Солнечная и ветряная энергия: Доля солнечных и ветряных источников энергии в производстве электроэнергии

Энергия ветра и солнца вытесняет уголь, но не так быстро, как хотелось бы

Согласно данным аналитического центра Ember, с 2015 года доля солнечной и ветровой энергии в мировой энергетике увеличилась вдвое. В настоящее время она составляет около 10 % всего объёма вырабатываемой энергии, приближаясь к уровню атомных электростанций.

Альтернативные источники энергии постепенно вытесняют уголь, производство которого снизилось в первой половине 2020 года на рекордные 8,3 % по сравнению с тем же периодом 2019 года. По данным Ember, на долю энергии ветра и солнца пришлось 30 % этого сокращения, в то время как большая часть спада произошла из-за пандемии коронавируса, повлекшей за собой снижение спроса на электроэнергию.

Исследование Ember охватывает 48 стран, на которые приходится 83 % мирового производства электроэнергии. По количеству электроэнергии, вырабатываемой за счёт ветра и солнца, сейчас лидируют Великобритания и ЕС. В настоящее время на эти альтернативные источники энергии в Германии приходится 42 % энергопотребления, в Великобритании — 33 % и 21 % в ЕС.

Это гораздо выше по сравнению с тремя главным «загрязнителями» атмосферы углеродом в мире: Китаем, США и Индией. В Китае и Индии ветровая и солнечная энергетика вырабатывает примерно десятую часть всей электроэнергии. Причём на долю Китая приходится более половины всей угольной энергетики в мире.

В США около 12 % всего объёма электроэнергии получают от солнечных и ветряных ферм. Согласно прогнозу, опубликованному ранее на этой неделе Управлением энергетической информации США, возобновляемые источники энергии будут самым быстрорастущим источником производства электроэнергии в этом году. В апреле 2019 года общий объём энергии в США, вырабатываемой из «зелёных» источников, впервые превысил долю угля, благодаря чему прошлый год стал рекордным для возобновляемых источников энергии. Согласно данным Reuters, по итогам 2020 года, как ожидается, доля возобновляемых источников энергии и атомной энергии в структуре электроэнергетики США превысит долю угля.

Все это обнадеживает, но до достижения цели, указанной в Парижском климатическом соглашении от 2015 года, по предотвращению нагрева планеты более чем на 1,5°С по сравнению с доиндустриальным уровнем, предстоит пройти ещё долгий путь. Чтобы достичь этой цели, необходимо сокращать потребление угля на 13 % ежегодно в течение следующих 10 лет, а выбросы углекислого газа должны практически исчезнуть к 2050 году.

«Тот факт, что во время глобальной пандемии выработка угля упала всего лишь на 8 %, показывает, насколько мы всё ещё далеки от реализации задачи, — отметил Дэйв Джонс (Dave Jones), старший аналитик Ember. — У нас есть решение, оно работает, но это происходит недостаточно быстро».

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.

В будущем солнечная и ветроэнергетика будут повсюду, куда бы вы ни посмотрели

Многие из нас никогда не видели, как производится электричество. Это происходит потому, что большая его часть вырабатывается на относительно небольшом количестве очень крупных электростанций, расположенных за много миль от того места, где мы живем и работаем. Однако по мере перехода к нулевой углеродной экономике энергия ветра и солнца будет становиться все более заметной. Со временем электростанции, вероятно, станут такими же вездесущими и привычными, как заправочные станции сегодня.

Ветровые и фотоэлектрические системы представляют собой модульные технологии, состоящие из множества идентичных панелей или турбин. Это означает, что для возобновляемых источников энергии больше — не всегда лучше. В то время как обычные круглосуточные угольные электростанции эффективно работают только в масштабах не менее 500 мегаватт, крупные ветровые и солнечные проекты обычно превышают сотни мегаватт. Поэтому нам понадобится их намного больше, чтобы генерировать такое же количество энергии. И поскольку солнце не всегда светит, а ветер не всегда дует, каждый мегаватт мощности производит меньше электроэнергии, чем эквивалентное количество угля, газа или ядерного топлива. Для замены 500 мегаватт угля требуется около 1500 мегаватт мощности ветра и около 3000 мегаватт солнечной энергии.

Кроме того, ветровые и солнечные мощности занимают гораздо больше физического пространства, чем традиционные электростанции — 7,6 гектара на мегаватт для ветра и, согласно новому анализу, опубликованному на этой неделе BloombergNEF, 1,7 гектара на мегаватт для солнечной энергии.

В настоящее время во всем мире введено в эксплуатацию около 650 гигаватт солнечной энергии и 644 гигаватт ветровой, что составляет около 8% мирового производства электроэнергии и охватывает около 52 000 квадратных километров. Береговая ветровая и солнечная энергия будет поставлять 48% мировой электроэнергии к 2050 году, согласно данным BNEF. Сценарий New Energy Outlook 2019, который потребует увеличения землепользования в 8-9 раз, превысит 423 000 квадратных километров.

Но давайте предположим, что все автомобили и здания должны быть электрическими. Чтобы поддерживать выбросы в соответствии с ограничением потепления на 2 градуса Цельсия, предусмотренным Парижским соглашением по климату, энергетическому сектору придется развернуть около 26 000 тераватт-часов ветровой и солнечной генерации к 2050 году, что охватит площадь суши размером с Турцию. Последствия для землепользования в этом сценарии различаются по странам: в США, Китае и Индии потребуется менее 1% Земли, а в Германии — целых 7,4%. Хотя это большое число, оно все же намного меньше, чем лесные угодья, которые составляют 30,6% от общей площади земель Германии, и сельское хозяйство, которое охватывает 51,7%.

Давайте пойдем еще дальше и предположим, что вся экономика добирается до чистого нуля выбросов, включая труднодоступные сектора, такие как сталелитейное производство и авиация. Для этого нам, вероятно, понадобится еще одно решение с нулевым содержанием углерода. Один из вариантов — водород. Сегодня большая часть водорода производится из природного газа с использованием углеродоемкого процесса, но также можно получить так называемый «зеленый водород», расщепляя воду в электролизере, работающем на возобновляемых источниках энергии.

В специальном отчете, опубликованном BNEF в марте, был сделан вывод о том, что, если бы зеленый водород обеспечивал 24% всей энергии, использованной в 2050 году, нам потребовалось бы 6 тераватт ветра и 6,3 тераватта солнечной энергии, предназначенных для производства водорода. Это примерно удвоит объем установленной возобновляемой мощности.

Возникнет ли зеленая водородная экономика, еще далеко не ясно. Но рост возобновляемых источников энергии за счет крупных угольных, газовых и ядерных средств электростанций станет гораздо более заметным и обыденным явлением. Мелкомасштабная солнечная энергия будет располагаться на крышах во всех широтах, кроме самых северных и южных. Разговоры за обеденным столом будут дрейфовать в личную энергетическую технику, от настенных аккумуляторных батарей до новейших электронных велосипедов или электромобилей. И поедем ли мы на поезде или по шоссе, мы пройдем мимо сотен ветряных турбин и наземных панелей.

Перспективы внедрения солнечных и ветряных электростанций в России — Возобновляемые источники энергии

Попытки развить возобновляемую энергетику предпринимаются и в России. 4 октября 2019 года в МГТУ им. Н.Э. Баумана прошла лекция председателя правления УК «Роснано» Анатолия Чубайса «Возобновляемая энергетика в России. Создание технологического кластера: 2007-2019-2035» [1]. На данной лекции А. Чубайс говорил о перспективах развития ВИЭ в России, он заявил: «Россия – страна с высокой инсоляцией. Россия – страна ветров. Мы обладаем просто уникальным природным потенциалом, которым нельзя не воспользоваться».

Рис. 1. Анатолий Чубайс на лекции «Возобновляемая энергетика в России. Создание технологического кластера: 2007-2019-2035» в зале Ученого совета МГТУ им. Н.Э. Баумана 4 октября 2019 года

Но ещё 44 года назад 8 октября 1975 года на сессии, посвященной 250-летию Академии наук СССР,  проходившей в Москве, советский учёный-физик Пётр Леонидович Капица в своём докладе отметил: «…следует считать, что практическое прямое использование солнечной энергии в больших масштабах нереально… Использование ветра, также из-за недостаточной плотности энергетического потока, оказывается экономически неоправданным» [2].

Рис. 2. Пётр Леонидович Капица

Кто же прав? Главный идеолог современной России по внедрению ВИЭ или великий физик Советского Союза? Данный вопрос сводится к вопросу перспектив внедрения в условиях нашей страны солнечных (СЭС) и ветряных (ВЭС) электростанций. Данный вопрос весьма актуален, поскольку ответ на него может являться основанием для политических решений на государственном уровне, которые могут повлечь за собой положительные или отрицательные последствия социально-экономического и экологического характера. Поэтому целью данной работы является анализ перспектив внедрения СЭС и ВЭС в России. Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:

• Оценить потенциал энергии солнечного излучения и ветра на территории России;

• Определить мощностные показателей некоторых эксплуатирующихся в России СЭС и ВЭС и сравнить их с аналогичными показателями электростанций традиционной энергетики;

• Выделить основные проблемы на пути внедрения СЭС и ВЭС;

• Оценить целесообразность применения СЭС и ВЭС в российских условиях с учётом наблюдающихся тенденций в области мировой энергетики.

Потенциал энергии солнечного излучения в России

На рис. 3 приведена карта распределения по территории России среднегодовой энергетической освещённости оптимально ориентированной неподвижной поверхности, взятая из [3]. В легенде карты приведены две шкалы с размерностями кВт·ч/(м²·день) и Вт/м². Вторая шкала демонстрирует значения максимальной средней мощности, которую можно было бы получать с одного квадратного метра оптимально ориентированной неподвижной рабочей поверхности солнечной установки, если бы её КПД был равен 100%. Однако КПД эксплуатируемых солнечных установок находится в диапазоне 10-20%, поэтому максимальная полезная мощность, которую можно получить как минимум в 5 раз меньше, чем потенциально возможная.

Рис. 3. Среднегодовая энергетическая освещённость оптимально ориентированной поверхности

Как видно из рис. 3 наибольшим солнечным потенциалом обладают Приморье и юг Иркутской области, где среднегодовая суточная энергетическая освещённость оптимально ориентированной поверхности может достигать 208 Вт/м

2 (при среднегодовой суточной инсоляции 5 кВт·ч/м² [3]). По этому значению оценим максимальную среднегодовую удельную электрическую мощность, которую может иметь солнечная электростанция (СЭС) в России. Под удельной среднегодовой электрической мощностью понимается полезная электрическая мощность, вырабатываемая электростанцией, приходящаяся на один квадратный метр земной поверхности, затеняемой солнечными панелями.

Будем считать, что электростанция состоит из рядов неподвижных фотоэлектрических панелей, наклонённых под оптимальным углом к поверхности земли, примерно равным широте местности φ. Чтобы электростанция работала наиболее эффективно, панели не должны затенять друг друга, поэтому расстояние между рядами панелей будет определяться минимальным углом падения солнечных лучей на данной широте, который в северном полушарии Земли достигается в день зимнего солнцестояния, около 22-го декабря, а в южном — в день летнего солнцестояния, около 22-го июня. На рис. 4 представлена схема освещения Солнцем рядов фотоэлектрических панелей в день зимнего солнцестояния в северном полушарии в истинный полдень, то есть когда Солнце находится в верхней кульминации.

Рис. 4. Схема освещения Солнцем рядов панелей солнечной электростанции в день зимнего солнцестояния в истинный полдень

Если среднегодовая энергетическая освещённость панелей равна E, а КПД электростанции равен η, то её удельную мощность можно определить по формуле, следующей из геометрических расчётов: ρ = E·η·cos(φ + ε)/cos ε, где ε ≈ 23.5° — угол наклона небесного экватора к плоскости эклиптики. У четырёхкаскадных солнечных элементов, изготовленных в Германии (Fraunhofer ISE/Soitec), при использовании концентрирования солнечного излучения в 500 раз, КПД достигает 46% [4]. На данном этапе развития солнечной энергетики это максимальное значение КПД, достигнутое на практике. Пренебрегая потерями в электросетях, преобразователях и накопителях электроэнергии, примем η = 0.46. Тогда для широты 50° максимально возможная удельная мощность солнечной электростанции в России составит 30 Вт/м². Для следящих поверхностей в наиболее солнечных районах России энергетическая освещённость может достигать 292 Вт/м² (при среднегодовой суточной инсоляции 7 кВт·ч/м² [5]), поэтому при использовании следящих солнечных панелей потенциальная удельная мощность электростанции составит 42 Вт/м². Но стоит заметить, что пока по экономическим соображениям на практике применяются гораздо менее эффективные солнечные элементы, а также предпочтение отдаётся стационарным солнечным панелям. Кроме того часть энергии теряется в сетях и различных устройствах (аккумуляторах, инверторах, распределителях и т.п.), поэтому реальные значения удельной мощности будут значительно меньше потенциально возможного уровня. При этом различные открытые информационные источники содержат заведомо несправедливую для России информацию, например, в [6] указано, что СЭС имеют удельную мощность 50–100 Вт/м².

Потенциал энергии ветра в России

Теперь рассмотрим потенциал ветров на территории нашей страны. На рис. 5 изображена карта распределения среднегодовой скорости ветра на территории России.

