Сколько электроэнергии нужно, что бы транспорт стал на 100% электрическим?

[tnenergy.livejournal.com]

Оригинал взят у tnenergy в Сколько электроэнергии нужно, что бы транспорт стал на 100% электрическим?

Решил попробовать себя в новом жанре - перевода. Это статья Roger Andrews из прекрасного блога Energy Matters. Хотя с некоторыми местами в тексте ниже я не согласен, а в некоторые хочется углубится посерьезнее, оставляю максимально близко к оригиналу, т.к. собирать первичку и формировать свое [непротиворечивое внутренне] мнение по ВИЭ и электромобилям у меня не получается (не хватает времени).

==

Как уже пробегало в “Blowout week 146” Евросоюз подумывает о законе, обязывающем установку зарядных станций для электромобилей, и в то же время Германия и Голландия обсуждают переход на продажу новыми только электрических автомобилей в диапазоне от 2025 по 2030.

Ни один из этих законопроектов пока не принят, но если да - то сколько понадобится дополнительной электроэнергии для десятков миллионов электромобилей, и сколько это будет стоить? Никогда не видел подобных оценок, поэтому решил посчитать сам для некоторых стран. В силу неопределенности в данных и подхода в нулевом приближении, стоит понимать, что получающиеся цифры весьма прикидочные.

Используемые данные:

1. Количество автомобилей, зарегестрированных на данный момент в ЕС

Использовались данные из множества источников, некоторые кажутся мне не очень правдивыми. Тем не менее.

2.Средняя дистанция, котору проходят автомобили за год

Ситуация с источниками примерно как в пункте 1.

3. Среднее потребление энергии в кВт*ч/100 км.

Я использовал среднее значение в 22 кВт*ч, полученное из 114 тестов, данные опубликованы US DOE.

4. Средний КИУМ мощностей, которые будут строится для обеспечения электромобилей.

Поскольку “электрозамещение” автотранспорта проводится с мыслью в голове о сокращении выбросов парниковых газов (далее - ВПГ), то я подумал, что дополнительные мощности электрогенерации должны быть “новыми возобновлемыми” - т.е. морскими ветрогенераторами и фотовольтаикой.  Средний КИУМ таких источников - примерно 0,3

5. Средняя стоимость устанавливаемой доп. мощности в  $/кВт

В среднем стоимость мощностей из предыдущего пункта составляет 3000$/кВт. Однако, есть моменты, которые могут сильно вздуть эту оценку:

6. Обновление сетей, как глобальное, так и локальное, включая установку смартгрида и преобразовательного оборудования зарядных станций

7. Стоимость приобретаемых  электромобилей (возможно субсидируемая)

Все стоимости посчитаны в долларах США,

Кстати, есть интересный момент в попытках ускорить приход электротранспорта: считается, что их аккумуляторы могут служить буфером для переменчивой выработки ВИЭ, снижая потери электроэнергии на перегенерации последних.  В дальнейших расчетах  я использовал эту идею,  хотя разумеется, никакой 100% эффективности в этом процессе быть не может.

Перейдем к результатам:

Германия

Законопроект, требующий продажу только легкового электротранспорта после 2030 года рассматривает Бундесрат, верхняя палата парламента, но еще должен пройти Бундестаг, чтобы стать законом. Если это случится, то замена 44 403 124 легковых машин на электрические потребует 31% увеличения выработки э/э и 40% роста установленной мощности в Германии. Стоимость такой трансформации составит 232 миллиарда долларов.

Германия. Данные по выработке э/э за 2015 взяты из 2016 BP Statistical Review. Здесь и далее в строки таблицах 1. Количество автомобилей 2. Средний пробег за год 3. Общий пробег 4. Потребление в кВтч 5. То же в ГВтч 6. Производство э/э 7. Необходимое увеличение в % 8. Установленная мощность 9. Необходимое увеличение мощности с КИУМ 0.3 в ГВт 10. То же в % от установленной 11. Стоимость новой мощности.

Однако, если в Германии к тому времени завершится отказ от атомной и угольной энергетики, то ситуация станет гораздо хуже. Для замены 60 ГВт этой генерации потребуется установить 140 ГВт ВИЭ-источников, плюс 77 насчитанных выше потребностей электромобилей. 217 ГВт итоговой мощности обойдется минимум в 650 миллиардов долларов.

