Возобновляемая (зеленая) энергетика.

[Dmitriy40]

fred1996
Любые дотации, кому угодно, переводят вопрос из экономической сферы в политическую. И нефик тогда заявлять об экономической привлекательности солнечных батарей. Или считайте цену вместе с дотациями. Дотации ведь не из воздуха берутся.

[Emergency]

Dmitriy40 в сообщении #1455536 писал(а):

Любые дотации, кому угодно, переводят вопрос из экономической сферы в политическую. И нефик тогда заявлять об экономической привлекательности солнечных батарей. Или считайте цену вместе с дотациями. Дотации ведь не из воздуха берутся.

Совершенно верно.
Вы видите что-то предосудительное в том, что губернатор Калифорнии озабочен развитием промышленности и исследовательской активности ученых своего штата?

[Dmitriy40]

Emergency
Я вижу предосудительное в аргументах что электроэнергия от солнечных батарей дешевле какой-то другой (например атомной).
При этом аргументы что она лучше (но не экономически!) ископаемого топлива я не трогаю.

[Emergency]

Dmitriy40 в сообщении #1455544 писал(а):

Я вижу предосудительное в аргументах что электроэнергия от солнечных батарей дешевле какой-то другой (например атомной).
При этом аргументы что она лучше (но не экономически!) ископаемого топлива я не трогаю.

А вы учитываете, что предусмотрительные люди должны пытаться предвидеть что будет завтра, а не ориентироваться только на сегодня? Например, цена на нефть меняется каждый день, но в далекой перспективе, она не только подорожает, но вообще исчезнет. И кто тогда получит преимущество? Тот кто подготовился к смене парадигмы, или тот кто считает, что всегда будет так как хочется?

[fred1996]

Dmitriy40
Американцы заморозили развитие своей атомной энергетики. Думаю, тут три основных причины:
Утилизация ядерных отходов, угроза терроризма и постоянное удорожание атомной энергетики по сравнению с другими основными источниками. Некоторые реакторы даже становятся убыоочными и их закрывают.
Большинство стран Запада тоже идут по пути отказа от атомной энергетики. Там только Баба Яга (Франция) против.
По существу атомные проекты лоббирует только Россия в странах третьего мира.

-- 17.04.2020, 09:18 --

Emergency
К сожалению Россия в таких вопросах дальновидностью не отличается. А вот американцы, частенько проигрывая в тактических сиюминутных раскладах, стратегически (на десятилетия) обычно остаются в выигрыше. К этому их приучил тот же фондовый рынок, где учет перспектив практически всегда важнее текучки.
Сейчас вот посмотрел на стоки Теслы. Ее капитализация уже около 140 млрд. А у лидера Тойоты 170. Даже в такое время перспективу Теслы оценивают выше обычных автопроизводителей.

[frostysh]

fred1996

Извините, не хотел вмешиваться, но откуда угроза терроризма атомным станциям Штатов? Это Вы сами к такому выводу пришли с каких-то косвенных соображений, или какая то там доктрина официальная была озвучена? Мне просто самому интересно это. На мое личное мнение: никакая террористическая группировка неспособна ничего сделать с атомной станцией в Штатах, без помощи другой сверхдержавы естественно.

П. С. Я за зеленую энергетику в массы! По крайней мере пока-что.

[amon]

g______d в сообщении #1455460 писал(а):

Вы не могли бы всё-таки привести анализ более современных процессов? Мне не очевидно, что он такой же, как был в 2002 году для модулей памяти 32гб. Я привёл ссылки на результаты, специфичные для производства солнечных батарей, и там другие цифры (в pdf есть ссылки на реальные работы).

А нет никаких особо специфичных результатов. Солнечная батарея это просто полупроводниковый диод, точно такой же, как и тот, что стоит в модуле памяти. Производство такого диода состоит, грубо говоря, из двух этапов: получения чистого кремния из песка (двуокиси кремния) и собственно производства чипа из полученного кремния. Энергозатратность первого этапа - это чистая химия, считаемая через энтальпию образования, удельную теплоту плавления и прочие "мировые константы". Стадии этого процесса перечислены в табличке 2 в моей ссылке (она, к стати, тех же времен, что и Ваши). С тех пор эта технология ни как не изменилась, лишь переехала окончательно в третьи страны в силу своей неэкологичности. Насколько я понял, этот этап начисто игнорируется в оценках из Вашей ссылки.