Рис. 5. Карта распределения среднегодовой скорости ветра на территории России [7]   

Опыт показывает, что для промышленного применения ветряных электростанций (ВЭС) требуется среднегодовая скорость ветра от 6.95 м/с [8], а для обеспечения самоокупаемости ВЭС требуется среднегодовая скорость ветра от 5 м/с [9]. Как видно из рис. 5, на большей части территории России применение ВЭС нецелесообразно. Наиболее благоприятными для промышленного применения ВЭС являются территории, примыкающие к побережьям северных и восточных морей России, а также Чёрного и Азовского морей. Наибольший интерес ветряная энергетика может представлять для прибрежных территорий от Карского до Охотского моря, вне зоны централизованного энергоснабжения.

Сравнение солнечных и ветряных электростанций с электростанциями традиционной энергетики

Теперь сравним мощностные показатели действующих в России СЭС и ВЭС с аналогичными показателями электростанций традиционной энергетики, а именно тепловых (ТЭС), атомных (АЭС) и гидроэлектростанций (ГЭС). Особый интерес представляет такой показатель, как среднегодовая удельная электрическая мощность электростанции

где:

N_уст — установленная электрическая мощность электростанции, МВт;
КИУМ — коэффициент использования установленной мощности, %;
S — площадь территории электростанции, км².

Среднегодовая удельная электрическая мощность характеризует эффективность использования территорий для производства электроэнергии, поскольку показывает, сколько среднегодовой вырабатываемой электростанцией мощности приходится на единицу площади её территории. По нему можно оценить сколько территории будет отчуждено при строительстве новой электростанции определённого типа.

В табл. 1 приведены значения среднегодовой удельной мощности некоторых российских электростанций, рассчитанные по данным открытых источников [10–23]. Площади территорий электростанций рассчитаны с помощью ресурса Google Earth [24]. Для заполнения табл. 1 в основном использованы данные за 2018 год.

Таблица 1

Как видно из результатов расчётов, представленных в табл. 1, среднегодовая удельная мощность СЭС и ВЭС на 2-3 порядка ниже, чем у электростанций традиционной энергетики. При этом следует учитывать, что среднегодовая мощность, вырабатываемая СЭС и ВЭС, главным образом определяется погодными условиями, в то время как мощность, вырабатываемая традиционными электростанциями, определяется потребностями в электроэнергии и длительностью техобслуживания, которая регламентируется, поэтому потребители, запитанные от электростанций традиционной энергетики более энергонезависимы, чем потребители, использующие «зелёную» энергию.

Если сделать отступление в сторону традиционной энергетики, стоит заметить, что наибольшими удельными мощностями обладают современные ТЭС, имеющие в составе оборудования газотурбинные установки. Традиционные ТЭЦ с паротурбинными установками (Приуфимская ТЭЦ, Камчатская ТЭЦ-2) заметно уступают по удельной мощности газотурбинным ТЭС (Талаховская ТЭС, Новокузнецкая ГТЭС) и парогазовым ТЭС (ТЭС Международная, Сочинская ТЭС). Можно сделать вывод, что среди применяемых в современной энергетике электростанций парогазовые ТЭС обладают наибольшей удельной мощностью, обходя по данному показателю в том числе атомные и гидроэлектростанции.

Проблемы внедрения солнечных и ветряных электростанций для промышленного производства электроэнергии в России

Как показали вышеприведённые результаты расчётов, Пётр Леонидович Капица был прав, говоря ещё в 1975 году об экономической нецелесообразности использования энергии солнечного излучения и ветра из-за низкой плотности энергетического потока. Действительно, СЭС и ВЭС сильно уступают традиционным электростанциям по среднегодовой удельной электрической мощности, поэтому в регионах с высоким сельскохозяйственным потенциалом, применение таких электростанций недопустимо.

Кроме низкой удельной мощности для солнечных и ветряных электростанций характерны другие не менее значимые проблемы, такие как проблемы аккумулирования энергии и утилизации отходов возобновляемой энергетики. Из-за нестабильности мощности СЭС и ВЭС требуют применения либо накопителей электроэнергии — аккумуляторов, либо дополнительных традиционных энергоустановок, например, дизельных электростанций. И в том, и в другом случае ставится под сомнение «чистота» данных способов получения электроэнергии. Здесь следует заметить, что нестабильность мощности СЭС и ВЭС приводит к снижению срока службы как аккумуляторов, так и дизельных электростанций, что требует их ускоренной замены, дополнительных ремонтных работ и соответственно увеличения объёмов производства и утилизации. В связи с вышеописанными обстоятельствами промышленное применение СЭС и ВЭС может быть оправдано только при создании мощных и эффективных накопителей энергии, что отмечено [25].

В конечном итоге перечисленные ранее трудности вытекают в проблему высокой стоимости электроэнергии, вырабатываемой на СЭС и ВЭС. В табл. 2 представлена себестоимость электроэнергии различных типов электростанций согласно прогнозу РусГидро [26].

Таблица 2 Себестоимость электроэнергии, генерируемой на различных электростанциях (прогноз РусГидро на 2020 год)

Из табл. 2 видно, что в нетрадиционной энергетике наибольшую стоимость имеет электроэнергия, выработанная на СЭС, она примерно в три раза дороже электроэнергии, генерируемой на традиционных газовых и угольных электростанциях. Себестоимость электроэнергии наземных ВЭС более чем в два раза ниже, чем у СЭС, однако она также превышает стоимость электроэнергии газовых и угольных ТЭС. Что интересно, при расчёте себестоимости электроэнергии дизельных электростанций (ДЭС) учитывались только затраты на топливо (было принято, что в изолированных от централизованной электросети зонах электроэнергия вырабатывается на уже имеющихся дизельных установках) [26], но тем не менее из-за высокой стоимости дизельного топлива себестоимость электроэнергии ДЭС даже выше, чем у СЭС. Поэтому в комбинации с дизельными установками себестоимость электроэнергии СЭС и ВЭС будет в несколько раз выше, чем у традиционной энергетики. Наиболее дешёвую электроэнергию можно получить на угольных ТЭС, что объясняется низкой стоимостью угля, но следует помнить, что это самые «грязные» электростанции с точки зрения количества вредных выбросов в атмосферу. В плане влияния на атмосферу среди ТЭС наиболее «чистыми» можно считать газовые электростанции, влияние которых при современных технологиях сводится лишь к выбросу в окружающую среду большого количества углекислого газа. С одной точки зрения выбросы CO₂ способствуют развитию «парникового эффекта», который приводит к «глобальному потеплению», но в последнее время данная теория ставится под сомнение, а «глобальное потепление» объясняется протеканием естественных природных процессов, на которые человечество не в состоянии повлиять. Также следует подчеркнуть, что Россия является мировым лидером по запасам природного газа, поэтому в ближайшие десятилетия столкнуться с недостатком данного топлива в нашей стране вряд ли придётся. Следовательно, наиболее актуальными в наших условиях являются газовые ТЭС, а с учетом результатов расчётов, представленных в табл. 1 предпочтение должно отдаваться в пользу парогазовых электростанций. Но, к сожалению, являясь лидером по запасам природного газа, Россия заметно отстаёт от ЕС и США в области газотурбостроения, о чём свидетельствует тот факт, что на современных парогазовых станциях устанавливаются импортные газовые турбины, например на Международной и Сочинской ТЭС установлены газовые турбины производства немецкой фирмы Siemens.

Перспективы развития солнечной и ветряной энергетики в России

Прежде чем говорить о перспективах развития солнечной и ветряной энергетики в России стоит посмотреть на прогноз Международного энергетического агентства (МЭА), представленный в докладе АО «РОСНАНО» на втором международном форуме по энергоэффективности и энергосбережению ENES в 2013 году [27] (рис. 6).

Рис. 6. Прогноз МЭА мирового производства электроэнергии для сценария на основе сокращения удельных выбросов СО₂   

В данном докладе вопрос вызывают абсолютные цифры прогноза мирового производства электроэнергии, поскольку даже не были указаны размерности, но суть не в этом. Если рассмотреть вертикальную шкалу графика, представленного на рис. 6, в относительных единицах, то можно определить, что в 2018 году суммарная выработка электроэнергии с помощью ВИЭ должна была достичь примерно 10%. А потребление нефти и угля для производства электроэнергии должно было снизиться. Но в действительности наблюдается другая картина. На рис. 7 представлен график мирового энергопотребления до 2018 года, опубликованный в статистическом обзоре мировой энергетики нефтяной компании British Petroleum (BP) [28]. Согласно данным BP мировое потребление энергии, полученной с помощью ВИЭ, составило примерно 3,6%, что почти в три раза меньше прогнозного значения МЭА. В то же время потребление газа и нефти возросло, а потребление угля почти не изменилось. Глядя на текущие тенденции потребления энергоресурсов, трудно сказать, что в ближайшие годы генерация электроэнергии с помощью ВИЭ, в том числе на СЭС и ВЭС, составит серьёзную конкуренцию традиционной энергетике, даже несмотря на пока стабильный рост её доли в мировом энергопотреблении.

Рис. 7. График мирового энергопотребления в млн. тонн нефтяного эквивалента [28]   

В 2017 году Руководитель Инвестиционного дивизиона ВИЭ АО «РОСНАНО» Алишер Каланов в американском журнале Forbes пишет об опасности технологического отставания России от развитых стран в области возобновляемой энергетики и о необходимости скорейшего развития данной отрасли [29]. Каланов пишет, что Россия «должна быть интегрирована в глобальную цепочку добавленной стоимости в отрасли ВИЭ», но он упускает из вида тот нюанс, что добавленная стоимость, полученная при эксплуатации ВИЭ пойдёт главным образом в виде прибыли инициаторам данных проектов, а капитальные и эксплуатационные затраты лягут на плечи россиян. Независимо от схем финансирования проектов затраты на их реализацию оплачиваются рядовыми гражданами. Если проекты финансирует государство, то проекты оплачивают налогоплательщики, если при этом не происходит повышение налогов — граждане ограничиваются в получении других общественных благ. В случае если государство не участвует в реализации проектов по внедрению СЭС и ВЭС, то их в конечном итоге оплачивают потребители, покупая электроэнергию по более высоким ценам. То есть развитие возобновляемой энергетики в России в промышленных масштабах невыгодно россиянам. Прежде чем осуществлять инвестирование нетрадиционной энергетики, необходимо вспомнить, что в экономике нашей стране существует ряд других «отсталых» отраслей, вложения в которые, в отличие от вложений в нетрадиционную энергетику, действительно повысят уровень жизни россиян и усилят геополитический статус России. На данный момент в России слабо развито станкостроение, имеет высокий потенциал, но находится в кризисе гражданское авиастроение, сильно отстаёт от развитых стран наша электроника, и, как было отмечено ранее, в области энергетического газотурбостроения Россия также отстаёт. Развитие данных отраслей, на мой взгляд, является более важным, чем развитие нетрадиционной энергетики, поскольку эти отрасли в значительной степени определяют экономическую независимость России. Кроме того до сих пор наша страна не обладает полным набором технологий в области строительства СЭС и ВЭС, особенно ВЭС, о чём свидетельствует, к примеру, строительство японскими компаниями в арктическом пос. Тикси, по заказу РуГидро для апробации технологий, ВЭС мощностью 900 кВт [30]. Данная электростанция была введена в эксплуатацию в 2018 году. Строительство на территории России ВЭС и СЭС с применением иностранных технологий ставит нашу страну в зависимость от стран — производителей данных технологий. Поэтому единственный целесообразный путь развития ветровой и солнечной энергетики в России — это в первую очередь разработка отечественных технологий в этой области, а уже во вторую очередь — производство электростанций, но не для массового промышленного применения их в России, а на экспорт, а также для обеспечения доступными СЭС и ВЭС изолированных от централизованной электросети потребителей, расположенных в местах, где данные электростанции являются достойной альтернативой.

Выводы

Исходя из вышеизложенного можно заключить, что промышленное применение солнечных и ветряных электростанций на территории России в текущих условиях нецелесообразно по ряду причин:

• СЭС и ВЭС обеспечивают весьма низкую среднегодовую удельную электрическую мощность — на 2-3 порядка ниже, чем у традиционных электростанций.

• Себестоимость солнечной и ветровой электроэнергии в несколько раз выше себестоимости электроэнергии, вырабатываемой на традиционных электростанциях, поэтому строительство СЭС и ВЭС в зоне централизованного энергоснабжения следует рассматривать как нерациональное вложение денежных средств.

• Россия не обладает полным набором собственных отработанных технологий для производства солнечных и ветряных электростанций, поэтому при строительстве на её территории СЭС и ВЭС широко применяются иностранные технологии, что дополнительно ставит в зависимость российскую энергетику от других стран.

Тем не менее, результаты проведённого анализа не ставят крест на развитии солнечной и ветровой энергетики в России, однако приводят к следующим выводам:

Во-первых, развитие солнечной и ветровой энергетики в России должно в первую очередь сводиться к разработке отечественных технологий, которые затем можно применять в местах, где применение СЭС и ВЭС действительно оправдано.

Во-вторых, СЭС в России могут быть востребованы лишь в отдельных частных случаях, поскольку наиболее благоприятные для их применения территории находятся в зоне централизованного энергоснабжения.

В-третьих, ВЭС могут быть востребованы для отдельных потребителей, расположенных вдоль побережий северных и восточных морей нашей страны в энергетически изолированных зонах.

