Оценка на енергийната ефективност на съоръжения въз основа на възобновяеми енергийни източници

В момента много страни по света започват все по-активно да преминават към пътища за пестене на ресурси. През последните години структурата на производството на енергия в света се променя към намаляване на дела на невъзобновяемата енергия и увеличаване на дела възобновяеми енергийни източници (ВЕИ)… Най -динамично развиващите се ВЕИ индустрии са слънчевата и вятърната енергия.

Традиционно се разграничават следните причини, които допринасят за развитието на възобновяеми енергийни източници:

• по -равномерно разпределение по територията на планетата и вследствие на това по -голямата им наличност;
• почти пълна липса на емисии на замърсители в околната среда по време на работа (не за всички видове възобновяеми енергийни източници);
• изчерпване на изкопаеми ресурси и неограничени ресурси за някои видове възобновяеми енергийни източници (вятър и слънце);
• значителни подобрения в технологиите за производство на енергия (особено за слънчевата и вятърната енергия).

Развитието на възобновяеми енергийни източници се улеснява и от факта, че понастоящем повече от 50 държави по света са приели (частично в Русия) и са в сила закони и държавни регулаторни мерки в подкрепа на възобновяемата енергия. Освен това важен фактор за развитието на възобновяеми енергийни източници е намаляването на капиталовите инвестиции в изграждането на електроенергийни съоръжения на тяхна основа.

Най -значителното намаляване на специфичните капиталови инвестиции в строителството се пада върху такива електроенергийни съоръжения като вятърни електроцентрали (ВЕЦ) ислънчеви фотоволтаични електроцентрали (SPPP)… За съоръжения за възобновяема енергия като напр водноелектрически централи (ВЕЦ), малък водноелектрически централи (МЕЦ), геотермални електроцентрали (GeoPP) ибиоелектрически централи (BioTES), стойностите на капиталовите инвестиции намаляха, но не значително. Наред с това през последните години се наблюдава и тенденция за намаляване на експлоатационните (текущите) разходи инастоящата стойност на електроенергията (изравнени разходи за енергия — LCOE).

Понастоящем съоръженията за възобновяема енергия при определени условия са икономически доста конкурентни.

Причините за такова интензивно развитие на възобновяеми енергийни източници, особено на вятърна и слънчева енергия, също са във факта, че подходът за оценка на ефективността на енергийните съоръжения се е променил в посока на многокритериите в света, има тенденция към децентрализация на системите за доставка на енергия и развитие на регионалната енергия, особено на базата на възобновяеми енергийни източници. …

В чуждестранната практика, наред с икономическите показатели, за оценка на ефективността на електроенергийните съоръжения се използват енергийни и екологични показатели.

Следните се приемат като енергийни показатели: време за изплащане на енергия (EPBT) икоефициент на енергийна ефективност (възвръщаемост на инвестицията (EROI)).

Периодът на изплащане на енергия показва времето, през което разглежданото електроцентрала с генерирана енергия компенсира енергийните разходи за неговото създаване, експлоатация и извеждане от експлоатация.

Коефициентът на енергийна ефективност е отношението на енергията, произведена по време на експлоатационната фаза, към енергията, изразходвана през жизнения цикъл на електроцентрала, която се състои от три основни етапа: изграждане, експлоатация и извеждане от експлоатация.

Основните екологични показатели са:

• потенциал за глобално затопляне (GWP);
• окислителен потенциал (AP);
• Потенциал за еутрофикация (EP)

Потенциал за глобално затопляне — индикатор, който определя степента на въздействие на различните парникови газове върху глобалното затопляне.

Окислителен потенциал — индикатор, характеризиращ въздействието върху околната среда на емисиите на замърсители, способни да образуват киселини.

Потенциал за еутрофикация — индикатор, характеризиращ влошаването на качеството на водата в резултат на натрупването на хранителни вещества във водата.

