Анатолий Копылов - Экономика ВИЭ. Издание 2-е, переработанное и дополненное

• Название: Экономика ВИЭ. Издание 2-е, переработанное и дополненное
• Автор: Анатолий Копылов
• Жанр: Прочая научная литература

В книге раскрываются основные аспекты и факторы развития энергетики на основе ВИЭ как в мире, так и в России. Рассмотрены теоретические и методические основы и подходы к формированию систем поддержки ВИЭ, а также особенности национальных схем поддержки. Описана история формирования, актуальное состояние и характерные особенности системы поддержки ВИЭ в России, а также приведён детальный анализ структуры и уровня затрат генерирующих объектов ВИЭ по различным технологиям генерации.

---

Следующие ступени – это переработка, компостирование и вторичное использование переработанного мусора. Данные методы являются наиболее экологически выгодными, однако для их реализации необходим мусор, разделенный на основные составляющие фракции – органика, стекло, бумага, пластик и т.д., что приводит к потребности в его раздельном сборе, либо сортировке, ввиду чего данный метод наиболее затратен. Обойтись только сортировкой и переработкой мусора пока, к сожалению, невозможно и поэтому в развитых странах активно развивается строительство генерирующих мощностей на основе термической обработки части ТБО.

На данный момент в США насчитывается 460 ТЭЦ на базе МСЗ41 мощностью от 1,5 до 715 МВт. Структура установленной мощности этих станций следующая:

• станции мощностью до 5 МВт – 156

• станции мощностью от 5 до 25 МВт – 148

• станции мощностью свыше 25 МВт – 156

с разбивкой по установленной мощности, как показано на Рисунке 11. При этом в США насчитывается 21 станция мощностью более 100 МВт.

Рисунок 11. Структура установленной мощности станций на базе МСЗ в США

Источник:http://globalenergyobservatory.org/

Ситуация со строительством и эксплуатацией электростанций на основе МСЗ в европейских странах – различная. Лидер – Дания, которая сжигает свой мусор уже примерно 150 лет (Рисунок 12).

Рисунок 12. Утилизация мусора в европейских странах

Источник: по данным Eurostat2010 и CEWEP

В странах Европы по данным на 2012 год насчитывалось 452 ТЭЦ на базе МСЗ42. Лидерами по количеству таких станций в Европе являются: Франция, Германия, Италия, Швеция и Дания. Европейские страны планируют и далее наращивать объёмы производства энергии на станциях на основе МСЗ, доведя её объёмы к 2020 г. до 134 млрд кВт•ч.

Доля между объёмами тепла и электроэнергии на этих станциях в сумме распределяется, примерно, как 2:1. Поэтому такое значение имеет политика государств по отношению к развитию генерации на ТЭЦ наряду с политикой в сфере сбора и утилизации мусора. Утилизация мусора в т.ч. путём его частичного сжигания предполагает наличие нескольких источников выручки (компенсации затрат):

• плата жителей за сбор и утилизацию мусора домохозяйств,

• плата за приём мусора от собирающих компаний на ТЭЦ МСЗ,

• стоимость проданной электроэнергии,

• стоимость проданного тепла,

• выручка от продажи и (или) повторного использования вторичного сырья из ТБО.

Выводом из этого перечня является необходимость довольно «тонкой» настройки всей этой системы тарифов и цен.

БИОГАЗ

Ситуация с использованием имеющегося потенциала биогаза в Европе подобна ситуации с биомассой, но в меньшем масштабе, что можно увидеть на Рисунке 13.

Развитие технологии с использованием биогаза значительно зависит от схем стимулирования не только на национальном уровне, но и на уровне регионов и отдельных муниципалитетов, т.к. часто генерация на основе этой технологии – местная, небольшая, являющаяся частью сугубо муниципальной энергетики и теплоснабжения. Эта ситуация стала источником дополнительных трудностей для анализа, и в ней не просто разобраться.

Две страны ЕС-28 с самым высоким уровнем развития использования биогаза в настоящее время – это Германия и Великобритания, и в обоих случаях свалочный газ является доминирующей технологией, стимулируемой при помощи дополнительных схем на муниципальном уровне. Эта ситуация может объяснить отличие от соответствующего развития технологии в Испании: в последнем случае испанское правительство обеспечило в самом начале определённые низкие фиксированные тарифы, не ставшие достаточным стимулом для необходимого технологического развития. А, например, в Польше сейчас нет ни одной свалки, которая не была бы занята под производство свалочного газа, после того, как в стране была принята адекватная система поддержки, все свалки «разобрали». Для многих стран отсутствие детальной информации об опыте поддержки на местном и национальном уровне не позволяет оценить реализуемые стратегии.

