Научный совет по проблемам возобновляемых источников энергии

ПРЕДСЕДАТЕЛЬ : ЕЛИСТРАТОВ Виктор Васильевич     

Доктор технических наук, профессор, Заслуженный энергетик РФ

Объединенный научный Совет по проблемам энергетики при Президиуме СПбНЦ РАН , заместитель председателя

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, директор научно-образовательного центра

Тел: (812) 552-77-71,  E-mail: [email protected]

ЗАМ. ПРЕДСЕДАТЕЛЯ :   АНДРЕЕВ Вячеслав Михайлович

д.т.н., профессор, ФТИ РАН, зав.лабораторией

Тел: (812) 297-56-49  ,Е-mail: [email protected]

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ  : КРИВОШЕЕВ Михаил Васильевич

к.ф-м.н.,., с.н.с., СПб НЦ РАН, с.н.с

Тел: (812) 297- 92-78; E-mail: [email protected]

 

ЧЛЕНЫ СОВЕТА:

АВЕРЬЯНОВ Владимир Константинович-   д.т.н., профессор ВНИИПромгаз ОАО "Газпром промгаз", зав.отделом

БЕЛЛЕНДИР Евгений Николаевич, д.т.н., ВНИИГ, Генеральный директор

БЛЯШКО   Яков Иосифович-  к.т.н.  ЗАО «МНТО ИНСЭТ», Ген. директор

БОГУСЛАВСКИЙ  Эмиль Иосифович -  д.т.н., профессор СПбГГИ (ТУ)

ВАСИЛЬЕВ   Юрий Сергеевич -  академик  СПб ГПУ, президент университета

ДЗЕКЦЕР  Наум Наумович - к.т.н., с.н.с. Инж.-электротехнический центр-Контакт, Ген. директор

МАСЛИКОВ  Владимир Иванович - д.т.н., профессор СПб ГПУ

ОКОРОКОВ  Василий Романович -  д.э.н., профессор СПб ГПУ

СЕНДЕЦКИЙ Владимир Федорович, ООО «Энергоконтроль» СПб, национальный эксперт ЮНИДО по биоэнергетике (возобн. э/носители)

СИДОРЕНКО   Геннадий Иванович - д.т.н. СПб ГПУ, профессор

СЧИСЛЯЕВ Сергей Михайлович- к.т.н. СПбГПУ  Центр энергоэффективных технологий, директор

ТАНАНАЕВ Анатолий Васильевич -   д.т.н., профессор СПб ГПУ, зав.кафедрой

ТОЛМАЧЕВ Владимир Николаевич - д.т.н,  ОАО "Газпром промгаз", зам. зав отделом института

 

ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ НАУЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

• Ветроэнергетика. Использование ветроэнергетического потенциала Санкт-Петербурга и Ленинградской области
• Геотермальная энергетика. Системы геотермального теплоснабжения в Северо-Западном регионе.
• Развитие технологий малой гидроэнергетики
• Новые технологии фотоэлектрического преобразования солнечной энергии
• Энергетические технологии утилизации твердых бытовых отходов
• Комплексное использование и аккумулирования энергии возобновляемых источников

Задачи научного совета формулируются как:

• подготовка предложений по научным проблемам фундаментального и прикладного характера по тематике Отделения энергетики, машиностроения, механики и процессов управления РАН;
• подготовка проектов региональных программ развития ВИЭ, энергосбережения и энергоэффективности;
• формирование и научное сопровождение региональных программ фундаментальных и прикладных научных исследований в области энергетики и энергоэффективности
• проведение экспертиз проектов и программ в области ВИЭ и энергоэффективности поступающих в адрес Совета и его членов

 

О ПЕРСПЕКТИВАХ ЭНЕРГЕТИКИ НА ВОЗОБНОВЛЯЮЩИХСЯ РЕСУРСАХ. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ

Становится очевидным, что традиционные энергетические ресурсы не безграничны и обеспечение в обозримом будущем даже современного уровня их потребления проблематично. Существует реальная опасность истощения разведанных запасов органического ископаемого топлива, добыча которых экономически обоснована. Все большее беспокойство вызывает рост загрязнения окружающей среды, связанный с энергопроизводством. В связи с этим освоение доступной возобновляемой энергии, производство и потребление которой сопровождается минимальным влиянием на окружающую среду, в мире осознается важнейшей задачей.

