О СТРОИТЕЛЬСТВЕ ВЭС В УКРАИНЕ

Современная ветроэнергетика является одной из наиболее развитых и перспективных отраслей альтернативной энергетики. В настоящее время, в условиях энергетического кризиса на Украине, ветроэнергетика занимает одно из ведущих мест в использовании НВИЭ.

В Украине взят курс на ускоренное развитие производства ветроэнергетических установок (ВЭУ) и строительство ветроэлектростанций (ВЭС) общей мощностью 500 МВт и более, для чего в ветроэнергетику направляются большие государственные инвестиции (0.75% от товарной продукции производства электроэнергии в системе Минэнерго Украины).

В то же время доля ветроэнергетики в мире за последние 15— 20 лет развития составила только 0,1—0,15% от мировых поставок энергии. Так, в Дании, где производство и внедрение ВЭУ получило наибольшее развитие, доля ВЭС и отдельных ВЭУ на 1993 г. составляла лишь 2% от объема производства электроэнергии. А по данным комиссии Мирового экономического Совета по прогнозированию мировой экономики доля всех нетрадиционных источников энергии (НИЭ) в последующие 30 лет не будет существенно возрастать.

Особо следует отметить, что в странах Европы, Америки, в Японии развитие ветроэнергетики идет на фоне сильной и стабильной экономики, при избытке традиционной генерирующей мощности, отсутствии энергетического кризиса. Большинство ВЭУ созданы частными объединениями, производственная база изготовителей ВЭУ обеспечивает высокие требования стандартов этих стран к качеству изделий, растет единичная мощность ВЭУ и совершенствуются их конструкции. Во всех странах-производителях установок имеются стандарты на ВЭУ, как правило, на внутренний и внешний рынок поступают ВЭУ только с сертификатами качества. Украина пока далека от всего этого.

Необходимо также отметить, что суммарная располагаемая мощность ВЭС в Украине в 500 МВт даст прибавку среднегодовой мощности лишь в 800—100 МВт, что для уровней страны составляет весьма малую величину.

Существующие намерения государства по внедрению ветроэнергетики в Украине базируются в основном на применении лицензированной ВЭУ модели «USW 56-100» и ВЭУ отечественной разработки типа «АВЭ-250С».

Фирмой «Виндэнерго Ltd» разработан проект программы работ по проектированию, строительству и эксплуатации ветроэлектростанций, а также подготовке серийного производства ветроэнергетического оборудования на предприятиях машиностроительного и военно-промышленного комплексов Украины. Программа базируется практически на одновариантном производстве в Украине ВЭУ модели «USW 56-10U», не рассматриваются варианты других моделей, а также моделей других фирм. Программа не прошла всесторонней экспертизы со стороны государственных и общественных организаций страны и зарубежья.

В программе за основу обоснований берутся показатели стоимости, выработки и другие данные исходя из начальной части строительства Донузлавской ВЭС, очень краткого периода ее эксплуатации и малого числа ВЭУ на ней, что не может ложиться в обоснование многозатратной программы по Украине.

Ориентировка программы на производство в Украине ВЭУ суммарной мощностью в 1000 МВт не обоснована, в том числе ни внутренними, ни зарубежными заявками, ни технико-экономическим расчетом.

В 1995 г. в Украине произошли значительные изменения в соотношении цен, а также ухудшилось финансовое состояние, в том числе и в Минэнерго Украины — основном инвесторе программы. Эти обстоятельства требуют рассмотреть целесообразность продолжения выполнения программы.

В программе не учитываются некоторые затраты (на реконструкцию существующих высоковольтных сетей, противоаварийной автоматики, АСУ ВЭС, защит и др.), не полно учитываются затраты на проектирование, строительство и эксплуатацию ВЭС, не рассмотрены многие вопросы, сопутствующие строительству ВЭС в 500 МВт (режимы, устойчивость, противоаварийная автоматика, АСУ ВЭС, предварительные согласования площадок для ВЭС и т.д.), не учтен рост стоимости в последующие годы, не определен прогноз (динамика) стоимости электроэнергии от традиционной энергетики и от ВЭС, стоимости деталей к ВЭУ, поставляемых извне, прогноз стоимости ВЭУ при переходе на производство установок модели «USW 33M-VS». При расчете цены на ВЭУ модели «USW 56-100» и стоимости электроэнергии от нее отсутствуют аналогичные расчеты и динамика цен по годам для других типов ВЭУ.

