Альтернативная энергия

Работы по первому направлению  выполняются в настоящее время  предприятием ГАЕК Крымэнерго и Государственным  Комитетом по водному хозяйству  Автономной Республики Крым согласно “Программе развития ветроэнергетики  и строительства ветростанции в  Крыму до 2010 г.”, которая вошла  составной частью в Комплексную  программу строительства ветроэлектростанции  Украины во исполнение Постановления  Кабинета Министров Украины от 1506.44 г № 415 “О строительстве ветровых электростанций и Указа Президента Украины от 2.03.96 г. № 159,96 “О строительстве  ветровых электростанций”.

Программой определены наиболее перспективные площадки строительства  ВЭС, потенциал энергии ветра  и основные научно-технические решения  по его использованию.

В настоящее время в  Крыму введены в эксплуатацию и планируются до 2010 г. строительство  следующих ВЭС:

а) по предприятиям ГАЭК “Крымпромэнерго”:

• Донузлавская ВЭС с установленной мощностью 5,7 МВт. Введена в действие в мае 1993 г., смонтировано 53 ветроагрегата типа USW-56-100 мощностью 107 кВт. ч. каждый. Выработано на настоящий момент за весь период работы 5341674 кВт. ч электроэнергии, в том числе за 1996 г. - 2600000 кВт. ч. Комплексной программой строительства ВЭС планируется доведение мощностей до 45 МВт к 2000 г.
• Черноморская ВЭС - установленная мощность 0,8 МВт, оснащена 4 ветроаг-регатами АВЭ-250 отечественного производства. Выработано 656960 кВт. ч. Комплексной программой предусматривается доведение мощности первой очереди к 2000 г. до 5 МВт.
• Акташская ВЭС - установленная мощность 1,6 МВт, оснащенная отечественными ветроагрегатами АВЭ-250. Выработано за весь период 769060 кВт. ч. электроэнергии, в том числе за 1996г. - 219176 кВт. ч. Комплексной программой планируется доведение первой очереди мощностью до 9,6 МВт. В дальнейшем планируется увеличение мощности до 17,3 МВт. Дальнейшее наращивание мощностей в системе “Крымэнерго”, согласно Комплексной программе строительства ВЭС на Украине, планируется в Восточном Крыму (Чаганы), где имеется наибольший ветровой потенциал. Предусматривается увеличение мощности ВЭС до 710 МВт.

б) по объектам Госводхоза АР Крым;

• Сакская ВЭС - установленная мощность 0,6 МВт, оснащенная 6 ветрогенера-торами USW-56-100, выработано за весь период 70520 кВт. ч. электроэнергии, в том числе за 1996 г. - 61210 кВт. ч.. Планируется доведение ее мощности к 2000 г. до 20 МВт.
• Планируется также строительство : Мироновской ВЭС с доведением ее мощности к 2000 г. до 17 МВт, Джанкойской ВЭС с доведением ее мощности к 2005 г. до 16 МВт, Пресноводненской ВЭС с доведением ее мощности к 2005 г до 25 МВт и Восточно-Крымской ВЭС с доведением ее мощности к 2010 г-до 150 МВт.
• Кроме того, Комплексной программой строительства ВЭС в Крыму к 2010 г. планируется:
• строительство Западно-Сивашской ВЭС мощностью 10,6 МВт в экономической зоне “Сиваш”;
• строительство Судакской ВЭС с перспективными ветроагрегатами мощностью 300-500 кВт, с доведением ее установочной мощности к 2010 г. до 50 МВт;
• строительство Ялтинской ВЭС в пгт. Кацивели с перспективными ветроагре-гатами мощностью 300-500 кВт, с доведением ее мощности к 2005 г до 10 МВт.

Строительство ВЭС, предусмотренное  Комплексной программой рассчитано до 2010 г. и на эти цели программой выделено 773,7 млн. грн, причем 46,45% обеспечивается из специального расчетного фонда при  НДЦ Украины созданного для целевого финансирования строительства ВЭС. Остальные средства предполагается формировать за счет инвестиций совместных предприятий и других источников, не запрещенных законодательством  Украины. Для привлечения инвесторов для участия в строительстве  ветроэлектростанции, Правительство  Крыма издало Постановление от 25.01.96 г. №23 “О развитии ветроэнергетики  в Крыму”, где предоставляются  льготы при производстве и строительстве  ветроэлектростанции.

Работы должны осуществляться на договорной основе, с конкретными  фирмами исполнителями, финансирование работ предпочтительно из специальных  отечественных и зарубежных фондов.

Принимая во внимание, что  развитие ветроэнергетики может  быть только при наличии обученного персонала, программой предусмотрено  создание центра сервисного обслуживания, среднего и капитального ремонта, а  также межведомственного центра испытаний и сертификации ВЭУ  на базе ликвидируемой СЭС - 5 в г. Щелкино. В функции центра предполагается включить:

• сбор, обработку и осуществление обмена информации с заинтересованными организациями;
• формирование законодательно-нормативной базы;
• участие в проектных работах;
• испытание и сертификация ВЭУ;
• методическая и экспертная помощь организациям и физическим лицам;
• рекламно-выставочная деятельность;
• метеорологические исследования и выбор площадок установки ВЕУ.

Комплексной программой строительства  ВЭС до 2000 г. предусмотрено на эти  цели 8,97 млн. грн.

Таким образом, к 2010 г., при  успешном развитии Комплексной программы  строительства ветроэлектростанции  Украины, предполагается довести общую  мощность ВЭС Крыма до 480 МВт, что  позволит повысить надежность энергосбережения Крыма и дать экономию органического  топлива в размере 290 тыс. т. у. т. в  год.

Выполнение работы по второму  направлению - внедрению малой ветроэнергетики  в Крыму - возможно на основании научно-технических  и опытно-конструкторских разработок, выполненных в КПИ и ИЭД  НАМ Украины. К настоящему времени  разработана серия ветроустановок разных мощностей от 0,5 до 100 кВт и  разного назначения, которые предназначены  для решения следующих целей  и задач по экономии ТЭР:

• автономное снабжение электроэнергией потребителей, не связанных с централизованными электрическими сетями;
• выработка электроэнергии постоянного тока напряжением 12-14 В;
• отопление и горячее водоснабжение помещений, теплиц и др;
• подъем воды и скважин из колодцев;
• малое орошение и мелиорация;
• переработка сельскохозяйственной продукции.

Общая выработка электроэнергии, за счет строительства ветроагрегатов малой мощности может составить  к 2000 г. 3,96 млн. кВт/ч., за период с 2001 по 2005 гг. –6, 41 млн. кВт/ ч и за период с 2006 по 2010 гг. - 11,59 млн. кВт/ч.

При этом, необходимые капитальные  вложения в разработку и строительство  ВЭУ малой мощности составляет соответственно: 4,03; 4,86; 6,57 млн. грн., кроме того стоимость  проектно-конструкторских работ  за этот период составляет - 1,4 млн. грн.

Основными направлениями  по внедрению ветроагрегатов малой  мощности в Крыму на ближайший  период являются:

• проведение маркетинговых исследовании и рекламы;
• государственное экономическое стимулирование производителей и потребителей ветроэнергетического оборудования малой мощности;
• оказание государственной финансовой поддержки предприятиям для организации серийного производства ветроагрегатов на территории АРК;
• проведение разъяснительной работы среди населения Крыма о принципах энергетической эффективности и экономической целесообразности строительства ветроустановок малой мощности.[3],[8].

Солнце.

Солнечные электростанции. После энергетического кризиса 1973 г. правительствами стран и частными компаниями были приняты экстренные меры по поиску новых видов энергетических ресурсов для получения электроэнергии. Таким источником в первую очередь стала солнечная энергия. Были разработаны параболо-цилиндрические концентраторы. Эти устройства концентрируют солнечную энергию на трубчатых приемниках, расположенных в фокусе концентраторов. Интересно, что в 1973 г. вскоре после начала нефтяного эмбарго был сконструирован плоский концентратор, явившийся успехом научной и инженерной мысли. Это привело к созданию первых солнечных электростанций (СЭС) башенного типа. Широкое применение эффективных материалов, электронных устройств и параболо-цилиндрических концентраторов позволило построить СЭС с уменьшенной стоимостью - системы модульного типа. Началось внедрение этих систем в Калифорнии фирмой Луз (Израиль). Были подписаны контракты с фирмой Эдисон на строительство в южной Калифорнии серии СЭС.

В качестве теплоносителя  использовалась вода, а полученный пар подавался к турбинам. Первая СЭС, построенная в 1984 г., имела КПД 14,5%, а себестоимость производимой электроэнергии 29 центов/(кВт-ч). В 1994 г. фирма Луз реорганизована в компанию Солел, базирующуюся в Израиле, и  продолжает успешно работать над  созданием СЭС, ведет строительство  СЭС мощностью 200 МВт, а также разрабатывает  новые системы аккумулирования  энергии. В период между 1984 и 1990 г. фирмой Луз было построено девять СЭС  общей мощностью 354 МВт. Последние  СЭС, построенные фирмой Луз, производят электроэнергию по 13 центов/(кВт-ч) с  перспективой снижения до 10 центов/(кБт-ч). Д. Миле из университета Сиднея улучшил  конструкцию солнечного концентратора, использовав слежение за Солнцем  по двум осям и применив вакуумированный  теплоприемник, получил КПД 25^--30%. Стоимость получаемой электроэнергии составит 6 центов/(кВт-ч).

Строительство первой экспериментальной  установки с таким концентратором начато в 1994 г. а Австралийском национальном университете, мощность установки 2 МВт. Считают, что подобная система будет  создана в США после 2000 г. и  она позволит снизить стоимость  получаемой электроэнергии до 5,4 цента/(кВт-ч). При таких показателях строительство  СЭС станет экономичным и конкурентоспособным  по сравнению с ТЭС.

Другим типом СЭС, получившим развитие, стали установки с двигателем Стирлинга, размещаемым в фокусе параболического зеркального концентратора. КПД таких установок "может  достигать 29%. Предполагается использовать подобные СЭС небольшой мощности для электроснабжения автономных потребителей в отдаленных местностях.

ОТЭС. В перспективе можно использовать для получения электроэнергии разность температуры слоев воды в океане, которая может достигать 20°С. Станции на этой основе (ОТЭС) находятся в разработке. Первый вариант подобной установки мощностью 5 МВт проектируется в Израиле. Меньшие по мощности установки действуют в Австралии, Калифорнии и ряде других стран. Основная сложность перспективы их использования - низкая экономичность и как следствие отсутствие коммерческого интереса.

Фотоэнергетика. Начиная с 70-х годов правительства индустриальных стран израсходовали биллион долларов на разработки фотоэлектрических преобразователей. За последние 10 лет стоимость фотоэлектрических преобразователей снижалась и в 1993 г. достигла 3,5-4,75 дол/Вт, а стоимость получаемой энергии 25-40 центов/(кВт/ч). Мировой объем производства с 6,5 МВт в 1980 г. увеличился до 29 МВт в 1987 г. и в 1993 г. составил более 60 МВт.

В Японии ежегодно выпускается 100 млн. калькуляторов общей мощностью 4 МВт, что составляет 7% мировой торговли фотоэлектрическими преобразователями. Более 20 тыс. домов в Мексике, Индонезии, Южной Африке, Шри-Ланке и в  других развивающихся странах используют фотоэлектрические системы, смонтированные на крышах домов, для получения электроэнергии для бытовых целей.

Наилучшим примером использования  таких систем является Доминиканская  республика, где 2 тыс. домов имеют  фотоэлектрические установки, сконструированные  в последние 9 лет. Стоимость такой  установки 2 тыс. дол.

В Шри-Ланке израсходовано 10 млн. дол на электрификацию 60тыс. домов  с помощью фотосистем. Стоимость  установки мощностью 50Вт, включающая фотопанель, источник света и аккумуляторную батарею, составляет 500 дол.

В будущем стоимость ycтaновки  для малых систем будет снижаться, например установки с люминесцентными  лампами. В Кении в течение  последних лет 20 тыс. домов электрифицировано  с помощью фотосистем по сравнению  с 17 тыс. домами, где за это же время  введено централизованное электроснабжение. В Зимбабве за счет кредита в 7 млн. дол, выделенного в 1992 г., будет электрифицировано 20 тыс. домов в течение 5 лет. Мировым  банком выделен кредит в 55 млн. дол. для электрификации 100 тыс. домов  в Индии фотосистемами. В США  стоимость 1 км распределительных электросетей составляет 13-33 тыс. дол. Контракт на установку  мощностью 500 МВт, включающую электроснабжение дома, освещение, радио, телевидение  и компьютер, составляет не менее 15 тыс. дол. (включая аккумуляторную батарею). Уже имеется 50 тыс. таких установок  в городах и ежегодно строится около 8 тыс. установок. Среди индустриальных стран кроме США также лидируют в использовании фотосистем в  домах Испания и Швейцария.

Если даже ежегодно в мире будет снабжаться фотосистемами 4 млн. домов (1% тех, что электрифицируются  ежегодно), то общая установленная  мощность фотосистем составит всего 200 МВт, что в 4 раза меньше мирового производства их в 1993 г. Если производство фотосистем достигнет ежегодно 1% общей продажи  энергии в мире, то их производство по сравнению с современным уровнем  должно возрасти десятикратно, а увеличение до 10% этой продажи приведет к стократному  росту производства фотосистем.

Для успешного внедрения  фотосистем их удельная стоимость должна быть снижена в 3-5 раз прежде, чем  появятся крупные энергосистемы.

Половина продажи кремния  приходится на монокристаллы, поликристаллическая  модификация также имеет большое  будущее. Большое будущее будут  иметь тонкопленочные системы, в  частности на основе аморфного кремния. Некоторые образцы фотоэлектро-преобразователей на основе аморфного кремния имеют  КПД 10%, удельную стоимость 1 дол/Вт, стоимость  получаемой электроэнергии 10-12 центов/(кВт/ч) - это ниже, чем была ее стоимость  в 1993 г. Имеется перспектива снижения стоимости к 2000 г. до 10 центов/(кВт /ч) и до 4 центов/(кВт /ч) к 2020 г.

Итак, фотоэнергетика может  стать ведущим источником энергии  мировой большой индустрии. Это  подтверждают сделанные в 1994 г. разработки, считают эксперты. В результате создания новых технологий и повышения  технического уровня продукции может  быть преодолен барьер для внедрения  фотоэлектрических систем, связанный  с высокой их стоимостью. Так, по инициативе корпорации Енрон ведется  разработка фотоэлектрической станции  мощностью 100 МВт для строительства  в Неваде, на которой стоимость  вырабатываемой электроэнергии составит 5,5 цента/(кВт/ч).[1]