close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

;doc

код для вставкиСкачать
Всё более заметным явлением в мировой энергетике ста­
новится использование возобновляемых источников энергии
(ВИЭ). В общем объеме производства электроэнергии доля ВИЭ
в 2011 г. составила: в США - 11%, а в странах ЕС - 9,6%, а
через десятилетие, по прогнозам, она составит почти 25%. При
этом количество энергии, вырабатываемой ВИЭ, возрастет в
США в 22,5 раза, а в странах ЕС - в 3,8 раза (рис.1).
довольно успешно конкурируют с традиционными электро­
установками.
Возможные масштабы эффективного применения ВИЭ в
распределенной генерации электроэнергии составляют мно­
гие гигаватты. Но при этом необходимо, чтобы государствен­
ная политика в области энергетики учитывала необходимость
развития и стимулировала использование ВИЭ именно в тех
регионах, где целесообразно развитие распределенной эле­
ктроэнергетики. Разумеется, для развития ВИЭ электростан­
ций необходима также законодательная и финансовая под­
держка государства.
Основные
ленной
В то же время использование ВИЭ в странах СНГ, на Ук­
раине и в России в частности, находится на раннем этапе. В
2011 году доля возобновляемой энергетики в общем объеме
производства в РФ составила 0,9% с установленной мощнос­
тью в 2,1 ГВт. К 2020 г. доля ВИЭ возрастет до 4,5% с уста­
новленной мощностью в 25 ГВт, т.е. более чем в 10 раз.
Использование возобновляемых источников энергии иг­
рает важную роль в развитии распределенной энергетики.
Поэтому, несмотря на серьезные проблемы, сдерживающие
использования ВИЭ в странах СНГ, есть существенные пред­
посылки для их активного развития на постсоветском прост­
ранстве (табл.1). Важно отметить, что для дальнейшего раз­
вития ВИЭ необходима интеграция наших стран в мировое
пространство на различных уровнях взаимодействия (табл.2).
При этом использование ВИЭ для объектов распределен­
ной энергетики является приоритетной областью её исполь­
зования в отделенных регионах Украины и тем более РФ,
где просто отсутствует централизованное электроснабжение.
И в этом сегменте установки, использующие ВИЭ, иногда
предпосылки
энергетике
использования
ВИЭ
в
распреде­
РФ:
в РФ газифицировано всего лишь около 50% населен­
ных пунктов, а в ряде регионов - не более 35%;
2/3 территории РФ расположены вне сетей централизо­
ванного электроснабжения;
более 50% регионов РФ зависят от завоза топлива на
ТЭС;
20 млн. россиян живут в регионах с высокими тарифа­
ми на электроэнергию - более
Похожая ситуация сложилась и в ряде других стран СНГ,
особенно в азиатских.
Остановимся на особенностях основных технологий, ис­
пользуемых в возобновляемой электроэнергетике.
Это одно из самых быстроразвивающихся, можно ска­
зать, популярных направлений получения электроэнергии из
ВИЭ. В то же время это самая экологически опасная техно-
логия получения электроэнергии из ВИЭ, поскольку конст­
рукция современных ветрогенераторов такова, что при их ра­
боте образуются инфразвуковые колебания большой мощно­
сти, губительные для всего живого.
Отметим, что распространение ветроэнергетических ус­
тановок также ограничивается:
непостоянностью ветра как источника энергии;
сложностями с подключением к существующим сетям вви­
ду отдаленности наиболее благоприятных территорий для
установки ветрогенераторов от существующей инфраст­
руктуры;
нарушением эстетического пейзажа ввиду установки ог­
ромных 100-метровых ветровых «пропеллеров».
В стоимости ветрогенератора 80% приходится на стои­
мость самой ветряной турбины. Поэтому для удешевления
ветрогенераторов надо, в первую очередь, направлять уси­
лия на удешевление ветряных турбин.
Основные
направления
развития
технологий
в
ветроэнер­
гетике:
1. Улучшение материалов:
снижение веса пропеллеров (использование углеродных
волокон и углепластика);
уменьшение доли стали в башенных конструкциях.
2. Улучшение системы привода, т.е. генератора и управ­
ляющей электроники:
использование постоянных электромагнитов в электро­
генераторах;
развитие технологии сверхпроводников для более легких
и эффективных электрогенераторов.
