Bedömning av energieffektiviteten för anläggningar baserade på förnybara energikällor

För närvarande går många länder runt om i världen allt mer mot sätt att spara resurser. Under de senaste åren har strukturen för energiproduktionen i världen förändrats mot en minskning av andelen icke-förnybar energi och en ökning av andelen av förnybara energikällor (RES)... De mest dynamiskt utvecklande RES-industrierna är sol- och vindenergi.

Traditionellt särskiljs följande skäl som bidrar till utvecklingen av förnybara energikällor:

• jämnare fördelning på planetens territorium och, som ett resultat, deras större tillgänglighet;
• nästan fullständig frånvaro av utsläpp av föroreningar till miljön under drift (inte för alla typer av förnybara energikällor);
• utarmning av fossila resurser och obegränsade resurser för vissa typer av förnybara energikällor (vind och sol);
• betydande förbättringar av teknik för energiproduktion (särskilt för sol- och vindenergi).

Utvecklingen av förnybara energikällor underlättas också av det faktum att för närvarande mer än 50 länder runt om i världen har antagit (delvis i Ryssland) och är i kraft lagar och statliga regleringsåtgärder för att stödja förnybar energi. En viktig faktor för utvecklingen av förnybara energikällor är dessutom minskningen av kapitalinvesteringar i byggandet av kraftanläggningar baserade på dem.

Den mest betydande minskningen av specifika kapitalinvesteringar i konstruktion faller på sådana kraftanläggningar som vindkraftverk (HPP) ochsolcellsanläggningar (SPPP)… För förnybara energianläggningar som t.ex vattenkraftverk (HPP), liten vattenkraftverk (HPP), geotermiska kraftverk (GeoPP) ochbioelektriska anläggningar (BioTES), minskade kapitalinvesteringsvärdena, men inte nämnvärt. Dessutom har det under de senaste åren funnits en tendens att sänka driftskostnader (nuvarande) ochelektricitets nuvärde (utjämnade energikostnader — LCOE).

För närvarande är anläggningar för förnybar energi under vissa förutsättningar ekonomiskt ganska konkurrenskraftiga.

Skälen till en så intensiv utveckling av förnybara energikällor, särskilt vind- och solenergi, ligger också i det faktum att inställningen till att utvärdera energianläggningarnas effektivitet har förändrats i riktning mot multikriterier i världen, det finns en tendens till att decentralisering av försörjningssystem energi och regional energiutveckling, särskilt baserad på förnybara energikällor. …

I utländsk praxis, tillsammans med ekonomiska indikatorer, används energi- och miljöindikatorer för att utvärdera effektiviteten hos elektriska kraftanläggningar.

Följande accepteras som energiindikatorer: energiåterbetalningstid (EPBT) ochenergieffektivitetskvot (avkastning på investeringar (EROI)).

Energiåterbetalningsperioden anger den tid under vilken det aktuella kraftverket med genererad energi kompenserar för energikostnaderna för dess tillkomst, drift och avveckling.

Energieffektivitetskvoten är förhållandet mellan den energi som produceras under driftfasen och den energi som förbrukas under ett kraftverks livscykel, som består av tre huvudsteg: konstruktion, drift och avveckling.

De viktigaste miljöindikatorerna är:

• global uppvärmningspotential (GWP);
• oxidationspotential (AP);
• Eutrofieringspotential (EP)

Global uppvärmningspotential — en indikator som bestämmer graden av påverkan av olika växthusgaser på den globala uppvärmningen.

Oxidationspotential — En indikator som karakteriserar inverkan på miljön av utsläpp av föroreningar som kan bilda syror.

Potential för eutrofiering — En indikator som kännetecknar försämringen av vattenkvaliteten till följd av ackumulering av näringsämnen i vattnet.

Värdena för dessa indikatorer bestäms utifrån följande föroreningar: global uppvärmningspotential beräknas utifrån CO, CO2 och CH4 och mäts i kgCO2eq, oxidationspotential — SO2, NOx och HCl och mäts i kgSO2eq., eutrofieringspotential — PO4 , NH3 och NOx och mäts i kg PO4eq.Varje typ av förorening har sin specifika vikt.

Många studier har visat: elanläggningar baserade på förnybara energikällor, särskilt SFES och WPP, som regel, energi och ekologiskt mer effektivän icke-förnybara energianläggningar.

Energieffektiviteten för energianläggningar baserade på förnybara energikällor (särskilt vind- och solenergi) har ökat markant under de senaste 5-10 åren.

Tabellen visar uppskattningar av energiåterbetalningsperioder som erhållits av olika författare för landbaserade vindkraftverk och SEP av olika typer och HPP med olika kapacitet. Av dessa följer att energiåterbetalningstiden för landbaserade vindkraftsparker är 6,6 till 8,5 månader, SFES 2,5–3,8 år respektive små vattenkraftverk 1,28–2,71 år.

Minskningen i termer av betalning av energi för kraftverk baserade på förnybara energikällor beror på det faktum att det i världen under de senaste 15-20 åren har skett en betydande utveckling och förbättring av teknik för produktion av energiutrustning och element av energiutrustning.

Denna trend spåras tydligast i HPP och HPP, för vilka den största delen av energiförbrukningen under livscykeln faller på produktionen av den huvudsakliga energiutrustningen (vindkraftverk och solcellsomvandlare).

Så till exempel är andelen energiförbrukning för huvudenergiutrustningen i ett vattenkraftverk cirka 70-85% och för SFES 80-90%.Om vi ​​betraktar vattenkraftverk och vattenkraftverk som en del av vind- och solparker, kommer den specifika vikten av komponenterna i energikostnaderna i detta fall att skilja sig något från de givna värdena, eftersom det kommer att vara nödvändigt att ta hänsyn till energin kostnader för produktion från kablar.

Ökad ekonomisk konkurrenskraft för RES-baserade energianläggningar, liksom deras högre energi- och miljöeffektivitet jämfört med icke-förnybara källor, bidrar till den allt mer intensiva utvecklingen av RES-baserade energianläggningar i världen.

Enligt prognoser kommer den installerade kapaciteten av förnybara energianläggningar, särskilt vind- och solkraft, i världen att fortsätta att öka på både kort och lång sikt. Enligt prognoser kommer också andelen förnybara energikällor av den totala energiproduktionen att öka i världen.

livscykelenergi och miljöprestandabedömning av kraftverk. Dessa uppskattningar visar det energianläggningar baserade på förnybara energikällor (särskilt vindkraftverk och SFES) är i de flesta fall energimässigt och miljömässigt mer effektiva än icke-förnybara energikällor.

Valet av de mest effektiva alternativen för kraftanläggningar i Ryssland utförs för närvarande endast på grundval av indikatorer på ekonomisk effektivitet. Bestämning av kraftverks livscykelenergi och miljöeffektivitet, inklusive de som baseras på förnybara energikällor, görs inte, vilket inte tillåter en heltäckande bedömning av deras effektivitet.

I Ryssland finns det ett stort antal decentraliserade och energifattiga regioner och områden med svag nätinfrastruktur, uttömda energifonder, men med en stor potential för vind, sol och andra typer av förnybar energi, vars användning, med en omfattande övergripande bedömning, kan visa sig vara inte bara ekonomisk utan också energimässigt och miljömässigt mer effektiv än användningen av icke-förnybara energikällor.

Baserat på artikeln av doktor i tekniska vetenskaper, professor G.I. Sidorenko «Om frågan om effektiviteten av energianläggningar baserade på förnybara energikällor» i tidningen «Energy: Economy, Technology, Ecology»