Ocena efektywności energetycznej obiektów opartych na odnawialnych źródłach energii

Obecnie wiele krajów na całym świecie coraz bardziej zmierza w kierunku sposobów oszczędzania zasobów. W ostatnich latach struktura produkcji energii na świecie zmieniła się w kierunku spadku udziału energii nieodnawialnej i wzrostu udziału odnawialne źródła energii (OZE)... Najbardziej dynamicznie rozwijającymi się branżami OZE są energetyka słoneczna i wiatrowa.

Tradycyjnie wyróżnia się następujące przyczyny, które sprzyjają rozwojowi odnawialnych źródeł energii:

• bardziej równomierne rozmieszczenie na terytorium planety, a co za tym idzie ich większa dostępność;
• prawie całkowity brak emisji zanieczyszczeń do środowiska podczas eksploatacji (nie dla wszystkich typów OZE);
• wyczerpywanie się zasobów kopalnych i niewyczerpanych zasobów dla niektórych rodzajów odnawialnych źródeł energii (wiatrowych i słonecznych);
• znaczne udoskonalenia technologii produkcji energii (zwłaszcza w przypadku energii słonecznej i wiatrowej).

Rozwojowi odnawialnych źródeł energii sprzyja również fakt, że obecnie ponad 50 krajów na całym świecie przyjęło i obowiązuje (częściowo w Rosji) ustawy i rządowe środki regulacyjne wspierające energetykę odnawialną. Ponadto ważnym czynnikiem rozwoju OZE jest ograniczenie nakładów kapitałowych na budowę bazujących na nich obiektów elektroenergetycznych.

Najbardziej znacząca redukcja konkretnych inwestycji kapitałowych w budownictwie przypada na takie obiekty energetyczne jak elektrownie wiatrowe (HPP) Ielektrownie fotowoltaiczne (SPPP)… Dla obiektów energii odnawialnej, takich jak elektrownie wodne (HPP), mały elektrownie wodne (HPP), elektrownie geotermalne (GeoPP) Ibioelektrownie (BioTES), wartości inwestycji kapitałowych spadły, ale nie znacząco. Ponadto w ostatnich latach pojawiła się tendencja do ograniczania kosztów operacyjnych (bieżących) iwartość bieżąca energii elektrycznej (uśredniony koszt energii — LCOE).

Obecnie instalacje energii odnawialnej w pewnych warunkach są dość konkurencyjne ekonomicznie.

Przyczyny tak intensywnego rozwoju odnawialnych źródeł energii, zwłaszcza wiatrowej i słonecznej, leżą również w fakcie, że podejście do oceny efektywności obiektów energetycznych zmieniło się w kierunku wielokryterialnym na świecie, istnieje tendencja do decentralizacja systemów dostaw energii i regionalny rozwój energetyki, zwłaszcza w oparciu o odnawialne źródła energii. …

W praktyce zagranicznej, wraz ze wskaźnikami ekonomicznymi, do oceny efektywności obiektów elektroenergetycznych stosuje się wskaźniki energetyczne i środowiskowe.

Następujące wskaźniki są akceptowane jako wskaźniki energetyczne: czas zwrotu energii (EPBT) Iwspółczynnik efektywności energetycznej (zwrot z inwestycji (EROI)).

Okres zwrotu energii oznacza czas, w którym rozpatrywana elektrownia wytwarzaną energią rekompensuje koszty energetyczne jej powstania, eksploatacji i likwidacji.

Wskaźnik efektywności energetycznej to stosunek energii wyprodukowanej w fazie eksploatacji do energii zużytej w cyklu życia elektrowni, który składa się z trzech głównych etapów: budowy, eksploatacji i likwidacji.

Główne wskaźniki środowiskowe to:

• współczynnik ocieplenia globalnego (GWP);
• potencjał utleniania (AP);
• Potencjał eutrofizacji (EP)

Potencjał tworzenia efektu cieplarnianego — wskaźnik określający stopień wpływu różnych gazów cieplarnianych na globalne ocieplenie.

Potencjał utleniania — wskaźnik charakteryzujący wpływ na środowisko emisji zanieczyszczeń zdolnych do tworzenia kwasów.

Potencjał eutrofizacji — wskaźnik charakteryzujący pogorszenie jakości wody w wyniku gromadzenia się w wodzie składników pokarmowych.

Wartości tych wskaźników określane są na podstawie następujących zanieczyszczeń: współczynnik ocieplenia globalnego obliczany jest na podstawie CO, CO2 i CH4 i mierzony w kgCO2eq, potencjał utleniania — SO2, NOx i HCl i mierzony w kgSO2eq., potencjał eutrofizacji — PO4 , NH3 i NOx i jest mierzony w kg PO4eq.Każdy rodzaj zanieczyszczeń ma swój ciężar właściwy.

Liczne badania wykazały: obiektów elektroenergetycznych opartych na odnawialnych źródłach energii, zwłaszcza SFES i WPP, z reguły energetycznie i ekologicznie bardziej wydajneniż instalacje wykorzystujące energię nieodnawialną.

Efektywność energetyczna obiektów energetycznych opartych na odnawialnych źródłach energii (zwłaszcza wiatrowej i słonecznej) znacznie wzrosła w ciągu ostatnich 5-10 lat.

W tabeli przedstawiono szacunki okresów zwrotu energii uzyskiwane przez różnych autorów dla lądowych elektrowni wiatrowych i SEP różnych typów oraz HPP o różnych mocach. Z nich wynika, że ​​okres zwrotu energii dla lądowych farm wiatrowych wynosi odpowiednio od 6,6 do 8,5 miesiąca, SFES 2,5–3,8 roku, a małych elektrowni wodnych 1,28–2,71 roku.

Obniżenie z tytułu opłat za energię elektrowni opartych na odnawialnych źródłach energii wynika z faktu, że na świecie w ciągu ostatnich 15-20 lat nastąpił znaczny rozwój i doskonalenie technologii produkcji urządzeń i elementów energetycznych urządzeń energetycznych.

Najwyraźniej trend ten jest widoczny w elektrowniach HPP i HPP, dla których główna część zużycia energii w trakcie cyklu życia przypada na produkcję głównych urządzeń energetycznych (turbiny wiatrowe i przetwornice fotowoltaiczne).

Na przykład udział zużycia energii dla głównych urządzeń energetycznych elektrowni wodnej wynosi około 70-85%, a dla SFES 80-90%.Jeżeli elektrownie wodne i elektrownie wodne uznamy za część elektrowni wiatrowych i fotowoltaicznych, to ciężar właściwy składników kosztów energii w tym przypadku będzie się nieznacznie różnił od podanych wartości, gdyż konieczne będzie uwzględnienie energii koszty produkcji z kabli.

Rosnąca konkurencyjność ekonomiczna obiektów energetycznych opartych na OZE, a także ich wyższa efektywność energetyczna i środowiskowa w porównaniu ze źródłami nieodnawialnymi, przyczyniają się do coraz intensywniejszego rozwoju obiektów energetycznych opartych na OZE na świecie.

Według prognoz moc zainstalowana instalacji OZE, zwłaszcza wiatrowych i słonecznych, na świecie będzie nadal rosła zarówno w krótkim, jak i długim okresie. Ponadto, zgodnie z prognozami, na świecie wzrośnie również udział odnawialnych źródeł energii w całkowitej produkcji energii.

ocena efektywności energetycznej i środowiskowej elektrowni w cyklu życia. Te szacunki to pokazują obiekty energetyczne oparte na odnawialnych źródłach energii (zwłaszcza elektrownie wiatrowe i SFES) są w większości przypadków bardziej efektywne energetycznie i środowiskowo niż nieodnawialne źródła energii.

Wybór najbardziej efektywnych opcji dla obiektów energetycznych w Rosji odbywa się obecnie wyłącznie na podstawie wskaźników efektywności ekonomicznej. Nie prowadzi się wyznaczania cyklu życia i efektywności energetycznej elektrowni, w tym opartych na odnawialnych źródłach energii, co nie pozwala na kompleksową ocenę ich efektywności.

W Rosji istnieje duża liczba zdecentralizowanych i niedoborowych energetycznie regionów i obszarów o słabej infrastrukturze sieciowej, wyczerpanych funduszach energetycznych, ale o dużym potencjale energii wiatrowej, słonecznej i innych rodzajów energii odnawialnej, których wykorzystanie, przy kompleksowej ogólnej ocenie, może okazać się nie tylko ekonomicznie, ale także energetycznie i środowiskowo bardziej efektywne niż wykorzystanie nieodnawialnych źródeł energii.

Na podstawie artykułu doktora nauk technicznych, profesora G.I. Sidorenko „W sprawie efektywności obiektów energetycznych opartych na odnawialnych źródłach energii” w czasopiśmie „Energia: ekonomia, technologia, ekologia”