Энергетика на возобновляемых ресурсах, ориентирующаяся в основном на местные (локальные) запасы, дает возможность решать экономические и социо-культурные задачи на местном уровне, повышает уровень энергобезопасности регионов, создает новые высокотехнологичные отрасли производства и рабочие места.

Использование ВИЭ в мире имеет устойчивую тенденцию к росту.  По различным прогнозным оценкам, доля нетрадиционных источников в энергобалансе к -2015 гг. во многих государствах достигнет или превзойдет 10%. В ведущих странах мира (КНР, Индия, США, Франция, Италия) за последние 10 лет использование ветроустановок (ВЭУ) и фотоэлектропреобразователей выросло в 10-15 раз. В Дании, Германии, Испании, Норвегии уже сейчас возобновляемые источники энергии (ВИЭ) вносят существенный вклад в энергобаланс. С учетом полных затрат на природоохранные мероприятия при добыче, транспортировке, переработке и сжигании углеводородов конкурентоспособность ВИЭ возрастает.

Различные виды ВИЭ находятся на разных стадиях освоения.

Состояние ВИЭ в мире

Развитие энергетики возобновляемых источников за последние 15-20 лет происходит по очень оптимистичному сценарию с постоянным возрастанием установленной мощности установок на базе ВИЭ и их доли в топливно-энергетическом балансе. При общем производстве электроэнергии в мире в 2007 году 19771 ТВт-ч доля ВИЭ составила (вместе с большой гидроэнергетикой) около 18,2%. В 2010 году  производство электроэнергии в мире за счет ВИЭ составило 2340,0 ТВт-ч. Динамика изменения доли использования различных источников энергии при производстве электроэнергии приведена в табл.1

 

Таблица 1

Динамика производства электрической энергии в мире за счет различных видов топлива в % от общего производства

 

	1971	1986	1990	1995	2000	2003	2006	2007
Уголь	40,02	38,74	38,09	37,89	39,1	39,9	41,0	41,5
Нефть	20,87	11,92	11,31	9,43	7,92	6,88	5,8	5,6
Природный газ	13,27	12,53	13,78	14,86	17,41	19,26	20,1	20,1
Атом	2,12	15,86	17,02	17,57	16,86	15,74	14,8	13,8
Гидро	23,03	20,12	18,35	18,79	17,10	16,28	16,0	15,6
ВИЭ	0,69	0,83	1,45	1,56	1,71	1,91	2,3	2,6
Производство эл.энергии, TВт-ч	5248	10098	11828	13271	15379	16742	18930	19771

Рост установленной мощности установок ВИЭ характеризуется и  соответствующим увеличением объема инвестиций в отрасль возобновляемой энергетики. В 2011 году инвестиции в развитие возобновляемых источников энергии достигли $150 млрд. 

Мониторинг развития энергетики возобновляемых источников показывает значительный ежегодный прирост установленной мощности электростанций на их основе. Общая установленная электрическая мощность в 2011 составила 480 ГВт и более 1400 ГВт вместе с "большой" гидроэнергетикой), что составляет  29% от общей установленной мощности электростанций в мире (всего в мире общая мощность электрических станций составляет около 4900 ГВт).

Темпы развития электроэнергетики составляют около 2 – 3 % в год, в том числе: крупной гидроэнергетика – 2% и атомной – 1,6%. Темпы развития ВИЭ значительно выше. Так, например, с начала 2000 г, темпы роста ветроэнергетики составляют 25-30% в год и к концу 2011 года совокупная установленная мощность ветроэлектростанций составила 238,0 ГВт (в 1997 г. было всего 7,5 ГВт).

Совокупные мощности малой гидроэнергетики в мире в 2008 г. достигли 85 ГВт (темп роста 7-8%), биомассы 52ГВт (5-8%), геотермальной энергии – 10 ГВтэл (3%). Установленная мощность фотоэлектрических  станций  в 2011 году  достигла  67 ГВт   (+ 50%).

Использование солнечных тепловых установок и производство биотоплива продолжает ежегодно расти с темпом 15-20%. Солнечные коллекторы имеют площадь около 200 млн. кв.м.

