В ближайшей перспективе на юге России появятся источники возобновляемой энергии общей мощностью более 900 МВт и, как уверяют эксперты, это только начало пути развития «зеленой» энергетики.
Компания «НоваВинд» уже приступила к строительству ветропарка в Адыгее и проводит замеры на территории Краснодарского края. В Ростовской области планируется не только создание ветропарка, но и собственно локализация производства ветрогенераторов на территории Волгодонской АЭС. Все проекты должны быть реализованы к 2020 году, в разные временные этапы.
Производить оборудование будет дочерняя структура Red Wind, учредителями которой в равных долях выступила российская «НоваВинд» и голландская Lagerwey. Зарубежный партнер будет курировать технологический процесс и предоставит технологию производства. На сегодня идет речь о локализации порядка 65% производства ветрогенераторов, в России будут собирать все, кроме лопастей, но и производство этой детали в перспективе планируют перенести в Россию.
Тема ветроэнергетики, как и тема возобновляемой энергии в целом, витает в воздухе давно. При этом интерес к ней проявляют и иностранные инвесторы. Только за прошедший год несколько зарубежных делегаций, посещавших Краснодарский край, проявляли интерес к строительству ветропарков.
Краснодарский край и республика Адыгея - привлекательные энергодефицитные регионы с подходящими климатическими условиями станут «дебютантами» в сфере возобновляемой энергии. Под вопросом строительство ветропарка в Ставропольском крае: в данный момент специалисты компании «НоваВинд» производят замеры ветров, расчет предполагаемой мощности и гарантий появления этого объекта не дают.
Долгий путь
Источники возобновляемой энергии - тема не новая, многие крупные компании уже давно закрывают свои энергетические потребности с помощью солнечных батарей, которые позволяют обеспечить энергией небольшие производства, собственным примером показав эффективность данного типа энергии.
Как рассказал ДГ Эмин Аскеров , управляющий директор Red Wind B.V., столь долгий период развития во многом обусловлен, во–первых, отсутствием собственного производства ветрогенераторов в России, во–вторых, потребностью государства в строительстве больших ветропарков, которые позволят производить ощутимые объемы энергии, а это уже совершенно иные инвестиции.
Эмин Аксеров, управляющий директор Red Wind B.V.
«Были требования к мощности возводимого ветропарка и локализации производства. Никто не знал, как эти требования выполнить, потому что участниками подобных проектов всегда выступали энергетические компании - попросту производители, а тут им вменили еще и производство оборудования. Компании были готовы локализовать производство, но взамен требовали гарантированного оптового рынка сбыта, естественно, что при таком размере инвестиций их не интересовали маленькие объемы. Поэтому долгое время на рынке были лишь энтузиасты, которые занимались поиском площадок, проводили ветроизмерения в надежде продать результаты крупному инвестору, но таковых не появлялось», - рассказал г–н Аскеров.
По сути, это был замкнутый круг, в котором крупный инвестор - это энергокомпания, которая не занимается производством оборудования, а производители оборудования не готовы были брать на себя риски энергокомпаний. Ситуация требовала включения в процесс регулятора, и выход был найден во многом за счет системы ДПМ (договор о предоставлении мощности, заключаемый в отношении генерирующих объектов, перечень которых определяется Правительством РФ. - Прим. ред.). Изменение наступило, когда госкорпорация «Росатом» приняла решение расширить круг деятельности и стать еще и производителем оборудования.
«Мы поняли, что нам не страшно заниматься и производством энергии, и производством оборудования. Посчитали и вышли на интересные государству масштабы, нашли возможность обеспечить большие объемы. После мы сумели договориться с финским Fortum, который также развивает сферу возобновляемых источников энергии, «Роснано», Vestas и в таком консорциуме выйти на рынок. Та модель управления регулирования, которая в России есть, она стимулирует партнерство производителей оборудования и энергокомпаний, потому что в одиночку масштабный проект не потянуть. При этом все партнеры должны быть крупными компаниями, с хорошими активами, с доступом к финансированию, чтобы иметь возможность реализовать проект», - уточнил управляющий директор Red Wind B.V. Эмин Аскеров.
Лакомый кусок
Эксперты ветроэнергетики отмечают, что наиболее подходящие условия для ветропарков присутствуют на севере России, при этом инвесторы усиленно смотрят в южную сторону. Это неудивительно, ведь строительство альтернативной энергостанции - это в первую очередь коммерческий проект, то есть произведенную энергию необходимо продавать, а сделать это гораздо легче в тех регионах, где наблюдается дефицит энергии. Таковыми на сегодня определены республика Адыгея, Ставропольский и Краснодарский края. Учитывая интенсивное развитие и рост последнего, открываются еще и долгосрочные перспективы дальнейшего роста потребления и, как следствие, открывается потенциал для роста производимой мощности.
«Конечно, в первую очередь мы обращаем внимание на регионы, где есть дефицит энергии. Все–таки наша задача получить прибыль и вернуть инвестиции. Но дефицит энергии - это не гарантия того, что в регионе появится ветропарк. Прежде чем приступить к строительству, мы проводим поиск площадки, согласовываем расположение с различными структурами и ведомствами, местным населением, археологами, экологами. Затем устанавливаем оборудование по ветроизмерению и только после этого принимаем окончательное решение - будем ли строить парк. Например, сейчас мы говорим о том, что Ставропольский край - перспективный для нас регион, но гарантировать строительство ветропарка на его территории я вам сегодня не могу, так как еще не проведены замеры ветра», - рассказал Эмин Аскеров.
Инвестиционные риски
Пока действует система ДПМ (срок ее окончания - 2024 год) и у компании есть подписанный договор, то о рисках выкупа произведенной энергии можно не задумываться, главное - выработать то, что обещал.
А вот если система перестанет работать, то тогда проблемы неизбежны. В Европе сегодня энергия от возобновляемых источников стоит в приоритете потребления, у нас же наоборот - в хвосте. Поэтому в случае переизбытка энергии в системе и перехода на ручное управление ветроэнергетику исключат из общей сети в первую очередь. Соответственно, выработанный объем не будет продан, не будет получена прибыль.
«Для нас не будет проблем с накоплением энергии, так как технически я могу регулировать лопасти, считай, объем выработки, но, если вдруг мы выработаем очень мало, то попадем на штрафы. Такой подход - это еще один параметр, почему для нас приоритетны энергодефицитные регионы. В тех регионах, где есть избыток энергии, вы с ветропарком всегда будете стоять в конце очереди», - уточнил управляющий директор Red Wind B.V.
Но, несмотря на все сложности, конкуренция в этой сфере растет. После выхода «Росатома» на рынке появились еще две компании, результат был виден сразу - конкурсные цены упали на 30%.
«У «Росатома» никогда не было цели стать монополистом в этой сфере. Мы как раз и рассчитывали на то, что, когда мы выйдем на рынок, это даст толчок и другим компаниям, они поймут, что это не так страшно и что этим можно заниматься. Поэтому здесь мы конкуренцию приветствуем. Но реальных конкурентов у нас только два - Fortum и Enel, компании, которые обеспечивают локализацию производства. Структура российского рынка такова, что даже если выйдут другие компании на конкурс, выиграют его, за оборудованием они придут все равно к нам троим. Так как делать локализацию, имея объем менее 500 МВт, совершенно невыгодно. Я думаю, что интенсивное развитие отрасли начнется в тот момент, когда ветроэнергетика встанет на один уровень с другими источниками энергии», - уточнил Эмин Аскеров.
К положительным качествам ветрогенерации с точки зрения инвестиций можно отнести низкую стоимость обслуживания. Вложившись один раз в строительство, в дальнейшем нет необходимости многомиллионных трат на технические апгрейды или последующую утилизацию (как, например, с АЭС). Говоря в цифрах, строительство парка на 100 мегаватт обойдется в среднем в 150 млн долларов. Срок окупаемости объекта составляет порядка 7–8 лет.
«Подобного рода бизнес низкомаржинальный, вы не увидите здесь доход в 30–40%. Максимум - это 10%, стандартно - 5–6%. С одной стороны, это непривлекательно. С другой - у вас есть гарантированный объем спроса и продаж, а это хороший показатель при многомиллионных инвестициях», - уточняет г-н Аскеров.
Ветер и солнце
Учитывая опыт европейских стран, России необходимо семимильными шагами двигаться в сторону развития альтернативных источников энергии, получать технологии, развивать собственные, строить ветро– и солнцепарки, ведь, как уверяют эксперты, именно за этими направлениями будущее.
«В России осталось очень мало собственных технологий в энергетике. По сути, только атомная. Нам необходимо успеть получить новые энергетические технологии, чтобы мы их имели как страна, как индустриальная держава, чтобы мы могли самостоятельно производить оборудование и поставлять его на международный рынок. Сейчас пока все будем строить на импортном оборудовании, потому что у нас уже ничего своего нет», - резюмировал управляющий директор Red Wind B.V. Эмин Аскеров.
Кроме того, развитие данных направлений необходимо для энергетической безопасности страны. Сегодня достаточное количество регионов испытывает на себе дефицит энергии, что существенно тормозит развитие территорий и негативно сказывается на экономике как отдельного субъекта, так и России в целом.
Кстати:
ВИЭ, по мнению экспертов, необходимы в том числе и для развития сети электротранспорта и активного использования электромобилей в городах. Сегодня на территории Краснодарского края периодически начинают реализацию проектов по строительству сети элетрозаправочных станций. Так, в этом году планируют начать строительство сети по побережью Черного моря в пределах края.
При этом Владимир Максимов
, руководитель департамента развития новых направлений бизнеса ООО «Тошиба Рус», отмечает, что зарядка электрокара возможна не только лишь через электрозаправочные станции.
Владимир Максимов, руководитель департамента развития новых направлений бизнеса ООО «Тошиба Рус»
«Среди способов зарядки электротранспорта можно выделить замену батареи, беспроводную зарядку и восполнение энергии при помощи подключения электротранспорта к обычной розетке в 220 вольт.