В ваших ссылках (в отличии от моей) ни где не утверждается, что 600 kWh/$\rm{m}^2$ это реальный экспериментальный факт, говорится лишь что это “best estimates” of energy used to make near-future,frameless PV, и только. Основной упор сделан на то, что можно обойтись без подложки, и тогда наступает счастье. В нашей лавке счастья тут не наступило, и наш маленький свечной заводик, после нескольких попыток перейти на стеклянные, пластиковые и прочие подобные подложки, продолжает (как и китайцы) печь батарейки на кремниевых подложках, благо дешевых подложек, забракованных на процессорных производствах, пруд пруди, и продают их на вес. Поэтому я верю в цифру 1.4 kWh на квадратный сантиметр или больше.

Как написано в "моей" статье: "Why should the secondary use of materials Ье so сomparatively high for semiconductor devices? The fundamental explanation lies in the realm of thermodynamics. Microchips and many other high-tech goods are extremely lowentropy, highly organized forms of matter. Given that they are fabricated using relatively high entropy starting materials, it is natural to expect that а substantial investment of energy and process materials is needed for the transformation into an organized form."

Я пишу из дома, поэтому большинство журналов мне не доступны. Может там что-то важное и написано, что я пропустил, но верится в это с трудом.

[fred1996]

amon
Мне так и не понятно, где собака зарыта.
С вашими 1.4 квтч на сантиметр только энергетическая стоимость метра панели по самым скромным прикидкам получается 1000 долларов. Вы сами не видите, что это полный бред? Лично я вижу, что бред, это ваши 1.4.
Ведь нет ни одного капиталиста, который бы не удавился за отрицательную прибыль.
Хорошо, давайте зайдем с другой стороны. Пусть у нас выращивают монокристаллическую подложку, а потом ее распиливают на пластины 50 микронной толщины. Вы говорите про энергетическую себестоимость изначального кристалла, или уже тонких пластин?
Одно дело говорить о площадях, а другое дело об обьемах.
Ведь из одного кубического сантиметра можно грубо говоря напилить 200 квадратных сантиметров.

Можете прокомментировать, на каком именно шаге потребляется основная энергия по этой статье?:
https://ekobatarei.ru/energia/texnologi ... yx-panelej
На работе в советское время мы получали уже готовые кремниевые подложки или из Орджоникидзе, или японские. Так что этот момент прошел как бы мимо меня.

[Emergency]

fred1996 в сообщении #1455595 писал(а):

Мне так и не понятно, где собака зарыта.

Собака в том, что нельзя считать, что цена пшеницы один доллар за тонну, исходя из того, что по такой цене можно купить отходы в виде битого зерна.

[g______d]

amon в сообщении #1455584 писал(а):

В ваших ссылках (в отличии от моей) ни где не утверждается, что 600 kWh/$\rm{m}^2$ это реальный экспериментальный факт, говорится лишь что это “best estimates” of energy used to make near-future,frameless PV, и только. Основной упор сделан на то, что можно обойтись без подложки, и тогда наступает счастье. В нашей лавке счастья тут не наступило, и наш маленький свечной заводик, после нескольких попыток перейти на стеклянные, пластиковые и прочие подобные подложки, продолжает (как и китайцы) печь батарейки на кремниевых подложках, благо дешевых подложек, забракованных на процессорных производствах, пруд пруди, и продают их на вес. Поэтому я верю в цифру 1.4 kWh на квадратный сантиметр или больше.

В последней вроде утверждается, не с конкретными цифрами, но сравнимыми. Обратите внимание на выделенную фразу.

Цитата:

Other recent calculations support Alsema’s figures. Based on a solar-grade feedstock, Japanese researchers Kato et al. calculated a multicrystalline payback of about 2 years (adjusted for the U.S. solar resource). Palz and Zibetta also calculated an energy payback of about 2 years for current multicrystalline-silicon PV. For single-crystal silicon, which Alsema did not calculate, Kato calculated a payback of
3 years when he did not charge for off-grade feedstock. Knapp and Jester studied an actual manufacturing facility and found that, for single-crystal-silicon modules, the actual energy payback time is 3.3 years. This includes the energy to make the aluminum frame and the energy to purify and crystallize the silicon.

