Гена

Расчёт солнечной фотоэлектрической системы для Санкт-Петербурга

Мой предыдущий пост о моей о системе солнечных панелей вызвал значительный скепсис по поводу эффективности работы системы солнечных панелей в России. И Санкт-Петербург здесь оказался одним из самых популярных примернов того, где система работать не будет, или будет работать плохо или никогда не окупится или, даже хуже, не вернёт вложенную в её изготовление энергию. Потому что туман, потому что нет солнечных дней.

Мне стало любопытно, и я воспользовался инструментом для рассчёта солнечных панлей. К счастью база данных по солнечному излучению и температуре воздуха для Санкт-Петербурга имеется обширная, даже гадать не надо. Итак, для примера рассчёта я взял систему аналогичною моей собственной: 22 панели с номиналом 450 Вт, бренд Canadian Solar, модель Hiku-450P. Это конечно самый топчик ("премиум" панели), только что выпустили линейк, поликристаллические панели размером 2.1 на 1.05 метра и площадью панели 2.2 м². С впечатляющим КПД в 20.4% на номинальной температуре панели 42°С. Инвертор Sungrow 8 кВт.

Как только я накоплю больше экспериментальных данных, я хочу провести кейс стади и изучить их фактический КПД и КПД всей системы и выход полезной энергии. Конечно в плане EPBT (время возврата энергии), чем выше эффективность панелей, тем он короче, т.к. основной элемент в расходе энергии в создании солнечной установки это конечно её производство и он не слишком зависит от того, какая у панели эффектвность - так что чем больше панель может собрать энергии, тем более эффективно она себя окупает. К этому вопросу я вернусь позже, а сейчас к деталям рассчёта.

Массив панелей я поставил с ориентацией на север, а угол наклона выбрал опытным путём, следя за максимизацией общейго выхода энергии. Угол получился 40°. Вообще, если говорить про установку солнечных панелей, "правило большого пальца" здесь такое - оптимальный угол примерно равен широте, на которой устанвливается фиксированный массив. У Питера широта почти 60°, и эту величину я использовал как первое приближение, но потом остановился на сорока градусах. Вообще чтобы поддтянуть вверх производство энергии в критический месяц, которым ожидаемо оказался декабрь (и прямо следом за ним ноябрь и январь), можно был установить массив под углом 50%, это подняло бы производтво энергии в эти три месяца на 15-20%, но привело к бы к падению общего производства энергии за год на 5% и я решил оставить на максимуме годовую выработку.

Тем более, что зимой низкая температура воздуха помогает поднять производительность - температурный коэффициент мощности этих панелей -0.37%/°С. Так что зимой, если снег с панелей регулярно счищается, при средней температуре этих месяцев примерно -10°С, разница с номинальной рабочей температурой составляет 52 градуса и это означает, что на холоде выход энергии при равном освещении должен подняться примерно на 20%. И здесь у меня возникла дилемма, дело в том, то панели типа "стандарт" имеют температурный коэффициенты типа -0.45-0.50%/°С (в жарком климате этот эффект сильно срезает производительность на пике, т.к. панели на крышах могут разогреваться до ~85°С) и КПД что-то типа 15-17%, так что может так статься, что более дешёвые и низкопроизводительные в жарком солнечном климате панели могут использоваться в ситуациях, когда нужно поднять производительность системы в холодные и скудные на солнечное излучение месяцы.

По работе моей системы влияние температуры на выход энергии с панелей очень заметен - в холодные и/или ветренные солнечные дни производство выше, чем в жаркие и безветренные. В последнем случае выход иногда не дотягивает даже до номинала инвертора в 8 кВт при при мощности массива в 9.9 кВт. В первом в один из ясных втренных дней система просидела на номинале около 3 часов за вычетом редких туч.

Но вернусь к рассмотрению модельной установки. Общая площадь массива 48 квадратных метров, конечно для того чтобы класть панели плоско на крышу, она должна быть сильно покатая - если ставить на уголки, придётся естественно уменьшить плотность покрытия, чтобы панели друг друга не затеняли. Но коньковая крутая крыша (при правильной ориентации дома, которую опять же желательно заранее спланировать) для этого вполне хорошо подходит. Кроме этого крутой угол позволяет обеспечить само-очищение панелей от снега. В целом зависимость от угла не такая уж убийственная и ради практических соображений можно пожертвовать некоторой продуктивностью. Но как бы там ни было, при оптимальном угле наклона среднегодовая инсоляция в плоскости массива составляет 2.96 кВт·ч/м²/день. Для сравнения на Голд Косте этот показатель находится на уровне 5.5-5.7 кВт·ч/м²/день в зависимости от того, по какому параметру оптимзировать. В Лондоне 3.1 кВт·ч/м²/день. Зависимость инсоляции в плоскости массива от угла его наклона для Питера представлена ниже:



Мощность потока солнечной энергии на единицу поверхности земли и в плоскости массива с углом наклона в 40° показана ниже.