И, в-четвертых, если создавать в России целую отрасль в области ВИЭ, к чему стремятся руководители АО «РОСНАНО», то её продукция должна быть ориентирована на экспорт, иначе её развитие будут оплачивать россияне. Если возможности конкурировать с другими странами, развитыми в области ВИЭ, на уровне технологий нет, то не следует тратить государственные средства на организацию производств в этой области. Эти средства следует направить на действительно важные направления, такие как развитие станкостроения и гражданского авиастроения, создание отечественных технологий в области электроники. Также в настоящее время следует развивать отечественное энергетическое газотурбостроение, поскольку наиболее дешёвой, надёжной и в тоже время достаточно «чистой» в ближайшие десятилетия в России будет являться электроэнергия, генерируемая на парогазовых ТЭЦ, где применяются газо- и паротурбинные установки, а в качестве топлива используется природный газ. Также не стоит забывать про атомную энергетику, в которой Россия является мировым лидером, обладая уникальными технологиями, проверенными на практике.

Отдельно следует подумать о возможности снижения энергопотребления, вероятно, путём развития у людей более бережного отношения к энергетическим ресурсам, а также путём создания и совершенствования энергосберегающих технологий.

Литература

1. Анатолий Чубайс выступил с лекцией о возобновляемой энергетике в России // Официальный сайт МГТУ им. Н.Э. Баумана. URL: http://bmstu.ru/master/news/?newsid=6410 (дата обращения: 18.10.2019)
2. П.Л. Капица. Энергия и физика. Доклад на научной сессии, посвященной 250- летию Академии наук СССР, Москва, 8 октября 1975 г. // Вестник АН СССР. 1976. № 1. С. 34-43.
3. Попель О.С., Фрид С.Е., Коломиец Ю.Г., Киселева С.В., Терехова Е.Н. Распределение ресурсов энергии солнечного излучения по территории России // Энергия: экономика, техника, экология. 2007. №1. С. 15-23.
4. Марончук И.И., Саникович Д.Д., Мирончук В.И. Солнечные элементы: современное состояние и перспективы развития // Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. 2019. №2. С. 105–123.
5. Попель О.С., Фрид С.Е., Коломиец Ю.Г., Киселева С.В., Терехова Е.Н. Атлас ресурсов солнечной энергии на территории России. Москва, ОИВТРАН: 2010. С. 81.
6. Карабанов C., Кухмистров Ю. Фотоэлектрические системы. Перспективы. Состав. Параметры // Ваш Солнечный Дом. URL: https://www.solarhome.ru/biblio/bibliosun/kuchmistr.htm (дата обращения: 24.12.2019).
7. Национальный атлас России: В 4-х т. Т. 2. Природа. Экология. М.: Роскартография, 2007. 495 с.
8. Чепенко В.Л. Промышленные ветроэнергетические станции: современное состояние и перспективы использования // Энергобезопасность и энергосбережение. 2009. №6. С. 17–22.
9. Шевченко М.В. Современные ВЭС и особенности их конструкции // Вестник КамчатГТУ. 2006. №5. С. 59–64.
10. Каталог электростанций России // energybase.ru. URL: https://energybase.ru/powerplant (дата обращения: 24.12.2019).
11. АО «Интер РАО – Электрогенерация» подвело итоги производственной деятельности за 2018 год // «Интер РАО». URL: http://iraogeneration.ru/press/news/detail.php?ID=19785 (дата обращения: 26.12.2019).
12. «СО ЕЭС». Отчет о функционировании ЕЭС России в 2018 году.
13. ГТЭС «НОВОКУЗНЕЦКАЯ» // ООО «Сибирская генерирующая компания». URL: https://www.sibgenco.ru/about/company/generation/gtes-novokuznetskaya/ (дата обращения: 28.12.2019).
14. ТЭС Международная. Энциклопедия теплоснабжения // РосТепло.ру. URL: https://www.rosteplo.ru/w/%D0%A2%D0%AD%D0%A1_%D0%9C%D0%B5%D0%B6 %D0%B4%D1%83%D0%BD%D0%B0%D1%80%D0%BE%D0%B4%D0%BD%D0% B0%D1%8F (дата обращения: 28.12.2019).
15. Лисицына Я. Солнце по проводам: как устроена крупнейшая в мире солнечная электростанция // Газета «Энергетика и промышленность России». 2012. № 18 (206). URL: https://www.eprussia.ru/epr/206/14345.htm (дата обращения: 28.12.2019).
16. Выработка солнечных электростанций под управлением группы компаний «Хевел» превысила 278 миллионов кВт*ч. Новости компании // Hevel. URL: https://www.hevelsolar.com/about/news/vyrabotka-solnechnykh-elektrostantsiy-podupravleniem-gruppy-ko… (дата обращения: 28.12.2019).
17. В нынешнем году в якутской глубинке введут в строй четыре солнечные электростанции // Первый республиканский информационно-аналитический портал «SakhaNews». URL: http://www.1sn.ru/144269.html (дата обращения: 28.12.2019).
18. Ульяновская ВЭС-1 «Фортум» показывает высокие результаты // Fortum. URL: https://www.fortum.ru/media/2018/04/ulyanovskaya-ves-1-fortum-pokazyvaet-vysokierezultaty (дата обращения: 28.12.2019).
19. Электроснабжение // Крым в деталях. URL: https://web.archive.org/web/20140407061706/http://www.krimspec.org/infrastructura/ele ctrosnab/70-2012-01-23-22-28-24.html (дата обращения: 28.12.2019).
20. Билибинская АЭС досрочно выполнила годовой план по выработке электроэнергии // Neftegaz.ru. URL: https://neftegaz.ru/news/nuclear/513509- bilibinskaya-aes-dosrochno-vypolnila-godovoy-plan-po-vyrabotke-elektroenergii/ (дата обращения: 28.12.2019).
21. НОВОВОРОНЕЖСКАЯ АЭС // АО «Концерн Росэнергоатом». URL: http://rosenergoatom.ru/stations_projects/sayt-novovoronezhskoy-aes/ (дата обращения: 28.12.2019).
22. Нововоронежская АЭС на 124,76 % выполнила план июля по выработке электроэнергии // Atomic-Energy.ru. URL: http://www.atomicenergy.ru/news/2019/08/06/96696 (дата обращения: 28.12.2019).
23. Белоярская АЭС до конца 2019 года выработает более 9,7 млрд. кВтч электроэнергии // АО «Концерн Росэнергоатом». URL: https://www.rosenergoatom.ru/stations_projects/sayt-beloyarskoy-aes/presstsentr/novosti/33848/ (дата обращения: 28.12.2019).
24. Google Earth. URL: https://earth.google.com/web/@45.45882135,33.49464133,71.20607179a,237127.74208 244d,35y,2.02458154h,0t,0r (дата обращения: 24.12.2019).
25. Сокут Л.Д., Муровская А.С. Перспективы развития систем электроснабжения за счет подключения ветровых и солнечных электростанций с накопителями энергии в общую энергосистему // Строительство и техногенная безопасность. 2017. №7 (59). С. 113–121.
26. РусГидро. Рост использования возобновляемых источников энергии — доминирующая тенденция развития электроэнергетики в мире. Чистая энергия. Санкт-Петербург, 2011.
27. РОСНАНО. Российская возобновляемая энергетика: Национальный стартап-2013 // Второй международный форум по энергоэффективности и энергосбережению ENES 2013.
28. BP Statistical Review of World Energy 2019.
29. Каланов А.Б. Возобновляемая энергетика в России: стоять на месте или сделать первый шаг // Forbes. 2017. URL: https://www.forbes.ru/biznes/342905- vozobnovlyaemaya-energetika-v-rossii-stoyat-na-meste-ili-sdelat-pervyy-shag (дата обращения: 19.12.2019).
30. Игнатьева А., Бахтина О. РусГидро с японцами ввела в эксплуатацию уникальную ветряную электростанцию в арктическом пос // Neftegaz.RU. URL: https://neftegaz.ru/news/Alternative-energy/197230-rusgidro-s-yapontsami-vvela-vekspluatatsiyu-unika… (дата обращения: 28.12.2019).

Солнечная и ветряная энергетика в США стала конкурировать с традиционной

Во многих регионах США крупные солнечные и ветряные электростанции теперь могут даже без госсубсидий конкурировать с теми, что используют в качестве топлива газ, утверждают специалисты инвестбанка Lazard. За последние годы издержки, связанные с их работой, снизились, а эффективность выросла. «Мы привыкли говорить, что однажды солнечная и ветряная энергетика сможет конкурировать с традиционными способами генерирования [электроэнергии]. Этот день настал», — говорит Джордж Биличич из Lazard.

По расчетам Lazard, в ветряной энергетике минимально возможная стоимость МВт-часа энергии без субсидирования снизилась до $37 со $101 в 2009 г. В солнечной энергетике за этот же период удалось добиться еще большего прогресса: стоимость МВт-часа снизилась почти на 80% — с $323 до $72. При этом работающие на газе электростанции генерируют энергию стоимостью $61-87 за МВт-час. Таким образом, в регионах с сильными ветрами или ясной погодой такие электростанции могут производить более дешевую электроэнергию. Кроме того, если учесть, что солнечная энергия генерируется днем во время пикового потребления, она становится еще более выгодной.

В последние годы благодаря сланцевому буму стоимость природного газа в США снизилась и он стал самым популярным видом топлива для новых электростанций. Однако возобновляемая энергетика не отстает. По данным Управления энергетической информации США, в первой половине этого года почти половина новых генерирующих мощностей промышленного масштаба в США пришлась на долю солнечной и ветряной энергетики. Эти отрасли развивались благодаря федеральным налоговым льготам и требованиям 29 штатов к поставщикам электроэнергии частично использовать возобновляемую энергию.

Тем не менее не все возобновляемые источники энергии еще могут конкурировать с ископаемыми видами топлива, отмечает Lazard. Устанавливаемые на крышах солнечные панели и шельфовые ветряные электростанции по-прежнему относительно дороги. Из-за высоких затрат на монтаж и обслуживание устанавливаемых на крышах солнечных панелей минимальная стоимость МВт-часа для домохозяйств составляет $180, а для организаций — $126. Поэтому коммерческая целесообразность их использования зависит от наличия налоговых льгот и государственных стимулов. Так, Berkshire Hathaway Уоррена Баффетта инвестировала $15 млрд в возобновляемую энергетику. Но, как признавался сам Баффетт в этом году, без налоговых льгот делать это было бы бессмысленно.

Перевел Алексей Невельский

Если солнечная и ветровая энергия такая дешевая, то почему электричество дорожает?. Новости: 07 мая 2018

За последние годы в средствах массовой информации выходит одна статья за другой о постоянно падающих ценах на солнечные панели и ветровые турбины. Понятно, что читатели таких историй должны оставаться с впечатлением: чем больше мы производим возобновляемой энергии, тем дешевле должна быть цена на электричество.

Но самом деле, это пока не то, что происходит в реальности. По факту, все наоборот.

С 2009 по 2017 год стоимость одного ватта солнечной батареи упала на 75%, а ветровой турбины — на 50%. И несмотря на это, в течение того же периода в местах, где были установлены значительные мощности возобновляемых источников, цена на электричество выросла очень сильно.

Стоимость электроэнергии выросла на:

• 51% в Германии с 2006 по 2016 год во время роста солнечной и ветроэнергетики;
• 24% в Калифорнии с 2011 по 2017 год во время роста солнечной энергетики;
• более чем на 100% в Дании с 1995 года, когда они начали всерьез заниматься возобновляемой энергетикой (по большей части ветровой).

Что имеем? Если солнечные панели и ветряки так дешевеют, то тогда почему цена на электроэнергию растет, а не падает?

За последние годы в средствах массовой информации выходит одна статья за другой о постоянно падающих ценах на солнечные панели и ветровые турбины. По одной гипотезе: пока солнечная и ветровая электроэнергия дешевеет, другие источники, такие как уголь, ядерные ректоры и природный газ дорожают, перекрывая всю экономию, а также поднимая итоговые цены.

Но опять же, это не то, что происходит на самом деле.

Благодаря революции в технологии добычи сланцевого газа, в США цена природного газа снизилась на 72% в период с 2009 по 2016 год. В Европе цена упала чуть менее чем в два раза за тот же период. График цен на ядерное топливо и уголь почти все время оставался горизонтальным.

Другая гипотеза: повышение вызвано закрытием ядерных электростанций.

Доказательством этому может служить тот факт, что лидеры ядерной энергетики штат Иллинойс, Швеция, Южная Корея пользуются благами самой дешевой электроэнергии в мире.

С 2010 года в Калифорнии закрыли один ядерный завод (выдаваемая мощность 2 140 МВт), а в то же время в Германии закрыли 5 ядерных электростанций и 4 реактора на еще действующих станциях (всего 10 980 МВт). Электричество в штате Иллинойс на 42% дешевле, чем в Калифорнии, а во Франции электричество на 45% дешевле, чем в Германии.

Но эта гипотеза снова рушится тем фактом, что цены на главные альтернативные источники — природный газ и уголь, — оставались на том же уровне, несмотря на выросший спрос на них в Калифорнии и Германии.

Тем самым главными подозреваемыми остаются солнечная и ветроэнергетика. Но почему дешевеющие солнечные панели и ветротурбины производят дорожающее электричество?

