Evaluarea eficienței energetice a instalațiilor bazate pe surse regenerabile de energie

În prezent, multe țări din întreaga lume se îndreaptă din ce în ce mai mult către modalități de economisire a resurselor. În ultimii ani, structura producției de energie în lume s-a schimbat spre o scădere a ponderii energiei neregenerabile și o creștere a ponderii surse regenerabile de energie (SRE)... Cele mai dinamice industrii RES în dezvoltare sunt energia solară și eoliană.

În mod tradițional, se disting următoarele motive care contribuie la dezvoltarea surselor de energie regenerabilă:

• o distribuție mai uniformă pe teritoriul planetei și, ca urmare, o mai mare disponibilitate a acestora;
• absența aproape completă a emisiilor de poluanți în mediu în timpul funcționării (nu pentru toate tipurile de surse regenerabile de energie);
• epuizarea resurselor fosile și a resurselor nelimitate pentru unele tipuri de surse regenerabile de energie (eoliană și solară);
• îmbunătățiri semnificative ale tehnologiilor de producere a energiei (în special pentru energia solară și eoliană).

Dezvoltarea surselor regenerabile de energie este facilitată și de faptul că în prezent peste 50 de țări din întreaga lume au adoptat (parțial în Rusia) și sunt în vigoare legi și măsuri guvernamentale de reglementare pentru a sprijini energia regenerabilă. În plus, un factor important pentru dezvoltarea surselor de energie regenerabilă este reducerea investițiilor de capital în construcția de instalații electrice pe baza acestora.

Cea mai semnificativă reducere a investițiilor de capital specifice în construcții revine unor astfel de instalații electrice precum centrale eoliene (HPP) șicentrale solare fotovoltaice (SPPP)… Pentru instalațiile de energie regenerabilă, cum ar fi centrale hidroelectrice (HPP), mic centrale hidroelectrice (HPP), centrale geotermale (GeoPP) șicentrale bioelectrice (BioTES), valorile investițiilor de capital au scăzut, dar nu semnificativ. În plus, în ultimii ani a existat o tendință de reducere a costurilor de exploatare (actuale) șivaloarea actuală a energiei electrice (costul nivelat al energiei — LCOE).

În prezent, instalațiile de energie regenerabilă în anumite condiții sunt destul de competitive din punct de vedere economic.

Motivele dezvoltării atât de intense a surselor de energie regenerabilă, în special a energiei eoliene și solare, constă și în faptul că abordarea evaluării eficienței instalațiilor energetice s-a schimbat în direcția multicriteriilor în lume, existând o tendință spre descentralizarea sistemelor de alimentare cu energie și dezvoltarea energetică regională, în special bazate pe surse regenerabile de energie. …

În practica străină, împreună cu indicatorii economici, indicatorii energetici și de mediu sunt utilizați pentru a evalua eficiența instalațiilor de energie electrică.

Următorii sunt acceptați ca indicatori energetici: timpul de recuperare a energiei (EPBT) șiraportul de eficiență energetică (rentabilitatea investiției (EROI)).

Perioada de recuperare a energiei indică timpul în care centrala electrică considerată cu energia generată compensează costurile energetice ale creării, exploatării și dezafectării acesteia.

Raportul de eficiență energetică este raportul dintre energia produsă în faza de exploatare și energia consumată pe parcursul ciclului de viață al unei centrale electrice, care constă din trei etape principale: construcție, exploatare și dezafectare.

Principalii indicatori de mediu sunt:

• potenţialul de încălzire globală (GWP);
• potenţial de oxidare (AP);
• Potențial de eutrofizare (EP)

Potențialul de încălzire globală — un indicator care determină gradul de impact al diferitelor gaze cu efect de seră asupra încălzirii globale.

Potenţial de oxidare — un indicator care caracterizează impactul asupra mediului al emisiilor de poluanți capabili să formeze acizi.

Potenţial de eutrofizare — un indicator care caracterizează deteriorarea calității apei ca urmare a acumulării de nutrienți în apă.