Последний способ наиболее прост технически: необходимо подключить электротранспорт к розетке и, спустя указанное производителем время, он будет полностью заряжен. С помощью индикатора можно контролировать процесс пополнения энергии.
Однако строить подстанции для обеспечения энергией зарядных станций в черте города достаточно проблематично, т.к. во многих мегаполисах преобладает плотная застройка. Поэтому технологические компании разрабатывают такие способы восполнения заряда, которые не требуют строительства громоздких объектов.
Так, одним из альтернативных вариантов можно назвать беспроводную зарядку SCiB–батареи, первое испытание которой состоялось в марте 2017 года. Подзарядка осуществлялась при помощи магнитно–резонансной системы. Эта технология была выбрана за счет своей простоты по сравнению с электромагнитной индукцией, для которой требуется плотное прилегание передающей и принимающей поверхностей. В отличие от нее, в магнитно–резонансной системе между батареей и зарядным устройством может оставаться 10 см свободного пространства.
Также в 2013 году компанией Tesla был предложен вариант быстрой замены батареи. Технология была продемонстрирована на примере электрокара Model S. По задумке инженеров на мобильной станции со специальным подъемником водитель сможет заменить пустую батарею на полностью заряженную. Весь процесс должен занимать не более полутора минут», - рассказал Владимир Максимов.
На вопросы корреспондента газеты «Завтра» отвечает специалист по энергетике , автор информационных порталов «Однако» и «На линии» Вячеслав Лактюшкин…
«ЗАВТРА»: – Тема нашего сегодняшнего разговора – «зелёная» энергетика. Уже есть некие наработки, связанные с достаточно массовым внедрением «зелёной» энергетики в Европе и в США, как и в некоторых других частях мира. Что можно о ней сказать: это состоявшаяся технология, это технология, за которой светлейшее будущее, или это просто какая-то заурядная часть энергосистемы, которая будет с нами, но никогда не будет неким новым «становым хребтом» энергетики будущего?
Вячеслав Лактюшкин : – В последнее время появилось достаточно много интересных событий глобального плана. Я не имею в виду какие-то нюансы, а говорю именно о тенденциях. Например: солнечная энергетика начала сдавать свои позиции в Европе .
В Германии, которая всегда была флагманом «зелёных» технологий, пик установки новых «зелёных» мощностей в генерации миновал примерно три года назад, а сейчас там устанавливают буквально считанные гигаватты – новые проекты в разы меньше, чем в 2012 году. Связано это с тем, что резко снизились субсидии в «зелень».
Раньше субсидии позволяли иметь огромную маржу и производителям, и потребителям, и до этого снижение субсидий не особо отражалось на вводе новых мощностей. Но в 2016 году субсидии в Германии очень сильно ужали – и результат для «зелёных киловатт» оказался печальным – оказалось, что на свободном рынке они неконкурентны . То есть тренд в отрасли новой энергетики сегодня в Европе уже нисходящий.
– Получается, что новые мощности ещё продолжают устанавливаться, но вот их темп ввода, та самая вторая производная – сильно упала?
– Да, именно скорость роста, то, на что все надеялись – очень просела. Это стало появляться буквально сразу, как только вышла итоговая статистика за 2015 год. Но это Европа – в то же время в других регионах идёт противоположная тенденция. Например, Китай сегодня уже имеет солнечной генерации больше, чем Германия. В 2015 году в Китае было уже примерно 43 гигаватта установленной солнечной мощности против 40 гигаватт в Германии. А ветряной электрогенерации в Китае даже больше, чем во всей Европе – то есть, включая и таких флагманов зелёной энергетики, как Дания, Великобритания и Испания, и масса других стран Западной и Восточной Европы.
– А что для Китая сейчас, в его общем балансе, эта ветряная энергетика? Насколько я помню, в Китае 83% энергии даёт вообще такой «старый» энергоноситель как каменный уголь.
– Да, но в Китае это примерно 180 гигаватт «ветра» против 1000 гигаватт всей энергетики, но за счёт того, что ветер имеет достаточно низкий коэффициент используемой установленной мощности, то эти 170 гигаватт выглядят где-то как 5% китайской электрогенерации. Но это уже сравнимо с генерацией такой страны, как Украина. Можно сказать, что тренды по зелёной энергетике разнонаправленные в мире. Где-то она действительно растёт сегодня семимильными шагами, а где-то – и не оправдала начальных надежд.
– Хорошо. В целом – о финансировании, скрытом и открытом субсидировании – в виде налоговых льгот, в виде беспроцентных кредитов, специальных тарифов на зелёную электроэнергетику в Европе, не говорил уже только самый ленивый. А как обстоит ситуация в других частях мира? Вот Китай, его рост – он объективно обусловлен тем, что это востребованная часть энергетики или там тоже есть своя программа субсидирования?
– Насколько мне известно, программы субсидирования есть вообще везде . Кроме того, в условиях достаточно низких оптовых цен на электроэнергию в Китае, солнечная энергетика, конечно же, не сможет конкурировать с тем же углём. Я вообще с трудом себе представляю, где она сможет реально конкурировать. То есть – надо делать поправку на то, что она возможно и сможет конкурировать – но в очень узком диапазоне, в каких-то особых условиях, на чём часто и выстраивают информоповоды в СМИ.
Да, часто происходит, что локально «солнце бьёт уголь», но в целом, если смотреть в общем ситуацию по миру, то она далека от идеала. Поэтому и приходится субсидировать эту отрасль, везде. И тут надо вспомнить то, что себестоимость установки солнечной энергетики составляет примерно 100 долларов за мегаватт-час генерации будущей электроэнергии. Это не катастрофично выше, чем традиционная энергетика, но, тем не менее, выше.
– То есть, получается, нам показывают некие острова благополучия в весьма мутном и бушующем океане, в котором где-то новая энергетика тонет, где-то банкротится, но где она и выплыла – а нам это преподносится как некий магический рецепт для всех?
– Да, я думаю, это достаточно хорошая аналогия.
– Тогда следующий вопрос. Какие есть моменты, которые органически присущи солнечной энергетике и не могут быть устранены никакими инженерными или научными ухищрениями? Некоторые сейчас говорят: вот изобрели органические солнечные батареи, они нам позволят дёшево и сердито сделать совершенно новую солнечную энергетику. И я вспоминаю, что я это слышал по поводу аморфного кремния, который и в самом деле был дешевле кристаллического, только вот его КПД оказался тоже в полтора раза меньше.
Например, пока что нет технологий полного перехода на зелёную энергетику – пока её можно резервировать традиционными мощностями, всё выглядит чудесно. Но в тот момент, когда она начинает работать в одиночку, в совершенно жёстком «островном» (в буквальном и энергетическом смыслах) режиме, в котором любая тепловая или атомная электростанция может работать легко – то здесь и начинаются проблемы. Есть ли у нас сейчас какие-нибудь наглядные примеры того, как этот переход происходит в реальности, а не в мечтах?
– Каких-то неразрешимых глобальных проблем на этом пути, на мой взгляд, нет. Человечество развивается уже не один десяток тысяч лет, и что оно только не порешало за эти времена. Тут другой вопрос: а когда и какими усилиями будут решены эти проблемы? Ясно, что это не случится в ближайшие 10-20 лет – слишком уж масштабен такой процесс. Но, если взять, например, Германию, где доля солнечной энергетики уже составляет 7-7,5% от всей электрогенерации, то даже при таких условиях Германия справляется с таким удельным весом новой энергетики и энергосистема Германии устойчива.
Более того, там до сих пор даже нет необходимости строить какие-то значительные аккумулирующие мощности. Соответственно, в других странах, где доля такой непостоянной, солнечной или ветряной, энергетики выше или ниже, тоже пока таких проблем нет – и такую проблему пока решать нет смысла. И когда её надо будет решать – это вообще большой вопрос, потому что я привёл в качестве примера Германию, как самый развитый рынок новой энергетики, но, как мы сказали, именно там идёт сегодня самое сильное замедление роста ввода новых мощностей. Поэтому там и через 5 лет, скорее всего, будет 8-9% солнечной энергетики.
– Но это означает, что эти 8-9% солнечной энергетики и пусть даже 15% ветряной энергетики, задают и 75% в «старой» энергетике, энергетике прошлого уклада и в технологиях ещё середины ХХ века?
– Да, конечно. Даже в перспективе получается, что у нас осталось 3/4 старого уклада – и от этого никуда не деться. И, кроме того, такая ситуация в ближайшие годы никак не поменяется. По крайней мере, в Европе.
– Но ведь Европа в этом вопросе флагман, ведь во всём мире и того меньше солнечной энергетики?
– Да, тут стоит перейти к количественным показателям. Во всём мире сейчас где-то 1% электроэнергии вырабатывается за счёт солнечной энергетики и чуть более 2% – за счёт ветряной. Соответственно, если перейти от доли в электроэнергии к доле от всей энергетики, включая, в первую очередь, весь транспорт, который больше всего зависит от минеральных топлив, то доля новой энергии будет и того печальнее – около 0,5% от всего мирового производства энергии, даже сейчас, после десятилетия бурного роста.
– Так что, все эти разговоры о «новой энергии», которые идут уже десятилетиями – так как первая программа солнечной энергетики была принята в США в 1972-м году – это пустое? Где же тот новый уклад, новая технологическая волна, высокие технологии, новые рабочие места? Где электромобильчики, которые ездят по городу, как в фильме про Алису Селезнёву? Вся эта постиндустриальная благодать, которая якобы должна была возникнуть с приходом солнечной энергетики?
– Тут надо учесть два аспекта. Первый аспект , что мы всё-таки живём в материальном мире, где всё обязано подчиняться законам этого материального мира. Если в интернете игру «Покемон» сегодня вывели на рынок и через неделю в неё играют миллионы – то в реальном мире события гораздо инерционнее. Это не движение виртуальных пикселей на экране смартфона.