Похоже, что главную причину предсказал молодой немецкий экономист еще в 2013 году. В документе об энергетической политике Леон Херт подсчитал, экономическая выгода ветровой и солнечной энергии значительно упадет, как только они станут составлять большую часть энергоснабжения.

В чем причина? В их изначально ненадежном происхождении. Как солнечная, так и ветровая станция производит слишком много электроэнергии, когда людям не надо, и недостаточно, когда необходимо. На подстраховку им нужны станции на природном газе, гидроэлектростанции, аккумуляторы или другие надежные источники электроэнергии, чтобы быть готовыми в нужный момент создать разность потенциалов, когда перестанет дуть ветер или светить солнце.

Ненадежность заставляет такие богатые ветром и солнцем места, как Германия, Калифорния и Дания платить соседним государствам за то, чтобы они разгрузили их сеть, когда у них пиковое производство.

Херт прогнозировал, что экономическая выгода от ветровой энергии снизится на 40%, как только она займет 30% доли рынка, а выгодность солнечной энергии упадет на 50% при достигнутой доли всего в 15%. В 2017 году доля ветровой и солнечной энергии в Дании была 53%, в Германии 26% и в Калифорнии 23%. Дания и Германия занимают первое и второе место по дороговизне электричества в Европе.

Рассказывая о снижении цен на панели и турбины, но не о повышении цен на электроэнергию, журналисты преднамеренно или нет, но вводят в заблуждение директивные органы и общественность насчет этих двух направлений в науке. В ежедневной газете The Los Angeles Times в прошлом году сообщалось, что цены на электроэнергию росли, но связать это с возобновляемыми источниками в номере не получилось, вызвав тем самым резкое опровержение экономиста Калифорнийского университета в Беркли Джеймса Бушнелла.

«История о том, как Калифорнийская электросеть пришла к такому состоянию, длинная и горькая, — пишет Бушнелл, — но главная политическая сила в секторе энергетики решительно сфокусировалась на возобновляемых источниках электроэнергии».

Одна часть проблемы обуславливается непониманием электросети репортерами. Они думают об электричестве, как о товаре, когда на самом деле это услуга, подобная, например, ужину в ресторане. Цену за удовольствие поесть в ресторане не составляют одни лишь ингредиенты, по аналогии с которыми солнечные панели и турбины дешевели десятками лет. Напротив, цена на услуги в ресторане и электроснабжение отражает затраты не только на средства производства, но и на приготовление и доставку.

Здесь больше проблема пристрастия, чем неграмотности в тонкостях энергетики. Как правило, даже скептицизм журналистов дает дорогу возобновляемым источникам. Причина не в том, что они не пишут критически, — они пишут, когда это касается невозобновляемых источников, — а в том, что они не хотят. Они могут и должны изменить свои взгляды. Репортеры обязаны доносить информацию точно и честно обо всем, что затрагивается, особенно в секторе энергетике и об окружающей нас среде. Хорошо бы им начать с расследования, почему при низкой себестоимости гелиотехники и ветряков кто-то поднимает цену на электроэнергию.

источник: По материалам forbes

Альтернативные источники энергии

В современном мире, с растущими показателями потребления и как следствие — ограниченными энергоресурсами, стремительные обороты набирает развитие технологий добычи энергии из альтернативных, возобновляемых источников. К таким источникам относятся, в первую очередь, солнечная и ветровая энергии, геотеримальное тепло, энергия морских волн и приливов.

Сегодня альтернативные источники энергии уже широко используются для решения проблем энергоснабжения не только в промышленных масштабах, но и в частном секторе.  Доступность технологий получения энергии из неисчерпаемых источников позволяет строить энергонезависимые дома с экологически чистой инфраструктурой в удаленных районах и решать проблемы энергоснабжения уже существующих объектов. 

Виды альтернативных источников энергии

Такие альтернативные источники энергии, как энергия солнечного света и ветра используются для энергоснабжения и нагрева воды, геотермальное тепло земли — для отопления и кондиционирования зданий. Преобразование солнечной энергии в электрическую происходит при помощи фотоэлектрических пластин из кремния — самого распространенного элемента на планете. Солнечные батареи, на основе кремниевых пластин имеют продолжительный ресурс жизни — более 25 лет и, в зависимости от технологии производства, сохраняют до 80% своей эффективности в течении всего ресурса. Количество энергии, получаемой от солнечных батарей, различается и напрямую зависит от месторасположения и солнечной активности в различные сезоны года. Эффективность преобразования энергии у солнечных батарей достигает 20% и зависит от технологии их производства и чистоты кремния. Технология стремительно развивается и показатель эффективности постоянно растет.

Эксплуатация ветро-установок (ветрогенераторов) для получения электричества, целесообразна в районах с высоким значением средней скорости ветра или в периоды низкой солнечной активности. Эффективность преобразования энергии ветра не уступает эффективности гелиоустановок, но зависит от точки расположения объекта и корректно рассчитанного потенциала местности.

Широко используется для отопления зданий и геотермальное тепло земли. Тепловые насосы позволяют получать тепло окружающей среды: земли, воды или воздуха. В зимний период геотермальное тепло используется для отопления зданий, а в летние месяцы позволяет эффективно отводить тепло, производя кондиционирование.

Альтернативные источники энергии и выгоды их использования

Эффективность использования тех или иных альтернативных источников энергии напрямую зависит от региона, в котором необходима установка. Качественный мониторинг энергопотенциала позволяет определять наиболее подходящую технологию и рассчитывать ее окупаемость на годы вперед, а так же исключает ошибки связанные с региональными особенностями.

Конечно, первоначальную цену энергонезависимого дома, с экологически чистыми, возобновляемыми источниками энергоснабжения, сегодня нельзя назвать низкой, но по истечении двух — пяти лет эксплуатации альтернативные источники энергии полностью окупают свою стоимость и приносят ощутимую финансовую выгоду в течении многих лет.  Не стоит забывать о экологичности альтернативных технологий добычи энергии. Солнечные, ветровые и гелиоустановки не производят вредных выбросов в атмосферу, не загрязняют воду и безопасны для человека.

 

Производство солнечных батарей набирает обороты

Нехватка ресурсов в удаленных регионах, в совокупности с быстрыми темпами развития технологии привело к ситуации, когда производство солнечных батарей быстро набирает обороты, а стоимость конечных изделий с каждым годом становится все более доступной для потребителей со средним уровнем доходов. И если вчера технология гелиоустановок была доступна лишь для космических программ, то уже сегодня мини-солнечные электростанции, как грибы после дождя, растут на крышах домов и садовых участках.

 

     

Решения, использующие возобновляемые источники энергии

ZTE разрабатывает новое интегрированное гибридное решение, включающее  различные гибридные энергетические решения, решение с солнечной энергией, гибридное решение солнечная энергия – ДГ, гибридное решение ветровая и солнечная энергия – ДГ и т.д. Новое интегрированное энергетическое решение основывается на системе общего контроля, которое встраивается в дом и управляет всеми энергетическими устройствами, такими как CSU, модуль солнечной энергии, выпрямитель, ветровой контроллер и т.д.

В контексте высоких цен на традиционные источники энергии, тенденция использования низкоуглеродных, энергоэкономичных, экологически чистых, возобновляемых источников энергии становится все более и более важной в области питания телекоммуникационного оборудования. Наряду с его технологическим усовершенствованием, традиционное гибридное энергетическое решение, использующее возобновляемые источники, не может полностью удовлетворить потребности клиентов, особенно в плане управления, мониторинга подачи электроэнергии, модернизации системы, эффективности, адаптивности среды и т.д.

Следовательно, ZTE разрабатывает новое интегрированное гибридное решение, включающее различные гибридные энергетические решения, решение с солнечной энергией, гибридное решение солнечная энергия – ДГ, гибридное решение ветровая и солнечная энергия – ДГ и т.д. Новое интегрированное энергетическое решение основывается на системе общего контроля, которое встраивается в систему и управляет всеми энергетическими устройствами, такими как CSU, модуль солнечной энергии, выпрямитель, ветровой контроллер и т.д. Его единое управление исключительно высокая степень интеграции, очень удобное расширение и плавная модернизация, мощный мониторинг полностью удовлетворят потребности в энергоснабжении.

Решение с использованием солнечной энергии

Это инновационное решение, использующее только солнечную энергию, зависящее от солнечной энергии, используется для поставки электричества и зарядки батареи. Объекты с переменным током могут также получать питание через инвертер. Ночью при недостатке солнечного света или в случае, если дождь идет несколько дней подряд, батарея будет разряжаться, подавая электропитание. Резервное питание отсутствует, чтобы защитить надежность источника питания, емкость батареи и емкость солнечного модуля должны быть соответствующими, иначе недостаточная емкость может оказать влияние на надежность источника питания.

• Сценарий применения: отсутствие энергосети, ненадежная сеть, или высокая стоимость подключения к сети, изобилие солнечной энергии, солнечная энергия равномерно распределена по временам года, небольшое количество дождливых дней подряд.
  
• Преимущества: 100% экологическая чистота, плавная модернизация и расширение, высокая эффективность солнечной энергии, мощный энергетический мониторинг
  

Гибридное решение солнечная энергия — ДГ

Это инновационное гибридное решение солнечная энергия– ДГ основывается на солнечной энергии как основном источнике питания, а ДГ (дизель генератор) используется как резервный. Днем, электричество, вырабатываемое солнечными модулями, подает питание на объект и заряжает батарею. Ночью, батареи подают свое питание на объект. Когда солнечной энергии не хватает (например, зимой) или несколько дождливых дней подряд, батарея разряжается до низкого напряжения/емкости, и запускается ДГ. Такая гибридная поставка питания может решить вопрос риска прекращения подачи питания от систем, работающих только на солнечной энергии, когда происходят перепады солнечного излучения в разные времена года или во время дождливых дней. По сравнению с решением, работающем только на солнечной энергии, гибридное решение солнечная энергия – ДГ может оптимизировать конфигурацию ДГ и солнечных панелей, сократить КАПЗ, и сделать короче цикл возврата инвестиций.

• Сценарий применения: отсутствие энергосети, ненадежная сеть, или высокая стоимость подключения к сети, солнечное излучение часто колеблется в зависимости от времени года и количества дождливых дней, традиционная двойная трансформация ДГ на объекте
  
• Преимущество: единое управление от одного CSU, интегрированная конструкция всех модулей, высокая эффективность для улучшения использования энергии, смешанный разъем модуля солнечной энергии и модулей выпрямителя, плавная модернизация и высокая адаптивность батареи, поддерживается высокая надежность подачи питания, низкие первоначальные инвестиции, низкая стоимость операционной поддержки и технического обслуживания
  

Гибридное решение ветровая – солнечная энергия

При создании независимой ветровой или солнечной энергетической системы, существуют общие недостатки: неуверенность в природных ресурсах ведет к несбалансированности производства электричества и электрической нагрузки. Солнечная энергия и ветровая энергия дополняют друг друга в разные времена года (лето и зима), разное время дня (день и ночь) и в различные погодные условия (солнечные и ветреные дни, дождливый и сухой сезон). Таким образом, это решение использует высокую дополняемость солнечной и ветровой энергии для обеспечения стабильной  подачи электроэнергии на объект. Эта гибридная энергетическая система может реализовать рациональное выделение мощностей системы на основе условий нагрузки и ресурсов, не только для того, чтобы обеспечить надежность подачи электроэнергии, но также и для снижения КАПЗ.

• Сценарий применения: отсутствие энергосети, ненадежная сеть, или высокая стоимость подключения к сети, солнечная и ветровая энергия являются взаимодополняющими в разные времена года, в разное время
  
• Преимущества: экологически чистый, ресурсы дополняющие, единое управление от одного CSU, интегрированная конструкция в дом всех модулей, высокая эффективность для улучшения использования энергии, высокая адаптивность батареи и гибкая конфигурация для различных потребностей
  

Примеры внедрения

ZTE имеет более 10 лет опыта в применении возобновляемых источников энергии. На конец 2013 года, возобновляемые источники энергии ZTE обеспечивали 300 МВт электроэнергии для 70 операторов в более, чем 52 странах. Например, в Эфиопии, ZTE обеспечивала самый большой солнечный объект (около 1000 объектов солнечной энергии) в области связи, что помогает операторам построить экологически чистую и устойчивую сеть, стирающую грань цифровой коммуникации между городом и деревней и объединяющую людей.

Солнечная энергия против энергии ветра: что лучше в 2020 году?

Время чтения: 3 минуты

Установка системы возобновляемой энергии на вашем участке — один из лучших способов сэкономить деньги на счетах за электроэнергию при одновременном снижении вашего воздействия на окружающую среду. Часто вы выбираете между солнечной энергией и энергией ветра. Если вы домовладелец, взвешивающий варианты использования возобновляемых источников энергии, вы уже знаете, что тщательное исследование — лучший способ найти подходящую систему для вашего дома. Вот все, что вам нужно знать о преимуществах жилого ветра по сравнению ссолнечная энергия, чтобы вы могли уверенно принять решение.

