Ваш регион: Санкт-Петербург 03:19 Мск 03.12.2016
Информационно-аналитический сервис
строительного сообщества
Публикации
20.03.2015

Нестабильная альтернативная энергетика

Все чаще и чаще звучат новости относительно строительства солнечных электростанций (СЭС), ветровых турбин и прочих объектов и установок так называемой альтернативной энергетики. И около половины новостей такого плана для РФ территориально относятся к Крыму.

alternative-04.png

Потенциал региона в плане развития и освоения альтернативной энергетики известен уже давно, как писал наш автор из Крыма, и сейчас, когда в энергообеспечении региона есть определенная напряженность, строительство новых альтернативных электростанций там находится в поле внимания специалистов, хотя местные власти, кажется, нацелены лишь на создание традиционных объектов генерации.

Об преимуществах альтернативной энергетики мы уже наслышаны: такие генерирующие объекты не загрязняют окружающую среду, энергия эта восполняема и экологична, нет риска, что ее источник истощится и прочее, и прочее. Однако, есть у альтернативной энергетики и слабые места, которые существенно замедляют процесс ее массового внедрения не только в Крыму, но и в глобальном масштабе.

Несмотря на то ,что далее в тексте статистические данные относительно развития альтернативной энергетики будут приведены, в основном, для крымского региона, поскольку вопрос энергообеспечения там сейчас активно прорабатывается, и доступные данные более актуальны, выводы на основе их применимы к любым регионам России.

Рис.1 Крымская СЭС, первая СЭС в СССР 

Солнечная энергия

Если отставить в сторону разговор о цене (напомним, что сейчас технологии развиваются достаточно быстро, и есть основания ожидать, что скоро использование солнечной энергии будет не дороже традиционных источников), то основным недостатком солнечной энергии является ее "перебойность".

Вкратце отметим, что "бесперебойными" альтернативными источниками энергии по большому счету можно назвать только геотермальную энергию и каскадные мини-ГЭС на горных реках. Подробнее об этих методах можно прочитать ниже.

То есть, какими бы замечательными не были солнечные панели сами по себе, без каких-либо дополнительных устройств генерации они не смогут вырабатывать энергию ночью и утром, а также в пасмурные дни, когда солнечные лучи на их поверхность попадают в незначительном количестве. Вместе с тем, в вечернее время, как правило, спрос на энергию со стороны частных потребителей достигает пиковых значений (электрическое освещение не нужно днем, когда и так светло).

Пиковые нагрузки, в среднем, исчисляются утром - с 9 до 11 - и вечером - с 19 до 23 часов (здесь и далее информация приведена для крымского региона). Достаточный объем энергогенерации солнечные панели, сколько их ни установи, в эти периоды обеспечить не смогут.

Так что остается или улучшать технологии по сбережению выработанной ранее электроэнергии, или дополнять солнечные батареи другими видами электрогенерации.

Если говорить о схемах хранения энергии - то легче всего хранить термальную энергию (воду, разогретую до крайне высоких температур). Принцип работы СЭС башенного типа теоретически позволяет это сделать. Изначально резервуар с водой установлен на солнечной башне и покрыт различными темными материалами и специализированными покрытиями, задача которых уловить как можно больше солнечной энергии от направляемых зеркалами-концентраторами, расставленными вокруг, лучей. Таким образом, вода внутри нагревается до состояния горячего пара, затем поступает на турбину, и вращая ее, вырабатывает электричество.

alternative-01.png

Рис.2 СЭС башенного типа

В принципе, если сохранить часть пара в некоем хранилище, не давая ему при этом охлаждаться и конденсироваться, а затем направить его на турбину в "нужное" время, это может отчасти решить проблему. Подобный подход в скором времени будет опробован, в частности, на новой израильской электростанции, о которой мы писали здесь, однако организация (в том числе, используемые технологии) такого хранилища создает разработчикам дополнительные и достаточно большие трудности. 

Другим методом сохранения энергии является накопление уже "выработанного" в течение дня электричества, однако, для этого в настоящее время применяются технологии даже более сложные. О разработке нового сверхмощного аккумулятора заявила недавно компания Tesla, специализирующаяся на производстве электромобилей. Пока, правда, технические детали устройства не уточняются, да и пилотный образец еще не готов.

Однако, возможно, в курсе последнего научного прорыва японских ученых, которым удалось передать 1,8 кВ электричества (примерно столько надо для того, чтобы вскипятить электрический чайник) на 55 метров прямо по воздуху. Для этого использовались микроволны и точно направленный передатчик. Да, такие показатели являются весьма скромными, но если ученым удастся усовершенствовать технологию передачи энергии без проводов, то о недостатках солнечной энергетики моно будет забыть. Ведь в этом случае солнечные батареи будут работать в космосе, вырабатывая электричество круглосуточно, и не завися от нашей земной погоды. Правда, на доработку технологии даже по самым смелым оценкам уйдет не менее 30 лет.

Так что рассмотрим и другие доступные сегодня виды альтернативной энергии.

Энергия ветра

С точки зрения бесперебойности у ветровых турбин, взятых отдельно, потенциал еще ниже, чем у солнечных панелей. В таких регионах, как опять-таки Крым, можно с достаточно большой долей вероятности быть уверенным в наличии солнечного света в дневное время. Ветер же - стихия более непредсказуемая. Но вместе с тем, он может дуть и ночью, и утром, и в пасмурные дни, а потому стать довольно эффективным дополнением к солнечным батареям. Такая концепция уже внедряется в Бурятии.

Однако в случае с ветротурбинами есть еще одна проблема - потенциальный вред, который они могут наносить местной фауне - птицам, летучим мышам. С другой стороны, согласно статистике при столкновении со зданиями и ЛЭП погибает гораздо больше птиц. Также проблемой в случае с ветровыми турбинами может встать вопрос шума от их работы, поэтому по возможности их следует строить в отдалении от жилых построек. 

Все же получается, что даже совместными усилиями солнечных батарей и ветряков нельзя обеспечить полную бесперебойность - одновременно облачные и безветренные периоды тоже могут случаться. 

alternative-02.png

Рис.3 Ветровая электростанция 

Биомасса 

Еще один источник возобновляемой энергии - это биомасса. Суть, растительные отходы (как древесные, так и сельскохозяйственные), а плюс к тому некоторые сорта зерновых культур, которые выращивают специально для последующей переработки в электроэнергию.

Здесь есть некоторая путаница, потому что под "получением энергии из биомассы" зачастую понимается слишком большой ряд понятий - в том числе, сюда относят и сжигание пеллет (деревянных гранул, оставшихся после производства пиломатериалов) или отходов сельского хозяйства.

В силу того, что сжигание чего бы то ни было нельзя в полной мере назвать экологичным, мы сузим понятие получения энергии из биомассы до различных технологий и процессов для выработки биогаза или биотоплива путем ферментации, брожения или при посредничестве бактерий и микроорганизмов (одну из таких систем мы описывали здесь).

Казалось бы, такое решение является идеальным, потому что растения или древесный мусор можно пустить в дело в любое время, однако и у этого метода есть существенные недостатки.

alternative-03.png

Во-первых, технологии для выработки биогаза из биомассы стоят настолько дорого, что большинство обладателей необходимого сырья решают, что сжечь его будет легче, проще и дешевле. Во-вторых, для того чтобы получить достаточное количество биогаза нужно весьма большое количество сырья, что еще более увеличивает стоимость электроэнергии, полученной таким путем, и делает электростанции, работающие исключительно на биогазе, в сущности нерентабельными.

Как топливо по своим характеристикам (в частности, по теплоте сгорания) 1 куб. м. биогаза эквивалентен 0,6 кг бензина, 0,8 куб. м природного газа и 0,7 кг мазута.

Рис.4 Биогазовая станция "Лучки", Белгородская область

Что касается объемов производства, то из 1 т отходов жизнедеятельности крупного рогатого скота, в среднем, можно получить 45-60 кубометров биогаза. А ведь эти тонны еще нужно собрать и транспортировать на станцию.

Комбинации

alternative-05.png

Поэтому для достижения полной энергонезависимости и получения энергии только из альтернативных источников, придется сочетать несколько видов установок одновременно. Если вы живете, к примеру, в коттеджном поселке за городом, то скорее всего, большинство установивших себе на крышу солнечные панели в хмурые дни просто будут пользоваться электричеством из общей сети. Такой подход вполне понятен, но в случае удаленных и еще не полностью электрифицированных населенных пунктов подбор наиболее эффективной комбинации может быть вопросом выживания.

Если говорить о комбинировании альтернативных энергогенераторов, то чаще всего на сегодняшний день встречается сочетание "солнечные батареи + ветротурбины". А в качестве "подстраховки" используются малые дизельные генераторы.

Биогазовые установки у нас на данный момент не очень распространены, и наиболее значимые успехи в этом вопросе у Белгородской области, что неудивительно. Добывать биогаз удобно там, где есть достаточное количество сырья, то есть в регионах Черноземья, где наиболее развито сельское хозяйство. Если же говорить о солнечных и ветровых установках - то они распространены преимущественно в регионах Сибири.

Рис.5 Комбинированная солнечно-ветровая энергетическая установка

  0
  3208
Темы
Актуально
Обновляем внешний вид дома или квартиры: кладем декоративный камень
25.11 Обновляем внешний вид дома или квартиры: кладем декоративный камень
Отделка декоративной каменной плиткой сегодня становится популярным способом декора. Вот ряд советов по правильному применению этого материала.
 
  2489
Дом с мансардой. Особенности проектирования и строительства
25.11 Дом с мансардой. Особенности проектирования и строительства
Рассмотрим совместно с профессионалом основные нюансы возведения загородного дома с мансардой и выслушаем его рекомендации.
 
  3006