Сама статья:

http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/do ... 1&type=pdf

[Doubt]

Покопавшись в интернете набросал расчет на коленке.
Затраты на получение металлургического кремния ~ 50 кВтч/кг [*1]
Затраты на очистку до состояния поликристаллического кремния не нашел, но учитывая температуры (650−1300°С) и длительность (200−300 часов) Сименс-процесса, думаю не меньше первой стадии ~50 кВтч [*2]
Затраты на выращивание монокристаллического кремния [*3]:
-длина вытягиваемого кристалла: 1300 мм.
-максимальная длина поликремния: 1100 мм.;
-диаметр кристалла: до 104 мм.;
-скорость выращивания: 0 - 20 мм/мин.;
-63 кВА, 400 В, 3 PE, 50 Гц, с предохранителем 3×100 А для ВЧ генератора;
-5 кВА, 400 В, 3 PЕ, 50 Гц, с предохранителем на 3×32 А для систем управления

Расчет:
Объем кристалла: $52^2 \cdot 1100 \cdot \pi = 9344 $ см3
Плотность монокристаллического кремния ~ 5,3 г/см3
Вес кристалла: $5.3 \cdot 9344 = 50 $ кг
Энергозатраты на получение металлургического кремния: $50 \text { кг} \cdot 50 \text { кВтч} = 2500 \text { кВтч}$
Энергозатраты Сименс-процесса условно примем такими же: 2500 кВтч
Время выращивания $0,1 \text { мм/мин} \cdot 1100 \text { мм} = 11000 $ мин ~ 183 ч.
Затраты энергии на выращивание: $183 \text { ч} \cdot 68 \text { кВтч} = 12444 \text { кВтч}$
Общие: 2500+2500 + 12444 кВтч = 17444 кВтч

Полезная площадь пластин (квадрат вписанный в круг диаметром 102 мм) ~ 52 см2
Толщина пластин ~ 0,2 мм.
Количество пластин: $1100 \text { мм } / 0,2 \text { мм} = 5500 \text { штук}$
Общая площадь: $5500 \text { шт.} \cdot 52 \text { см2} = 286000 \text { см2} = 28,6 \text { м2}$

Общие энергозатраты:
на 1 м2 : $17444 \text { кВтч} / 28,6 \text { м2} = 609 \text { кВтч} $
на 1 см2 : $17444 кВтч / 286000 \text { см2} = 0,06 \text { кВтч}$

М-да. Неожиданно. Уж больно цифирь совпадает.
Конечно здесь учтены только самые поверхностные затраты (все оборудование вечное и не ломается, песок, аргон и прочее само сыпется с неба и т.д.)
Энергозатраты на Сименс-процесс взяты пока с потолка, возможно они больше, все-таки 300 часов.

Правки приветствуются.

(Оффтоп)

1.Разработка основ технологии производства металлургического кремния повышенной чистоты для наземной фотоэнергетики И. М. Абдюханов http://www.chem.msu.su/rus/jvho/2001-5-6/107.pdf
2. Производство микропроцессоров 1: от песка до кремния (со ссылками)https://polymus.ru/ru/news/blogs/channels/himiya-buduschego/13564/
3. Техзадание по установке FZ 14 PVA TEPLA https://docviewer.yandex.ru/view/0/?*=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%3D%3D&lang=ru

[Emergency]

Doubt в сообщении #1455658 писал(а):

Толщина пластин ~ 0,2 мм.
Количество пластин: $1100 \text { мм } / 0,2 \text { мм} = 5500 \text { штук}$

Кремниевую булю не колят, а режут. Есть варианты - либо проволокой с алмазным порошком, либо отрезными кругами с алмазоносной кромкой. А любом случае пластин получится примерно в 2 раза меньше, учитывая толщину реза.
(Мои данные могут устареть - это то что я видел лет 15 назад)

[amon]

g______d в сообщении #1455635 писал(а):

Сама статья:

Спасибо! Посмотрю - отпишусь. Пока, на вскидку, они начинают с кремния, а его из песка ($\rm{SiO_2}$) еще получить надо.

[Dmitriy40]

Вывести ГМО бактерию, жрущую песок (с катализатором, чтобы не упустить в природу) и формирующую сразу монокристалл кремния (по типу моллюсков с жемчугом). И пусть подъедает пустыни под солнцем! Самое натуральное "зелёное" производство, более того, реально живое!

[amon]

g______d в сообщении #1455635 писал(а):

Сама статья:

В качестве годовой выработки энергии берется цифра 1700 kWh/$\rm{m^2}$/year. Откуда это может взяться я не понимаю. Проверьте, может ошибаюся ;) В году 365 дней, солнце в среднем светит в Сан-Франциско 12 часов (из них на батарею 8, ну да пес с ними, пусть подавятся), тогда мощность батареи 1700/365/12=0.388 kW. Если считать, что все 12 часов солнце светит как на экваторе в полдень, КПД батареи должен быть порядка 40%. Теоретически, предельный КПД кремниевого элемента 29%. Либо укажите где я не прав, либо дальше эту статью не надо читать.