Голландия

Нижняя палата парламента, как и в Германии уже приняла законопроект, ограничивающий продажу легкового транспорта с 2025 года только электромобилями. Как показано на таблице ниже, замена 8 миллионов голландских легковушек потребует 21% увеличения выработки э/э и 24% роста установленной мощности. Стоимость работ составит от 27 миллиардов долларов.  Заметно меньшие, чем в Германии, расходы в том числе объясняются тем, что голландцы проезжают в год в среднем меньше.



Норвегия

Норвегия так же рассматривала законопроект об “электромобилизации”, но в итоге решила, что это должно произойти рыночным путем. (На данный момент правительство уже субсидирует почти половину продажной цены электромобилей, что привело к тому, что треть легкового транспорта, проданного в 2015 в Норвегии - электрический. Впрочем правительство раздумывает о снижении таких субсидий). Как видно из таблицы, замена 2,5 миллионов норвежских бензиновых ведер потребует всего лишь 7% увеличения производства э/э и 12% - установленных мощностей. Стоимость этой работы - 11 миллиардов долларов. Норвегия отделывается легко.



Евросоюз:

Законодатели ЕС в настоящий момент следуют в фарватере Германии и Голландии, рассматривая политику доведению доли электромашин в продажах до 100%. Замена 250 миллионов автомобилей с ДВС потребует добавить 43% установленной мощности и увеличить генерацию э/э  на 34%. Стоимость этого процесса начинается от 1,3 триллионов долларов. Однако ситуация сильно варьируется от одной страны-члена евросоюза к другой.

Однако перейдем к странам, которые пока (как минимум официально) не задумываются о запреде машин с ДВС. Как обстоят дела с их инфраструктурой, если электропереход все же состоится в ближайшие десятилетия?

Великобритания: 36% увеличение генерации э/э и 49% рост установленной мощности. Стоимость - 140 миллиардов долларов.

США: Рост выработки на 29% и 44% новых добавочных мощностей для генерации э/э. Обойдется это все в 1,4 триллиона долларов.

Китай: Всего лишь 11% увеличение производства электроэнергии и 16% рост установленной мощности, стоящие 735 миллиардов. Однако, эти цифры растут до 19%, 27% и 1,2 триллиона если мы предположим, что количество автомобилей в Китае продолжит сегодняшний рост темпом 4,4% в год.

Мир: 18% роста генерации и 30% роста мощности, стоимость - 5 триллионов долларов. Эти цифры могут подрасти до 26%, 44%, и $7.3 триллиона, если мы учтем линейное продолжение тренда роста количества автомобилей на 2,7% в год.



Обсуждение:

Перефразирую Эверета Дирксена “триллион там, триллион тут, и вот уже мы разговариваем о реальных деньгах”. Значительные расходы, перечисленные выше будут растянуты на десятилетия и в целом лежат в рамках финансовых возможностей стран, желающих перейти на электротранспорт. Основной вопрос - помогут ли электромобили в решении переменчивости генерации ВИЭ?

Газета The Guardian в этом не сомневается: “Инициатива евросоюза … откроет двери в футуристический мир, где автомобили снабжают энергий электрические сети в любой момент дня и ночи, балансируя провалы генерации ВИЭ”

Разумеется, эта идея, при всей привлекательности (В Великобритании 25,8 миллионов машин - пуская с аккумулирующей способностью 30 кВтч - вместе это дает 774 ГВтч, более чем в сто раз больше нынешних возможностей сети по хранению э/э) имеет сомн проблем:

• Для балансировки провалов генерации “в течении дня и ночи”, электромобили должны быть постоянно подключены к сети, т.е. не двигаться.




• Хотя 774 ГВт*ч выглядит очень значительной цифрой - это всего лишь суточное потребление Великобритании. Т.е. после нескольких дней без солнца и ветра страна обретет 25,8 миллионов неподвижных автомобилей с разряженными батарейками.




• Владельцы электромобилей с радостью будут подключать их для зарядки, когда в сети есть избыток (дешевой) электроэнергии, но вполне могут забыть или счесть ненужным разряжать свой транспорт, когда ВИЭ не справляются с потреблением сети.




• Надо еще добавить, что в такой схеме владельцев ЭМ не будет уверенности в том, что машина будет заряжена в тот момент, когда она понадобится.

В итоге компромисс между обязанностями электромобилей, как транспорта и как буфера сети выглядит натянутым. В результате, похоже, очень небольшая часть запасенный в машинах энергии будет доступна для балансировки, что в общем-то означает, что ЭМ никаким образом не решают проблему переменчивости ВИЭ.

Есть еще и ряд проблем, связанный с инфраструктурой, которая нужна для широкого внедрения электротранспорта. Простые прикидки показывают, что потребуется как минимум удвоение мощности сетей, обеспечивающих домохозяйства электроэнергие [в реальности скорее учетверение, т.к. сети массово ориентируются на 1-1,5 киловатта на домохозяйство, а нужно будет 4-6 - tnenergy]. К этим расходам, возможно, придется добавить еще и субсидирование. Наконец, фактически необходимо будет внедрять смарт-грид, чтобы потребление ЭМ не приходилось бы на пики и в идеале бы балансировало хоть как-то перегенерацию ВИЭ.

Наконец, необходимо посмотреть и на другой конец задачи - а выпустит ли автоиндустрия достаточное количество электромобилей? Судя по прикидкам NASDAQ (показаны на картинке ниже) - нет. В 2040 году ожидается всего около 400 миллионов электромобилей, при общем количестве в 2 миллиарда легковушек.

Похоже, что законодатели ЕС, немецкого Бундестрата и нижней палаты голландского парламента работают, отталкиваясь от неправильного понимания, что Европа плывет в яркое зеленое будущее и электромобили являются его частью. Не похоже, что они задумываются о проблемах объема субсидирования, изменения трендов и реальной установки мощностей ВИЭ, что скорее всего заставит поменять решения по электромобилям еще раз. По сути европа повторяет путь Калифорнии, которая приняла в 1990 году закон, требующий, чтобы “автомобили с нулевой эмиссией СО2” (т.е. электромобили по сути) составляли 2% продаж в 1998, 5% в 2001 и 10% в 2003. Этот закон был отменен, когда в реальности никаких процентов продаж электромобилей не случилось.

Comments

[ubpskh.livejournal.com]

Вы так пишете, как будто бы вырабатываемая солнечными батареями и ветряками энергия обязана всегда поступать в сеть.

Стратегически, проблема решается плавающим в зависимости от баланса спроса-предложения тарифом

[irsi-ru.livejournal.com]

А зачем она тогда вообще нужна собственно? Проблема в том что если она стоит на жилом доме, то 90% энергии вырабатывается в тот период времени, когда она этому дому - нафиг не нужна. Ибо в дневное время жильцы оного - обычно на работе, и их электромобили - тоже на стоянке около работы...

[vambr.livejournal.com]

Собсна, единственным достойным применением солярных панелей я считаю питание кондиционера.

[nicka-startcev.livejournal.com]

а вот, кстати, да.

и еще забавная идея.
чуть ли не 99% потребляемой клиентами-частниками электроэнергии тратится на нагрев, и совсем мало на освещение, компы, теле-радио-пылесосы.
это не относится к калифорнии, где чуть ли не круглый год за окном +30..+40 и обычай заставляет строить дома без теплоизоляции.

так вот, в северных местах будет выгодно в каждом доме держать что-то типа небольшого ядерного реактора, который будет давать этак 10квт тепла(! тепла, а не электричества!) всегда и стабильно, будет греть теплом напрямую помещения и плиту. а вот 0.1-1кВт на свет и пылесос можно и сверхбыстро туда-сюда дёргать банальным перераспределением пара между радиатором отопления, электрогенератором и мусоркой.

ps: вообще интересно бы глянуть, как изменился бы мир без текущей радиофобии и без нынешних "на каждый чих купи мильён бумажек и протанцуй перед чиновниками мильён танцев и докажи что у тебя нет бинладена под кроватью а реактор низя переделать на производство плутония, а в твоей стране рейтинг истерии наших сми не выше допустимого"

[vambr.livejournal.com]

> вообще интересно бы глянуть, как изменился бы мир без текущей радиофобии и без нынешних "на каждый чих купи мильён бумажек и протанцуй перед чиновниками мильён танцев и докажи что у тебя нет бинладена под кроватью

Что тут непонятного? Сначала втыкание реакторов везде, потом десяток аварий-микрочернобылей и сотня-другая терактов с грязными бомбами. Потом мир с на порядок более сильной чем сейчас радиофобией.

