Реферат Солнечная энергетика 3
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-28Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
ЗМІСТ
1. Вступ
1.1.
Сонячна енергетика......................................................................................2
1.2. Переваги і недоліки використання сонячної енергії..............................4
1.3. Огляд конструкцій прийому і перетворення сонячної енергії.............6
1.4. Досвід світових країн-лідерів.....................................................................9
2. Основна частина
2.1.
Український потенціал сонячної енергетики........................................10
2.2.
Ринок сонячної енергетики в Україні
.....................................................11
2.2.1.Існуючі компанії по виробництву сонячних енергосистем..................11
2.2.2. Енергетичні проекти в Україні.................................................................12
2.2.3. Аналіз ринку (кінець 2010 року)...............................................................14
2.3. Шляхи розвитку сонячної енергетики в Україні..................................17
3. Висновок
Список використаних джерел
Тези
На даному етапі з кожним роком збільшується акцент на вирішення енергетичних проблем у світі. Єдиним виходом на думку експертів з кризи традиційних джерел енергії це всебічне використання відновлюваних ресурсів: води, вітру та сонця. Найбільш перспективним є використання сонячної енергії, де ресурси безмежні. Розвиток сонячної енергетики у останні роки набув дуже великого поштовху у світі. Винятком не стала й Україна, де ми стаємо свідками позитивної динаміки розвитку цього сектору енергетики. Тож я вирішив проаналізувати сьогоднішній стан вітчизняної сонячної енергетики та перспективи її розвитку у найближчому майбутньому.
На початку своєї роботи я дізнався що таке сонячна енергетика взагалі, тобто сонячна енергія, методи прийому енергії сонця та плюси і мінуси її використання. Також я ознайомився з досвідом світових країн-лідерів, орієнтування на яких може бути корисним для України.
Далі я приступив до основної частини моєї роботи де оглянув становище сонячної енергетики в Україні сьогодні. По-перше я зазначив що Україна має потужні ресурси сонячної енергії. Такі райони як приморські степи та АР Крим мають найвищі показники сонячної активності. Наступне: це глибокий аналіз вітчизняного ринку сонячної енергетики. Я зазначив що в Україні є тільки одна компанія, що виробляє сонячні батареї і використовує свої фотоелементи в них – це підприємство «Квазар-ІС». У компанії щорічно на потужностях підприємства виробляється продукція загальною потужністю близько 100 мВт, з яких понад 90% йдуть на експорт. Я проаналізував наявність великих енергетичних проектів, які будуть реалізуватися на Україні. Сьогодні існує тільки один реальний проект австрійської компанії Актив Солар. Це довгостроковий проект який передбачає будівництво на південному березі Крима с.е.с. загальної потужності в 300 МВт. Аналіз ринку показав що в Україні ринок сонячної енергетики ще знаходиться на початковому стані, зміни приходять дуже повільно. Але ми в змозі бачити деякі прогресивні зміни, такі як підписання закону про «зелений тариф.
Це досить прикро говорити але сумарна потужність сонячної енергетики в Україні приблизно 1 МВт. На мою думку керівництво нашої держави не досить зацікавлене в розвитку сонячної енергетики та інших галузей альтернативної енергетики. Тому що це частково невигідно на даному етапі і вони віддають перевагу потужним нафто-газовим корпораціям, де можна легко заробляти на кооперації нафти та газу з Росії. Перспектива є, і тому в умовах сьогоднішнього стану світової економіки, Україні найбільш
1.Вступ
1.1. Сонячна енергетика
Проблема освоєння нетрадиційних і поновлюваних джерел енергії стає усе більш актуальною. Нетрадиційні поновлювані джерела енергії включають сонячну, вітрову, геотермальну енергію, біомасу і енергію Світового океану.
Двісті років тому людство окрім енергії самої людини і тварин мало в своєму розпорядженні лише три види енергії. Джерелом їх було Сонце. Енергія вітру обертала крила вітряних млинів, на яких мололи зерно. Для використання енергії води достатньо було невеликого похилу річки.
З кінця ХХ ст. інтерес до цих джерел енергії постійно зростав, оскільки вони необмежні та екологічно чисті. У міру того як запаси мінерального палива зменшуються, ці джерела стають більш привабливими і економнішими. Підвищення цін на нафту і газ послужило головною причиною того, що людина знов звернула свою увагу на воду, вітер і Сонце.
Вчені всього світу працюють над різними енергопроектами, вивчають можливі енергетичні джерела, ґрунтуючись на їх порівнянні з нафтою, природним газом і вугіллям, тобто з невідновними ресурсами. Їх доля в енергозабезпечення населення Землі в даний час складає відповідно 37,5- 38,0; 24,5 і 25,5%.
Використання всього 0,0005% енергій Сонця могло б забезпечити всі сьогоднішні потреби світової енергетики, а 0,5% - повністю покрити потреби на перспективу.
Підраховано, що невеликий відсоток сонячної енергії цілком достатній для забезпечення потреб транспорту, промисловості і нашого побуту не лише зараз, але і в майбутньому. Більш того, незалежно від того, будемо ми її використовувати чи ні, на енергетичному балансі Землі і стані біосфери це ніяк не відіб'ється.
Проте сонячна енергія падає на всю поверхню Землі, ніде не досягаючи особливої інтенсивності. Тому її потрібно уловити на порівняно великій площі, сконцентрувати і перетворити на таку форму, яку можна використовувати для промислових, побутових і транспортних потреб. Крім того, треба уміти запасати сонячну енергію, аби підтримувати енергопостачання і вночі, і в похмурі дні. Перераховані труднощі і витрати, необхідні для їх подолання, привели до думки про непрактичність цього енергоресурсу, принаймні сьогодні. Головне - використовувати сонячну енергію так, щоб мінімізувати вартість. Подалі вдосконалення цих технологій при подорожчанні традиційних енергоресурсів ця енергія стане економічно ефективною.