Узнайте, сколько будут стоить солнечные панели в вашем районе в 2021 году

Сравнение солнечной энергии и ветра: быстрые результаты

• В целом, солнечная энергия имеет гораздо больше смысла для бытовых потребителей электроэнергии, которые хотят сэкономить деньги
• Энергия ветра — эффективный инструмент для коммунальных предприятий, которые хотят получать больше энергии из надежных возобновляемых источников энергии
• Владельцы недвижимости могут сравнить расценки на солнечную энергию на EnergySage Marketplace, чтобы увидеть, сколько вы можете сэкономить

Большой вывод: солнечная энергия имеет больше смысла для жилой недвижимости

Если вам интересно при установке системы возобновляемой энергии на вашем участке, солнечная энергия обычно является лучшим вариантом .Учитывая все обстоятельства, солнечная энергия не так популярна в сфере коммунальных услуг, как ветер, но, как правило, является более практичным вариантом возобновляемой энергии для производства энергии в жилищном секторе. Эксперимент, проведенный Inland Power & Light, коммунальным предприятием на северо-западе Тихого океана, подчеркивает сравнительные преимущества бытовой солнечной энергии. После множества запросов о преимуществах солнечной энергии по сравнению с ветровой энергией для домов, коммунальное предприятие фактически установило обе технологии в своей штаб-квартире в Спокане, штат Вашингтон, чтобы дать окончательный ответ своим клиентам.Их результат: в течение 14 месяцев солнечные панели производили примерно в пять раз больше электроэнергии, чем ветряные турбины.

Ветровая и солнечная энергия: сравнение лучших возобновляемых источников энергии

В Соединенных Штатах энергия ветра значительно более популярна, чем солнечная. Из всей возобновляемой энергии, произведенной в США в 2019 году, 24% приходилось на ветер, а 9% — на солнечную энергию . Коммунальные предприятия и крупномасштабные предприятия активно используют энергию ветра, в то время как домовладельцы предпочитают солнечную энергию.

Главное преимущество ветра перед солнечной энергией для вашего дома заключается в том, что ветряные турбины не зависят от солнечного света. Это означает, что они могут вырабатывать электроэнергию 24 часа в сутки, тогда как солнечные панели вырабатывают энергию только в солнечные часы. Однако ветер сопровождается серьезной оговоркой: для того, чтобы ветряные турбины были эффективными, они должны располагаться высоко над любыми препятствиями, которые могут блокировать ветер.

Типичная ветряная турбина для использования в жилых помещениях имеет высоту около 80 футов, и для эффективного производства энергии она должна быть на пути серьезного ветра.Большинство установщиков рекомендуют участки со средней скоростью ветра не менее 12 миль в час. Если вы живете в сельской ветреной местности с большим количеством открытого пространства и небольшим количеством препятствий, преграждающих путь ветру, то установка ветряных турбин на вашем участке может стать отличным вариантом для производства возобновляемой энергии. Если вы ищете дополнительный источник энергии, а не основной, вы также можете найти небольшие ветряные турбины по относительно низкой цене, которые обеспечат дополнительный «импульс» электричества.

Напротив, солнечные панели можно установить практически на любой крыше, а также на земле, и при этом они будут вырабатывать достаточно энергии, чтобы удовлетворить большинство ваших потребностей в электроэнергии.На рынке солнечной энергии EnergySage средний покупатель солнечной энергии удовлетворяет более 95 процентов своих годовых потребностей в электроэнергии за счет солнечной энергии в 2021 году.

Ветровые турбины также имеют движущиеся части, что может привести к большему износу и более высоким требованиям к техническому обслуживанию. Если вы не выберете наземные солнечные панели с системой слежения (технология, обычно зарезервированная для коммунальных солнечных установок), ваша солнечная фотоэлектрическая система будет стационарной и требует ограниченного обслуживания.

А как насчет возобновляемых источников энергии, кроме солнечной и ветровой?

Нет причин, по которым система солнечных батарей должна быть возобновляемой энергией, которую вы используете в своем доме.Солнечные тепловые технологии, которые могут обеспечить как тепло, так и горячую воду для вашего дома, часто устанавливаются вместе с солнечными батареями. Если вы ищете возобновляемую систему отопления и охлаждения, которая сочетается с солнечными панелями, вы также можете установить геотермальный тепловой насос, чтобы использовать естественное тепло под землей для регулирования температуры в вашем доме.

Сравните все варианты перед принятием решения

Какой бы вариант использования возобновляемых источников энергии вы ни рассматривали, всегда полезно сравнить несколько предложений, прежде чем принимать окончательное решение.Солнечная энергия может сэкономить тысячи долларов на счетах за электроэнергию. Хотите убедиться в этом сами? Воспользуйтесь калькулятором солнечной энергии EnergySage, чтобы мгновенно оценить, сколько солнечной энергии можно сэкономить. Когда все будет готово, сравните предложения специалистов по установке солнечных батарей на EnergySage Solar Marketplace, чтобы найти лучшее предложение. Покупатели солнечных батарей на рынке обычно экономят до 25 процентов от затрат на установку системы солнечных батарей, просто сначала делая покупки. Нет лучшего способа перейти на солнечную энергию.

Этот пост изначально был опубликован в «Новостях Матери-Земли».

низкое содержание cvr

экологическое содержание

Узнайте, сколько будут стоить солнечные панели в вашем районе в 2021 году

Ветровая и солнечная энергия постепенно заменяет уголь

Доля солнечной и ветровой энергии в мировом производстве электроэнергии с 2015 года увеличилась вдвое, согласно новому отчету аналитического центра Ember, занимающегося вопросами климата. Сейчас она составляет около десятой части мировой энергетики, приближаясь к тому же количеству энергии, которое вырабатывают атомные электростанции.

Эти безуглеродные источники энергии постепенно заменяют уголь.Производство угля упало на рекордные 8,3 процента в первой половине 2020 года по сравнению с тем же периодом 2019 года. По данным Ember, на долю энергии ветра и солнца пришлось 30 процентов этого сокращения, в то время как большая часть спада произошло из-за пандемии COVID-19, которая привела к снижению спроса на электроэнергию.

Великобритания и ЕС лидируют

«Страны во всем мире сейчас идут по тому же пути — строят ветряные турбины и солнечные панели для замены электричества от угольных и газовых электростанций», — говорится в заявлении Дэйва Джонс, старшего аналитика по электричеству в Ember.Анализ Ember включает 48 стран, на которые приходится 83 процента мирового производства электроэнергии.

Великобритания и ЕС лидируют по количеству электроэнергии, получаемой от ветра и солнца. В настоящее время на него приходится 42 процента энергопотребления в Германии, 33 процента в Великобритании и 21 процент в ЕС.

Это намного большая доля возобновляемых источников энергии по сравнению с тремя ведущими в мире источниками выбросов углерода: Китаем, США и Индией.Ветровая и солнечная энергия вырабатывает примерно десятую часть электроэнергии в Китае и Индии. В настоящее время на долю Китая приходится более половины всей угольной энергетики в мире.

Впереди еще долгий путь

Все это обнадеживающий прогресс в сокращении использования ископаемого топлива, чтобы ограничить разрушительные последствия изменения климата. Но до достижения цели, поставленной в Парижском климатическом соглашении 2015 года, по предотвращению нагрева планеты более чем на 1,5 градуса Цельсия по сравнению с доиндустриальными уровнями, предстоит пройти еще долгий путь.Чтобы достичь этой цели, уголь должен сокращаться на 13 процентов ежегодно в течение следующих 10 лет, а выбросы углекислого газа должны практически исчезнуть к 2050 году.

«Тот факт, что во время глобальной пандемии производство угля все еще упало только на 8%, показывает, насколько мы все еще отстаем», — сказал Джонс. «У нас есть решение, оно работает, просто оно не происходит достаточно быстро».

солнечных и ветровых систем для жилых домов: каковы затраты на электроэнергию?

Домовладельцы, планирующие использовать солнечную энергию или ветряную установку для жилых домов, могут быстро столкнуться с шоком от наклеек, когда узнают, сколько будут стоить эти установки.Стоимость установки ветряных турбин может достигать 65 000 долларов США, в то время как в среднем по стране стоимость профессионально установленной системы солнечных панелей составляет от 8 до 9 долларов США за ватт. Это означает, что подключенная к сети система мощностью 2 киловатт (кВт) без резервного аккумулятора может стоить до 16 000 долларов, а аналогичная система мощностью 5 кВт может стоить более 40 000 долларов. Резервные батареи глубокого цикла для ветряных и солнечных батарей могут добавить на 20-30% больше. И хотя вы можете сэкономить около 2 долларов на ватт, выполнив работу самостоятельно, многие программы энергоэффективности требуют сертификации.

Однако не теряйте надежды, если вы действительно стремитесь обеспечить свой дом энергией солнца и ветра. Читайте дальше, чтобы узнать, какие факторы следует учитывать при выборе домашней солнечной и ветряной электростанции и как снизить затраты до более достижимого уровня.

Солнечная энергия может быть доступной

Поскольку спрос на солнечную и ветровую энергию как в жилищном, так и в коммерческом секторе растет, технология совершенствуется, появляется больше производителей, а цены падают.В случае солнечной энергии стоимость средней солнечной панели в 1980 году составляла 21 доллар за ватт (например: 15-ваттная панель будет стоить 315 долларов). Сегодня средняя стоимость составляет около 1,03 доллара за ватт, что на 90 процентов меньше всего за 25 лет. Также увеличилась выходная мощность. В 1980 году обычная солнечная панель могла выдавать 22 Вт. Сейчас 100-ваттные панели являются обычным явлением, если их не много, они предлагают увеличение мощности на 450%. Более того, есть также новые улучшения, доступные за счет отслеживания (моторизованное крепление отслеживает солнце в течение дня для повышения эффективности) и концентрации солнечного света для извлечения до 75 процентов солнечных лучей и повышения эффективности в 1000 раз по сравнению с обычными плоскими панелями.

Несмотря на недавнее сокращение затрат, причина, по которой бытовые системы возобновляемой энергии являются дорогими, проста: вы инвестируете в электростанцию ​​домашнего размера. Как и любая крупная электростанция, это долгосрочное вложение на срок от 15 до 25 лет. И, как и в случае с любыми другими долгосрочными инвестициями, вы должны сначала выделить несколько минут, чтобы обдумать свои потребности и цели:

• Сколько электроэнергии вы потребляете каждый день?
• Будет ли дороже приносить в дом столбы и провода в сельской местности?
• Ваша цель — достичь самоокупаемости при сохранении привязки к сетке?
• Ваша цель убрать электросеть из дома?

Расчет вашего использования: сколько вам нужно солнечной или ветровой энергии?

Подсчитать ваше использование может быть непросто, но это важно при принятии решения о том, сколько солнечной или ветровой энергии вам понадобится.Во-первых, вам нужно понять разницу между ваттами и ватт-часами. Мощность (ватт), необходимая для работы вещей в вашем доме, не измеряется так, как показывают ваши счета за коммунальные услуги (ватт-часы). 50-ваттная лампочка при каждом включении сжигает 50 ватт энергии. Если у вас 30-ваттная батарея, 50-ваттная лампочка не будет гореть полностью и быстро разрядит батарею.

Между тем

ватт-часа — это единицы измерения энергии, используемой с течением времени. Итак, за один час 50-ваттная лампочка потребляет 50-ватт-часов, или.05 киловатт-часов (кВтч).

Важно помнить, что ватты и ватт-часы НЕ взаимозаменяемы при проведении расчетов. При этом способ определить свое использование — это просмотреть счета за коммунальные услуги. Например, предположим, что вы используете в среднем 1000 кВт / ч в месяц. Это составляет 33,33 кВтч в день.

Следующий шаг — выяснить, какие электроприборы и устройства вы используете, сколько ватт они потребляют и как долго вы их используете. Чтобы вычислить киловатт-час устройства или прибора, умножьте количество ватт на часы, которые оно работает в течение дня.Морозильный ларь на 500 ватт, работающий в течение десяти часов, потребляет пять киловатт-часов энергии.

Сколько солнечного света можно уловить?

Следующим шагом для поиска является количество прямого солнечного света, которое получает ваше местоположение, также известное как «инсоляция». Инсоляция зависит от угла наклона солнца, погоды, атмосферы, высоты и местоположения на земном шаре. Чем дальше к северу или югу от экватора, тем меньше часов солнечного света.

Теперь мы можем определить, сколько панелей вам может понадобиться, посчитав эффективность системы.Предположим, что ваши часы инсоляции равны 4,5. Эффективность системы зависит от показателей эффективности оборудования для управления током: инвертора (для преобразования 12 вольт постоянного тока в 120 вольт переменного тока и сглаживания его в красивый, чистый 60-герцовый цикл), контроллера заряда батареи и глубокого цикла. батареи. Инверторы обычно работают с КПД около 95 процентов, контроллеры заряда — на 98 процентов, а батареи — на 80 процентов.

Итак, если мы умножим 0,95 на 0,98 на 0,80, мы получим эффективность системы 0,74 или 74 процента.Это означает, что с этим оборудованием 100-ваттные солнечные панели фактически производят 74 ватт. Если бы наша система была эффективна на 99 процентов, нам потребовалось бы всего 74 панели. Поскольку эффективность нашей системы составляет всего 74 процента, нам нужно 99 панелей для выработки 33 кВт / ч в день, которые используются в нашем примере дома.

В любом случае, это очень большое количество панелей, если вы хотите генерировать достаточно солнечной энергии для удовлетворения своего потребления, и вам нужно потратить много денег для удовлетворения своих требований к электричеству.

Сократите расходы на солнечную энергию за счет меньшей электрической нагрузки

Проще всего найти способы сократить потребление электроэнергии, исключив неэффективные устройства.Во многих частях страны самым большим домашним потребителем электроэнергии являются кондиционеры. 30-тонная центральная система кондиционирования воздуха с рейтингом SEER 13 может потреблять 2,3 кВтч. За десять часов это в сумме составляет 23 кВтч — две трети всей нашей электрической нагрузки.

