Вітроенергетика: щільність енергії та вплив на клімат

Вчені Гарвардського університету Лі Міллер і Девід Кіт днями опублікували дві роботи, які привернули підвищену увагу преси. Одна з них — про вплив вітроенергетики на клімат — опублікована в журналі Joule, друга — про густини енергії сонячної та вітрової генерації — в Environmental Research Letters.

Деякі журналісти поспішили інтерпретувати першу роботу в тому дусі, що вітряні турбіни якимось чином викликають зміну клімату (потепління).

Зрозуміло, що вітрові електростанції не нагрівають повітря, і їх робота не супроводжується викидами парникових газів, які є причиною кліматичних змін. Модель авторів показує, що робота вітрових електростанцій призводить до зміни (змішування) повітряних потоків, що може приводити до невеликого і тимчасового (оборотного) локального підвищення температури. Самі дослідники зазначають: «принципово різні механізми викликають більш теплі температури від зміни клімату порівняно з вітроенергетикою».

Конкретно автори підрахували, що, якщо вітрові електростанції будуть виробляти всю електроенергію в США, це може привести до підвищення температури в континентальній частині Штатів на 0,24 Цельсія.

Важливо відзначити, що розрахунки і висновки авторів базуються на абсолютно нереалістичному припущенні, що вся електроенергія США виробляється вітровими електростанціями, і всі вони знаходяться в одному регіоні – на Середньому Заході (Midwest). Крім того, для цілей моделювання автори розглядали вітроенергетику як один вітропарк, де кожна турбіна має однакову висоту і потужність, і турбіни стоять на однакових відстанях один від одного. Це не відображає реальності, не буде такого і в майбутньому. Башти різної висоти та різної потужності турбіни кардинально змінили результати моделювання.

Фактично перед нами абстрактне математичне дослідження, що не відображає реальний світ. Спрощена модель. Даний випадок з чіткістю виявляє обмеженість математичного моделювання складних багатофакторних процесів. Висновки такого моделювання справедливі в рамках самої моделі, але, якщо в модель додаються інші фактори «з реального життя», результат виходить іншим. Так і тут, якщо взяти для розрахунків збалансовану структуру безвуглецевої генерації, що складається з вітрових, сонячних електростанцій, ГЕС і т. д., модель вийде набагато більш складною, але її результати будуть іншими і більш реалістичними.

Крім нереалістичних припущень, сама обрана методологія викликає питання. Стенфордський професор і експерт по вітрових турбінах Джон Дабірі розкритикував дослідження, вказавши: «добре відомо, що цей тип моделювання погано підходить для прогнозування потоку в реальних вітрових електростанціях».

Професор того ж Стенфорда Марк Джейкобсон виступив ще різкіше: результати роботи Міллера і Кіті «на 100% помилкові і на них не можна покладатися в будь-якому випадку». Сама назва їх статті: «Climatic Impacts of Wind Power», вводить в оману, оскільки мова йде про регіональну модель, а не про вплив на клімат взагалі. Це (регіональних характер висновків), до речі, підтверджують самі автори у полемічному листуванні з Джейкобсоном.

Христина Арчер, експерт з вітроенергетики в Університеті штату Делавер, назвала дослідження про вплив вітроенергетики на клімат «нереалістичним, нездійсненним, науково-фантастичним сценарієм».

Друга стаття присвячена щільності енергії (energy density) вітропарків і сонячних станцій (потужність на один квадратний метр).

Дивно, але в цій галузі в науковій літературі існує дуже широкий спектр оцінок, хоча на перший погляд підрахунок не повинен бути складним.

Автори приходять до висновку, що вітроенергетика володіє надзвичайно низьким показником щільності енергії – 0,5 вт на м2. При цьому для сонячних електростанцій цей показник майже в 11 разів вище – 5,4 вт/м2 (усі розрахунки проводилися на даних США).

До речі, в обох стаття автори більш критично ставляться до вітрової енергетики і більш позитивно до сонячної: «наш аналіз показує, що, коли це можливо, може виявитися розумним трохи посилити розвиток сонячної енергії і трохи менш швидко розвивати вітрову», — говорить Девід Кіт.

З таким показником для вітроенергетики (0,5 вт на м2) для того, щоб виробляти всю електроенергію США з допомогою енергії вітру, потрібно віддати під вітряки 12% континентальної частини території країни.

Цікаво, що з актуальних (2018) даних Світового Банку та Технічного університету Данії, які також приводять автори в статті, розрахункова щільність енергії на 10% території США з самим високим вітровим потенціалом становить 808 вт на м2. Відчуйте різницю: 0,5 Вт/м2 і 808 Вт/м2…

При розрахунку щільності енергії у вітроенергетиці автори беруть всю земельну ділянку, на якій розташований об’єкт генерації. Як відомо, практично вся ця земля придатна для використання в інших цілях. «Щільність енергії у вітроенергетики в 10 разів нижче, ніж у сонячній, але вітроенергетичні установки безпосередньо займають набагато менше землі в межах свого розташування», — пишуть самі Міллер і Кіт.

На думку вже згаданого Джейкобсона, їх калькуляція «включає великі обсяги простору на зовнішній межі кожної вітряної ферми, яка фактично не включена турбінами». Він вважає, що потреба в земельних ресурсах для вітроенергетики переоцінена авторами в 16 разів, для сонячної енергетики – у 3-4 рази. Відповідно, їх розрахунки густини енергії абсолютно невірні.

Категорії: Новини альтернативної енергетики

Відповісти

avatar