Năng lượng tái tạo từ gió và mặt trời sẽ không thay thế dầu

2024 Tác giả: Seth Attwood | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-16 16:20

Chúng tôi cung cấp cho độc giả ASh bản dịch một bài báo của Gail "Những bà già" Tverberg (OurFiniteWorld), được biết đến với cách tiếp cận hệ thống, nền tảng tài chính và sự tôn trọng đối với kinh tế vật lý. Tác giả tốt, nói tóm lại:-)

Tại sao mô hình sử dụng RES có thể nói dối?

Nhu cầu năng lượng của nền kinh tế thế giới dường như rất dễ mô hình hóa. Hãy tính mức tiêu thụ: ngay cả theo kilowatt-giờ, ngay cả trong các thùng dầu tương đương, thậm chí theo đơn vị nhiệt Anh, kilocalories hoặc jun. Hai loại năng lượng tương đương nhau nếu chúng tạo ra một lượng công việc hữu ích như nhau, phải không?

Ví dụ, nhà kinh tế học Randall Munroe giải thích những lợi ích của năng lượng tái tạo trong video cover của mình. Theo mô hình của ông, các tấm pin mặt trời (nếu được chế tạo theo ý thích của bạn) có thể cung cấp đủ điện cho chính bạn và nửa tá những người hàng xóm của bạn. Máy phát điện gió (cũng được chế tạo đến mức phi lý, nhưng tất nhiên), sẽ cung cấp năng lượng cho bạn và hàng chục người hàng xóm nữa.

Tuy nhiên, có một lỗ hổng hợp lý trong phân tích này. Năng lượng do gió và các tấm pin mặt trời tạo ra không phải là thứ mà nền kinh tế cần (ít nhất là không phải lúc này). Gió và mặt trời tạo ra điện năng không liên tục, thường xuất hiện không đúng lúc và không đúng chỗ. Nền kinh tế thế giới cần nhiều loại năng lượng khác nhau, các loại năng lượng này phải đáp ứng các thông số kỹ thuật của các hệ thống đa dạng nhất trong thế giới hiện đại. Năng lượng cần được chuyển đến đúng nơi và đến tay người sử dụng vào đúng thời điểm trong ngày hoặc đúng thời điểm trong năm. Thậm chí, có thể cần phải lưu trữ năng lượng thu được từ mặt trời và gió trong vài năm (ví dụ, bạn sử dụng một nhà máy điện dự trữ được bơm và có một đợt hạn hán trong vùng).

Tôi cho rằng tình huống tương tự như giả thuyết các nhà khoa học đã quyết định, để tăng hiệu quả của nền kinh tế, chuyển 100% dân số từ thức ăn truyền thống sang cỏ và ủ chua trong 20 năm. Bò, dê, cừu ăn phải không? Tại sao mọi người không thể? Không nghi ngờ gì nữa, loại thảo mộc này chứa rất nhiều năng lượng hữu ích. Hầu hết các loại cỏ dường như không độc đối với con người - ít nhất là với một lượng nhỏ. Cỏ dường như đang phát triển khá tốt. Cỏ có thể được lưu trữ để sử dụng trong tương lai. Chuyển sang sử dụng cỏ để sản xuất thực phẩm dường như là đáng giá về lượng khí thải CO2. Thật không may, cỏ và thức ăn ủ chua không phải là loại năng lượng mà con người thường tiêu thụ. Thực tế là vượn lớn bằng cách nào đó không phát triển thành động vật ăn cỏ cũng giống như thực tế là sản xuất và vận chuyển vật chất trong nền kinh tế hiện đại bằng cách nào đó không phù hợp với năng lượng liên tục từ gió và mặt trời.

Đưa cỏ vào chế độ ăn uống của con người có thể "hiệu quả", nhưng bạn cần một sinh vật khác cho điều đó

Nếu quan sát xung quanh, bạn có thể dễ dàng tìm thấy các loài ăn cỏ. Động vật có dạ dày bốn ngăn phát triển mạnh nhờ chế độ ăn thảo mộc. Những sinh vật này thường có răng mọc liên tục vì silica trong cỏ có xu hướng làm mòn răng. Có lẽ, thông qua kỹ thuật di truyền, con người có thể phát triển thêm dạ dày và thêm những chiếc răng liên tục được làm mới. Những điều chỉnh hữu ích khác, nhưng không hấp dẫn lắm, có thể được yêu cầu đối với cơ thể của chúng ta, chẳng hạn, để làm cho não nhỏ hơn (và hàm lớn hơn). Để duy trì hoạt động cao của não cần quá nhiều calo, bạn không thể nhai nhiều thức ăn ủ chua như vậy.

Vấn đề với hầu hết tất cả các mô hình RES hiện tại là hệ thống được xem xét trong một "khuôn khổ hẹp". Chỉ một phần nhỏ của vấn đề được xem xét - thường chỉ là giá giảm của các tấm pin và tuabin gió (hoặc "chi phí năng lượng") - và giả định rằng đây là chi phí duy nhất liên quan đến sự thay đổi trong toàn bộ mô hình tiêu thụ. Thực tế, các nhà kinh tế phải thừa nhận rằng việc chuyển nền kinh tế sang 100% năng lượng tái tạo sẽ đòi hỏi những thay đổi mạnh mẽ trong xã hội, tương tự như dạ dày nhiều ngăn và răng không ngừng mọc để chuyển sang chế độ ăn 100% thảo dược. Phân tích của bạn cần một "phạm vi rộng hơn".

