RUS | ENG | All

Еще не зарегистированы?
Добро пожаловать!

Главная News 2020 June ВЫБОР ЛУЧШИХ СИСТЕМ ВОЗОБНОВЛЯЕМОЙ ЭНЕРГИИ ДЛЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ПЕРЕХОДА

2020-06-23 14:32:00

ВЫБОР ЛУЧШИХ СИСТЕМ ВОЗОБНОВЛЯЕМОЙ ЭНЕРГИИ ДЛЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ПЕРЕХОДА

Введение

Экологической Целью Энергетического Перехода, как следует из заявления Генерального Директора Международного Агентства по Возобновляемой Энергии Аднана З. Амина, является сокращение глобальных выбросов парниковых газов и предотвращение наиболее серьезных последствий изменения климата. Замена энергетических Систем Ископаемого Топлива (FFS) на Системы Возобновляемой Энергии (ВИЭ), как следует из этого заявления, является способом достижения Экологической Цели.

Экономической Целью Энергетического Перехода, как следует из отчета, подготовленного в 2012 году по заказу правительства Германии, является рост экономики.Увеличение объема мирового рынка экологически чистой выработки и хранения электроэнергии приблизительно с 313 миллиардов евро в 2011 году до более 1 триллиона евро в 2025 году, как следует из этого отчета, является способом достижения Экономической Цели.

Современная энергетика использует много видов FFS и ВИЭ. FFS называют «экологически грязными» потому, что в местах их работы происходит эмиссия парниковых газов. ВИЭ называют «экологически чистыми» потому, что в местах их работы практически отсутствует эмиссия парниковых газов. Это свойство стало источником широко распространенной веры, что для улучшения глобальной экологии достаточно начать заменять все FFS на любые ВИЭ соответствующей мощности. Выше было показано, что государства поощряют и содействуют затратам гигантских финансовых средств на создание и установку ВИЭ взамен FFS благодаря этой вере.

Первое, что сразу привлекает внимание при ознакомлении с проектами ВИЭ (смотри рис. 2) для Энергетического Перехода, это их большие размеры и вес при относительно небольшой мощности. Ветряки с башнями и лопастями размерами в сотни метров и весом в тысячи тонн, солнечные батареи с километровыми размерами и громадные платформы в море, которые весят тысячи тонн при установленной мощности до 10 МВт, являются прототипами ВИЭ для Энергетического Перехода.

Очевидно, что для изготовления каждого килограмма их конструкции, была потрачена энергия, полученная от FFS! Т. е. изготовление каждого килограмма сопровождается эмиссией парниковых газов из FFS. Это очень много энергии и эмиссии парниковых газов в совокупности, если считать их от добычи полезных ископаемых до утилизации каждой ВИЭ.

Например, на производство одинаковой продукции различные производители затрачивают разное количество энергии. Но точное количество затраченной энергии на их производство никого не интересует. Результаты одного из исследований показывают, что это количество приблизительно равно при изготовлении:

цемента – от 0,917 до 1,389 кВт-ч/кг,

стали – от 2,78 до 11,14 кВт-ч/кг,

алюминия – от 48,33 до 48,61 кВт-ч/кг,

электронного кремния – от 583,33 до 694,44 кВт-ч/кг и т. п.

Относительная разница затрат энергии приблизительно составляет:

для цемента (1,389 – 0,917) * 100% / 1,389 = 33,98%,

для стали (11,14 – 2,78) * 100% / 11,14 = 74,24%,

для алюминия (48,61 – 48,33) * 100% / 48,61 = 0,57%,

электронного кремния (694,44 – 583,33) * 100% / 694,44 = 16%.

Следовательно, средняя разница относительных затрат энергии очень приблизительно равна

(48,61% + 74,24% + 0,57% + 16%) / 4 = 34,86%.

При выборе ВИЭ по экономическим или иным критериям, эта разница может составлять приблизительно половину от рассчитанной выше, т. е. она будет приблизительно равна

34,86% / 2 = 17,43%.

Ветряк Энеркон E-126, установленный рядом с Гамбургом в Германии, имеет производительность 18000 МВт-ч/год. На изготовление фундамента весом 2500 тонн и опорной башни весом 2800 тонн для этого ветряка было затрачено приблизительно 1530 тонн цемента. Следовательно, при производстве этого цемента было затрачено приблизительно от 1457,5 до 2208,3 МВт-ч энергии, если верить приведенным выше исследованиям. Кроме того, на изготовление стали для генераторной гондолы и ротора с лопастями общим весом 700 тонн того же ветряка было затрачено приблизительно от 1944,4 до 7797,2 МВт-ч энергии в соответствии с теми же исследованиями.

