Svängig som vinden, den brinner som solen. Den mörka sidan av förnybar energi

Förnybara energikällor är inte bara drömmar, förhoppningar och optimistiska prognoser. Sanningen är också att förnybar energi skapar mycket förvirring i energivärlden och orsakar problem som traditionella nät och system inte alltid kan hantera. Deras utveckling för med sig många obehagliga överraskningar och frågor som vi inte kan svara på ännu.

Energi producerad i förnybara energikällor - vindkraftsparker och solcellsanläggningar - är en verklig utmaning för nationella energisystem.

Nätverkets strömförbrukning är inte konstant. Det är föremål för dagliga fluktuationer i ett ganska stort värdeområde. Dess reglering av kraftsystemet är fortfarande svårt, eftersom det är förknippat med behovet av att säkerställa lämpliga parametrar för nätströmmen (spänning, frekvens). I fallet med konventionella kraftverk, såsom en ångturbin, är effektminskning möjlig genom att minska ångtrycket eller turbinens hastighet. Sådan reglering är inte möjlig i ett vindkraftverk. Snabba förändringar i vindstyrkan (som stormar) kan visserligen generera betydande kraft på kort tid, men är svåra att absorbera för elnätet. Strömstörningar i nätverket eller dess tillfälliga frånvaro utgör i sin tur ett hot mot slutanvändare, maskiner, datorer etc. smarta nät, så kallade utrustade med lämpliga verktyg, inklusive energilagringssystem, effektiva och heltäckande distributionssystem. Men det finns fortfarande få sådana system i världen.

Australian Greens konstverk som firar noll utsläpp av växthusgaser

Undantag och outnyttjade befogenheter

Strömavbrotten som drabbade södra Australien i september förra året orsakades av problem vid nio av de tretton vindkraftsparker som levererar el till regionen. Som ett resultat gick 445 megawatt el bort från nätet. Även om vindkraftsoperatörerna försäkrade att avbrotten inte orsakades av fluktuationer som är typiska för vindenergi – det vill säga en ökning eller minskning av vindkraften – utan av mjukvaruproblem, var intrycket av en inte helt tillförlitlig förnybar energi svår att förstöra.

Dr Alan Finkel, som senare forskat på energimarknaden på uppdrag av de australiska myndigheterna, kom fram till att utvecklingen av förnybara energikällor diskriminerar de fattigare delarna av samhället. Enligt hans åsikt, eftersom industrin investerar mycket i förnybar energi bör energipriserna stiga, vilket slår hårdast mot de lägsta inkomsterna.. Detta gäller för Australien, som lägger ner sina billiga kolkraftverk och försöker ersätta dem med förnybar energi.

Lyckligtvis stängde det sista koleldade kraftverket i det ovannämnda blackout-drabbade södra Australien strax före de beskrivna problemen, i maj 2016. Utbudsvolatilitet är ett välkänt men fortfarande inte särskilt välbekant problem med förnybar energi. Vi känner honom också från Polen. Om man kombinerar vindkraftskapaciteten på 4,9 GW som uppnåddes den 26 december 2016, när orkanen Barbara slog till, med genereringen av inhemska turbiner en vecka tidigare, visar det sig att den då var sjuttio gånger lägre!

Tyskland och Kina har redan insett att det inte räcker med att bygga väderkvarnar och solpaneler för att få den nya energin att fungera effektivt. Den tyska regeringen tvingades nyligen betala ägare av vindkraftverk som odlar svamp för att bryta strömmen eftersom transmissionsnäten inte kunde hantera lasten som levererades. Det finns problem även i Kina. Där gör koleldade kraftverk, som inte går att slå på och av snabbt, att vindkraftverken står stilla 15 % av tiden, eftersom nätet inte kan ta emot energi från kraftverk och turbiner. Det är inte allt. Där byggs solkraftverk i en sådan takt att transmissionsnätet inte kan ta emot ens 50 % av den energi de genererar.

Vindkraftverken tappar ström

Förra året publicerade forskare vid tyska Max Planck-institutet i Jena en artikel i den prestigefyllda vetenskapliga tidskriften Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) som visar att effektiviteten hos stora vindkraftsparker är mycket lägre än vad som helt enkelt kan vara resultatet av deras skala. Varför beror mängden energi som tas emot inte linjärt på installationens storlek? Forskare föreslår att det är väderkvarnarna själva som bromsar vinden med hjälp av dess energi, vilket betyder att om det finns mycket av det installerat i ett visst område, kommer vissa av dem inte att få det i tillräckliga mängder för att arbeta med maximal effektivitet.

Forskarna använde data från ett antal stora vindkraftsparker och jämförde dem med data från enskilda vindkraftverk för att skapa en modell baserad på redan kända modeller av vindmekanik. Detta gjorde det möjligt att observera klimatet i området för väderkvarnar. Som påpekats av Dr. Lee Miller, en av författarna till publikationen, är den uppskattade energieffektiviteten för isolerade vindkraftverk betydligt högre än vad som observerats för hela deras installationer.