3. Увеличение генерирующего потенциала:
увеличение высоты турбинных башен;
использование оффшорных ветров и ветров на больших
высотах;
увеличение мощности и размеров ветротурбин (рис.2).
Среди
ров
новых
перспективных
разработок
ветрогенерато­
выделяются:
1. Altaeros Airborne Wind Turbine. В ней используется
оболочка, наполненная гелием для подъема на большие вы­
соты (рис.3).
2. Makani Airborne Wind Turbine. Она на 90% легче тра­
диционных турбин, способна генерировать электричество
на низких скоростях ветра и запускается с использованием
электродвигателя (рис.4).
3. Magenn Air Rotor System (M.A.R.S.) (рис.5). Турбина та­
кой системы улавливает энергию ветра на высоте от 200 до
300 м, а также струйные потоки воздуха, возникающие прак­
тически на любой высоте.
В этой вертикальной турбине высотой около 10 м и ши­
риной около полутора метров заложен большой потенциал
для использования в городских условиях (рис.7). Но жители
из таких городов точно уйдут или вымрут.
Наиболее перспективными технологиями в ветроэнерге­
тике станут те, что позволят снизить зависимость их эффек-
тивности от размеров турбин, т.е., в первую очередь, Windspire
и Wind Harvester.
Вроде бы очень простая и эффективная технология: на
электростанцию не надо постоянно подвозить топливо, уво­
зить его отходы (как на угольных ТЭС), строить высокие
трубы и т.п.
Однако
эта
технология
имеет
ряд
проблем:
зависимость от погодных и климатических условий;
непостоянность и непредсказуемость основного источни­
ка энергии.
1. Wind Harvester - новая модель ветрогенератора, осно­
вывается на возвратно-поступательном движении с исполь­
зованием горизонтальных аэродинамических поверхностей.
2. Ветряная линза. Она разработана в Японии в универ­
ситете Кюсю. Основное отличие - направленное внутрь изо­
гнутое кольцо, располагающееся по периметру окружности, опи-
Это обусловливает необходимость в использовании очень
не дешевых накопителей энергии, либо в использовании ФЭС
вместе с дополнительным источником электроэнергии, напри­
мер дизель-генератором.
Недостатком ФЭС является также то, что это ещё недо­
работанная технология, имеющая:
низкий КПД - от 4...5% до 20% для традиционных фото­
электрических модулей (ФЭМ) и до 40% для концентри­
рующих ФЭМ;
низкую энергоемкость - около 8...12 м2/кВт, из-за чего
ФЭС занимают большие территории;
высокую стоимость как самой станции, так и вырабаты­
ваемой ею электроэнергии.
сываемой лопастями турбины при вращении (рис.6). Это уве­
личивает мощность ветряной турбины втрое при одновремен­
ном уменьшении уровня шума. Такая система имеет наиболь­
ший потенциал для использования в открытом море.
Существенным недостатком ФЭС является высокая сто­
имость накопителей и преобразователей переменного тока,
достигающая до 50% от общей стоимости ФЭС.
Основные показатели солнечных батарей, произведенных
по различным технологиям, приведены в табл.3.
Наиболее
солнечных
перспективными
батарей
технологиями
производства
являются:
В приливной и волновой энергетике используется кине­
тическая энергия воды. При этом в приливной энергетике
используется энергия морских приливов и отливов за счет
перепада в уровне воды, а в волновой энергетике использу­
ются водные течения и колебания волн.
Основные
• термофотоэлектрические (TPV) ячейки с узкой запрещен­
ной зоной (low gap-band);
недостатки
приливной
и
волновой
энергетики:
высокие капитальные затраты на строительство (от 2,5
до 7 млн. евро за 1 МВт установленной мощности);
быстрый износ генерирующего оборудования под воз­
действием воды;
зависимость от природных явлений;
дороговизна и сложность техобслуживания;
географическая привязка к береговой линии и удален­
ность от существующих электрических сетей;
негативное влияние на окружающую среду.
усовершенствованные неорганические тонкопленочные
ФЭМ - сферические ФЭМ на основе селенида меди-ин­
дия (CIS) и тонкопленочные поликристаллические крем­
ниевые ФЭМ;
органические ФЭМ (в том числе фотосенсибилизированные красителем ФЭМ на основе органических полимеров).
