот мощности их снизить при этом не получится. Другого пути закрыть провалы ветровой и солнечной генерации все равно ведь нет.