Опыт Швейцарии. Возможен ли успех успеха без ископаемого топлива?
По материалам https://www.empa.ch/
Исследователи в Швейцарии проделали колоссальную работу по изучению потребления энергии в стране.
Переход от ископаемого топлива по всей стране — это огромный объем работы, это проект поколения!
Исследование экспертов Martin Rüdisüli, Sinan Teske и Urs Elber было опубликовано в конце июня в журнале “Энергия” (Energies).
Исследователи выбрали консервативный подход и первоначально собрали реальные данные о потреблении электроэнергии, потребностях в отоплении и потреблении горячей воды в Швейцарии.
Эти данные затем послужили основой для мысленного эксперимента.
Потребности Швейцарии в электричестве все еще довольно легко определить: швейцарский оператор сети Swissgrid предоставляет подробные значения для каждой четверти часа в каждый день года. Потребность в тепловой энергии и горячей воде становится определить все труднее. Эксперты Empa использовали данные от поставщика централизованного теплоснабжения REFUNA, который снабжает несколько населенных пунктов в нижней долине Ааре. Анализ данных показал, что потребность в тепле подключенных домов достаточно хорошо коррелирует с температурой наружного воздуха – и поэтому ночью, когда температура превышает 18 градусов по Цельсию, тепло используется только для технической воды и воды для душа.
Для их мысленного эксперимента исследователи сделали различные предположения.
Во-первых, большинство жителей Швейцарии ведут себя как люди в нижней долине Ааре и живут в похожих зданиях. Во-вторых, для того, чтобы избежать использования мазута и природного газа, потребности в отоплении всех зданий сначала будут снижены примерно на 42% за счет мер по реконструкции; затем 3/4 оставшихся потребностей в отоплении домов и квартир, отремонтированных таким образом, будут реализованы с помощью электрических тепловых насосов.
И, в-третьих, : мобильность будет электрифицирована до такой степени, что примерно 2/3 всех поездок на частных автомобилях может осуществляться с помощью электрики, что соответствует примерно 20% всех пройденных километров.
Атомные электростанции больше не играют роли в исследовании Empa, поскольку после референдума по Закону об энергетике в мае 2017 года было принято решение о поэтапном отказе от ядерной энергии. Поэтому исследователи ожидали сильного расширения фотовольтаики; половина всех кровельных покрытий в Швейцарии, оцененных как хорошие или превосходно подходящие в рамках проекта www.sonnendach.ch, оснащены солнечными батареями. Это соответствует примерно одной трети всех кровельных площадей в Швейцарии.
Источник фото: https://pixabay.com/
Насколько увеличивается спрос на электроэнергию?
Затем исследователи определили итоговое потребление электроэнергии, которое, вероятно, будет расти примерно на 13,7 тераватт-часа в год из-за тепловых насосов и электромобилей, то есть примерно на 25 процентов по сравнению с сегодняшним днем. Однако еще более тревожным, чем это значительное увеличение потребления, был временной разрыв между выработкой и потреблением электроэнергии: солнечные батареи производят больше всего электроэнергии летом, но тепловые насосы и прогрев автомобилей требуют особенно большого количества электроэнергии зимой. Это приводит к сезонному дефициту предложения.
Это может быть компенсировано за счет импорта электроэнергии из соседних стран, как это уже происходит сегодня в случае дефицита. Но в результате баланс CO 2, вероятно, пострадает – потому что электричество из Европы часто сильно ухудшает баланс CO2 в Швейцарии, который был так тщательно электрифицирован. Таким образом, тепловые насосы и электромобили приносят больше пользы климату, если электричество, необходимое для них, также является возобновляемым.
Что предлагают исследователи?
Тем не менее, исследование Empa также предоставляет некоторую ценную информацию о том, как реализовать низкое содержание CO2 в энергетической системе.
Во-первых, наиболее целесообразно заменить масляные отопительные системы тепловыми насосами, если здания изолированы с использованием самых современных технологий. Потому что тепловой насос без соответствующей изоляции значительно менее эффективен.
Во-вторых, каждая атомная электростанция должна быть заменена примерно в восемь раз больше фотоэлектрической мощности. Зачем? Атомная электростанция вырабатывает около 8000 часов электроэнергии в год, а солнечная батарея — всего 1000 часов. Это означает большое количество солнечных панелей — на всех доступных поверхностях.
В-третьих, есть необходимость использования как можно больших емкостей для хранения солнечной энергии — как локальных аккумуляторных хранилищ, так и других технологий хранения, в частности (геотермальных) теплоаккумулирующих, но также и технологий для преобразования электричества в химические источники энергии. Солнце светит достаточно сильно только несколько часов в день, чтобы заполнить хранилища. В остальное время накопленная энергия должна сохраняться.
В-четвертых, должны быть созданы сезонные теплоаккумуляторы, чтобы зимой можно было снизить потребности в электроэнергии тепловых насосов.
В-пятых, следует учитывать и лучше соответствовать сезонности спросу и предложению энергии. Летом будет много солнечной энергии и тепла, но зимой возобновляемые источники энергии, в частности, будут редким (и, следовательно, дорогим) товаром в будущем.
Источник фото: https://pixabay.com/
В-шестых, и это хорошая новость: развитие электромобилей не влияет на баланс. Согласно сделанным предположениям, ежедневная зарядка электромобилей дома, на работе или при совершении покупок создает только относительно низкие пики спроса на электроэнергию по сравнению с поставками электрического тепла. Необходимым условием для этого, однако, являются соответствующие сети с достаточной пропускной способностью.
Источник: https://phys.org/news/2019-07-switzerland-fossil-fuels.html