Для воспроизводства энергии, затраченной на изготовление вышеуказанных цемента и стали, ветряк Энepкoн E-126 должен работать приблизительно от

(1457,5+1944,4) / 18000 = 0,189 года до (2208,3 +7797,2) / 18000 = 0,556 года.

Следовательно, максимальная возможная экономия времени воспроизводства энергии, затраченной на изготовление цемента и стали, составит приблизительно

(0,556 - 0,189) = 0,367 года или (0,556 - 0,189) * 100% / 0,556 = 66%,

если при их выборе использовать энергетическую эффективность. При выборе цемента и стали по цене или по другому параметру, а не по энергетической эффективности, эта разница может составлять половину от рассчитанной выше максимальной величины и приблизительно равна 0,367 / 2 = 0,184 года или 66% / 2 = 33%.

Следовательно, наша технология могла бы сократить время достижения Экологической Цели Энергетического Перехода приблизительно на 17 - 33%. Это соответствует эффекту от инвестиций 53 - 104 миллиардов евро в 2011 году и 170 - 330 миллиардов евро в 2025, указанным в отчете для правительства Германии. Кроме того, дополнительные инвестиции и затраты времени потребуются в будущем на устранение результатов вредных воздействий, которые произойдут при отказе от использования нашей технологии.

Из приведенных выше расчетов следует, что максимальная энергетическая эффективность проектов ВИЭ, выбираемых для замены FFS, может на десятки процентов сократить продолжительность достижения Экологической Цели. Это означает, что продолжительность вредного воздействия FFS на окружающую среду также сократится на десятки процентов. Следовательно, к моменту полной замены FFS на ВИЭ окружающая среда будет иметь лучшие параметры, чем при любых других критериях выбора.

Однако, сокращение продолжительности Энергетического Перехода за счет эффективного использования инвестиций означает сокращение продолжительности связанного с ним роста экономики. Ниже будет показано, как можно бесконечно долго развивать экономику путем бесконечно долгого достижения Экологической Цели Энергетического Перехода.

Наша технология дает ответы на несколько вопросов, которые возникли в связи с очевидными фактами, приведенными выше, в том числе:

1 вопрос: «Как точно определить реальные затраты энергии на ВИЭ?»

2 вопрос: «Достаточно ли энергии, которую выработает ВИЭ за все время ее эксплуатации, на ее самовоспроизводство?»

Положительный ответ на этот вопрос гарантирует, что применение данной ВИЭ не ухудшит состояние окружающей среды. При отрицательном ответе применение данной ВИЭ будет ухудшать окружающую среду и должно быть обосновано острой необходимостью.

3 вопрос: «Какая ВИЭ является самой лучшей для достижения Экологической Цели по энергетическим параметрам?»

4 вопрос: «Как оценить эффект от использования самой лучшей ВИЭ для достижения Экологической Цели?»

5 вопрос: «Как влияет достижение Экономической Цели на достижение Экологической Цели?».

Ответы на эти другие возможные вопросы даны ниже в описании технологии, которую мы назвали «Ноологистический Выбор Возобновляемой Энергии» (NCRE). Слово «Ноологистическая» в названии NCRE произошло от древнегреческих слов νόος – ноо (разумный) и logitsich – логистика (искусство расчета).

Нологистический Выбор Возобновляемой Энергии

Выше было показано, что экологический характер Экологической Цели Энергетического Перехода и выбранный способ ее достижения посредством замены FFS на ВИЭ поставили на первое место энергетическую эффективность выбираемых проектов. Поэтому экономическая эффективность выбираемых проектов оказалась на втором месте. Ниже будет показано, что любая попытка поставить на первое место экономическую эффективность проекта или любой другой критерий окажет негативное влияние на достижение Экологической Цели.

Суть NCRE состоит в выборе ВИЭ с максимальной энергетической эффективностью. Она состоит в выполнении операций, схема которых представлена на рис. 1. Описание операций NCRE дано ниже.

Расчет суммарного производства энергии ВИЭ

Суммарное производство энергии ВИЭ рассчитывает разработчик проекта как сумму всего количества энергии, которую она выработает за все время ее работы. Она имеет условное обозначение SREn. Правила расчета SREn установлены соответствующими нормативными документами.