Существуют различные энергоэффективные способы охлаждения вашего дома. К примеру, болотные охладители работают за счет испарения, хотя они наиболее эффективны в сухой среде. Обычной альтернативой являются абсорбционные чиллеры. Они нагревают хладагент при низком давлении до тех пор, пока он не испарится, а затем он теряет тепло, конденсируясь обратно в жидкость под высоким давлением.Источником тепла может быть природный газ, пропан, керосин или солнечное тепло. Поскольку компрессора для подачи давления нет, система потребляет мало энергии.

Вторым по величине пользователем является электрический водонагреватель, на который приходится 17 процентов годовых затрат на электроэнергию. Нагреватель на 40 галлонов потребляет в среднем 8 кВт / ч в день. Есть несколько энергоэффективных альтернатив: перейти на систему нагрева по запросу, использовать природный газ или пропан для нагрева воды или рассмотреть возможность использования солнечной системы нагрева воды в дополнение к солнечным батареям.Некоторые солнечные водонагревательные системы представляют собой не что иное, как старый бак водонагревателя, выкрашенный в плоский черный цвет и помещенный в изолированный ящик со стеклянным окном, обращенным к солнцу.

Когда пришло время заменить домашнее оборудование, подумайте о переходе на приборы с рейтингом Energy Star и светодиодные лампы. Кроме того, подумайте о том, насколько хорошо изолирован и защищен от непогоды ваш дом и нужно ли его улучшать. Чем больше энергии вы можете прожить без, тем меньше энергии вам потребуется установить.

Допустим, мы установили более эффективные приборы и освещение, заменив водонагреватель и кондиционер на систему охлаждения с абсорбцией солнечной энергии, которая также нагревает воду. Это снижает потребление с 33 кВтч / день до 5 кВтч / день. Это означает, что нам нужно всего 16 панелей, что намного проще.

Расчет стоимости жилой ветряной турбины

Домашняя ветряная энергия прошла долгий путь от ветряных мельниц со стальными лопастями, которые были представлены на американских фермах в 1870-х годах.Небольшие ветряные турбины, вырабатывающие электроэнергию, доступны в различных размерах («паспортная мощность») от 1-киловаттной мощности на крыше или в дымоходе (установленная стоимость — до 7000 долларов США) до 100-киловаттных турбин, установленных на собственной опоре (около Установлено 80 000 $). Многие турбины мощностью менее 1,2 киловатт доступны в наборах для домовладельцев из домашнего центра.

Однако, несмотря на то, что мощность ветряных турбин может выглядеть привлекательно, получить максимальную мощность за затраченные деньги сложнее, чем солнечная энергия.Хотя солнце светит каждый день, даже в пасмурную погоду, ветер гораздо более непостоянен. Некоторые части страны также более ветреные, чем другие. Следовательно, потребителю необходимо провести гораздо больше исследований, чтобы определить, сколько ветра действительно может быть доступно для его использования.

Скорость ветра также меняется локально на разных высотах. Хотя на уровне улицы может показаться легкий ветерок, на высоте 30 футов это может быть абсолютная тишина, а на высоте 100 футов — ветер. Холмы, речные долины, деревья и здания также сильно влияют на скорость ветра, особенно в городских условиях.Также необходимо учитывать местные строительные нормы и правила.

Допустим, вы хотите добавить в свою систему ветряную турбину на опоре для жилых домов, которая стоит 1800 долларов. 30-футовый столб с растяжками и несколькими мешками с бетоном стоит 500 долларов, что в сумме составляет 2300 долларов. С учетом налоговой льготы по федеральному налогу на электроэнергию цена упадет до 1610 долларов.

Предположим также, что вы сделали свою домашнюю работу по средней годовой скорости ветра. Новая ветряная турбина будет вырабатывать 3,4 кВт / ч в день в средней ветровой зоне 12 миль / ч (класс 4).Однако средняя местная скорость ветра составляет всего около 10 миль в час (класс 2). Итак, теперь мы подсчитали, что при этих условиях ваша турбина будет производить в среднем 2,8 кВтч в день (примерно эквивалент 8 солнечных панелей).

Одним из способов преодоления недостатков ветровой генерации является ее объединение с солнечной энергией для создания интегрированной возобновляемой системы, которая становится надежным источником домашней электроэнергии 24 часа в сутки, вырабатывая в среднем 5 кВтч / день. В некоторых частях страны, где доступны чистые измерения, домовладелец может даже продать свою избыточную генерируемую мощность коммунальной компании.

А как насчет скрытых затрат?

Хорошая новость заключается в том, что после того, как ваши возобновляемые системы будут установлены, обслуживание как солнечных панелей, так и ветряных турбин будет минимальным. Чтобы солнечные панели получали максимальную мощность, им может периодически требоваться промывание из шланга пыли и листьев. Панели со временем изнашиваются, теряя в среднем один ватт генерирующей мощности за 20 лет. Ветряные турбины обычно имеют только две движущиеся части, которые подвержены воздействию погодных условий. Лопасти обычно привинчиваются к ступице, которая защищена носовым конусом.Также есть шарнир, который позволяет ветряной турбине поворачиваться против ветра. Оба они могут быть легко заменены деталями от производителя.

Нечто меньшее: система, привязанная к сетке

Тот факт, что вы производите собственную энергию, не означает, что вам нужно полностью отключиться от электросети. Фактически, солнечная / ветровая система, привязанная к сети, сохраняет соединение с коммунальной сетью, поэтому вы по-прежнему будете ее потребителем, но можете компенсировать энергию, которую вы используете от коммунального предприятия, сделав свою собственную.Допустим, вы покупаете комплект солнечной энергии, который будет генерировать около 1230 Вт для домашнего использования, примерно за 7000 долларов (10 панелей, очиститель энергии и инвертор). В систему также могут быть добавлены аккумуляторные батареи глубокого разряда; они обычно стоят около 250 долларов каждый и служат десять лет.

В среднем, одни только эти панели производят около 4 кВтч для ежедневного использования и сбрасывают 120 кВтч из ежемесячного счета, что дает экономию до 12 процентов при типичном счете за 1000 кВтч в размере 119 долларов (из расчета 11,9 цента / кВтч). Это означает ежемесячную экономию около 14 долларов.24 или 171,36 доллара в год.

Если предположить, что цены и использование останутся замороженными, система окупится за 17 лет или 24 года без федерального налогового кредита. В реальном мире ваши цифры могут измениться по мере роста цен на энергию, а цена, уплачиваемая за каждый кВтч, будет меняться в течение года, со временем увеличиваясь. Учитывая это, окупаемость инвестиций в солнечную энергию на самом деле может занять всего 15 лет или даже меньше. Кроме того, учтите, что 12-процентная экономия энергии конкурентоспособна по сравнению с прибылью, которую вы получили бы, вложив первоначальные 7000 долларов в банк.

Еще один способ окупаемости инвестиций в солнечную энергию — это повышение стоимости вашего дома. Помните также, что по мере совершенствования технологии солнечных панелей домовладелец может заменять старые панели на более новые, более эффективные, которые стоят меньше. Их просто прикручивают к стойке и подключают к цепи. Со временем вы сможете еще больше сэкономить на счете и даже продавать электроэнергию электроэнергетической компании, расширяя и модернизируя как свои панели, так и батареи.

Не все дома и бюджеты могут быть сокращены прямо сейчас на солнечные панели или ветряные турбины, а также переменные, которые используются при вычислении солнечной иСтоимость ветра на ватт может иметь большую или меньшую роль в зависимости от множества факторов. Национальный веб-сайт по возобновляемым источникам энергии может предоставить ценную информацию, которая поможет определить, подходит ли ваше местоположение для использования энергии ветра или солнца, или того и другого. Вам нужно будет сделать значительные инвестиции практически при любых обстоятельствах, но если местные условия и ваше финансовое положение совпадают, вы можете обнаружить, что производство возобновляемой энергии — правильный шаг для вашего дома.

Солнечная энергия и энергия ветра — Всего.com

Энергетическое будущее мира определяется двойной проблемой — изменением климата и растущим спросом на энергию. Наше стремление вместе с обществом достичь нулевых выбросов для всех наших предприятий к 2050 году означает принимать во внимание эти реалии, вкладывая значительные средства в возобновляемые источники энергии. Мы сосредотачиваем наши усилия на быстрорастущих сегментах солнечной энергии, наземного ветра и морского ветра, используя множество преимуществ, которые могут предложить эти обильные, чистые, гибкие, эффективные и конкурентоспособные источники энергии.

Согласно сценарию устойчивого развития (SDS) Международного энергетического агентства (МЭА) ожидается, что доля возобновляемых источников энергии в мировом энергобалансе резко возрастет с 14% в 2019 году до 36% в 2040 году. Наряду с природным газом, наименее углеродоемкое ископаемое топливо, возобновляемые источники энергии позволят удовлетворить растущий мировой спрос на электроэнергию, одновременно ограничивая глобальное потепление.

Чтобы добиться нулевых выбросов для всех наших предприятий к 2050 году вместе с обществом, необходимо развивать новые отрасли, новые виды деятельности и передовые технологии в области возобновляемых источников энергии с целью увеличения их доли в нашем портфеле.
Для этого мы фокусируемся на:

1. Разработка крупных солнечных и наземных ветряных электростанций

Мы проектируем, финансируем, строим и эксплуатируем крупные солнечные и наземные ветряные электростанции. Используя наше давнее присутствие и глубокие корни в разных частях мира, мы реализуем проекты, которые являются одновременно надежными и устойчивыми в долгосрочной перспективе. Например, мы заключили соглашения о строительстве солнечной электростанции мощностью 800 мегаватт (МВт) в Эль-Харсахе, Катар. Объект будет удовлетворять около 10% пикового спроса на электроэнергию Катара и сократит выбросы в эквиваленте CO2 на 26 миллионов метрических тонн на протяжении всего срока реализации проекта.

2. Развитие крупных морских ветроэнергетических проектов

Опираясь на наш признанный опыт в управлении оффшорными проектами, мы решили в 2020 году стать игроком в оффшорной ветроэнергетике.

Во-первых, мы вошли в Seagreen 1, крупный морской ветроэнергетический проект с фиксированным дном в Соединенном Королевстве. Обладая генерирующей мощностью до 1500 мегаватт, этот объект будет покрывать потребности в энергии около 1 миллиона домов в Великобритании и станет одной из крупнейших оффшорных ветряных электростанций Шотландии.В рамках этого амбициозного проекта, запуск которого намечен на 2022 год, компания Total сделала шаг вперед в области морского ветра с фиксированным дном.

Мы также подписали три соглашения о развитии морских ветроэнергетических проектов в Великобритании (100 МВт), Южной Корее (до 2000 МВт) и Франции (30 МВт), что позиционирует Группу как пионера на этом рынке с высоким потенциалом.

3. Решения для распределенной энергетики

Потребители, муниципалитеты, компании — в настоящее время каждый хочет получить контроль над производством электроэнергии, не говоря уже о потреблении.Чтобы удовлетворить их потребности, мы предлагаем ряд индивидуальных фотоэлектрических солнечных систем, которые можно установить на крышах домов, парковках или пустующих землях.
Позволяя нашим клиентам производить и потреблять собственную энергию, эти решения позволяют им взять на себя долговременные обязательства по борьбе с изменением климата, а также сократить свои счета за электроэнергию.

4. Стационарные накопители энергии

Из-за непостоянного характера ветровой и солнечной энергии крупномасштабное хранение возобновляемой электроэнергии имеет решающее значение для обеспечения стабильности сети.
Вот почему Total инвестирует в стационарные складские мощности. В Дюнкерке, например, мы запустили крупнейший во Франции проект аккумуляторных аккумуляторов общей мощностью 61 мегаватт-час, который будет развернут в два этапа: Dunkirk I (25 МВт) и Dunkirk II (36 МВт).

Кроме того, наша дочерняя компания Saft разрабатывает, производит и продает высокотехнологичные аккумуляторные батареи для промышленности, разрабатывая решения, сочетающие в себе превосходную плотность энергии, долговечность и производительность для удовлетворения потребностей в возобновляемой энергии.Хранение энергии — важный союзник в развитии возобновляемых источников энергии.

5. Решения в области электроснабжения для наших клиентов в Европе

Наша цель — расширить наш портфель европейских потребителей газа и электроэнергии с 9 миллионов в 2020 году до 13 миллионов в 2025 году.

Узнайте больше о наших решениях для природного газа и энергетики

Объяснение возобновляемой энергии — Управление энергетической информации США (EIA)

Что такое возобновляемая энергия?

Возобновляемая энергия — это энергия из источников, которые восполняются естественным образом, но с ограниченным потоком; возобновляемые ресурсы практически неисчерпаемы по продолжительности, но ограничены по количеству энергии, доступной в единицу времени.

Скачать изображение Потребление первичной энергии в США по источникам энергии, 2019 всего = 100,2 квадриллиона Британские тепловые единицы (БТЕ) ​​всего = 11,4 квадриллион БТЕ 2% — геотермальные 9% — солнечные 24% — ветровые 4% — отходы биомассы 20% — биотопливо 20% — древесина 22% — гидроэлектрическая биомасса43% возобновляемые источники энергии 11% природный газ 32% нефть37% ядерэлектроэнергия8% уголь11% Примечание: сумма компонентов может не равняться 100% из-за независимого округления Источник: Управление энергетической информации США, Ежемесячный обзор энергетики, таблица 1.3 и 10.1, апрель 2020 г., предварительные данные

Какую роль играют возобновляемые источники энергии в Соединенных Штатах?

До середины 1800-х годов древесина была источником почти всех потребностей страны в энергии для отопления, приготовления пищи и освещения. С конца 1800-х годов до сегодняшнего дня ископаемое топливо — уголь, нефть и природный газ — были основными источниками энергии. Гидроэнергетика и древесина были наиболее используемыми возобновляемыми источниками энергии до 1990-х годов. С тех пор суммы и процентные доли от общего количества U.S. Потребление энергии от биотоплива, геотермальной энергии, солнечной энергии и энергии ветра увеличилось, и в 2019 году совокупная процентная доля этих возобновляемых источников энергии была больше, чем совокупная доля древесины и гидроэнергии.

Потребление биотоплива, геотермальной, солнечной и ветровой энергии в США в 2019 году было почти в три раза больше, чем в 2000 году.

В 2019 году возобновляемая энергия произвела около 11,5 квадриллионов британских тепловых единиц (БТЕ) ​​- 1 квадриллион — это цифра 1, за которой следуют 15 нулей, что равно 11.4% от общего потребления энергии в США. На электроэнергетический сектор приходилось около 56% от общего потребления возобновляемой энергии в США в 2019 году, и около 17% от общего объема производства электроэнергии в США приходилось на возобновляемые источники энергии.

Возобновляемые источники энергии могут сыграть важную роль в сокращении выбросов парниковых газов. Использование возобновляемых источников энергии может сократить использование ископаемого топлива, которое является крупнейшим источником выбросов углекислого газа в США. Управление энергетической информации США прогнозирует, что U.S. Потребление возобновляемой энергии будет продолжать расти до 2050 года.

Последнее обновление: 22 июня 2020 г.

Энергия ветра и окружающая среда

Ветер — источник энергии без выбросов

Ветер — возобновляемый источник энергии. В целом, использование ветра для производства энергии оказывает меньшее воздействие на окружающую среду, чем многие другие источники энергии. Ветровые турбины не выделяют выбросов, которые могут загрязнять воздух или воду (за редким исключением), и им не требуется вода для охлаждения.Ветровые турбины могут также снизить объем производства электроэнергии из ископаемого топлива, что приведет к снижению общего загрязнения воздуха и выбросов углекислого газа.

Отдельная ветряная турбина занимает относительно небольшую площадь. Группы ветряных турбин, которые иногда называют ветряными электростанциями, расположены на открытой суше, на горных хребтах или в прибрежных водах озер или океана.

Ветряные турбины на проекте Серро-Гордо, к западу от Мейсон-Сити, Айова

Источник: Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (общественное достояние)

Ветровые турбины оказывают негативное воздействие на окружающую среду

Современные ветряные турбины могут быть очень большими машинами, и они могут визуально влиять на ландшафт.Небольшое количество ветряных турбин также загорелось, и в некоторых произошла утечка смазочной жидкости, но это случается редко. Некоторым людям не нравится звук, который издают лопасти ветряных турбин, когда они вращаются на ветру. Некоторые типы ветряных турбин и ветряные проекты вызывают гибель птиц и летучих мышей. Эти смерти могут способствовать сокращению популяции видов, на которые также влияют другие антропогенные воздействия. Ветряная энергетика и правительство США изучают способы уменьшить влияние ветряных турбин на птиц и летучих мышей.

Для большинства проектов ветроэнергетики на суше требуются служебные дороги, которые увеличивают физическое воздействие на окружающую среду. Производство металлов и других материалов, используемых для изготовления компонентов ветряных турбин, оказывает воздействие на окружающую среду, и ископаемое топливо могло использоваться для производства материалов.

Последнее обновление: 9 декабря 2020 г.

Солнечная и ветровая энергия могут спровоцировать возврат водородной энергии

Водород течет по трубам под улицами в Каппель-ла-Гранд, помогая снабжать энергией 100 домов в этой деревне на севере Франции.На короткой боковой дороге, примыкающей к центру города, новый электролизер внутри небольшого металлического сарая забирает воду с помощью электричества от ветряных и солнечных электростанций для создания «возобновляемого» водорода, который подается в поток природного газа, уже протекающий по трубам. Заменяя часть этого ископаемого топлива, водород сокращает выбросы углерода в местных печах, водонагревателях и плитах до 7 процентов.

Система

Cappelle-la-Grande — это живая лаборатория, созданная парижской энергетической фирмой Engie.Компания прогнозирует значительное увеличение объемов водородной энергетики, поскольку стоимость электролизеров, а также возобновляемой электроэнергии продолжает падать. Если Энджи прав, добавление водорода в местные газовые сети может ускорить переход от ископаемого топлива к чистой энергии.

Компания не одинока. Возобновляемый водород занимает центральное место в видении Европейской комиссии по достижению нулевых выбросов углерода к 2050 году. Это также все больше внимания уделяется промышленным гигантам континента. Со следующего года все новые турбины для электростанций, произведенные в Европейском союзе, должны поставляться готовыми для сжигания смеси водорода и природного газа, а турбины E.Производители U. заявляют, что к 2030 году турбины будут сертифицированы на 100-процентный водород. Тем временем европейские производители стали экспериментируют с возобновляемым водородом в качестве топлива, заменяющего уголь в своих печах.

Если экономия на возобновляемых источниках водорода звучит знакомо, то это так. Около века назад знаменитый британский генетик и математик Дж. Б.С. Холдейн предсказал, что наступит эра после ископаемого топлива, когда «великие электростанции» будут перекачивать водород. На заре этого века видение стало очарованием.В 2002 году в книге футуриста Джереми Рифкина The Hydrogen Economy предсказывалось, что газ станет катализатором новой промышленной революции. Солнечная и ветровая энергия разделят безграничный ресурс — воду — на производство водорода для электричества, отопления и промышленного производства, а побочным продуктом будет доброкачественный кислород.

Президент Джордж Буш в своем обращении к стране в 2003 году запустил гигантскую исследовательскую программу стоимостью 1,2 миллиарда долларов, цель которой — сделать автомобили на водородных топливных элементах обычным явлением для одного поколения.Топливные элементы в гаражах также могут использоваться в качестве резервных источников энергии для домов. Несколько месяцев спустя журнал Wired опубликовал статью под названием «Как водород может спасти Америку», избавившись от зависимости от грязной импортной нефти.

Немедленный прогресс не оправдал ажиотажа. Менее дорогие и быстро улучшающиеся автомобили с батарейным питанием украли центр внимания «зеленых автомобилей». В 2009 году администрация Обамы отложила работу над водородом на задний план. Первый секретарь Обамы по энергетике, физик и лауреат Нобелевской премии Стивен Чу объяснил, что водородная технология просто не готова, а топливные элементы и электролизеры, возможно, никогда не будут рентабельными.

Однако исследования не прекратились, и даже Чу теперь признает, что некоторые препятствия постепенно устраняются. Демонстрация Cappelle-la-Grande — это один небольшой проект, но по всему миру, особенно в Европе, запускаются десятки все более крупных и амбициозных инсталляций. Как отметило Международное энергетическое агентство в недавнем отчете, «водород в настоящее время пользуется беспрецедентным политическим и деловым импульсом, при этом количество политик и проектов по всему миру стремительно растет.”

На этот раз интерес к водороду пробуждает стремление к декарбонизации электросетей и тяжелой промышленности, а не транспорт. «Все в сообществе специалистов по моделированию энергии очень серьезно думают о глубокой декарбонизации», — говорит Том Браун, возглавляющий группу моделирования энергосистем в Технологическом институте Карлсруэ в Германии. Города, штаты и страны намечают пути к достижению почти нулевых выбросов углерода к 2050 году или раньше, в значительной степени за счет использования энергии ветра и солнца с низким содержанием углерода.

Но у этой стратегии есть две, часто невысказанные, проблемы. Во-первых, существующие электрические сети не обладают достаточной мощностью, чтобы обрабатывать большие объемы возобновляемой энергии, необходимые для вывода из эксплуатации электростанций, работающих на ископаемом топливе. Во-вторых, резервные электростанции по-прежнему будут необходимы на длительные периоды темной или безветренной погоды. Сегодня эта поддержка исходит от электростанций, работающих на природном газе, угле и атомных электростанциях, которые операторы сетей могут легко включить или выключить, чтобы уравновесить проседание и рост возобновляемой энергии.

Водород может играть ту же роль, говорят его покровители. Когда много ветра и солнца, электролизеры могут использовать часть этой энергии для создания водорода, который накапливается буквально в течение дождливого дня. Топливные элементы или турбины затем преобразуют накопленный водород обратно в электричество, чтобы укрепить энергосистему.

Глубокое сокращение выбросов углекислого газа также означает поиск альтернативных видов топлива для тех секторов экономики, которые не могут просто подключиться к большой электрической розетке, таких как тяжелый транспорт, а также заменяющее сырье для химикатов и материалов, которые теперь основаны на нефти, угле и природном газе.«Слишком много людей были введены в заблуждение, полагая, что электрификация — это все необходимое [углеродное] решение», — говорит Джек Брауэр, эксперт по энергетике из Калифорнийского университета в Ирвине, который занимался разработкой решений для загрязненного воздуха в своем регионе. более двух десятилетий. «И многие из наших государственных агентств и законодателей приняли участие», не задумываясь о том, как решить проблему хранения энергии или топливной промышленности, — говорит он.

Может ли возобновляемый водород сделать сеть чистой энергии работоспособной? И может ли это быть жизнеспособным вариантом для промышленности? Делаются некоторые интересные ставки, даже не зная, можно ли быстро и по доступной цене масштабировать водород.

ЭЛЕКТРОДЫ внутри электролизера расщепляют молекулы воды на кислород ( слева, ) и водород ( справа, ). Электроды имеют высоту один сантиметр. Предоставлено: Дурк Гарденье, , Алами, ,

, Темное депрессивное настроение,

.

Те немногие страны, которые сделали большие ставки на замену угля и природного газа солнечными и ветряными, уже демонстрируют признаки напряжения. Возобновляемые источники энергии обеспечивали около 40 процентов электроэнергии Германии в 2018 году, хотя и с большими колебаниями. В определенные дни ветер и солнце производят более 75 процентов энергии страны; в другие дни доля упала до 15 процентов.Сетевые операторы управляют такими пиками и спадами, регулируя мощность электростанций, работающих на ископаемом топливе и атомных электростанций, резервуаров гидроэлектростанций и больших батарей. Ветровая и солнечная энергия также все больше выходят за рамки того, что могут выдержать перегруженные линии электропередачи Германии, вынуждая операторов сетей отключать некоторые возобновляемые генераторы, потеряв 1,4 миллиарда евро (1,5 миллиарда долларов) энергии только в 2017 году.

Более серьезная проблема в будущем заключается в том, как страны будут справляться после запланированного поэтапного отказа от электростанций, работающих на ископаемом топливе (а в Германии также их атомных станций).Как сетевые операторы будут держать свет включенным в темное и безветренное время? Специалисты по моделированию энергии в Германии придумали термин для обозначения засух из-за возобновляемых источников энергии: dunkelflauten , или «темная депрессия». Погодные исследования показывают, что электросети США и Германии должны будут компенсировать dunkelflauten на срок до двух недель.

Сети передачи

Beefier могут помочь в борьбе с dunkelflauten , перемещая электричество через большие регионы или даже континенты, посылая капли энергии из областей с сильным ветром или ярким солнцем в определенный день в отдаленные места, где спокойно или облачно.Но расширение сети — это утомительное занятие. По всей Германии строительство линий электропередач отстает от графика на годы из-за протестов населения. В США подобное противодействие не позволяет новым линиям получить одобрение.

Таким образом, некоторые эксперты считают, что использование энергии ветра и солнца dunkelflauten является рискованным. Например, моделирование сетей, проведенное в 2018 году специалистами по моделированию энергии в Массачусетском технологическом институте, прогнозирует экспоненциальный рост затрат по мере перехода сетей к 100-процентному использованию возобновляемых источников энергии. Это потому, что они предполагали, что большие и дорогие батареи должны быть установлены и постоянно заряжены, даже если они могут использоваться только в течение нескольких редких дней или даже часов в году.

Команда ученых из Калифорнии пришла к аналогичному выводу в 2018 году, обнаружив, что даже с большими линиями электропередачи и батареями солнечная и ветровая энергия может обеспечить лишь около 80 процентов потребностей США в электроэнергии. Определенно потребуются другие источники энергии, сказал член команды Кен Калдейра, ученый-климатолог из Научного института Карнеги, когда результаты исследования были опубликованы.

Некоторые европейские эксперты говорят, что M.I.T. и Калифорнийские исследования слишком близоруки.В течение нескольких десятилетий европейские исследователи переходили от энергосистемы к большему, рассматривая полный спектр энергии, используемой в современном обществе. Такие исследования «интегрированных энергетических систем», инициированные физиком из Роскилльского университета Бентом Соренсеном и несколькими датскими протеже, объединяют моделирование электрических сетей, распределительных сетей природного газа и водорода, транспортных систем, тяжелой промышленности и центрального отопления.

Модели показывают, что объединение этих секторов обеспечивает операционную гибкость, и водород — мощный способ сделать это.С этой точки зрения, 100-процентная возобновляемая электрическая сеть может быть успешной, если водород будет использоваться для хранения энергии, чтобы покрыть dunkelflauten , и без скачка цен, наблюдаемого в прогнозах M.I.T.

Некоторые исследования электросетей в США исключили хранение водородной энергии, потому что сегодня это дорого. Но другие разработчики моделей говорят, что мышление ошибочно. Например, во многих исследованиях энергосистем, опубликованных около десяти лет назад, солнечная энергия преуменьшалась, поскольку в то время она была дорогостоящей — это было ошибочным предположением, учитывая резкое снижение стоимости солнечной энергии с тех пор.Европейские симуляторы, такие как модели Брауна, учитывают ожидаемое снижение затрат при вычислении самых дешевых способов устранения выбросов углерода. Возникает ряд электролизеров, снижающих стоимость возобновляемого водорода.

В моделях электролизеры в первую очередь масштабируются, чтобы заменить водород, производимый из природного газа, используемый химическими заводами и нефтеперерабатывающими заводами на различных этапах обработки. Производство «серого» водорода (как его называют эксперты в области энергетики) выделяет более 800 миллионов метрических тонн углекислого газа в год во всем мире — столько же, сколько в США.К. и суммарные выбросы Индонезии, по данным Международного энергетического агентства. Замена серого водорода возобновляемым водородом сокращает углеродный след водорода, используемого в промышленности. Некоторое количество водорода может также заменить природный газ и дизельное топливо, потребляемые тяжелыми грузовиками, автобусами и поездами. Хотя топливным элементам трудно конкурировать с автомобильными аккумуляторами, они могут быть более практичными для более тяжелых транспортных средств; Разработчик грузовиков Nikola Motor Company заявляет, что машины с тягачом и прицепом, которые она продает, будут преодолевать от 800 до 1200 километров (от 500 до 750 миль) на полностью заправленном топливном элементе, в зависимости от различного оборудования и факторов транспортировки.

Предоставлено: 5W Infographics

. Если промышленность и тяжелый транспорт будут использовать возобновляемый водород, могут появиться региональные водородные сети для его распределения, а также они смогут поставлять безуглеродный газ на электростанции, которые поддерживают электрические сети. Это то, что происходит в интегрированном моделировании энергии: по мере того, как создается и потребляется все больше возобновляемого водорода, развиваются сети массового распределения, которые хранят месячный газ в больших резервуарах или подземных пещерах, как природный газ сегодня, по цене, равной дешевле, чем хранить электричество в батареях.«Как только вы признаете, что водород важен для других секторов, вы получите долгосрочное хранение для энергетического сектора как своего рода побочный продукт», — говорит Браун.

Эта перспектива оживает в моделировании Кристиана Брейера из финского университета LUT. В последних сценариях 100-процентного использования возобновляемых источников энергии, опубликованных его командой в 2019 году совместно с Energy Watch Group, международной группой ученых и парламентариев, электростанции сжигают накопленный водород, чтобы заполнить пустоту в сети во время самого глубокого dunkelflauten .«Они — последнее средство, — говорит Брейер. «Без этих больших турбин у нас не было бы стабильной энергосистемы в определенные часы в году».

В модели Брейера менее половины энергии ветра и солнца, необходимой для производства и хранения водорода, преобразуется обратно в электричество, что является большой потерей, и водородные турбогенераторы простаивают почти несколько недель в году. Но низкая эффективность преобразования водорода в электроэнергию не приводит к серьезным последствиям, потому что этот путь используется нечасто.Брейер говорит, что эта схема является наиболее экономичным решением для большой энергосистемы, и она не сильно отличается от того, во многих сетях сегодня используются электростанции, работающие на природном газе. «На протяжении десятилетий были электростанции, которые включались только раз в несколько лет», — говорит он.

ИНЖЕНЕР проверяет трубы, по которым перекачивается водород, произведенный с использованием возобновляемых источников энергии, в Гамбурге, Германия. Предоставлено: Joerg Boethling Alamy

Перепрофилированные трубопроводы

Несмотря на то, что сегодня производство водорода из возобновляемых источников невелико, Европа рассчитывает на водород для декарбонизации своих энергетических систем.Европейская комиссия ожидает, что возобновляемые источники энергии вырастут до более чем 80 процентов энергоснабжения Европы в 2050 году при поддержке более 50 гигаватт электролизеров — это мощность примерно 50 атомных электростанций. Государства-члены тоже ставят свои собственные цели. Франция призывает свои отрасли, потребляющие водород, перейти на 10 процентов возобновляемого водорода к 2022 году и от 20 до 40 процентов к 2027 году.

Этих целей будет трудно достичь без политики, побуждающей предпринимательские фирмы приступить к массовому производству электролизеров.Начните с добавления водорода в трубопроводы природного газа, потому что для этого используется существующая инфраструктура. Инженеры давно предполагали, что молекулярный водород — мельчайшая молекула, обладающая высокой реакционной способностью — будет разлагаться или улетучиваться из существующих газопроводов. Но недавние исследования показывают, что смешивание до 20-25 процентов водорода можно производить, не просачиваясь из таких труб и не повреждая их. Европейские страны разрешают смешивание, и фирмы в Италии, Германии, Великобритании и других странах закачивают водород в десятки мест, чтобы заправить обогреватели, кухонные плиты и другие приборы клиентов, которые не нуждаются в изменениях, пока содержание водорода остается ниже примерно 25 процентов.

По словам руководителя проекта Элен Пьер,

Энжи смешивает в Cappelle-la-Grande более года без инцидентов и возражений. Она говорит, что общественному признанию способствует тщательный мониторинг, который показывает, что в домах, где используется смесь, воздух чище; Она отмечает, что добавление водорода улучшает сгорание газа в приборах, снижая уровень загрязняющих веществ, таких как окись углерода, которые образуются при неполном сгорании природного газа.

Следующая волна проектов возобновляемого водорода в Европе может подтолкнуть производство к более широкому масштабу.Промышленные консорциумы во Франции и Германии ищут финансирование и разрешение для 100-мегаваттных электролизеров, что в 10 раз больше, чем самый большой из действующих. Два огромных проекта по производству электролизеров борются за государственную поддержку для стимулирования региональной водородной экономики вокруг Лингена, города на северо-западе Германии, в котором находится пара нефтеперерабатывающих заводов. Один проект, в котором участвует крупное предприятие под названием Enertrag и несколько крупнейших энергетических и инженерных фирм Германии, мог бы обеспечить основу для общенациональной водородной сети.В проекте используется существующая газовая инфраструктура, но не путем смешивания. Вместо этого идея состоит в том, чтобы перепрофилировать запасные газопроводы для доставки возобновляемого водорода на местные нефтеперерабатывающие заводы, а также на электростанцию ​​и даже запланированную заправочную станцию ​​для автомобилей на топливных элементах. «Наша идея состоит в том, чтобы построить полностью водородную газовую сеть», — говорит Франк Хьюнеманн, управляющий директор Nowega, одного из партнеров по проекту и регионального оператора газовой сети.

Новега может повторно использовать некоторые пустые трубы, потому что в регионе есть две сети природного газа.Один из них несет стандартный природный газ, почти полностью состоящий из метана. Другой изначально был построен для доставки местного природного газа с высоким содержанием сероводорода, а водород может сделать некоторые стальные трубы хрупкими. Nowega постепенно отказывается от местного газа, оставляя пустые стальные трубы, которые, по словам Хьюнеманна, должны выдерживать любую реактивность с чистым водородом. Европейский поставщик энергии RWE построит главный электролизер консорциума и планирует сжигать часть производимого водорода на своей электростанции в Лингене. Инженерный гигант Siemens намеревается оптимизировать одну из четырех газовых турбин станции для работы с чистым водородом.

Консорциум тоже думает о расширении. Линген находится примерно в 48 км от подземных соляных пещер, созданных для хранения природного газа. Хойнеманн говорит, что размещение некоторого количества водорода Лингена на глубине более 1000 метров в одной из пещер могло бы стать следующим логическим шагом. (Водород уже массово хранится в пещерах в Техасе и Великобритании)

Nowega также предполагает построить трубопроводную сеть протяженностью 3200 км, которая сможет охватить большинство сталелитейных, нефтеперерабатывающих и химических предприятий Германии.План сосредоточен на перепрофилировании газопроводов, которые изначально были построены для транспортировки богатого водородом «городского газа», добытого из угля, что было распространено в Европе до 1960-х годов. Трубопроводы, которые исторически справлялись с 50-процентным водородом, также должны быть хороши, «чтобы использовать 100-процентный водород», — говорит Хойнеманн.

Будущее под вопросом

Растущий интерес Европы к возобновляемому водороду не уникален. Япония планирует многодесятилетний переход к «водородному обществу», который стал неотъемлемой частью официальной энергетической политики с 2014 года.Достижение одной из первых целей Японии — демонстрации технологии эффективного импорта водорода — должно начаться в 2020 году с танкерных перевозок серого водорода из Брунея, крошечной богатой газом страны, расположенной на Борнео. Соперничающие политические партии Австралии разрабатывают конкурирующие планы по экспорту водорода в Японию. В декабре 2019 года министры энергетики штатов и территорий Австралии приняли национальную водородную стратегию, а национальное правительство объявило о выделении 370 миллионов долларов (австралийских; 252 миллиона долларов США).С.) водородно-стимулирующий пакет.

Даже в США есть признаки возобновления интереса. Федеральное правительство снова ставит цели для водородных технологий, некоторые энергетические компании инвестируют, а несколько штатов предлагают поддержку. Лос-Анджелес может быть лидером. «Новый зеленый курс Лос-Анджелеса», обнародованный мэром Эриком Гарсетти в апреле 2019 года, обязывает город вывести на 80 процентов возобновляемую электроэнергию к 2030 году и на 100 процентов к 2050 году. Мэр продвигает планы по строительству солнечных ферм, а также строит новые Электростанция, работающая на природном газе, для обеспечения города резервным источником электроэнергии.Этот завод можно было бы переоборудовать для сжигания возобновляемого водорода; около 125 километров трубопроводов уже доставляют серый водород на нефтеперерабатывающие заводы региона. Топливные элементы соперничают с батареями в планах по переоборудованию примерно 16 000 грузовиков, которые перевозят грузы в портах региона. Заправка этих грузовиков водородом вместо дизельного топлива может значительно улучшить туманное небо в Лос-Анджелесе.

Брауэр говорит, что всему штату необходимо более глубоко задуматься об энергии, поскольку он стремится устранить выбросы углерода. Согласно прогнозам Национальной лаборатории Лоуренса Беркли, штат может тратить более восьми тераватт-часов потенциала возобновляемой энергии ежегодно к 2025 году — энергии, которую, по словам Брауэра, Калифорния должна вместо этого расходовать как водород, чтобы очистить свои нефтеперерабатывающие заводы и удовлетворить стремительный рост. спрос на электроэнергию во время летней жары.

Другие эксперты согласны с тем, что водород может соединить эти точки. Недавнее исследование Energy Futures Initiative, аналитического центра, возглавляемого бывшим M.I.T. Физик-ядерщик Эрнест Монис, который был вторым министром энергетики Обамы, призывает Калифорнию воспользоваться «огромной ценностью», которую предлагают возобновляемые водород и другие виды топлива с низким содержанием углерода. В исследовании делается вывод о том, что цели Калифорнии по сокращению выбросов углерода могут оказаться невозможными без них.

Множество потенциальных проблем все еще может остановить или предотвратить расширение водородной инфраструктуры в Калифорнии, Европе и других местах.Постоянная проблема — общественное беспокойство. Водород чрезвычайно огнеопасен, поэтому случаются несчастные случаи. Прошлым летом неисправный клапан привел к взрыву водорода на норвежской заправочной станции для автомобилей на топливных элементах. Бетонные стены от взрыва свели к минимуму травмы, но в сообщениях СМИ сразу же возник вопрос, переживет ли водородная энергия инцидент. В ноябре 2019 года губернатор Калифорнии Гэвин Ньюсом попросил Комиссию по коммунальным предприятиям штата ускорить закрытие подземного хранилища газа, где четырехмесячная утечка природного газа четырьмя годами ранее вызвала эвакуацию тысяч семей.

У всех вариантов энергии есть свои риски, и противодействие общественности усложняет многие пути к безуглеродной энергии. Во многих местах общественность не в восторге от ядерной энергии, линий электропередачи или ветряных турбин. Однако стоимость электролизеров может стать самой большой проблемой для будущего возобновляемого водорода. Чтобы начать замену серого водорода в промышленности, стоимость производства возобновляемого водорода должна снизиться с примерно 4 долларов или более за килограмм сегодня до 2 долларов или меньше. Несколько исследований показывают, что это может произойти к 2030 году, если стоимость электролизеров продолжит снижаться, как в последние несколько лет.

Исследования также показывают, что модель не может возникнуть без государственных стимулов. В недавнем отчете Международного энергетического агентства отмечается, что водород нуждается в той же государственной поддержке, которая способствовала раннему развертыванию солнечной и ветровой энергии — отраслей, которые в настоящее время привлекают более 100 миллиардов долларов ежегодных инвестиций во всем мире. Эти примеры, как пишет агентство, показывают, что «политические и технологические инновации способны создать глобальные отрасли чистой энергии».