Ветроэнергетические ресурсы России. Возможности создания ветроэнергетической отрасли в электроэнергетике России.
В перспективных для применения ВЭУ регионах среднегодовая скорость ветра должна быть 4 – 6 м/с и более. Россия располагает значительными ресурсами ветровой энергии, они сосредоточены главным образом в тех регионах, где отсутствует централизованное энергоснабжение. Такая ситуация характерна для всего Арктического побережья от Кольского полуострова до Чукотки, а также для побережья и островных территорий Берингова и Охотского морей. География распределения ветроэнергетических ресурсов позволяет рационально их использовать как автономными ВЭУ, так и крупными ВЭС в составе местных энергетических систем.
В России энергия ветра может быть эффективно использована в следующих регионах:
области: Архангельская, Астраханская, Волгоградская, Калининградская, Камчатская, Ленинградская, Магаданская, Мурманская, Новосибирская, Пермская, Ростовская, Сахалинская, Тюменская;
края: Краснодарский, Приморский, Хабаровский;
а также: Дагестан, Калмыкия, Карелия, Коми, Ненецкий автономный округ, Таймырский автономный округ, Хакасия, Чукотка, Якутия, Ямало-Ненецкий автономный округ.
Оцененные технические запасы ВЭР страны почти в 15 раз превышают годовую выработку всех электростанций страны в настоящее время.[5]
Допустимая по технико-энергетическим нормативам суммарная электрогенерация российских ВЭС может составить 60 – 90 ТВт·ч/год, для размещения которых в районах со среднегодовыми значениями КИУМ (коэффициента использования установленной мощности) 30% требуются суммарные площади < 0,7% территории РФ.[6]
При разведанных запасах ВЭР технически и экономически целесообразным и реальным для России представляется доведение к 2030 г. доли выработки электроэнергии ВЭС до 7 – 10% (при 25 – 35 ГВт установленной мощности) в суммарном энергобалансе страны. Для этого в ближайшие 5 – 7 лет нужно довести суммарную мощность ВЭС до 2 – 4 ГВт (1 – 2% от суммарных электрогенерирующих мощностей РФ) с дальнейшим ее наращиванием по 2 – 3 ГВт в год.[7]
Для реализации такого проекта необходимо создать новую для страны ветроэнергетическую отрасль со следующими интегральными параметрами:[8]
Суммарные к 2020 г. объемы инвестиций 25 – 37 млрд. EURO (исходя из капитальных вложений 1400 EURO/кВт);
Число подготовленных для отрасли технических специалистов к 2030 г. 15 – 25 тысяч при ориентации на импорт ВЭУ и до 50 тысяч при использовании ВЭУ отечественного производства;
Ежегодный объем сэкономленного условного топлива к 2020 и 2030 г. 16 – 24 млн. тонн примерной стоимостью 5 – 7 млрд. EURO в современных экспортных ценах на топливо. (Экспортный тариф на нефть складывается из средней цены на топливо за миновавший месяц);
Суммарный объем замещенного топлива к 2020 г. составит 80 – 120 млн. тонн стоимостью 30 – 40 млрд. EURO в современных экспортных ценах, что превышает вложенные в ВЭС инвестиции.
На сегодняшний день, несмотря на наличие значительных ресурсов ветровой энергии, в России по ряду объективных причин, рассмотренных в пункте 1.2.2., имеет место существенное отставание от мирового уровня. Ветроэнергетика России пока находится лишь в начальной стадии освоения, хотя ее потенциал, несомненно, способен в радикально сжатые сроки изменить ситуацию, сложившуюся в топливно-энергетическом комплексе страны.
Суммарная установленная мощность России, стран СНГ, Балтии и Восточной Европы рекомендуется к 2020 г. на уровне 130 ГВт (для сравнения, Китай 170 ГВт, США и Канада 310 ГВт).[9]
В настоящее время Россия имеет ничтожную по сравнению со странами-лидерами суммарную установленную мощность. По имеющимся данным на 2005 год в России действуют ВЭС суммарной установленной мощности около 14, что составляет 0,007% от всех ее электрогенерирующих мощностей.[10]
Солнечная энергия
К настоящему времени основными способами использования солнечной энергии являются преобразование ее в электрическую и тепловую.
Солнечные коллекторы (СК) являются техническими устройствами, предназначенными для прямого преобразования солнечного излучения в тепловую энергию в системах теплоснабжения для нагрева воздуха, воды или других жидкостей. Системы теплоснабжения принято разделять на пассивные и активные. Самыми простыми и дешевыми являются пассивные системы теплоснабжения, которые для сбора и распределения солнечной энергии используют специальным образом сконструированные архитектурные или строительные элементы зданий сооружений и не требуют дополнительного специального оборудования.
В настоящее время наибольшее распространение получают активные системы теплоснабжения со специально установленным оборудованием для сбора, хранения и распространения энергии солнца, которые по сравнению с пассивными позволяют значительно повысить эффективность использования солнечной энергии, обеспечить большие возможности регулирования тепловой нагрузки и расширить область применения солнечных систем теплоснабжения в целом.
Солнечные фотоэлектрические установки осуществляют прямое преобразование энергии солнечного излучения в электроэнергию с помощью фотопреобразователей.
Наибольшее распространение получили солнечные фотоэлектрические установки на основе кремния трех видов: монокристаллического, поликристаллического и аморфного.
Для фотопреобразователей из монокристаллического кремния в лабораторных условиях на опытных образцах достигнут кпд 24%. На малых опытных модулях - 18%. Для поликристаллического кремния эти рекордные значения равны 17 и 16 %, для аморфного кремния на опытных модулях достигнуты кпд около 11 %.
Все эти данные соответствуют так называемым однослойным фотоэлементам. Кроме того, используются двух- и трехслойные фотоэлементы, которые позволяют использовать большую часть солнечного спектра по длине волны солнечного излучения. Для двухслойного фотоэлемента на опытных образцах получен КПД 30%, а для трехслойного 35-40%.