Также растет использование низкопотенциальных приповерхностных геотермальных установок (на базе тепловых насосов) и биомассы. Ежегодное производство биотоплив (этанол и биодизель) достигло 65 млрд. литров в год, что составляет около 3% от мирового потребления бензина и дизтоплива. В настоящее время в мире насчитывается около 25 миллионов населенных пунктов, полностью обеспечиваемых установками на базе ВИЭ.

Основной объем вводимых мощностей ВИЭ в мире формируется за счет ввода малых ГЭС (МГЭС), ВЭС и биоЭС , причем в развивающихся странах вводятся преимущественно МГЭС и биоЭС, а в Евросоюзе – ВЭС , прежде всего в Германии и Испании. Среди развивающихся стран лидирует Китай, в котором динамично развиваются все виды ВИЭ, причем быстрее всего «большая» гидроэнергетика и ветроэнергетика.   В 2011 году общая установленная мощность ВЭС в Китае достигла 62,4 ГВт, при этом   только в 2011году введено 17,6 ГВт.

Наибольшее распространение на настоящее время имеет ветроэнергетика в связи с тем, что удельные капиталовложения в ветроэнергетические установки ВЭУ ниже, чем при использовании большинства других видов ВИЭ. Суммарная мировая установленная мощность крупных ВЭУ и ВЭС, по разным оценкам, составляет от 10 до 20 ГВт, а их единичная мощность превысила 1 МВт. При этом в ряде стран возникла новая отрасль машиностроения - ветроэнергетическое. Мировыми лидерами по применению энергии ветра являются США, Германия, Нидерланды, Дания, Индия.

Второе место по масштабам применения занимает геотермальная энергетика. Суммарная мощность ГеоТЭС в мире составляет не менее 6 ГВт. ГеоТЭС конкурентоспособны по сравнению с традиционными топливными электростанциями, но географически привязаны к месторождениям парогидротерм или к термоаномалиям, что ограничивает область применения геотермальных установок. Наряду с ГеоТЭС, широкое распространение получили системы геотермального теплоснабжения.

Солнечная энергия сейчас используется в основном для производства низкопотенциального тепла для коммунально-бытового горячего водоснабжения и теплоснабжения. Преобладающим видом оборудования здесь являются плоские солнечные коллекторы. Их общемировое производство составляет, по оценкам, не менее 2 млн. м2 в год, а выработка низкопотенциального тепла за счет солнечной энергии достигает 5 106 Гкал. Однако все активнее развивается солнечной энергии в электроэнергию. Используются два метода - термодинамический и фотоэлектрический, особенно интенсивно развивающийся в последнее время. Фотоэлектрическое преобразование солнечной энергии является весьма перспективным направлением возобновляемой энергетики. Объем производства солнечных батарей в мире растет в среднем на 30-40% в год. Суммарная мировая мощность автономных фотоэлектрических установок достигла 500 МВт. Согласно прогнозам, общий объем установленных фотоэнергосистем в 2020 г. превысит 150 ГВт. Основной проблемой, ограничивающей темпы развития солнечной фотоэнергетики, является относительно высокая стоимость «солнечной» электроэнергии, определяемая в значительной степени стоимостью монокристаллического кремния, являющегося базовым материалом солнечных батарей. Снижение удельной стоимости систем солнечного электроснабжения возможно по двум направлениям: первое - снижение стоимости полупроводникового материала и солнечного элемента; второе - предварительная концентрация солнечного излучения. Создание технологий производства фотоэлектрических модулей с концентраторами позволяет обеспечить выпуск высокоэффективных, более дешевых модулей, чем существующие аналоги. Энергоустановки, включающие фотоэлектрический модуль, ветроагрегат и устройства для аккумуляции энергии, позволяют создавать принципиально новые схемы электроснабжения автономных потребителей.

В ряде стран приняты нормативно-законодательные акты в сфере использования ВИЭ, составившие правовую, экономическую и организационную основу этого направления технического развития. Правовая база состоит в установлении права производителей электроэнергии на нетрадиционных источниках на подключение к сетям энергоснабжающих компаний, которые обязаны принимать эту энергию. Экономическая основа сводится к мерам по стимулированию применения ВИЭ, необходимому на этапе продвижения, становления и адаптации на энергетическом рынке. Способы стимулирования могут быть разные: налоговые и кредитные льготы, благоприятные тарифы, дотации и т.п. Организационная основа решения проблемы состоит в определении государственного (федерального) органа (ведомства), ответственного в целом за данное направление.. В функции такого органа входят разработка государственных программ развития ВИЭ, в том числе программы научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР), создание демонстрационных объектов, проведение маркетинга на внутреннем и внешнем рынках, пропаганда и популяризация и т.п. Ежегодные расходы на НИОКР в сфере нетрадиционной энергетики составляют в мире не менее 1 млрд долларов.

