Новое поколение воздушной и солнечной энергии

Успех различных источников возобновляемой энергии ставит все новые вызовы. Добыча электроэнергии – как солнечной, так и ветровой – сдерживается ограниченной доступностью ресурсов: ветра и солнечного света. Это может затруднить сохранение необходимого постоянного баланса между предложением электроэнергии и спросом.

В то время как возобновляемые источники входят в новую фазу внедрения, вопрос интеграции рынка и энергетических систем является главным приоритетом для энергетической политики и политики возобновляемых источников. В работе, посвященной новому поколению ветровой и солнечной энергии подчеркивается, что для разрешения этого вопроса потребуются стратегические преобразования в следующих сферах: 

• Внедрение, нацеленное на максимизацию чистой выгоды от ветровой и солнечной энергии для общей системы электроэнергии.

• Оптимизация работы: продвинутое прогнозирование возобновляемых источников энергии и проработка расписания и схемы работы электростанций.

• Инвестирование в дополнительные гибкие ресурсы, такие как аккумуляторы электроэнергии, сетевая инфраструктура и гибкое производство электроэнергии. 

В работе также утверждается, что реализация вклада по внедрению этой системы требует сдвига парадигмы в экономической оценке солнечной и ветровой электроэнергии. Традиционная ориентированность на нормированную стоимость электроэнергии (LCOE) – меры стоимости определенной технологи по выработке электроэнергии на уровне электростанции – более не является достаточной. Новое поколение требует учета общей пользы от дополнительного производства солнечной и ветровой электроэнергии в общей системе производства. Это определяется рядом положительных факторов, таких как снижение затрат на топливо, выбросы парниковых газов и прочих загрязняющих отходов, а также повышенными затратами на постройку необходимой инфраструктуры. 

В качестве дополнения к общему анализу и рекомендациям в работе представлены отчеты по трем кейс-стади, проводимым в Китае, Дании и ЮАР.

Недавно был опубликован отчет Международного энергетического агентства (IEA), посвященный изучению нового поколения солнечной и ветровой энергетики в рамках программы GIVAR (интеграционная сесть по возобновляемым источникам энергии). Основным направлением работы является вклад, который новое поколение ветряной и солнечной энергетики наряду с продвинутой и безопасной для энергосистем стратегией развертывания может внести в трансформацию энергетических систем во всем мире. Основной целью безопасного для энергосистем развертывания является максимизация общей стоимости и расширения энергетической системы при минимизации стоимости производства солнечной и ветровой энергетики. В обзоре представлены подобного рода стратегии, позволяющие интегрировать возобновляемые источники энергии в общую энергетическую систему, и предлагаются конкретные предложения и рекомендации для максимизации их вклада.

Ветровая и солнечная фотовольтаика сегодня являются самыми быстрорастущими источниками электроэнергии во всем мире. В 2015 году их ежегодное производство удовлетворило 90% увеличивающегося спроса на электроэнергию. Между 2008 и 2015 годами средняя стоимость наземной ветровой энергии снизилась на 35%, а солнечной фотовольтаики на 80%. Сегодня ветровая и солнечная виды электроэнергии достигли той фазы развития, когда они стали технологически доработанными и доступными. 

Вышеперечисленные факторы делают эти два вида электроэнергии все более привлекательными для политических деятелей, целью которых является соответствие целям энергетической политики, таким как усиление энергобезопасности путем диверсификации источников, уменьшения загрязнения и выбросов парниковых газов. Ожидается, что ветровая и солнечная виды электроэнергии внесут ключевой вклад в достижение амбициозных целей Парижского соглашения. 

Увеличение доли комбинированного производства электроэнергии зависит от взаимосвязанности двух основных факторов:

• Особенности добычи ветровой и солнечной энергии – ограничения, связанные с погодой, влияют на то, где и когда добыча будет возможной. Более того, электростанции по возобновляемым источникам электроэнергии являются более мелкими и более рассредоточены по площади. Наконец, станции подключены к сети посредством конвертеров электричества, отличающихся от обычных генераторов, что в свою очередь ведет к определенным интеграционным эффектам.

• Гибкость энергосистем, в которые встраиваются разнообразные станции по возобновляемой энергии, определяется способностью энергосистемы реагировать на резкие изменения в балансе спроса-предложения на электроэнергию и обеспечивается за счет следующих фундаментальных ресурсов: хранилищ электроэнергии, сетевой инфраструктуры и гибкого производства. 

Политические, рыночные и законодательные рамки воздействуют критическим образом на то, как эти два фактора взаимодействуют. Рамки определяют, как энергосистема управляется, соответственно определяя, является ли технически возможным совместить практическое внедрение и сделать его экономически привлекательным для заинтересованных лиц. 

Мнение экспертного сообщества сегодня меняет свою устаревшую точку зрения в отношении предпосылок развития генерации солнечной энергии. Уровень инсоляции в некоторых регионах России порой превышает показатели в странах ЕС, где активно развивается и применяется солнечная энергетика. Более того, России необходимо отходить от доминирующего положения ископаемого топлива и наращивать потенциал возобновляемых источников электроэнергии. Крайне важным моментом является развитие единой энергосистемы, использующей экологически чистое распределенное производство, поскольку сейчас подавляющее большинство территорий страны находятся вне единой энергосистемы страны. Себестоимость энергии, получаемой в отдаленных регионах, является крайне высокой. Для территорий, в которых действует децентрализованная система электроснабжения, внедрение возобновляемых источников солнечной энергии будет оптимальным решением.

Важность внедрения возобновляемых источников электроэнергии также отражена в постановлении Правительства РФ от 28.05.2013, № 449, которое дало толчок строительству солнечных электростанций в регионах. При этом в постановлении указано, что к 2016 году минимум 70% закупаемого оборудования под строительство новых электростанций должно быть отечественного производства. Данная мера привлекает большое число инвесторов.

Вопрос того, стоит ли России в развитии альтернативной энергетики полностью следовать модели европейских стран и стран, расположенных вблизи экватора, не является однозначным. В средних широтах России солнечной энергии в разы меньше, чем например, в Китае, который является лидером по общей мощности солнечных электростанций – 43 гигаватта за 2015 год, что в 700 раз больше чем у России. Однако это лидерство связано с решением экологических проблем, вызванных обильным потреблением угля, наносящим большой экологический ущерб, а также замещением углеводородов. В данный момент у России себестоимость солнечной энергии выше, чем при производстве на газе. Тем не менее из-за огромного охвата территорий имеет смысл строить новые электростанции на изолированных территориях.