В рассчёт заложены щедрые потери на разнообразные параметры типа загрязнения, потери в кабелях и тому подобное, в общей сложности это 14.1%, потери в инверторе 4% - вполне себе стандартный коэффициент конвертации постоянки в переменку 1.2. То есть если у вас инвертор имеет пиковый номинал 5 кВт, фиксированную систему панелей надо ставить с рейтингом в 6-6.5 кВт. Но конечно фактический пиковый рейтинг вашей системы определяется номиналом инвертора. Если недобрать панелей, неоптимально будет вырабатывать инвертор, если перебрать панелей - опять же они на крыше будут попусту торчать, созадавать нагрузку, занимать место и стариться впустую.

Выработка энергии по месяцам представлен на графике ниже. С практической точки зрения нас обычно интересует выход по переменному току.



Дневная выработка по месяцам на следующем графике.



Общая выработка за год 11,838 кВт·ч, это соответствует мощность на единицу площади массива 28 Вт/м² —(что очень даже неплохо!) и коэффициенту мощности (capacity factor) в 10%. Для купающегося в солнечном излучении жаркого Юго-Восточного Квинслнеда, где я живу, этот показатель для такой же системы находится на уровне 18-20% в среднем за год. Когда у меня будет статистика за год, я конечно же сравню с теоретическими предскзаниями, но примеров таких систем дофига и все они работают примерно с аналогичным коэффициентом мощности.

Понятно, что это неочевидно, но промозглый туманный Санкт-Петербург получает не так уж и мало солнечной энергии. И даже в критические месяцы система производит по 4, 5 и 6 кВт·ч в день. Конечно какой-то внятной мощности вытянуть не получится, но в принципе вполне себе достаточно для освещения и бытовой электроники. В остальные месяцы уже можно говорить о значительной степени энергонезависимости - с февраля по конец октября дневная выработка энергии сидит выше 20 кВт·ч. А уже в весенние и летние месяцы производит не хуже, чем в Австралии.

Что касается окупаемости, тут вопрос конечно более тонкий. Самое важное, чего я здесь не знаю, можно ли в России получить тариф на экспорт энергии, хотя бы на уровне 50% от тарифа на потребление. Если это один к одному (счётчик "крутится" в обратную сторону) это было бы вообще замечательно. Как бы там ни было, это большой и важный вопрос для владельцев бытовых солнечных панелей и правительство конечно должно обратить на него внимание. Забесплатно отправлять энергию обратно в сеть скучно. Особенно в ситуации, когда мы находимся в ситуации резко-континентального климата и разброс в производтсве энергии по году огромный, хотелось бы иметь в критические месяцы какие-то кредиты за производство избытка в летние.

Теперь слегка сферический (в экономическом смысле) конь в вакууме.
В целом если считать по тарифу в 5 рублей за кВт·ч, система нарабатывает за год эквивалент 59,190 рублей.
Если предположить собственное потребление на уровне 450 кВт·ч в среднем в месяц потребление обходится в 27,000 рублей.

Если предположить среднюю степень автономности в 50%, тогда мы в год не платим 13,500 рублей, потребив из своего производства 2700 кВт·ч
Если оставшуюся часть энергии сеть (или соседи) готова купить за 2 рубля (это называется feed-in tariff и это типовое нельготное соотношение), мы получаем в виде прибыли за производство 9,138 кВт·ч умножить на 2 рубля за кВт·ч, это получается 18,276 рублей излишка. Соответсвенно если купить оставшуюся половину потребления у сети за те же 5 рублей за киловатт-час, нужно вычесть из этого излика ещё 13,500 рублей.
Итого, остаток за год система вам генерирует 4,776 рублей. В Австралии тарифы понемножку снижаются, но пока что вот эти излишки даже не облагаются налогом на доходы, это считается категория "хобби".

Что в плане простой окупаемости. Полная цена этой системы (всё железо) без льготных скидок/налоговых возвратов в пересчёте на рубли 530,000 рублей. Установка в наших тургриках стоит 3000 австралодолларов, но если посмотреть на заработки рабочего класса в Австралии и России, то конечно в России установка обойдётся не больше 1500 баксов, или примерно 80,000 рублей. Итого, капитальные расходы 610,000 рублей.

Простой экономический анализ (SPBT) говорит нам о том, что общая годовая финасовая выгода от системы это 27,000 рублей + 4,776 рублей = 31,776 рублей в год.

Делим капитальные расходы на годовую выручку и экономию, получаем 19 лет. Без катастрофических ситуаций, система живёт минимум 25 лет, причём её экспулатационый диапазон температур от -40°С до ~+85°C, холода она не боится и может быть даже немного любит, т.к. в холод лучше охлаждение и выше удельная мощность. Но тут надо иметь ввиду, что лет через 12-13 надо будет скорее всего заменить инвертор, так что мы вероятно где-то снова приходим к нулю за срок службы следующего инвертора.

Дело явно не глубоко убыточное, но не такое уже оглушительно классное, как в Австралии, где энергия в 3 раза дороже, а солнца больше почти в два раза. Тут сразу становится понятно, почему в Австралии такие системы окупаются за несколько лет, даже при том, что изначально щедрые тарифы на экспорт местные энергетические компании стали зажимать и снижать всё ниже и ниже - увы, закон им этого не запрещает. Солнечная энергия стала в экономическом смысле кусаться всё больнее и больнее и они естественно защищаются.

Если с помощью умного потребления энергии добиться бОльшей степени автономности, а правительство будет хоть как-то стимулировать новых пользователей: скажем давать feed-in tariff 1 к 1 и/или стимулировать разными налоговыми вычетами, то естественно можем ожидать окупаемости системы в пределах 10-12 лет. Для бытовых систем тариф на экспорт это ключевой момент, даже важнее чем разные стимулы. Без тарифа на экспорт - труба. Если сейчас у вас его нет, то тогда с окупаемостью глухо. Дарить энергию в сеть и потом покупать из неё обратно по 5 рублей за киловатт-час это и очень очень обидно.

Батареи здесь вообще не выручают, они слишком дороги даже для австралийского рынка и едва позволяют добиться самооокупаемости к моменту выхода из строя. Батареи надо исопльзовать либо как небольшой резревный источник питания при наличии доступа в сеть, либо использовать их когда нужна полная автономность и сеть недоступна.

Что касается окупаемости по энергии, это конечно не вопрос: если вся произведённая энергия ушла в сеть, возврат происходит где-то за 5-6 лет. У меня есть хорошая обзорная статья 2014 года с нескольким десятком проанализвраонных работ разных исследователей из разных точек мира (могу потом написать отдельный пост со ссылками, если будет интерес) и все они сходятся в том, что в зависимости от региона эксплуатации и типа (кремниевых) панелей, срок возврата энергии бытовых систему варьируется от 3 до 7.5 лет. В некоторых случаях авторы приводят диапазон от 1.7 до 2.7 лет. И все эти исследования по оценке жизненного цикла естественно проводились на панелях старых поколений с эффективностью от 6 до 15%.

Новые панели (такие как мои) конечно окупаются ещё быстрее, техонлогия всё ещё понемногу прогрессирует и, если КПД дотянет до 25, что наверное можно будет говорить о прорыве, т.к. это сдвинет стрелку финансовой окупаемости в сторону уверенного плюса, даже в местах с такой дешёвой энергией, как Россия. Но в общем-то вопрос экономической окупаемости это вопрос того, что вся наша экономика основана на угле и углеводородах, как и наши деньги. А вот физику уже не обманешь и разница между энергетической и экономической окупаемость неплохо демонстрирует неадекватность денег в сравнении с килоджоулями. И энергетическая окупаемость солнечных конвертеров имела место практически всегда, с момента их серийного использования; даже для очень ранних поколений, поэтому стойкость мифа о том, что они не генерируют за срок эксплуатации энергии, затраченной на их производство у меня неизменно вызывает недоумение. Одна система производит достаточно энергии, чтобы произвести 3 - 8 аналогичных систем (в зависимости от региона эксплуатации) и больше. Потому что по мере развития технологии растёт и продуктивность и срок жизни и это добавляет единички.

Впрочем, стоит заметить, что ещё один важный для России момент: нужно начать производить свои панели и инверторы в своей ценовой зоне и тогда их цена естественно станет раза в два ниже. В этом случае вопрос экономической окупаемости полностью снимается. Даже в Питере.

При ближайжем рассмотрении наша планета получает дохренищу энергии от своей звезды, даже в таких туманных и облачных местах, находящихся на высоких широтах, как Питер и Лондон, такие дела.

P.S. Как вы думаете, а какая ситуация в Новосибирске? :)
Гена

Энергия солнца

Прежде чем все люди начнут ездить на электрических машинах я бы хотел, чтобы все начали жить в полностью электрических домах, запитанных возобновляемой энергией.



Моя система с массивом солнечных панелей общим номиналом 9.9 кВт, спаренная с подключенным к сети инвертером с номинальной выходной мощностью 8 кВт делает дом "отрицательным" по углероду, потому что на данном этапе производит в 3 с лишним раза больше электроэнергии, чем в общей сложности потребляет. При этом мы сразу же вступили в игру максимизации "самодостаточности", то есть пользуемся силовыми бытовыми приборами только в то время, когда у нас есть много условно-бесплатной солнечной энергии, чтобы покупать из сети только самый минимум.



Индивидуальные счётчики всё учитывают, теперь осталось только разобраться с вопросом экспорта в микросеть и за её пределы - и установить справедиливое вознаграждение за экспорт внутри микросети комплекса, т.к. бОльшая часть экспорта не доходит до внешнего счётчика (с непрерывно снижающимися тарифами на экспорт) и потребляется соседями. Учёт производства и потребления солнечной энергии внутри коллективной микросети это мой следующий проект на посту председателя правления. К счастью наша микросеть это общая собственность кооператива и, соответственно, мы сами в праве определять как мы распоряжаемся нашими внутренними ресурсами. Моя идея это давать экспортерам 50% от базового тарифа, а потребителям изменять тариф исходя из того, что доля энергии, произведенная и потребленная внутри комплекса обходится всем соседям без солнечной энергии так же в 50% от базового тарифа, который оределяется счетом, который нам выставляет поставщик энергии.

