ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ  ИСТОЧНИКИ  ЭНЕРГИИ:  НОВЫЕ  ТЕХНОЛОГИИ  ИСПОЛЬЗОВАНИЯ  СОЛНЕЧНОЙ  ЭНЕРГИИ

Ермолова  Надежда  Сергеевна

Аспирант  ФГБОУ  ВПО  «Северо-Кавказского  горно-металлургического  института  (ГТУ)»,  РСО-Алания,  РФ,  г.  Владикавказ

Моураов  Алан  Георгиевич

канд.  техн.  наук,  доцент  ФГБОУ  ВПО  «Северо-Кавказского  горно-металлургического  института  (ГТУ)»,  РСО-Алания,  РФ,  г.  Владикавказ

E-mail: 

Согласно  федеральному  закону  об  электроэнергетике,  к  возобновляемым  источникам  энергии  (ВИЭ)  относятся:  энергия  солнца,  энергия  ветра,  энергия  воды,  в  том  числе  энергия  сточных  вод  (за  исключением  случаев  использования  такой  энергии  на  гидроаккумулирующих  электроэнергетических  станциях),  энергия  приливов,  энергия  волн  водных  объектов,  в  том  числе  водоемов,  рек,  морей,  океанов;  геотермальная  энергия  с  использованием  природных  подземных  теплоносителей,  низкопотенциальная  тепловая  энергия  земли,  воздуха,  воды  с  использованием  специальных  теплоносителей;  биомасса,  включающая  в  себя  специально  выращенные  для  получения  энергии  растения,  в  том  числе  деревья,  а  также  отходы  производства  и  потребления,  за  исключением  отходов,  полученных  в  процессе  использования  углеводородного  сырья  и  топлива;  биогаз,  газ,  выделяемый  отходами  производства  и  потребления  на  свалках  таких  отходов,  газ,  образующийся  на  угольных  разработках.

Но  далеко  не  все  возможные  технологии  экономически  выгодны  сегодня.  Поэтому  для  оценки  возможностей  ВИЭ  используют  такое  понятие,  как  экономический  потенциал. 

В  Германии,  где  весной  2014  г.  проходила  встреча  Межправительственной  группы  экспертов  по  изменению  климата,  возобновляемая  энергия  сегодня  покрывает  почти  25  %  энергетических  потребностей  страны,  в  2002  году  этот  показатель  был  всего  8  %.  К  2050  году  Германия  планирует  повысить  долю  возобновляемой  энергии  до  80  %,  при  этом  постепенно  отказываясь  от  атомной  энергетики. 

Россия  уже  сейчас  может  значительно  сократить  потребление  энергии  без  какого-либо  ущерба  для  экономики.  По  оценке  Всемирного  банка,  современный  технический  потенциал  энергосбережения  в  нашей  стране  составляет  45  %.  Уже  сейчас,  используя  современные  технологии,  мы  можем  экономить  при  производстве  металла  около  60  %  энергии,  а  с  учетом  технических  новинок,  которые  будут  доступны  к  2050  году,  —  порядка  90  %  [1].

По  статистике  РусГидро,  самым  распространенным  ВИЭ  и  в  России,  и  в  мире  является  гидроэнергетика,  на  долю  которой  приходится  около  20  %  мировой  выработки  электроэнергии.  Также  активно  развивается  мировая  ветроэнергетика:  суммарные  мощности  ветрогенераторов  удваиваются  каждые  четыре  года,  составляя  более  150  000  МВт.  Во  многих  странах  ветроэнергетика  занимает  прочные  позиции.  Солнечная  энергетика  сейчас  занимает  около  0,1  %  мирового  производства  электроэнергии,  но  имеет  положительную  динамику  роста.  Геотермальная  энергетика  имеет  важное  местное  значение.  В  частности,  в  Исландии  такие  электростанции  вырабатывают  около  25  %  электроэнергии.  Приливная  энергетика  пока  не  получила  значительного  развития  и  представлена  несколькими  пилотными  проектами.