Учет энергии

Учет энергии в NCRE аналогичен бухгалтерскому учету в экономике. Его основой является учет затрат топливо - энергетических ресурсов, который уже существует в бухгалтерском учете, например, для расчетов с поставщиками. Имеющийся у человечества 500-летний опыт бухгалтерского учета и многолетний опыт создания автоматизированного бухгалтерского учета являются основой для его быстрой реализации. Учет энергии даст точную информацию для расчета энергетической эффективности ВИЭ в режиме реального времени.

Значение учета энергии для Энергетического Перехода так же важно, как значение бухгалтерского учета для экономики. Его реализация потребует мировой унификации, разработки на ее основе национальных и международных правил учета энергии, а также организации контроля их исполнения.

Расчет суммарных затрат энергии на ВИЭ

Расчет суммарных затрат энергии на ВИЭ выполняется аналогично расчету суммарных затрат в экономике, связанных с их применением связанных за весь период их работы. Они имеют условное обозначение SPEn ниже. Основой расчета SPEn является описанный выше учет энергии и правила, которые должны быть унифицированы во всем мире и закреплены в нормативных документах государств. При расчете величины SPEn учитываются все затраты энергии, расходуемой на изготовление оборудования, материалы, транспортные и строительно-монтажные работы, обслуживание, ремонт, наладку, регламентные работы, а также энергия топлива, включая энергию, потраченную на его транспортировку и хранение.

Расчет критерия энергоэффективности ВИЭ

Любой из применяемых в энергетике критериев энергетической эффективности, который устанавливает математическое соотношение между SREn и SPEn, может быть использован в NCRE для выбора лучшей ВИЭ. Мы назвали один из этих критериев коэффициентом самовоспроизводства (K_cr), чтобы отличить его от других коэффициентов энергетической эффективности. Величина K_cr рассчитывается по формуле:

K_sr = SREn/ SPEn - формула 1

Условные обозначения в формуле 1 – смотри выше.

Величина K_cr определяет свойство самовоспроизводства ВИЭ – это ее способность производить энергию в количестве, достаточном для изготовления замены себе.

Если величина K_sr < 1, то такую ВИЭ нельзя применять для Энергетического Перехода потому, что она вырабатывает энергии меньше, чем было затрачено на ее создание и эксплуатацию. Поэтому использование только таких ВИЭ требует включения дополнительных FFS и исключает возможность достижения Экологической Цели.

Если величина K_sr = 1, то такая ВИЭ вырабатывает энергии ровно столько, сколько на нее затрачено. Поэтому ее использование не имеет смысла – заменить FFS и достичь Экологической Цели посредством ее использования невозможно.

Если величина K_sr > 1, то такую ВИЭ можно применять для Энергетического Перехода потому, что она вырабатывает энергии больше, чем на ее затрачено. Чем больше величина K_sr, тем эффективнее замена и быстрее достигается Экологическая Цель. Например, если величина K_sr = 6, то за все время своей работы она способна выработать энергии, достаточной для изготовления 6 подобных себе ВИЭ, а если K_sr = 1,5, то в 4 раза меньше. Соответственно и продолжительность Энергетического Перехода при K_sr = 6 будет меньше, чем при K_sr = 1,5.

Приблизительная величина K_sr на практике колеблется в пределах от 0,4 до 9. Это значит, что в практике бывают случаи использования экологически «грязных» ВИЭ c K_sr < 1, экологически нейтральных c K_sr = 1, и экологически малоэффективных c K_sr < 1.5.

На рис. 2 изображены для сравнения проекты 25 различных ВИЭ_i и приблизительные величины их K_sri, которые рассчитаны по формуле 1. Представленные на рис. 1 величины K_sri чрезвычайно не точные и предназначены только для демонстрации технологии выбора лучшей ВИЭ. Использование этих величин для практического сравнения ВИЭ станет возможным только после организации упомянутого выше учета энергии.