Хотя следующие полтора года нам и придётся мириться с пристуствием не шибко компетентного "менеджера встроенной сети", договор с которым (и базовый тариф на котором он навaривается) на три года мы унаследовали от компании-застройщика. Но чуваки хотя бы не ушли в несознанку и выказали готовность сотрудничать. Может быть даже можно будет обсудить снижение базового тарифа, т.к. внешняя сеть чарджит с них всё меньше и меньше за общие потребленные киловатт-часы, и с неизменным тарифом их маржа становится всё больше и больше... это конечно боль и жадный тупой оскал корпоративного капитализма, но радует, что ненадлого. Типа мы без них показания счётчиков не снимем, деньги не соберем и по счёту не заплатим.

В результате установки панелей, водонагревательного бака на тепловом насосе наш дом стал полностью электрическим: от дурацкой (и неоправданно дорогой в эксплуатации) архаики в виде газа я отказался первым делом - сегодня позвонил чувак из газовой компании и подтвердил, что он снял счётчик и перекрыл газ в мой таунхаус. Всё, свобода от сжигания газа прямо в собственном доме.

Теперь вместо газовой водогрейки теперь стоит бак на тепловом насосе - его мне поставили вместе с панелями, и за то и за другое я получил возврат в виде "small technology certificates" тянущую где-то на 30% скидки — хоть что-то хорошее со строны нашего правительства в смысле поддержки энергоэффективности. Сейчас, когда я уже проложил тропинку, моему примеру последуют ещё несколько домов. Сейчас им это будет сделать очень просто.



Вместо газовой плиты в дыру в кухонной поверхности встала индукционная электроплита из Икеи. Я не понимаю кто в своём уме в стране с почти рекордной солнечной радиацией будет строить дома с газовыеми водогрейками, когда баки на тепловых насосах (или даже обычные электрические баки с резистивными нагревателями) запитанные солнчеными панелями или солнечная горячая вода с тепловыми солнечными коллекторами может без проблем круглый год обеспечивать горячей водой любой 1-2 этажный дом или таунхаус (в которых живёт большинство людей). Причём с минимальными затратами на сервис и ремонт, а живут такие системы исключительно долго, неэлектрические вообще лет по 40. Ну в общем ладно, это обычная отрыжка бизнеса-как-обычно, зависимость от выбранного пути и простая тупость политиков и жадность корпораций.

Но теперь наши электровелики стали ещё экологичнее, т.к. заряжаются исключительно от солнечной энергии. Там конечно в любом случае копейки в сравнении с машинами: 1-1.5 кВтч на 100 км, но всё равно осознание того, что электровелик ездит на солнечной энергии греет душу.

Сейчас я в процессе наклеивания поглощающих солнечное излучение покрытий на все окна всех комнат и помещений, которые ловят избыточный солнечный нагрев. Клеить ровно и без пузырей оказалось проще, чем обои, хотя первый блин и вышел слегка комом :) Следующим шагом я хочу поставить вторые рамы. Раз уж застройщик не поставил стеклопакеты, то в нашем климате можно не городить с ними огрод и не транжирить ресурсы, а просто поставить в оконную коробку вторую самую дешевую раму (именно такую, какую поставил нам застройщик) на расстоянии 40-50 мм от внешнего окна, для этого климата этого достаточно.



К счастью стены и крыша имеют теплоизоляцию, т.к. к этому с 2004 года в нашем штате есть минимальные требования, до этого они обычно были просто пустыми. Но второй слой теплоизоляционного материала я в потолок конечно положу, так же как и наклею изолирующие панели на дверь гаража. Там у меня офис и спортзал, но в летний период становится невыносимо жарко.

Чем более хорошо теплоизолирован дом, тем больше энергии можно экспортировать и тем больше в долгой перспективе сэкономить эмиссий парниковых газов - устойчивая энергетика это экономная энергетика. Впрочем, дело здесь ещё и в тепловом комфорте внутри помещения.

За первые 8 дней работы на нашем проклюнувшемся весеннем солнышке наша система сгенерировала 409 кВтч (примерно по 51 кВтч в день) с площади в 48.6 квадратных метра и это ещё даже не лето.



Энергия (электрическая и газ) в Австралии стоит так дорого, что такие домашние электростанции окупаются сейчас за 2-5 лет в зависимости от собственного потребления и тарифа за экспорт. Пока большие энергетические компании чахли над высокими ценами на угольную и газовую энергию солнечные панели упали в цене раз в 10, а эти чуваки всё ещё никак не могут начать идти в ногу со временем... Так победим!
Гена

Рассчёты эмиссии парниковых газов для разных форм городской мобильности

Для электрических транспортных средств приводятся выбросы от эксплуатации по пессиместическому варианту (всё электричество из угля) и по оптимистическому (зарядка производится от сети Великобритании, которая близка к средневзвешенной европейской).

В порядке возрастания выбросов, непосредственно связанных с перемещением, без учёта энергетических вложений в производство транспортного средства:

1. Электровелосипед: 10.5 г/км (6.1 г/км), энергетическая эффективность: 1 кВт-ч-электрических/100 км.

2. Педальный велосипед, калории из сбалансированной 100% растительной диеты, купленной в супермаркете: 32.5 г/км, топливная эффективность: 2.9 кВт-ч-еда/100 км.

3. Ходьба на тех же растительных калориях из предыдущего пункта (из рассчета 40 ккал/км): 52.7 г/км, топливная эффективность: 4.7 кВт-ч-еда/100 км

4. Педальный велосипед, калории из традиционной диеты с мясом и молочными продуктами: 81.1 г/км, топливная эффективность: 2.9 кВт-ч-еда/100 км.

5. Ходьба на традиционных животных калориях из предыдущего пункта: 132 г/км, топливная эффективность: 4.7 кВт-ч-еда/100 км.

6. Электрическая машина-седан: 153 г/км на угле (89 г/км на средне-британском электричестве), энергетическая эффективность: 15 кВт-ч-электрических/100 км.

7. Бензиновая машина-седан: 163 г/км, топливная эффективность: 50 кВт-ч-бензин/100 км.

Тут есть несколько любопытных вещей.

Во-первых бросается в глаза тот факт, что на производство, транспортировку и розничную продажу нашей еды уходит огромное колчество энергии. Настолько большое, что даже если я заряжаю велосипед от угольной электростанции, выбросы углекислого газа, связанные с потребленной энергией, в 3 раза ниже, чем выбросы на обычном педальном велосипеде от веганских калорий купленных в магазине.

Ещё одна шокирующая вещь - разница в экологическом следе, вносимая в диету животной компонентой. Она обычно составляет около 25-30% калорий, но увеличивает выбросы парниковых газов, связанные с употреблением этой диеты примерно в 2.5 раза. И выбросы, при использовании этих калорий, на езду на велосипеде начинают пересекаться с оптимистическими оценками выбросов электромобилей, заряжающихся от "средне-европейских" сетей. Ну тут надо понимать, что чем "чище" становится электричество для зарядки машин, тем "чище" становятся калории. Но на самом деле это всё намного сложнее и запутаннее, так что не спешите формировать сильные мнения.

Третье особенно шокирующее наблюдение: простая ходьба на традиционных калориях требует на перемещение одного человека со скоростью 5-6 км/ч примерно таких же выбросов, как и перемещение этого человека на машине (то есть когда к нему добавлены ещё 1.5-2 тоннны металла с колёсами).

Ну и конечно лидер нашего хит-парада это ставшее уже традиционным паталогическое соревнование между "электричками" и "коптилками". Если с источником электричества для электричек возникает масса вопросов, но с массой оговорок мы можем сказать, что, вероятно, в эксплуатации они не такие чудовищные, загрязнители воздуха, как бензиновые машины. Как по мне - как бы друзья вы ни садились, всё в музыканты не годились.

Но тут имеется хорошее и честное сравнение между двумя единицами электрического транспорта: электровелосипед и электромашина. Во-первых из одной электромашины можно сделать порядка сотни электровелосипедов, а во-вторых их энергетическая эффективность отличается в 15 раз, с практической максимальной дальностью поездки электровелосипеда без труда достигающей 12-15 км (то есть потенциально покрывающей по-крайней мере 2/3 поездок на машинах).

Я понимаю, что затронул в этом довольно техническом посте сразу несколько эмоционально заряженных тем, невольно поднял несколько моральных дилемм и создал несколько точек возгарания пуканов (по-научному климатического скептицизма). Но тут уж ничего не поделать не могу — жизнь такая пошла, если вдруг чувствуете, что начало триггерить, ведите себя как взрослые люди, держите себя и свои пуканы в руках :)
Гена

Господин председатель

Штош, с прошедшей среды я председатель body corporate committee. Можно сказать старший по дому, но в нашем случае по 43 домам (таунхаусам).

Если для того, чтобы получить ключи от почтового ящика и разрешение на солнечные панели на крыше и защититься от абсурдных бюрократических нападок, нужно взять бразды демократического правления в свои руки, так тому и быть. Пришлось активно противостоять двум корпорациям и, главное, их, обличённой властью, нарциссической приказчице а-ля Круэлла (старого образца). Аналогичный комплекс напротив из 48 домов практически полностью прогнулся и все терпят молча. Тут ведь как, хочешь жить в «хорошем нейборхуде» — сиди и не высовывайся, плати свои престижные поборы по «стандарту в отрасли».

Купили мы у них дом, а это по их мнению та самая «вечная лицензия» на софт. Суть её в том, что для максимизации прибыли тебя надо подсадить всеми правдами и неправдами на вечный крючок «поддержки»и выжимать все возможные соки. Например, наш комплекс специально сдизайнен так, чтобы кучка дармоедов могла спекулировать, перепродавая нам сетевое электричество и было крайне сложно отписаться, установке панелей систематически чинятся всевозможные искусственные преграды.

Много ещё чего надо теперь сделать, но первый шаг сделан. Владельцы сформовали неподконтрольный бизнесам коммитет, проголосовали против подтверждения их мутных документов, передающих право управления кому надо на 25 лет. И сейчас новому комитету владельцев предстоит разбираться со всеми мутными корпоративным схемами.

Думали российские коммунальщики и некоторые застройщики жулики? Ха-ха два раза! Добро пожаловать в «нормальную страну» процветающего корпоративного капитализма 🙂

Удобство для австралийской индустрии недвижимости и управления ей заключается в том, люди боятся административного воздаяния, боятся на пол шага отступить от подзаконного акта, регулирующего их же собственные квартиры и юниты, а так же арендуемое жильё.

В итоге люди с улыбкой кушают говно из общего ведра и ещё улыбаются. Платят непомерные коммуналки, месяцами ждут обещаного сервиса, срочного и текущего ремонта; и унижаются перед вышедшими из-под контроля вахтёрами.

В бытность арендатором я дважды прижимал их к ногтю, один раз в суде, другой раз заставил их слиться, едва пообещав встретиться в суде. И ещё раз по выезде из самого первого дома хоть и вступил в спор по поводу высосанной из пальца претензии, отпустил и не дожал полный возврат депозита, сошлись на компромиссе. Я уже тогда понял, что это все неправильно, но слегка побоялся и, откровенно говоря, пленился воевать из принципа за оставшиеся от их беспонтовой претензии $150. Сейчас бы я ещё и с них потребовал неустойку — корю себя за лень и слабохарактерность 🙂

Просаживайтесь, как говорится, к нашему австралийскому столу, угощайтесь голубцам с говном!

Гена

Углекислый газ

Почему легко отрицать антропогенное глобальное потепление — отчасти потому что людям трудно понимать сложные концепции. У большинства из нас нет такой врождённой черты, мы прирожденные охотники-собиратели, так что в основном охотимся на и собираем то, что нам предоставляет современная городская среда, не особенно задумываясь о том, как же ротор поля градуирует себя вдоль спина наподобие дивергенции.

Вот, например, людям трудно поверить, что газ, находящийся в атмосфере в почти следовых количествах является ключевым парниковым газом и увеличение его концентрации скажем в на 17% это уже очень значительный эффект. Потому что во-первых даже сама единица измерения концентрации ppmv - объёмные части на миллион (по сухому воздуху) интуитивно кажется такой крохотной, что просто трудно поверить в значительный эффект. Ну было 355 частей на миллион 30 лет назад, ну стало 415 частей на миллион, увеличение на жалкие 60 частей на миллион, делов-то. Это же всё равно 0.0415%. Как так может быть, что такая огромная атмосфера, состаящая на 99% из смеси симметричных двухтомных молекул азота, кислорода и немножко атомарного аргона может не оказывать значительного парникового эффекта, а какой-то там углекислый газ, которого не видно не слышно и какие-то ничтожные части на миллион, является определяющим?

Впрочем, начнем с того, что мало кто из непонимающих суть парникового эффекта в курсе, что атмосфера по большей части состоит из азота (а так же задумается над симметричностью молекул и их разными электродинамическими и акантовыми свойствами):
N₂ — 78.08%
O₂ — 20.95%
Ar — 0.934%
CO₂ — 0.0415% (и растет в реальном времени ~1 ppm в 3-4 месяца - катастрофическая скорость).
Ну и там немножко других, включая высокопотентные парниковые газы типа метана или фреонов - в общем случае все несимметричные молекулы.
(Сумма может слегка не сходиться в 100% в силу определенных неточностей и разницы концентраций отдельных компонентов воздуха на несколько порядков величин и разного рода неопределенностей, это нормально.)

Естественно, вода тоже парниковый газ и второй продукт горения углеводородов, но она в атмосфере долго не живет, и тут нам повезло, потому что роса выпадает легко и непринужденно и атмосфера легко саморегулирует содержание газообразной воды и накопить систематические излишки воды в воздухе, в отличие от долгоживущих компонентов воздуха, проблематично.

В отсутвии парниковых газов (да и вообще атмосферы) средняя температура планеты (поверхности) была бы на уровне -15°С (простая задачка по радиационному теплообмену на уровне первого курса физфака). А по факту она у нас сидит где-то на +15°С (и очень хотелось бы, чтобы так оставалось как можно дольше).

И вот что ты будешь делать с такими людьми - идология им не позволяет согласиться с тем, что жечь ископаемое топливо это плохо; а понять физику с полпинка, ума не хватает, даже основы. Потому что неинтуитивно. Признать, что ты дурак и не хватает ума понять суть вообще невозможно, потому что эго — ведь тогда ещё придется признать авторитет экспертов и, о божэ, делать как они говорят. А выучить физику — во-первых сложо, во-вторых эго, в-третьих заговор учёных (ученые, учителя и написанные ими учебники — врут) и идеология не дает даже поинтересоваться.

И хотя повседневный опыт вроде и говорит о том, что если в напитке, таком как чай, частицы, определяющие его цвет, запах и вкус находятся в кипятке в аналогичных (если не меньших) количествах, чем углекислый газ в атмосфере - но мы прекрасно можем отличить чай от простого кипятка. И, если мы удваиваеваем содержание этих частиц, то опять же очень легко можем заметить, что чай стал темнее и крепче - но это всё ещё очень маленькое "незначительное" содержание частиц.