Стойностите на тези показатели се определят въз основа на следните замърсители: потенциалът за глобално затопляне се изчислява въз основа на CO, CO2 и СН4 и се измерва вkgCO2eq, окислителен потенциал — SO2, NOx и HCl и измерени в kgSO2екв., потенциал за еутрофикация — PO4, NH3 и NOx и се измерва в kg PO4екв. Всеки от видовете замърсители има своя специфична тежест.

Многобройни проучвания показват: електроенергийни съоръжения, базирани на възобновяеми енергийни източници, особено SFES и WPP, като правило, енергийно и екологично по -ефективниотколкото съоръжения за невъзобновяема енергия.

Енергийната ефективност на енергийните съоръжения, базирани на възобновяеми енергийни източници (особено вятърна и слънчева енергия) се е увеличила значително през последните 5-10 години.

Таблицата показва оценки на периодите на възвръщаемост на енергията, получени от различни автори за наземни вятърни електроцентрали и СЕП от различни типове и ВЕЦ с различна мощност. От тях следва, че периодът на изплащане на енергия за наземните вятърни паркове е съответно от 6,6 до 8,5 месеца, SFES 2,5–3,8 години и малките водноелектрически централи съответно 1,28–2,71 години.

Намаляването на условията за изплащане на енергия на електроцентрали, базирани на възобновяеми енергийни източници, се дължи на факта, че в света през последните 15-20 години е имало значително развитие и усъвършенстване на технологиите за производство на енергийно оборудване и елементи на енергийни съоръжения.

Тази тенденция е най -ясно проследена при ВЕЦ и ВЕЦ, за които основният дял от потреблението на енергия през жизнения цикъл пада върху производството на основното енергийно оборудване (вятърни турбини и фотоволтаични преобразуватели).

Така например, делът на потреблението на енергия за основното енергийно оборудване на ВЕЦ е около 70-85%, а за SFES 80-90%. Ако разглеждаме ВЕЦ и ВЕЦ като част от вятърни и слънчеви паркове, тогава специфичното тегло на компонентите на енергийните разходи в този случай ще се различава леко от дадените стойности, тъй като ще бъде необходимо да се вземат предвид разходите за енергия за производството от кабели.

Увеличаването на икономическата конкурентоспособност на енергийните съоръжения, базирани на ВЕИ, както и тяхната по-висока енергийна и екологична ефективност в сравнение с невъзобновяемите източници, допринасят за все по-интензивното развитие на енергийните съоръжения на базата на ВЕИ в света.

Според прогнозите инсталираният капацитет на съоръжения за възобновяема енергия, особено на вятърна и слънчева енергия в света, ще продължи да се увеличава както в краткосрочен, така и в дългосрочен план. Също така, според прогнозите, делът на възобновяемите енергийни източници в общото производство на енергия също ще се увеличи в света.

оценка на енергийната и екологичната ефективност на жизнения цикъл на електроцентралите. Тези оценки показват, че енергийните съоръжения, базирани на възобновяеми енергийни източници (особено вятърни електроцентрали и SFES) в по-голямата част от случаите са енергийно и екологично по-ефективни от невъзобновяемите енергийни източници.

Изборът на най -ефективните опции за електроенергийни съоръжения в Русия в момента се извършва само въз основа на показатели за икономическа ефективност. Определянето на енергийната и екологичната ефективност на жизнения цикъл на електроцентралите, включително тези, базирани на възобновяеми енергийни източници, не се извършва, което не позволява цялостна оценка на тяхната ефективност.

В Русия има голям брой децентрализирани и енергийно дефицитни региони и райони със слаба мрежова инфраструктура, изтощени енергийни фондове, но с голям потенциал на вятърна, слънчева и други видове възобновяема енергия, чието използване, с цялостна цялостна оценка може да се окаже не само икономически, но и енергийно и екологично по-ефективна от използването на невъзобновяеми енергийни източници.

Въз основа на статията на доктор на техническите науки, професор Г.И. Сидоренко «По въпроса за ефективността на енергийните съоръжения, базирани на възобновяеми енергийни източници» в списание «Енергия: икономика, технологии, екология»