Сейчас в Израиле неспокойно. В регионе идет война. Но мы с вами не будет обсуждать кровавую бурю человеческих судеб. Этого хватает в новостях. Давайте прогуляемся по параллельной истории, мирной и научной. Статья перед вами расскажет о том, как зарождалась и развивалась солнечная энергетика в молодом государстве Израиль.
Но прежде чем мы перейдем к чтению, давайте посмотрим на структуру статьи. Она достаточно объемная, информации много, поэтому статья поделена на четыре больших раздела: прошлое, настоящее, солнечная станция Ашалим и будущее. Вы можете читать все по порядку, а можете прочитать только один из разделов – выбор ваш.
☀️🧂💧Часть 1. Прошлое: солнце, соль и вода
Первая часть расскажет про два израильских изобретения: солнечные водонагреватели и солевые пруды.
Солнечные коллекторы
Использование солнечной энергии в Израиле началось в 1950-х годах с разработки Леви Иссаром первого солнечного водонагревателя. В период жесткой экономии в стране возникли проблемы с топливом, и правительство запретило нагрев воды с 10 утра до 6 вечера.
С ухудшением ситуации инженер Леви Иссар предположил, что вместо строительства дополнительных электростанций дома должны перейти на солнечные водонагреватели. Он построил первый прототип солнечного коллектора в своем доме, а в 1953 году основал компанию “NerYah”. Компания стала первым коммерческим производителем солнечных водонагревателей в Израиле. К 1967 году около 1\20 домохозяйств использовали солнечное отопление воды. Всего “NerYah” продали 50 000 солнечных водонагревателей.
Однако дешевая нефть из Ирана и нефтяных месторождений, захваченных в Шестидневной войне (5-10 июня 1967 г.), сделали израильскую электроэнергию более дешевой. Спрос на солнечные водонагреватели упал.
После энергетического кризиса в 1970-х годах в 1980 году Кнессет Израиля принял закон, требующий установки солнечных водонагревателей во всех новых домах. В результате Израиль в 2007 году стал мировым лидером в использовании солнечной энергии на душу населения (3% от первичного национального энергопотребления).
С начала 1990-х годов все новые жилые здания обязаны устанавливать солнечные системы нагрева воды. Министерство национальной инфраструктуры Израиля оценивает, что солнечные коллекторы удовлетворяют 4% общего энергопотребления страны.
Израиль и Кипр являются лидерами в использовании систем солнечного подогрева воды на душу населения – более 90% жилых домов. Министерство национальной инфраструктуры оценивает, что солнечное подогревание воды экономит Израилю 2 миллиона баррелей (320 000 м3) нефти в год.
Солнечный пруд
В 1961 году в Риме на конференции ООН, посвященной новым источникам энергии, была представлена экологичная турбина цикла Рэнкина. Ее изобретатели, израильские ученые Гарри Цви Табор и Люсьен Броники, придумали новый способ получения энергии от солнца. К сожалению, устройство не получило коммерческого успеха. На первых порах.
Четыре года спустя Люсьен Броники основал компанию Ормат по разработке и установке турбин Рэнкина. Компания создала самый большой соленой солнечный пруд, который проработал до 1988 года. Пруд занимал площадь 250,000 м2 и генерировал в среднем 570 кВт\ч энергии в год. Для пруда была построена турбина мощностью 5 МВт, которая проработала больше 20 лет. Такая долговечность обусловлена герметичностью и самодостаточностью системы.
Как работает солевой солнечный пруд
Основная идея заключается в создании резервуара глубиной около 2 метров, наполненного соленой водой. Резервуар искусственно поддерживается таким образом, чтобы степень его солености у дна (и, следовательно, плотность) была выше, чем на поверхности. Нижние слои поглощают солнечную радиацию, но не могут подняться на поверхность из-за высокой плотности. В такой ситуации температура внизу пруда продолжает повышаться и может достигать 100° C.
Более того, так как пруды очень обширные, они накапливают огромное количество энергии.
Турбина Рэнкина позволяет горячей воде пруда превращать органический флюид в пар и таким образом производить электроэнергию.
Термодинамическая эффективность такой сравнительно низкотемпературной системы производства энергии мала, приблизительно 1% в лучшем случае. Следовательно, можно ожидать, что такой пруд будет производить в среднем только около 570 кВт\ч электроэнергии.
Тем не менее, уникальной особенностью солнечных прудов, по сравнению с другими солнечными технологиями, является их способность накапливать энергию в себе, не прибегая к использованию сторонних накопителей.
Требуется несколько недель, пока температура пруда достигнет устойчивого состояния в его нижних слоях. После чего, при условии, что среднее потребление энергии не превышает номинальные 570 кВт\ч в годовом исчислении, можно получать значительно большую мощность в течение нескольких часов каждый день. Обычно в утренние и вечерние пиковые периоды нагрузки, когда работает турбина.
☀️💲Часть 2. Настоящее: альтернатива есть
Вторая часть расскажет про действующие солнечные электростанции в Израиле.
