Опубликовано

Энергия доступная ВСЕМ!

Эксперт номера, газета ЭСО №10 (2011)

Еще каких-то сто лет назад задумываться об энергетике – о снабжении человека теплом и светом – приходилось специально обученным людям. Теперь каждый способен внести свою лепту в  общий энергетический баланс! Практически ушли в прошлое газовые осветительные приборы и угольные котельные. Пройдя период полной зависимости от энергетического поставщика, на смену всем им пришли новые экологически замкнутые, чистые, а порой и фантастические технологии.

Мечта — экологически чистая и возобновляемая энергетика. Существует ли другая какая-нибудь возобновляемая энергия для частного подворья, кроме высоковольтных линий электропередачи? Проблемы минувшей зимы показали, каким технически незащищенным является данный способ электроснабжения.

Да, есть много видов. Солнечная энергия для выработки электричества или тепла, энергия ветра*, биомасса – это тоже возобновляемый источник энергии. К ней относятся дрова, пиллеты – это спрессованные древесные гранулы, печи медленного горения, в которых КПД (коэффициент полезного действия) горения около 90 процентов. В этих печах поддерживаются две фазы горения, на первой фазе они разжигаются при подаче большого количества кислорода, потом подача кислорода резко снижается. Такая печь горит в режиме тления. Именно поэтому печь долго горит: по 8-10 часов. Еще одним источником возобновляемой энергии от биомассы являются отходы от животноводства и растениеводства. То есть, органические отходы можно сбраживать, при этом выделяется тепло и метан. Вы слышали про биогазовые установки? Вот это как раз они. Возобновляемая энергия от биомассы больше подходит для больших фермерских хозяйств, либо для нескольких частных подворий.

Есть ли на рынке эти агрегаты?

В советское время было несколько моделей, потом их перестали делать, а сейчас, не знаю, есть ли серийное производство у нас в России, но за рубежом они успешно распространяются.

Что является отходами от биомассы?

Навоз и другая органика. И хотя энергетический выход там не очень большой, зато сразу решается вопрос с утилизацией навоза, вдобавок ко всему, из навоза получают удобрения и витамины. На выходе у биогазовой установки получается переработанное удобрение, как основной продукт, а как побочный – газ метан. Но есть недостаток в использовании этой установки: для реакции сбраживания биомассы нужна определенная температура, когда установка работает, она себя должна обогревать. Поэтому широкому ее внедрению препятствует то, что у нас зимой бывает прохладно — зимой этот процесс сильно замедляется. Установку надо либо теплоизолировать, либо закапывать. Но когда закапывают в землю, обслуживание усложняется. Есть вот такие технические проблемы.

Вы рассказали про пиллеты. Вы сами изучали этот вопрос, или вы сами участвуете в их производстве?

Являясь кандидатом технических наук, я долгое время работал старшим экспертом по возобновляемой энергетике в «Интерсоларцентре». Мы занимались международными проектами в области возобновляемой энергетики. Занимались всеми направлениями, в том числе и биомассой, и пиллетами. Однако международные проекты сейчас делаются в гораздо меньшем объеме, потому что ранее они финансировались Европейской Комиссией. После того, как Россия заявила, что у нее всегда на все хватает денег, в том числе на вооружение, и после пересмотра цен на газ, финансирование резко сократилось.

На ваш взгляд, что в России будет и должно развиваться?

Есть геотермальная энергия, это когда опускаются трубы в землю и с помощью тепловых насосов «забирают» тепло из земли под воздействием разницы температур (термоэлектрические генераторы). Есть еще один возобновляемый ресурс, это малые реки, гидроэнергетика (микрогидроэлектростанции — микроГЭС).

Россия богата биомассой и ресурсами гидроэнергетики. В первую очередь должны развиваться именно эти ресурсы. Использование этих ресурсов позволит получить какую-то заметную часть прибавки к общему энергобалансу страны.