И вода в данном случае такой же инертный носитель как бы незначительной примеси, которая целиком определяет свойства чая как напитка; как и атмосфера является инертным носителем парниковых газов, которые почти целиком определяют её нагревающие (задерживающие солнечное излучение) свойства. Эффект, который мы видим от молекул азота и кислорода это рэлеевское рассеивание - голубой цвет неба и оранжевые закаты вместо чёрной пустоты космоса. А все основные дела с захватом и перезилучением солнечного излучения делают парниковые газы.

Или вот ещё пример - если кто-то пернул в лифте: пердежа там миллилитров 50 на 8-10 кубометров объёма кабины, в этих 50 миллилитрах вонючего компонента (сероводорода в основном) порядка 1 процента, а в общем на объём лифта это сугубо следовое количество, очевидно даже меньше, чем углекислого газа в атмосфере. Но уже через 10-15 секунд во всех углах лифта становится понятно, что воздух испорчен. Очень маленькая концентрация сероводорода однозначно определяет качество воздуха в лифте и, если она критически увеличивается, начинает вонять. Интуитвно - да. Соответствует повседневному опыту - тоже да.

Переносим линию рассуждений на атмосферу планеты — всё, логика утрачивается. Хотя, казалось бы, аналогия прямая. Мы так же своим потреблением выделяем (в данном случае потреблением энергии, мяса, молока и других животных продуктов) условно небольшое в сравнении с объёмом атмосферы, "пердим" в лифте и портим общий воздух. И надо бы постараться пердеть как можно меньше, переходить на источники энергии, которые не производят парниковые газы, чтобы не портить воздух. Уменьшать зависимость систем производства и поставок продовольствия от животноводства. Но тут у нас резко отрицание взаимосвязи. Парадокс!

А безуглеродные источники энергии и соответствующие методы ведения хозяйствования, они есть и уже давно, они надежные и эффективные; препятствия к переходу на них преимущественно политические и социальные. В том числе отрицание.

P.S. На всякий случай. Все вулканы планеты выбрасывают в среднем ≈280 мегатонн эквивалентного углекислого газа в год, человеческая цивилизация — больше 40 гигатонн (в 140-150 раз больше) преимущественно как следствие сжигания ископаемого топлива. Люди являются доминирующим источником избыточных парниковых в атмосфере уже больше ста лет.

Гена

Адские бактерии

Знаете же задачу про бактерий, которые делятся каждую минуту?

Если в начальным момент времени мы селим в чашку Петри 1 бактерию, через минуту она делится на две, ещё через минуту новые бактерии снова делятся на две и т.п. Питательный субстрат подаётся соразмерно потреблению.

Если известно, что такая колония полностью заполняет чашку Петри за 1 час, то за какое время она заполнит половину чашки?

Одна из задач, которые дают на собеседованиях, при попытке вступить в какую-либо инновацию. Конечно почти любому человеку, худо-бедно знакомому с геометрическими прогрессиями, после некоторых размышлений станет понятно, что за 59 минут.

На этом обычно задача заканчивается. Кто не понял - охают-ахают, мол парадокс! Кто понял - молодцы и умницы, похлопывают друг друга по плечу.

Я решил пойти немного дальше и понять - а какой же объём должен быть у этой гипотетической чашки Петри.

Понятно, что по истечении одного часа мы должны иметь 2⁶⁰ ≈ 1.2 × 10¹⁸ бактерий.

Для оценки объёма одной бактерии возьмем типовой диаметр в D = 1 мкм. V = 4/3 × π × r³ = 4/3 × π × D³/8 ≈ 5.2 × 10⁻¹⁷ м³.

Но на самом деле бактерии не могут быть упакованы значительно плотнее, чем в объём D³ на одну бактерию, то есть объём, занимаемый одной бактерией D³ = 10⁻¹⁸ м³.

Полный объём, который занимает колония бактерий, выросшая после 60 минут:
V = 10⁻¹⁸ м³ × 1.2 × 10¹⁸ = 1.2 м³.

Так что никакая это не чашка и даже не ведро или бочка, а целый кубометр с хвостиком!
Гена

Винтажный калькулятор

Одна из самых крутых вещей, которые я держал в руках. Научный калькулятор Hewlett Packard 32E. Годы выпуска с 1978 по 1983. Статистка, тригонометрия, даже конвертация некоторых единиц! Цена в деньгах 1978 года $80 (примерно как современный мобильный телефон среднего уровня). Мы с ним ровесники — даже трудно поверить!
Одна из самых крутых вещей, которые я держал в руках. Научный калькулятор Hewlett Packard 32E. Годы выпуска с 1978 по 1983. Статистка, тригонометрия, даже конвертация некоторых единиц! Цена в деньгах 1978 года $80 (примерно как современный мобильный телефон среднего уровня). Мы с ним ровесники — даже трудно поверить!
Гена

The Climate App

Последние 6 месяцев я довольно активно сотрудничаю с проектом The Climate App. Работаю с ними (на волонтёрских началах) в роли специалиста по углеродным следам и их влиянию на окружаущую среду/глобальное потепление. В общем по-английски моя роль Environmental Scientist, а по-русски одним словом и не скажешь, какой я здесь учёный.

