CC BY
58
УДК 332.1:621.311.22::330.15
ПЕРВЫЕ ШАГИ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ В СИБИРИ
Екатерина Владимировна Любимова
Институт экономики и организации промышленного производства СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Академика Лаврентьева, 17, кандидат экономических наук, ведущий научный сотрудник, тел. (383)330-06-99, e-mail: kat@ieie.nsc.ru
Анализируется особенности, достоинства и недостатки использования солнечных электростанций на территориях Сибири. Описывается текущее состояние сибирской солнечной энергетики и среднесрочные планы её развития. Делается вывод о необходимости постоянного мониторинга строительства и эксплуатации мощностей солнечной энергетики.
Ключевые слова: возобновляемые источники энергии, солнечная энергетика, солнечные электростанции, регион, среднесрочный план.
FIRST STEPS OF SOLAR ENERGY IN SIBERIA
Ekaterina V. Lyubimova
Institute for Economics and Industrial Engineering SB RAS, 17, Аkademik Lavrentiev Prospect, Novosibirsk, 630090, Russia, Ph. D., Leading Researcher, phone: (383)330-06-99, e-mail: kat@ieie.nsc.ru
Features, merits and demerits of solar power stations in Siberia territories are analyzed. The current state of Siberian solar power sector and medium-term plans of its development are described. The conclusion about need for continuous monitoring of construction and operation of solar power capacities is drawn.
Key words: renewables, solar energy, solar power station, region, medium-term plan.
Введение
До недавнего времени солнечная энергетика и в России, и в Сибири была неразвита. Правительством РФ был принят курс на быстрое развитие нетрадиционной возобновляемой энергетики - планируется довести долю нетрадиционных возобновляемых источников энергии в общем производстве (она сейчас меньше 1%), до 4,5% к 2024 г. [6]. В Сибири наиболее перспективные направления использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии -это гидроэнергетика (малые ГЭС), солнечная энергетика, ветроэнергетика, использование органических отходов, низкопотенциального тепла [4]. Несмотря на широкий спектр возможностей, обусловленных наличием значительных и пока неиспользуемых природных потенциалов [5], в настоящее время на сибирских просторах развитие получает солнечная энергетика. Анализ развития новой сферы сибирской энергетики способствует определению путей повышения её эффективности.
Тенденции развития солнечной энергетики в СФО
На 01.01.2017 г. в СФО насчитывалось три солнечных станций общего пользования мощностью более 5 МВт - Кош-Агачская 10 МВт и Усть-Канская 5 МВт в Республике Алтай, Абаканская 5,2 МВт в Республике Хакасия, несколько мелких по 0,01 - 0,08 МВт в Иркутской области, Республике Хакасии, Республике Алтай. Маломощные солнечные электростанции (СЭС), как правило, обеспечивают энергией мелкие локальные объекты -отдалённые турбазы, заповедники и т.п. Автономная гибридная солнечно-дизельная энергоустановка работает с 2013 г. в Республике Алтай в селе Яйлю (0,1 МВт). С 2015 г. в Забайкальском крае запущена экспериментальная солнечная установка 0,15 МВт.
Солнце - это неисчерпаемый источник энергии в условиях постоянного роста цен на традиционные виды энергоносителей. К его достоинствам относится полная экологическая безопасность для окружающей среды в месте генерации. Однако мощность потока солнечной радиации (рис. 1) и продолжительность солнечного сияния сильно различаются на разных территориях (рис. 2).
» к «о » во то' ао' и' № но' 120' 130' чо I»' «о 1?о' ко'
2
Рис. 1. Карта потока солнечной радиации, приходящегося на 1 м в день, источник: https://depenerg.tomsk.gov.ru/documents/front/view/id/32887
Рис. 2. Карта продолжительности солнечного сияния, источник: https://depenerg.tomsk.gov.ru/documents/front/view/id/32887
Использование солнечной энергии в Сибири рационально только в её южных районах, причём даже в этих регионах под СЭС необходимо отводить большие площади из-за обширности поглощающей поверхности солнечных элементов (рис. 3). Зависимость солнечной генерации от сезона, времени суток, погоды и несовпадение периодов выработки энергии и потребности в ней обуславливают непредсказуемость и нестабильность выработки солнечной электроэнергии. Поэтому сопутствующие элементы СЭС - дорогостоящие устройства аккумулирования энергии и мощности традиционного типа, замещающие солнечные элементы при невозможности их использования.
Рис. 3. Кош-Агачская солнечная электростанция установленной мощностью 10 МВт, источник: https://ru.wikipedia.org/wiki/Кош-Агачская СЭС.
Вопрос экономической целесообразности использования солнечной энергии неясен. За рубежом несмотря на бурное развитие научных изысканий [1, 2] и строительство многочисленных СЭС, солнечная энергетика пока не конкурент традиционной по экономическим показателям [9], а её развитие обусловлено скорее политическими причинами - стремлением правительств усилить энергетическую безопасность, ослабив зависимость страны от внешних поставок топлива и энергии, улучшить экологические показатели собственной энергетики. Тем не менее эксперты Международного энергетического агентства надеются, что солнечная энергетика уже через 40 лет при соответствующем уровне распространения передовых технологий будет вырабатывать четверть объёма электроэнергии мира, что обеспечит сокращение выбросов углекислого газа на 6 млрд тонн ежегодно [10].
Россия не зависит от внешних поставок топлива. Отечественные факторы, стимулирующие развитие использования возобновляемых источников энергии, в основном, это:
- наличие огромных территорий, не охваченных централизованным электроснабжением, на которых удалённые поселения снабжаются энергией от дизель-генераторов на завозимом дорогом топливе;
- слабое развитие сетей электропередач в ряде отдалённых районов, их значительный физический износ и, как следствие, большие потери и снижение надёжности электроснабжения.
В обоих случаях строительство местных солнечных станций составит конкуренцию монополии дизельных установок и дополнительному сетевому строительству. В Сибири эти факторы имеют особую остроту [3]. Тем не менее, и на её просторах перспективы использования солнца для получения электричества ухудшаются из-за высоких издержек [7].
Существуют и эксплуатационные недостатки солнечной энергетики. Из-за своей низкой эффективности, которая в лучшем случае достигает 25 %, солнечные батареи нагреваются, на это уходит остальные 75% (или больше) солнечной энергии. С увеличением температуры фотогальванического элемента на 1°его эффективность падает в среднем на 0,5 %, зависимость тут нелинейная. В среднем повышение температуры элемента на 10° приводит к снижению эффективности почти в два раза [8]. Активные элементы систем охлаждения -вентиляторы или насосы, перекачивающие хладагент, - потребляют значительное количество энергии, требуют периодического обслуживания и снижают надёжность всей системы. Пассивные системы охлаждения обладают низкой производительностью и не могут справиться с задачей охлаждения солнечных батарей. Учёные ищут выход, например, в создании самоохлаждающихся ячеек. Усложнение технологии наращивает и без того её немалую стоимость.
Другой эксплуатационный недостаток технологий фотовольтаики - необходимость содержания поверхности солнечных элементов в постоянной чистоте. Он усугубляется в условиях сурового сибирского климата. Долгий зимний период обуславливает дополнительные эксплуатационные затраты из-за необ-
ходимой очистки поглощающих поверхностей солнечных модулей от снега и наледей.
В 2008 г. ОАО «РОСНАНО» и швейцарский концерн Oerlikon АО подписали соглашение о стратегическом сотрудничестве, одним из направлений которого является солнечная энергетика. На базе технологий концерна Oerlikon АО в 2009 г. ГК «Ренова» и ОАО «РОСНАНО» учредили компанию «Хевел», которая стала первым в России производителем тонкопленочных фотопреобразовательных модулей, запустив в 2014 г завод по производству солнечных модулей мощностью около 100 МВт/год (г. Новочебоксарск, Республика Чувашия). «Хевел» создала «Научно-технический центр тонкопленочных технологий в энергетике», занимающийся исследованиями и разработками в сфере солнечной энергетики. Дочерняя компания ООО «Авелар Солар Технолоджи» (АСТ), созданная в 2011 г. для продвижения солнечных модулей и проектов по солнечной энергетике в России и в странах СНГ, проектирует, строит и эксплуатирует СЭС различной мощности и автономные гибридные энергоустановки. Это она построила в Сибири первую крупную СЭС - первую очередь Кош-Агачской СЭС (5 МВт) в 2014 году.
«Хевел» - самый значимый, но не единственный производитель СЭС Сибири. Абаканская СЭС в Республике Хакасии - успешная реализация проекта АО «ЕвроСибЭнерго» 2015 г., более чем наполовину основанном на отечественном оборудовании, - было организовано собственное инновационное производство по росту слитков мультикристаллического кремния в городе Ангарске Иркутской области, производство по сборке инверторов в городе Дивногорске Красноярского края.
С 2013 г. ежегодно в стране проводятся конкурсы проектов нетрадиционных возобновляемых источников энергии для зон оптового рынка электрической энергии и мощности на каждый из 4 последующих календарных годов. До 2022 г. в зоне централизованного электроснабжения СФО никаких новых станций с использованием возобновляемых источников энергии, кроме солнечных, не предвидится. На долю округа приходится каждый четвёртый выбранный солнечный проект и 30% от заявленного прироста мощностей солнечной генерации страны. Их размещение показано в таблице.
С 2017 г. начались массовые вводы мощностей СЭС в Сибири. В январе 2017 г. запущена автономная гибридная энергоустановка в селе Менза для энергоснабжения трех отдаленных поселков Забайкальского края. Она состоит из солнечных модулей общей мощностью 0,12 МВт, двух дизельных генераторов по 200 кВт каждый и накопителя энергии ёмкостью 300 кВт*ч. Станция запущена в рамках государственно-частного партнерства компаниями «Россети» и «Хевел». СЭС Менза является пилотным проектом в рамках реализации Национального проекта в энергетике «Создание локальных и интегрируемых в ЕЭС источников энергоснабжения на базе фотоэлектрических гетероструктур-ных модулей нового поколения», который предполагает строительство около 100 автономных гибридных установок по всей стране до 2021 года. В 2018 году в зоне централизованного энергоснабжения Забайкальского края крае ожидает-
ся ввод СЭС Балей 15 МВт и СЭС Орловский ГОК 15 МВт, в 2021 году - СЭС Агинская 20 МВт, через год - СЭС Борзя Западная 15 МВт.
Плановый ввод в эксплуатацию с 2014 г. солнечных установок и электростанций в СФО по состоянию на 01.01.2018.
Регион Общая установленная мощность, МВт в т.ч. в зоне централизованного электроснабжения*
общая устан. мощность, МВт число проектов
Алтайский край 60 60 4
Забайкальский край 75 75 5
Иркутская область 15 15 1
Омская область 90 90 6
Томская область 0,021
Республика Алтай 115 20 4
Республика Бурятия 152,5 100 7
Республика Тыва 1,6
Республика Хакасия 5.2 5.2 1
*По результатам конкурсных отборов периода 2013-2017 гг., источник: http://www.atsenergo.ru/vie
В Республике Алтай. в сентябре введены в эксплуатацию Онгудайская СЭС 5 МВт и Майминская СЭС 20 МВт, построенная на гетероструктурных модулях производства ГК «Хевел». С их вводом мощность объектов солнечной генерации Республики Алтай составила 40 МВт. Регион является единственным в стране субъектом Федерации, собственная генерация которого в подавляющем большинстве функционирует на основе возобновляемых источников энергии. В 2019 году мощности солнечной энергетики республики вырастут ещё на 70 МВт за счёт второй очереди Майминской СЭС 5 МВт, СЭС села Иня 25 МВт, СЭС села Амур 40 МВт в соответствии с соглашением 2016 г. между правительством Республики Алтай и ГК «Хевел». К 2022 году после строительства нескольких газовых электростанций и СЭС села Манжерок 25 МВт ожидается переход республики на самообеспечение по электроэнергии.
В ноябре 2017 г. АСТ сдала в эксплуатацию первую солнечную электростанцию в Республике Бурятии - Бичурскую 10 МВт. Кроме неё в зоне централизованного электроснабжения планируется соорудить в 2018 г. четыре СЭС по 15 МВт - Гусиноозерскую, Кабанская, Мухоршибирскую и Тарбагатай, а в 2021 г. в две очереди Удинскую СЭС 30 МВт. Всего же в соответствии с подписанным соглашением 2017 г. между группой компаний «Хевел» и правительством Республики Бурятии планируется строительство СЭС общего пользования суммарной мощностью 150 МВт, автономных гибридных энергоустановок - 2,5 МВт.
В других регионах СФО, ещё не отмеченных строительством солнечных станций, также планируется их ввод:
- в изолированной зоне Томской области 0,021 МВт в 2018 г.;
- в зоне централизованного снабжения Омской области Нововаршавскую и Русско-Полянскую по 15 МВт в 2019 г., Павлоградскую 20 МВт в 2022 г.;
- в централизованной зоне Иркутской области СЭС Заря 15 МВт в 2018 г.;
- в централизованной зоне Алтайского края СЭС в городах Горняк и Змеи-ногорск по 10 МВТ в 2019 г., Алейскую 25 МВт в 2020 г., Курьинскую 15 МВт в 2022 г.
- 1,6 МВт гибридных солнечно-дизельных мощностей для снабжения электроэнергией 18 поселений на изолированных территориях Республики Тывы в соответствии с соглашением 2017-го года между ГК «Хевел» и правительством Республики Тывы о сотрудничестве в сфере электроснабжения.
Заключение
Наш анализ показывает стремительную динамику увеличения мощностей СЭС в южной части Сибири, в основном в районах, где отсутствует централизованное электроснабжение или недостаточно развиты сети электропередач.
Считаем, что оценивать экономический эффект строительства солнечных станций возможно только после нескольких лет эксплуатации, когда будет наработан достаточный опыт их эксплуатации.
Выявленный динамизм развития солнечной энергетики в Сибири обуславливает необходимость постоянного экономического мониторинга строительства и эксплуатации её мощностей.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Венге К., Геске М., Ломбарди П., др. Возобновляемые источники энергии: теоретические основы, технологии, технические характеристики, экономика / Отв. ред. Стычинский З.А., Воропай Н.И. Магдебург: Университет Отто фон Герике, 2010. - 211 с.
2. Любимова Е. В. Новые возможности природопользования в энергетике // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2017. XIII Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Экономическое развитие Сибири и Дальнего Востока. Экономика природопользования, землеустройство, лесоустройство, управление недвижимостью» : сб. материалов в 2 т. (Новосибирск, 17-21 апреля 2017 г.). - Новосибирск : СГУГиТ, 2017. Т. 1. - С. 162-167.
3. Санеев Б.Г. Топливно-энергетический комплекс Востока России: современное состояние и перспективы // Регион: экономика и социология. - 2013. - № 2 (78). - С. 251-265.
4. Санеев Б.Г., Иванова И.Ю., Тугузова Т.Ф. Развитие возобновляемой энергетики на востоке России в первой половине XXI века // Энергетическая политика. 2016. № 3. С. 66-73.
5. Попель О.С. Перспективные ниши и технологии использования возобновляемых источников энергии в России // Ползуновский вестник. 2012. № 4. С. 164-172.
6. Распоряжение Правительства РФ от 28.07.2015 N 1472-р «Основные направления государственной политики в сфере повышения энергетической эффективности электроэнергетики на основе использования возобновляемых источников энергии на период до 2024 года».
7. Porfiriev B.N., Roginko S.A. Energy on renewable sources: prospects for the world and for Russia // Herald of the Russian Academy of Sciences. 2016. V. 86. № 6. - pp. 433-440.
8. Szondy D. Stanford researchers develop self-cooling solar cells. July 26th, 2014, URL: https://newatlas.com/self-cooling-solar-cells/33061 (дата обращения 15 января 2017).
9. Suslov N. Renewable energy sources in energy abundant economy: Russian experience // Green Growth and Low Carbon Development in East Asia. Taylor & Francis, 2015. - p. 173-193.
10. Twidell J., Weir A. Renewable Energy Resources: 3 rev. ed. Taylor&Francis, 2015. - 696 p.
REFERENCES
1. Wenge K.M., Heske P., Lombardi et al.; Stychinskiy Z.A. & Voropay N.I. (Eds.). Vozobnovlyaemye istochniki energii: teoreticheskie osnovy, tekhnologii, tekhnicheskie kharakteristiki, ekonomika [Renewable energy sources: theoretical foundations of technology, performance, economics]. Magdeburg, Otto von Guericke University Publ., 2010. - 211 p.
2. Lyubimova E.V. Novye vozmozhnosti prirodopol'zovaniya v ehnergetike [New opportunities of natural resource use in power industry] // Interehkspo Geo-Sibir' = Interexpo GEO-Siberia. 2017. Vol. 3, № 1, pp. 162-167. (in Russian).
3. Saneev B.G. Toplivno-energeticheskiy kompleks Vostoka Rossii: sovremennoe sostoyanie i perspektivy [Fuel and energycomplex of the Eastern Russia: current state and prospects]. Region: ekonomika i sotsiologiya [Region: Economics and Sociology], 2013. - № 2 (78), pp. 251-265. (in Russian).
4. Saneev B.G., Ivanova I.Yu., Tuguzova T.F. Razvitie vozobnovlyaemoj ehnergetiki na vostoke Rossii v pervoj polovine XXI veka [The development of renewable energy in the east of Russia in the first half of the XXI century] // EHnergeticheskaya politika [Energy Policy], 2016. -№ 3. pp. 66-73. (in Russian).
5. Popel, O.S. Perspektivnye nishi i tekhnologii ispolzovaniya vozob -novlya emykh istochnikov energii v Rossii [Prospective niches and technologies for the use of renewable]. Polzunovsky vestnik [PolzunovskyBulletin], 2012. № 4, pp. 164-172. (in Russian).
6. Order of the Government of the Russian Federation of 28.07.2015 № 1472-r "The main directions of state policy in the field of improving the energy efficiency of the electric power industry based on the use of renewable energy sources for the period until 2024". (in Russian).
7. Porfiriev B.N., Roginko S.A. Energy on renewable sources: prospects for the world and for Russia // Herald of the Russian Academy of Sciences. 2016. V. 86. № 6. - pp. 433-440.
8. Szondy D. Stanford researchers develop self-cooling solar cells. July 26th, 2014, URL: https://newatlas.com/self-cooling-solar-cells/33061 (application date 17 Jan 2017).
9. Suslov N. Renewable energy sources in energy abundant economy: Russian experience // Green Growth and Low Carbon Development in East Asia. Taylor & Francis, 2015. - pp. 173-193.
10. Twidell J., Weir A. Renewable Energy Resources: 3 rev. ed. Taylor&Francis, 2015. - 696 p.
© Е. В. Любимова, 2018