Nếu Randall Munroe tính đến chi phí năng lượng gián tiếp của hệ thống, bao gồm cả năng lượng cần thiết để xây dựng lại các hệ thống điện hiện có, thì phân tích của ông có thể sẽ thay đổi. Khả năng cung cấp năng lượng của gió và năng lượng mặt trời cho cả ngôi nhà của bạn và của hàng chục người hàng xóm gần như sẽ biến mất. Quá nhiều năng lượng sẽ được sử dụng để hệ thống hoạt động tương đương với dạ dày nhiều ngăn và răng đang mọc. Ngành năng lượng thế giới sẽ làm việc trên các nguồn năng lượng tái tạo, nhưng không theo cách như trước đây. Nói một cách đại khái, một bộ não nhỏ hơn sẽ nghĩ những suy nghĩ rất khác.

“Năng lượng được hàng chục người hàng xóm của bạn sử dụng” có phải là số liệu chính xác không?

Trước khi tôi tiếp tục về những gì đã xảy ra với mô hình của Munroe, tôi cần tìm hiểu kỹ về phương pháp đếm của anh ấy. Munroe nói về "năng lượng tiêu thụ của một hộ gia đình và hàng chục người hàng xóm." Chúng tôi thường nghe tin tức về bao nhiêu hộ gia đình một nhà máy điện mới có thể phục vụ hoặc bao nhiêu hộ gia đình phải tạm ngừng hoạt động do bão. Số liệu được Munroe sử dụng rất giống nhau. Nhưng anh ấy đã tính đến mọi thứ chưa?

Ngoài các hộ gia đình, nền kinh tế đòi hỏi nhiều nguồn năng lượng khác nhau ở nhiều nơi khác, bao gồm: trong chính phủ để quốc phòng và thực thi pháp luật, trong việc xây dựng đường xá hoặc trường học, trong các trang trại để trồng thực phẩm ngon và trong các nhà máy để làm ra những thứ tốt cho sức khỏe. Sẽ không có ý nghĩa gì nếu chỉ giới hạn tính toán đối với tiêu dùng trong nhà của công dân. (Trên thực tế, Munroe đã sắp xếp hợp lý trong các tính toán của mình đến mức không thể tìm ra chính xác những gì được đưa vào phân tích của anh ấy. Có vẻ như anh ấy chỉ tính năng lượng có trong các ổ cắm điện.) Phân tích độc lập của tôi cho thấy điều đó trực tiếp trong các hộ gia đình chỉ khoảng một phần ba tổng lượng năng lượng của tất cả các loại năng lượng ở Hoa Kỳ được tiêu thụ. Phần còn lại được tiêu thụ bởi các doanh nghiệp tư nhân và các cơ quan chính phủ …

Ghi chú của G. Tverberg:

Ước tính của tôi về "khoảng một phần ba" dựa trên dữ liệu từ EIA và BP. Về điện năng, số liệu EIA cho thấy các hộ gia đình ở Hoa Kỳ sử dụng khoảng 38% tổng lượng điện phát ra. Còn đối với nhiên liệu không dùng cho giao thông và phát điện là khoảng 19%. Kết hợp hai loại này, chúng tôi thấy rằng các hộ gia đình Mỹ sử dụng khoảng 31% nhiên liệu không dùng cho xe cộ. Đối với nhiên liệu giao thông, dữ liệu tốt nhất hiện có là số liệu thống kê sản phẩm dầu mỏ của BP. Theo BP, 26% lượng dầu trên toàn cầu được đốt cháy dưới dạng xăng động cơ. Ở Hoa Kỳ, khoảng 46%. Tất nhiên, một số xăng này không được sử dụng cho nhu cầu trong nước: ví dụ, xe cảnh sát thường là xăng, như xe tải nhỏ được sử dụng bởi các doanh nghiệp. Ngoài ra, Hoa Kỳ là nhà nhập khẩu lớn hàng hóa sản xuất từ Trung Quốc và các nước khác. Năng lượng nhiên liệu hóa thạch hữu ích có trong các mặt hàng nhập khẩu này không bao giờ lọt vào danh sách thống kê năng lượng của Hoa Kỳ.

Người ta chỉ phải điều chỉnh các tính toán của Munro để bao gồm năng lượng tiêu thụ bởi các doanh nghiệp và tổ chức, và chúng tôi sẽ phải chia ngay lập tức hàng chục tòa nhà dân cư được chỉ định thành khoảng ba. Vì vậy, thay vì "năng lượng đủ cho bạn và một tá người hàng xóm của bạn", bạn phải nói: "năng lượng cho bạn và ba hoặc bốn người hàng xóm." Một tá ("một bậc của độ lớn" như các kỹ sư thường nói) sẽ bốc hơi ở đâu đó. Hơn nữa, việc đưa năng lượng xã hội vào các tính toán mới chỉ là bước đầu của con đường. Như sẽ được hiển thị bên dưới, để điều chỉnh hoàn chỉnh, bạn cần phải chia không phải cho ba, mà cho một giá trị lớn hơn nhiều.

Chi phí gián tiếp từ năng lượng tái tạo gió và năng lượng mặt trời là gì?