Способы генерации Возобновляемой Энергии

Способы генерации Возобновляемой Энергии, изображенные на рис.2:

ВИЭ₁, ВИЭ₂, ВИЭ₃, ВИЭ₄ и ВИЭ₅ – используют энергию солнечных лучей;

ВИЭ₆, ВИЭ₇, ВИЭ₈, ВИЭ₉ и ВИЭ₁₀ – используют энергию ветра;

ВИЭ₁₁, ВИЭ₁₂, ВИЭ₁₃, ВИЭ₁₄ и ВИЭ₁₅ – используют энергию потоков воды;

ВИЭ₁₆ и ВИЭ₁₇ – используют рассеянную тепловую энергию;

ВИЭ₁₈ и ВИЭ₁₉ – используют геотермальную энергию;

ВИЭ₂₀, ВИЭ₂₁, ВИЭ₂₂ и ВИЭ₂₃ – используют энергию морских приливов и отливов;

ВИЭ₂₄ и ВИЭ₂₅ – используют энергию морских волн.

Выбор ВИЭ

В соответствии с NCRE, самым лучшим проектом для Экологической Цели из изображенных на рис. 2 является проект ВИЭ₁₆. Он имеет самую большую величину K_sr16 = 8,792.

Самым плохим для Экологической Цели оказался проект ВИЭ₅, у которого K_sr₅ = 1,182.

Расчет эффекта от использования NCRE

Для расчета принято, что:

Энергетический Переход для достижения Экологической Цели будет проведен за период времени T_ET₁₆ = 5 лет посредством замены всех FFS на ВИЭ₁₆.
Организационные, экономические и технические препятствия для замены всех FFS на ВИЭ₁₆ в течение 5 лет не существуют.

Очевидно, что лучшим для Экономической Цели может оказаться любой другой ВИЭ, например ВИЭ₅ или ВИЭ₁₈. Поэтому сравним их с ВИЭ₁₆ при одинаковой величине ежегодного увеличения мощности ВИЭ и прочих равных условиях. Для этого рассчитаем абсолютную продолжительность Энергетического Перехода T_ET₅ и T_ET₁₈ в годах, а также увеличение их относительной продолжительности DT_%5 и DT_%18 в % по сравнению с T_ET₁₆ по формулам:

T_ET18 = T_ET16 * K_sr18 *(K_sr16 – 1) / K_sr16 *(K_sr18 – 1) = 4,987 * (8,792 – 1) / 8,792 * (4,987 -1) = 5,54 года. - формула 2

DT_%18 = (T_ET18 - T_ET16) * 100% / T_ET16 = (5,54 - 5) * 100% / 5 = 10,85% - формула 3

T_ET5 = T_ET16 * K_sr5 *(K_sr16 – 1) / K_sr16 *(K_sr5 – 1) = 1,182 * (8,792 – 1) / 8,792 * (1,182 -1) = 28,78 лет. - формула 4

DT_%5 = (T_ET5 - T_ET16) * 100% / T_ET16 = (28,78 - 5) * 100% / 5 = 475,58%. - формула 5

Условные обозначения в формулах 2, 3, 4 и 5 – смотри выше.

Аналогичные расчеты выполнены для всех остальных ВИЭ_i, показанных на рис. 2, а результаты расчетов показаны в таблице 1 и на рис. 3.

Таблица 1

Параметр	ВИЭ₁	ВИЭ₂	ВИЭ₃	ВИЭ₄	ВИЭ₅	ВИЭ₆	ВИЭ₇	ВИЭ₈	ВИЭ₉	ВИЭ₁₀	ВИЭ₁₁	ВИЭ₁₂	ВИЭ₁₃
K_sri	4,353	1,499	5,304	5,621	1,182	7,207	2,133	6,572	2,767	4,036	2,45	8,158	4,67
T_ETi, лет.	5,75	13,31	5,46	5,39	28,78	5,15	8,34	5,23	6,94	5,89	7,49	5,05	5,64
T_%_i	15,06	166,23	9,22	7,8	475,58	2,9	66,85	4,53	38,78	17,82	49,75	1,01	12,77

Продолжение таблицы 1

Параметр	ВИЭ₁₄	ВИЭ₁₅	ВИЭ₁₆	ВИЭ₁₇	ВИЭ₁₈	ВИЭ₁₉	ВИЭ₂₀	ВИЭ₂₁	ВИЭ₂₂	ВИЭ₂₃	ВИЭ₂₄	ВИЭ₂₅
K_sri	1,816	5,938	8,792	3,085	4,987	7,524	6,255	3,402	6,89	7,841	8,485	3,719
T_ETi, лет.	9,86	5,33	5	6,56	5,54	5,11	5,27	6,26	5,18	5,08	5,02	6,06
T_%_i, %	97,24	6,57	0	31,13	10,85	2,21	5,49	25,52	3,67	1,58	0,48	21,22

Очевидные и простые расчеты показали, что любая замена Экологической Цели на Экономическую Цель или любую другую цель при прочих равных условиях увеличивает продолжительность Энергетического Перехода. Более того, «Энергетический Переход» может продолжаться бесконечно долго с бесконечно долгим ухудшением окружающей среды, если вместо самых энергетически эффективных проектов будут приниматься проекты с коэффициентом самовоспроизводства K_sr, величина которого равна единице или меньше единицы.

