Avaluació de l'eficiència energètica d'instal·lacions basades en fonts d'energia renovables
Actualment, molts països del món estan avançant cada cop més cap a maneres d'estalviar recursos. En els darrers anys, l'estructura de la producció d'energia al món ha canviat cap a una disminució de la quota d'energia no renovable i un augment de la proporció de fonts d'energia renovables (FER)... Les indústries FER que es desenvolupen més dinàmicament són l'energia solar i eòlica.
Tradicionalment, es distingeixen les següents raons que contribueixen al desenvolupament de les fonts d'energia renovables:
- una distribució més uniforme al territori del planeta i, en conseqüència, la seva major disponibilitat;
- absència gairebé total d'emissions de contaminants al medi ambient durant el funcionament (no per a tots els tipus de fonts d'energia renovables);
- esgotament dels recursos fòssils i recursos il·limitats per a alguns tipus de fonts d'energia renovables (eòlica i solar);
- millores significatives en les tecnologies de producció d'energia (especialment per a l'energia solar i eòlica).
El desenvolupament de les fonts d'energia renovables també es veu facilitat pel fet que actualment més de 50 països d'arreu del món han adoptat (en part a Rússia) i estan en vigor lleis i mesures reguladores governamentals per donar suport a les energies renovables. A més, un factor important per al desenvolupament de les fonts d'energia renovables és la reducció de les inversions de capital en la construcció d'instal·lacions elèctriques basades en aquestes.
La reducció més important de la inversió de capital específica en construcció recau en instal·lacions d'energia com centrals eòliques (HPP) iCentrals solars fotovoltaiques (SPPP)… Per a instal·lacions d'energies renovables com ara centrals hidroelèctriques (HPP), petit centrals hidroelèctriques (HPP), centrals geotèrmiques (GeoPP) iplantes bioelèctriques (BioTES), els valors d'inversió de capital van disminuir, però no significativament. A més, en els darrers anys s'ha tendit a reduir els costos d'explotació (actuals) ivalor actual de l'electricitat (cost anivellat de l'energia — LCOE).
Actualment, les instal·lacions d'energies renovables en determinades condicions són econòmicament força competitives.
Les raons d'un desenvolupament tan intens de les fonts d'energia renovables, especialment l'energia eòlica i solar, també rauen en el fet que l'enfocament per avaluar l'eficiència de les instal·lacions energètiques ha canviat en la direcció de multicriteris al món, hi ha una tendència a descentralització dels sistemes de subministrament energètic i desenvolupament energètic regional, especialment basat en fonts d'energia renovables. …
En la pràctica estrangera, juntament amb els indicadors econòmics, s'utilitzen indicadors energètics i ambientals per avaluar l'eficiència de les instal·lacions d'energia elèctrica.
S'accepten com a indicadors energètics els següents: temps de recuperació de l'energia (EPBT) iràtio d'eficiència energètica (retorn de la inversió (EROI)).
El període d'amortització energètica indica el temps durant el qual la central elèctrica considerada amb l'energia generada compensa els costos energètics de la seva creació, funcionament i desmantellament.
La relació d'eficiència energètica és la relació entre l'energia produïda durant la fase d'explotació i l'energia consumida durant el cicle de vida d'una central elèctrica, que consta de tres etapes principals: construcció, explotació i desmantellament.
Els principals indicadors ambientals són:
- potencial d'escalfament global (GWP);
- potencial d'oxidació (AP);
- Potencial d'eutrofització (EP)
Potencial d'escalfament global — un indicador que determina el grau d'impacte dels diferents gasos d'efecte hivernacle sobre l'escalfament global.
Potencial d'oxidació — un indicador que caracteritzi l'impacte sobre el medi ambient de les emissions de contaminants capaços de formar àcids.
Potencial d'eutrofització — un indicador que caracteritza el deteriorament de la qualitat de l'aigua com a conseqüència de l'acumulació de nutrients a l'aigua.