Когда людям приходится, как в случае новой энергетики, создавать реальные вещи из упрямого железа, скорости такого процесса ниже в сотни, в тысячи раз. Поэтому, когда речь заходит о том, чтобы создать с нуля новую энергосистему на солнечных батареях и на ветряках – то на это уйдут десятилетия. И это нормально. А если мы говорим о том, что нужно заменить всю существующую энергетику, которую строили целое столетие, то на её замену потребен временной отрезок того же порядка – десятки, а то и сотня лет.
Вторая же проблем а – это низкая база. Если мы посмотрим на рост той же солнечной энергетики, то удвоение установленной мощности станций происходит где-то за четыре года, то есть по прошествии четырёх лет у нас станций вдвое больше, чем в начале периода. Но это, фактически – экспонента или геометрическая последовательность: 1%, 2%, 4%, 8%…
И все международные агентства сходятся на том, что такая экспонента роста будет продолжаться ещё какое-то время в ближайшем будущем. Сегодня, напомню, мы в мире только в начале этой экспоненты, имея всего 0,5% в новой энергетике, которая, весьма вероятно, удвоится к 2020 году и составит где-то 1% , а может быть и целых 2% !
– А к 2025-му будет целых 4% новой энергетики, а в 2030-м – даже 8%!
– Да. Но тут надо смотреть не просто на «голые» проценты, а и понимать разницу между абсолютными и относительными величинами. Потому что, если, например, надо вырасти от 1% до 2%, что составит, допустим, 50 гигаватт мощности при 1% и 100 гигаватт при 2% – то рост будет на 50 гигаватт. И совсем другое дело – расти с 8% до 16% за те же 4 года – это уже, как понимаете, будет рост на 8% – или, как нетрудно посчитать, на 400 гигаватт мощностей.
– Но это означает, что нужно в два раза больше построить заводов для производства батарей, но они всё равно должны себя окупить. Причём окупить уже на более сложном и уже состоявшемся рынке, на котором уже упали цены на солнечные батареи – чему все так сегодня радуются. Но это и означает одновременно то, что завод зарабатывает меньше, а не всё можно окупить усовершенствованием технологий – и в итоге, можно дойти и до убытков.
– Да, такие проблемы есть, но, тем не менее, экспоненциальный рост в новой энергетике прогнозируют ещё на десятилетие минимум.
– В начале разговора мы сконцентрировались на фотоэлектрическом преобразовании и на энергии ветра – как на самых известных проектах зелёной энергетики. Но есть и масса проектов, связанных, например, с обратным осмосом, где используется пресная и солёная вода для получения электроэнергии. Есть варианты поднимать ветряки куда-нибудь в верхние слои стратосферы в виде дирижаблей – сейчас такие проекты ведут на Аляске. Есть попытки использовать приливы и энергию волн морского прибоя. Насколько эти альтернативы вышли из «коротких штанишек» забав изобретателей и учёных?
– Начнём с того, что в реальном масштабе человечества даже солнце с ветром ещё не вышло из тех самых «коротких штанишек», то есть из своих 1-2% в балансах. Поэтому все озвученные вами альтернативные концепции, они не то, что не «в штанишках» – они ещё «в памперсах», в которых они пока ещё по полу ползают, а не ходят за ручку со взрослой энергетикой, как ветер и солнце.
Если солнце и ветер – это перспектива для определённой доли генерации, в 2030-х годах, но не раньше, то здесь мне даже сложно представить, когда такой расцвет может быть у приливных, волновых или каких-то иных технологий. Ведь сегодня даже солнце дороже традиционной энергетики – атомной и на ископаемом топливе, ветряки примерно по себестоимости на уровне традиционной, а вот приливные электростанции я видел лишь в виде грубой оценки – но она была где-то в 5 раз выше по стоимости , чем традиционная энергетика. То есть это настолько несерьёзно и столь далеко от реалий сегодняшнего дня, что это даже сложно обсуждать.
– Хорошо, мы здесь упомянули, что электроэнергия, конечно, это один из самых удобных энергоносителей. Мы, как человечество, пытаемся всё превратить в электроэнергию – будь то уголь, газ или даже нефть. Но, тем не менее, у той же нефти есть замечательное свойство – свойство аккумулятора энергии. И мы его используем именно для транспортной энергии, в автомобилях, самолётах, судах.
А как сейчас мы можем использовать энергию ветра и солнца? Ведь мы превращаем эту энергию в электричество – а при этом хранить электроэнергию мы так толком и не научились. Вот много говорили о литий-ионных батареях. Например, Илон Маск построил громадную фабрику, все говорят: всё, мега-фабрика, теперь у Маска есть своё производство аккумуляторов, вопрос решён! С другой стороны – «Тойота» уже выпускает серийный автомобиль на водородных элементах.
С третьей – во всех отчётах по развитию энергетики написано: побольше-побольше делаем самых разных резервных мощностей: на природном газе, на нефти, на угле, аккумулируем энергию в ГАЭС, в водороде. Что можно сказать по поводу аккумуляции? Ведь как ни крути – а это «ахиллесова пята» новой энергетики.
– Во-первых, нужно сказать, что аккумуляция до сих пор нерентабельна, это раз. И будет рентабельна, наверное, только когда-нибудь в будущем, неизвестно ещё пока в каком. Во-вторых, как пример, недавно был выпущен отчёт немецкого научно-исследовательского института имени Фраунгофера о том, как немцы видят энергосистему Германии в 2050 году. Там основной акцент сделан не на электроаккумуляторах, а на сохранении энергии в качестве тепловой энергии.
– А как её потом превращать?
– В этом нет необходимости. Это горячая вода для каких-либо нужд: отопления или горячего водоснабжения. То есть мы нагреваем солнечной энергией или, ещё хуже, электроэнергией ветряков холодную воду, а потом используем её для жилищно-коммунальных нужд.
– Но нас же учили в детстве, что превращать электроэнергию в тепло – это топить ассигнациями в чистом виде!
– С одной стороны – как бы да, но с другой стороны, когда солнечной и ветряной энергии будет много и она будет дешёвой где-нибудь в 2030-м или в 2040-м году – возможно, это будет уже менее актуально. Мир-то меняется.
– Насколько я знаю, в этом отчёте был достаточно большой упор сделан на технологии электролиза, метанизации водорода, то есть химического запасания электрической энергии. Насколько они реальны для применения в каком-то ближайшем или отдалённом будущем?
– Такие технологии и расчёты по ним там, конечно, присутствуют. Но в этом есть своя сложность: одно дело – нагреть воду, это просто и дёшево, а совсем другое дело – получать водород или метан из электроэнергии, это сложнее и в технике, и в финансах. Поэтому, во-первых, в отчёте этим аспектам уделено меньше внимания, а, во-вторых, раз это дороже, то соответственно это будет и меньше распространено.
– А вот если взять опыт солнечной Австралии или ветреного Альбиона – и постараться перенести его на российскую почву: что приживётся, а что просто умрёт, даже не дав никаких «зелёных ростков"?
– Как сказать… Например, на Алтае у нас существует солнечная электростанция. Около 5 мегаватт мощности, совсем чуть-чуть, но она работает. В контексте России у нас своя специфика – у нас много дешёвого газа, реально дешёвого. Есть много дешёвого угля. Есть атомная энергетика, есть гидроэлектростанции. Тоже дешёвые. Поэтому новой энергетике некуда особо приживаться – только, наверное, в какие-то такие отделённые, островные места.
– Например, в Якутию возим дизель для того, чтобы получать электроэнергию, значит, стоит там поставить солнечную батарею?
– Там либо дизель, либо уголь. И всё это возят по зимникам, от железнодорожных станций и месторождений угля. Есть, например, пункт А и пункт Б, а между ними 500 км зимников по болотам – и в прямом смысле сотнями километров грузовики-самосвалы возят уголь. Конечно, это не лучший вариант. Но в Якутии немного ветра, там континентальный климат, и солнца немного. Но вот на Камчатке ветер есть. И на европейском севере России тоже ветра завались, и там ветряки уже стоят. Но там им холодно, там бывает и «минус 50», бывает обледенение лопастей, им надо приделывать обогрев, а это тоже затраты. Поэтому ветряная энергетика там пока что убыточна.
То есть, везде в России есть свои особенности, но они преодолимы. Многие вопросы на практике уже решены. Я поэтому верю, что перспективы есть – есть в России и ветер на Крайнем Севере и Дальнем Востоке, есть и солнце на Кавказе или на Алтае, на юге России. В этом плане что-то сможет прижиться. А на остальной территории это «мода» и пиар – это, во-первых, дорого и неэффективно, а, во-вторых, зачем, если есть куча традиционных источников, к тому же и возобновляемых, как ГЭС? Живёт же Швейцария на энергии ГЭС – и никто там не кричит о ветряках.
– Хорошо. Подводя итоги нашей беседы, можно сказать, что в целом у «зелёной», солнечной и ветряной энергетики достаточно большое будущее в целом по миру. И, судя по всему, идёт тренд на удвоение за 4-5 лет объёма новой энергетики. Хотя, за счёт низкой базы этот объём остаётся достаточно скромным и вряд ли выпрыгнет даже и за пределы 10% от общей энергетики даже в следующем десятилетии.
А для России, как всегда, приходится искать какой-то свой путь, учитывая наши природные, климатические условия, даже богатство российских недр, которые позволяют ещё достаточно долго заниматься традиционными источниками и экономить на этом большое количество своих собственных усилий – всё-таки это лучше, чем оббивать лёд от ветряных лопастей на Крайнем Севере или пытаться поймать лучики солнца в Якутии. Но можно ли всё-таки сказать, что это будет новый технологический уклад и когда?
– Конечно, будет. Уголь, нефть, газ всё-таки штуки не «резиновые» и вскорости закончатся. Будет расти и новая энергетика, пусть и не так быстро, как хочется, но будет. С учётом сегодняшних скоростей, говорить о новом укладе можно минимум к году 2030-му, если брать по всему миру. И это самый оптимистический прогноз. Потому что Китай, например, планирует 1000 гигаватт солнечной энергетики только к 2040-му году. Для сравнения – мощность всей электроэнергетики России составляет около 240 гигаватт.