Остановимся на биогазе, получаем на свалках, так называемом, свалочном газе. Свалочный газ – конечный продукт микробиологического разложения определённых фракций отходов, захороненных на мусорном полигоне. К ним относятся: растительные и животные остатки, бумага и древесина. Скорости, с которой эти материалы подвергаются биоконверсии, а также выход свалочного газа, существенно различны и зависят, в первую очередь от вида отходов (т.н. «морфологии» отходов), а также от физико-химических условий в теле свалки (влажность, температура, кислотность, доступ воздуха и т.д.). Проблема утилизации свалочного газа стоит достаточно остро, ввиду того, что метан, составляющий от 40 до 70% единицы объёма свалочного газа (остальные составляющие СГ – СО2 (порядка 30—60%), H2S, O2, N2 – порядка нескольких процентов), является чрезвычайно сильным парниковым агентом (его парниковый эффект превосходит аналогичный для СО2 примерно в 21 раз).

Рисунок 13. Доля биогаза, среднесрочный потенциал и ФТ

(1. В Голландии надбавка составляет 0,016 евро за 1 кВт•ч.

2. В Венгрии реализован механизм фиксированных тарифов с привязкой ко времени использования энергии; поэтому был рассчитан средневзвешенный показатель на основании равномерного графика нагрузки.)

Поэтому западные природоохранные организации субсидируют даже простое факельное сжигание собираемого свалочного газа.

Из-за достаточно высокого содержания метана свалочный газ хорошо горюч (его средняя калорийность составляет примерно 5500 Ккал на м3)43 и может быть использован в качестве топлива без специальной предварительной обработки как в устройствах прямого сжигания (различные топочные устройства), так и в газопоршневых и газотурбинных двигателях.

Особенностью эксплуатации мусорных полигонов при получении на них свалочного газа является изменение выдаваемых объёмов газа со временем из-за «живого» характера процессов, происходящих в пробуренных скважинах, и соответствующие колебания выработки электроэнергии от этого. Колебания уровня производительности скважин могут происходить на разных временных горизонтах. Есть долгосрочные изменения, связанные с постепенным затуханием процессов выработки метана бактериями, которое наступает приблизительно после 18—20 лет эксплуатации полигона. Есть сезонные колебания выработки метана на скважинах, связанные с влиянием температур и влажности массы полигона. Колебания производительности могут происходить и в течение одного дня, особенно на начальном этапе работ, когда уточнение производительности каждой скважины и особенностей её работы пока не завершено.

СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИКА НА ОСНОВЕ ФОТОПРЕОБРАЗОВАНИЯ

Солнечная энергетика на основе фотоэлектрического преобразования (ФЭ, фотовольтаика) является на сегодня самым активно развивающимся сегментом возобновляемой энергетики.

В соответствии с результатами исследования44 в мире в 2012 году было установлено примерно 30 ГВт новых мощностей генерации на основе фотопреобразования, и этот показатель аналогичен показателю 2011 года. Однако уже в 2015 г. годовой объём ввода мощностей генерации на основе ФЭ составил более 57 ГВт45 и благодаря такому быстрому росту мощностей солнечной генерации суммарной уровень установленной мощности генерации на основе фотоэлектрического преобразования во всем мире к концу 2012 года составил приблизительно 100 ГВт, то по итогам 2015 г. уже более 220 ГВт что равно, примерно, суммарной установленной мощности российской энергосистемы – одной из крупнейших в мире. По объёму новых вводов солнечной генерации в 2015 году лидирующие позиции заняли Китай и Япония, построившие, по предварительным данным, 16,2 ГВт и 12,6 ГВт соответственно. В тройке лидеров также США с 7,3 ГВт новой солнечной генерации.46

И такие темпы роста солнечная энергетика на основе фотоэлектрического преобразования показывает уже несколько лет подряд, несмотря на критическое состояние многих традиционных лидеров отрасли – компаний-производителей солнечных элементов и панелей.

Мировыми лидерами по объёмам установленной мощности генерации на основе энергии солнца как источника (ФЭ) являются Германия (38,301 ГВт на конец 2014 г.), Китай (28,199 ГВт), Япония (23,300 ГВт), США (18,280 ГВт), Франция (5,600 ГВт), Италия (18,450 ГВт), Испания (4,787 ГВт),47.

За последние 2 года этот список несколько изменился за счёт резкого увеличения объёмов вводов мощностей ФЭ в Китае, США и Японии, которые потеснили традиционных ещё на 2012 г. прежних лидеров отрасли: Италию и Испанию. В производстве солнечных батарей и их элементов лидерами являются Китай, Германия, Япония. Например, Германия в течение 2005—2010 гг. вводила примерно по 650—750 МВт мощностей солнечных станций на фотоэлектричестве ежегодно. Но уже в 2011 г. суммарный ввод в Германии составил почти 7,5 ГВт и только за декабрь 2011 г. немцы ввели 3 ГВт мощности солнечных батарей, а в США – примерно 1,7 ГВт за весь 2011 год.