В настоящее время проводится исследовательские и опыт­
но-конструкторские работы, направленные на снижение сто­
имости фотоэлектрических модулей.
Удешевление
стигается
за
электроэнергии,
вырабатываемой
ФЭС,
до­
счёт:
1. Снижения стоимости и сроков окупаемости ФЭМ (рис.8):
использования поликремневых заменителей (например,
металлургического кремния);
использования более тонких и имеющих больший КПД фо­
тоэлектрических пластин.
2. Использования органических материалов взамен де­
фицитного сырья (такого, как серебро, индий, теллур, свинец
и кадмий).
3. Повышение КПД фотоэлектрических модулей 1 и 2
поколений за счёт:
повышения энергоемкости, благодаря уменьшению по­
верхности ФЭМ;
снижения расхода материалов на изготовление ФЭМ, бла­
годаря использованию пленочных ФЭМ.
Основные
направления
развития
технологий
в
приливной
энергетике:
1. Усовершенствование приливных плотин:
улучшение антикоррозийных свойств материалов;
повышение эффективности генераторов на приливных пло­
тинах.
2. Использование приливного течения:
генерация электроэнергии непосредственно от течения
воды во время приливов;
исследования в области различных видов турбин (гори­
зонтальных и вертикальных) для преобразования энергии
приливного течения;
исследований новых, не турбинных технологий.
3. Модернизация фиксаторов преобразователей прилив­
ного течения путем использования:
якорной стоянки на гравитационном фундаменте или за­
бивных сваях;
плавающей платформы, закрепленные с помощью при­
чальных линий.
Среди новых перспективных р а з р а б о т о к в
гетике
волновой
энер­
выделяются:
волновые аттенюаторы типа Pelamis Wave Energy - пре­
образователи волновой энергии в виде змеевидных уст­
ройств, наполовину погруженных в воду (рис.11).
генераторы с жидким/газообразным рабочим телом, на­
пример. SDE Wave Power (рис.12), использующие гидро­
динамическую энергию волн для приведения в движение
пистонов в гидравлическом моторе или Archimedes Wave
Swing-Ill с рядом устройств из множества уловителей вол­
новых колебаний на гибкой мембране, конвертирующих
энергию волн в пневматическую энергию посредством
сжатия воздуха в каждом устройстве,
волновые генераторы на принципе обратного маятника
(Inverted Pendulum), например, bioWAVE™ (рис.13), в ко­
тором ряд поплавков и лопастей взаимодействует с ко­
леблющейся морской поверхностью (потенциальной энер­
гией) и подводными течениями (кинетической энергией),
конвертируя энергию волн в электричество специаль­
ным конвертором.
Несмотря на широкое распространение производства эле­
ктрической энергии из биомасс, технология выработки энер­
гии из них имеет ряд проблем:
Среди
гетике
новых
перспективных
разработок
в
приливной
энер­
выделяются:
системы с использованием трубки Вентури, например,
Rotech Tidal Turbine (рис.9) - двусторонняя турбина с го­
ризонтальной осью, расположенная внутри симметричной
конической трубки Вентури, преобразует энергию тече­
ния в электроэнергию;
колеблющееся подвод­
ное крыло, в котором
применяются плавники
вместо вращающихся
элементов, приводимые
в движение течением;
использование мостов
в качестве приливных
электростанций, напри­
мер, проект компании Bluenergy (рис.10);
магнитогидродинамические системы (MHD) (эта техноло­
гия использует криогенно охлажденную сверхпроводящую
электромагнитную катушку, установленную на морском
дне, в которой проходящие приливные волны вырабаты­
вают электроэнергию).
Основные
направления
развития
технологий
в
волновой
энергетике:
усовершенствование технологий переливных турбинных
генераторов типа WaveDragon путем повышения их КПД
и снижения перепадов в мощности вырабатываемой ими
электроэнергии;
развитие технологии уровневых уловителей (point absorber)
на плавучих буях с применением различных способов от­
бора мощности: электромагнитных, механических, гидрав­
лических.