Подробно  изучив  все  виды  ВИЭ,  хотелось  бы  обратить  внимание  на  потенциал  солнечной  энергетики.

«Солнечная  энергетика  обладает  колоссальным  потенциалом,  намного  превышающим  как  современные,  так  и  перспективные  потребности  человечества  в  электроэнергии.  Если  покрыть  всего  0,7  %  земного  шара  солнечными  батареями  с  минимальным  КПД  10  %,  их  выработка  электроэнергии  превысит  выработку  всех  электростанций  в  мире.  Гидроэнергетика,  ветроэнергетика,  биоэнергетика  в  своей  основе  также  несут  энергию  Солнца,  расходующуюся  на  испарение  воды,  нагрев  воздушных  масс  и  процесс  фотосинтеза  растений»  [2].

Солнечная  энергетика  использует  практически  неисчерпаемый  возобновляемый  источник  энергии,  в  процессе  производства  электроэнергии  отсутствуют  выбросы  в  окружающую  среду  загрязняющих  веществ.  Солнечные  батареи  могут  быть  установлены  практически  в  любом  удобном  месте.

Состояние  и  перспективы  развития  мировой  солнечной  энергетики

«К  концу  2009  года  общая  мощность  только  фотоэлектрических  электростанций  в  мире  составляла  около  23  ГВт,  увеличившись  за  десять  лет  в  20  раз.  В  2010  году  введено  не  менее  10  ГВт  мощности  на  фотоэлектростанциях.  В  октябре  2010  года  была  введена  в  эксплуатацию  фотоэлектрическая  станция  Sarnia  в  Канаде  мощностью  80  МВт.  Весной  2014  г.  в  Калифорнии  (США)  введена  в  строй  на  сегодня  самая  крупная  гелиотермальная  станция  в  мире  —  Айванпа  Солар  Электрик  Систем  ( Ivanpah  Solar  Electric  Generating  System).  Ее  выходная  мощность  —  392  МВт  [6].  Около  70  %  мощности  солнечных  электростанций  сосредоточено  в  Европе,  особенно  в  Германии,  где  совокупная  мощность  электростанций  на  фотоэлементах  превысила  10  ГВт»  [2].

10  сентября  2014  года  началось  строительство  крупной  в  России  фотоэлектрической  станции  вблизи  города  Орска  Оренбургской  области.  Окончание  строительных  работ  предполагается  в  2015  году.  В  общей  сложности,  рассчитывается  установить  около  200  тысяч  фотоэлектрических  элементов,  мощностью  каждого  из  них  125  Вт. 

По  данным  на  5  сентября  2014  года,  в  республике  Алтай  состоялся  запуск  крупнейшей  на  сегодня  российской  солнечной  электростанции  —  Кош-Агачской,  общая  мощность  которой  в  будущем  должна  превысить  45  МВт  [3].

Новые  технологи  использования  солнечной  энергии

Очевидная  на  сегодняшний  день  тенденция  к  снижению  воздействия  на  окружающую  среду,  а  также  боязнь  истощения  природных  ресурсов  возобновили  в  научном  мире  утраченный  прежде  интерес  к  альтернативным  источникам  питания  и  к  разработке  отвечающих  времени  решений  в  области  солнечной  энергии.

«Все  больше  и  больше  усилий  исследователи  фокусируют  сейчас  на  системах  «концентрированной  солнечной  энергии»  —  сокращенно  CSP  (concentrated  solar  power).

В  системах  CSP  солнечное  излучение  концентрируется  оптическими  деталями  на  участке,  где  расположен  ресивер.  Солнечная  энергия  затем  преобразуется  в  электрическую.  На  практике  система  CSP  состоит  из  четырех  основных  элементов:  солнечного  поля,  элементов  фокусировки  лучей,  солнечного  ресивера  и  преобразователя.  Ряд  проектов,  основанных  на  этой  идее,  в  данный  момент  разрабатывается  и  уже  тестируется.