Конечно, как мы уже говорили, впрямую ветряную и солнечную энергетику в традиционные источники пересчитывать нельзя, надо учитывать тот самый коэффициент использования установленной мощности (КИУМ), который для новой энергетики составляет не более 25% . Поэтому с пересчётом по КИУМ у Китая будет новая энергетика, сравнимая с мощность сегодняшней энергетики России, где-то к 2040 году. Но тут надо учитывать и то, что у Китая его собственная традиционная генерация уже в разы превосходит российскую. В итоге, эти какие-то гипотетические сотни гигаватт, которые будут в 2040‑м…
– …составят всё равно десяток процентов от всей энергетики Китая в 2040 году.
– Да. Вроде бы смотришь: экспоненциальный рост, всё дешевеет, сплошные позитивные новости – и всё это правда. Но как только берёшь ручку, бумагу и экстраполируешь что-то, даже с некими оптимистическими тенденциями, в будущее, то сразу видно, что это вопрос не ближайших пяти или даже десяти лет. Потому что за год или даже за десятилетие новую энергетику никак не выстроить.
Несмотря на развитие альтернативной энергетики, Путин верит в «Газпром». Интервью Bloomberg
Путин: Оснований для переориентации на возобновляемую энергию пока нет
Более подробную и разнообразную информацию о событиях, происходящих в России, на Украине и в других странах нашей прекрасной планеты, можно получить на Интернет-Конференциях , постоянно проводящихся на сайте «Ключи познания» . Все Конференции – открытые и совершенно безплатные . Приглашаем всех просыпающихся и интересующихся…
Настоящим профессионалам придется совмещать знания в области энергетики, метеорологии и математики
Уже несколько лет разные страны мира ведут неофициальное соревнование: кто сможет дольше всех обеспечивать своих потребителей энергией из возобновляемых источников (ВИЭ). Первой, еще в 2016 году, отличилась Шотландия - в один очень ветреный августовский день все ветряки страны произвели 106% электроэнергии, то есть на 6% больше, чем потребовалось для потребления. В мае 2018 года «зеленые» станции Германии несколько часов обеспечивали всю энергосистему страны «чистой» электроэнергией.
Однако больше всего отличился Китай, где в 2017 году с 17 по 23 июня целая провинция Цинхай - население и промышленность - пользовалась исключительно энергией воды, солнца и ветра. Наибольший объем - 72% - обеспечили гидроэлектростанции, остальное - солнечные и ветровые станции. Именно работа ВИЭ позволила не спалить более 500 000 тонн угля.
Глобальное потепление на глазах меняет климат нашей планеты, стихийные бедствия уже возникают в тех регионах, где о них никогда не слышали. В докладе экспертов ООН, который обнародовали 8 ноября 2017 года в южнокорейском городе Инчхон, указано, что человечеству во что бы то ни стало необходимо удержать глобальное потепление на уровне 1,5 градуса Цельсия по сравнению с доиндустриальной эпохой. Сейчас среднегодовая температура уже поднялась на 1 градус Цельсия.
Среди первоочередных мер эксперты ООН предлагают привести к 2050 году выбросы СО2, создающих парниковый эффект в атмосфере, к нулю. И одним из шагов на этом пути является отказ от энергетики на ископаемых видах топлива. Именно поэтому Mind выбрал «зеленую» энергетику как одну из самых перспективных отраслей следующего десятилетия и расскажет о ней в рамках спецпроекта .
Как развивается мировая альтернативная энергетика
В мире есть страны, которые максимально используют возобновляемые источники энергии просто потому, что они самые доступные. Например, Исландия расположена на горячих подземных гейзерах. На крупнейших из них построены паровые электростанции, а лишнюю горячую воду пускают в трубы под дорогами, которые таким образом подогревают зимой. Энергобаланс Норвегии почти на 80% состоит из энергии гидроэлектростанций. В стране много горных рек. А технологии использования воды человечеству известны уже несколько тысяч лет.
Другим странам не так повезло с природными энергоисточниками, поэтому они вынуждены строить солнечные и ветровые станции. На начало 2018 года мировые мощности «зеленой» энергетики (солнце и ветер) превысили 1 ТВт, или более 1000 ГВт электроэнергии - это столько, сколько производят все угольные ТЭС Китая или вся генерация США.
Ежегодно темпы прироста строительства солнечных панелей и ветряков растут на 20-30%. Только в 2017 году в мире было построено 51 ГВт мощностей «зеленой» генерации. Это почти равно мощности всей генерации Украины - 55 ГВт. На сегодня соотношение мировой выработки электроэнергии между ветровыми и солнечными станциями составляет 54% на 46% соответственно. И к 2020 году это соотношение изменится в пользу солнечных панелей.
В 2017 году на развитие «зеленой» генерации было потрачено $333,5 млрд. На солнечные станции было направлено $160,8 млрд, на ветровые парки - $107,2 млрд, еще $48,8 млрд - на энергоэффективное оборудование, аккумуляторные системы, электротранспорт и технологии Smart Grid. Такие данные обнародовало издание Bloomberg New Energy Finance.
Чтобы выйти на 1 ТВт электроэнергии от «зеленых» источников, миру понадобилось 40 лет и $2,3 трлн. Второй терраватт «зеленой» энергии человечество получит через пять лет и всего за $1,23 трлн, считает Bloomberg.
Какими темпами страны готовы внедрять «зеленую» энергетику
Наиболее последовательным сторонником «зеленой» генерации является Германия, которая заявила, что к 2050 году готова на 80% перейти на возобновляемые источники энергии. Другие страны Европы и США говорят о гораздо более скромных показателях: к 2040 году они готовы довести постоянную долю альтернативных источников в своем общем энергобалансе до 40%.
Хотя уже сейчас эти страны имеют серьезные достижения. Так, Дания и Великобритания несколько раз выходили на показатели выработки более 30% электроэнергии своими ветровыми станциями. А США в июне 2017 года выработали 10% электроэнергии в общем балансе на станциях «зеленой» генерации.
Украина об обязанностях по «зеленой» генерации на 2040-2050 годы пока не говорит. Вместе с тем наше обещание выйти на уровень 11% ВИЭ до 2020 года, похоже, будет выполнено. В 2017 году почти 8% электроэнергии производили возобновляемые источники энергии. После 2020 года Украина будет иметь больше опыта, чтобы прогнозировать свое развитие «зеленой» генерации в долгосрочной перспективе.
Фото: pixabay
Наибольшие ветровые станции мира и Европы
Человечество давно пыталось подчинить энергию солнца и ветра, но только в последние пару десятилетий в этих областях произошел некий прорыв и началась перестройка мощных систем. Если учитывать номинальную мощность одной «зеленой» станции, то лидерство держат Китай и Индия. Третье место по мощностям занимает США.
Итак, самый мощный ветровой парк мира - «Ганьсу» мощностью около 8 ГВт - находится в китайской провинции Ганьсу. К 2020 году китайское правительство планирует довести общие ветровые мощности страны до 20 ГВт.
На втором месте - парк «Муппандал» , Индия, его мощность всего 1,5 ГВт.
Третье место также в индийской станции - «Джайсалмер» мощностью 1,06 ГВт.
Четвертое и пятое места по мощностям ветровых станций занимают США: Alta - 1,02 ГВт (Калифорния) и Shefferds Flat - 845 МВт (Орегон).
Пока в мире подавляющее большинство ветровых станций находится на суше. Однако страны Северной Европы сделали ставку на морские ветропарки.
Долгие годы лидером по ветроэнергетике была Дания. Поэтому именно датские инженеры первыми решили вынести мощные ветряки прямо в море: там ничего не сдерживает направление ветра, а сами ветровые башни более 100 м в высоту и массой в тысячи тонн никому не мешают и не угрожают в случае поломки. Сегодня такие станции есть в Великобритании, Дании, Норвегии, Ирландии, Германии.
Наибольший ветровой парк Европы мощностью в 346 МВт - Burbo Bank - появился в Великобритании, в Ливерпульском заливе. Первую очередь запустили еще в 2007 году, вторую начали строить в 2016-м, а уже 17 мая 2017 года она была введена в действие. Общая площадь парка ветряков равна 20 000 футбольных полей. Высота одной конструкции достигает 195 м, а длина ветровой лопасти - 79,8 м. Один оборот такой лопасти обеспечивает электроэнергией небольшой дом на 29 часов. В целом же она может поставлять электроэнергию в 600 000 домов.
Крупнейшие солнечные станции мира и Европы
Крупнейшая в мире солнечная станция по мощности значительно уступает ветровой. Индийская Sambhar Lake (пока строится) будет иметь мощность только 4 ГВт, что вдвое меньше, чем у крупнейшей ветровой. Стоимость этого проекта - $4 млрд.
На втором месте - Longyangxia Dam Solar Park , Китай. Была введена в эксплуатацию в 2015 году, ее мощность 850 МВт.
На третьем месте - Kamuthi Solar Power Project , Индия, мощность 648 МВт. Проект завершен в 2016 году.
Еще две строчки в пятерке занимают станции Solar Star и Topaz в Калифорнии, США. Их мощности 580 МВт и 550 МВт соответственно.
Европа подобными достижениями похвастаться не может, главным образом потому, что здесь нет таких свободных земельных участков. Впрочем, в 2017 году в Португалии китайская национальная компания CNBM начала строительство крупнейшей в Европе солнечной станции - Solara 4 Vaqueiros мощностью 221 МВт.
Почти такая же станция вскоре будет построена и в Украине. Весной 2018 года компания ДТЭК приступила к строительству Никопольской СЭС мощностью 200 МВт - монтаж солнечных панелей начался в октябре. А ввести в эксплуатацию ее планируют в начале 2019 года. Общая площадь станции составит 400 га.