Có một số chi phí gián tiếp:

(1) Chi phí cung cấp năng lượng từ các nguồn năng lượng tái tạo cao hơn nhiều so với các loại điện khác, nhưng trong hầu hết các nghiên cứu, chúng được coi là ngang bằng hoặc bình quân trong toàn bộ nền kinh tế.

Một nghiên cứu năm 2014 của Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA) cho thấy chi phí chuyển điện từ tuabin gió gấp khoảng ba lần chi phí điện từ than hoặc hạt nhân. Khi tỷ trọng công suất phát điện từ gió và năng lượng mặt trời trong tổng công suất lắp đặt tăng lên, chi phí vượt mức cho thấy xu hướng tăng. Đây chỉ là một vài lý do:

(a) Sự cần thiết phải xây dựng nhiều đường dây tải điện hơn, đơn giản vì các đường dây này phải được thiết kế để chịu tải cao nhất đáng kể. Năng lượng từ gió thường có sẵn (xem liên kết về các trò chơi với CFR) từ 25% đến 35% thời gian; mặt trời có sẵn từ 10% đến 25% thời gian. {M. Ya.: Theo BP, trong năm 2018, công suất lắp đặt được công bố từ gió đã được sử dụng là 25,7%, năng lượng mặt trời - tăng 13,7%. Phép màu không xảy ra.}. Do đó, khi các nguồn năng lượng tái tạo này hoạt động ở mức đầy tải - chẳng hạn, chúng dự trữ năng lượng trong một nhà máy điện dự trữ bơm vào một ngày nắng và gió - thì công suất truyền tải của các đường dây truyền tải sẽ cao hơn 3-4 lần so với công suất phát liên tục.

(b) Trung bình RES có khoảng cách lớn hơn giữa điểm tạo ra năng lượng và nơi tiêu thụ. Ví dụ, hãy so sánh các tuabin gió ngoài khơi cách cộng đồng gần nhất 20-30 dặm với một nhà máy nhiệt điện đô thị điển hình.

(c) So với công suất sử dụng nhiên liệu hóa thạch, khả năng phát điện của các nhà máy điện gió và năng lượng mặt trời khó dự đoán hơn nhiều - hãy nhớ câu tục ngữ về tính chính xác đáng kinh ngạc của dự báo thời tiết hiện đại. Do đó, chi phí vận chuyển năng lượng tăng lên.

(2) Do tổng chiều dài đường dây tải điện tăng nên chi phí nhân công để duy trì các đường dây này trong điều kiện phù hợp và an toàn tăng lên. Điều này đặc biệt đáng tiếc ở những vùng khô cằn và nhiều gió, nơi mà sự chậm trễ trong việc bảo trì các đường dây như vậy có thể dẫn đến hỏa hoạn.

Tại California, việc bảo trì đường dây điện không đầy đủ đã dẫn đến sự phá sản của hệ thống điện PG&E. Hãy xem xét cách PG&E khởi xướng hai lần mất điện "phòng ngừa", một trong số đó đã ảnh hưởng đến khoảng hai triệu người. Các quan chức quyền lực Texas báo cáo, "Các đường dây điện của tiểu bang chúng tôi đã gây ra hơn 4.000 vụ cháy trong ba năm rưỡi qua." Hoạt động kinh doanh không chỉ giới hạn trong lĩnh vực tuabin gió. Ở Venezuela, cháy rừng dọc theo đường dây tải điện dài 600 km giữa nhà máy thủy điện Guri và Caracas đã gây ra một vụ mất điện lớn.

Tất nhiên, có những khả năng kỹ thuật. Cách đáng tin cậy nhất là đường dây điện ngầm. Ngay cả khi sử dụng dây cách điện (hydroline) thay vì dây trần cũng có thể cải thiện độ an toàn. Tuy nhiên, bất kỳ giải pháp kỹ thuật nào cũng có giá riêng của nó. Các chi phí này phải được tính đến khi lập mô hình phát triển các nguồn năng lượng tái tạo đến mức “mong muốn nhất”.

(3) Việc chuyển đổi giao thông trên bộ sang năng lượng tái tạo sẽ đòi hỏi đầu tư rất lớn vào cơ sở hạ tầng. Tất nhiên, nếu chỉ có tầng lớp thượng lưu của “thượng lưu” mới sử dụng xe điện thì không có vấn đề gì. Nói một cách dễ hiểu, những người giàu có có thể mua cả ô tô điện và nhà để xe / bãi đậu xe (có hệ thống sưởi) có kết nối điện chuyên dụng. Rõ ràng là những người giàu sẽ luôn tìm ra cách nào đó để sạc chiếc xe chạy bằng pin của họ mà không phải lo lắng nhiều, và nhiều tiện nghi trong số này đã có sẵn trong kho.

Điểm khó khăn là những người ít giàu có hơn không có cơ hội như vậy. Nhân tiện, những người “không phải người nghèo nhất” này cũng là những người rất bận rộn, và họ cũng không thể bỏ ra hàng giờ đồng hồ để chờ tính tiền. Nhóm người tiêu dùng này rất cần các trạm sạc nhanh rẻ tiền ở nhiều địa điểm. Chi phí cho cơ sở hạ tầng sạc nhanh có thể sẽ cần bao gồm thuế bảo trì đường bộ, vì đây là một trong những chi phí đã được tính vào giá nhiên liệu động cơ ở Mỹ và nhiều quốc gia khác hiện nay.