Программа рассчитана только на 2 года, что явно недопустимо при таких больших инвестициях в ветроэнергетику Украины.

В Украине не проведены серьезные исследования по влиянию крупных ВЭС на окружающую природную среду в зоне их действия. Эти вопросы требуют дополнительных исследований и согласовании с природоохранными организациями, да и соответствующие законы отсутствуют.

ВЭУ модели «USW 56-100» имеют малую для работы в параллель с энергосистемой Украины единичную мощность при формировании комплекса мощного генерирующего источника (ВЭС), что приводит к снижению эффективности использования земли под ВЭС, ветроэнергопотенциала, росту удельных затрат в строительство и на эксплуатационные расходы.

В мире в последние годы основной ввод ВЭУ, работающих в параллель с сетью, идет по линии ввода установок единичной мощностью 250—500 кВт. Считается целесообразным переходить к единичным мощностям ВЭУ мегаваттного класса.

ВЭУ модели «USW 56-100» базируется на устаревшей конструкции, что приводит к меньшей ее эффективности. По ветроэнергетическим характеристикам установка имеет относительно низкие скорости — отключения (22 м/сек) и неразрушающую (56 м/сек), относительно высокие скорости — включения (5 м/сек) и номинальную (13 м/сек), что не позволяет использовать часть диапазона энергии ветра на площадке, а также ограничивает область применения ВЭУ. Расположение лопастей за гондолой увеличивает аэродинамические потери и соответственно снижает выработку электроэнергии. ВЭУ не имеют противогололедной защиты, что ограничивает область их применения или снижает выработку электроэнергии в гололедных районах. Установки не предназначены для работы в автономном режиме, что также ограничивает область их применения.

ВЭУ модели «USW 56-100» обладают еще целым рядом недостатков: установки не вырабатывают реактивную мощность, что требует дополнительных капиталовложений на компенсацию реактивной нагрузки; решетчатая конструкция башни установки приводит к большой вероятности гибели птиц, а также к необходимости размещения шкафа управления на уровне земли, что не исключает возможности хищения электроники из шкафа; незащищенность аппаратуры АСУ от помех и воздействий; отсутствие автоматики раскручивания силовых и контрольных кабелей; тяжелый режим механизмов гондолы из-за знакопеременных нагрузок вследствие применения системы «рыскания» для ориентировки гондолы на направление ветра; быстроходность ветроколеса (72 об/мин); усложненная конструктивно-технологическая схема лопасти для их производства требует большого оснащения, ручного труда и специальных материалов. Фирменные требования к качеству изготовления узлов и деталей ВЭУ затруднительно выдержать в условиях Украины. Для их выполнения требуются большие инвестиции на модернизацию производственных баз украинских производителей ВЭУ.

Кроме того, установка «USW 56-100» не имеет международного и украинского сертификатов качества.

В Украине документально не известен опыт эксплуатации этих ВЭУ в США и других странах, не известен запас заложенной прочности деталей установок а также результат сертификации ВЭУ в США, усталостные характеристики лопастей и других частей установок. Часть деталей производится вне Украины, в дальнейшем потребуется СКВ для приобретения этих деталей для ремонта установок.

Программа АСУ ТП ветроагрегата не известна для пользователей Украины, в АСУ введен защитный код, что не позволит владельцу ВЭУ самостоятельно ее ремонтировать или модернизировать. Естественно, что в условиях массового производства и эксплуатации этих установок в Украине подобное обстоятельство нецелесообразно.

Не определены условия поставки запасных частей к ВЭУ по окончании серийного производства их в Украине. По-видимому, потребуется СКВ.

Стоимость установок этой модели, производимых в Украине, в долларовом эквиваленте быстро и неуклонно растет. По всей вероятности, такая тенденция сохранится и в будущем.

По состоянию на апрель 1996 г. из 32 установок, принятых в эксплуатацию, 22 аварийно вышли из строя с серьезными дефектами: трещины, сползание, отрыв лопастей, дефекты тяги, сгорели 2 генератора и др. По предварительной оценке неисправности возникали из-за неудовлетворительной подготовки модулей ВЭУ на заводе-изготовителе.

Ранее выполненные ТЭО и проект на Донузлавскую ВЭС имели ряд серьезных недоработок и замечаний.

