Солнечная энергия в качестве локомотива экономического развития в промышленности

Минское обувное ОАО «Луч» в числе первых белорусских промышленных предприятий масштабно использует технологии солнечной энергии. Практически на всех крышах производственных корпусов его головного предприятия в Минске «работают» модули солнечных батарей. Поэтому аудитория международной научно-практической конференции – «Энергосбережение в промышленности» с интересом приняла выступление К.Б.Неделькина, заместителя генерального директора по инвестициям и реконструкции МО ОАО «Луч». Своим взглядом о технологиях использования солнечной энергии в промышленности и индивидуальных хозяйствах в условиях Беларуси Кирилл Борисович делится с читателями нашего портала.

Солнечная энергия, по его мнению, один из самых перспективных видов энергетических ресурсов.

Отрасли энергетики по видам используемых энергоносителей разнообразны. Это – ядерная, угольная, газовая, мазутная, гидро, ветро, геотермальная, биомассовая, волновая и приливная, градиент-температурная, солнечная. Сопоставлять их можно по различным показателям: экономическим, экологическим, ресурсным, а также по показателям безопасности и др. Исходя из сравнения, можно прийти к выводу, что солнечная энергетика в долгосрочной перспективе занимает одно из ведущих мест.

Использование солнечной энергии может быть полезно в нескольких отношениях. Во-первых, при замене ею ископаемого топлива уменьшается загрязнение воздуха и воды. Во-вторых, замена ископаемого топлива означает сокращение импорта топлива, особенно нефти. В-третьих, заменяя атомное топливо, мы снижаем угрозу аварий и распространения атомного оружия. Наконец, солнечные источники могут обеспечить нам некоторую защиту, уменьшая нашу зависимость от бесперебойного снабжения топливом.

Количество солнечной энергии, поступающей на Землю, превышает энергию всех мировых запасов нефти, газа, угля и других энергетических ресурсов. Использование всего лишь 0,0125 % могло бы обеспечить все нынешние потребности мировой энергетики, а использование 0,5% - полностью покрыть потребности в будущем. Преимущества технологий, использующих энергию солнца, еще и в том, что при работе солнечных установок практически не добавляется тепло в приземные слои атмосферы, не создается тепличный эффект. Справедливости ради следует заметить, что

использование солнечной энергии сопряжено и с определенными трудностями – ее зависимость от состояния атмосферы, времени суток и года.

Каковы же основные технологии использования солнечной энергии?

В мире солнечную энергию преобразуют в полезную используя активные и пассивные системы. К пассивным относят способы проектирования и конструирования зданий и сооружений. К активным относятся: фотоэлектрические модули, тепловые коллекторы, концентраторы, солнечные печи, солнечные дистилляторы.

(Фотоэлектрические модули - полупроводниковые элементы на основе кремния или других материалов позволяющие преобразовывать солнечную энергию в электрическую). Наиболее распространены модули на основе кремния. Более 80% этого оборудования производится в странах юго-восточной Азии. Стоимость солнечных батарей быстро уменьшается (в 1970 г. 1 кВт.ч электроэнергии, вырабатываемой с их помощью стоил 60 долларов, в 1980 г.-1 доллар, сейчас - 20-30 центов). Стоимость 1 ватта установленной мощности снизилась с 20 до 2-2,5 дол. США .Благодаря этому спрос на солнечные батареи растет на 25% в год, ежегодный объем их продажи превышает (по мощности) 40 МВт. КПД солнечных батарей, достигавший в середине 1970-х гг. в лабораторных условиях 18%, достигает в настоящее время 28,5% для элементов из кристаллического кремния и 35% - из двухслойных пластин из арсенида галлия и антипода галлия. Разработаны многообещающие элементы из тонкопленочных (1-2 мкм) полупроводниковых материалов: хотя их КПД низок (не выше 16% даже в лабораторных условиях), стоимость очень мала (не более 10% стоимости современных солнечных батарей).

С 2008 года в Саксонии, в районе городов Брандис и Бенневиц (Германия) функционирует солнечная электростанция Waldpolenz. Пиковая мощность этой станции составляет 40 МВт, благодаря чему она входит в число крупнейших солнечных электростанций мира.