вредные выбросы при сжигании (NO x , сажа, зола, СО,
С0 2 );
необходимость земельных и водных ресурсов для выра­
щивания биотоплива, т.е. эта технология конкурирует с
производством пищевых продуктов;
сезонный характер роста ряда культур, из которых полу­
чают биотопливо.
Процесс развития технологий использования биомасс в
энергетике показан на рис.14, из которого видно, что это
длительный и дорогостоящий процесс.
Наиболее
логий
в
перспективные
направления
развития
техно­
биоэнергетике:
использование новых видов топлива из биомасс, вклю­
чая различные бытовые и промышленные отходы;
повышение теплоотдачи брикетов биомассы за счет сушки;
совместное сжигание смесей биомассы с традиционны­
ми видами топлива, как показано на рис.15, - это наи­
более дешевая технология;
переоборудование существующих генерирующих мощнос­
тей на углеводородном топливе под использование био­
масс;
интегрированная газификация биомасс с топливными ячей­
ками.
стоит запретить. Кроме того, биоэлектростанции характери­
В настоящее время все технологии получения электроэнер­
гии из ВИЭ, исключая гидроэнергетику, находятся на началь­
зуются:
повышенным выбросом вредных веществ в атмосферу;
ном этапе своего развития. При этом отсутствуют «доведен­
сезонностью работы, из-за того, что надо дождаться бу­
ные» до технических параметров, характерных для традицион­
дущего урожая.
ных электростанций, ВИЭ электростанции. То, что мы сейчас
Отметим также, что на всех электростанциях, использую­
видим в ветроэнергетике и в солнечной электроэнергетике, -
щих ВИЭ стоимость 1 кВт*ч во много раз (иногда в 50-100 раз)
это опытные лабораторные образцы с низкой эффективность
выше, чем на традиционных ТЭС, не говоря уже об АЭС
и надежностью, которые волюнтаристическим путем, в угоду
или ГЭС. Т.е. увеличение доли ВИЭ электростанций в об­
щем производстве электроэнергии для конечного потребите­
скорейшего получения прибыли, поставлены на конвейер.
Все
ТОПЛИВНЫХ
электрогенераторы,
ЭС),
использующие
ВИЭ
(кроме
бИО-
ля приведет к росту тарифов на электроэнергию минимум в
10-20 раз. Это уже и происходит в странах ЕС, бездумно
отличаются:
дороговизной вырабатываемой ими электроэнергии;
внедривших массу ВЭС.
низким качеством вырабатываемой ими электроэнергии;
низким КПД;
постоянными перебоями в работе;
зависимостью от погодных и суточных условий;
малым сроком службы;
низкой надежностью.
Кроме
зующих
того,
основные
недостатки
электростанций,
исполь­
ВИЭ:
1. Ветрогенераторы:
опасны для окружающей среды;
требуют дорогостоящей распределенной сети сбора вы­
рабатываемой ими электроэнергии;
перегружают существующие электросети, из-за суточных
перетоков энергии из одних регионов страны в другие,
дороги и малоэффективны.
2. ФЭС:
не окупаются в течение срока службы;
занимают значительную площадь;
требуют дорогостоящего дополнительного электрообору­
Поэтому нынешний путь роста числа ВИЭ электростанций
дования.
использующих «сырые» технические решения - это путь в ту­
3. Приливная и волновая энергетика:
пик. Из-за широкого распространения ВИЭ электростанций мы
опасны для окружающей среды;
имеют очень короткий срок службы;
дороги в техобслуживании;
удалены от традиционных линий ЛЭП.
4. Биоэлектростанции.
Само по себе сжигание продуктов питания для произ­
рискуем не только получим большой рост цен на электро­
энергию, но и потерять углеводородные ТЭС как отрасль, по­
сле чего может случится настоящий энергетический коллапс.
Массовое строительство ВИЭ электростанций надо немед­
ленно прекратить. Сначала надо довести ВИЭ электроуста­
водства электроэнергии в условиях голода в ряде стран Зем­
новки в лабораторных условиях, и при этом обеспечить се­
ли уже антигуманно и преступно. Такие станции безусловно
бестоимость вырабатываемой ими электроэнергии на уров­
не электроэнергии вырабатываемой ТЭС, а уже потом, без
использования всяких грабительских «зеленых тарифов», на­
чинать их серийное производство и массовое внедрение.
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа