Pull to refresh

EROEI

Energy and batteries
Недавно на Хабре был опубликован топик "Солнечная энергия подешевела до уровня ядерной", результатом которого стали ожесточенные споры о правомерности применения цены как показателя эффективности. Просмотрев комментарии, я с удивлением обнаружил отсутствие в них упоминания о таком показателе, как EROEI. И подумал, что хабровчанам будет интересно о нём узнать.

EROEI (ratio of Energy Return On Energy Invested) выражается очень простой формулой:

EROEI = полученная энергия / израсходованная энергия

Для того, чтобы добыть нефть, необходимо затратить энергию на её извлечение. Чтобы получить энергию распада ядра урана, нужно потратить энергию на добычу и обогащение урана. Чтобы получать энергию от солнечной батареи, необходимо затратить энергию на её производство.

EROEI — универсальный показатель эффективности метода получения энергии. С точки зрения EROEI нет возобновляемых и невозобновляемых источников энергии — есть источники, EROEI которых со временем понижается и источники, EROEI которых повышается.

EROEI довольно часто критикуют, прежде всего за проблемы с его подсчетом. Однако, в отличие от цены за кВт*ч, КПД, занимаемой площади и многих иных показателей, EROEI находится в отличной корреляции с действительностью и отлично объясняет происходящие в энергетике процессы.



Начнём с EROEI нефти. В 1930-х EROEI нефти достигал цифры в 100 и более. Ни один источник энергии пока и близко не подошёл к этой цифре. Сверхвысокий EROEI нефти делает её идеальным энергоносителем; поэтому использование нефти — чрезвычайно эффективно. Хоть это и невозобновляемый ресурс, однако неиспользование столь богатого источника энергии выглядит просто глупым.

EROEI нефти с тех пор неуклонно снижается; в 1970 году он составлял около 30, а в 2000 — примерно от 10 до 20 (легко догадаться, что, например, EROEI российской нефти намного ниже, чем саудовской). Тем не менее, нефть остается всё ещё очень перспективным источником энергии, хотя снижение EROEI вынуждает постепенно замещать её.

И вот тут мы сталкиваемся с первым, казалось бы, непонятным парадоксом, который отлично объясним с помощью EROEI. Как известно, разведанные запасы битуминозных (нефтяных) песков в несколько раз превышают запасы нефти. Довольно часто встречаются утверждения, что их разработка станет экономически выгодной при цене в n (30, 50, 100 — я встречал разные варианты) долларов за баррель нефти. Но разработка этих месторождений практически не ведётся, хотя только на территории Канады разведано месторождений на 1.7 трлн баррелей.

Дело в том, что, помимо экологических проблем, есть ещё и проблема чисто физическая: EROEI битуминозных песков составляет примерно 2/3. Даже по самым оптимистичным оценкам EROEI нефтеносных песков не превысит 5 — это, конечно, больше единицы, но всё равно мало. Если же верны пессимистичные оценки, то ни при какой цене на нефть битуминозные пески не станут эффективным источником энергии. То же, в целом, верно и для нефтяных сланцев.

EROEI других невозобновляемых источников энергии — угля и газа — несколько ниже, чем показатель нефти, и очень сильно зависит от конкретных технологических условий (например, сжижение газа — очень энергозатратная процедура). EROEI газа может колебаться от 16 до всего лишь 2, EROEI угля — от 14 до 1.5.

Интересный вопрос — EROEI атомной энергии. Сами по себе энергетические затраты на организацию работы ядерного реактора невелики, но вот добыча и, особенно, обогащение урановой руды — процесс очень энергозатратный. EROEI АЭС лежит в границах от 5 до 10. При этом надо заметить, что, если бы не низкий КПД превращения энергии деления урана в электрическую, этот показатель был бы намного больше (до 20). Для французских АЭС (а Франция получает большую часть электроэнергии именно с помощью АЭС) EROEI в среднем 6.5. Это не так уж и много, с одной стороны, но не так уж и мало — с другой. EROEI АЭС в целом уже приблизился к показателям нефти, а для России, вероятно, и превысил их.

Очень хорош EROEI гидроэнергии — до 50 на крупных реках, а в исключительно хороших условиях — и до 200 и более. Однако абсолютное большинство пригодных рек уже покрыты ГЭС, поэтому EROEI гидроэнергии довольно условен. Некоторые источники приводят разброс цифр для реальных в настоящее время проектов в 5-15, что, тем не менее, довольно хорошо. EROEI для приливных и геотермальных электростанций лежит в диапазоне примерно 1.5-10.

То же самое касается и EROEI ветряных установок. В хороших условиях этот показатель может достигать 50 и более, однако в более-менее реальных условиях разброс EROEI составляет от 5 до 30 (вот довольно большое исследование на эту тему, в том числе и с цифрами по другим источникам энергии).

Очень сложная ситуация с солнечной энергией — в основном, в связи с тем, что трудно точно оценить срок службы компонентов системы. Однако даже самые оптимистичные оценки редко предсказывают EROEI выше 10. В неблагоприятных условиях EROEI солнечной установки может быть даже меньше единицы. Судя по всему, солнечные электроустановки остаются самыми неэффектиными из всех альтернативных источников энергии. Поэтому, несмотря на значительную поддержку, солнечных электростанций довольно мало, несмотря на всю привлекательность этого способа получения энергии.

И, наконец, особая песня — т.н. биотопливо. По большому счёту, значительная часть этого бизнеса — просто афёра: EROEI большинства видов топлива растительного происхождения (в частности, из кукурузы) меньше либо незначительно больше единицы. Расходы ГСМ и разнообразных удобрений на выращивание биомассы превышают доход в виде биотоплива. Относительно конкурентноспособно только биотопливо из сахарного тростника (EROEI около 8).

И, напоследок, очень интересная картинка: динамика EROEI основных источников энергии (и прогноз до 2020 года):


Материалы для дальнейшего чтения:
art-of-arts.livejournal.com/tag/%D0%BA%D0%BE%D0%BC%D0%BF%D0%B8%D0%BB%D1%8F%D1%86%D0%B8%D1%8F
netenergy.theoildrum.com
www.eoearth.org/article/Energy_return_on_investment_%28EROI%29_for_wind_energy
www.energybulletin.net/53475

P.S. И да, как говорил министр нефти Саудовской Аравии шейх Ахмед Заки Ямани, каменный век кончился не потому, что кончились камни, и нефтяной век кончится не потому, что кончится нефть.
Tags:
Hubs:
Total votes 95: ↑92 and ↓3 +89
Views 11K
Comments Comments 73