От биомассы можно будет получать тепло, в первую очередь, а во вторую очередь — электричество. Причем, биомасса считается источником энергии с нулевым карбоновым циклом. Это означает, что не образуется никаких дополнительных выбросов газа при использовании биомассы. Сейчас в Европе уже есть технологии, позволяющие быстро достигать высокой биомассы у таких растений, как тополь и осина…

Есть еще один вид получения тепла — это солнечные коллекторы. На сегодняшний день технология получения тепла имеет более высокий КПД, чем технология солнечного электричества. Допустим, если от солнечного коллектора можно получить энергию с КПД 60-70 %, то от солнечных батарей только около 20 %. Солнечные коллекторы бывают плоские и вакуумные. В плоских коллекторах большие потери тепла, а в вакуумных — маленькие. Причем, в зимнее время они нагревают меньше, чем летом, так как, зимой солнечная радиация слабее в 10-15 раз. Если мы говорим о солнечной энергетике, то с солнечным коллектором можно с весны до осени полностью иметь горячее водоснабжение, и частично в зимнее время. В зимнее же время лучше использовать вакуумный солнечный коллектор.

А какая стоимость солнечных коллекторов?

Плоские солнечные коллекторы стоят примерно от 100 до 400 евро за квадратный метр. Причем 100 евро — это Российское производство, а 400 евро — европейское. Вакуумные — стоят в полтора-два раза дороже. Самые дешевые — китайские, так как у них очень развиты данные технологии, помнится, они славились еще термосами … Вакуумный коллектор — это тот же самый термос. Стоимость их два квадратных метра 600 — 700 долларов.

Одного квадратного метра хватает для обеспечения горячей водой 1-2-х человек. Если говорить об отоплении, то это — только как дополнительный источник энергии, потому что, для того, чтобы обеспечить дом, надо иметь много солнечных коллекторов — большую поверхность.

И вот мы добрались до «солнечного электричества»! Что значит «кремниевые» солнечные батареи?

Главное не то, из чего они сделаны, а то, сколько они стоят, и сколько выдают энергии. Кремния на Земле много, окиси кремния в виде речного и морского песка. Но его еще надо из песка «извлечь». Существуют специальные технологии по выработке кремния. Спрос на солнечные батареи во всем мире сильно вырос и продолжает расти в разы по сравнению с прошлыми годами.

Работа одного модуля рассчитана на 25-30 лет. Если мы сравниваем стоимость электроэнергии солнечных батарей без субсидий и текущую стоимость электричества, которую мы имеем от энергосетей, то срок окупаемости получается 20-30 лет в сравнении со сроком службы. Но если посмотреть на динамику цен, получается, что стоимость электроэнергии в сетях беспрерывно растет, а здесь мы получаем фиксированную гарантию на цену… Кроме электроэнергии мы получаем и энергетическую безопасность –способ надежного энергоснабжения. При любом виде исчезновения централизованного электрического тока в сетях, распределенная генерация дает шанс на безопасность.

Что такое «распределенная генерация»?

Это большое количество маленьких «станций». Когда у вас много небольших источников энергии, — гораздо труднее их вывести из строя! В этом случае мы имеем сокращение нагрузки на сеть. Почему целые регионы выходят из-под контроля? Сети так устроены, что когда в одном месте вдруг «ломается» трансформаторная подстанция, то ее нагрузка перераспределяется между всеми другими. Но, если у других подстанций не хватает запаса мощности, они тоже начинают выходить из строя, и так по цепочке. А развитая малая генерация помогает избежать таких случаев. В широком масштабе она пока не применяется, но в этом направлении сейчас движется Европа и Америка, потому что они поняли все преимущества распределенной генерации. Возобновляемая энергетика полностью вписывается в эту концепцию.

Во вновь создающихся поселениях с большими земельными участками, владельцы решают, что им сделать, — либо общую гидростанцию на каскаде прудов, и накапливать избыток энергии, распределяя его по участкам, либо установить каждому солнечную батарею, и излишнюю энергию сбрасывать в общую сеть…

Во всем мире так и делается. Солнечные станции соединяются с сетью, которая является «большим аккумулятором».

А где в сети излишки энергии хранятся?