Els valors d'aquests indicadors es determinen a partir dels següents contaminants: el potencial d'escalfament global es calcula a partir de CO, CO2 i CH4 i es mesura en kgCO2eq, potencial d'oxidació —SO2, NOx i HCl i es mesura en kgSO2eq., potencial d'eutrofització — PO4 , NH3 i NOx i es mesura en kg PO4eq.Cada tipus de contaminant té la seva gravetat específica.
Nombrosos estudis han demostrat: instal·lacions elèctriques basades en fonts d'energia renovables, especialment SFES i WPP, per regla general, energèticament i ecològicament més eficientque les instal·lacions d'energies no renovables.
L'eficiència energètica de les instal·lacions energètiques basades en fonts d'energia renovables (especialment l'energia eòlica i solar) ha augmentat significativament en els últims 5-10 anys.
La taula mostra les estimacions dels períodes de recuperació de l'energia obtingudes per diferents autors per a centrals eòliques terrestres i SEP de diferents tipus i HPP de diferents capacitats. D'aquests, es dedueix que el període de recuperació de l'energia per als parcs eòlics terrestres és de 6,6 a 8,5 mesos, SFES de 2,5 a 3,8 anys i les petites centrals hidroelèctriques d'1,28 a 2,71 anys, respectivament.
La reducció en termes de pagament d'energia de les centrals elèctriques basades en fonts d'energia renovables es deu al fet que al món durant els últims 15-20 anys hi ha hagut un desenvolupament i millora significatius de les tecnologies per a la producció d'equips i elements energètics. d'equips energètics.
Aquesta tendència es troba més clarament en les centrals i les centrals, en les quals la part principal del consum d'energia durant el cicle de vida recau en la producció dels principals equips energètics (aerogeneradors i convertidors fotovoltaics).
Així, per exemple, la quota del consum d'energia per als equips energètics principals d'una central hidroelèctrica és d'un 70-85%, i per a SFES del 80-90%.Si considerem les centrals hidroelèctriques i les centrals hidroelèctriques com a part dels parcs eòlics i solars, el pes específic dels components dels costos energètics en aquest cas diferirà lleugerament dels valors donats, ja que caldrà tenir en compte l'energia. costos de producció a partir de cables.
L'augment de la competitivitat econòmica de les instal·lacions energètiques basades en RES, així com la seva major eficiència energètica i ambiental en comparació amb les fonts no renovables, contribueixen al desenvolupament cada cop més intensiu de les instal·lacions energètiques basades en RES al món.
Segons les previsions, la capacitat instal·lada de les instal·lacions d'energies renovables, especialment eòlica i solar, al món continuarà augmentant tant a curt com a llarg termini. Així mateix, segons les previsions, la proporció de les fonts d'energia renovables en la producció total d'energia també augmentarà al món.
Avaluació del rendiment energètic i ambiental del cicle de vida de les centrals elèctriques. Aquestes estimacions ho demostren Les instal·lacions energètiques basades en fonts d'energia renovables (especialment centrals eòliques i SFES) són en la majoria dels casos més eficients energèticament i ambientalment que les fonts d'energia no renovables.
La selecció de les opcions més eficients per a les instal·lacions elèctriques a Rússia es realitza actualment només sobre la base d'indicadors d'eficiència econòmica. No es realitza la determinació del cicle de vida energètic i l'eficiència ambiental de les centrals elèctriques, incloses les basades en fonts d'energia renovables, la qual cosa no permet una avaluació exhaustiva de la seva eficiència.
A Rússia, hi ha un gran nombre de regions i zones descentralitzades i amb deficiència energètica amb una infraestructura de xarxa feble, fons energètics esgotats, però amb un gran potencial d'energia eòlica, solar i altres tipus d'energies renovables, l'ús de les quals, amb una àmplia L'avaluació global pot resultar no només econòmica, sinó també energèticament i mediambientalment més eficient que l'ús de fonts d'energia no renovables.
A partir de l'article de Doctor en Ciències Tècniques, el professor G.I. Sidorenko «Sobre el tema de l'eficiència de les instal·lacions energètiques basades en fonts d'energia renovables» a la revista «Energia: Economia, Tecnologia, Ecologia»