Світлове випромінювання можливо уловлювати безпосередньо, коли воно досягає Землі. Це називається прямим використанням сонячної енергії. Крім того, вона забезпечує круговорот води, циркуляцію повітря і накопичення органічної речовини в біосфері. Значить, звертаючись до цих енергоресурсів, ми, по суті, займаємося непрямим використанням сонячної енергії.
Сонце - джерело енергії дуже великої потужності. Всього 22 дні сонячного сяяння по сумарній потужності, що приходить на Землю, дорівнюють всім запасам органічного палива на планеті.
Енергія Сонця, як вважають експерти, - квінтесенція енергетики, оскільки фотоелектричні установки не впливають на природне середовище, безшумні, не мають рухомих частин, вимагають мінімального обслуговування, не потребують води. Їх можна вмонтовувати у віддалених або посушливих районах, потужність таких установок складає від декількох ватів (портативні модулі для засобу зв'язку і вимірювальних приладів) до багатьох мегават (площа декілька мільйонів квадратних метрів).
"Перевізник" сонячної енергії - випромінювання. Воно складається з видимих світлових променів і невидимого ультрафіолетового і інфрачервоного випромінювання.
Видимі світлові промені мають довжину хвилі від 0,4 ц. до 0,8 ц. (1ц=10*-
Проходячи через атмосферу, величезна кількість цього випромінювання (30-40%) розсіюється, і поверхня Землі на рівні моря в ясний день отримує 0,855 кВт/м ²-1кВт/м ² прямої радіації. Природно, що частина (близько 50%) розсіяного в атмосфері світу досягає поверхні Землі також у вигляді енергії.
Тривалість сонячного випромінювання і його інтенсивність залежать від пори року, погодних умов і, звичайно, від географічного положення місцевості. Близько 25% поверхні Землі отримує сонячне світло, тобто пряме сонячне випромінювання, протягом всього дня.
1.
2
. Переваги та недоліки
Переваги сонячної енергетики:
1. Загальнодоступність і невичерпність джерела.
2. Теоретично повна безпека для довкілля (проте в даний час у виробництві фотоелементів і в них самих використовуються шкідливі речовини).
Єдина проблема пов'язана з тим, що глобальне використання сонячної енергетики може змінити альбедо земної поверхні і привести до зміни клімату. Проте при сучасному рівні вжитку енергії людством це мало вигідно.
Недоліки сонячної енергетики:
1. Через відносно невеликі величини сонячної постійної для сонячної енергетики потрібне використання великих площ землі під електростанції (наприклад, для електростанції потужністю 1 ГВт це може бути пара десятків квадратних кілометрів). Проте цей недолік не такий великий. Наприклад, гідроенергетика виводить з користування великі ділянки землі.
2. Потік сонячної енергії на поверхні Землі залежить від географічної широти. У різних місцях середня кількість сонячних днів за рік може розрізнятися дуже сильно.
3. Сонячна електростанція не працює вночі і не дуже ефективно працює в уранішніх і вечірніх сутінках. При цьому пік електровжитку доводиться саме на вечірні години. Крім того, потужність електростанції може різко і несподівано вагатися через зміни погоди.
4. Дорожнеча сонячних фотоелементів. Ймовірно, з розвитком технології цей недолік подолають. З 1990 року по 2005 ціни на фотоелементи знижувалися в середньому на 4% в рік.
5. Недостатній ККД сонячних елементів.
6. Поверхню фотопанелей потрібно очищати від пилу і інших забруднень. При площі в декілька квадратних кілометрів це може привести до великих витрат.
7. Ефективність фотоелектричних елементів помітно падає при їх нагріві, тому виникає необхідність в установці систем охолоджування, зазвичай водяних.
1.3.
Огляд конструкцій прийому і перетворення сонячної енергії
[Дивись ілюстрації]
1. Сонячна батарея. Фотогальванічний елемент
Якщо у напівпровідниковий матеріал вносити незначні кількості відповідних домішок, то можна змінювати його електричні властивості та отримувати напівпровідникові матеріали з електропровідністю двох основних типів: p – типу зі зв’язаними носіями позитивного заряду та вільними носіями позитивного заряду та n – типу зв’язаними позитивно зарядженими та вільними негативно зарядженими носіями. Якщо в одному кристалі напівпровідника створити шар двох вказаних типів та освітити поверхню кристала сонячними променями, то носії будуть дифиндувати через p-n – перехід назустріч один одному, спричиняючи у зовнішньому ланцюгу електричний струм. Принцип використовується у сонячних батареях, що можуть встановлюватися на різних спорудах, транспорті та побутових предметах.
2.
Сонячний колектор
Сонячний колектор - пристрій для збору теплової енергії Сонця, переносимою видимим світлом і ближнім інфрачервоним випромінюванням . На відміну від сонячних батарей, що виробляють безпосередньо електрикові, сонячний колектор виробляє нагрів матеріалу-теплоносія.
Плоскі
Плоский колектор складається з елементу, який поглинає сонячне випромінювання, прозорого покриття і термоізолюючого шару. Поглинаючий елемент називається абсорбером; він зв'язаний з теплопровідною системою. Прозорий елемент (скло) зазвичай виконується із загартованого скла з пониженим вмістом металів.
За відсутності розбору тепла (застої) плоскі колектори здатні нагрівати воду.
Чим більше падаючої енергії передається теплоносію, який протікає в колекторі, тим вище його ефективність. Підвищити її можна, застосовуючи спеціальні оптичні покриття, не випромінюючі тепло в інфрачервоному спектрі.
Вакуумні
Можливе підвищення температур теплоносія аж до 250-300 °C у режимі обмеження відбору тепла. Добитися цього можна за рахунок зменшення теплових втрат в результаті використання багатошарового скляного покриття, герметизації або створення в колекторах вакууму .
Фактично сонячна теплова труба має пристрій схоже з побутовими термосами. Лише зовнішня частина труби прозора, а на внутрішній трубці нанесено високоселективне покриття що уловлює сонячну енергію. між зовнішньою і внутрішньою скляною трубкою знаходиться вакуум. Саме вакуумний прошарок дає можливість зберегти близько 95% уловлюваної теплової енергії.
Використання даної схеми дозволяє досягти більшого ККД (в порівнянні з плоскими колекторами).
Сучасні побутові сонячні колектори здатні нагрівати воду аж до температури кипіння навіть при негативній довколишній температурі.
Сонячні башти
Вперше ідея створення сонячної електростанції промислового типа була висунута радянським инженером Н. В. Лініцким в 1930-х рр. Тоді ж ним була запропонована схема сонячної станції з центральним приймачем на башті. У ній система уловлювання сонячних променів складалася з поля геліостатів - плоских відбивачів, керованих по двох координатах. Кожен геліостат відображує промені сонця на поверхню центрального приймача, який для усунення впливу взаємного затінювання піднятий над полем геліостатів. По своїх розмірах і параметрах приймач аналогічний паровому казану звичайного типа.
Економічні оцінки показали доцільність використання на таких станціях крупних турбогенераторів потужністю 100 МВт. Для них типовими параметрами є температура 500 °C і тиск 15 МПа. З врахуванням втрат для забезпечення таких параметрів була потрібна концентрація порядка 1000. Така концентрація досягалася за допомогою управління геліостатами по двох координатах. Станції повинні були мати теплові аккумулятори для забезпечення роботи теплової машини за відсутності сонячного випромінювання.
Параболоциліндрічні та параболічні концентратори
Параболоциліндрічні концентратори мають форму параболи, протягнуту уподовж прямий.
Параболоциліндрічний дзеркальний концентратор фокусує сонячне випромінювання в лінію і може забезпечити його стократну концентрацію. У фокусі параболи розміщується трубка з теплоносієм (олія), або фотоелектричний елемент. Масло нагрівається в трубці до температури 300-390 °C. Параболоциліндрічні дзеркала виготовляють завдовжки до 50 метрів. Дзеркала орієнтують по осі північ-південь, і мають в своєму розпорядженні ряди через декілька метрів. Теплоносій поступає в тепловий акумулятор для подальшого вироблення електроенергії паротурбинним генератором
Параболічні концентратори мають форму супутникової тарілки. Параболічний відбивач управляється по двох координатах при стеженні за сонцем. Енергія сонця фокусується на невеликій площі. Дзеркала відображують близько 92 % падаючого на них сонячного випромінювання. У фокусі відбивача на кронштейні закріплений двигун Стірлінга, або фотоелектричні елементи.
1.4. Досвід світових країн-лідерів
США - один з піонерів у розвитку сонячної енергетики. На початку 1980-х років Конгрес підтримав компанії, які випускали панелі для сонячної енергетики. Тоді ж там сформувалося кілька фірм, які отримували підтримку від держави. Натомість вони мали розвивати галузь за допомогою найбільш передових технологій.
Зараз в країні діє найбільше у світі об'єднання приватних компаній - Індустріальна асоціація сонячної енергії. Вона 2010 року отримала від уряду 11 мільярдів доларів дотацій на розвиток та переоснащення сонячних електростанцій.
Її успіхи у продажу енергії скромніші - приблизно 3 мільярди доларів. Тим не менш, за 2009 рік об'єм ринку сонячної електроенергії у країні зріс з 357 до 485 мегават.
Найбільше державних грошей компанії вкладають у фотовольтаїку - систему, яка одразу переробляє сонячну енергію у струм без допомоги води. Найщедрішим є сонячний штат Каліфорнія - щорічно він виділяє галузі по 3 мільярди доларів.
Іншим шляхом рухалася Німеччина. Берлін вирішив не передавати компаніям розвиток нетрадиційної енергетики, а створив кілька державних консорціумів. В результаті, зараз Німеччина входить у список країн, які мають високу частку нетрадиційної енергетики у загальному обсязі виробництва електроенергії.
За даними місцевого міністерства охорони навколишнього середовища, на 2011 рік уряд запланував податкові пільги компаніям, які входять у державні консорціуми. Для них до 2015 року будуть знижуватися податки на 5% щороку.
При цьому Німеччина стала піонером у побудові гібридних електростанцій: аби подавати струм постійно, вони вночі використовують енергію біогазу. Нині Берлін за допомогою таких електростанцій виробляє більше 4 тераватт енергії.
Також щороку зростає частка фотовольтаїки - зараз вона становить 2,4% від усієї виробленої енергії. Канцлер Ангела Меркель заявила, що її країна хоче понизити кількість енергії, яку виробляють ТЕС, і на це уряд виділить 1,7 мільярда євро.
2. Основна частина
2.1. Український потенціал сонячної енергетики
За кліматичними умовами Україна належить до регіонів із середньою інтенсивністю сонячної радіації. Кількість сонячної енергії, що надходить на одиницю площі протягом року становить тут 1000-1350 кВт год /м ². За рівнем інтенсивності сонячного випромінювання країна може бути поділена на три або чотири регіони - Західний, Центральний, Південно-східний і Південний. Середня інтенсивність сонячного випромінювання складає близько 1200 кВт год/м ².
Реалізовані в останні роки експериментальні проекти показали, що річне вироблення теплової енергії в умовах України становить 500 - 600 кВт год/м ². Враховуючи загальноприйнятий на Заході потенціал використання сонячних колекторів для розвинених країн, рівний 1 м ² на одну людину, а також продуктивність сонячних установок для умов України, щорічні ресурси сонячного гарячого водопостачання та опалення можуть скласти 28 млрд. кВт на рік теплової енергії. Реалізація цього потенціалу дозволила б заощадити 3.4 млн. тонн умовного палива (т.у.п.) на рік.
В даний час, комунальне господарство України споживає щорічно близько 74 мільйонів т.у.п. Щорічно потреба в тепловій енергії збільшується на 1.5-2%. Існують оцінки, що з відновленням економічного зростання рівень споживання може істотно зрости. З іншого боку, потенціал енергоефективності та енергозбереження в комунальному господарстві України становить за різними оцінками не менше 50%. У разі використання цього потенціалу економічне зростання не повинен привести до істотного збільшення споживання теплової енергії.
Іншою можливістю стримування зростання споживання теплової енергії є всебічний розвиток концепції сонячних будинків. У північних європейських країнах, за допомогою природного нагріву сонце забезпечує 14% тепла від загальної потреби звичайних будинків. Цю оцінку можна використовувати в якості нижньої межі для умов України. У будинках, побудованих з урахуванням пасивного використання сонячної енергії, внесок сонця в споживанні тепла може скласти близько 40%. Частка пасивного нагріву зазвичай не враховується офіційною статистикою, однак насправді це найбільше джерело використання відновлюваної енергії
Суттєвий потенціал використання сонячної енергії в Україні полягає у використанні сонця для охолодження та кондиціонування, а також у сільському господарстві, наприклад, для сушіння різних видів сільськогосподарської продукції та опріснення води в південних регіонах.
2.2. Ринок сонячної енергетики в Україні
2.2.1.Існуючі компанії по виробництву геліоустановок
(сонячних енергосистем)
Підприємство, що виробляє сонячні батареї і використовує для них свої ж сонячні елементи, існує тільки одне - «Квазар» в Києві.
Особливим напрямком діяльності ДП «Квазар-ІС» є сонячна енергетика. І це підприємство пропонує споживачеві фотоелектричні модулі різної потужності. Підприємство "Квазар" було побудовано в 1961 році як завод напівпровідникових приладів для потреб військово-промислового комплексу. У 1994 році завод був перетворений у відкрите акціонерне товариство "Квазар", 100% акцій якого належить приватним акціонерам. У середині 90-х на підприємстві була здійснена диверсифікація виробництва, в результаті якої був налагоджений випуск фотоелектричних перетворювачів і модулів для сонячної енергетики. ВАТ "Квазар" має представництва в Швейцарії, Німеччині, Канаді, Португалії та Камеруні. У компанії також відзначають, що щорічно на потужностях підприємства виробляється продукція фотовольтаніки: пластини, фотоелектричні перетворювачі і модулі загальною потужністю близько 100 мВт, з яких понад 90% йдуть на експорт. Найбільшим покупцем є Китай, який захоплює світове лідерство у сонячній енергетиці. Однак потенціал підприємства дозволяє при існуючому сприятливому інвестиційному кліматі довести цей показник у найближчі два роки до 150 МВт.
Також в Україні є безліч компаній, які пропонують українському споживачеві різні види сонячних енергосистем зарубіжного виробництва для різноманітних областей застосування або які займаються збіркою готових частин сонячних установок іноземного виробництва.
2.2.2.
Енергетичні проекти в Україні
Одним із перших міжнародних проектів була програма розробки космічного супутника для Єгипту. Сонячні панелі для цього супутника були спроектовані та виготовлені саме на українських підприємствах. Наступним реалізованим проектом був проект НАТО «Наука заради миру. Кремнієві технології». Його метою було впровадження у виробництво новітніх технологій сонячної енергетики. Результатом є виробництво сонячних панелей, що і сьогодні діє на заводі «Квазар».
Якщо розглядати перспективу, то тут можливі спільні проекти будівництва сонячних електростанцій, в яких будуть приймати участь вітчизняні компанії ActivSolar, SolarUA, Квазар та закордонні компанії, які мають практичний досвід реалізації таких проектів. Українські компанії можуть виступати як постачальниками комплектуючих, так і носіями досвіду роботи в непростих умовах сьогодення нашої держави. Також у України залишається великий потенціал щодо участі в фундаментальних дослідженнях. Наразі відомо про декілька міжнародних проектів по розробці нових високоефективних конструкцій фотоперетворювачів та вдосконаленню технологічних процесів. Замовниками таких досліджень виступають як вітчизняні, так і закордонні компанії. Крім того, ведуться спільні роботи по вдосконаленню окремих елементів сонячних батарей.
На сучасному етапі єдина компанія, яка вже займається створенням СЕС потужніше 10 МВт на території України – це «Актив Солар».
Актив Солар - міжнародна компанія, що спеціалізується в розробках і виробництві продуктів на базі сонячних технологій. Головною метою є освоєння величезного потенціалу сонячної енергії для задоволення потреб майбутнього, що змінюються. Завдання компанії полягає в швидкому подоланні дефіциту з метою створення повністю інтегрованої платформи сонячної енергетики. Заснована в м. Відень, Австрія, компанія Актив Солар займається розвитком сонячної енергетики з метою створення платформи світового класу.
Компанія «Актив Солар» планує збільшити потужність геліоелектростанцій, що споруджуються нею в Автономній республіці Криму до 300 МВт.
Зокрема, в селі Джерельному планується побудувати геліоелектростанції потужністю 20 МВт, в селі Трудовому - 100 МВт, в селі Перовий (все три Сімферопольський р-н) - 80 МВт, в селі Охотніково (Сакський р-н) - 100 МВт.
Згідно документу, кожен мегават обійдеться «Актив Солару» в 48 млн грн. (EUR4,54 млн по поточному курсу), а загальна вартість будівництва геліоелектростанції складе 14,4 млрд грн. (EUR1,362 млрд).
В даний час «Актив Солар» здійснює будівництво сонячних електростанцій на першому майданчику в Джерельному: там буде споруджено п'ять станцій, на двох з них вже здані в експлуатацію сонячні батареї потужністю 1 МВт і 1,5 МВт. На початку грудня компанія планує збільшити потужність цих станцій ще на 5 МВт.
Як повідомлялося, під кожну з п'яти гелиоэлектростанций в Джерельному «Актив Солар» зареєструвала окрему «дочку» - «Крайміа Солар 1», «Крайміа Солар 2», «Крайміа Солар 3», «Крайміа Солар 4» і «Крайміа Солар 5».
Згідно документації, поданої керівництвом «Актив Солар» в НКРЕ, собівартість електроенергії вироблюваної "Крайміа Солар 1«составляет 332,74 коп./кВт, «Крайміа Солар 2» - 348,90 коп./кВт. При цьому «зелений тариф» складає 505,09 коп/кВт.
За словами представника компанії, перші дві станції окупляться за сім років, термін окупності п'яти геліоелектростанцій в Джерельному складе близько 10 років. При цьому термін служби елементів сонячних батарей - 25 років.
2.2.3. Аналіз ринку (на кінець 2010 року)
Нова енергетична стратегія, схвалена українським урядом на початку 2006 року, передбачає, що наша держава практично в чотири рази збільшить використання нетрадиційних джерел енергії з 10,9 млн. т н.е. (млн. тонн нафтового еквіваленту) в 2005 році до 40,4 млн. т н.е. в 2030 році. Ця ініціатива зажадає інвестицій в енергетичний сектор в розмірі близько 60,4 млрд. гривень або ж 7,9 млрд. євро. Найбільше зростання очікується у використанні сонячної енергії, вітряних електростанцій і низько потенційного тепла, але їх масове вживання стартує з незначного рівня, оскільки в даний час сумарна встановлена потужність (включаючи малі ГЕС) складає всього 0,18 ГВт. Проте, загальна потужність електростанцій по виробництву електроенергії з альтернативних джерел енергії (за винятком біопалива і малих ГЕС) повинна вирости в 2030 році до 2,1 ГВт.
Прийнята стратегія передбачає розвиток поновлюваних джерел енергії у відповідність засадничим принципам Європейської стратегії безпеки, конкурентоздатної і стійкої енергетики. У Енергетичній стратегії України встановлюється ряд пільг для стимулювання виробництва і використання енергії з поновлюваних джерел, але більшість з них поки що не знайшли детального віддзеркалення в законодавстві. Український уряд активно співробітничає і упроваджує проекти енергозбереження і розвитку нових і поновлюваних джерел енергії з фінансовими інститутами і міжнародними організаціями, такими як NEFCO, ADEME, IFC, Європейський банк реконструкції і розвитку, Світовий Банк і іншими. Існує програма державної підтримки розвитку нетрадиційних і поновлюваних джерел енергії і малих гідроелектростанцій. Цільовий показник для поновлюваних джерел енергії на 2030 рік складає 19% від всього об'єму генерації. Поточне фінансування, закладене в Державному бюджеті, обмежене лише вітровою енергетикою і недостатнє для стимулювання розвитку всього сектора альтернативних джерел. Проте, ЄС виділяє 319 млн грн. (27,7 млн. євро) на підтримку реалізації Енергетичної стратегії України.
У той же час, міжнародні фінансові інститути все більше інвестують в Україну. IFC оголосила про свій намір інвестувати близько $500 млн в 2010 році для підтримки здійснення різних проектів (у тому числі і тих, які стосуються енергетики). ЄБРР схвалив виділення 50 млн. доларів на розвиток альтернативної енергетики в Україні. Всесвітній Банк виділив 250 млн. дол. США в 2010 році для реалізації енергетичних проектів в Україні.
В 2009 р. український парламент ухвалив закон про тарифи, що субсидувалися для електроенергії, виробленої з нетрадиційних джерел, тобто «зелених» тарифах. Оптовий ринок електроенергії України в особі Державного підприємства «Енергоринок» має прямі зобов'язання купувати за таким тарифом всі об'єми електроенергії, вироблені з альтернативних джерел енергії. «Зелений» тариф встановлюється Національною Комісією Регулювання Електроенергетики (НКРЕ) окремо для кожної генеруючої компанії і діятиме як мінімум до 1 січня 2030 року. «Зелений» тариф розрізняється для різних видів альтернативних джерел енергії, встановлюється окремо для кожного виробника електроенергії з
альтернативних джерел енергії і деноминируется в євро у відповідність офіційному курсу EUR/UAH, встановленому Національним банком України станом на 1 січня 2009 року (10,86 грн. за 1 євро). Згідно закону для об'єктів господарювання, які виробляють електроенергію з сонячної енергії, величина «зеленого» тарифу встановлюється на рівні роздрібного тарифу, визначеної з використанням тарифного коефіцієнта, який використовується для пікового періоду часу, помноженого на коефіцієнт «зеленого» тарифу для електроенергії, що виробляється за рахунок сонячної енергії. Виробники електроенергії з сонячної енергії отримали найвищі коефіцієнти для розрахунку свого тарифа: 4,4 - для об'єктів електроенергетики, встановлених на дахах будівель, будинків і споруд, з потужністю до 100 кВт, а також для об'єктів, розташованих на фасадах будівель, незалежно від їх потужності; 4,6 - для об'єктів електроенергетики, встановлених на дахах будівель, будинків і споруд, з потужністю понад 100 кВт; 4,8 - для наземних установок. Розрахунок «зеленого» тарифу приведений виключно в інформаційних цілях. Фактичні значення «зеленого» тарифу встановлюються НКРЕ індивідуально для кожної генеруючої компанії. Крім того, для здобуття «зеленого» тарифу об'єкту сонячної енергетики необхідно виконати наступні істотні умови:
1. Починаючи з 1 січня 2012 року, доля матеріалів, комплектуючих виробів, робіт і послуг українського походження в проектах будівництва сонячних електростанцій повинна складати не менше 30 відсотків, а починаючи з 1 січня 2014 - не менше 50 відсотків.
2. Починаючи з 1 січня 2011 року, доля матеріалів і комплектуючих виробів українського виробництва в сонячних модулях, які використовуються при будівництві сонячних електростанцій, повинна складати не менше 30 відсотків.
Виходячи з реалій вітчизняного ринку, а також зважаючи на специфіку чинного законодавства, однією з найбільш раціональних шляхів побудови ефективного бізнесу у сфері сонячної енергетики є створення вертикально-інтегрованої компанії, що спеціалізується на виробництві комплектуючих (фотоелектричні перетворювачі, сонячні батареї), а також будівництві і введенні в експлуатацію сонячних електростанцій. По заявах у відкритих джерелах найбільш близькі до реалізації цієї моделі такі компанії як ActivSolar, SOLARUA і Квазар, а також декілька новачків, плануючих зайняти сегмент ринку, пов'язаний з впровадженням тонкоплівкових технологій. Інші гравці вітчизняного ринку сонячної енергетики фокусуються на вужчих сегментах ринку, наприклад, лише на виробництві кремнію «сонячної» якості в злитках і пластинах. Виробництво комплектуючих в Україні вимагає чіткого розуміння цільових ринків збуту. Поточна ситуація відносно сприятлива для виходу на зарубіжні ринки, але передбачає як серйозну підготовку в плані технічної досконалості пропонованої продукції, так і здатність ефективно конкурувати з дешевшими аналогами, виробленими в інших регіонах. З іншого боку, вимога закону про 30% матеріалів і комплектуючих виробів українського виробництва в сонячних модулях, що використовуються при будівництві сонячних електростанцій, сприяє формуванню в майбутньому внутрішнього попиту на таку продукцію.
Не дивлячись на значні ресурси сонячної енергії, особливо в південних областях країни, ринок виробництва електроенергії за допомогою сонячних електростанцій в Україні все ще знаходиться на початковому етапі розвитку. Встановлена потужність сонячних станцій на даний момент складає всього біля 1 МВт. Ще декілька МВт планується ввести в експлуатацію найближчими місяцями, хоча несприятливі погодні умови в Криму взимку і деякі інші чинники можуть зрушити запуск нових потужностей до весни 2011 року. Всього ж, згідно аналітичному прогнозу компанії GlobalData, встановлена потужність СЕС в Україні складе до 2015 р. близько 157 МВт, з щорічним зростанням ринку близько 90%.
Проекти будівництва сонячних електростанцій вимагають рішення досить різнорідних завдань. Ось деякі з них: пошук і підбір земельних ділянок для установки сонячних електростанцій з подальшим аналізом ефективності проекту з врахуванням специфічних територіальних чинників; системне проектування і інжиніринг; підбір і закупівля устаткування забезпечення здобуття дозволів і узгоджень для підключення за «зеленим» тарифом; монтаж устаткування і випробування системи; експлуатація, моніторинг і технічне обслуговування. Вирішення цих завдань вимагає не лише уміння працювати на ринку України, але і знання досить специфічних технічних нюансів проектування і будівництва сонячних електростанцій. Звичайно ж, з часом такий досвід буде накопичений, а доки події можуть розвиватися по декількох сценаріях:
1. Кооперація з крупним зарубіжним гравцем, який має багатолітній практичний досвід і великий список реалізованих проектів. По такій дорозі пішла компанія SOLARUA, що підписала недавно угоду про співпрацю з інжиніринговою компанією із США.
2. Передача генерального підряду на будівництво сонячної електростанції іноземному девелоперу з відповідним досвідом і кваліфікацією. Цим шляхом пішла австрійська ActivSolar, що будує в даний час в Криму першу чергу своєї сонячної електростанції.
3. Адаптація досвіду і знань, отриманих в ході реалізації проектів будівництва малих і середніх проектів, на крупніші об'єкти альтернативної електроенергетики. Такий шлях найбільш близька компанії Квазару, яка має досвід реалізації проектів в різних точках світу.
Звичайно ж, на практиці перераховані вище сценарії можуть поєднуватися з врахуванням реалій виконуваних проектів і накопиченого досвіду девелопера. Але в будь-якому разі, на початковому етапі розвитку промислової сонячної енергетики в Україні саме співпраця з провідними світовими розробниками рішень сонячної енергетики гарантує цільовий рівень капітальних вкладень і генерації електроенергії і забезпечить побудову ефективного бізнесу.
2.3. Шляхи розвитку сонячної енергетики в Україні
В даний час фотоелектрична енергетика - найбільш гнучкий спосіб виробництва енергії. Його застосування варіюється від мікросистем, розсереджених по великим територіям, до великомасштабних електростанцій. Цю технологію можна використовувати в будь-яких регіонах світу - безвідносно до географії та кліматичних умов. Тим не менш, це водночас і найбільш високо-витратна з технологій.
З цієї причини виробництво енергії на базі фотоелектричних процесів в більшій чи меншій мірі збиткові. Довгий час основу фінансування сектора становили прямі субсидії або кредити з низькими процентними ставками. Галузь не мала можливості розробляти довгострокові інвестиційні програми і маркетингові стратегії. Пізніше був запущений механізм пільгового оподаткування підприємств, які випускали і встановлювали сонячні батареї. Однак ця система була скасована, коли розвиток сонячної енергетики досягло рівня, на якому ця сфера діяльності виявилася інвестиційно досить привабливою і без надання податкових пільг. І все ж даний сектор енергетики поки що залишається високо-витратним і не здатний обходитися без зовнішньої підтримки. З точки зору виробників галузі, однією з форм такої підтримки може бути надання фіксованих субсидій, призначених для покриття витрат на встановлення сонячних батарей при будівництві нових будівель.
Основними завданнями широкого впровадження фотоелектричних джерел живлення є: розробка науково-технічних рішень щодо підвищення ККД фотоелементів та застосування високоефективних фотоелементів з використанням концентраторів сонячного випромінювання.
Технічна підготовленість вітчизняних підприємств на Україні дозволяє освоїти виробництво фотоелектричних джерел живлення на сумарну встановлену потужність до 100 МВт.
Потужність фотоелектричних перетворювачів сонячної енергії, впроваджуваних в Криму до 2010 р., може скласти до 3,0 МВт, що може забезпечити економію палива до 1,7 тис т у. п. в автономних системах енергозабезпечення.
Сонячна енергія в Криму може використовуватися не тільки для виробництва електроенергії, але й тепла. Це реально при поширенні в республіці сонячних батарей (колекторів), які легко споруджуються та високорентабельні. Розробкою і виготовленням сонячних колекторів нової конструкції на території АР Крим займаються ДНВП "Геліотерн", "Крименерго" (сел. Утес) і трест "Южстальмонтаж" (м. Сімферополь). Гаряче водопостачання від сонця (колекторів) збереже дефіцитне органічне паливо і не буде забруднювати повітряний басейн. У дійсний же період 80% теплової енергії виробляють більше трьох тисяч котелень, які не тільки спалюють величезну кількість органічного палива, а істотно підвищують концентрацію газопилових забруднень повітряного середовища.
Для успішного впровадження екологічно чистих систем сонячного теплопостачання, підвищення надійності їх функціонування необхідно:
1) розробити і впровадити у виробництво на підприємствах Криму різні види енергетично ефективних сонячних колекторів з покращеними теплотехнічними характеристиками, що відповідають сучасному зарубіжному рівню, зокрема: з селективним покриттям, вакуумні, пластмасові для побутових потреб, повітряні для потреб сільського господарства;
2) довести випуск сонячних колекторів до кінця 2010 р. до 3-5 тис. штук на рік, що еквівалентно заміщенню річного використання палива - 0,35 - 0,65 тис. у.о. т.;
3) збільшити в 2-3 рази випуск високоефективних теплообмінників для сонячних установок;
Реалізація цих пропозицій дозволяє створити в Криму власну промислову індустрію з випуску основного спеціалізованого обладнання для комплектації і будівництва установок по використанню сонячної енергії.
Найбільш перспективними напрямками сонячного теплопостачання на найближчу перспективу (до 2012) є:
- сонячне гаряче водопостачання індивідуальних та комунальних споживачів сезонних об'єктів (дитячі, туристичні, спортивні табори, об'єкти санаторно-курортної сфери, житлових і громадських будівель);
- пасивне сонячне опалення малоповерхових житлових будинків і промислових споруд, головним чином, у сільській місцевості та Південному березі Криму;
- використання сонячної енергії у різних сільськогосподарських виробництвах (рослинництво в закритих ґрунтах, сушіння зерна, тютюну та інших сільгосппродуктів та матеріалів);
- застосування низькопотенційної теплоти, отриманої на сонячних установках, для різноманітних технологічних процесів в різних галузях промисловості (для пропарювання при виробництві залізобетонних виробів та інших цілей).
Для реалізації програми до 2012р. промисловість Криму повинна забезпечити виробництво сонячних колекторів до 3,5 - 4,0 тис. штук щорічно.
У Криму спостерігається також найбільше число годин сонячного сяйва протягом року (2300-2400 годин на рік), що створює сприятливу енергетично і економічно вигідну ситуацію для широкого практичного використання сонячної енергії.
У той же час, джерело має досить низьку щільність (для Криму до 5 ГДж на
Пряме використання сонячної енергії в умовах Криму, для вироблення в даний час електроенергії, вимагає великих капітальних вкладень і додаткових науково-технічних напрацювань.
Перспективність застосування фотоелектричного методу перетворення сонячної енергії зумовлено його максимальною екологічною чистотою перетворення, значним терміном служби фотоелементів і малими витратами на їх обслуговування. При цьому простота обслуговування, невелика маса, висока надійність і стабільність фотоелектроперетворювачей робить їх привабливими для широкого використання в Криму.
3.Висновок
Враховуючи результати існуючих прогнозів виснаження традиційних енергоресурсів, впровадження енергозберігаючих технологій призводять до скорочення споживання мінеральних ресурсів і залишаться традиційне використання існуючих джерел енергії.
Сьогоднішні реалії зростаючих глобальних енергетичних проблем призводить до підвищення значення вироблення електроенергії альтернативними джерелами енергозабезпечення. Що має місце орієнтація на нафту, газ та ядерну енергію може призвести такі країни як Україна до серйозної енергетичної залежності від найбільших світових постачальників сировини і вже сьогодні ставить під загрозу економічну безпеку нашої держави. Очевидно, що альтернативні джерела енергії не зможуть вирішити в найближчі роки всі проблеми, але орієнтація на них і, в тому числі, на розвиток сонячної енергетики дасть реальну можливість укріпити наші позиції в майбутньому і підвищити енергетичну безпеку України.
Очевидно, що окремо ні ініціативи приватного бізнесу, ні спроби втручання держава в цю галузь до швидкого результату не приведуть. Тому приходить час об'єднувати зусилля в цьому напрямку. Сонячна енергетика в Україні є сьогодні одним з найбільш перспективним секторів енергетики.
Наразі наша держава вже почала впроваджувати деякі законотворчі ініціативи, спрямовані на розвиток альтернативної енергетики в цілому, і сонячної енергетики як її складової. Але багато з цього все ще залишається гарним та прогресивним тільки на папері. Тому я б розпочинав не з сліпого копіювання досвіду Німеччини чи інших держав, а з відпрацювання реальних механізмів реалізації вже існуючих законів та підзаконних актив. І вже після отримання практичного досвіду запозичав би найбільш ефективний та адаптований до наших реалій досвід. Це взагалі. А якщо казати конкретно, то з досвіду Німеччини варто було б запозичити державну програму стимулювання кінцевого споживача сонячних систем (аналог німецької програми «100 тисяч дахів»), забезпечити вільну видачу населенню ліцензій на виробництво енергії та впровадити часткову чи повну компенсацію відсотків на цільові кредити для встановлення систем сонячного енергозабезпечення.
Не думаю, що хтось зможе назвати ще багато інших галузей, які навіть в умовах кризи показують таку вражаючу позитивну динаміку і де вже сьогодні вітчизняний бізнес може реально конкурувати, показуючи не тільки гарні фінансові результати, але і гідну якість на найвищому технічному рівні продукції. Завдяки кризі, друга половина 2009 року - 2010 рік стали відмінним часом для виходу на ринок сонячної електроенергетики. Інвестиції в фотовольтаїку сьогодні можуть дати непоганий шанс застовпити своє місце на одному з найбільш привабливий і перспективних високотехнологічних ринків. І шанс цей не можна ні в якому разі упускати.
Список використаних джерел:
1. Журнал "Альтернативні джерела енергії", №9-10 (сентябрь-октябрь 2010 г.), с.13-15
2. Газета «Деловая столица» № 24, 27(август, октябрь 2010г.) с. 15-20
3. Мхітарян Н. М., Мачулін В. Ф. Проблеми розвинення альтернативної енергетики в Україні. Нетрадіційна енергетика. // Наука та інновації.– 2006
4. Алфёров Ж.И., Андреев В.М., Румянцев В.Д. Тенденции и перспективы развития солнечной фотоэнергетики // Физика и техника полупроводников, 2004, Т.38, вып.8, с.937-948.
5. Н.М. Мхитарян Энергетика нетрадиционных и возобновляемых источников. Опыт и перспективы., 1999, Наукова думка.ISBN 966-00-0655-1
6. Бабієв Г.М., Дероган Д.В., Щокін А.Р. Перспективи впровадження нетрадиційних та відновлюваних джерел енергії в Україні. // ЕЛЕКТРИЧНИЙ Журнал,- Запоріжжя: ВАТ "Гамма",1998 №1, - С.63-64.
7. Дероган Д.В., Щокін А.Р. Перспективи використання енергії та палива в Україні з нетрадиційних та відновлюваних джерел.//Бюл. "Новітні технології в сфері нетрадиційних і відновлюваних джерел енергії", Київ: АТ "Укренергозбереження",1999.- №2, - С.30-38.
8. Енциклопедія юного фізика. – К., 1998.
9. Цікаве про фізичні явища. – Харків, 1999.
10. Фізична географія. – К., 2000.
11.Даковскі М., Вянцковскі С.К. Про енергетику для споживачів та скептиків. – Львів: ЕКОінформ, 2007.
12. Міністерство палива та енергетики України – «Енергетична стратегія України на період до 2030 року (проект)».
13. Бондаренко Б.И. Новый источник возобновляемой энергии – твердые бытовые отходы / Б.И. Бондаренко, В.А. Жовтянский, Б.Е. Патон //Тез. докл. Междунар. науч.-практ. конф. «Энергоэффективность-2008». - К., 2008. - С. 11 - 12.
14. Енергетична стратегія України на період до 2030 року. Розпорядження Кабінету Міністрів України від 15.03.2006 р. №145-р / [Електронний ресурс]. – Режим доступу: www.rada.gov.ua
15. Европейская Комиссия хочет увеличить роль возобновляемых источников энергии./ Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии, РЖ 90. Отдельный выпуск.-М: ВИНИТИ, 1998.-№4.-С.1.)
16. Использование возобновляемых источников энергии./ Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии, РЖ 90. Отдельный выпуск.-М: ВИНИТИ, 1998.-№4.-С.2.
17. Бабієв Г.М., Дероган Д.В., Щокін А.Р. Перспективи впровадження нетрадиційних та відновлюваних джерел енергії в Україні. // ЕЛЕКТРИЧНИЙ Журнал,- Запоріжжя: ВАТ "Гамма",1998 №1, - С.63-64.
18. Дероган Д.В., Щокін А.Р. Перспективи використання енергії та палива в Україні з нетрадиційних та відновлюваних джерел.//Бюл. "Новітні технології в сфері нетрадиційних і відновлюваних джерел енергії", Київ: АТ "Укренергозбереження",1999.- №2, - С.30-38.
19. Заставний Ф.Д. Географія України. – Львів: “Світ” – 1994. – 225 с.
20. Іванур Р. Стратегічні проблеми розвитку паливно-енергетичного комплексу України // Розбудова держави. – 1997. - № 5. – С. 14 – 16.
21. Северный А.Б. Некоторые проблемы физики Солнца. Киев, Наукова думка, 1992, 304с.
Доповнення
Ілюстрації до проекту:
Вакуумний сонячний колектор
Плаский сонячний колектор
Параболічні концентратори с двигуном Стірлінга. Збудовані в Іспанії
Експериментальний колектор НПО «Астрофизика» в Грібаново, Ярославскій області
Параболоцилиндрічні концентратори (США)
Сонячна башта, Севілья, Іспания. Збудована в 2007 р..
