Солнце на службе человека

Тема номера: альтернативная энергетика
Солнце
на службе человека
Солнечная энергетика представляет собой одно из самых перспективных и наиболее
быстроразвивающихся направлений возобновляемых источников энергии в мире.
Несмотря на огромный потенциал, эта отрасль в России пока не стала широко
востребованной.
К
оличество солнечной энергии, поступающей
на Землю, превышает энергию всех мировых
запасов нефти, газа, угля и других энергетических ресурсов, в том числе и возобновляемых. Использование 0,0125 % солнечной энергии
могло бы обеспечить все сегодняшние потребности
мировой энергетики, а использование 0,5 % — полностью покрыть потребности в будущем. Потенциал настолько велик, что, по существующим оценкам, энергии Солнца, поступающей на Землю каждую минуту,
достаточно для того, чтобы удовлетворить текущие
глобальные потребности человечества в энергии в течение года.
Российское
Солнце
По данным Института энергетической стратегии, теоретический потенциал солнечной энергетики в России составляет более 2300 млрд т условного топлива. Количество солнечной энергии, поступающей на территорию РФ
в течение трех дней, превышает энергию всего годового
производства электроэнергии в стране.
В связи с тем, что РФ расположена между 41
и 82 градусами северной широты, уровень солнечной
радиации варьируется: от 810 кВт·час / кв. м в год в отдаленных северных районах до 1400 кВт·час / кв. м в год
в южных райо­нах. На уровень солнечной радиации оказывают влияние и большие сезонные колебания: на ширине 55 градусов солнечная радиация в январе составляет 1,69 кВт·час / кв. м, а в июле — 11,41 кВт·час / кв. м
в сутки.
Потенциал солнечной энергии в нашей стране наиболее велик на юго-западе — на Северном Кавказе, в районах
Черного и Каспийского морей, а также в Южной Сибири
и на Дальнем Востоке.
Наиболее перспективными регионами для использования солнечной энергетики в России являются: Калмыкия,
Ставропольский, Краснодарский и Забайкальский края,
Ростовская, Волгоградская, Астраханская, Магаданская
и Читинская области, Алтай, Приморье, Республика Саха
и Бурятия.
В некоторых районах Западной и Восточной Сибири
и Дальнего Востока уровень солнечной радиации выше,
чем в южных регионах. Так, например, в Иркутске (52 градуса северной широты) уровень солнечной радиации достигает 1340 кВт·час / кв. м, тогда как в Республике Якутия-Саха (62 градуса северной широты) данный показатель равен 1290 кВт·час / кв. метр.
В отдельных регионах Сибири и на юге страны в году
насчитывается до трехсот солнечных дней. Такое же климатическое состояние имеет место в Южной Европе, где
активно используются электростанции, преобразующие
солнечную энергию.
Энергетика
с большим потенциалом
Мировой рынок потребления солнечных панелей стремительно развивается потому, что солнечная энергетика
обладает наибольшим потенциалом долгосрочного роста
по сравнению с другими видами производства электроэнергии из возобновляемых источников (ВИЭ).
Рост рынка солнечной энергетики сопоставим с рос­том
рынка интернета — 50 % в год. Фотовольтаика уже является конкурентоспособной частью системы электроснабжения в Европейском союзе и с каждым годом становится
все более важной частью энергетического баланса во всем
мире. В России в ближайшие годы также прогнозируется
значительный рост.
Объекты солнечной энергетики
мощностью 1,5 ГВт в России будут
построены раньше 2020 года
Согласно распоряжению Правительства РФ от 8 января 2009 года № 1‑р «О мерах поддержки развития
ВИЭ», целевые показатели устанавливают долю ВИЭ
в суммарном потреблении электроэнергии России
на уровне 4,5 % к 2020 году. К этому времени планируется построить 6 ГВт объектов ВИЭ. Из них на солнечную
энергию приходится 1,5 ГВт. Это равно полугодовому
вводу в строй объектов солнечной энергетики в Италии
или трехмесячному вводу — в Германии. Отраслевые
эксперты полагают, что объекты солнечной энергетики мощностью 1,5 ГВт будут построены в РФ раньше
2020 года.
В данный момент, по информации экспертов Высшей
школы экономики, энергия альтернативных источников
в РФ составляет 0,5 % от общего объема выработки электроэнергии и около 2 % от общего объема выработки тепла.