Как мир работает над доступностью «зеленой» энергетики
Все страны мира и ведущие производители солнечного и ветрового оборудования ищут возможности увеличить долю «зеленой» энергетики, сделать ее дешевле и заинтересовать в ее развитии как можно больше рядовых потребителей.
До сих пор стандартная эффективность поликристаллических панелей для солнечных станций составляла 16,5%. Но недавно один из ведущих разработчиков сообщил, что эту эффективность удалось поднять до 23,5%. Пока в лабораторных условиях, но теперь доведение ее до промышленных параметров - вопрос времени. То есть площадь размещения панелей и расходы на их обслуживание, а также усилия по установлению и тарифы значительно уменьшатся.
Производители ветровых лопастей и турбинных модулей тоже совершенствуют свою продукцию. Модули уже могут поворачиваться по ветру, так сказать, сами «ловить» направление дуновения, а не просто ждать «попутного ветерка». А на лопастях появляются дополнительные конструкционные полоски, которые улавливают даже малейшее дуновение.
Производители программного обеспечения совершенствуют свои системы Smart Grids, которые собирают всю информацию об изменении погодных условий, и делают все более точные прогнозы. Это позволяет корректно рассчитывать работу ветровых и солнечных станций. Все эти достижения и используют прогрессивные чиновники.
Показательным примером является крупнейший штат США - Калифорния. Правительство штата рассматривает законопроект, которым планирует обязать с 2020 года устанавливать солнечные панели на крышах всех новых частных и многоквартирных домов. А тем, кто установит аккумуляторы и станет максимально пользоваться собственным электричеством, будут предоставлены бонусы.
На определенный эксперимент согласились и жители небольшого немецкого городка Морбах, где проживает 11 000 человек. К 2020 году жители хотят на 100% обеспечивать себя электрической и тепловой энергией из экологически чистых источников. Правда, жителям Морбаха не придется начинать с нуля: у этого населенного пункта уже действует парк «Энергетический ландшафт», который сочетает биогазовую установку, 14 ветрогенераторов и солнечную станцию, расположенную на 4 га. Биоустановка работает на отходах местного сельского хозяйства.
Сегодня власть города ищет инвестора, который бы разработал и внедрил концепцию оптимального смешанного использования всех трех источников, которые полностью покрывали бы потребности Морбаха - и жителей, и промышленных производств.
Украина в мировом «зеленом» тренде
Надо отметить, что Украина строит свою «зеленую» энергетику по обоим сценариям. С одной стороны, мощные промышленные инвесторы строят крупные станции. Только за 2018 год было сделано несколько громких заявлений.
Весной этого года компания «Токмак Солар Энерджи» объявила о строительстве солнечной станции на 50 МВт в Запорожской области. Пока введена в эксплуатацию первая очередь на 11 МВт. Летом норвежская компания NBS AS заявила о строительстве ветрового парка мощностью 250 МВт в Каланчакском районе Херсонской области. Строительством еще трех мощных станций занимается ДТЭК. О солнечной станции мы уже упоминали выше. Теперь следует назвать ветровые проекты ДТЭК: Приморская ВЭС мощностью 200 МВт и Орловская ВЭС на 100 МВт в Запорожской области. Их планируют завершить до 2020 года.
С другой стороны, местные украинские чиновники, как и в немецком Морбахе, объявляют о постепенном переходе своих городов на 100% возобновляемые источники. Правда, ставят себе более удаленный конечный срок - 2050 год. Летом 2018 года подобные обязательства взяли на себя мэры трех украинских городов: Житомира, Каменец-Подольского и Чорткова. Соответствующий меморандум они подписали с Международной климатической организацией 350.org. В сентябре к подписантам присоединился и Львов.
Как первоочередные меры руководство городов видит строительство новых «зеленых» ТЭЦ на биотопливе. Следующими шагами станут уже общемировые «зеленые» тренды. Мэр Львова Андрей Садовый объяснил, что в план развития города включены пункты поддержки электротранспорта, инвестиции в очистные сооружения и новейшие технологии на основе ветра и солнца.
Солнечная станция «Токмак Солар Энерджи» в Запорожской области
Будущее требует новых специалистов
С развитием «зеленой» энергетики у бизнеса появились новые запросы на рынке труда. Как выяснил Mind , ни одно из высших учебных заведений Украины еще не готовит узких отраслевых специалистов, идет только формирование запроса. В учебные программы включаются темы по возобновляемой энергетике.
Mind обратился к сотрудникам компании ДТЭК, которая является одной из ведущих компаний в развитии «зеленых» станций, с вопросом: какие знания и качества нужны новым специалистам в области возобновляемых источников? Общими усилиями удалось определить несколько направлений.
С увеличением количества «зеленых» станций возникла потребность в специалистах по прогнозированию выработки электроэнергии объектами ВИЭ (ветер и солнце) в одном лице - метеоролог и энергетик со знанием математики .
При обслуживании ветроэнергетических установок (ВЭУ) необходимо иметь специалистов и в электрической части ВЭУ, и в коммуникационной, и в гидравлической, и в механической . То есть нужны универсальные электромеханики со знаниями, которые до сих пор не были востребованы в традиционной энергетике.
Кроме того, эффективную современную ветроэлектростанцию трудно представить без людей со знанием аэродинамики. Итак, спектр профессий на объектах «зеленой» энергетики расширяется, на грани традиционных профессий появляются новые: инженеры-электромеханики ветроэлектростанций или специалисты по анализу эффективности работы объектов ВЭУ .
Перспективы для науки
Кроме того, компании-инвесторы и производители оборудования организуют полноценные курсы для будущих специалистов и тренинги непосредственно на станциях, где устанавливаются «зеленые» источники энергии и усовершенствованное энергетическое оборудование на сопутствующих подстанциях. Спонсируется оборудование лабораторий учебных заведений современной техникой.
Итак, целый ряд традиционных специалистов, получив дополнительное образование, могут претендовать на перспективные должности, которые уже востребованы рынком. Все зависит от человека: для того, кто ищет новые возможности в профессии, есть все дополнительные возможности.
Определенный толчок получила и наука, связанная с возобновляемыми источниками энергии. В первую очередь, это отрасли, ориентированные на повышение эффективности генерирующего оборудования - ветроустановки, солнечные панели, полупроводниковая техника. Поэтому развиваются фотоэлектроника, силовая электроника, аэродинамика, активизировались попытки использовать искусственный интеллект для создания «умной станции».
Сегодня «зеленая» энергетика заставляет по-новому посмотреть на известные науки и технологии, что может привести к возникновению новых, совершенно неизвестных пока отраслей знаний.
Если вы дочитали этот материал до конца , мы надеемся, это значит, что он был полезным для вас.
Мы приглашаем вас стать частью Mind Club. Для этого необходимо оформить подписку за $7 в месяц.
Нам очень важна ваша поддержка!
Почему мы вводим платную подписку?
Настоящая качественная и независимая журналистика требует много времени, усилий и затрат, это действительно не дешево. Но мы верим в перспективы деловой журналистики в Украине, потому что верим в перспективу Украины.
Именно поэтому мы создаем возможность платной ежемесячной подписки – Mind Club.
Если вы читаете нас, если вам нравится и вы цените то, что мы делаем, – предлагаем вам вступить в сообщество Mind.
Мы планируем развивать Mind Club: объем материалов и доступных сервисов и проектов. Уже сегодня, все члены клуба:
- Помогают создавать и развивать качественную независимую деловую журналистику. Мы сможем и в дальнейшем развиваться и повышать качество наших материалов.
- Получают свободный от баннерной рекламы сайт.
- Получают доступ к «закрытым» материалам Mind (к ежемесячному выпуску, в котором мы исследуем и анализируем, как работают целые отрасли, к еженедельным аналитическим итогам).
- Свободный доступ к ивентам Mind для подписчиков и специальные условия на другие события Mind.
- Smart Power. Владельцы бизнеса, которые станут подписчиками Mind, получат доступ к агрегатору системных нарушений от аналитиков Mind и партнеров «Cкажи.uа». Если у вашего бизнеса возникли проблемы с непорядочными чиновниками или конкурентами – мы проанализируем, является ли их поведение системным, и вместе сможем решить эту проблему.
- Мы и в дальнейшем будем развивать Mind и добавлять полезные журналистские рубрики и сервисы для вашего бизнеса.
Мы работаем над тем, чтобы наша журналистская и аналитическая работа была качественной, и стремимся выполнять ее максимально компетентно. Это требует финансовой независимости. Поддержите нас всего за 196 грн в месяц.
Ежемесячная поддержка у 196 грн Помочь проекту однократно
Мы хотим познакомить вас, уважаемые читатели, с мнением высококвалифицированного инженера на то, что такое основные составляющие «зеленой энергетики» – на солнечные панели и ветроустановки. «Передовая мировая общественность» считает, что век тепловых и атомных электростанций закончился? Предположим, что это именно так и просто посчитаем, во что это обойдется – по затратам на производствро, на эксплуатацию, на необходимые земельные площади. Дмитрий Таланов хорошо знает, о чем пишет, ведь ему приходилось рассчитывать электрические сети и для такой генерации, и этим его взгляд особенно интересен.
Тридцать лет назад компьютеры стоили миллионы долларов, жесткие диски – десятки тысяч долларов, а solid-state memory была настолько дорогая, что, по слухам, Билл Гейтс сказал в 1981 году, что 640 килобайт такой памяти должно быть достаточно любому компьютеру.
Затем началась эра кредитной стимуляции потребительского спроса, производители оценили потенциальный рынок, переписали бизнес-планы, заняли денег и вместо двух-трех инженеров на контору наняли разом несколько десятков, поставив им задачу найти пути снизить стоимость и повысить потребительские качества продукции. Результаты можно наблюдать в любом доме. Так река денег, направленная в определенное русло, за короткий период времени радикально изменила ландшафт.
После того, как мир заразился идеей получать энергию из возобновляемых источников, таких, как солнечный свет и ветер, река денег хлынула уже в этом направлении. Эффект был похожий: за два десятка лет резко выросли КПД солнечных панелей, емкость аккумуляторов и надежность ветрогенераторов. А их стоимость упала. На рынок хлынули системы UPS (uninterruptible power system) с коэффициентом мощности по входу без малого единица, КПД до 97%, появились и сложные VFD (variable frequency drive), превращающие асинхронный двигатель с беличьей клеткой ротора – рабочую лошадь индустрии – практически в синхронный с легко изменяемой скоростью вращения и кривой момента на валу, а это обеспечивало уже экономию электроэнергии в десятки процентов. Следует отметить, что сами VFD появились в 1960-х, но эффективное векторное управление в них было реализовано только в 1990-х.
Стремление мира «позеленеть» как можно быстрее замечательно сказывается на потребительских качествах многих товаров и сильно радует инженерную душу. Ведь открывается столько ранее недоступных возможностей! Конечно, очень хочется развить эту тему, но статья посвящена не инженерно-потребительской оценке «зеленой энергии», а анализу перспектив этого направления энергетики применительно к нашей столице – Москве. Все данные для анализа взяты из открытых источников, инсайд не потребовался, общедоступных данных вполне достаточно.
Москва и Солнце
Для начала давайте прикинем, что потребуется для перевода только Москвы на альтернативные источники энергии. Начнем с солнечной энергии.
Солнечная постоянная – количество мощности, проходящей через плоскость, перпендикулярную солнечным лучам – на орбите Земли составляет 1’367 Вт/м², а на поверхности планеты составляет 1’000 Вт/м² в полдень на экваторе. Это чтобы оценить потери в прозрачной атмосфере. Далее будем считать в кВт*ч, коли мы рассматриваем именно энергию, на которой сказывается эллиптичность орбиты планеты, да и ночь то и дело на ней наступает, а то и погода меняется. Годовая инсоляция это учитывает, и поэтому в ней считать проще.
Итак, годовая инсоляция для Москвы, если мы бросим солнечную батарею (СБ) горизонтально на землю, составит 1’020 кВт*ч/м² при 100% КПД батареи. Если направим ту же батарею под фиксированным оптимальным углом к горизонту, чтобы максимизировать получаемую энергию за год, эта цифра составит 1’173 кВт*ч/м². Если станем следить за солнцем, ворочая батарею туда-сюда, то 1’514 кВт*ч/м². Для сравнения, в Сочи те же показатели будут такими: 1’365 / 1’571 / 2’129. То есть строить там с целью переслать потом энергию в Москву нет смысла: вся прибыль уйдет на потери при передаче.
Это наши исходные данные без учета КПД батареи, который на настоящий день оптимистично заявляется в 18-20%, а в будничной реальности ближе к 16% без учета фото-деградации со временем. Останемся оптимистами и для расчетов примем 18%.
К исходным данным надо добавить еще стоимость 1 ватта установленной мощности солнечной станции. Автор статьи, используя доказавшие надежность СБ китайского производителя, опробованные годами на гигаваттных индийских установках, достиг показателя 1,8 доллара за ватт (под ключ, с прямой синхронизацией с построенной им же системой 220/33/10кВ на 200 МВт). Но ходят упорные слухи, что, при использовании оборудования отдельных производителей, можно достичь и 1,0 доллара за ватт. Что ж, не будем проверять обоснования такого оптимизма, а просто примем это для наших расчетов. На всякий случай, чтобы никто не пытался выдвигать обвинения в предвзятом отношении к «зеленой энергетике». И последнее: за 2016 год Москва потребила 59’068 млн кВт*ч (только город; из «Отчета Мосэнерго, 2016»).
Усредняя годовую выработку квадратного метра батареи, установленного под фиксированным оптимальным углом в Москве, получаем 1’173 кВт*ч/м² / 8’760 ч = 0.134 кВт = 134 Ватт/м². При оптимистично-реальном КПД 18% наш итог – 0,18 х 134 = 24 ватт/м².
Эти результаты хорошо согласуются с коэффициентом использования установленной мощности (КИУМ) для солнечных батарей, уже действующих в разных странах – он варьируется от 30% для Австралии до 13% для северной Европы.
Общая площадь требуемой солнечной батареи: 59’068 000 000 / 1’173 / 0,18 = 279’757’506 м².
Цифра кажется большой, но не надо её пугаться, это всего лишь 279,8 км, то есть что-то около 17 на 17 км. Когда мы стоим на земле, то на плоской открытой местности можем видеть невооруженным глазом на 5 км. Просто увеличьте эту дистанцию втрое, затем мысленно представьте квадрат с такой стороной, это и будет требуемая площадь СБ.
Таким образом цена вопроса перекрашивания Москвы в «зеленый» цвет составит:
279’757’506 м² х 24 Ватт/м² = 6’714’180’144 Ватт = 6’700 МВт ⇒
⇒ 6’700 МВт х $1.0 = 6’700 млн долларов = 6,7 млрд долларов
Это капитальные затраты. Сюда следует добавить операционные расходы по обслуживанию установки, пусть даже по очистке панелей. В противном случае когда пойдет снег, город окажется без электричества. Конечно, на очистку панелей всегда можно бросить строителей со всей Москвы, ведь света всё равно нет. Ну, а если тучки набегут или ночь случится? Нет, уж лучше запасти электроэнергию, пока светит солнце!
Только эффективно и недорого запасать её мы еще не научились. Строить ГАЭС (гидроаккумулирующие электростанции) требуемого объема в Москве негде (для примера, установленная мощность огромной Саяно-Шушенской ГЭС составляет 6’500 МВт). Использовать тепловой коллектор для нагрева воды можно, но у него КПД не более 20% и размерами он будет лишь немногим уступать СШГЭС.
Остаются аккумуляторы. КПД современных свинцово-кислотных аккумуляторов доходит до 80%, а у новых литиевых достигает 90%. Но здесь беда не с КПД, а со стоимостью. Оптовая цена свинцово-кислотных аккумуляторов составляет 0,1 доллар за Ватт*час, а литиевых – 0,3 доллара. Соответственно, на 1 Ватт солнечной батареи стоимостью 1 доллар, чтобы пережить только ночь длиной 8 часов, нужно потратить 0,8 доллара на свинцово-кислотные аккумуляторы или 2,4 доллара на литиевые.
Удельные характеристики их тоже не радуют. Лучшие литиевые аккумуляторы обеспечивают 200 Вт*ч на килограмм веса. У свинцово-кислотных всё значительно хуже. Таким образом, вес требуемой литиевой батареи составит: (6’700 х 10 6 х 8) / 200 = 268’000 тонн. Для сравнения – Эйфелева башня весит 10’000 тонн.
Следует также помнить, что количество циклов заряд-разряд у этих типов аккумуляторов ограничено и составляет 1’000 циклов при потере около 20% исходной емкости. То есть через 3 года батарею придется менять на новую, а старую весом в 27 Эйфелевых башен придется утилизировать. И это нужно будет делать каждые 3 года – по меньшей мере, до появления более эффективных аккумуляторов.
Те, кто занимается их утилизацией – обычно это сами производители – утверждают, что до 80% материалов аккумуляторов обезвреживается и, в том или ином виде, возвращается в производство. Вопрос: куда деваются остальные 20%? Соли лития, тионил хлорид, диоксид серы и прочие крайне токсичные и тератогенные вещества, которыми битком набиты современные аккумуляторы. Если начать складировать каждые 3 года по пять Эйфелевых башен таких отходов, то в сравнении с ними шахтные терриконы покажутся экологичней ракушек на крымском пляже.
Но, в таком случае, может, не стоит использовать аккумуляторы, а вместо них отдавать электричество сразу в распределительную сеть по мере генерации, рассчитывая ночью и вечером на обычные электростанции? Так оно и делается там, где солнечная энергетика цветет в полную силу. К чему это приводит, рассмотрим чуть позже.
Москва и ветер
Энергия ветра относится к возобновляемым источникам энергии. Ветер дует везде и всегда, разве что с разной силой. Общие запасы его энергии в мире оцениваются в 170 трлн кВт*ч, что в восемь раз превышает мировое потребление электроэнергии на настоящий день. Теоретически всё электроснабжение в мире можно было бы обеспечить только за счёт энергии ветра.
Использовать энергию ветра стали давно – достаточно вспомнить ветряные мельницы и парусные суда. А в начале прошлого века стали строиться и ветроэлектростанции (ВЭС). Следует отметить, что одним из лидеров в этой области был СССР. В 1931 году в Крыму, около Балаклавы, была введена в эксплуатацию ВЭС, которая проработала до 1941 года. Во время боёв за Севастополь она была разрушена. Опорную конструкцию её ветродвигателя построили по проекту В. Г. Шухова. Ветроагрегат с ротором диаметром 30 м и генератором в 100 кВт являлся на тот период самым мощным в мире. В 1950-х годах в СССР производилось 9’000 ветроустановок в год.
Но ветер не всегда дует с достаточно силой, что особенно выражено на суше. Поэтому те, кто стремится развивать ветроэнергетику, лезут также в море, что обходится заметно дороже. И, невзирая на эти усилия, КИУМ таких комбинированных ветропарков всё же едва достигает 35%, а на суше он обычно около 20% – то есть попадает в тот же диапазон, что и в случае солнечной энергетики.
В «погоне за ветром» высота мачты всё время увеличивается, во многих случаях достигая сотни метров. Длина лопастей ротора тоже растет, как и номинальная мощность ветрогенераторов. На настоящий день 5 МВт для такого генератора считается средней величиной, и ведутся разработки машин вплоть до 20 МВт.
Чтобы утыкать землю вокруг Москвы ветроэлектростанциями, возьмем 5 МВт машину за основу. Сколько их может понадобиться? С учетом КИУМ, 6’700/5/0’2 = 6’700 машин.
