Смекни!
smekni.com

Солнечная энергетика (стр. 7 из 8)

B Краснодарском крае в 1999 г. валовой вы­брос загрязняющих веществ в атмосферу пред­приятиями энергетики составил 15,71тыс.т, или 15,3% общего выброса предприятиями края, что также осложняет экологическую ситуацию в курор­тном регионе. Ha предприятиях теплоэнергетики не сооружают установки очистки отходящих дымовых газов, на котлоагрегатах отсутствуют конт­рольно-измерительные приборы для поддержания оптимального режима горения, эксплуатируется устаревшее котельное оборудование.

Поэтому работы по проектированию и внедре­нию комбинированных солнечно-топливных коте­льных, использующих наиболее экологически бе­зопасное топливо и оборудованных системами очистки дымовых газов, что способствует улучше­нию экологической обстановки в регионе, должны получить широкую поддержку со стороны власт­ных структур и муниципальных предприятий, обеспечивающих централизованное теплоснабжение потребителей. Это особенно важно для региона Сочи, характеризующегося высокими требованиями к экологической безопасности рекреационной зоны, на фоне благоприятных для внедрения энергоуста­новок на базе НВИЭ природно-климатических условий. Bэтом плане опыт, полученный при разработке солнечно-топливной котельной в пос. Солоники Лазаревского района Сочи, представля­ется весьма полезным и должен учитываться при формировании региональных программ энерго­снабжения и устойчивого развития территории.


6. Перспективы развития фотоэлектрических технологий.

Устойчивое развитие человечества в зна­чительной степени зависит от наличия энергии и ее качества. Возобновляемые источники энергии (ВИЗ) могут помочь решению этих важных энергетических проблем, поскольку они доказали свою надежность и экологичность. Отсюда тот повышенный ин­терес, который проявляют крупные нефтяные компании мира к инвестированию в ВИЭ. За год в мире потребляется столько нефти, сколько ее образовалось в природных условиях за 2 млн лет. Предполагается, что пик использования неф­тяных ресурсов наступит около 2030 г. [5].

Солнечные технологии, включая фотоэлек­тричество, могут стать конкурентоспособными уже в следующем десятилетии при соответст­вующей общественной и финансовой поддержке. Переход к крупномасштабному ис­пользованию ВИЭ произойдет в 21 веке. Это связано и с возрастающей потребностью раз­вивающихся стран в электроэнергии (нехватка электроэнергии уже сейчас существует в ряде стран, включая Китай и Индию, а рост населе­ния усугубляет эту проблему). Через 30—40 лет дополнительно потребуется 5000 ГВт установ­ленной мощности, что примерно в 2 раза боль­ше современного уровня.

За последние 10-20 лет в США в области фотоэлектрического способа получения энер­гии достигнут значительный прогресс, и стои­мость производимой энергии снизилась на по­рядок (рис. 14). Это результат усовершенство­вания многих компонентов, однако существует еще много возможностей для дальнейшего со­вершенствования и улучшения стоимостных и режимных характеристик фотоэлектрических систем.

Прогрессу в использовании ВИЭ в США способствовали политика в области охраны окружающей среды, развитие самих техноло­гий и промышленности. Были оформлены дотации и субсидии, приняты другие стимули­рующие меры, которые способствовали росту использования ВИЭ. За период 1975—1990 гг. в солнечные энергетические технологии вло­жено более 38 млрд долл. государственных суб­сидий.

B федеральной программе "Стратегия ус­тойчивой энергетики США", утвержденной в 1995 г. в качестве приоритетного направления, предусмотрено оказание правительством со­действия развитию и освоению ВИЭ с целью уменьшения объемов сжигания топлива, за­щиты окружающей среды и глобальной энер­гетической безопасности страны на перспек­тиву, а также распространения американских солнечных энергетических технологий в дру­гие страны для расширения рынка сбыта.

США активно вовлечены во многие между­народные программы, которые способствуют использованию ВИЭ. Сравнительно недавно предприняты инициативы по поддержке ис­пользования ВИЭ в Мексике, ЮАР и Индии и осуществлению проектов по энергоснабже­нию деревень от фотоэлектрических устано­вок. Их предполагается использовать в сочета­нии с ветроэлектрическими для водоподъема, освещения, обеспечения работы радио и теле­визоров. До сих пор около 2 млрд человек в мире живет в удаленных от линий электропе­редачи районах и не пользуется электроэнер­гией даже для освещения. Затраты на полную электрификацию таких районов путем подсое­динения к действующим энергосистемам мо­гут превысить 1 трлн долл..

Дизельные электростанции небольшой мощ­ности работают крайне неудовлетворительно при низких нагрузках, они очень чувствитель­ны к качеству обслуживания, что создает мно­жество проблем, одной из которых является доставка топлива. Первоначальные затраты на установку ВИЭ намного меньше, чем подсое­динение деревень к существующим сетям, а соответствующие эксплуатационные затраты с учетом всего срока службы у них оказываются ниже, чем удизельных электростанций. Кроме того, экономические, социальные, экологиче­ские и политические тенденции повсюду спо­собствуют переходу к децентрализованной сис­теме энергоснабжения.

Действующая в США с 1997 г. программа "Миллион солнечных крыш" предусматривает до 2010 г. установку солнечных энергосистем (фотоэлектрических и тепловых) на крышах одного миллиона муниципальных и частных домов [6]. Из федерального бюджета заплани­ровано выделение финансовой помощи около 6,3 млрд долл. Основные цели программы: уменьшение загрязнения атмосферы, эквива­лентное годовому выбросу от 850 тыс. автомобилей, создание дополнительных 70 тыс. рабо­чих мест, увеличение внутреннего рынка и объемов производства солнечных энергосис­тем при уменьшении их стоимости. Планиру­ется, что к 2005 г. мировой рынок фотоэлек­трических систем превысит 1,5 млрд долл.

B настоящее время в различных штатах США осуществлено строительство достаточно больших энергетических объектов с использо­ванием ВИЭ. B пустыне Мохаве (штат Кали­форния) успешно работает самая крупная сол­нечная электростанция мощностью 354 МВт, которая в летний период снимает пик электри­ческой нагрузки, возникающей вследствие уве­личения потребностей в охлаждении, вентиля­ции и кондиционировании. B климатических условиях этого штата при стоимости обычной электроэнергии 0,14 долл/кВтч (что почти вдвое выше среднего значения по стране) фо­тоэнергетика уже сейчас конкурентоспособна в сравнении с традиционными источниками энергии [6].

Ha всемирной конференции по фотоэлек­тричеству в Глазго (май, 2000 г.) американские специалисты доложили о новой долговременной цели — строительстве в штате Техас солнечной электростанции площадью 107 x 107 миль. По расчетам такая электростанция сможет полно­стью обеспечить потребности США в электри­честве.

Bo многих странах мира намечены и выпол­няются правительственные программы стиму­лирования развития фотоэнергетики. Особые усилия в этой области помимо США прилага­ют Япония и Германия. B соответствии с не­мецким проектом "1000 солнечных крыш" в пе­риод с 1990 по 1994 rr. на жилых домах уста­новлено 2500 систем мощностью по 2—4 кВт. B течение 1998 и 1999 гг. в Германии ежегод­но вводили несколько тысяч фотоэлектриче­ских систем с общей установленной мощно­стью 10 МВт; в начале 2000 г. в дополнение к программе беспроцентного кредитования пра­вительство объявило о введении в действие схемы покупки электроэнергии, произведен­ной фотоэлектростанциями у частных лиц, по цене 0,99 немецких марок/кВтч (0,6 евро), что почти в 10 раз выше стоимости сетевой элек­троэнергии. Эти субсидии сделали фотоэнер­гетику в Германии полностью экономически целесообразной даже при современном уров­не цен. Поэтому интерес к фотоэнергетике у населения возрос настолько, что с января по март 2000 г. рост закупок фотоэлектрических систем превысил по мощности 30 МВт, а в ап­реле — 40 МВт.

B1995—1996 гг. в Японии приступили к реализации программы "70 тысяч фотоэлек­трических крыш", но уже в 1998 г. она пере­смотрена в пользу увеличения числа зданий до 1 млн. при общей установленной мощности фотоэлектрических систем до 5 ГВт.

Основной проблемой современного этапа становления фотоэлектрической индустрии яв­ляется достижение конкурентоспособности прямого преобразования солнечной энергии в электрическую с помощью солнечных элемен­тов (СЭ) (по сравнению с традиционными спо­собами генерирования электроэнергии). Фо­тоэлектрическая установка состоит из СЭ, объединенных в солнечные модули (CM), инвертора напряжения, системы кон­троля и накопителя энергии. B качестве по­следнего используют аккумуляторные батареи или действующую электрическую сеть (но возможно получение водорода, см. пункт 2 ). Ha се­годня стоимость СЭ из кристаллического кремния составляет 2,5—3 долл/Вт, стои­мость CM 5—7 долл/Вт, стоимость фотоэлек­трических установок 9—15 долл/Вт [7](но разрабатываются СЭ на другой основе, см. пункт 4 ). C учетом этого стоимость электроэнергии со­ставляет 0,2—0,5 долл/кВтч, что сравнимо с действующими ценами на электроэнергию (О,03-О,125долл. кВтч).

Структура себестоимости производства CM на сегодня и в недалеком будущем представ­лена ниже (табл. 1).

Ближайшей задачей является снижение стоимости CM до 2, а затем до 1 долл/Вт, что приведет к снижению стоимости электроэнер­гии соответственно до 0,12 и 0,06 долл/кВтч.

При стоимости производства модулей 2 долл/Вт для обеспечения электричеством 1 млрд человек мировая потребность составит 100 ГВт, если принять за допустимую норму 100 Вт установленной мощности CM на одно­го человека. При сроке наполнения рынка в 20 лет ежегодный выпуск модулей должен со­ставить 5 ГВт. Потенциальный объем мирово­го рынка CM в перспективе может достичь 50 ГВт, что обеспечит 10 % общемирового уровня выработки электроэнергии с помощью фотоэлектричества.