Вступление.
Сегодня я хотел бы начать небольшой цикл статьей по возобновляемой энергетике. Так сложилось, что сам я уже два года работаю в этой области, и мне не нравятся подходы ни "зеленых" ни противников "зеленых". Правда лежит где-то посередине, и очень часто люди сами не знают принципов альтернативной энергетики. Цикл статей будет скорее являться "Ликбезом" в области ВИЭ, и людям, имеющим компетенции в этой области будет не интересен.
Возобновляемая энергетика становятся реальной альтернативой при производстве энергии. Ископаемое топливо не вечное, и в условиях увеличения населения Земли оно просто когда-нибудь закончится. С увеличением человеческой популяции возрастает и экологическая нагрузка. Солнце и ветер являются самыми распространенными источниками возобновляемой энергии.
В настоящее время солнечные панели уже не являются редкостью, их все чаще можно увидеть в повседневной жизни, технологии производства кремневых солнечных панелей становятся все дешевле. Основные усилия в области ВИЭ направлены на оптимизацию солнечных электрических станций, и их компонентов.
К концу 2015 года суммарная установленная мощность солнечных электростанций составила 230 ГВт, и продолжает расти. При таком количестве установленной мощности, определяющее значение имеет правильное проектирование электростанций, а также грамотный подбор и обслуживание оборудования.
Возобновляемая энергетика и ее цели.
Основная цель использования Возобновляемых Источников Энергии (ВИЭ) — их практическая неисчерпаемость или относительно быстрая возобновляемость, в то время как запас минерального топлива (уголь, нефть и газ) и ядерного (в основном урана) ограничены, восстановлению имеющимися и перспективными технологиями не подлежат, а их запасы подходят к концу. По различным прогнозам с исчерпанием этих ресурсов человечество может столкнуться уже к концу XXI века. Соответственно, к этому времени необходим переход на ВИЭ, технологии, которых требуют комплексного развития уже сегодня.
В то же время атомная энергетика не стоит на месте, и развивается вместе с остальной энергетикой. Надо сказать что, по парниковым выбросам, атомная энергетика местами более экологичная, чем альтернативная энергетика. Большое количество специалистов в области атомной энергетики работают над процессами восстановления ядерного топлива из уже отработанного.
Я бы не списывал со счетов возможность наработки делящегося материала на быстрых реакторах, с последующей переработкой. Разумеется, технология пока дорогостоящая, имеет проблемы, но так же, как и альтернативная энергетика может оказаться перспективной за счет эффекта масштаба. Так что гонка продолжается.
Возобновляемая энергетика и ее области.
На первый взгляд возобновляемая энергетика в процессе развития способна существенно снизить спрос на сжигаемое топливо, однако сравнивать стоимость энергии возобновляемых и не возобновляемых источников довольно сложно. Газовые и угольные электростанции выдают мощность именно в том объеме, который необходим и в то время, когда это необходимо. Солнечные же могут давать энергию, только когда светит солнце, а ветряные электростанции, когда дует ветер.
Сейчас можно встретить много новостей о том, что в той или иной стране возобновляемая энергетика покрывает все потребности в электричестве. Но никто не пишет, что случаются целые недели, когда ветер и солнце покрывает менее 10% потребностей. Дефицит энергии восполняется только за счет генерации на тепловых электростанциях. Технологии аккумулирования энергии являются довольно дорогими, и расходы на них иногда доходят до 80% от всех капитальных затрат электростанций.
Для сравнения стоимости электрической энергии обычно приводят LCOE (Levelized Cost of Energy) – среднюю расчетную себестоимость производства электроэнергии на протяжении всего жизненного цикла электростанции.
Самый низкий LCOE у гидроэлектростанций – 2 цента за кВт*ч. Угольные или газовые электростанции в среднем дороже, по 4 цента за кВт*ч. Возобновляемая энергетика все еще гораздо дороже. Солнечная электростанция на фотоэлементах имеет LCOE 11.6 цента за кВт*ч, при том, что 80% стоимости это не сами панели, а всевозможное оборудование и системы хранения электрической энергии. Не стоит забывать, что если поставить солнечную электростанцию с номинальной мощностью 10 кВт, то 10 кВт*ч в течение часа мы никогда не увидим. Дело в том, что номинальная мощность фотоэлектрической панели пишется исходя из условий STC (Standard Test Conditions) – стандартных тестовых условий. STC считается освещенность – 1000 Вт/м^2 , температура элемента – 25 °С. В реальности никогда нет инсоляции 1000 Вт/м^2 поэтому приходится увеличивать установленную мощность солнечной электростанции, как правило, в 3 раза что неизбежно приводит к повышению капитальных затрат.
LCOE изменяется в зависимости от законодательства государства, где построена электростанция, и от места расположения электростанции. LCOE учитывает, сколько надо заплатить за вредные выбросы. В странах вроде России это символическая цена, а в Европе – существенный экономический фактор. Такая же ситуация со стоимостью сжигаемого топлива. У стран-экспортеров цена может быть небольшой, почти бесплатной, у стран-импортеров – нет. LCOE на абсолютно одинаковые электрические станции будет меняться от страны к стране. В России без дополнительных субсидий и без повышения штрафа за вредные выбросы солнечная энергетика является неконкурентоспособной, и ее внедрение ограничивается автономными энергетическими системами, то есть там где нет вообще ничего. Правда в последнее время благодаря программе ДПМ - договор поставки мощности, начали появляться солнечные станции большой мощности, около 10 МВт. И, чтобы быть честным, тепловые станции так же получают дотацию от государства.
В следующей части цикла мы поговорим о фотовольтаике: принцип работы, необходимое оборудование, подводные камни.
https://vk.com/century_arch - Сообщество "Стройка века"
https://century-arch.ru/ - Сайт сообщества "Стройка века"