Перспективность того или иного вида возобновляемой энергии определяется по интегральному показателю Levelised Cost of Energy (LCOE) — нормированной стоимости выработки электроэнергии, который показывает среднюю расчётную себестоимость электроэнергии на протяжении всего жизненного цикла электростанции. LCOE зависит от размера инвестиций, операционных затрат и коэффициента использования установленной мощности. В изолированных энергосистемах LCOE электростанций на основе возобновляемых источников энергии (ВИЭ) уже сегодня в разы меньше аналогичного показателя для автономной дизельной генерации.
Перспективы ветроэнергетики
Наиболее массовым возобновляемым источником в удаленных регионах имеет шансы стать ветроэнергетика. Максимальный ветроэнергетический потенциал со средними скоростями ветра более 5 м/с на высоте 10 м и удельной плотностью более 400 Вт/м2 сосредоточен как раз в арктических и приморских районах, где и расположены изолированные дизельные энергосистемы.
Непостоянство выработки ветровой энергии не является проблемой, поскольку главная задача возобновляемого источника – экономия топлива и моторесурса дизельных электростанций (ДЭС), а также повышение надежности энергоснабжения. Мировой опыт применения технологий ветрогенерации в изолированных энергоузлах обширен и, как правило, представлен ветродизельными комплексами (ВДК) в различных конфигурациях. В Европе, где существует развитая сеть электропередачи, ВДК широко не применяются. В то же время в малонаселенных районах Канады, США, Австралии, Чили, государств Океании и многих других стран технология ВДК зарекомендовала себя как надежное решение проблем локальной энергетики.
Главное условие эффективности автономного проекта — использование интеллектуальных систем автоматического управления мощностями ветродизельного комплекса, которые наиболее эффективно синхронизируют график потребления энергии, выработки ветровой, зарядку накопителей энергии.
Без использования этих систем, т. е. без замены ДЭС на современную, ни одна ветроустановка не будет обеспечивать ожидаемую экономию дизтоплива. К сожалению, большая часть реализованных на российском Севере ветроэнергетических проектов не принесла ощутимых результатов именно по этой причине. Часто выработка ветровой энергии ухудшает режимы работы старых ДЭС и не приводит к замещению дизтоплива.
Вторым важным условием рентабельности арктического проекта ВЭС – адаптация к экстремальным климатическим и логистическим условиям. В этой связи наибольшие перспективы имеют ветроустановки малой и средней мощности, в диапазоне от 20 до 100 кВт. Несмотря на более высокую стоимость (2700-3500 $ за 1 кВт установленной мощности), строительно-монтажные работы и обслуживание таких ветряков намного дешевле и малозависимо от конкретной точки их расположения.
Третье условие рентабельности такого проекта – высокий коэффициент использования мощности на средних скоростях ветра, от 5-10м/c. За счет использования ротора большего диаметра ветрогенераторы ряда поставщиков выходят на номинальную мощность уже при 9 м/с по сравнению с 12 м/с у большинства прочих производителей. Они имеют меньшую удельную стоимость выдаваемой мощности и больше приспособлены к работе в условиях автономной энергосистемы и, например, при среднегодовой скорости ветра 6-7 м/с имеют КИУМ свыше 30%.
Возможности автономной солнечной энергетики
Широко распространено заблуждение об отсутствии значимого потенциала солнечной энергии в России, особенно за пределами южных широт. Вместе с тем, максимальные солнечные ресурсы сосредоточены в республике Тыва, Иркутской области, Забайкалье и Якутии, где есть наибольшие потребности в оптимизации автономной генерации энергии.
Главная проблема солнечной энергетики: сезонные колебания потребления энергии и солнечная активность идут в противофазе, что значительно снижает оптимальную мощность станции и, соответственно, рентабельность проекта. С другой стороны, темпы снижения капитальных затрат беспрецедентны, и со временем, в ходе удорожания дизтоплива солнечная энергетика сможет занять свою нишу в удаленных районах.
Установки по газификации биомассы
Технология газификации древесных отходов, твёрдых бытовых отходов (ТБО), торфа, угля с получением синтез-газа менее известна, но может стать сильно востребованной в более удаленных от морского побережья таежных районах.
Выработка синтез-газа получается в результате термохимической газификации сырья и представляет собой процесс частичного окисления углеродсодержащего сырья с получением газообразного энергоносителя – синтез-газа. Полученный газ состоит из монооксида углерода, водорода, метана, диоксида углерода, небольшого количества углеводородных соединений более высокого порядка, таких как метан и этан, содержит пары воды, азот и различные примеси, такие как смолы, частицы углистого вещества и золы. Полученный топливный газ может также использоваться и как топливо для газовых турбин и поршневых двигателей или имеющихся котельных.
Преимущества данной технологии по сравнению с большинством возобновляемых источников энергии особенно востребованы в условиях локальной энергосистемы. С помощью регулирования подачи сырья объем выработки электроэнергии может быть синхронизирован с уровнем нагрузки, что не требует использования накопителей энергии, существенно удорожающих проекты солнечных и ветровых станций в изолированных зонах.
Дополнительные преимущества дает возможность получения помимо электроэнергии тепла, а также возможность комбинированного использования нескольких местных видов топлива. До недавнего времени значительным препятствием внедрения данных технологий был высокий уровень капитальных затрат (около 5000 $ за кВт установленной мощности), однако на текущий момент на российский рынок выходят поставщики с показателем на уровне 2000 $ и широкой линейкой установок разной мощности (от 400 кВт до нескольких МВт). Озвучиваются планы по локализации производства некоторых компонентов в России, что создает условия для дальнейшего удешевления.
Важным фактором роста отрасли могла бы стать система государственно-частного партнерства по обеспечению локальных биоэнергетических проектов местными ресурсами, что, с одной стороны, позволит сократить сырьевые риски, а с другой – обеспечить занятость местного населения.
Наконец, пока малоизвестным, но перспективным направлением может стать использование биогазовых установок малой мощности. Более подробно о них мы расскажем в наших следующих аналитических статьях.
Nordic Ecobusiness Centre специализируется на всех видах ВИЭ, от изыскательной предпроектной стадии до реализации и, если актуально, на выводе мощностей на зеленые тарифы. Звоните +7 499 394 11 85 в Москве или +47 453 953 88 в Осло. Пишите ivan@nordicecocentre.com, gradislava@nordicecocentre.com. Наш сайт nordicecocentre.com.