Много это или мало?
Обычно высота таких ветрогенераторов вместе с лопастями составляет 160-180 метров. Будем скромны и примем 160 м. Следует понимать, что для максимальной плотности размещения ветропарка каждая машина должна отстоять от соседней на двойную дистанцию своей полной высоты (просто для того, чтобы при падении двух машин навстречу друг к другу они не разломали себя в труху). Имеются и другие, куда более специфические соображения, но их можно опустим в данном случае.
Итак, каждому ветрогенератору потребуется жизненное пространство 320 х 320 метров, т.е. 102’400 м². А всем 6’700 агрегатам понадобится 686 км², что значительно хуже того, что потребовала для себя гипотетическая СЭС выше. И что совсем замечательно, мы избавляемся от «проблемы аккумуляторов».
Капитальные затраты на строительство материковых ВЭС составляют, по разным источникам, от 1’300 до 2’000 долларов за кВт установленной мощности. Принимая во внимание погоду в Москве – риск сильных ветров и морозов – агрегаты нуждаются в повышенной надёжности, а значит, разумней взять $2’000/кВт. Следовательно, стоимость нашего ветропарка составит $13 млрд 400 млн.
Получилось в два раза дороже, чем СЭС без аккумуляторов, но есть и другой минус. Обслуживание вращающихся машин также дороже в сравнении со стационарными статическими установками типа СЭС, где только смахивай пыль/снег с панелей да изредка меняй сгоревшие инверторы. Т.е. себестоимость производства электроэнергии ВЭС в реальности далека от нуля.
Европейский опыт показывает, что суммарные эксплуатационные издержки составляют примерно 1 евроцент на 1 кВт*ч (около 70 копеек на сегодняшний день) и эти деньги ложатся на плечи потребителей в той же мере, как и эксплуатационные издержки ГЭС, АЭС и ТЭС. Вот только последние при той же установленной мощности занимают площадь в тысячи раз меньшую (исключая водохранилища ГЭС). И затраты на выработку 1 кВт*ч на АЭС и ГЭС составляют единицы копеек. Только ТЭС приближается к еврозатратам на эксплуатацию ВЭС в силу дороговизны углеводородов.
Не обошли ВЭС и экологические проблемы. Многие европейские источники ссылаются на инфразвуковые колебания и вибрации, исходящие от работающих ветрогенераторов, отрицательно воздействующие на людей и животных. В районе ветропарков перестают селиться животные и птицы. Статистику по погибшим птицам, особенно перелетным, летящим на значительной высоте, найти непросто. Но недаром в Великобритании ветряки теперь зачастую называют “bird choppers”, что соответствует «мясорубке для птиц».
Еще одна проблема состоит в утилизации лопастей, исчерпавших свой ресурс. При том количестве ветрогенераторов, которые уже установлены, это серьезная проблема. Дело в том, что лопасти генераторов делаются из стеклопластика для облегчения нагрузки на подшипники машины. И в большинстве случае после того, как они отслужат свое, их сжигают, что порождает много высокотоксичных газов. При этом зольность сжигаемой массы составляет около 60% и образующаяся зола требует захоронения.
Подытожим:
- Капитальные затраты на строительство СЭС без аккумуляторов составляют на настоящий момент не ниже $1’000/кВт установленной мощности;
- Капитальные затраты на строительство СЭС с аккумуляторами составляют на настоящий момент не ниже $1’800/кВт со свинцово-кислотными аккумуляторами и не ниже $3’400/кВт – с литиевыми;
- Проблема утилизации аккумуляторов в том масштабе, который потребуется, если они всё же найдут широкое применение в мощных СЭС, далека от решения;
- Капитальные затраты на строительство ВЭС на территории РФ составляют на настоящий момент не ниже $2’000/кВт;
- Эксплуатационные затраты ВЭС сравнимы с такими же у ТЭС и значительно выше, чем у ГЭС и АЭС;
- Проблема воздействия ВЭС на людей и животных, а также проблема утилизации отдельных частей ВЭС пока далеки от решения;
- Оба типа станций требуют масштабного отчуждения земель;
- Оба типа станций генерируют электроэнергию когда могут, а не когда нужно.
В то же время:
- Капитальные затраты на строительство АЭС составляют $2’000-4’000/кВт в зависимости от того, кто строит. Утилизация отработанного топлива давно проработана, а при вводе в работу новых БН реакторов появилась и возможность замкнуть цикл использования топлива;
- Капитальные затраты на строительство газовой ТЭС составляют не более $1’200/кВт. Утилизация отработавшей своё станции не представляет проблем;
- Капитальные затраты на строительство угольной ТЭС составляют не более $2’000/кВт. Утилизация отработавшей своё станции не представляет проблем;
- Все три типа станций генерируют электроэнергию когда нужно и не требуют масштабного отчуждения земель;
- Капитальные затраты на строительство ГЭС составляют $1’200-2’000/кВт в зависимости от рельефа местности. Этот тип станций тоже генерирует электроэнергию когда требуется, за исключением маловодных лет. Чаще всего требует масштабного отчуждения земель. Утилизация отработавшей своё станции требует массивной рекультивации земель.
Электроэнергетические качели
Сначала внимательно посмотрим на следующие два слайда, взятые из официальной презентации немецкой RWE .
Что мы здесь видим? А видим мы здесь большую проблему. С 2012 года эта проблема лишь выросла в размерах, окрепла и уже угрожает не просто энергосистеме, а существованию той промышленности Германии, которой кровь из носу требуется стабильность частоты и напряжения. Прежде всего это точное машиностроение и тяжелая промышленность с большой добавленной стоимостью, дающие работу значительной части населения и немалую часть ВВП страны.
Как признаётся в презентации от 2012 года, Германия может получать до 30% требуемой электроэнергии от ветра и солнца, но контроля за этой выработкой не имеет. К слову, на сегодняшний день страна в отдельные дни получает уже до 80% от солнца и ветра. Вот только эта выработка может как взмывать в небеса, так и падать камнем буквально за секунды (тучка набежала!).
Автор статьи, как человек, занимавшийся часть карьеры проблемами устойчивости энергосистем и разработкой новых типов релейной защиты и автоматики, видел и куда как более детальные осциллограммы, на которых выработка немецких ветропарков и солнечных полей в соответствующих погодных условиях менялась до 8 ГВт/сек в тяжелых случаях и в сотни раз чаще – около 2 ГВт/сек. Это при полной установленной мощности системы 50 ГВт и средней используемой 44 ГВт.
Но ведь это «бесплатная» энергия? Да. Это же хорошо? Нет.
Давайте представим, что по дороге едет груженый самосвал, везущий в кузове разные стекляшки (хрупкие параметры статической и динамической устойчивости). В какой-то момент вне контроля водителя момент на валу двигателя самосвала вдруг резко возрастает, затем спустя время так же резко падает, и этот процесс продолжается несколько раз. Стекляшки стукаются друг об друга, иногда бьются, водитель в поту (диспетчер системы и автоматика) отчаянно пытается выровнять ход, надеясь только, чтобы колеса не слетели с осей и выдержала коробка передач.
Благополучно доехав до цели, водитель сталкивается с политиком-адептом «зеленой» энергии, жалуется на жизнь, на что адепт говорит: – «Но ведь ты потратил даже меньше топлива, чем обычно, сам признаешь! Невзирая на все выкидоны своего самосвала. А значит, это хорошо, мы делаем мир чище!».
Что на это ответить? Нет ничего более печального и нелепого, чем попытки политиков решать технические вопросы.
Чем компенсировать эти рывки? Только увеличением мощности двигателя настолько, чтобы рывки в ней утонули… ой, в смысле только увеличением установленной мощности традиционных станций, пусть даже они будут вынуждены большую часть времени работать на уровнях нагрузки, близких к холостому ходу. Вот только на этих уровнях КПД этих станций самый низкий, рабочее тело просто вылетает в трубу, а регулярное обслуживание оборудования учащается. В общем, швыряние денег псу под хвост.
Плюс нагрузка на персонал системы. Возвращаясь к RWE , с середины 90-х до середины 2010-х количество случаев, когда их ЦДУ прибегало с ручному вмешательству для предотвращения развала системы на «острова», увеличилось в 17(!) раз. А стабильность напряжения/частоты стала такова, что прокатные станы, металлургия, точное машиностроение начали ругаться уже матом и крепко задумались перебираться в другие, не столь успешные в «зеленой» энергетике страны. Недавняя тяжелая авария в восточной Австралии пример тех же процессов.
Вот такая эта «зеленая» энергетика…
Мечтания и реальность
Собственно, какой вывод из этого можно сделать? Такой, что вся солнечная и ветроэнергетика должны иметь 100% резервирование традиционными мощностями, чтобы всё не развалилось, когда в пасмурный день не дует ветер. А это значит, что стоимость генерации «зеленой» электроэнергии без учета стоимости обслуживания резерва – передергивание карт под столом и лукавство.
Альтернативная энергетика имеет право на существование без присоединения к системе и без субсидий. Еще до того, как у стран, увлекшихся таким присоединением, как те же Германия и Австралия, начались проблемы с устойчивостью, автор этой статьи со своим коллегой ручками прикинул, что по достижении 20% установленной мощности вся эта «зелень» начнет создавать сильную головную боль. И решение на разрешение таких присоединений равнозначно открыванию ящика Пандоры. Закрыть его будет трудно.
Тем не менее расхожее мнение, что нам в России вообще не нужны солнечная и ветроэнергетика, не имеет под собой оснований. Солнечная энергетика (с аккумуляторами) и ветроэнергетика сегодня могут быть оправданны в удаленных районах, где нет возможности подключиться к сети. В конце концов, более 70% территории нашей страны, на которой проживает около 20 млн человек, находится вне системы централизованного энергоснабжения. Опыт РусГидро , которая комплектует солнечные и ветровые электростанции с дизельными установками и устанавливает такие комбинированные установками даже за Полярным кругом, доказывает, что это не только возможно, но и позволяет окупать капитальные затраты за счет экономии северного завоза топлива.