Приоритет – солнце
Большинство энергии в Израиле производится из ископаемых видов топлива. Общий спрос на первичную энергию в стране значительно превышает ее первичное производство, поэтому Израиль сильно зависит от импорта энергоресурсов. Суммарное потребление первичной энергии в 2016 г. составило 304 тВт\ч или 26,2 миллиона тонн нефтяного эквивалента. Чтобы закрыть брешь между производством и потреблением, страна стремится нарастить мощность возобновляемых источников энергии.
В 2018 году 70% электроэнергии производилось из природного газа, и 4% из возобновляемых источников, из которых 95% приходилось на солнечные фотоэлектрические установки.
В 2020 году правительство поставило цель к 2030 году увеличить долю возобновляемых источников энергии до 30%. Эта цель была дополнительно пересмотрена в 2021 году, когда Израиль обязался полностью отказаться от использования угля для производства энергии к 2025 году и достичь нулевых выбросов парниковых газов к 2050 году.
В 2022 году 11,8% энергомикса Израиля приходилось на возобновляемые источники энергии, общей мощностью 4,765 МВт (мегаватт). Подавляющее большинство возобновляемых источников в Израиле приходится на солнечную энергию.
Среди солнечных электростанций есть и Давиды, локальные объект для нужд общины, и Голиафы, значимые для целой страны. Начнем с электростанций поменьше, а потом поговорим об Ашалиме, воистину Голиафе среди солнечных электростанций Израиля.
Итак, начинаем с малого. Вот несколько локальных небольших солнечных станций. Каждая по-своему интересна и вносит свою лепту в энергетическую сеть страны. Копейка рубль бережет.
Рамат Ховав
Солнечная электростанция была построена в декабре 2014 года на месте бывшего пруда-испарителя. Уникальность этого проекта в том, что он оборудован тонкопленочными солнечными панелями. Эта единственная в своем роде станция на Ближнем Востоке. Мощность объекта – 37,5 МВт.
Кетура Сан
Первый коммерческий солнечный парк Израиля находится в Кетура Сан, построенный в 2011 году в кибуце Кетура. Кетура Сан – это поле на 8,09 гектара, усеянного солнечными панелями общей мощностью 4,95 МВт. Всего на поле находится 18,500 тысяч солнечных панелей. В ближайшие 20 лет солнечный парк предотвратит 125 000 тонн выбросов углекислого газа.
Кибуц (что значит “группа”) – сельскохозяйственное объединение в Израиле с общим имуществом и равной долей потребления участников.
Локамей ХаГетаот
Плавучая солнечная электростанция Локамей с установленной мощностью 19 МВт построена над рыбными прудами в кибуце на севере страны. До недавнего времени это был самый крупный агровольтаический проект в Израиле. На плавучем острове установлено 44 тыс. солнечных модулей.
Холга
Еще один агровольтаический проект, не немного скромнее. Солнечная электростанция Холга мощностью 2 МВт тоже находится на севере Израиля. Состоит из 4300 тыс. панелей и построена на водохранилище для орошения.
Гевим
Солнечная электростанция Гевим находится на земле кибуца в пустыне Негев. Эта станция состоит из 64 тыс. фотоэлектрических панелей и имеет установленную мощность 27 МВт.
Локамей, Холга и Гевим являются частью правительственной программы Израиля по увеличению доли возобновляемой энергии в энергетическом миксе страны до 30% к 2030 году. Все вместе они поставляют электричество в 15 тыс. домов.
☀️👁️Часть 3: Ашалим, он же Голиаф, он же Око Саурона
Перспективный проект с устаревшей технологией – вот такой парадокс.
Ашалим: гибридная адаптация к пустыне
Ашалим – это грандиозный проект, который продолжает расти. Благодаря ему, удалось создать 70 рабочих мест и модернизировать инфраструктуру отдаленного региона.
Однако стоимость электроэнергии оказалась выше ожидаемой. На этапе планирования было выделено 800 млн долларов на строительство с расчетом на то, что в будущем государство будет покупать энергию по цене 23 рубля за кВт\ч. Как и в случае с Айванпа в США, технология устарела еще до ее внедрения и оказалась почти нерентабельной.
Государство даже хотело отменить строительство, но компенсационные суммы контрактникам превысили бы заложенный бюджет. Поэтому решили все-таки строиться. И теперь имеем то, что имеем.
Солнечная электростанция Ашалим находится в пустыне Негев, недалеко от кибуца Ашалим, к югу от окружного города Беэр-Шева в Израиле. Она состоит из трех блоков, объединяющими 3 вида энергии: солнечно-термальную энергию, фотоэлектрическую энергию и природный газ.
Энергия солевого раствора в Ашалиме
Участок Ашалим A (Negev Energy) - это 121-мегаваттная станция, оснащенная параболическими желобами. Они выглядят как изогнутые вовнутрь солнечные панели.
На картинке видно, что посередине желоба расположена труба. В ней находится расплавленный солевой раствор, который нагревается под действием направленных солнечных лучей. Нагретый раствор затем используется для генерации электричества, например, запуска турбины.