Она там не хранится. Основное, из чего получают электроэнергию на станции: газ, нефть, мазут, уголь. Соответственно, чем больше будет энергии направляться в сети от солнечных батарей, тем меньше сжигается газа, угля и т.д. Именно так и происходит экономия ресурсов!

Вы говорите об общей сети?

Когда в нашей стране все частные генерирующие станции будут подключены к общей сети, тогда начнется режим экономии и сокращения потребления. Соответственно, это начнет приводить к сокращению выбросов вредных газов в атмосферу, уменьшению сжигания топлива. Понимание этого есть во многих развитых странах. Но, к сожалению, в России пока принят закон только о том, что так могут делать только участники оптового рынка. Этот закон принят еще в ноябре 2007 году, но до сих пор не вступил в силу, потому что министерство энергетики никак еще не может решить свои финансовые вопросы… Во всем мире платят за каждый киловатт/час, которые выработали, например, солнечные батареи в три – пять раз дороже розничной цены сетевого потребления. Это является большим стимулом для использования солнечных батарей. Именно поэтому развивается такой бум в Европе, Америке и Китае по использованию солнечных батарей, как дополнения к основному источнику. В данном субсидируемом режиме стоимость одного киловатт часа в два — два с половиной раза дешевле, чем в автономной системе с аккумуляторами. Там, во-первых, исключаются аккумуляторы, более дорогие инверторы, преобразуется больший КПД, развиваются более согласованные генерация и потребление. Проще говоря, сети способны забрать все до последнего ватта электроэнергии, а если это автономная станция, то при перезарядке аккумуляторов, потребление от источника энергии будет просто пропадать. Происходит энергопотеря.

Через какие приборы могут подключать свои солнечные батареи к общей сети, жители, например, нашего поселения?

Через специальные инверторы. Средняя цена в них примерно 70 евроцентов** за каждый ватт установленной мощности, это 0,7 евро за ватт. Но у нас это пока невозможно сделать! А в остальном мире, каждый производитель энергии может продавать энергию, выработанную собственными солнечными батареями. Сети в развитых странах обязаны не только подключить, но и покупать эту электроэнергию. У нас такого пока еще нет. Наоборот, сети всяческими способами борются за то, чтобы не подключать «поставщиков энергосбережения»! Сама процедура подключения к сетям довольно сложная. В Америке тоже была такая проблема с подключением. Там она называлась «партизанское движение солнечных энергетиков». Они подключались незаконными путями, крутили в обратную сторону свои счетчики… И когда это приняло массовый характер, власти были вынуждены разрешить им законно подключаться к сетям для продажи, а не потребления энергии.

* Американские разработчики отказались от лопастной ветроэнергетики. Вместо лопастей будут энергоэффективные стебли. Каждый ветростебель содержит электродные слои и керамические диски из пьезоэлектрического материала, при сжатии генерирующие ток. Само собой, сжатие является следствием покачивания «стебля» на ветру. По предварительным оценкам, с этой площади можно «собрать» столько же энергии, сколько даёт обычная ветроферма, размещённая на таком же участке. Ветростебли весьма эффективны, поскольку не имеют «потерь на трение», от которых страдают механические системы ветряков.

Бетонное основание каждого ветростебля имеет собственную форму, чтобы было куда бежать дождевым потокам. В итоге вода попадает на определённые площадки земли, помогая расти зелёным насаждениям, что дает возможность создать своеобразный парк, а не безлюдную техзону.

В основании ветростебля располагается умформер в виде амортизатора, преобразующего кинетическую энергию колебаний ветростебля в электричество.

Само собой, ветер дует не всегда, и это нашло отражение в проекте. В основании ветростебля один над другим располагаются два танка, работающие подобно гидроаккумулятору: вода из верхней полости, вращая турбины, поступает в нижнюю, вырабатывая энергию в минуты/часы затишья.

И ещё один симпатичный рекреационный штрих: наверху «стебля» располагается LED-лампочка, горящая ярче, если ветер сильный. (Прекрасное будет место для ночных прогулок, не находите?) www.energyland.info

** Евроце́нт — разменная денежная единица стран Европейского сообщества (Евросоюза). 1 евро = 100 евроцентам.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *