Навошта працягваць павялічваць колькасць аднаўляльных крыніц энергіі ў Францыі?

Якія перавагі павелічэння долі ветравой/сонечнай энергіі ў такіх краінах, як Францыя, здольных развіваць і кантраляваць парк якасных атамных электрастанцый?

Спойлеры: Няма.

Але нашы кіраўнікі ўсё роўна гэта зробяць.

Мэта гэтага паведамлення - коратка абагульніць у зразумелай форме асноўныя высновы выдатнага, але вельмі доўгага і тэхнічнага даследавання, у якім параўноўваецца кошт розных "сумяшчальных з Net Zero" электрычных сетак, але з базавым сцэнарыем, у асноўным заснаваным на ядзерных і некаторыя гідраэлектрастанцыі і некалькі сцэнарыяў з павелічэннем хуткасці пранікнення перарывістых аднаўляльных крыніц энергіі (ENRi на французскай мове, VRE на англійскай мове ў даследаванні).

Маёй першай мэтай было зрабіць гэта адукацыйным артыкулам, але гэта невыканальная місія з такім вычарпальным даследаваннем. Таму, прабачце, тым, хто жадае дэталізаваць высновы, прыйдзецца пагрузіцца ў іх.

Даследаванне, апублікаванае АЭСР і Агенцтвам па ядзернай энергіі

Даследаванне ёсць азагалоўлены «Выдаткі дэкарбанізацыі: сістэмныя выдаткі з высокай доляй ядзернай і аднаўляльнай энергіі». Яго выдаюць сумесна АЭСР і Агенцтва па ядзернай энергіі.

Перш чым некаторыя крычаць пра ядзернае лобі, я нагадаю вам, што NEA - гэта міжурадавае агенцтва, прызначанае для садзейнічання супрацоўніцтву паміж ядзернымі краінамі або жадаючымі стаць такімі, а не саюз прадаўцоў электрастанцый. І даследаванне падалося мне вельмі аб'ектыўным і даволі кансерватыўным у лічбах.

Вы часта чуеце, як прыхільнікі сцэнарыяў 100% аднаўляльных крыніц энергіі кажуць, што кошт ветру або фотаэлектрычных кВт/гадз апусціўся ніжэй, чым кошт атамнай энергіі, і спасылаюцца на гэтую крывую, больш за тое, у цэлым дакладную, у сваю падтрымку:

Разлічаны такім чынам кошт з'яўляецца LCOE: кошт электраэнергіі са зніжкай.

Гэта прыкладна «сярэдні кошт на заводзе за кВт/гадз, вырабленых на працягу ўсяго тэрміну службы завода». Ён разлічваецца шляхам аб'яднання ўсіх капітальных, эксплуатацыйных выдаткаў і выдаткаў на паліва на працягу ўсяго тэрміну службы завода. Гэты агульны кошт валодання дзеліцца на колькасць карыснай энергіі, якая падаецца ў сетку.

У табліцы ніжэй прыведзены выдаткі, улічаныя для ядзернай і ветравай энергіі; у зялёным найбольш спрыяльная характарыстыка:

Такім чынам, улік усіх гэтых фактараў лагічна прыводзіць да LCOE ветру, які значна ніжэй, чым у ядзернай.

Але LCOE не ўлічвае так званыя сістэмныя выдаткі, якія накладаюцца на сетку з-за перарывістасці сонечнай і ветравай энергіі. Даследаванне OECD-NEA мае на мэце падрабязна растлумачыць і разлічыць, як гэтыя выдаткі змяняюцца ў залежнасці ад долі ENRI.

Даследаванне прыходзіць да высновы, што агульныя выдаткі на размеркаванне электраэнергіі павялічваюцца з уключэннем у сетку ўсё большай долі ENRI. Сцэнарыі, якія параўноўваюцца, вар'іруюцца ад 0 да 75% ад ENRI.

Працэнты ENRI трэба разумець як працэнт ад вырабленай электраэнергіі, а не ад усталяванай магутнасці. Мы паглядзім, наколькі істотны гэты момант.

У базавым сцэнары большая частка генерацыі з'яўляецца ядзернай. У сцэнары 75% ядзерная энергія падае да нуля.
Звярніце ўвагу, што ўсе сцэнары захоўваюць невялікую долю электраэнергіі, выпрацаванай газам, але пры розных абставінах, якія не прыводзяць да аднолькавых выдаткаў. Мы ўбачым гэта пазней.

Сцэнар " нізкі кошт VRE» адпавядае фіктыўнай сітуацыі, калі выдаткі на берагавой вецер будуць дадаткова падзелены на траціну, выдаткі на вецер афшорных дзве траціны, і там, дзе аптымальныя рынкавыя механізмы вылучылі б ENRI "ідэальную долю рынку", разлічаную ў 35%.

Гэты сцэнар" нізкі кошт VRE» здаецца вельмі нерэальным (гл. канец паведамлення). Кошт іншых сцэнарыяў заснаваны на існуючых тэхналогіях. Даследаванне змадэлявала фіктыўную краіну з характарыстыкамі, вельмі блізкімі да Францыі, узаемазвязаную з памежнымі рэгіёнамі ў адпаведнасці з наступнай схемай: таму гэта, безумоўна, тэарэтычная мадэль, але параўнальная з вельмі рэальнай сітуацыяй, у дадзеным выпадку нашай, і вельмі практычная!

І вось як, згодна з даследаваннем, агульныя выдаткі на выпрацоўку электраэнергіі змяняюцца паміж сцэнарам вельмі ядзернай базы і сцэнарыямі з большай колькасцю ENRI: яны вельмі відавочна растуць (падрабязнасці лічбаў крыху далей).

У Германіі ёсць прыклад краіны з 30% ENRI, у якой кошт электраэнергіі рэзка вырас на 50% у намінальным выражэнні і на 28% без уліку інфляцыі з 2006 года. Нават калі нямецкі базавы сцэнар гэтага не робіць, гэта зусім не так тое самае (больш выкапняў)...

Гэты прыклад выразна паказвае феномен павелічэння выдаткаў, звязаны з доляй перарывістых аднаўляльных крыніц энергіі і выразна вызначаны як такі.

Як гэта магчыма?

Але як гэта магчыма, што агульны кошт сеткі павялічваецца за кошт павелічэння долі энергіі пры больш нізкім LCOE, вы справядліва задаецеся пытаннем.

Вартасцю даследавання OECD-NEA з'яўляецца дакладнае тлумачэнне таго, што ў LCOE кожны спосаб генерацыі дадае выдаткі, якія нясе сетка, і што выдаткі на перарывісты ветравой і сонечнай энергіі нясуць іншыя рэжымы.

Гэтыя дадатковыя выдаткі даследаванне называе «выдаткамі на інтэграцыю». Яны ўключаюць у сябе выдаткі на профіль, што я б пераклаў як «кошт залішняй магутнасці», выдаткі на балансаванне сеткі (балансаванне выдаткаў), выдаткі на «шчыльнасць» сеткі (выдаткі на сетку).

«Варыянты гнуткасці» ў асноўным заключаюцца ў кіраванні запасамі гідраэлектраэнергіі і магчымасцях узаемасувязі сетак, якія зніжаюць дадатковыя выдаткі на інтэграцыю, але вельмі нязначныя ў параўнанні з названымі дадатковымі выдаткамі.

Вось як гэтыя выдаткі разбіваюцца ў розных сцэнарах і ўплываюць на агульны кошт размеркавання электраэнергіі ў мадэльнай краіне, якая, як мы памятаем, вельмі падобная на Францыю. THE выдаткі на профіль пераважаюць з 30% ENRI.

Такім чынам, даследаванне (з улікам 1,1 долара/еўра) ацэньвае ў: прыкладна 1,8 мільярда еўра дадатковы кошт сеткі пры 10% ENRI (+5%/базавы сцэнар); прыкладна 7,3 мільярда еўра пры 30% ENRI (+21%); прыкладна 13,6 мільярда еўра пры 50% ENRI (+42%); і каля 30 мільярдаў еўра пры 75% ENRI (+95%).

Даследаванне было апублікавана ў 2019 г. на аснове лічбаў з 2015 па 2017 г. У 2020 г. з 70% ядзернай энергетыкі, што вельмі блізка да вывучанага выпадку, і спажываючы прыкладна такую ​​ж колькасць электраэнергіі, Францыя павінна была заплаціць амаль 6 мільярдаў еўра падтрымка ENRI з пранікненнем 9%.

Такім чынам, гэтая лічба значна вышэйшая за дадатковыя выдаткі ў 1,8 мільярда, паводле ацэнак OECD-NEA ў 10% ад ENRI. Я не магу сказаць, якая частка недаацэнкі ў даследаванні, якое з'яўляецца даволі кансерватыўным у сваіх здагадках, і якая частка неэфектыўнасці французскай дзяржавы ў перамовах, якая, магчыма, падманваецца лобі ENRI, і магла прыняць сістэму падтрымкі для ENRI, якая занадта выгадна ў адносінах да фактычных дадатковых выдаткаў.

Дадатковыя выдаткі

Нягледзячы на ​​тое, што іх можна недаацаніць, гэтыя дадатковыя выдаткі ўжо велізарныя.

Давайце разгледзім іх прыроду, пачынаючы з самага галоўнага з іх, з кошт профілю, або кошт залішняй магутнасці.

• Кошт першай інтэграцыі : выдаткі на профіль, выдаткі на залішнія магутнасці.

Усталяваны МВт ядзернай энергетыкі, магчыма, каштуе інвестыцый у чатыры разы больш, чым МВт, устаноўленая ветрам, але яе каэфіцыент загрузкі патэнцыйна ў чатыры разы вышэйшы ў еўрапейскай краіне (на практыцы ў 3,5 разы).

Вось усе ўстаноўленыя магутнасці, неабходныя для задавальнення патрэбнасці ў электраэнергіі ў 537 ТВт-гадз у розных сцэнарах:

Але гэта яшчэ не ўсё: вам трэба не толькі заплаціць за гэту залішнюю магутнасць, але і прырода электрычнага току (яго нельга захоўваць па прымальнай цане), а таксама некантралюемы характар ​​сонечнай энергіі і вельмі мала кіраванай энергіі ветру патрабуюць зніжэння вытворчасць іншых заводаў, калі некантралюемы лішак вытворчасці ENRI павінен быць дазволены праходзіць праз сетку ў прыярытэтным парадку.

Такім чынам, на іншых заводах каэфіцыент загрузкі зніжаецца дзякуючы ENRI.

Вы памятаеце, што LCOE роўны суме пастаянных і зменных выдаткаў, падзеленай на вытворчасць. Калі вы зніжаеце вытворчасць, нягледзячы на ​​скарачэнне зменных выдаткаў на паліва, вы механічна павялічваеце LCOE!

Гэта з'ява ўжо назіралася ў Германіі, дзе цеплавыя электрастанцыі бачаць падзенне рэнтабельнасці, таму што ім даводзіцца скарачаць вытворчасць на карысць ENRI. Але гэтыя дадатковыя выдаткі былі б нашмат горш з АЭС.

Сапраўды, мы бачылі, што LCOE ядзернай энергетыкі ў значнай ступені складаецца з капітальных выдаткаў. Такім чынам, эфект выцяснення вытворчасці на LCOE будзе значна большы для атамнай электрастанцыі, чым для звычайнай электрастанцыі.

Кажучы мовай эканамістаў, перыядычнасць навязвае іншым электрастанцыям, якія не працуюць, негатыўныя знешнія эфекты, якія цяперашнія механізмы цэнаўтварэння на ENRI накладваюць не на вытворцаў названых ENRI, а праз падаткі на канчатковых спажыўцоў. Сапраўды, вытворцы ветру/фотаэлектраэнергіі плацяць за выпрацаваную кВт.гадз, незалежна ад таго, адбываецца гэтая вытворчасць, калі яна карысная або калі не. Гэты феномен а кошт профілю гэта ўжо адчувалася еўрапейскай сеткай у часам карыкатурным выглядзе, калі скандынаўскія аператары сетак літаральна павінны плаціць нямецкай сетцы за тое, каб прыняць іх лішкі электраэнергіі.

Гэта з'ява «адмоўнай аптовай цаны» на электраэнергію была рэдкасцю да прыходу ENRI. Даследаванне адзначае рэзкае павелічэнне з'явы з разгортваннем ENRI з 56 гадзін у 2012 годзе да 146 гадзін у 2017 годзе.

Дзеля чаго? Таму што ў цяперашні час попыт у Германіі недастаткова высокі, каб паглынаць гэтую электраэнергію, і таму нямецкая сетка павінна пераканацца, што пастаўшчыкі звычайнай кантраляванай энергіі скарачаюць сваю вытворчасць => вельмі нізкія, нават адмоўныя цэны.

Нарэшце, калі магутнасць ветру ў сетцы занадта вялікая, некаторыя ветраныя турбіны павінны быць адключаны ў перыяды празмернай вытворчасці, што зноў жа механічна павялічвае іх LCOE.

У Брытаніі выдаткі, якія аплачваюцца непасрэдна электрастанцыям (ветравым або газавым) для скарачэння іх вытворчасці, у цяперашні час складаюць каля мільярда фунтаў стэрлінгаў (1,1 мільярда еўра) і могуць узляцець прыкладна да 2,6 мільярда еўра ў 2026 годзе.

• Іншыя выдаткі на інтэграцыю : выдаткі на сетку et балансаванне выдаткаў

«Сеткавыя выдаткі» (выдаткі на сетку) звязаныя з большай паверхняй, занятай ветравымі турбінамі, такім чынам, павелічэннем колькасці кропак злучэння, а таксама стратамі перадачы на ​​вялікіх адлегласцях, калі вецер дзьме толькі ў пэўных рэгіёнах.

«Выдаткі на балансаванне сеткі» (балансаванне выдаткаў) звязаныя з неабходнасцю падтрымліваць больш газавых электрастанцый, каб змякчыць вытворчыя штуршкі, звязаныя са зрухамі ветру. Газавыя турбіны працуюць у рэжыме халастога ходу і, такім чынам, захоўваюць дастатковую кінетычную энергію, каб уступіць у дзеянне на працягу некалькіх секунд у выпадку раптоўнай змены магутнасці, якая накіроўваецца ў сетку ветранай турбінай.

Захоўваецца доля вытворчасці газавых электрастанцый, таму што пры сучасным развіцці тэхналогій атамная энергетыка не з'яўляецца добрым амартызатарам, яна не можа імгненна змяняць сваю магутнасць.

Гэтая доля практычна аднолькавая ва ўсіх сцэнарах:

Але аўтары адзначаюць, што чым больш павялічваецца пранікненне ENRI, тым больш павялічваецца неабходная магутнасць газавых электрастанцый для выпрацоўкі той жа колькасці энергіі: у тры разы больш для сцэнара 75%!

Аўтары таксама адзначаюць, што, нягледзячы на ​​больш нізкую хуткасць працы, колькасць цыклаў пуск-стоп-перазапуск установак Back Up павялічыць іх эксплуатацыйныя выдаткі і рызыку заўчаснага зносу.

Што яшчэ горш, па тэхнічных і эканамічных прычынах, распрацоўка якіх займае занадта шмат часу, для забеспячэння гэтай функцыі электрастанцыі OCGT з так званым "адкрытым цыклам" аддаюць перавагу электрастанцыям замкнёнага цыклу (CCGT). Газавы пікер энергія ветру, але яны маюць той недахоп, што выкідваюць 52% CO₂ больш, чым устаноўкі ПГУ на выпрацаваны МВт-г.

Гэта прымушае мяне вывучыць цікавасць CO₂ розных сцэнарыяў.

Уплыў на выкіды CO₂

Парыжскія пагадненні прадугледжваюць змяненне выкідаў CO₂ за кВт•гадз вырабленай электраэнергіі ад 430 г (цяперашняе сярэдняе значэнне па АЭСР) да 50 г. З 70 да 80 г у залежнасці ад года Францыя ўжо блізкая да мэты.

Вось выкіды CO₂ за кВт/г і за крыніцу ў Францыі ў залежнасці ад сайта @electricityMaps : ядзерная энергетыка самая эфектыўная, выкапнёвае паліва выкідвае ў 125-200 разоў больш.

Так, атамная энергія больш эфектыўная, чым ветравая або сонечная. Прычына простая: на МВт·г, вырабленую на працягу ўсяго жыццёвага цыкла, атамная электрастанцыя выкарыстоўвае прыкладна ў 15 разоў менш матэрыялаў, чым энергія ветру, матэрыялаў, якія трэба здабываць, рафінаваць, апрацоўваць і г.д.

Мы робім выснову, што любая сумесь, якая не ўключае выкапнёвую электраэнергію, будзе ніжэй за 50 г/кВт·гадз, але ўключэнне нават невялікай колькасці выкапнёвага паліва можа перавысіць гэта.

Ілюстрацыя з сённяшняй Францыяй: выкапнёвае паліва (у асноўным газ) складае 7,1% ад сярэдняга попыту на электраэнергію, але 83% выкідаў, звязаных з вытворчасцю электраэнергіі ў 2021 годзе.

Так што ня толькі ENRI крыху горшыя за АЭС з пункту гледжаньня СА₂ выкідаў, але сцэнары высокага ўзроўню ENRI прадугледжваюць павелічэнне выкідаў ад газавых электрастанцый рэзервовая копія.

Дадамо, што сеткі з «высокім узроўнем ENRI» менш абаронены годам «кліматычнага чорнага лебедзя». Калі перыяд без ветру або сонца вышэй, чым тое, што мы перажылі матэрыялізуецца, рызыкі зацямненне было б больш шматлікім; і ў сцэнары 75%, у якім больш не будзе АЭС і рэзервовае капіраванне 100% газ, выкіды ўзраслі б яшчэ больш рэзка.

У іншым даследаванні Міжнароднае энергетычнае агенцтва рэзюмуе гэтай выдатнай формулай праблему, якая ўзнікае ў выніку масавай інтэграцыі ENRI ў звычайныя або ядзерныя сеткі:

Сістэмнае значэнне перарывістых аднаўляльных крыніц энергіі, такіх як вецер і сонца, памяншаецца па меры павелічэння іх долі ў вытворчасці электраэнергіі.

Карацей кажучы, даследаванне OECD-NEA (якое прытрымліваецца "эксперыментальных вынікаў" Францыі і Германіі) паказвае, што пры сучасным стане тэхналогій уключэнне ENRI ў краіну з высокай ступенню ядзернасці не мае НІЯКАГА эканамічнага або кліматычнага інтарэсу. Разумны ўрад павінен сказаць: СТОП, нам не трэба павялічваць долю ENRI, давайце спынім любыя новыя кантракты на гарантаваны выкуп для вытворцаў сонечнай і ветравой энергіі і пераарыентуемся на ядзерную энергетыку, якая была нашай моцнай сілай на працягу апошніх 50 гадоў!

Але нашы лідэры знаходзяцца ў працэсе паступлення якраз наадварот і павінны прагаласаваць 10 студзеня наступнага года за катастрафічны закон аб паскарэнні разгортвання аднаўляльных крыніц энергіі. Прычыны гэтай упартасці прымушаюць мяне задумацца.

Вы можаце выказаць наступныя пярэчанні:

• Даследаванне заснавана на лічбах 2015-2017 гадоў, але ці не ўбачаць, што кошты на ENRI яшчэ знізяцца?
• Даследаванне заключаецца ў тым, што з існуючых тэхналогій прагрэс ENRI не зменіць сітуацыю?
• Вы не казалі пра сцэнар нізкі кошт VRE даследавання, якое паказвае на падзенне кошту сеткі, чаму?
• Ядзерная прамысловасць таксама мае свае праблемы, яе LCOE расце (гл. першы графік гэтага паведамлення), як будзе развівацца параўнанне LCOE ядзернай і ветравой энергіі?
• І ці змяняе сітуацыю распаўсюджванне?
• Даследаванне разглядае захоўванне энергіі, вырабленай у перыяды «прафіцыту надвор'я», толькі ў нязначнай ступені, чаму?

Усе гэтыя пытанні (і іншыя) выдатныя, але гэты пост ужо занадта доўгі, яны стануць прадметам працягу праз некалькі дзён!

-

Білет, узяты ў а нітка Вінцэнтам Бенарам, першапачаткова апублікаваным у Twitter.