Да будет первый пост.


Так бы я и сидел по большей части в читателях байкпоста, если бы не наткнулся на весьма интересный топик Boss1w, в котором автор простой магией на пальцах и страшными числами со знаком процента уверенно доказывает нам, что электротранспорт таки не есть экологически чистый, и все аргументы в пользу экологичности такого подхода к развитию транспорта терпят крах. Поскольку мне тема электротранспорта близка не понаслышке (подробное описание моего электробайка есть на хабрахабре, сейчас в постройке уже второй, возможно моя следующая заметка будет именно о нем) — я решил озадачиться вопросом со своей колокольни и выяснить, действительно ли так страшен черт, как его малюют?

Disclaimer
Тема достаточно холиварна сама по себе. Тем более масла в огонь подливает явно язвительный тон изначальной статьи. Я постараюсь избежать этих ошибок и критиковать исходную статью только по существу, но если не удержусь — сильно не ругайте ^_^.

Итак, сегодня в мире более 60% всей электроэнергии вырабатывается на тепловых электростанциях (ТЭС), около 20% — на гидроэлектростанциях (ГЭС), около 17% — на атомных электростанциях (АЭС) и около 1% добывается условно экологически-безопасным способом — на геотермальных, приливных, солнечных, ветровых электростанциях и прочих.

Эта фраза слово в слово скопирована из Лекции N9 Электроэнергетика России и мира. Сама лекция весьма познавательна и интересна за исключением одного небольшого «но» — совершенно не указаны ни источники информации, ни происхождение самой лекции, ничего. То же самое можно найти на очень интересных и познавательных ресурсах типа geoglobus.ru, yaklass.ru и т.д. Лично у меня сложилось мнение что это просто дежурная фраза из попавшегося под руку реферата. Буду очень рад, если я не прав. Я не исключаю, что это совершенно не первоисточник фразы, но тем не менее отсутствие даже намека на исходные данные для анализа не есть опора, с которой можно начинать дискуссию.

Но есть более интересный источник — отчет BP о составе мировой энергетики, в котором та же электроэнергия уже удобно переведена в условные единицы для удобства сравнения (эквивалент тонны нефти). И если взглянуть на суммарные числа и графики — выходит интересная картина. А именно — общее потребление энергии жидких углеводородов (газа и нефти) почти в 2 раза больше, чем всех остальных видов энергии (в том числе и электрических). Но это уже лирика.
А вот еще более интересный источник, в котором указан первоисточник — Википедия, и в этом списке указаны не только проценты, но и страны, и удельный вес топлива, из которого производится электричество. И в этом списке есть и нефть, и уголь, и газ, и все остальное вместе взятое. Согласитесь, смотреть на числа явно интереснее, чем на проценты. Тем более 60% + 20% + 17% + 1% = 98%. Да, есть ремарки «более 60%» и «около 20%», но при прочтении эти ньюансы опускаются.

Современные ДВС уже практически доведены до совершенства в экологическом плане и выбрасывают в воздух не так уж много всякой дряни. Про чадящие черным дымом КАМАЗы и древние ИКАРУСы я, естественно, не говорю. В пересчете на один киловатт полезной энергии, ТЭС выбрасывает в атмосферу по разным оценкам от 4 до 20 раз больше вредных веществ, чем среднестатистический ДВС стандарта ЕВРО-4. Не говоря уж о ЕВРО-5.

Давайте сразу прикинем, что мы сравниваем две совершенно несравнимые вещи — паровой котел, работающий на мазуте или угле и ДВС автомобиля. Примерно в ту же ситуацию мы попадаем тогда, когда сравниваем ЗАЗ-965 и Tesla. Вроде оба автомобили, вроде на обоих 4 колеса, вроде и нужны для того, чтобы «ездить из пункта А в пункт Б» — но качество диаметрально разное. Но даже не это главное. Главное — каким образом нам сравнить совершенно разные по предназначению вещи? Я, честно говоря, не понимаю, как с легкой руки автора энергоэффективность ТЭЦ превратилась в километры пути автомобиля с ДВС, но все же попробую представить некоторую схему преобразований. По данным eia на 1КВт элекроэнергии приходится примерно 900 грамм CO^2. Для Казахстана эта норма установлена в 632 грамма. Т.е. если следовать логике «в лоб» — то, да, одна Tesla с баком на 80КВт/ч за одну поездку «выбрасывает» в воздух столько же (72 кг), сколько 4 средних автомобиля выбросят за год поездок при соответствии стандарту Евро-5 (при 20 тысячах км в год выброс одного автомобиля ~ 18кг).