[vambr.livejournal.com]

> ай-яй, зря вы так.

Ничего не зря. Можно сделать (и сделают) микрореакторы очень надёжными и с хорошей защитой от дурака. Но беда в том, что а) реакторы будут в руках неквалифицированных пользователей, б) их будет очень много. Среди миллионов юзеров гарантированно найдётся не один талант, возжелавший обойти защиту от дурака и обязательно будут те, кому это удастся. Но есть и второй фактор - дурак на стороне производителя. Если радиофобия молчит и бюрократических препон почти нет, обязательно найдётся самоуверенный идиот и/или эффективный менеджер, решивший сэкономить на этих глупых перестраховочных мерах защиты и снизить издержки чтобы получить конкурентное преимущество. Теория игр, она такая. Вроде бы несерьёзная теория, вроде бы не обязательная, но неумолимая и не менее беспощадная чем закон всемирного тяготения.

Последствия аварии микрореактора будут, конечно, несравнимы с чернобыльскими, но аварий будет много. Вполне хватит чтобы радиофобия развилась до запредельных по нашим меркам уровней.

[nicka-startcev.livejournal.com]

>Сначала втыкание реакторов везде

да

>потом десяток аварий-микрочернобылей

ахренвам (кстати, тут смело можно матом).
каких еще чернобылей? в чернобыле извращенцы подрочили, а по типа умной практике ровно такой аварии не было бы в принципе.

>и сотня-другая терактов с грязными бомбами.

кёкусинкай зверски убили, никаких намного более простых аццких ядов они не выпустили. и после них не. после того теракта в токийском метро не было рецидивов. но лсд и виагру добыть проще чем "радиотоксины", но с тех пор не было случаев терактов с лсд+виагра. и да, не все террористы идиоты. и да, не все террористы из крестьян, а не, например, из ренегатов из высших слоёв общества типа принцев как бинладен.

[vambr.livejournal.com]

> ахренвам (кстати, тут смело можно матом).
> каких еще чернобылей?

Ну вот что может быть опасного в давно отлаженных и выпускаемых миллиардами штук аккумуляторах? Однако вон, закон больших чисел сработал.

> кёкусинкай зверски убили

Га? Может, всё же, синрикё?

> никаких намного более простых аццких ядов они не выпустили. и после них не. после того теракта в токийском метро не было рецидивов. но лсд и виагру добыть проще чем "радиотоксины"

Вопрос в соотношении рисков и результатов. Токсины способны убить десятки, при самом удачном для террористов стечении обстоятельств сотни. А трудозатраты и кара огромны. Овчинка не стоит выделки. Но когда с теми же издержками можно будет угробить десятки тысяч, желающие найдутся обязательно.

[tnenergy.livejournal.com]

>в северных местах будет выгодно в каждом доме держать что-то типа небольшого ядерного реактора, который будет давать этак 10квт тепла(! тепла, а не электричества!) всегда и стабильно

Такой реактор, даже если не заморачиваться современными нормами безопасности (что не правда, при массовых инсталляциях заморачиваться все равно придется) слишком дорог получается, и слишком нехорошее сочетание расхода природного урана (плутония, не суть) на киловатт*час будет иметь.

[alaft.livejournal.com]

в принципе, при наличии законодательства, позволяющего частным лицам генерировать и продавать электроэнергию, днём можно эти панели использовать для генерации энергии в сеть - т.е. во всякие неподалеку стоящие предприятия и офисы, а вечером получать энергию обратно из сети, платя в целом за суточное потребление намного меньше.

[nicka-startcev.livejournal.com]

проблема начнется как только таких генераторов станет не 0.001%, а этак 10-666% от итого-мощности - их дневное электричество будет не просто нафиг никому не нужно, а еще и за его утилизацию попросят денег и неиллюзорных.

и да, этак 666..740% нужно чтоб утровечером в полутьме покрыть пик потребления, когда солнца не 100клолюкс а этак тыща люкс или даже сто.

[ubpskh.livejournal.com]

Тариф плавает в зависимости от баланса спроса-предложения, контроллер как дома, так и автомобиля его отслеживает.

Когда тариф в минусе или около нуля -- дом пускает энергию на зарядку powerwall а или вообще в никуда. Когда положительный -- продает в сеть. Когда во время пиков потребления тариф улетает в небеса -- начинает продавать энергию из батарейки.

Машина не обязана стоять возле работы, она может поехать таксовать, доедет кругами до дома, встанет на зарядку, к 18.00 вернется за хозяином. Или просто встанет на стоянку и отдаст часть энергии в сеть, если тариф высокий. Тьху, это из другой фантастической книжки

Если без всей этой беготни, то солнечные батареи и ветряки создают хаотически (хоть и прогнозируемо) меняющееся предложение, а припаркованные возле офисов электромобили -- гибко реагирующий на него спрос (который в нужные моменты становится предложением). В итоге все самым разумным образом сглаживается

[brune-hilda.livejournal.com]

оу, я угадала... Маскофан :D Физику в школе проспал. О том, что ток бывает постоянным и переменным совершенно не в курсе.

[jr0.livejournal.com]

PowerWall - источник переменного тока заданного напряжения. Вы вообще не осведомлены, похоже.

[brune-hilda.livejournal.com]

литий-ионный аккумулятор, который, к слову, в глаза еще никто не видел - это переменный ток? Ааааа... :D

[jr0.livejournal.com]

И вот опять у вас не выходит вопрос.

[ubpskh.livejournal.com]

Иногда мне кажется, что человечество разделилось а две части: маскофанов и идиотов.

Да, я в курсе, что ток бывает постоянным и переменным. Я даже в курсе, что ток можно преобразовывать в обоих направлениях. И, например, что в любом доме с солнечными батареями есть инвертор, который преобразует постоянный ток солнечных батарей в переменный.

[brune-hilda.livejournal.com]

ну, т.е. одной батареи не хватит, надо ставить трансформатор. Производство которого тоже стоит денег (и энергии). Как и установка. (Маскофаны там выше утверждают, что трансформатор не нужен, ибо стеновая панель сама по себе генерит переменный ток, но мы их слушать не будем :D).

Типа, "даешь мини-электростанцию в каждый дом". Куда потом выбрасывать тонны аккумов никто не знает. Но это ж "когда будет" (тут, в общем, правда, потому что никто не видел даже прототипа, только 3д картинку этого настенного чуда).

[ubpskh.livejournal.com]

Не трансформатор, инвертор. Если в доме есть солнечные батареи, то и инвертор там тоже всяко есть, без него никак. Это аккумуляторов может не быть.

Тесла продала уже много этих своих настенных батареек, правда, предыдущей модели. Новую вот только сейчас показали в живую на презентации (нет, не 3D картинку :) )

Тесла в последней презентации показала интегрированное решение: черепица со встроенными фотоэлементами плюс аккумулятор со встроенным инвертором. Плюс услуги по монтажу, плюс финансирование. Можно жить, вообще не подключаясь к сети

[nicka-startcev.livejournal.com]

>Когда тариф в минусе или около нуля -- дом пускает энергию на зарядку powerwall а или вообще в никуда.

за вызов глобального потепления вам кары пропишут. низя ж просто так закапывать зерно сливать энергию.

ну и, кстати, этак за 30 лет в нашем микрорайоне число жильцов-домов не изменилось, но единственную линию трамваев сняли и появились пробки не смотря на расширение автодорог.

что забавно, увеличение числа автодорог (за счет снятия трамваев и троллейбусов) чем-то похоже на итальянскую забастовку, когда поциент действует ровно по инструкции, а результат получается полная стагнация.

[ubpskh.livejournal.com]

Почему нельзя? Можно. В некоторых вариантах будущего полный переход на солнце и ветер будет возможен только в условиях большого профицита мощностей.

Да и вообще. Домик же не из угля эту энергию взял. Бесплатный солнечный свет

[brune-hilda.livejournal.com]

простите, а куда ее девать? Аккумулирующих мощностей, боюсь, не хватит. Тариф тут вообще указывает на то, что вы "гуманитарий" в худшем смысле этого слова.

[ubpskh.livejournal.com]

Да никуда. Лампочку зажгите