Самое  знаменитое  воплощение  CSP  системы  —  девять  электростанций,  построенных  в  Калифорнийской  пустыне  в  середине  1980  годов.  Эти  электростанции  работают  и  по  сей  день,  вырабатывая  354  МВт  энергии.  Ряд  проектов  по  солнечной  энергии  запускается  и  в  Европе.  Лидером  по  числу  сооружений  подобного  плана  является  Германия  с  десятью  работающими  солнечными  электростанциями»  [4].

Для  развития  ВИЭ  особенно  пригодны  прибрежные  регионы  с  высоким  среднегодовым  уровнем  ветра,  южные,  где  много  солнца,  и  регионы  с  обилием  рек.  В  России  подобные  природные  условия  представлены  лучшим  образом  в  Южном  и  Северо-Кавказском  федеральных  округах.

На  Юге  России  солнечная  энергия  может  использоваться  достаточно  эффективно  и  обеспечить  получение  более  400  млрд.  кВтч/год  электроэнергии  и  до  1200  млн.  Гкал/год  тепловой  энергии.  Следует  отметить,  что  при  оптимистичном  варианте  развития  экономики  страны  к  2030  году  в  регионе  (в  каком?  В  Ставропольском  крае)  планируется  потребление  электроэнергии  около  120  млрд.  кВтч/год  и  тепловой  энергии  —  порядка  400  млн.  Гкал/год.  Поэтому  при  целенаправленных  усилиях  использование  солнечной  энергии  может  реально  обеспечить  существенную  долю  растущих  потребностей  в  энергии.

Если  посмотреть  на  распределение  солнечной  радиации  по  территории  России  (рисунок  1),  то  видно,  что  приемлемые  условия  для  использования  солнечной  энергии  имеют  только  Южный  и  Северо-Кавказский  федеральные  округа  и  Дальний  Восток  [5].

Рисунок  1.  Распределение  солнечной  радиации  в  России

Таким  образом,  проведенный  выше  анализ  позволяет  утверждать,  что  использование  возобновляемых  источников  энергии  для  обеспечения  экономической  и  энергетической  безопасности  в  субъектах  Юга  России  является  весьма  перспективным  в  силу  природно-климатических  условий  региона  и  технико-экономического  состояния  топливно-энергетического  комплекса  (ТЭК).

Объемы  энергии  из  возобновляемых  источников  и  существующие  технологии  уже  сегодня  позволяют  полностью  обеспечить  человечество  необходимой  энергией. 

Неизбежность  включения  в  энергобаланс  возобновляемых  источников  энергии  стала  важным  акцентом  в  российской  эколого-энерго-экономической  риторике.  Более  того,  есть  ощущение,  что  уже  в  ближайшие  если  не  месяцы,  то  годы  произойдет  качественный  переход  ВИЭ  из  области  научных  изысканий  в  область  сугубо  коммерческих  проектов.

Список  литературы:

1.Гринпис  России  //  Возобновляемая  энергетика  2013.  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://www.greenpeace.org/russia/ru/campaigns/energy/  (дата  обращения  01.10.2014).

2.РусГидро  //  Вопросы  и  ответы  о  возобновляемых  источниках  энергии  2014.  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://www.rushydro.ru/industry/biblioteka/14289.html#83  (дата  обращения  01.10.2014).

3.Научно-исследовательский  центр  «Горный  Эксперт»  2014.  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://www.gorex.ru/energoaudit/05-09-2014-v-respublike-altaj-stroitsya-samaya-krupnaya-rossijskaya-solnechnaya-elektrostantsiya  (дата  обращения  01.10.2014).

4.Портал  "Экоток"  2013.  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://www.ecotoc.ru/alternative_energy/solar_energy/d145/  (дата  обращения  01.10.2014).

5.Интернет-портал  сообщества  ТЭК  "Energyland"  2014.  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL  http://www.energyland.info/analitic-show-63241  (дата  обращения  01.10.2014).

6.Интернет  портал  проекта  Ivanpah  Solar  Electric  Generating  System  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://www.ivanpahsolar.com/  (дата  обращения  06.10.2014).