Выводы

1. Теоретических и технических препятствий для реализации NCRE не существует.

2. Применение NCRE на десятки процентов повысит эффективность инвестиций в Энергетический Переход. Это соответствует сотням миллиардов евро экономического эффекта в год во всем мире.

3. Приверженцы других целей, для которых достижение Экологической Цели является рекламной уловкой, будут противниками реализации NCRE. Поэтому проекту нужна поддержка международных, государственных и общественных организаций.

Заключение

Проект имеет очевидное глобальное экологическое значение, а его результатами будет пользоваться все человечество. Поэтому мы представили его на всеобщее обозрение и готовы дать подробности, если что – либо мы изложили недостаточно подробно. Масштаб проекта требует участия множества партнеров. Мы предлагаем всем заинтересованным в улучшении экологии международным, государственным и общественным организациям поддержать проект и принять в нем участие.

Разработчики NCRE

Владимир В. Матвеев

Директор проекта NCRE,

Моб. тел.: +79114524562 (Viber, WatsApp), эл.-почта: wwmatveev@gmail.com,

сайт: www.noologistics.ru

Валерий В. Матвеев

Заместитель директора проекта NCRE по НИОКР,

Моб. тел.: +48519792559 (WatsApp), эл.-почта: ELP_Matveev@wp.pl ,

сайт: www.noologistics.ru

-----

их относительную продолжительность T_%5 и T_%18

CHOOSING THE BEST RENEWABLE ENERGY SYSTEMS FOR THE ENERGY TRANSITION

Русский | English

Introduction

The Ecological Goal of the Energy Transition,as stated Adnan Z. Amin, Director-General of the International Renewable Energy Agency, is to reduce global greenhouse gas emissions and prevent the most serious effects of climate change. Replacing energy Fossil Fuel Systems (FFS) with Renewable Energy Systems (RES), as follows from this statement, is a way to achieve the Ecological Goal.

Economical Goal of the Energy Transition, as follows from a report commissioned at 2012 by the German government, is economic growth. The increase in the global market for environmentally friendly generation and storage of electricity from approximately 313 billion Euros in 2011 to more than 1 trillion Euros in 2025, as follows from this report, is a way to achieve the Economical Goal.

Modern energy uses many types of FFS and RES. FFS are called "environmentally dirty" because an emission of greenhouse gas is in places of their work. RES are called "environmentally friendly" because no an emission of greenhouse gas is in places of their work. This property has become a source of widespread belief that to improve the global ecology it is enough to start replacing all FFS with any RES of the corresponding power. It has been shown above that states encourage and facilitate the expenditure of gigantic financial resources for the creation and installation of RES in exchange for FFS thanks to this belief.

The first thing that immediately attracts attention when familiarizing yourself with RES projects (see Fig. 2) for the Energy Transition is their large sizes and weight with relatively low power. Windmills with towers and blades hundreds of meters in size and weighing thousands of tons, solar panels with kilometer sizes and huge platforms at sea, which weigh thousands of tons at an installed capacity of up to 10 MW, are the RES prototypes for the Energy Transition.

Obviously, for the production of each kilogram of their structure, the energy received from the FFS was expended! That is, the production of each kilogram is accompanied by the emission of greenhouse gases from FFS. This is a lot of energy and greenhouse gas emissions in the aggregate, if you count them from mining to disposal of each RES.

For example, various manufacturers spend various amounts of energy to produce the same product. But no one is interested in the exact amount of energy expended in their production. The results of one of the studies show that this amount is approximately in manufacturing:

of cement - from 0.917 to 1.389 kWh / kg, of steel - from 2.78 to 11.14 kWh / kg,

of aluminum - from 48.33 to 48.61 kWh / kg,

of electron silicon - from 583.33 to 694.44 kWh / kg, etc.

