הערכת היעילות האנרגטית של מתקנים המבוססים על מקורות אנרגיה מתחדשים

נכון לעכשיו, מדינות רבות ברחבי העולם צועדות יותר ויותר לקראת דרכים לחסוך במשאבים. בשנים האחרונות השתנה מבנה ייצור האנרגיה בעולם לקראת ירידה בחלקה של אנרגיה בלתי מתחדשת ועלייה בחלקה של מקורות אנרגיה מתחדשים (RES)... תעשיות RES המתפתחות בצורה דינמית ביותר הן אנרגיית השמש והרוח.

באופן מסורתי, נבדלות הסיבות הבאות התורמות לפיתוח מקורות אנרגיה מתחדשים:

• הפצה אחידה יותר בשטח הפלנטה, וכתוצאה מכך, זמינותם הגדולה יותר;
• היעדר כמעט מוחלט של פליטות מזהמים לסביבה במהלך הפעולה (לא לכל סוגי מקורות האנרגיה המתחדשים);
• דלדול משאבי מאובנים ומשאבים בלתי מוגבלים עבור סוגים מסוימים של מקורות אנרגיה מתחדשים (רוח ושמש);
• שיפורים משמעותיים בטכנולוגיות הפקת אנרגיה (במיוחד לאנרגיה סולארית ורוח).

פיתוח מקורות אנרגיה מתחדשים מקל גם על ידי העובדה שכרגע יותר מ-50 מדינות ברחבי העולם אימצו (בחלקן ברוסיה) חוקים ואמצעים רגולטוריים ממשלתיים לתמיכה באנרגיה מתחדשת. כמו כן, גורם חשוב לפיתוח מקורות אנרגיה מתחדשים הוא צמצום השקעות ההון בהקמת מתקני חשמל המבוססים עליהם.

ההפחתה המשמעותית ביותר בהשקעות הון ספציפיות בבנייה נופלת על מתקני חשמל כמו תחנות כוח רוח (HPP) ותחנות כוח פוטו-וולטאיות סולאריות (SPPP)... עבור מתקני אנרגיה מתחדשת כגון תחנות כוח הידרואלקטריות (HPP), קטן מפעלים הידרואלקטרים ​​(HPPs), תחנות כוח גיאותרמיות (GeoPP) ומפעלים ביו-חשמליים (BioTES), ערכי השקעות הון ירדו, אך לא באופן משמעותי. בנוסף, בשנים האחרונות ישנה נטייה להוזיל עלויות תפעול (שוטף) וערך נוכחי של חשמל (עלות מפולסת של אנרגיה - LCOE).

נכון לעכשיו, מתקני אנרגיה מתחדשת בתנאים מסוימים הם תחרותיים למדי מבחינה כלכלית.

הסיבות לפיתוח כה אינטנסיבי של מקורות אנרגיה מתחדשים, בעיקר אנרגיית רוח ושמש, נעוצות גם בעובדה שהגישה להערכת יעילות מתקני אנרגיה השתנתה לכיוון של ריבוי קריטריונים בעולם, ישנה נטייה לכיוון ביזור של מערכות אספקה ​​אנרגיה ופיתוח אנרגיה אזורי, במיוחד על בסיס מקורות אנרגיה מתחדשים. …

בפרקטיקה זרה, יחד עם אינדיקטורים כלכליים, נעשה שימוש באינדיקטורים אנרגיה וסביבתיים כדי להעריך את היעילות של מתקני חשמל.

הדברים הבאים מקובלים כמחווני אנרגיה: זמן החזר אנרגיה (EPBT) ויחס יעילות אנרגטית (החזר על השקעה (EROI)).

תקופת החזר האנרגיה מציינת את הזמן שבו תחנת הכוח הנחשבת עם אנרגיה מופקת מפצה על עלויות האנרגיה של יצירתה, הפעלתה ופירוקה.

יחס היעילות האנרגטית הוא היחס בין האנרגיה המופקת בשלב התפעולי לבין האנרגיה הנצרכת במהלך מחזור החיים של תחנת כוח, המורכב משלושה שלבים עיקריים: הקמה, תפעול ופירוק.

האינדיקטורים הסביבתיים העיקריים הם:

• פוטנציאל התחממות כדור הארץ (GWP);
• פוטנציאל חמצון (AP);
• פוטנציאל האטרופיקציה (EP)

פוטנציאל התחממות כדור הארץ - אינדיקטור הקובע את מידת ההשפעה של גזי חממה שונים על ההתחממות הגלובלית.

פוטנציאל חמצון - אינדיקטור המאפיין את ההשפעה על הסביבה של פליטות מזהמים המסוגלים ליצור חומצות.

פוטנציאל לאאוטרופיקציה - אינדיקטור המאפיין את הרעה באיכות המים כתוצאה מהצטברות חומרי הזנה במים.