ВИЭ в России

Россия радикально отстает от мира в разработке возобновляемых источников энергии.

В стране в сельской местности и на отдаленных и труднодоступных территориях, составляющих более 70% территории с населением 15-20 млн. чел. существуют проблемы с энергоснабжением, несмотря на наличие местных и возобновляемых энергоресурсов.

В соответствии с Программой развития электроэнергетики до 2030 года, целевыми ориентирами развития до 2030 года являются:

• развитие централизованной ЕЭС России, в т.ч. развитие крупной системной генерации и линий электропередач,
• развитие распределенной генерации в регионах децентрализованного энергоснабжения и удаленных территорий; ввод объектов распределенной генерации должен развиваться опережающими темпами и может составить до 5 % от суммарной потребности во вводах (суммарный ввод 9,2 ГВт, в т.ч. ВИЭ – 6,1 ГВт).

Развитие распределенной генерации в России должно дать следующие эффекты:

• Повышение энергетической безопасности отдаленных регионов России за счет повышения самообеспеченности «местными» топливно-энергетическими ресурсами
• Приближение объектов производства и потребления энергии, что позволит снизить на 15-20% потери энергии на транспортировку и распределение, повысить надежность энергоснабжения и снизить стоимость энергии у конечного потребителя; особенно заметен эффект распределенной генерации при сооружении генерирующих объектов на концах длинных линий электропередач низкого напряжения, (10 кВ и ниже и передаваемой мощности до 10 МВт), часто изношенных и ненадежных.
• Уменьшение объемов «дальнепривозного» топлива: при замещении с помощью ВИЭ до 50% дизельной распределенной генерации (около 100 ТВт-ч) экономия составит около 17,5 млн. т в год, в т.ч. на Севере – 2,5 млн. т.
• Повышение экологической безопасности распределенной энергетики путем снижения вредных выбросов в окружающую среду (в т.ч. газообразных: 40 млн. т. СО2, 80 тыс. т SOx, 600 тыс.т NОx).

Важнейшей составляющей внедрения объектов на основе ВИЭ является правильная оценка потенциала ВИЭ на данной территории, которая позволит обоснованно выбрать параметры объекта и его энергоэкономические показатели.

Технический и экономический потенциал ВИЭ РФ характеризуется следующими данными ( таблица 2):

Таблица 2. Потенциальные запасы ВИЭ в России 

 

Ресурсы	Технический потенциал, млн. т у.т./год	Экономический потенциал,  млн. т у.т./год
Энергия ветра	2 216	110
Малая гидроэнергетика	126	70
Солнечная энергия	9 695	30
Энергия биомассы	129	69
Геотермальная энергия (гидротермальные ресурсы)	11 869	114
Низкопотенциальное тепло	194	53
ИТОГО по ВИЭ	24 229	446

 

Аналогичные данные известны и по Ленинградской области.

С помощью экологически чистых нетрадиционных и возобновляемых источников энергии в Санкт-Петербурге и Ленинградской области могут быть решены следующие задачи:

• снижено потребление ископаемых топлив и связанное с этим загрязнение окружающей среды;
• улучшено энергоснабжение удаленных районов Ленинградской области, в которых энергообеспечение ненадежно, а также в районах коттеджной застройки;
• уменьшена доля привозного топлива как в целом в регион, так и в отдельные районы и населенные пункты при одновременном развитии коммунально-бытового сектора;
• улучшено экологическое состояние отдельных населенных пунктов, снижено загрязнение окружающей среды, что особенно существенно при обеспечении теплом и горячей водой оздоровительных зданий и сооружений.

Областью внедрения нетрадиционной энергетики, основанной на использовании таких возобновляемых источников энергии (ВИЭ), как растительная биомасса, ветровая, солнечная энергия, энергия малых водотоков, являются энергоустановки малой и средней мощности. Такие установки могут работать как в составе энергосистем, так и как автономные источники для децентрализованного энергоснабжения. В экологическом отношении такие установки существенно чище замещаемых малых установок на органическом топливе с низким КПД и значительными выбросами в атмосферу, эксплуатируемых в настоящее время.