The relative difference in energy costs is approximately:

for cement (1.389 - 0.917) * 100% / 1.389 = 33.98%,

for steel (11.14 - 2.78) * 100% / 11.14 = 74.24%,

for aluminum (48.61 - 48.33) * 100% / 48.61 = 0.57%,

electronic silicon (694.44 - 583.33) * 100% / 694.44 = 16%.

Therefore, the average difference in relative energy costs is very approximately equal

(48.61% + 74.24% + 0.57% + 16%) / 4 = 34.86%.

When choosing RES according to economic or other criteria, this difference may be approximately half of the above calculated, that is, it will be approximately equal to 34.86% / 2 = 17.43%.

The Enercon E-126 wind turbine, installed near Hamburg in Germany, has a capacity of 18,000 MWh / year. Approximately 1,530 tons of cement was spent on the construction of a foundation weighing 2,500 tons and a supporting tower weighing 2,800 tons for this wind turbine. Consequently, approximately from 1,457.5 to 2,208.3 MWh of energy was expended in the production of this cement, according to the above studies. In addition, approximately from 1,944.4 to 7,797.2 MWh of energy were expended in the manufacture of steel for the generator nacelle and rotor with blades under a total weight of 700 tons of the same wind turbine, in accordance to the above studies.

The wind turbine Enerkon E-126 should work approximately from

(1,457.5 + 1,944.4) / 18000 = 0.189 years to (2,208.3 +7,797.2) / 18000 = 0.556 years for the reproduction of energy spent on the manufacture of above cement and steel.

Therefore, the maximum possible saving in the time of reproduction of the energy spent on the production of cement and steel will be approximately

(0.556 - 0.189) = 0.367 years or (0.556 - 0.189) * 100% / 0.556 = 66% if energy efficiency will be used in their choice.

This difference may be half of the maximum value calculated above and approximately equal to

0.367 / 2 = 0.184 years or 66% / 2 = 33%

if choosing cement and steel at a price or other parameter, and not according to energy efficiency.

Consequently, our technology could shorten the time required to achieve the Ecological Goal of the Energy Transition by approximately at 17% to 33%. This corresponds to the effect of investments of 53 - 104 billion euro in 2011 and 170 - 330 billion euro in 2025, were been indicated in a report commissioned by the German government. In addition, additional investments and time will be required in the future to eliminate the results of harmful effects if the refusal to use our technology occurs.

From the above calculations it follows that the maximum energy efficiency of RES projects selected to replace FFS can reduce the duration of achieving the Ecological Goal by tens of percent. This means that the duration of the environmental impact of FFS will also be reduced by tens of percent. Therefore, by the time FFS is completely replaced by RES, the environment will have better parameters than with any other choosing criteria.

However, reducing the duration of the Energy Transition through the efficient use of investments means reducing the duration of the associated economic growth. Below we will show how you can develop an economy for an infinitely long time by achieving an endlessly long achievement of the Ecological Goal of the Energy Transition.

Our technology gives answers to several questions which have rise due the obvious facts given above, including:

1 question: "How to accurately calculate the real energy costs at RES?"

2 question: "Is there enough energy that RES will generate for the entire time of its operation for its self-reproduction?"

A positive answer to this question ensures that the use of this RES does not degrade the environment. If the answer is no, the use of this RES will degrade the environment and should be justified by urgent need.

3 question: “Which RES is the best to achieve the Ecological Goal by energy parameters?”

4 question: “What is the effect of using the best RES to achieve the Ecological Goal?”

5 question: "How does the achievement of the Economical Goal affect the achievement of the Ecological Goal?"

The answers to these other possible questions are given below in the description of the technology, which we called "Noologistic Choosing a Renewable Energy" (NCRE). The word “Noologistic” in the NCRE name comes from the ancient Greek words νόος - noo (reasonable) and logitsich - logistics (the art of counting).

Noologistic Choosing a Renewable Energy

It was shown above that the environmental nature of the Ecological Goal of the Energy Transition and the chosen method of achieving it by replacing FFS with RES put energy efficiency of the choosing projects in first place. Therefore, the economic efficiency of the choose projects was in second place. It will be shown below that any attempt to put in the first place the economic efficiency of the project or any other criterion will negatively affect the achievement of the Ecological Goal.

The essence of NCRE is to choose RES of maximum energy efficiency. It consists in performing operations, the scheme of which is presented in Fig. 1. NCRE operations are described below.