Что же представляют собой тепловые коллекторы и как они используются?

К ним относится коллекторы нескольких видов: не застекленные коллекторы, плоские, вакуумные и СРС-коллекторы.

Солнечная энергия при помощи этого оборудования может быть использована для теплоснабжения (горячего водоснабжения, отопления и охлаждения), сушки различных продуктов и материалов, в сельском хозяйстве, в технологических процессах в промышленности. Заметим, что солнечное теплоснабжение получило развитие во многих зарубежных странах. Большинство установок солнечного теплоснабжения оборудовано солнечным коллектором.

Представляется, что прямое преобразование солнечной энергии станет краеугольным камнем энергической системы. Хотя, в настоящее время фотогальванические солнечные системы малоэффективны и получаемая на них энергия в 4 раза дороже гелиотермической, но, тем не менее, они используются во многих отдаленных районах. Вполне вероятно, что стоимость электроэнергии, получаемой этим способом, снизится. К концу текущего десятилетия ученые рассчитывают довести стоимость 1 кВт. ч электроэнергии до 10 центов.

Концентраторы в основном применяются в промышленных установках для достижения высоких температур, а также используются в компактных водонагревательных установках (СРС-коллекторы).

Солнечные печи, солнечные дистилляторы получили свое развитие в южных странах. В нашей стране это оборудование практически не встречается.

Что можно сказать о перспективе применения технологий в условиях Беларуси, и какие проблемы их внедрения?

По количеству световой энергии, поступающей на поверхность, Беларусь находится на одном уровне с Германией, Японией, Канадой, где солнечная энергетика развивается очень активно. По метеорологическим данным, в нашей республике в среднем 250 дней в году пасмурных, 85 - с переменной облачностью и 30 - ясных. Признано исходя из расчетов, что без вреда экологии возможно использовать до 1,5% солнечной энергии. В Беларуси при использовании до 1,5% можно в 2 раза перекрыть текущие потребности страны в энергии.

В настоящее время в Беларуси применяются две основных технологии: тепловые коллекторы и фотоэлектрические системы. Причем последнее направление начало развиваться более активно после принятия закона «Об альтернативных источниках энергии». Рынок этого оборудования в республике небольшой и основная проблема – отсутствие должной квалификации специалистов, выбор оборудования и сопутствующих материалов.

Экономика по фотоэлектрическим системам в Беларуси складывается следующим образом: стоимость сетевых небольших систем от 2,5 до 3$ за один ватт установленной мощности. При базовом тарифе 0,17$ для предприятий срок окупаемости составляет:

2,5/0,17= 15-17 лет.

1 ватт установленной мощности в г. Минске генерирует за 1 год 0,93-1 кВт/ч энергии. При продаже энергии в сеть по закону «Об альтернативных источниках энергии» с коэффициентом 3 срок сокращается до 5-7 лет. Большие установки свыше 1 Мвт в Беларуси пока не эксплуатируются, однако можно предположить, что срок окупаемости будет находиться в этом же диапазоне. Существенного сокращения затрат на установку и обслуживание не будет. В Европе стоимость больших установок находится в пределах 2,5-3 евро за 1 ватт мощности.

Достаточно интересно складывается экономика по тепловым солнечным системам. Однако здесь большое значение имеют монтажные работы особенно на тех объектах, где установка этих систем изначально не предусматривалось при строительстве. Следует отметить, что сроки окупаемости систем находятся в диапазоне от 3 до 7 лет в зависимости также от тех традиционных источников, которые они замещают (электроэнергия (3-х кратный тариф), дрова, уголь, газ...). В этом случае энергия потребляется по месту установки оборудования. И есть возможность создавать запасы энергии на небольшой период (сглаживая неравномерность солнечного излучения).

В заключении необходимо сказать, что развитие использования солнечной энергии в Беларуси имеет большие перспективы, связанные с сокращением потребления традиционных источников энергии. Но во многом это будет зависеть от экономической ситуации и возможностей предприятий и домашних хозяйств инвестировать ресурсы для внедрения этих технологий.