Но давайте посмотрим на вопрос с иной стороны. Этот момент мне особенно запомнился после прохождения практики на одной из ТЭЦ. Знаете, для чего на распределительных станциях при ТЭЦ и прочих электростанциях стоят огромные нагрузочные модули? Для того, чтобы сжигать в атмосферу путем преобразования в тепло лишнюю электроэнергию. Да-да, они просто палят то электричество, за которое вы отдаете свои кровные. И все это происходит потому что процесс генерации и потребления должны быть паритетными — сгенерировано должно быть ровно столько, сколько потреблено+доставка+налоги+на пиво. Но мир не идеален, и практически все сутра включают чайник, а на ночь выключают свет. Однако электростанция должна постоянно работать на максимуме КПД. Поэтому проще сгенерировать, и чтобы излишек энергии не поплавил все в округе, в том числе и пятую точку энергетиков — «сжечь», при этом не дергая и без того хрупкий генератор.

Теперь с этим знанием давайте подумаем, повлияет ли как-нибудь на работу ТЭЦ в свободное время электроавто или электромот? Правильно — не повлияет. По факту в бак польется то электричество, которое в любом ином случае сожгут в резисторах нагрузочного модуля.

Если продолжить эту мысль в статистические расчеты, то по статистике в 2008 году было произведено 20277 террават-часов электроэнергии, а потреблено — 16816 (тот же отчет BP и данные из вики). В пересчете на эталонную Теслу этот излишек дает очень интересную цифру. А именно разницы в 3461 террават-часа электроэнергии хватит, чтобы примерно 1,2 миллиарда автомобилей Тесла проехали в год 20 тысяч километров. Да, я тоже слегка офигел, когда посчитал, но этого излишка, который мы просто сожгли, хватило бы, чтобы заменить все (!!!) автомобили на планете на электрические. При этом мы выиграли бы примерно 18 миллиардов тонн выбросов — и это при условии, что абсолютно все автомобили в мире (даже ваш бабушкин запорожец) стандартизованы по нормам Евро-5. Я два раза пересчитывал этот пункт и до сих пор удивлен. И, еще одна маленькая ремарка — мы не берем в расчет эмиссию перерабатывающих заводов, которая при производстве бензина как промежуточного звена весьма высока. Да и дело это (производство бензина) не совсем чистое и блестящее.

Да, мы не учли потери, и они в передаче электроэнергии огромны. Но даже если взять половину от посчитанного — глаза меньше от чисел не станут.

Но все равно, объединяет их одно – сжигать бензин прямо на месте (под капотом или седлом) куда экологичнее, чем где-то, а потом еще и транспортировать до места зарядки транспорта. К слову говоря, транспортировка электричества занятие тоже не совсем экологически безвредное. Но это ладно — отдельная тема.

Я был бы очень не против подискутировать по поводу «отдельной темы». Уж очень она интересна и занимательна. Неужели мы будем разбирать, сколько CO^2 ушло в атмосферу при производстве меди и алюминия, используемого в ЛЭП? Тогда я бы сразу попросил внести в каждый автомобиль начальную эмиссию, которая была заложена в него в процессе производства. Почему нет? Ведь станки жгут электричество, а электричество, как нам известно — очень дорого по нормам выбросов. И в каждый литр бензина дополнительно внести эмиссию, которую мы получим при сжигани остальных фракций нефти из той же тонны. Ведь ради топлива же ее переработали, не так ли? В общем, этот вопрос — весьма скользкое место.