Рекламная и проектная выработки электроэнергии ла Донуздавскри ВЭС пока не подтверждаются. Определяется, причина относительно малой выработки электроэнергии.

Нa основании изложенного можно сделать вывод, что ВЭУ модели «USW 556-100» по конструкции и параметрам не оптимальна для условий работы в параллель с энергосистемой Украины, а также не оптимальна для украинских метеоусловий.

В Украине разработана и производится ВЭУ типа «АВЭ-250С» мощностью 200 кВт. К настоящему времени партия этих установок проходит отработку и опытную эксплуатацию (в основном в Крыму). Разрабатывается подобная установка мощностью 500 кВт.

ВЭУ типа «АВЭ-250С» может работать как в параллель с энергосистемой, так и автономно. По удельной выработке электроэнергии более предпочтительна.

Выводы

1. Ветроэнергетика в Украине не может заменить традиционную энергетику. Она может только дополнить ее. Для этого необходимо иметь традиционную генерирующую мощность, покрывающую всю нагрузку потребителей.

2. Ветроэнергетика в Украине, как и во всем мире, в современных условиях высокозатратна и в ближайшей перспективе не может быть рекомендована для внедрения в больших объемах из-за высокой удельной стоимости ВЭУ, низкого коэффициента использования установленной мощности установок (0.15-0.25),слабости экономики и других факторов.

3. Ориентировка на применение, только одного-двух типов ВЭУ в масштабах всей Украины ошибочна по многим причинам. Только расчеты и технико-экономические обоснования могут определять оптимальный тип ВЭУ для каждой площадки ВЭС.

4. Необходимо разработать государственную программу развития ветроэнер-гетики на более длительный срок (10—15 лет) во многовариантном исполнении по типам ВЭУ, площадкам, регионам и на тендерной основе определить организацию-исполнителя.

5. Вряд ли целесообразно в ближайшие годы вкладывать значительные государственные инвестиции в производство ВЭУ для внутреннего рынка и строить крупные ВЭС. В первую очередь необходимо создать условия для внедрения ветроэнергетики (издание законодательных актов, стандартов, методик, определение льгот, создание сертификационных центров, стимулирование частного бизнеса на инвестиции в ветроэнергетику и т.д.), определение кадастра ветра, финансирование строительства пилотных ВЭУ на перспективных площадках ВЭС и т.д., обеспечить за- щиту иностранного капитала при вложении в ветроэнергетику Украины.

6. Разработка и осуществление программы развития ветроэнергетики Украины должны проводиться с учетом требований «Отраслевых руководящих документов. Определение экономической эффективности капитальных вложений в энергетику. Методика. Общие методические положения», ГКД 340.000.001.9, так как программа фирмы «Виндэнерго Ltd» разработана без учета этих требований.

Территория Автономной Республики Крым обладает достаточно большим ветровым потенциалом на Украине и рассматривается как наиболее перспективный район для строительства установок по его использованию и выработке дополнительной электроэнергии.

Анализ ветроэнергетических ресурсов Крыма показывает, что среднегодовые значения скорости ветра на территории полуострова колеблются в пределах от 3 до б м/с, причем максимальные вероятности ч=3,5 м/с (более 60%) отмечаются на Южном берегу Крыма, Керченском полуострове и в районе горного массива Ай-Петри.

Развитие ветроэнергетики в Крыму обусловлено следующими причинами:

- дефицитностью традиционных природных невозобновляемых топливно-энергетических ресурсов, критическим состоянием собственных генерирующих источников и неустойчивой работой крымской энергосистемы в целом;

- высокими экологическими требованиями к энергопроизводящим и топливо-потребляющим источникам, связанным с развитием в регионе индустрии отдыха и туризма;

- удачным географическим положением Крыма и его уникальными природно-климатическими возможностями;

- наличием свободных земельных площадей, пригодных для размещения объектов ветроэнергетики;

- наличием свободных трансформаторных мощностей с низким коэффициентом использования, особенно в зимний период года (зона Северо-Крымского канала).

Использование ветровой энергии не территории Крымского региона предусматривается по двум основным направлениям:

- строительство ветроэнергетических установок и их комплексов - ветроэлектрических станций (ВЭС) мощностью 100 кВт и выше и работа в параллельном режиме с общей энергосистемой;

- строительство ветроустановок небольшой мощности от 4 кВт и выше для питания относительно небольших отдельных объектов (ферм, арендных хозяйств, жилых и общественных зданий и пр.) и работа их в автономном режиме.

Работы по первому направлению выполняются в настоящее время предприятием ГАЕК Крымэнерго и Государственным Комитетом по водному хозяйству Автономной Республики Крым согласно «Программе развития ветроэнергетики и строительства ветростанции в Крыму до 2010 г.», которая вошла составной частью в Комплексную программу строительства ветроэлектростанции Украины во исполнение Постановления Кабинета Министров Украины от 1506.44 г № 415 «О строительстве ветровых электростанций и Указа Президента Украины от 2.03.96 г. № 159,96 «О строительстве ветровых электростанций».

Программой определены наиболее перспективные площадки строительства ВЭС, потенциал энергии ветра и основные научно-технические решения по его использованию.

В настоящее время в Крыму введены в эксплуатацию и планируются до 2010 г. строительство следующих ВЭС:

а) по предприятиям ГАЭК «Крымпромэнерго»:

- Донузлавская ВЭС с установленной мощностью 5,7 МВт. Введена в действие в мае 1993 г., смонтировано 53 ветроагрегата типа USW-56-100 мощностью 107 кВт. ч. каждый. Выработано на настоящий момент за весь период работы 5341674 кВт. ч электроэнергии, в том числе за 1996 г. - 2600000 кВт. ч. Комплексной программой строительства ВЭС планируется доведение мощностей до 45 МВт к 2000 г.

- Черноморская ВЭС - установленная мощность 0,8 МВт, оснащена 4 ветроаг-регатами АВЭ-250 отечественного производства. Выработано 656960 кВт. ч. Комплексной программой предусматривается доведение мощности первой очереди к 2000 г. до 5 МВт.

- Акташская ВЭС - установленная мощность 1,6 МВт, оснащенная отечественными ветроагрегатами АВЭ-250. Выработано за весь период 769060 кВт. ч. электроэнергии, в том числе за 1996г. - 219176 кВт. ч. Комплексной программой планируется доведение первой очереди мощностью до 9,6 МВт. В дальнейшем планируется увеличение мощности до 17,3 МВт. Дальнейшее наращивание мощностей в системе «Крымэнерго», согласно Комплексной программе строительства ВЭС на Украине, планируется в Восточном Крыму (Чаганы), где имеется наибольший ветровой потенциал. Предусматривается увеличение мощности ВЭС до 710 МВт.

б) по объектам Госводхоза АР Крым;

- Сакская ВЭС - установленная мощность 0,6 МВт, оснащенная 6 ветрогенера-торами USW-56-100, выработано за весь период 70520 кВт. ч. электроэнергии, в том числе за 1996 г. - 61210 кВт. ч.. Планируется доведение ее мощности к 2000 г. до 20 МВт.

- Планируется также строительство : Мироновской ВЭС с доведением ее мощности к 2000 г. до 17 МВт, Джанкойской ВЭС с доведением ее мощности к 2005 г. до 16 МВт, Пресноводненской ВЭС с доведением ее мощности к 2005 г до 25 МВт и Восточно-Крымской ВЭС с доведением ее мощности к 2010 г-до 150 МВт.

Кроме того, Комплексной программой строительства ВЭС в Крыму к 2010 г. планируется:

- строительство Западно-Сивашской ВЭС мощностью 10,6 МВт в экономической зоне «Сиваш»;

- строительство Судакской ВЭС с перспективными ветроагрегатами мощностью 300-500 кВт, с доведением ее установочной мощности к 2010 г. до 50 МВт;

— строительство Ялтинской ВЭС в пгт. Кацивели с перспективными ветроагре-гатами мощностью 300-500 кВт, с доведением ее мощности к 2005 г до 10 МВт.

Строительство ВЭС, предусмотренное Комплексной программой рассчитано до 2010 г. и на эти цели программой выделено 773,7 млн. грн, причем 46,45% обеспечивается из специального расчетного фонда при НДЦ Украины созданного для целевого финансирования строительства ВЭС. Остальные средства предполагается формировать за счет инвестиций совместных предприятий и других источников, не запрещенных законодательством Украины. Для привлечения инвесторов для участия в строительстве ветроэлектростанции, Правительство Крыма издало Постановление от 25.01.96 г. №23 «О развитии ветроэнергетики в Крыму», где предоставляются льготы при производстве и строительстве ветроэлектростанции.

Работы должны осуществляться на договорной основе, с конкретными фирмами исполнителями, финансирование работ предпочтительно из специальных отечественных и зарубежных фондов.

Принимая во внимание, что развитие ветроэнергетики может быть только при наличии обученного персонала, программой предусмотрено создание центра сервисного обслуживания, среднего и капитального ремонта, а также межведомственного центра испытаний и сертификации ВЭУ на базе ликвидируемой СЭС - 5 в г. Щелкино. В функции центра предполагается включить:

- сбор, обработку и осуществление обмена информации с заинтересованными организациями;

- формирование законодательно-нормативной базы;

- участие в проектных работах;

- испытание и сертификация ВЭУ;

- методическая и экспертная помощь организациям и физическим лицам;

- рекламно-выставочная деятельность;

- метеорологические исследования и выбор площадок установки ВЕУ.

Комплексной программой строительства ВЭС до 2000 г. предусмотрено на эти цели 8,97 млн. грн.

Таким образом, к 2010 г., при успешном развитии Комплексной программы строительства ветроэлектростанции Украины, предполагается довести общую мощность ВЭС Крыма до 480 МВт, что позволит повысить надежность энергосбережения Крыма и дать экономию органического топлива в размере 290 тыс. т. у. т. в год.

Выполнение работы по второму направлению - внедрению малой ветроэнергетики в Крыму - возможно на основании научно-технических и опытно-конструкторских разработок, выполненных в КПИ и ИЭД НАМ Украины. К настоящему времени разработана серия ветроустановок разных мощностей от 0,5 до 100 кВт и разного назначения, которые предназначены для решения следующих целей и задач по экономии ТЭР:

- автономное снабжение электроэнергией потребителей, не связанных с централизованными электрическими сетями;

выработка электроэнергии постоянного тока напряжением 12-14 В;

отопление и горячее водоснабжение помещений, теплиц и др;

- подъем воды и скважин из колодцев;

- малое орошение и мелиорация;

- переработка сельскохозяйственной продукции.

Общая выработка электроэнергии, за счет строительства ветроагрегатов малой мощности может составить к 2000 г. 3,96 млн. кВт/ч., за период с 2001 по 2005 гг. –6, 41 млн. кВт/ ч и за период с 2006 по 2010 гг. - 11,59 млн. кВт/ч.

При этом, необходимые капитальные вложения в разработку и строительство ВЭУ малой мощности составляет соответственно: 4,03; 4,86; 6,57 млн. грн., кроме того стоимость проектно-конструкторских работ за этот период составляет - 1,4 млн. грн.

Основными направлениями по внедрению ветроагрегатов малой мощности в Крыму на ближайший период являются:

- проведение маркетинговых исследовании и рекламы;

- государственное экономическое стимулирование производителей и потребителей ветроэнергетического оборудования малой мощности;

- оказание государственной финансовой поддержки предприятиям для организации серийного производства ветроагрегатов на территории АРК;

- проведение разъяснительной работы среди населения Крыма о принципах энергетической эффективности и экономической целесообразности строительства ветроустановок малой мощности.[3],[8].

Солнце.

Солнечные электростанции. После энергетического кризиса 1973 г. правительствами стран и частными компаниями были приняты экстренные меры по поиску новых видов энергетических ресурсов для получения электроэнергии. Таким источником в первую очередь стала солнечная энергия. Были разработаны параболо-цилиндрические концентраторы. Эти устройства концентрируют солнечную энергию на трубчатых приемниках, расположенных в фокусе концентраторов. Интересно, что в 1973 г. вскоре после начала нефтяного эмбарго был сконструирован плоский концентратор, явившийся успехом научной и инженерной мысли. Это привело к созданию первых солнечных электростанций (СЭС) башенного типа. Широкое применение эффективных материалов, электронных устройств и параболо-цилиндрических концентраторов позволило построить СЭС с уменьшенной стоимостью - системы модульного типа. Началось внедрение этих систем в Калифорнии фирмой Луз (Израиль). Были подписаны контракты с фирмой Эдисон на строительство в южной Калифорнии серии СЭС. В качестве теплоносителя использовалась вода, а полученный пар подавался к турбинам. Первая СЭС, построенная в 1984 г., имела КПД 14,5%, а себестоимость производимой электроэнергии 29 центов/(кВт-ч). В 1994 г. фирма Луз реорганизована в компанию Солел, базирующуюся в Израиле, и продолжает успешно работать над созданием СЭС, ведет строительство СЭС мощностью 200 МВт, а также разрабатывает новые системы аккумулирования энергии. В период между 1984 и 1990 г. фирмой Луз было построено девять СЭС общей мощностью 354 МВт. Последние СЭС, построенные фирмой Луз, производят электроэнергию по 13 центов/(кВт-ч) с перспективой снижения до 10 центов/(кБт-ч). Д. Миле из университета Сиднея улучшил конструкцию солнечного концентратора, использовав слежение за Солнцем по двум осям и применив вакуумированный теплоприемник, получил КПД 25--30%. Стоимость получаемой электроэнергии составит 6 центов/(кВт-ч). Строительство первой экспериментальной установки с таким концентратором начато в 1994 г. а Австралийском национальном университете, мощность установки 2 МВт. Считают, что подобная система будет создана в США после 2000 г. и она позволит снизить стоимость получаемой электроэнергии до 5,4 цента/(кВт-ч). При таких показателях строительство СЭС станет экономичным и конкурентоспособным по сравнению с ТЭС.

Другим типом СЭС, получившим развитие, стали установки с двигателем Стирлинга, размещаемым в фокусе параболического зеркального концентратора. КПД таких установок "может достигать 29%. Предполагается использовать подобные СЭС небольшой мощности для электроснабжения автономных потребителей в отдаленных местностях.

ОТЭС. В перспективе можно использовать для получения электроэнергии разность температуры слоев воды в океане, которая может достигать 20°С. Станции на этой основе (ОТЭС) находятся в разработке. Первый вариант подобной установки мощностью 5 МВт проектируется в Израиле. Меньшие по мощности установки действуют в Австралии, Калифорнии и ряде других стран. Основная сложность перспективы их использования - низкая экономичность и как следствие отсутствие коммерческого интереса.

Фотоэнергетика. Начиная с 70-х годов правительства индустриальных стран израсходовали биллион долларов на разработки фотоэлектрических преобразователей. За последние 10 лет стоимость фотоэлектрических преобразователей снижалась и в 1993 г. достигла 3,5-4,75 дол/Вт, а стоимость получаемой энергии 25-40 центов/(кВт/ч). Мировой объем производства с 6,5 МВт в 1980 г. увеличился до 29 МВт в 1987 г. и в 1993 г. составил более 60 МВт.

В Японии ежегодно выпускается 100 млн. калькуляторов общей мощностью 4 МВт, что составляет 7% мировой торговли фотоэлектрическими преобразователями. Более 20 тыс. домов в Мексике, Индонезии, Южной Африке, Шри-Ланке и в других развивающихся странах используют фотоэлектрические системы, смонтированные на крышах домов, для получения электроэнергии для бытовых целей.

Наилучшим примером использования таких систем является Доминиканская республика, где 2 тыс. домов имеют фотоэлектрические установки, сконструированные в последние 9 лет. Стоимость такой установки 2 тыс. дол.

В Шри-Ланке израсходовано 10 млн. дол на электрификацию 60тыс. домов с помощью фотосистем. Стоимость установки мощностью 50Вт, включающая фотопанель, источник света и аккумуляторную батарею, составляет 500 дол.

В будущем стоимость ycтaновки для малых систем будет снижаться, например установки с люминесцентными лампами. В Кении в течение последних лет 20 тыс. домов электрифицировано с помощью фотосистем по сравнению с 17 тыс. домами, где за это же время введено централизованное электроснабжение. В Зимбабве за счет кредита в 7 млн. дол, выделенного в 1992 г., будет электрифицировано 20 тыс. домов в течение 5 лет. Мировым банком выделен кредит в 55 млн. дол. для электрификации 100 тыс. домов в Индии фотосистемами. В США стоимость 1 км распределительных электросетей составляет 13-33 тыс. дол. Контракт на установку мощностью 500 МВт, включающую электроснабжение дома, освещение, радио, телевидение и компьютер, составляет не менее 15 тыс. дол. (включая аккумуляторную батарею). Уже имеется 50 тыс. таких установок в городах и ежегодно строится около 8 тыс. установок. Среди индустриальных стран кроме США также лидируют в использовании фотосистем в домах Испания и Швейцария.

Если даже ежегодно в мире будет снабжаться фотосистемами 4 млн. домов (1% тех, что электрифицируются ежегодно), то общая установленная мощность фотосистем составит всего 200 МВт, что в 4 раза меньше мирового производства их в 1993 г. Если производство фотосистем достигнет ежегодно 1% общей продажи энергии в мире, то их производство по сравнению с современным уровнем должно возрасти десятикратно, а увеличение до 10% этой продажи приведет к стократному росту производства фотосистем.

Для успешного внедрения фотосистем их удельная стоимость должна быть снижена в 3-5 раз прежде, чем появятся крупные энергосистемы.

Половина продажи кремния приходится на монокристаллы, поликристаллическая модификация также имеет большое будущее. Большое будущее будут иметь тонкопленочные системы, в частности на основе аморфного кремния. Некоторые образцы фотоэлектро-преобразователей на основе аморфного кремния имеют КПД 10%, удельную стоимость 1 дол/Вт, стоимость получаемой электроэнергии 10-12 центов/(кВт/ч) - это ниже, чем была ее стоимость в 1993 г. Имеется перспектива снижения стоимости к 2000 г. до 10 центов/(кВт /ч) и до 4 центов/(кВт /ч) к 2020 г.

Итак, фотоэнергетика может стать ведущим источником энергии мировой большой индустрии. Это подтверждают сделанные в 1994 г. разработки, считают эксперты. В результате создания новых технологий и повышения технического уровня продукции может быть преодолен барьер для внедрения фотоэлектрических систем, связанный с высокой их стоимостью. Так, по инициативе корпорации Енрон ведется разработка фотоэлектрической станции мощностью 100 МВт для строительства в Неваде, на которой стоимость вырабатываемой электроэнергии составит 5,5 цента/(кВт/ч).[1]

Солнечная энергия является наиболее мощным и доступным из всех видов нетрадиционных и возобновляемых источников энергии в Крыму. Солнечное излучение не только неисчерпаемый, но и абсолютно чистый источник энергии, обладающий огромным энергетическим потенциалом.

В реальных условиях облачности, годовой приход суммарной солнечной радиации на территории Крымского региона находится на уровне 1200-1400 кВт ч/м2.

При этом, доля прямой солнечной радиации составляет: с ноября по февраль 20-40 %. с марта по октябрь - 40-65%, на Южном берегу Крыма в летние месяцы - до 65-70%.

В Крыму наблюдается также наибольшее число часов солнечного сияния в течение года (2300-2400 часов в год), что создает энергетически благоприятную и экономически выгодную ситуацию для широкого практического использования солнечной энергии.

В то же время, источник имеет довольно низкую плотность (для Крыма до 5 ГДж на 1 м2 горизонтальной поверхности) и подвержен значительным колебаниям в | течение суток и года в зависимости от погодных условий, что требует принятия дополнительных технических условий по аккумулированию энергии.

Основными технологическими решениями по использованию энергии являются: превращение солнечной энергии в электрическую и получение тепловой энергии для целей теплоснабжения зданий.

Прямое использование солнечной энергии в условиях Крыма, для выработки в настоящее время электроэнергии, требует больших капитальных вложений и дополнительных научно-технических проработок.[8]

В 1986 г. вблизи г. Щелкино построена первая в мире солнечная электростанция (СЭС-5) мощностью 5 тыс. кВт. К 1994 г. она выработала около 2 млн. кВт.час электроэнергии. Эксперимент с СЭС показал реальность преобразования солнечной энергии в электрическую, но стоимость отпускаемой электроэнергии оказалась слишком высокой, что в условиях рыночной экономики является малоперспективным.

В настоящее время ПЭО "Крымэнерго" обосновало применение в Крыму солнечно-топливных электростанций, являющихся СЭС второго поколения с более высокими технико-экономическими показателями. Такую электростанцию планируется построить в Евпатории. Сегодня солнечная энергетика получила широкое развитие в мире. Мировым лидером по строительству СЭС является амери-канско-израильская фирма "Луз", сооружающая станции мощностью 30-80 МВт, на которых используется принципиально новая технология с параболоциливдрическими концентратами солнечного излучения. Себестоимость вырабатываемой ими электроэнергии ниже, чем на атомных электростанциях.[9]

Перспективность применения фотоэлектрического метода преобразования солнечной энергии обусловлено его максимальной экологической чистотой преобразования, значительным сроком службы фотоэлементов и малыми затратами на их обслуживание. При этом простота обслуживания, небольшая масса, высокая надежность и стабильность фотоэлектропреобразователей делает их привлекательными для широкого использования в Крыму.

Основными задачами по широкому внедрению фотоэлектрических источников питания являются:

- разработка научно-технических решений по повышению КПД фотоэлементов;

-применение высокоэффективных фотоэлементов с использованием концентраторов солнечного излучения.

Техническая подготовленность отечественных предприятий на Украине позволяет освоить производство фотоэлектрических источников питания на суммарную установленную мощность до 100 МВт.

Мощность фотоэлектрических преобразователей солнечной энергии, внедряемых в Крыму к 2010 г., может составить до 3,0 МВт, что может обеспечить экономию топлива до 1,7 тыс т у.т. в автономных системах энергообеспечения.

Солнечная энергия в Крыму может использоваться не только для производства электроэнергии, но и тепла. Это реально при широком распространении в республике солнечных батарей (коллекторов), легко сооружаемых и высокорентабельных. Разработкой и изготовлением солнечных коллекторов новой конструкции занимаются ГНПП «Гелиотерн», «Крымэнерго» (пос. Утес) и трест «Южстальмонтаж» (г. Симферополь). Горячее водоснабжение от солнца (коллекторов) сбережет дефицитное органическое топливо и не будет загрязнять воздушный бассейн. В настоящий же период 80% тепловой энергии производят более трех тысяч котельных, которые не только сжигают огромное количество органического топлива, по и существенно повышают концентрацию газопылевых загрязнений воздушной среды.

Для успешного внедрения экологически чистых систем солнечного теплоснабжения, повышения надежности их функционирования необходимо:

• разработать и внедрить в производство на предприятиях Крыма различные виды энергетически эффективных солнечных коллекторов с улучшенными теплотехническими характеристиками, отвечающими современному зарубежному уровню, в частности: с селективным покрытием, вакуумные, пластмассовые для бытовых нужд, воздушные для нужд сельского хозяйства;

• довести выпуск солнечных коллекторов к 2010 г. до 3-5 тыс. штук в год, что эквивалентно замещению годового использования топлива - 0,35 - 0,65 тыс. т у.т.;

• увеличить в 2-3 раза выпуск высокоэффективных теплообменников для солнечных установок;

• обеспечить достаточную постановку запорной и регулирующей арматуры, приборов для автоматизации технологических процессов.

Реализация этих предложений позволяет создать в Крыму собственную промышленную индустрию по выпуску основного специализированного оборудования для комплектации и строительства установок по использованию солнечной энергии.

Наиболее перспективными направлениями солнечного теплоснабжения на ближайшую перспективу (до 2010 г.) являются:

• солнечное горячее водоснабжение индивидуальных и коммунальных потребителей сезонных объектов (детские, туристические, спортивные лагеря, объекты сана-торно-курортной сферы, жилых и общественных зданий);

• пассивное солнечное отопление малоэтажных жилых домов и промышленных сооружений, главным образом, в сельской местности и Южном берегу Крыма;

• использование солнечной энергии в различных сельскохозяйственных производствах (растениеводство в закрытых грунтах, сушка зерна, табака и других сельхозпродуктов и материалов);

• применение низкопотенциальной теплоты, полученной на солнечных установках, для разнообразных технологических процессов в различных отраслях промышленности (для пропарки при производстве железобетонных изделий и др. целей).

Экономия топлива на отопительных котельных от внедрения этих установок может составить к 2000 г. - 4,01 тыс. т у.т., за период 2001-2005 г. - 6,5 тыс. т у. т. и за период с 2006 по 2010 г. - 11,66 тыс т у.т.

Дополнительная выработка электроэнергии от работы солнечных фотоэлектрических преобразователей батарей может составить к 2000 г. - 0,30 млн. кВт. ч., за период с 2001 по 2005 г. - 0,72 млн. кВт. ч., за период с 2006 по 2010 гг. - 1,8 млн. кВт. ч.

Для реализации программы к 2010 г. промышленность Крыма должна обеспечить производство солнечных коллекторов до 3,5 - 4,0 тыс. штук ежегодно.[8]