Проект занимается тем, что разрабатывает приложение/соцсеть/движение позитивного действия, стимулирующее пользователей к более разумному потреблению ресурсов и снижению своего углеродного следа. А так же, что наверное важно вдвойне, формировать социальное/политическое движение, которое будет оказывать давление на политиков, которые на данном этапе едва ли большие помощники в деле сохранения обитаемой окружающей среды, биосферы и устойчивого развития человечества (в перспективе на два-три и много поколений вперед).

Я там выполняю роль адски упоротого и постоянно спорящего критика, стараясь делать так, чтобы числа, используемые в алгоритмах были максимально приближены к реальности и поддерживались железобетонными научными обоснованиями; а рекомендации к наиболее эффективным действиям по снижению углеродного следа - как в плане изменения личных потребительских привычек, так и в плане политических требований, выдвигаемых к нашим представителям, были максимально действенными. К счастью, наука на этот счет имеется весьма обширная: от политическхи наук, психологии и социологии, до электроинженерного дела и энергетики.

Как и в любом подобном движении здесь случается натыкаться на людей с добрыми сердцами и спутанными умами, так что наличие учёных в движении абсолютно необходимо. К сожалению к вопросам sustainability очень быстро присосалась индустрия рекламы и пиар традиционного соревновательного капитализма, что в итоге превратило тему из злободневной и требующей немедленных и активных действий, в инструмент для научной дезинформации, продвижения ещё большего консьмеризма и, как следствие, ускорение разрушения окружающей среды. К сожалению, подавляющая масса людей из корпоративного мира, рассуждающих про устойчиовсть, возобновляемые источники и социальную и климатическую ответственности занимаются гринвошингом своих разрушительных практик и товаров, отвлекая внимание общества (и, как следствие, контролирующих органов) от совершенно неприемлемых "внешних издержек".

В общем, в меру возможностей и квалификации, пытаюсь голыми руками остановить наполненный углем паровоз :)

Написал пару постов для блога проекта:
Electric Vehicles: Where does the Energy Come From?
Electric Bikes — Truly Sustainable Urban Mobility

Если есть интерес, напишите в комментах, я могу перепостить их здесь, переведя на русский.
Ещё у меня в планах посты с анализом веганства как способа снизить свой вклад в глобальное потепление, возобновляемой энергетики и её перспектив в реальном мире, ещё немного о вреде машин и использовании "маргинального электричества" для зарядки электричек - особенно в контексте выхода электрического SUV Ford-150. В общем, если есть интерес к моему видению этой темы (а я в ней разбираюсь весьма досканально) - пишите, эти темы появятся и здесь.

P.S. Заранее хочу предупредить (если вдруг что), к интенсификации отрицания антропогенного глобального потепления, отрицания эффективности и экономичности возобновляемой энергетики, глупых смехуёчков про веганство (если вдруг безудержно захотели съесть котлеку, пожалуйста держите этот замечательный факт при себе); яростного отрицание или наоборот излишнего восхваления электромашин и прочим проявлениям психологических защит у меня терпимость от очень низкой до нулевой. Пассивную агрессию тоже, пожалуйста, держите при себе. Даже если прижгло совершенно невыносимо.
Гена

Аэродинамика бритых ног

Продолжаю совмещать опыты мобильной лаборатории прикладной аэродинамики со своими тренировками. Так как тема влияния бритья ног почти что вечная и в моих полевых тестах далека от закрытая, сегодня я снова обратился именно к ней.

А так как я не участвовал в гонках уже месяца четыре, ноги заросли до состояния Чубаки — идеальная базовая линия для сравнения.

Сегодня, вопреки обыкновению, я отклонился от привычной методики определения коэффициента аэродинамического сопротивления, и выполнил тест в другом формате. Я попросту ездил по кругу с постоянной скоростью 31 км/ч, проезжая для каждого измерения 10 км.

Первые 10 км с небритыми ногами я поехал со средней скоростью 31 км/ч за 19 минут 21.4 сек. Средняя мощность, получившаяся в результате: 242 Вт.

Довольно много, но я ездил на классическом медленном велике в высокой посадке.

После этого я побрил ноги машинкой и повторил 10 км на скорости 31 км/ч. Время вышло удивительно близкое: 19:21.4. Средняя мощность упала до 228 Вт.

Да, избавление от медвежьей волосатости на ногах позвоили снизить расход энергии на 5.8%. Опять же, если я изначально ехал в более аэродинамичной конфигурации, относительная экономия могла бы быть даже выше, ближе к 6.5-7%.

Третье измерение я выполнил уже естественно с бритыми ногами не мощности 242 Вт. Эти 10 км я поехал за 18:55.4 со средней скоростью 31.7 км/ч.

На 10 км при поддержании постоянной мощности сбривание волос с ног увеличило скорость на 0.7 км/ч и дало 26 секунд экономии.

На традиционной для таких сравнений дистанции в 40 км небритые ноги делают велосипедиста медленнее на 1 минуту 44 сек.