Для Ленинградской области и Санкт-Петербурга практическое значение имеет использование энергии растительной биомассы и сельскохозяйственных отходов, энергии малых водотоков, ветровой энергии. Возобновляемые источники энергии могут внести существенный вклад в решение проблемы энергообеспечения региона, повышая надежность и качество энергоснабжения и обеспечивая экономию топлива.

Реализация проектов, использующих возобновляемые источники энергии, будет способствовать более полному использованию научного и промышленного потенциала региона и сохранению высококвалифицированных кадров.

Ветроэнергетика. Использование ветроэнергетического потенциала Санкт-Петербурга и Ленинградской области.

Северо-запад России является регионом, в котором присутствуют необходимые условия для применения ветроэнергетических установок (ВЭУ) различных классов мощности. Основным из них является наличие высокого уровня теоретического (или природно-климатического) потенциала ветровой энергии.

Анализ ветрового режима проводился по 79 метеостанциям региона на территории, ограниченной координатами: 27-36 градусов восточной долготы и 58-62 градуса северной широты.

Часть рассмотренных площадок для размещения ВЭУ имеет высокое число часов использования (выше 3000 ч.), достигая в отдельных случаях 4000-4500 часов. Большой интерес представляет использование побережья и мелководных акваторий Финского залива и Ладожского озера, где небольшая глубина 2-10 м и высокие среднегодовые скорости ветра создают благоприятные условия для сооружения ВЭС. Для расчета удельных технических ресурсов ветроэнергетики на 1 км2 поверхности были рассмотрены системные ВЭУ иностранного производства. Сделано допущение о том, что расположения ВЭУ - "шахматное", равномерное по территории с расстоянием между агрегатами в 10 диаметров ротора. Общая установленная мощность региона восточной части Финского залива с учетом мелководных акваторий глубиной до 10 м может составить 11250 Мвт. Годовая выработка электроэнергии может составить около 25 млрд. кВт•ч/год. Полученные значения удельных ветроэнергетических ресурсов свидетельствуют о хороших возможностях ветроэнергетики в регионе Санкт-Петербурга.

Из рассмотренных зон размещения площадок для ВЭС по ветроэнергетическим условиям наиболее эффективными являются площадки на дамбе, защищающей Санкт-Петербург от наводнений, на Лондонской отмели, на западной оконечности о. Котлин, на мысе Шепелево и в районе Кургальского рифа.

Строительство ВЭС в районе о. Котлин и защитной дамбы удобно тем, что там существует строительная база, имеются подъездные пути, не затрагиваются сельскохозяйственные земли. В случае сооружения ВЭС в районе о. Котлин, г.Кронштадт будет обеспечен независимым энергоснабжением и надежным резервным источником энергии для защитных сооружений г.Санкт-Петербурга от наводнений, а также будет выполнено благоустройство и берегоукрепление южного побережья о. Котлин. Эта и другие ВЭС, которые могут быть сооружены в нашем регионе, позволят иметь до 100 МВт мощности уже в ближайшей перспективе.

Кроме крупных системных ВЭС, предназначенных для работы на сеть, весьма перспективно внедрение ветроэнергетических установок как энергосберегающих систем при энергоснабжении предприятий и индивидуальных застройщиков.

Опыт сооружения ВЭУ для такого использования на одном из предприятий в Красном Селе показал высокую энергосберегающую эффективность.

Развитие технологий малой гидроэнергетики

Гидроэнергетический потенциал Санкт-Петербурга и Ленинградской области оценивается примерно в 480-500 млн. кВт•ч; на территории Ленинградской области сооружены 6 крупных ГЭС: Волховская на р. Волхов; Нижне-Свирская и Верхне-Свирская на р. Свирь; Лесогорская и Светогорская на р. Вуокса; Нарвская на р. Нарва.

