Новият модел за 100 процента ВЕИ (WWS) е налице

Колектив от учени под ръководството на професорът от Станфорд Марк Джейкъбсън публикува в списание One Earth нова разработка: „Влияние на енергийните планове на Новата зелена сделка върху стабилността на енергосистемите, разходите, работните места, състоянието на здравето и климата в 143 страни“.  

Новата статия е продължение на изследването, което се провежда от група учени повече от десет години. Предишната работа на Джейкъбсън и екипът от негови колеги стана публично известна през 2017 година (“100 % чиста и възобновяема енергия на основата на вятъра, водата и слънцето във всички сектори. Пътни карти за 139 страни в света“). В значителна степен именно на основата на предишната работа са формулирани основните положение на американското „Ново зелено споразумение“.

В новото изследване са използвани обновени изходни данни, отчитащи напредъка при развитието на ВЕИ в света, а кръгът на проучванията е разширен с четири страни.

Пътни карти са разработени за 143 страни в света с цел привеждане на традиционните практики на използването на енергията за всички нужди (електричество, транспорт, отопление/охлаждане, промишленост, селско/горско стопанство/риболов ) към технологиите на ВЕИ, а именно вятър, вода и слънце (wind-water-solar или WWS) с прилагане на системи за съхранение на енергия. Страните са групирани в 24 региона за моделиране на съответствието на търсенето на енергия и предложения за енергия (100% ВЕИ), предвид съхранението на електроенергия, отопление, охлаждане и водород във всеки един момент (на 30-секундни интервали) в разстояние на три години. Стабилни решения (без загуба на товар) са намерени за всички 24 региона, отбелязват авторите.

Получени са нови показатели за измерване на частните и обществени разходи на WWS в сравнение с традиционната организация на енергетиката (business as usual или BAU). Въпреки че средните глобални частни разходи за WWS за енергия (електроенергия, топлинна, охлаждане и водородна енергия) включват съхранение и пренос, на единица енергия са само с 10 % по-ниски отколкото при BAU, WWS има с 61 % по-ниски общи частни разходи и с 91 % по-ниски общи социални разходи (като се вземат предвид последиците за здравето и климата).

Ако в системата BAU годишните обществени разходи през 2050 г. ще съставляват 76,1 трлн. долара, то за системата WWS ще са необходими общо 6,8 трлн. долара годишно (в щатски долара според нивото от 2013 г.). Сумарните годишни частни разходи (разходи за енергия) ще спаднат от 17,7 до 6,8 трилиона долара годишно. Капиталовите разходи за инсталиране на системи WWS в 143 страни съставляват приблизително 73 трилиона долара. В частност за реализация на американския Green New Deal ще са необходими 7,8 трилиона долара капиталови инвестиции, но това ще доведе до намаляване на частните и социални разходи с 64 % и с 89 % съответно в сравнение със сценария BAU. В същото време този преход ще създаде с 3,1 милиона повече дългосрочни работни места с пълна заетост в САЩ. Глобално преходът към WWS ще създаде 28,6 милиона допълнителни работни места.

Моделът на авторите показва, че WWS енергийната система може съществено да намали общото потребление на енергия – с 57,1 % през 2050 година. Ова се обяснява с по-високата ефективност на транспортните средства с електрически двигатели и водородните горивни елементи в сравнение с машините, работещи на изкопаеми горива; електрифициране на промишлеността в сравнение с индустриите, работещи на изкопаеми горива; електрически термопомпи в сравнение с традиционните системи за отопление и охлаждане, а също така и отстраняването на потреблението на енергията, необходима за добив, транспортиране и преработка на изкопаеми горива.

Както се коментира днешната система за производство и потребление на енергия е изключително неефективна и разточителна. Става въпрос не за това, че се потребява много енергия, а за това, че голяма част от първичната енергия, постъпваща в икономиката често и просто се губи в процеса на преработка, доставка и работа на двигателите. Авторите дават и пример за настоящия график на енергопотреблението в САЩ, като според него загубите на енергия са от порядъка на 68 %.

Промяната на топлинно технологичната структура на енергийния сектор води и до значителен ръст на ефективността на енергийните разходи.

Новият модел на Джейкъбсън, независимо от пълната електрификация на всичко предполага достатъчно умерено разширяване на производствените мощности. През 2050 г. установените мощности на световната енергосистема според сценария WWS трябва да достигнат 40544 ГВт, което е доста по-малко в сравнение с други изследвания.

Един от митовете за ВЕИ е заблудата, че за разполагането им се изисква твърде много площ. Авторите на изследването са установили, че по сценария WWS за разполагане на обектите ще са необходими общо 0,17 % от повърхността на сушата и още 0,48 % , ако се има предвид разстоянието между наземните вятърни турбини – 0,65 %.

Авторите умишлено се фокусират само върху енергията от вятъра, слънцето и водата и изключват ядрената енергетика, „чистите въглища“ и биогоривата. Ядрената енергетика не се разглежда, тъй като се отличава с твърде дълги цикли на планиране/строителство, високи разходи и редица общо признати рискове. „Чистите въглища“ и биогоривата не са включени, тъй като предизвикват силно замърсяване на въздуха.

Един от проблемите, често обсъждани във връзка с вятърната и слънчевата енергетика е зависимостта от времето и сезонните колебания при производството, а като следствие и трудностите, свързани със съгласуването на доставката на енергия и потребностите на енергосистемата. Моделът на авторите показва, че е възможно съгласуване. Според Джейкъбсън и неговият екип, електрификацията на всички сектори формира по-гъвкаво търсене на енергия, тоест дава възможност в голяма степен да се постигне адаптиране на потреблението към производството. Например електромобилите, или уредите да бъдат съобразени с по-удобното за енергосистемата време от денонощието.

Според авторите, предлаганите пътни карти в изследването не са единствените възможни пътища. В работата си екипът на Джейкъбсън се позовава на изследвания, извършени и от още 11 групи специалисти, привърженици също на модела 100 % ВЕИ.

Изследването е изключително любопитно предвид заявените намерения на председателя на ЕК за европейската зелена сделка.

Прочетете повече на: https://www.cell.com/one-earth/fulltext/S2590-3322(19)30225-8