Calculation of total energy production due RES

The total energy production through RES is calculated by the project developer as the sum of the total energy amount that it will generate for the entire time it works. It is labeled SREn below. The rules for SREn calculation are established by the relevant regulatory documents.

Energy accounting

Energy accounting at NCRE is similar to accounting in economics. Its basis is the accounting of fuel costs - energy resources, which already exists in the accounting records, for example, for settlements to suppliers. Mankind’s 500 years of accounting experience and many years of experience in creating automated accounting are the basis for its quick implementation. Energy accounting will provide accurate information for calculating the energy efficiency of RES in real time.

The importance of energy accounting for the Energy Transition is as important as the importance of accounting for the economy. Its implementation will require worldwide unification, development on its basis of national and international energy accounting rules, as well as organization of control over their implementation.

Calculation of total energy costs at RES

Calculation of total energy costs at RES is performed similarly to the calculation of the total costs in the economy associated with their use for the entire duration of their work. It is labeled SPEn below. The basis of SPEn calculation is the energy accounting described above and the rules that should be unified throughout the world and enshrined in the regulatory documents of states. All costs of energy spent on equipment manufacturing, materials, transportation and construction works, maintenance, repair, commissioning, routine maintenance, and also fuel energy, including energy spent on its transportation and storage, are taken into account when calculating the SPEn value.

Calculation the criterion of energy efficiency the RES

Any of the energy efficiency criteria used in the energy sector, which establishes the mathematical relationship the SREn to SPEn, may be used in NCRE to choose the best RES. We called one of these criteria the self-reproduction coefficient (K_cr) to distinguish it from other energy efficiency coefficients. The value of K_cr is calculated by the formula:

K_sr = SREn / SPEn - formula 1

Symbols in the formula 1 - see above.

The value of K_cr determines the property of self-reproduction of RES - this is its ability to produce energy in an amount sufficient to make a replacement for itself.

If K_sr <1, then such a RES cannot be used for the Energy Transition because it produces less energy than was spent on its creation and operation. Therefore, the use of only such RES requires the install the additional FFS and eliminates the possibility of achieving the Ecological Goal.

If K_sr = 1, then such a RES produces exactly the same amount of energy that was spent at it. Therefore, its use does not make sense - it is impossible to replace the FFS and achieve the Ecological Goal through its use.

If K_sr> 1, then such a RES may be used for the Energy Transition because it produces more energy than was spent at it. The larger the K_sr value, the more efficient the replacement and the Ecological Goal is achieved faster. For example, if K_sr = 6, then for the whole time it is able to generate enough energy to produce 6 the self like RES, and if K_sr = 1.5, then 4 times less. Accordingly, the duration of the Energy Transition at K_sr = 6 will be shorter than at K_sr = 1.5.

The value of K_sr has approximate ranges from 0.4 to 9 in practice. This means that in practice there are cases of using environmentally “dirty” RES with K_sr < 1, environmentally neutral, with K_sr = 1, and environmentally inefficient, with K_sr < 1.5.

In fig. 2 shows for comparison projects of 25 various RESi and their approximate values Ksri, which were calculated by formula 1. Presented in Fig. 1 K_sri values are extremely inaccurate and are intended only to demonstrate the technology of choosing. The use of these values for practical comparison of RES will become possible only after the organization of the energy accounting mentioned above.

Methods of generating Renewable Energy, shown in Fig. 2:

RES₁, RES₂, RES₃, RES₄ and RES₅ - use the energy of sunlight;

RES₆, RES₇, RES₈, RES₉ and RES₁₀ - use wind energy;

RES₁₁, RES₁₂, RES₁₃, RES₁₄ and RES₁₅ - use the energy of water flows;

RES₁₆ and RES₁₇ - use dissipated thermal energy;

RES₁₈ and RES₁₉ - use geothermal energy;

RES₂₀, RES₂₁, RES₂₂ and RES₂₃ - use the energy of the tides;

RES₂₄ and RES₂₅ - use the energy of sea waves.

Choice the RES

The best project for the Ecological Goal of the ones shown in Fig. 2 according to NCRE is a RES₁₆ project. It has the largest value of K_sr16 = 8.792.

The worst project for the Ecological Goal is RES₅: it has K_sr5 = 1.182.

Calculation the effect of using the NCRE

For the calculation, it is accepted that:

An Energy Transition to achieve the Ecological Goal will be carried out over a period of TET16 = 5 years by replacing all FFS with RES₁₆.
Organizational, economic and technical barriers to replacing all FFS with RES₁₆ for 5 years do not exist.

Obviously, any other RES_i, for example RES₅ or RES₁₈ may be the best for the Economic Goal. Therefore, we compare them to RES₁₆ under the same amount of annual increase in renewable energy power and other conditions being equal. To do this, we calculate the absolute duration of the Energy Transition TET₅ and TET₁₈ in years, as well as their relative duration increase DT_%5 and DT_%18 in% compared to TET16 using the formulas:

T_ET18 = T_ET16 * K_sr18 *(K_sr16 – 1) / K_sr16 *(K_sr18 – 1) = 4.987 * (8.792 – 1) / 8.792 * (4.987 -1) = 5.54 уears. - formula 2

DT_%18= (T_ET18 - T_ET16) * 100% / T_ET16 = (5.54 - 5) * 100% / 5 = 10.85% - formula 3

T_ET5 = T_ET16 * K_sr5 *(K_sr16 – 1) / K_sr16 *(K_sr5 – 1) = 1.182 * (8.792 – 1) / 8.792 * (1.182 -1) = 28.78 уears. - formula 4

DT_%5 = (T_ET₅ - T_ET₁₆) * 100% / T_ET₁₆ = (28.78 - 5) * 100% / 5 = 475.58%. - formula 5

Symbols in the formulas 2, 3, 4 and 5 - see above.

Similar calculations were performed for all other RES shown in Fig. 2, the calculation results are shown in table 1 and in Fig. 3.

Table 1

Parameter	RES₁	RES₂	RES₃	RES₄	RES₅	RES₆	RES₇	RES₈	RES₉	RES₁₀	RES₁₁	RES₁₂	RES₁₃
K_sri	4.353	1.499	5.304	5.621	1.182	7.207	2.133	6.572	2.767	4.036	2.45	8.158	4.67
T_ETi, years.	5.75	13.31	5.46	5.39	28.78	5.15	8.34	5.23	6.94	5.89	7.49	5.05	5.64
T_%_i	15.06	166.23	9.22	7.8	475.58	2.9	66.85	4.53	38.78	17.82	49.75	1.01	12.77

Continuation of table 1

Parameter	RES₁₄	RES₁₅	RES₁₆	RES₁₇	RES₁₈	RES₁₉	RES₂₀	RES₂₁	RES₂₂	RES₂₃	RES₂₄	RES₂₅
K_sri	1.816	5.938	8.792	3.085	4.987	7.524	6.255	3.402	6.89	7.841	8.485	3.719
T_ETi, years.	9.86	5.33	5	6.56	5.54	5.11	5.27	6.26	5.18	5.08	5.02	6.06
T_%_i, %	97.24	6.57	0	31.13	10.85	2.21	5.49	25.52	3.67	1.58	0.48	21.22

Obvious and simple calculations showed that any replacement of the Ecological Goal with an Economic Goal or any other goal, ceteris paribus, increases the duration of the Energy Transition. Moreover, the “Energy Transition” may continue indefinitely with an infinitely long environmental degradation if, instead of the most energy-efficient projects, projects with a self-reproduction coefficient K_sr of one or less than one are adopted.

Findings

1. There are no theoretical and technical obstacles to the implementation of NCRE.

2. The use of NCRE by tens of percent increases the efficiency of investments in the Energy Transition. This corresponds to hundreds of billions of euro of economic benefit per year worldwide.

3. Adherents of other goals for whom the achievement of the Environmental Goal is an advertising ploy will oppose the implementation of NCRE. Therefore, the project needs the support of international, state and public organizations.

Ending

The project has obvious global environmental importance, and all of humanity will use its results. Therefore, we presented it to the public and are ready to give details if we have not set forth in sufficient detail. The scale of the project requires the participation of many partners. We invite all interested in improving the environment international, state and public organizations to support the project and take part in it.

NCRE developers

Vladimir V. Matveev

Director of NCRE project,

mob. tel.: +79114524562 (Viber, WatsApp), e-mail: wwmatveev@gmail.com,

site: www.noologistics.ru

Valery V. Matveev

Vice Director for R&D of NCRE project,

mob. tel.: +48519792559 (WatsApp), e-mail: ELP_Matveev@wp.pl ,

site: www.noologistics.ru

-----

Ecological Goal

Tags: RENEWABLE, ENERGY, POWER, ВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ ЭНЕРГЕТИКА