{Chúng tôi thậm chí không nói về người nghèo và các tầng lớp nghèo nhất của xã hội. Xe điện của họ tốt nhất là một chiếc xe tay ga chạy bằng pin. - M. Ya.}

(4) Trong điều kiện thiếu công suất dự trữ, việc cung cấp điện không liên tục làm tăng chi phí nguyên vật liệu sản xuất. Người ta tin rằng việc phát điện không liên tục có thể được giải quyết tương đối dễ dàng bằng các biện pháp tổ chức đơn giản, chẳng hạn như giá cước “thả nổi” hàng ngày / hàng tuần / theo mùa, “lưới điện thông minh” với việc tắt tủ lạnh gia đình và máy nước nóng trong thời gian tải cao điểm, v.v. Các mô hình này ít nhiều có cơ sở nếu hệ thống chủ yếu bao gồm các nhà máy nhiệt điện và nhà máy điện hạt nhân, và tỷ lệ các nguồn năng lượng tái tạo trong quá trình phát điện được tính bằng phần trăm đầu tiên.

Tình hình thay đổi hoàn toàn nếu tỷ lệ các nguồn năng lượng tái tạo bắt đầu vượt quá những tỷ lệ phần trăm đầu tiên này. Chúng ta cần pin hóa học có thể giải quyết tải cao điểm hàng ngày, đặc biệt là vào buổi tối, khi mọi người đi làm về và muốn ăn tối, và mặt trời - thật rắc rối - đã lặn. Tình hình với các tuabin gió thậm chí còn tồi tệ hơn: ở đó sản xuất năng lượng có thể bị chìm bất cứ lúc nào, và không chỉ vì lặng gió mà còn vì bão.

Pin có thể giúp giải quyết thời gian chu kỳ hàng ngày và thời gian ngừng hoạt động trong thời gian ngắn, nhưng năng lượng tái tạo cũng có thời gian ngừng lâu hơn. Ví dụ, một cơn bão nghiêm trọng kèm theo lượng mưa có thể làm gián đoạn đồng thời cả năng lượng mặt trời và năng lượng gió trong vài ngày vào bất kỳ thời điểm nào trong năm. Do đó, nếu hệ thống chỉ hoạt động trên các nguồn năng lượng tái tạo, thì cần phải có năng lượng dự trữ trong ít nhất ba ngày. Trong đoạn video ngắn dưới đây, Bill Gates tỏ ra bi quan về kích thước của một "cục pin" như vậy đối với một đô thị như Tokyo.

Ngay cả bây giờ, với tỷ lệ tương đối thấp của các nguồn năng lượng tái tạo trong quá trình phát điện, chúng ta không có các thiết bị có khả năng cung cấp dự phòng đầy đủ trong ba ngày. Nếu nền kinh tế thế giới chuyển hoàn toàn sang các nguồn năng lượng tái tạo và mức tiêu thụ điện trên đầu người vẫn tăng so với hiện tại (ô tô điện, v.v.), tại sao bạn nghĩ rằng việc tạo ra nguồn cung cấp điện liên tục trong ba ngày sẽ trở nên dễ dàng hơn?

Nhưng dự trữ năng lượng trong ba ngày là nhỏ so với chu kỳ theo mùa. Hình 1 cho thấy mô hình tiêu thụ năng lượng theo mùa ở Hoa Kỳ.

Hình 1. Mức tiêu thụ năng lượng của Hoa Kỳ theo tháng trong năm dựa trên dữ liệu của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ. "Phần còn lại" là tổng năng lượng, trừ đi điện năng và năng lượng vận chuyển. Bao gồm: khí đốt tự nhiên để sưởi ấm, các sản phẩm dầu mỏ cho nông nghiệp và tất cả các loại nhiên liệu hóa thạch được sử dụng trong sản xuất công nghiệp (hóa dầu, polyme, v.v.)

Sản lượng điện mặt trời đạt đỉnh ở Hoa Kỳ vào tháng 6 và thấp nhất từ tháng 12 đến tháng 2. Các nhà máy thủy điện sản xuất công suất lớn nhất trong đợt lũ mùa xuân, nhưng sản lượng của chúng thay đổi theo từng năm. Năng lượng gió thay đổi khó lường.

Nền kinh tế hiện đại không thể đối phó với tình trạng mất điện. Ví dụ, để nấu chảy kim loại, nhiệt độ phải liên tục cao. Thang máy không nên dừng giữa các tầng chỉ vì một cơn bão đã ập đến trang trại gió. Cần phải có tủ lạnh để làm mát để thịt tươi không bị thối.

Có hai cách tiếp cận có thể được sử dụng để giải quyết các vấn đề năng lượng theo mùa:

(a) Xây dựng lại ngành công nghiệp để vào mùa đông ít năng lượng được tiêu thụ hơn cho sản xuất công nghiệp và nhiều hơn được để lại cho các nhu cầu của hộ gia đình. Chỉ có thể nung chảy nhôm và đốt xi măng vào mùa hè!

(b) Xây dựng khối lượng lớn các cơ sở lưu trữ, ví dụ như một nhà máy điện dự trữ được bơm, dự trữ năng lượng trong vài tháng hoặc thậm chí nhiều năm.