Forskarna fastställde att, i extrema fall, skulle ett vindkraftverk beläget i ett område med hög täthet av sådana installationer endast kunna producera 20% av den potentiellt tillgängliga elektriciteten om den var placerad ensam.

Forskarna använde den utvecklade effektmodellen för vindkraftverk för att uppskatta deras globala påverkan. Detta gjorde det möjligt att beräkna hur mycket energi

El kan genereras på global skala med hjälp av vindkraftverk. Det visar sig att endast cirka 4 % av jordens yta potentiellt kan generera mer än 1 W/m.²och i genomsnitt cirka 0,5 W/m² – Dessa värden liknar tidigare uppskattningar baserade på avancerade klimatmodeller, men cirka tio gånger lägre än uppskattningar baserade enbart på lokala medelvindhastigheter. Detta innebär att samtidigt som den optimala fördelningen av vindkraftverk upprätthålls, kommer planeten att kunna ta emot inte mer än cirka 75 TW vindenergi. Detta är dock fortfarande mycket mer än den för närvarande installerade elektriska kapaciteten i världen (cirka 20 TW), så det finns ingen anledning att oroa sig, med tanke på att det bara finns cirka 450 MW vindkraft i drift på jorden idag.

Massaker av flygande varelser

De senaste åren har det kommit rapporter och information om dödande av fåglar och fladdermöss av vindkraftverk. Det finns kända farhågor för att maskiner, som roterar i betesmarker, skrämmer kor, dessutom ska de producera skadligt infraljud, etc. Det finns inga övertygande vetenskapliga studier om detta ämne, även om rapporter om hekatomber av flygande varelser är relativt tillförlitliga data.

Bild från en värmekamera som visar en fladdermus som flyger nära ett vindkraftverk på natten.

Varje år attackerar hundratusentals fladdermöss vindkraftparker. Däggdjur som häckar i trädtopparna blandar ihop luftströmmar runt väderkvarnar med strömmar runt sina hem, rapporterade platsen 2014. Kraftverk bör också påminna fladdermöss om höga träd, i vars kronor de förväntar sig moln av insekter eller sitt eget bo. Detta verkar stödjas av värmekameror, som visar att fladdermöss beter sig på samma sätt med vindkraftsparker som de gör med träd. Forskare hävdar att hundratusentals fladdermöss skulle kunna överleva om designen på rotorbladen ändrades. Lösningen är också att öka tröskeln vid vilken den börjar snurra. Forskare funderar också på att utrusta turbiner med ultraljudslarm för att varna fladdermöss.

Ett register över kollisioner av dessa djur med vindkraftverk, till exempel för Tyskland, utfört av Brandenburg State Environmental Protection Agency, bekräftar dödsfallens massiva karaktär. Amerikanerna undersökte också detta fenomen, vilket bekräftade den höga dödligheten bland fladdermöss, och det noterades att frekvensen av kollisioner var starkt beroende av väderförhållandena. Vid höga vindhastigheter var krockkvoten lägre och vid lägre vindhastigheter ökade antalet drabbade. Den begränsande vindhastigheten vid vilken kollisionshastigheten reducerades avsevärt bestämdes till 6 m/s.

En fågel brändes över Ivanpa-komplexet

Som det visade sig dödar tyvärr det stora amerikanska solkraftverket Ivanpah också. Kort efter lanseringen meddelade The Wall Street Journal att det kaliforniska projektet kan bli det sista i sitt slag i USA, just på grund av fågelhekatomberna.

Komplexet upptar 1300 40 hektar i en av de kaliforniska öknarna, sydväst om Las Vegas. Den har tre torn med en höjd på 350 våningar och 140 tusen speglar. Speglar reflekterar solljus mot pannrummen som ligger på toppen av tornen. Ånga produceras, som driver generatorer att producera el. Räcker för XNUMX tusen. Hus. dock spegelsystemet värmer luften runt tornen upp till 540°C och fåglarna som flyger i närheten brinner helt enkelt levande. Enligt en rapport från Harvey & Associates dog mer än 3,5 XNUMX människor på anläggningen under året.

För mycket mediahype

Slutligen är det värt att nämna ytterligare ett ogynnsamt fenomen. Bilden av förnybar energi lider ofta av överdrift och överdriven mediahype, vilket kan vilseleda människor om den verkliga utvecklingen av denna teknik.

Till exempel meddelade rubrikerna en gång att staden Las Vegas skulle bli helt förnybar. Det lät sensationellt. Först efter att ha läst mer noggrant och djupare in i informationen som tillhandahålls fick vi reda på att ja – i Las Vegas går man över till 100 % förnybar energi, men bara ... kommunala byggnader, som utgör en bråkdel av en procent av byggnaderna i detta agglomerering.

vi inbjuder dig att läsa ÄMNENUMMER i den senaste versionen.