И я совершенно не понимаю, от чего родился миф о том, что бензин эффективнее и экологичнее сжигать под капотом? Проще — да. Согласен. На текущий момент. Но не эффективнее и не экологичнее. Даже на самом простом примере с бензиновым генератором получаем следующий пример: при нагрузке в 5 КВт/ч расход примерно 2л/час. Т.е. на 2,5КВт/ч мы тратим 1 литр топлива, или 44 МДж тепловой энергии. Для выработки же 1КВт электроэнергии необходимо от 300 до 400 грамм условного топлива (В России — 1 кг каменного угля или 29,3 МДж или 7000 ккал). Примем среднее в 350 г/КВт * 2.5 = 0.875 кг * 29.3МДж = 25.63МДж. Т.е. электростанция примерно в 1.76 раза эффективнее, чем ДВС генератора по выработке электричества. Или в современных генераторах ставят не современные двигатели? И, заметьте, установившийся режим работы ДВС в генераторе значительно эффективнее, чем тот же ДВС в авто или мотоцикле.

Про экологичность электроэнергии полученной на АЭС говорить и вовсе не приходится. При чем, это даже без учета заявленной безвредности захораниваемых ядерных отходов. Даже если и предположить, что отработавшее свое ядерное топливо чище березового сока, то одна-единственная авария на АЭС, полностью перечеркивает всю ранее полученную «чистоту» электричества.

Ситуация сравнима с опасностью езды на мотоцикле. Да, опасно — но люди продолжают ездить, закупаются экипом, готовятся к возможным проблемам. Это как заранее объявлять все хорошие эмоции от мотоцикла туфтой, потому что рано или поздно они приведут к столбу или дураку, который в тебя повернул налево. Я не считаю такой подход верным.

Про оставшийся 1% условно экологически-безопасных электростанций (геотермальных, приливных, солнечных, ветровых электростанциях и прочих) в серьез говорить вовсе не приходится. И это не потому, что они мало распространены, а потому, что они экономически неоправданны и без дотаций их, как правило, не бывает. Естественно, есть исключения, но они только подтверждают правило.

Этот пункт в дополнение к предыдущему just as remark. Если мы говорим о экологичности (не экологической безопасности) — то к чему здесь экономическая подоплека? Давайте разбирать именно экологичность. И аргументы против я бы хотел увидеть.

Отдельным вопросом стоит то, куда добытое и доставленное до розетки электричество будет «налито». Да, я про аккумуляторы говорю. Если со старыми, низкоэффективными свинцовыми АБ все более-менее ясно, то вот с новыми, устанавливаемыми на современных электрических транспортных средствах «литий и иже с ним» АБ все не так однозначно.

Небольшая экскурсия в производство лития для батарей — как правило его получают из солей высохших либо осушенных озер. Литий сам по себе добывается из собственных оксидов, и это далеко не самый затратный по нормам экологичности процесс в производстве аккумуляторов. По факту добыча меди и алюминия, используемых в элементе, нанесут природе куда больший ущерб, чем редкоземельный литий. Ну и в этом процессе я не вижу ничего из выбросов, кроме, конечно же, выбросов из ДВС техники по добыче солей.

Вот и получается, что если делать акцент именно на экологии, то производители электромотоцклов, элекромобилей и прочих электро-ТС, должны «тихонечко молчать в тряпочку», так как по совокупности качеств их техника заведомо более экологически грязная, чем техника оборудованная современным ДВС.

Я бы сказал иначе.

Я бы сказал, что безумная симпатия (или даже любовь!) к красивому, мощному, урчащему другу под ногами и страх перед визжащими «троллейбусами» делают свое черное дело. Именно они наталкивают на неправильную интерпретацию, подстегивают нежелание знакомиться с цифрами статистики, ну и заставляют делать откровенно неправильный выводы из-за общего нежелания вникать в тему.

Да и такой вывод — это, простите, плевок в душу на основе косвенных данных. Некомильфо.