Bất kỳ cách tiếp cận nào trong số này đều cực kỳ tốn kém. Một cái gì đó giống như các phương pháp của kỹ thuật di truyền để sắp xếp một người trên một dạ dày thứ hai. Theo như tôi biết, cho đến nay những chi phí này vẫn chưa được đưa vào bất kỳ mô hình nào {Gail sai. David McKay đã thực hiện một mô hình như vậy:

Hình 2 minh họa chi phí năng lượng cao có thể phát sinh khi bổ sung một tỷ lệ đáng kể nguồn điện dự phòng. Trong ví dụ này, "năng lượng sạch" mà hệ thống cung cấp về cơ bản được sử dụng để duy trì nguồn dự trữ ở trạng thái hoạt động. Tham số ERoEI so sánh năng lượng đầu ra hữu ích với năng lượng tiêu thụ.

Hình 2. Biểu đồ ERoEI của Graham Palmer, theo báo cáo của Australia Energy.

Ví dụ trong Hình 2 được tính toán cho Melbourne, nơi có khí hậu tương đối ôn hòa, và không có sương giá cứng hoặc nhiệt độ khắc nghiệt. Ví dụ sử dụng sự kết hợp của các tấm pin mặt trời và pin hóa học "dự phòng lạnh" dưới dạng máy phát điện chạy dầu diesel. Các tấm pin mặt trời và pin hóa học cung cấp 95% điện năng trong hệ thống. Động cơ diesel phát điện được sử dụng trong thời gian gián đoạn và tai nạn dài hạn và trang trải cho 5% lượng tiêu thụ còn lại. Nếu máy phát điện diesel khẩn cấp bị loại bỏ hoàn toàn khỏi mô hình, thì sẽ cần nhiều tấm pin mặt trời hơn và nhiều pin hơn. Những tấm pin và tấm pin bổ sung này sẽ rất hiếm khi được sử dụng, nhưng kết quả là ERoEI của hệ thống sẽ còn giảm nhiều hơn nữa.

Ngày nay, lý do chính mà hệ thống điện không chú ý đến chi phí phát điện không liên tục là tỷ lệ phát điện từ gió và mặt trời thấp. Theo BP, vào năm 2018, thế giới đã tạo ra 26614,8 TWh điện (398 watt điện tức thời trên đầu người). Đóng góp của gió là 1270,0 TWh (4,8%), đóng góp của các tấm pin mặt trời - 584,6 (2,2%). Tổng dòng năng lượng lên tới 13.864,4 triệu tấn dầu tương đương (1.816 kg dầu tương đương trên mỗi thân thịt mỗi năm), bao gồm 611,3 triệu toe từ nhiên liệu hạt nhân. Tỷ trọng của gió trong khối lượng khổng lồ này là 287,4 triệu toe (2,1%), tỷ trọng của điện mặt trời là 132,2 (1,0%). Các tấm pin năng lượng mặt trời và gió cộng lại cho mỗi trái đất tương đương với 1,5 thùng xăng ô tô: ít hơn một chút 56 kg dầu có điều kiện.

Lý do thứ hai khiến hệ thống điện chưa chú ý đến chi phí của các nguồn năng lượng tái tạo là các chi phí bổ sung này được dàn trải trên chi phí của toàn bộ gói tiêu thụ năng lượng, bao gồm cả các dịch vụ đặt trước từng lớp với các nguồn phát điện truyền thống (than, khí tự nhiên và nhà máy điện hạt nhân). Các công ty sau buộc phải cung cấp năng lực dự trữ, bao gồm cả dự trữ “nóng”, mà không được bù đắp chi phí thỏa đáng. Thực tiễn này tạo ra những vấn đề lớn đối với các công ty phát điện, và các công suất dự trữ không nhận được nguồn vốn phù hợp. Các kỹ sư điện truyền thống buộc phải đốt khí đốt miễn phí, không bán một kilowatt giờ nào, chỉ để các đồng nghiệp xanh mờ có thể bán kilowatt giờ gió và năng lượng mặt trời với giá hợp lý và độ tin cậy của hệ thống điện tổng thể chấp nhận được.

Nếu, theo kế hoạch đầy tham vọng của người Xanh, việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch đột ngột dừng lại, tất cả các công suất dự trữ và cơ bản này, bao gồm cả các nhà máy điện hạt nhân, sẽ biến mất. (Việc khai thác nhiên liệu hạt nhân, kỳ lạ thay, cũng phụ thuộc vào hóa thạch.) RES đột nhiên sẽ phải tìm cách dự trữ năng lực cho tiền của họ. Đó là khi vấn đề không liên tục trở nên không thể vượt qua. Dự trữ chiến lược về dầu mỏ, các sản phẩm dầu mỏ, than đá, uranium có thể được lưu trữ trong nhiều năm, hơn nữa, tổn thất không đáng kể và tương đối rẻ; các cơ sở lưu trữ khí đốt dưới lòng đất có phần đắt hơn để vận hành; chi phí lưu trữ điện được tạo ra - cho dù trong các nhà máy điện tích trữ có bơm hay pin hóa học - đều rất lớn. Phần sau không chỉ bao gồm chi phí của bản thân hệ thống, mà còn bao gồm tổn thất điện năng không thể tránh khỏi trong quá trình bơm của nhà máy điện dự trữ được bơm và sạc pin.

Trên thực tế, việc thiếu tài chính cho các năng lực truyền thống gắn với đặc quyền của RES cho đầu tư đã và đang trở thành một vấn đề không thể vượt qua ở một số nơi. Ohio gần đây đã quyết định cắt giảm tài trợ cho năng lượng tái tạo và cung cấp trợ cấp cho các nhà máy điện hạt nhân và nhà máy nhiệt điện than.

(5) Chi phí thanh lý tuabin gió, tấm pin mặt trời và pin hóa học hầu như không được phản ánh trong dự toán chi phí của các dự án.

Có vẻ như trong các mô hình năng lượng, người ta tin rằng khi hết tuổi thọ sử dụng, tuabin gió, tấm pin và pin nặng nhiều tấn sẽ tự tiêu biến trong tự nhiên. Ngay cả khi chi phí xử lý được bao gồm trong dự toán, người ta thường cho rằng chi phí tháo dỡ sẽ thấp hơn giá kim loại phế liệu. Chúng tôi đã phát hiện ra rằng việc xử lý có thẩm quyền chất thải đã qua sử dụng là một thú vui tốn kém và mức tiêu thụ năng lượng để tái chế (đặc biệt là kim loại và chất bán dẫn) thường cao hơn tất cả năng lượng bán cho người tiêu dùng trong quá trình vận hành lắp đặt.

(6) RES không phải là sự thay thế trực tiếp cho nhiều thiết bị và quy trình mà chúng ta đang sử dụng ngày nay. Danh sách những thứ cần thiết cho việc khai thác các nguồn năng lượng tái tạo còn dài, và phần lớn danh sách này được sản xuất, ít nhất là hiện nay, chỉ sử dụng nhiên liệu hóa thạch. Bảo dưỡng tuabin gió trực thăng là một ví dụ điển hình. Đừng cố thuyết phục chúng tôi rằng máy bay trực thăng hạng nặng cũng có thể bay bằng pin! Nhiều quy trình hoặc thiết bị này sẽ không thay đổi trong ít nhất 20 năm tới, có nghĩa là nhiên liệu hóa thạch sẽ cần thiết để duy trì hoạt động của các hệ thống năng lượng tái tạo.

Ngoài việc phục vụ các nguồn năng lượng tái tạo, có nhiều quy trình khác không thể thay thế cho nhiên liệu hóa thạch và không thể nhìn thấy được trong tương lai. Thép, phân bón, xi măng và nhựa là 4 ví dụ mà Bill Gates đề cập đến trong video của mình. Và chúng tôi cũng sẽ đề cập đến nhựa đường và hầu hết các loại thuốc hiện đại. Chúng tôi sẽ phải thay đổi rất nhiều và học cách làm mà không có nhiều tính năng thông thường. Không thể xây dựng một con đường, - tốt, có lẽ, bằng đá cuội - cũng không thể xây dựng một tòa nhà nhiều tầng hiện đại chỉ sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo. Có thể, một số vật liệu có thể được thay thế bằng gỗ, nhưng liệu có đủ gỗ cho tất cả mọi người và liệu thế giới có phải đối mặt với vấn nạn phá rừng lớn không?

(7) Có khả năng quá trình chuyển đổi sang năng lượng tái tạo sẽ không mất 20 năm, như trong dự báo của Greens, mà là 50 năm hoặc hơn. Trong thời gian này, năng lượng gió và mặt trời sẽ hoạt động như một trợ giúp hữu ích cho nền kinh tế nhiên liệu hóa thạch, nhưng năng lượng tái tạo sẽ không thể thay thế nhiên liệu hóa thạch. Điều này cũng làm tăng chi phí.

Để việc sản xuất nhiên liệu hóa thạch có thể tiếp tục trong tương lai gần, các nguồn lực và tiền bạc sẽ phải được chi tiêu ở mức tương tự như ngày nay. Việc cung cấp nhiên liệu hóa thạch vẫn yêu cầu cơ sở hạ tầng: đường ống, nhà máy lọc dầu - và các chuyên gia được đào tạo. Thợ mỏ, công nhân dầu khí, công nhân vận hành nhà máy nhiệt điện và nhà máy điện hạt nhân, và nhiều công nhân khác của ngành năng lượng "theo định hướng truyền thống" vì một lý do nào đó muốn nhận lương quanh năm, và không chỉ khi đột xuất. tuyết rơi và các tấm pin mặt trời tạm thời … Các công ty khai thác phải trả hết các khoản vay, đã nhận trước đó để xây dựng các cơ sở hiện có. Nếu khí đốt tự nhiên được sử dụng làm nguồn dự trữ mùa đông, thì sẽ cần đến các cơ sở lưu trữ mới dưới lòng đất. Ngay cả khi việc sử dụng khí đốt tự nhiên giảm đi, chẳng hạn như 90%, thì chi phí nhân sự và cơ sở hạ tầng - chủ yếu là cố định và ít phụ thuộc vào khối lượng bơm - sẽ giảm 30% theo tỷ lệ phần trăm nhỏ hơn nhiều..

Một trong những lý do khiến quá trình chuyển đổi sang năng lượng tái tạo sẽ kéo dài và khó khăn là trong nhiều trường hợp, thậm chí không có gợi ý về cách thoát khỏi “vòng kim cô”. Cần phải tạo ra những thay đổi trong công nghệ, và vì điều này - để phát minh ra một cái gì đó mới. Một khi được phát minh, các cải tiến kỹ thuật cần phải được thử nghiệm trên các thiết bị thực. Khi họ đã cố gắng, nếu mọi thứ đã đi vào nề nếp thì cần phải xây dựng và thiết lập dây chuyền công nghệ để sản xuất hàng loạt thiết bị mới. Có khả năng là trong tương lai cần phải bồi thường bằng cách nào đó cho các chủ sở hữu của các thiết bị và công nghệ sử dụng nhiên liệu hóa thạch hiện có về việc mất thu nhập hoặc chi phí thay thế thiết bị sớm. Ví dụ, tha thứ cho nông dân đối với các khoản vay dành cho việc mua máy kéo và kết hợp với động cơ đốt trong. Nếu điều này không được thực hiện, nền kinh tế sẽ sụp đổ dưới sức nặng của các khoản nợ xấu. Chỉ sau khi tất cả các bước này được thực hiện thành công, chúng ta mới có thể nói về một sự chuyển đổi thực sự sang một công nghệ mới. Và như vậy - đối với từng dây chuyền công nghệ cụ thể!

Những chi phí gián tiếp này khiến người ta tự hỏi liệu có điểm nào khuyến khích việc sử dụng rộng rãi gió và mặt trời trong lĩnh vực năng lượng hay không. Năng lượng tái tạo chỉ có thể giảm lượng khí thải CO2 khi chúng thực sự thay thế nhiên liệu hóa thạch trong sản xuất điện. Và nếu năng lượng tái tạo chỉ là một tiện ích bổ sung đúng đắn về mặt chính trị cho một hệ thống tiếp tục sử dụng nhiên liệu hóa thạch, thì liệu nó có đáng để nỗ lực không?

Liệu tương lai của năng lượng gió và mặt trời có tốt hơn tương lai của nhiên liệu hóa thạch?

Cuối video, Randall Munroe nói rằng năng lượng gió và năng lượng mặt trời là vô hạn và nhiên liệu hóa thạch là rất hạn chế.

Trong tuyên bố cuối cùng, tôi hoàn toàn đồng ý với Munro. Nhiên liệu hóa thạch rất hạn chế. Điều này là do chúng ta chỉ có các nguồn năng lượng tự nhiên với chi phí khai thác tương đối thấp.

Giá thành phẩm làm bằng nhiên liệu hóa thạch phải duy trì ở mức đủ thấp để người tiêu dùng bình dân có thể mua được. Khi chúng ta cố gắng sử dụng các nguồn lực lưu thông với chi phí khai thác tăng lên, nhu cầu hàng loạt chuyển từ hàng hóa tùy ý (như ô tô hoặc điện thoại thông minh) sang hàng hóa hàng ngày (như thực phẩm, sưởi ấm hoặc quần áo). Sự sụt giảm nhu cầu đối với hàng hóa tùy ý gây ra tình trạng dư thừa dự trữ và giảm sản lượng của chúng. Vì ô tô và điện thoại thông minh được sản xuất bằng cách sử dụng các hàng hóa khác, bao gồm cả nhiên liệu hóa thạch, giảm nhu cầu đối với những hàng hóa này dẫn đến giảm phát {MJ: hidden}, bao gồm giảm nhu cầu năng lượng (và giá cả). Do đó, giá tài nguyên cân bằng trên một bản vá “đã quá đắt mà ít người có thể mua được” và “đã rẻ đến mức bạn khai thác bị thua lỗ”, và mọi thứ được kiểm soát bởi sự hiện diện (hay đúng hơn là không có) các mỏ năng lượng mới với chi phí khai thác có thể chấp nhận được. Có vẻ như kể từ năm 2008, hầu hết thời gian chúng ta đều ở trong trạng thái này, khi giá thực tế của dầu và các nguồn tài nguyên khác giảm xuống.

{(M. Ya.: giảm phát tiềm ẩn được che đậy bởi phát thải tiền tệ, như "Nền kinh tế đang chậm lại, hãy ném Kuytsov càng sớm càng tốt!")}

Hình 3. Giá dầu trung bình hàng tuần, được điều chỉnh theo lạm phát, dựa trên giá dầu giao ngay của EIA và CPI đô thị của Hoa Kỳ.

Với logic này, thật khó hiểu tại sao năng lượng tái tạo lại hoạt động tốt hơn hoặc lâu hơn so với nhiên liệu hóa thạch. Nếu chi phí của RES mà không có trợ cấp cao hơn chi phí của nhiên liệu hóa thạch thì RES sẽ không phát triển. "Nó đã quá đắt nên ít người có thể mua được." Nếu chúng ta trợ cấp cho các nguồn năng lượng tái tạo, tách rời khỏi năng lượng truyền thống, thì năng lượng truyền thống sẽ không còn phát triển: "nó đã rẻ đến mức bạn khai thác là thua lỗ." Như đã trình bày ở trên, RES trong tương lai gần không thể phát triển nếu không sử dụng nhiên liệu hóa thạch (ví dụ, để sản xuất các bộ phận thay thế cho tuabin gió hoặc xây dựng / sửa chữa đường dây điện). Do đó, kết luận: sự phát triển của các nguồn năng lượng tái tạo chắc chắn sẽ bắt đầu chậm lại, kể cả khi có và không có trợ cấp.

Chúng ta có tin vào người mẫu quá nhiều không?