Начинать с удаленных территорий
В Минэнерго России и Минэкономики России обращают
внимание на то, что строительство объектов солнечной
энергетики необходимо начинать, прежде всего, на удаленных территориях. Здесь нужно учитывать два аспекта:
один — это удаленность от центра РФ, второй — удаленность от сетей и от централизованных точек доставки
электроэнергии. Эти аспекты не всегда совпадают. Например, такие регионы, как Приморье, а также территории, находящиеся в зоне железнодорожного сообщения
вдоль границы с Китаем, значительно удалены от центра,
но проблемы с энергоснабжением там, в силу исторических особенностей, решены.
ТЭК России # 04, 2015
13
14
Тема номера: альтернативная энергетика
Широкое использование солнечной энергетики
в России имеет большое значение, потому что более
10 млн граждан нашей страны на сегодняшний день проживают без централизованного энергоснабжения.
Перспективные регионы
Экономический потенциал развития солнечной энергетики в России составляет 120 млн т условного топлива.
В то же время есть ряд территорий (например, Алтай,
Якутия), где достаточно большое количество населенных
пунктов обеспечиваются электричеством за счет дизельгенераторов. В этих регионах ведется строительство уста-
Экономический потенциал развития
солнечной энергетики в РФ составляет 120 млн т условного топлива
новок солнечной энергетики. Решается вопрос о возможности работы электростанций как от солнечной энергии,
так и от дизель-генераторов.
Все это должно бесперебойно эксплуатироваться
и корректно работать в суровых климатических условиях.
Экономическая выгода от использования солнечной энергетики в таких районах России высока, потому что солнечные панели с себестоимостью на уровне 6–8 руб. за кВт
там заменяют дизельные генераторы, стоимость которых
в 4 раза выше. К тому же и срок службы солнечной панели
составляет 50 лет, а дизель-генератора — 5 лет.
На сегодняшний день солнечная энергетика в России
является дорогостоящей, срок окупаемости солнечных
электростанций составляет от 20 до 30 лет, потому большинство предприятий не могут себе позволить использовать этот источник энергии. Исключением являются
объекты, расположенные на удаленных территориях, где
стоимость прокладки коммуникаций или доставки топлива оказывается выше цены фотоэлектрического оборудования.
Кремний вместо нефти
Использование солнечных фотоэлектрических установок
(СФЭУ) на основе кремния в средней полосе ограничено
большим числом пасмурных дней в зимний период. Солнечная энергетика на основе кремния имеет перспективы
развития в большинстве субъектов РФ. Кремний является сырьем для изготовления солнечных батарей. Это один
из самых часто встречающихся элементов на земле. Содержание кремния в земной коре по массе стоит на втором
месте после кислорода. В течение 30 лет один килограмм
кремния в фотоэлектрической станции вырабатывает
ТЭК России # 04, 2015
столько электричества, сколько 75 т нефти на тепловой
электростанции. Сейчас общий объем установленной
солнечной электрической мощности в России составляет
2 МВт.
Основным фактором, способствующим развитию российской солнечной энергетики, является наличие собственной технологической базы. В России планируется
реализовать проекты производства поликремния суммарной мощностью 36 тыс. т в год, при ежегодном мировом
производстве 100 тыс. тонн.
Имеющийся задел
Среди регионов России, в которых уже развита фотовольтаика, согласно данным Ассоциации солнечной энергетики РФ, выделяются Республика Алтай, Белгородская
область и Краснодарский край. В первых двух субъектах
расположены крупнейшие на сегодняшний день гибридные дизель-солнечные установки мощностью по 100 КВт.
Такая же установка в 2013 году была запущена в алтайском поселке Яйлю.
Кроме того, солнечная энергетика развивается
на Дальнем Востоке. В 2013 году в Якутии в поселке Дулгалах Верхоянского улуса в составе автономного энергетического комплекса была запущена солнечная электрическая станция «Сахаэнерго». Она стала третьим объектом
солнечной энергетики, построенным компанией «Сахаэнерго» и первым, возведенным севернее линии полярного круга. Она включает фотоэлектрические панели общей
мощностью 20 кВт.
Крупнейшая в России
солнечная электростанция
В Республике Алтай в 2014 году была построена крупнейшая в России солнечная электростанция мощностью
5 МВт на площади 13 гектар. Более половины оборудования, задействованного при строительстве объекта, произведено на базе российских предприятий электротехнической и металлообрабатывающей промышленности.
Кош-Агачский район Республики Алтай является одним из самых солнечных мест в РФ. Здесь насчитывается более трехсот солнечных дней в году. Электростанция
обеспечивает электроснабжение 1 тыс. домохозяйств.
В 2015 году планируется ввести в строй и присоединить
к электросетям вторую очередь Кош-Агачской СЭС аналогичной мощности. Кош-Агачская СЭС станет первым
энергообъектом формирующейся сети солнечных электростанций, который создается в соответствии с постановлением Правительства РФ от 28 мая 2013 года № 449 «О механизме стимулирования использования возобновляемых
источников энергии на оптовом рынке электрической
энергии и мощности».
Алтай, по данным властей региона, сейчас испытывает нехватку энергомощностей в размере 100 МВт. Из них
Тема номера: альтернативная энергетика
20 МВт планируется создать за счет солнечной энергетики. На территории Республики предполагается еще построить солнечные электростанции общей мощ­ностью
45 МВт. Кроме того, запланировано строительство автономных дизель-солнечных электростанций в районах
децентрализованного электроснабжения мощностью
до 200 кВт, которые будут функционировать в рамках механизма энергосервисных контрактов. Первая подобная
автономная гибридная дизель-солнечная энергоустановка
мощностью 100 кВт с 2014 года работает в Алтае. За год
она позволила сэкономить 50 т дизельного топлива.
Завод солнечных панелей
полного цикла
Компания «Хевел» — совместное предприятие Группы
компаний «Ренова» и РОСНАНО — в текущем году запустила в промышленную эксплуатацию первый в России
завод полного цикла по производству солнечных модулей.
Суммарный объем инвестиций в создание производства
и инженерной инфраструктуры составил 20 млрд рублей.
На предприятии внедрена тонкопленочная технология
производства солнечных модулей методом напыления нанослоев, что позволяет в 200 раз сократить использование кремния — основного сырья в солнечной энергетике.
Модули, производимые в Новочебоксарске, способны
вырабатывать электричество даже в пасмурную погоду,
что особенно актуально для российских условий.
Продукцию «Хевел» планируется использовать
при строительстве солнечных электростанций для энергоснабжения жителей удаленных районов. В планах
компании — запуск в эксплуатацию солнечной электростанции суммарной мощностью более 500 МВт до конца
2020 года. Компания ведет работы по проектированию
и строительству больших СЭС в Республиках Бурятия
и Башкортостан, в Оренбургской и Саратовской областях.
Для осуществления собственных научных исследований и разработок в облас­
ти солнечной энергетики «Хевел»
совместно с Физико-техническим институтом
им. А. Ф. Иоффе
и при поддержке Фонда «Сколково» создала научно-технический центр, где совершенствуются существующие
технологии и ведутся новые разработки в этой сфере.
Дыхание кризиса
Согласно официальным данным, при текущем уровне добычи и потреблении разведанных запасов нефти в России
хватит на 25 лет, природного газа — на 70 лет, поэтому
вопрос возобновляемых источников энергии в нашей стране становится всё более актуальным. Одним из факторов,
сдерживающих развитие отрасли, является то, что цена
электрической энергии, необходимая для обеспечения
окупаемости строительства объектов ВИЭ, значительно
превышает текущую цену на электрическую энергию.
Каждый год на компенсацию стоимости технических присоединений для возобновляемых источников энергии выделяется по 100 млн руб., но этой суммы не хватает даже
не в десятки, а в сотни раз.
В условиях экономического кризиса ожидается,
что в России темпы развития солнечной энергетики будут
довольно скромными. Наиболее перспективным направлением остается развитие генерации в труднодоступных
районах страны.
Согласно данным Ассоциации солнечной энергетики
РФ, в планах строительства новых СЭС в нашей стране к концу 2015 года ожидается ввод в строй 140 МВт,
а к концу 2018 года — 904 МВт. Эксперты выражают сомнение в том, что эти планы можно осуществить в условиях текущей экономической ситуации.
Андрей Зуев
15