В настоящее время используется незначительная доля (~0,2%) потенциальных гидроэнергетических ресурсов малых рек региона, в то время, как в годы расцвета малой гидроэнергетики (50-60 годы 20 века) на территории области эксплуатировалось несколько десятков малых ГЭС, которые затем в условиях сплошной сетевой электрификации были выведены из эксплуатации и были заброшены. Они могут быть реконструированы, восстановлены и технически перевооружены. На ряде малых ГЭС сохранились гидротехнические сооружения и бьефы, которые используются в рекреационных и мелиоративных целях, что упрощает задачу восстановления объектов и снимает ряд задач, связанных с экологией. При пуске 100 малых ГЭС (до 1МВт) и микроГЭС (до 100 кВт) можно рассчитывать на получение в год до 0,15 млрд. кВт.ч. электроэнергии, что составит 5-10% от электропотребления в сельском хозяйстве области и существенно повысит стабильность энергообеспечения сельского хозяйства. Примером в этом направлении может явиться разрабатываемый проект реконструкции и восстановления Андреевской малой ГЭС в Выборгском районе Ленинградской области мощностью 700 кВт.     

В Санкт-Петербурге есть возможность выпускать оборудование для малых ГЭС (МГЭС).  На предприятии отработан процесс проектирования МГЭС и оценки ресурсов МГЭ, разработан типоразмерный ряд агрегатов (тип и мощность в зависимости от напора и расхода), для 7 регионов России на основе изучения реальных створов размещения МГЭС определены технические ресурсы МГЭ и перспективные направления сооружения малых ГЭС. Себестоимость электроэнергии может меняться от 0,4 до 1,3 руб/кВт-ч (в основном расходы на обслуживание); затраты на оборудование и организацию водозабора в зависимости от мощности - от 1500 до 3000 долларов США за 1 кВт установленной мощности.

Энергетические технологии утилизации твердых бытовых отходов

Одним из перспективных источников энергии может стать биогаз, образующийся при разложении твердых бытовых отходов (ТБО). В отличие от технологий сжигания ТБО, получение и использование биогаза является экологически чистой технологией. В среднем одна тонна мусора выделяет 100-200 м3 биогаза. Ежегодная эмиссия метана (энергетически ценного компонента биогаза) с поверхности свалок земного шара составляет около 30 - 70 млн. т, что сопоставимо с мощностью основных биогенных источников метана. Известно, что метан является одним из основных планетарных источников парникового эффекта и сегодня остро стоит проблема стабилизации концентрации в атмосфере этого газа. Кроме того, метан часто является причиной самовозгорания свалочных отложений и сильного загрязнения атмосферы продуктами горения, так как при его взаимодействии с воздухом создаются горючие и взрывоопасные смеси. Ввиду непрерывного процесса образования свалочных отложений и постоянной эмиссии биогаза, этот источник можно отнести к возобновляющимся. В г. Санкт-Петербурге ежегодно образуется около 4,5 млн. м3 твердых бытовых отходов. Ориентировочный объем запасов метана при разложении органического вещества свалочных масс только двух действующих полигонов “Южный” и “Новоселки” оцениваются в размере около 1 млрд. м3 Учеными СПбГПУ совместно с другими организациями разрабатываются экологически безопасные энергетические технологии переработки ТБО на полигонах, в том числе с получением биогаза. Одна из таких технологий предусматривает создание автономной энергетически независимой системы переработки свалочных отложений на основе возобновляемых источников энергии. В этой технологии источником энергии для добычи и транспортировки биогаза и других нужд полигона является ветроэнергетическая станция (ВЭС). Свалочные отложения, достигая высот в несколько десятков метров, увеличивают потенциал ветровой энергии и могут использоваться в качестве площадки для установок ВЭС. Такое комбинированное решение энергокомплекса избавляет от необходимости строительства линий энергопередач, а также отчуждения земель для сооружения ВЭУ. После завершения эксплуатации полигона такое размещение ВЭУ обеспечивает энергетическую рекультивацию свалочного холма. Совмещение биогазовой электростанции и ВЭУ в единый энергетический комплекс позволяет эффективно использовать потенциал местных энергетических ресурсов, а также уменьшить загрязнение окружающей среды.

Солнечная энергетика. Использование потенциала солнечной энергии в Санкт-Петербурге и Ленинградской области

Опыт развития стран, пропагандирующих, рекламирующих и внедряющих установки для преобразования солнечной энергии, наглядно демонстрирует возможности сочетания традиционной и нетрадиционной энергетики.

Для Санкт-Петербурга и Карельского перешейка удельные технические гелиоресурсы в зависимости от варианта ( приемная площадка наклонена на юг под углом 60 град. или приемная площадка непрерывно следит за Солнцем) составляют 680 - 1070 кВт-ч./кв.м при использовании теплового коллектора и 160 - 220 кВт-ч./кв.м при использовании фотоэлектрических преобразователей.

Новые технологии фотоэлектрического преобразования солнечной энергии

Принципиально новыми являются методы и технологии получения сильно концентрирующих солнечных элементов и создания фотоэлектрических модулей, а также схемы формирования автономных энергоисточников для электроснабжения потребителей с разными запросами. Предлагаемые технологии существенно (в 100-1000 раз) снижают расход материалов для солнечного элемента.

Разработанные в ФТИ им. А.Ф.Иоффе концентраторные фотоэнергоустановки нового поколения обеспечивают существенное снижение стоимости получаемой электроэнергии за счет высокой эффективности наногетероструктурных каскадных солнечных элементов (КПД 35-40%), слежения за Солнцем и снижения в сотни раз площади солнечных элементов. Такие установки экономически рентабельны уже сейчас для обеспечения электроэнергией автономных потребителей в ряде регионов России. Стоимость установленного ватта при серийном производстве (без затрат на систему слежения за Солнцем) ~ 1,5 дол.США/Вт.

При участии РОСНАНО в Санкт-Петербурге предполагается организовать серийное производство фотоэнергоустановок с концентраторами солнечного излучения и наногетероструктурными ФЭП. Подготовка производства этих установок, включая проведение полевых испытаний и сертификации ФЭП является важным направлением работы в ФТИ.

Системы солнечного теплоснабжения

Для широт региона возможно использование солнечной энергии для низкотемпературных процессов, таких как нагрев воды до температур ~80град.С с помощью солнечных тепловых коллекторов для систем горячего водоснабжения с сезонным циклом использования. Системы солнечного теплоснабжения могут использоваться для удовлетворения коммунальных нужд, в сельском хозяйстве, в фермерских и приусадебных хозяйствах, а для Санкт-Петербурга - при строительстве коттеджей (учитывая предполагаемые объемы индивидуального строительства . При обеспечении семьи из 4 человек горячей водой в объеме 200 л/сутки система солнечного теплоснабжения площадью 10 кв.м дает экономию от 300 до 900 литров топлива (мазут) в год. Срок возврата капитальных вложений при этом составит от 7 лет (в оптимальном варианте) до 20 лет (в неблагоприятном варианте).

Учитывая дополнительные положительные экологические и социальные факторы, связанные с привлекательностью для населения этого вида энергии (в т.ч. благодаря своей автономности), отсутствием негативного влияния на окружающую среду, такие системы должны получить значительный импульс в своем развитии.

Заключение

В России имеется потребность в достаточно широком применении ВИЭ, имеются технические возможности и кадры, необходимые для производства оборудования, строительства и эксплукткции ВИЭ, имеется большой опыт использования ВИЭ в прошлом.

Что мешает распространению ВИЭ в России? Кроме инертности– недостаточная на настоящий момент  (при современных ценах на производство и транспорт энергии) экономическая эффективность. Преодолевать эту проблему в странах с развивающейся энергетикой на ВИЭ позволяет, как уже указывалось, местное законодательство.

В России, как представляется, основным препятствием для широкого внедрения возобновляемой энергетики является отсутствие законодательной поддержки. В стране до сих пор нет закона о государственной политике в сфере развития ВИЭ, стимулирующего разработку и использование нового оборудования и технологий.

Одной из важнейших задач Совета по ВИЭ является участие в подготовке и рецензировании законодательства в этой области.

Другой важный вклад, который может внести Совет - это способствовать организации и проведению НИОКР с целью созданию конкурентоспособного отечественного оборудования для установок по использованию ВИЭ.

ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ:

СОСТОЯЛИСЬ ЗАСЕДАНИЯ:

 

13 мая 2011 года, СПбГПУ

СЛУШАЛИ:

Я.И.Бляшко, Генеральный директор ЗАО «МНТО ИНСЭТ»

«Научно-технические проблемы при создании объектов малой гидроэнергетики»

 

31 октября 2012 года, СПбГПУ

 Профессор Э.И.Богуславский (Национальный государственный минерально-сырьевой университет «Горный» (НГМСУ «Горный»):

«Перспективы освоения геотермальных ресурсов России».