Ý tưởng sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo nghe có vẻ hấp dẫn, nhưng cái tên này thật lừa dối. Hầu hết các nguồn năng lượng tái tạo - ngoại trừ củi, nhiên liệu sinh học thứ cấp (rơm, rạ, bánh) và phân chuồng - không thể tự tái tạo được. Trên thực tế, năng lượng tái tạo phụ thuộc nhiều vào nhiên liệu hóa thạch.

{M. Ya.: mặt trời và gió, tất nhiên, chúng thực sự vĩnh cửu, nhưng các tấm pin, pin, bàn xoay và thậm chí cả nhà máy thủy điện / nhà máy điện tích trữ bơm không có nghĩa là vĩnh cửu. Hai mươi, ba mươi, tốt, một trăm năm - PHÁ HOẠI! Chúng tôi đọc từ Kapitsa Sr.:.}

Điều thú vị là các nhà lập mô hình khí hậu IPCC và các bù nhìn biến đổi khí hậu khác dường như hoàn toàn bị thuyết phục rằng các nguồn nhiên liệu hóa thạch có thể phục hồi trên Trái đất, nếu không muốn nói là vô tận, là rất lớn. Trên thực tế, lượng nhiên liệu hóa thạch thực sự có thể được coi là “có thể thu hồi được” là một trong những vấn đề chính của mô hình hóa, và vấn đề này cần được nghiên cứu cẩn thận. Khối lượng sản xuất trong tương lai có khả năng phụ thuộc mạnh mẽ vào mức độ ổn định của hệ thống kinh tế hiện tại, bao gồm cả mô hình toàn cầu hóa của nền kinh tế thế giới ổn định như thế nào. Sự sụp đổ của hệ thống toàn cầu có khả năng dẫn đến sự suy giảm nhanh chóng trong sản xuất nhiên liệu hóa thạch.

Kết luận, tôi muốn nhấn mạnh rằng chi phí xã hội của năng lượng tái tạo đòi hỏi sự phân tích cẩn thận. Một đặc điểm nổi bật của năng lượng truyền thống (đặc biệt là sản xuất dầu) luôn là tỷ suất lợi nhuận rất lớn. Từ những mức thuế suất cao ngất ngưởng này, thông qua việc đánh thuế, các chính phủ đã nhận được đủ tiền để tài trợ cho các lĩnh vực quan trọng nhưng không có lãi của nền kinh tế. Đây là một trong những biểu hiện vật lý của ERoEI.

{M. Ya. ERoEI xã hội so với ERoEI tiêu chuẩn, đọc ở đây:}

Nếu năng lượng gió và năng lượng mặt trời thực sự có ERoEI cao như một số người đề xuất đã tính, thì những RES này sẽ không yêu cầu trợ cấp: không chỉ tiền tệ, mà còn cả tổ chức, dưới hình thức ưu đãi của nhà nước. Trong khi đó, theo như chúng tôi được biết, ERoEI thực sự của RES là không có chuyện đánh thuế RES theo kế hoạch có lợi cho các lĩnh vực kinh tế không sinh lời theo kế hoạch. Có lẽ các nhà nghiên cứu tin tưởng quá nhiều vào các mô hình đơn giản của họ.

Trợ giúp về KIUM:

Trong các ý kiến đánh giá trượt rằng thay vì cụm từ "power is available" (nguồn điện đầu vào có sẵn), cần sử dụng từ viết tắt ICUF (Hệ số sử dụng công suất đã cài đặt). Hãy để chúng tôi giải thích rằng chữ viết tắt KIUM KHÔNG THỂ được sử dụng. Có ít nhất ba phương pháp để tính thông số "công suất lắp đặt định mức" cho các tấm pin mặt trời và tuabin gió trên thế giới:

Có điều kiện là "tiếng Trung". Bảng điều khiển ở mặt sau có ghi "1kW" (công suất tối đa) không? Đã lắp đặt 1000 tấm, có nghĩa là công suất lắp đặt danh nghĩa là 1 MW. Bạn thậm chí không thể kết nối với mạng. Các bảng (trên các bài viết)? Vì vậy, chúng được "cài đặt"! Đúng, nếu bạn không đính kèm, thì ICUM sẽ thành 0, nhưng người Trung Quốc không quan tâm đến những thứ vặt vãnh như vậy.

Có điều kiện là "Liên minh châu Âu". 1000 bảng công suất 1 kW mỗi tấm được kết nối theo dự án với một bộ chuyển đổi 550 kW. Điều này có nghĩa là công suất lắp đặt danh nghĩa là 0,55 MW. Trên đầu của bạn - xin lỗi, nút thắt cổ chai của hệ thống - bạn không thể nhảy. Đây là kỹ thuật đếm đúng nhất, nhưng nó không được sử dụng ở mọi nơi. Chà, dòng điện đầu ra phải là 0,55 MW, mặc dù thực tế là trung bình mỗi ngày bộ chuyển đổi sẽ phát ra khoảng 0,22 MW trong điều kiện thời tiết nắng đẹp và không có tuyết.

Có điều kiện là "Hoa Kỳ". 1000 tấm pin 1kW ở Bắc California đã được kết nối với một bộ chuyển đổi 950kW. Hệ số cách nhiệt trung bình hàng năm cho vị trí cụ thể này là 0,24. Điều này có nghĩa là công suất lắp đặt danh định là 0,24 MW. Trong một năm rất thành công, nếu không có tuyết rơi, có thể tạo ra 2,3 GWh và ICUM = 108%!