Преимущество этой технологии заключается в способности солевого раствора отдавать тепло на протяжении долгого времени после нагревания. Солнечные желоба в блоке Ашалим А способны обеспечить 4,5 часа теплового накопления энергии.
Гелиотермальная энергия в Ашалиме
На участке Ашалим B (Megalim) находится гелиотермальная солнечная электростанция. Это башня, на которой установлен резервуар с водой. Принцип работы схож с описанными выше параболическими желобами. Только здесь 50 тыс. запрограммированных гелиостатов направляют силу солнца на водяной бак. Вода испаряется, и пар приводит в движение турбину, которая генерирует электричество.
Запрограммированы гелиостаты неспроста. В течение дня солнце меняет свое положение на небе, и чтобы эффективность не падала и направленный луч не уходил в молоко, гелиостаты с точностью до миллиметра следуют за светилом.
Мощность блока составляет 121 МВт. Этого достаточно для питания 120 000 домов.
Производство электроэнергии началось в сентябре 2019 года, принося 320 ГВт\ч энергии в год. Эта станция была самой высокой солнечной солнечной башней в мире, высотой 260 метров, включая резервуар. Но недавно Ашалим В был превзойден 262,44-метровой станцией в Дубае, в парке Мохаммеда бин Рашида Аль Мактума.
Дешевая солнечная энергия в Ашалиме
Четвертая солнечная энергетическая ферма Израиля в Ашалиме в пустыне Негев начала свою работу и будет поставлять электроэнергию по рекордно низкому тарифу на рынке электроэнергии. Установленная цена дешевле, чем производство электроэнергии с использованием ископаемых видов топлива, и ниже, чем аналогичные проекты в мире.
Поле фотоэлектрических панелей будет поставлять электроэнергию по цене 8 агорот (около 2р.) за киловатт-час. Это значительно дешевле, чем на других солнечных электростанциях в Израиле. Эта тарифная ставка сравнивается с ценой в 40 агорот за кВт\ч на первой солнечной электростанции – Ашалим А, начавшей производить энергию в конце 2017 года.
Согласно заявлению правительства Израиля, в Ашалиме на сегодняшний день находится 312 МВт эксплуатационной солнечной мощности. В мае 2023 года Израильская земельная администрация объявила тендер на аренду 28 000 акров (11 331 гектара) в пустыне Негев для развертывания крупномасштабных солнечных электростанций.
По всей видимости, проект все-таки оказался выгодным, раз его расширяют и планируют расширять. Примечательно, что новую гелиобашню строить не собираются. О дальнейших планах Израиля по усилению солнечной мощности мы поговорим в следующей статье. До скорого!
☀️📈Часть 4. Будущее: перспективы и проекты
В заключительной части попытаемся разглядеть солнечное будущее. Опираемся на факты и новостные сводки.
Планы на будущее
В стране в основном используют фотоэлектрические панели для увеличения производственной мощности. Суммарная мощность достигает 5 ГВт. Цель по возобновляемым источникам энергии - достичь 20% генерации к 2025 году и 30% к 2030 году.
В 2023 году, ссылаясь на нехватку земли для наземных солнечных фотоэлектрических парков, Израиль потребовал, чтобы во всех недавно построенных коммерческих зданиях были установлены фотоэлектрические солнечные панели на крышах.
Правительство также заявило, что в настоящее время продвигает дополнительные проекты, включая комплекс солнечных ферм в Ашалиме с мощностью до 100 МВт и солнечный комплекс около города Димона с мощностью до 300 МВт. Вместе ожидается, что эти проекты достигнут общей генерации мощности более 700 МВт\ч.
Из недавних новостей
⚡В апреле 2023 года было объявлено, что энергетическая компания Teralight будет строить одну из крупнейших солнечных электростанций Израиля – солнечную электростанцию Та’анак в долине Изреель, на севере Израиля. Та’анак будет иметь мощность 250 МВт и производить 550 МВт\ч солнечной энергии. 250 МВт составляют 5,2% от общей мощности зеленой энергии Израиля и 1,2% от его общей мощности электроэнергии. Новая солнечная электростанция способна обеспечить энергией более 60 000 домов и помочь почти 250 000 израильтянам.
⚡В мае 2023 года правительство Израиля объявило о строительстве четырех электростанций по хранению энергии на батареях в северном регионе Гильбоа. Первая фаза проекта будет общей мощностью 800 МВт и сможет хранить до 3,200 МВт\ч, что делает электростанцию одним из крупнейших проектов по хранению энергии в Израиле на текущий момент.
⚡Компания Teralight совместно с Synergy и ассоциацией Hof HaCarmel Water, отметили открытие крупнейшей в Израиле плавучей фермы с фотоэлектрическими панелями емкостью 31 МВт. Эта инновационная электростанция плавает над резервуарами кибуца Мааян Цви, которые служат сельскохозяйственным целям в побережье к югу от Хайфы. Стоимость составляет около 130 миллионов шекелей.
⚡Ранее в этом месяце EDF Renewables сообщила о завершении финансирования сделки с Harel Group на сумму близкую к 1 миллиарду шекелей на семь своих солнечных энергетических проектов в Израиле с общей мощностью 189 МВт.