Послесловие про «Теслу»
Трудно представить восторг водителя машины, каждое колесо которой оснащено индивидуальными движками в 100 л.с. (75 кВт) с плоским, без провалов, моментом. Мы скоро придем к этому, но пока и два движка 100 кВт (по одному на переднюю и заднюю ось) вызывают прилив счастья у пользователей таких авто. Однако чем ближе день, когда такие авто сделаются широко распространенными, тем ближе неприятности, о которых пока мало кто думает (и речь совсем не об аккумуляторах).
Современный электромобиль тратит примерно 20 кВт*ч на 100 км пробега. Эта дистанция близка к обычному дневному пробегу американской машины, судя по публикуемым пробегам в их каталогах подержанных машин.
При напряжении аккумуляторов в 400 В (как у Теслы), сила тока для полного заряда в течении 6 минут должен быть: 20’000/400В/0,1 ч = 500А. Соответственно мощность зарядного устройства: 0,5кА х 400В = 200 кВт (при 100% КПД).
Электромобиль Tesla на зарядке, Фото: cbsistatic.com
Почему именно 6 минут? Потому что это время, которое обычно тратится на заправке для заливки в бак топлива вроде бензина-солярки. Эту привычку будет крайне трудно переломить.
Далее должен последовать выбор: или владельцы электромобилей согласятся сидеть рядком у электро-заправки, словно воробьи на жердочке, ожидая зарядки своих авто сниженным током, скажем, целый час для тока 50А, или они начнут этим возмущаться, и ток зарядки в 500А быстро сделается стандартным.
Во что более верится?
Конечно, в домовых паркингах ток зарядки может быть значительно меньше. Но после пары ситуаций, когда владелец, едва поставив авто на зарядку, будет вынужден снова отправиться в путь на полупустом аккумуляторе с риском застрять где-то в дороге, можно быть уверенным, что ток зарядки будет сразу выставлен на максимум.
А к чему это приведет?
К тому, что неизбежно случится, если об этом не подумать заранее: к коллапсу единой энергосистемы. Ибо три таких машины на зарядке по потреблению электроэнергии равны возможностям трансформатора, питающего 1’000 квартир без электропечей или 600 квартир с электропечами.
В каждом часовом поясе приехавшие на работу / с работы станут массово ставить свои машины на зарядку, на что при нынешних российских 44 млн легковушек на руках, замени мы их завтра электромобилями, понадобятся дополнительные 44 млн х 0,2 МВт = 8’800 ГВт (!) установленной мощности в системе. Это 8’800 гигаваттных генераторных блоков или 2’200 крупных АЭС по 4 таких блока на станцию. Для сравнения, на апрель 2017 года в России имелось 10 действующих АЭС с общим числом в 35 энергоблоков суммарной установленной мощностью 28 ГВт.
От такого у любого адепта позеленеет в глазах. Автор этих строк, правда, смухлевал, решив не загружать текст интегрированием зарядок по времени, т.к. картина всё равно будет страшная.
Начинаем «экономить» генерирующие станции. Для начала попробуем переустановить стандарт скорости зарядки на 50А – это позволит разом уменьшить количество требуемых АЭС в десять раз, до 220. Теперь чем мощней авто, тем дольше придется его заряжать в часах (но минимум 1 час). Затем придет время ограничения количества электромобилей. Скажем, разрешения на покупку будут разыгрываться в лотерее с потолком по стране 22 млн – тогда ещё уполовиним количество станций, до 110. После чего обязательно наступит день, когда электромобили личного пользования будет законно заряжать от общей сети только при токах зарядки 10А и менее.
Так элементарный инженерный расчет рушит розовую картину будущего, созданного буйным воображением адептов альтернативной энергетики.
Зеленая энергия – энергия, которую получают из возобновляемых источников. Возобновляемые энергетические ресурсы получают из природных источников – ветер, солнечный свет, приливы, дождь, геотермальная энергия. Эти источники возобновляемы, так как они пополняются естественным путем.
Примерно 18% потребления энергии во всем мире удовлетворяется из возобновляемых энергетических источников, причем 13% из обычной биомассы, например, сжигание древесины. Гидроэлектроэнергия - следующий крупный источник возобновляемой энергии, который обеспечивает 3% потребления энергии во всем мире и 15% мирового производства электрической энергии.
Получение зеленой энергии из энергии ветра увеличивается примерно на 30% ежегодно по всему миру с установленной мощностью 121000 МВт и используется широко в США и странах Европы. Ежегодное производство энергии промышленности в последние годы превышает 6900 МВт. Солнечные электростанции распространены в Испании и Германии. Солнечные тепловые станции уже действуют в Испании и США, а самая крупная из них – станция в пустыне Мохаве, мощность которой 354 МВт.
Самая крупная в мире геотермальная установка расположена на гейзерах в Калифорнии, ее номинальная мощность равна 750 МВт. Бразилия реализует одну из крупнейших программ применения альтернативных источников энергии в мире, которая связана с выпуском топливного этанола из сахарного тростника. В последние годы этиловый спирт обеспечивает 18% потребности страны в топливе для автомобилей. Топливный этанол распространен в США.
Ветроэнергетика – отрасль энергетики, которая специализируется на применении энергии ветра – кинетической энергии потоков ветра в атмосфере.
Энергия ветра является возобновляемой энергией, так как это результат деятельности солнца. Ветроэнергетика является стремительно развивающейся отраслью. В последние годы установленная мощность всех ветряных установок составляет более 157 гигаватт.
Гидроэнергетика – отрасль энергетики, которая применяет как источник энергии потенциальную энергию водяного потока. Гидроэлектростанции строят на реках, сооружая водохранилища и плотины. Также возможно использование кинетической энергии потока воды на так называемых бесплотинных (свободнопоточных) ГЭС.
Абсолютным лидером по выработке зеленой энергии на основе гидроэнергетики на одного жителя страны является Исландия. Наряду с ней данный показатель наиболее высок в Канаде, Норвегии и Швеции. Активное гидростроительство с начала 2000-х годов ведется в Китае, где гидроэнергия считается ключевым потенциальным источником энергии. Здесь же находится до 50% малых гидроэлектростанций мира.
Солнечная энергетика – вид нетрадиционной энергетики, который основан на непосредственном применении солнечного излучения в целях получения зеленой энергии в каком-либо виде. Солнечная энергетика применяет возобновляемый источник энергии и является чистой с экологической точки зрения, так как она не производит вредных отходов. Генерирование энергии на основе солнечных электростанций прекрасно согласовывается с концепцией распределенного производства энергии.
Сгенерированная на базе солнечного излучения к 2050 году сможет обеспечить 20-25% потребностей человечества в электроэнергии и уменьшить выбросы углекислоты. Эксперты Международного энергетического агентства (IEA) полагают, что уже через 40 лет солнечная энергетика при условии необходимого уровня распространения современных технологий будет вырабатывать примерно 9 тысяч тераватт-часов – или 20-25% всей необходимой электроэнергии, а также это позволит сократить на 6 млрд. тонн ежегодно выбросы углекислого газа.
Энергия волн – энергия, которую переносят волны на поверхности океана. Она может применяться для совершения полезной работы – опреснения воды, генерации электроэнергии, перекачки воды в резервуары. Энергия волн является возобновляемым источником энергии.
Мощность волнения оценивается в кВт на погонный метр, т.е. в кВт/м. В сравнении с солнечной и ветровой энергией энергия волн имеет гораздо большую удельную мощность. Так, средняя скорость волнения океанов и морей зачастую более 15 кВт/м. Если высота волн достигает 2 м, то мощность будет приравниваться к 80 кВт/м.
Волновая энергия – это сконцентрированная энергия ветра и, в конечном счете, солнечной энергии. Мощность, которая получается в результате волнения всех океанов планеты вместе, не может превысить мощность, получаемую от Солнца. Но удельная мощность электрогенераторов, которые работают от волн, может превышать во много раз мощность других альтернативных источников энергии.
Несмотря на аналогичную природу, принято энергию волн отличать от энергии океанских течений и приливов. Выработка зеленой энергии с применением энергии волн не является всемирной распространенной практикой, сегодня в данной области проводятся лишь экспериментальные тестирования.
Геотермальная энергетика – это направление энергетики, которое основано на производстве тепловой и электрической энергии за счет энергии тепла, содержащейся в глубинах земли, на геотермальных станциях. Как правило, геотермальная энергетика считается альтернативным источником энергии, применяющим возобновляемые ресурсы энергии.
В вулканических районах температура циркулирующей воды поднимается выше температур кипения на сравнительно небольших глубинах, и по трещинам она перемещается к поверхности, проявляя себя иногда в виде гейзеров. Доступ к теплым подземным водам обеспечивается глубинным бурением скважин. Еще распространеннее таких паротерм являются сухие высокотемпературные породы, энергия которых становится доступной после закачки и последующего отбора из них перегретой воды. Породы, имеющие температуру менее 100°C, распространены также на многих геологических малоактивных территориях, поэтому более перспективным считается применение в качестве источника тепла геотерм.
Хозяйственное использование геотермальных источников широко распространено в Новой Зеландии и Исландии, Франции, Италии, Мексике, Литве, Филиппинах, Никарагуа, Коста-Рике, Японии, Индонезии, Кении, Китае.
Использование зеленой энергии в России
Доля зеленой энергетики в России сегодня составляет менее 1%. Наибольшее количество энергии, получаемой из альтернативных источников, отводится биотопливу, затем – энергии ветра, а наименьшее – солнечной энергии. Статистика неутешительна: по применению зеленой энергии наша страна занимает 54-е место из 84 стран. Но в последние годы появляется все больше государственных программ, которые направлены на развитие данной отрасли. В распоряжении правительства поставлена задача по достижению к 2020 году показателя выработки энергии на базе возобновляемых источников в 4,5% от общего количества всей получаемой энергии в России.