Valorile acestor indicatori sunt determinate pe baza următorilor poluanți: potențialul de încălzire globală se calculează pe baza CO, CO2 și CH4 și se măsoară în kgCO2eq, potențialul de oxidare — SO2, NOx și HCl și măsurat în kgSO2eq., potențialul de eutrofizare — PO4, NH3 și NOx și se măsoară în kg PO4eq.Fiecare tip de poluant are greutatea sa specifică.

Numeroase studii au arătat: instalații de energie electrică bazate pe surse regenerabile de energie, în special SFES și WPP, de regulă, energetic și ecologic mai eficientdecât instalațiile de energie neregenerabilă.

Eficiența energetică a instalațiilor energetice bazate pe surse regenerabile de energie (în special energia eoliană și solară) a crescut semnificativ în ultimii 5-10 ani.

Tabelul prezintă estimări ale perioadelor de recuperare a energiei obținute de diferiți autori pentru centralele eoliene onshore și SEP-uri de diferite tipuri și CHE de diferite capacități. Din acestea, rezultă că perioada de amortizare a energiei pentru fermele eoliene de pe uscat este de 6,6 până la 8,5 luni, SFES de 2,5–3,8 ani, iar centralele hidroelectrice mici, de 1,28–2,71 ani, respectiv.

Reducerea în ceea ce privește plata energiei centralelor electrice bazate pe surse regenerabile de energie se datorează faptului că în lume în ultimii 15-20 de ani s-a înregistrat o dezvoltare și îmbunătățire semnificativă a tehnologiilor de producere a echipamentelor și elementelor energetice. a echipamentelor energetice.

Această tendință este cel mai clar urmărită în CHE și CHE, pentru care ponderea principală a consumului de energie pe parcursul ciclului de viață revine producției principalelor echipamente energetice (turbine eoliene și convertoare fotovoltaice).

Deci, de exemplu, ponderea consumului de energie pentru echipamentul energetic principal al unei centrale hidroelectrice este de aproximativ 70-85%, iar pentru SFES 80-90%.Dacă luăm în considerare centralele hidroelectrice și centralele hidroelectrice ca parte a parcurilor eoliene și solare, atunci ponderea specifică a componentelor costurilor energetice în acest caz va diferi ușor de valorile date, deoarece va fi necesar să se țină cont de energia costurile de producție din cabluri.

Creșterea competitivității economice a instalațiilor energetice bazate pe SRE, precum și eficiența energetică și a mediului mai ridicată a acestora în comparație cu sursele neregenerabile, contribuie la dezvoltarea din ce în ce mai intensă a instalațiilor energetice pe bază de SRE în lume.

Potrivit prognozelor, capacitatea instalată a instalațiilor de energie regenerabilă, în special energie eoliană și solară, în lume va continua să crească atât pe termen scurt, cât și pe termen lung. De asemenea, conform previziunilor, ponderea surselor regenerabile de energie în producția totală de energie va crește și în lume.

evaluarea performanței energetice și de mediu a ciclului de viață al centralelor electrice. Aceste estimări arată că instalațiile energetice bazate pe surse regenerabile de energie (în special centralele eoliene și SFES) sunt în majoritatea cazurilor mai eficiente din punct de vedere energetic și ecologic decât sursele de energie neregenerabile.

Selecția celor mai eficiente opțiuni pentru instalațiile energetice din Rusia se realizează în prezent numai pe baza indicatorilor de eficiență economică. Determinarea ciclului de viață energetic și a eficienței de mediu a centralelor electrice, inclusiv a celor bazate pe surse regenerabile de energie, nu se realizează, ceea ce nu permite o evaluare cuprinzătoare a eficienței acestora.

În Rusia, există un număr mare de regiuni și zone descentralizate și deficitare energetice, cu infrastructură de rețea slabă, fonduri energetice epuizate, dar cu un potențial mare de energie eoliană, solară și alte tipuri de energie regenerabilă, a căror utilizare, cu o utilizare cuprinzătoare. evaluarea generală se poate dovedi nu numai economică, ci și din punct de vedere energetic și ecologic, mai eficientă decât utilizarea surselor de energie neregenerabile.

Pe baza articolului de doctor în științe tehnice, profesorul G.I. Sidorenko „Despre problema eficienței instalațiilor energetice bazate pe surse regenerabile de energie” în revista „Energie: economie, tehnologie, ecologie”