ערכי האינדיקטורים הללו נקבעים על סמך המזהמים הבאים: פוטנציאל ההתחממות הגלובלית מחושב על בסיס CO, CO2 ו-CH4 ונמדד בק"גCO2eq, פוטנציאל חמצון - SO2, NOx ו- HCl ונמדד בק"גSO2eq., פוטנציאל האאוטרופיקציה - PO4 , NH3 ו-NOx ונמדד בק"ג PO4eq.לכל סוג מזהם יש את המשקל הסגולי שלו.

מחקרים רבים הראו: מתקני חשמל המבוססים על מקורות אנרגיה מתחדשים, במיוחד SFES ו-WPP, ככלל, אנרגיה יעילה יותר מבחינה אקולוגיתמאשר מתקני אנרגיה לא מתחדשת.

היעילות האנרגטית של מתקני אנרגיה המבוססים על מקורות אנרגיה מתחדשים (בעיקר אנרגיית רוח ושמש) עלתה משמעותית ב-5-10 השנים האחרונות.

הטבלה מציגה אומדנים של תקופות החזר אנרגיה שהושגו על ידי מחברים שונים עבור תחנות כוח רוח יבשתיות ו-SEPs מסוגים שונים ו-HPPs בעלי קיבולות שונות. מכאן עולה שתקופת החזר האנרגיה עבור חוות רוח יבשתיות היא 6.6 עד 8.5 חודשים, SFES 2.5–3.8 שנים ותחנות כוח הידרוקטנות 1.28–2.71 שנים, בהתאמה.

ההפחתה בתנאי תשלום האנרגיה של תחנות כוח המבוססות על מקורות אנרגיה מתחדשים נובעת מכך שבעולם במהלך 15-20 השנים האחרונות חל התפתחות ושיפור משמעותי של טכנולוגיות לייצור ציוד ואלמנטים אנרגיה. של ציוד אנרגיה.

מגמה זו מתחקה בצורה הברורה ביותר ב-HPPs ו-HPPs, שחלקם העיקרי של צריכת האנרגיה במהלך מחזור החיים נופל על ייצור ציוד האנרגיה העיקרי (טורבינות רוח וממירים פוטו-וולטאיים).

כך, למשל, חלקה של צריכת האנרגיה עבור ציוד האנרגיה העיקרי של מפעל הידרואלקטרי הוא כ-70-85%, ועבור SFES 80-90%.אם ניקח בחשבון תחנות כוח הידרואלקטריות ותחנות כוח הידרואלקטריות כחלק מפארקי רוח ושמש, אזי המשקל הסגולי של מרכיבי עלויות האנרגיה במקרה זה יהיה שונה מעט מהערכים הנתונים, שכן יהיה צורך לקחת בחשבון את האנרגיה עלויות לייצור מכבלים.

הגברת התחרותיות הכלכלית של מתקני אנרגיה מבוססי RES, כמו גם יעילות האנרגיה והסביבה הגבוהה יותר שלהם בהשוואה למקורות שאינם מתחדשים, תורמים לפיתוח אינטנסיבי יותר ויותר של מתקני אנרגיה מבוססי RES בעולם.

על פי התחזיות, הקיבולת המותקנת של מתקני אנרגיה מתחדשת, בעיקר אנרגיה רוח וסולרית, בעולם תמשיך לגדול בטווח הקצר והארוך. כמו כן, על פי התחזיות, חלקם של מקורות אנרגיה מתחדשים בכלל ייצור האנרגיה יגדל גם בעולם.

הערכת אנרגיה וביצועים סביבתיים במחזור החיים של תחנות כוח. ההערכות הללו מראות זאת מתקני אנרגיה המבוססים על מקורות אנרגיה מתחדשים (במיוחד תחנות כוח רוח ו-SFES) יעילים ברוב המקרים מבחינה אנרגטית וסביבתית ממקורות אנרגיה שאינם מתחדשים.

בחירת האפשרויות היעילות ביותר עבור מתקני חשמל ברוסיה מתבצעת כיום רק על בסיס אינדיקטורים של יעילות כלכלית. לא מתבצעת קביעת אנרגיית מחזור החיים והיעילות הסביבתית של תחנות כוח, לרבות אלו המבוססות על מקורות אנרגיה מתחדשים, מה שלא מאפשר הערכה מקיפה של יעילותן.

ברוסיה, יש מספר רב של אזורים ואזורים מבוזרים וחסרי אנרגיה עם תשתית רשת חלשה, קרנות אנרגיה מדוללות, אך עם פוטנציאל גדול של רוח, שמש וסוגים אחרים של אנרגיה מתחדשת, שהשימוש בהם, עם אנרגיה מקיפה. הערכה כוללת, עשויה להתברר כיעילה לא רק כלכלית, אלא גם אנרגטית וסביבתית יותר משימוש במקורות אנרגיה לא מתחדשים.

בהתבסס על מאמרו של הדוקטור למדעי הטכניקה, פרופסור ג.י. סידורנקו «בנושא היעילות של מתקני אנרגיה המבוססים על מקורות אנרגיה מתחדשים» במגזין «אנרגיה: כלכלה, טכנולוגיה, אקולוגיה»