Поразительный факт: в 1986 году в Крыму, в Щелкино, была построена первая опытная солнечная электростанция мощностью 5 МВт (этого вполне хватило бы на электроснабжение небольшого микрорайона). Иными словами, еще во времена СССР у нас начинались первые (и достаточно уверенные) шаги по созданию альтернативной энергетики.
Об этом факте напомнил своим коллегам профессор Севастопольского государственного университета Владимир Сафонов, выступавший с докладом на пленарном заседании XII Новосибирского Инновационно-инвестиционного форума «Инновационная энергетика». По его словам, сейчас на Западе в плане солнечной энергетики как раз активно развивают то, что у нас начали создавать еще 40 лет назад. Сегодня в США уже создаются солнечные электростанции мощностью 550 МВт, что соответствует атомному энергоблоку. Кстати, по установленной мощности солнечная генерация Крыма в настоящее время уже приближается к 400 МВт и, в принципе, могла бы развиваться и дальше. Объективно этому ничто не мешает. Вопрос, как всегда, уперся в политику, которая на данном этапе определяется российским руководством, не особо расположенным к развитию альтернативной энергетики. Поэтому совсем не удивительно, что полуостров моментально решили «подсадить» на газ и именно за счет газа развивать там систему электроснабжения.
Тем не менее, крымский опыт в области солнечной энергетики дает специалистам богатую пищу для размышлений и в какой-то мере содействует выработке более взвешенных подходов к развитию ВИЭ в целом по стране.
В первую очередь стоит решить вопрос о размерах солнечных станций. А надо ли концентрировать в одном месте огромные энергетические мощности, сопоставимые с мощностями атомных энергоблоков или больших ТЭС? Не лучше ли развивать распределенную генерацию? Владимир Сафонов специально обратил внимание на то, что увеличение размера солнечной станции само по себе не обещает пропорционального увеличения ее мощности. Как раз скрупулезные исследования крымских специалистов показали, что на практике это совсем не так.
«Всё кажется простым до тех пор, – говорит ученый, – пока мы смотрим на один элемент системы. Как только мы начинаем смотреть на всю станцию, как сразу осознаем проблемы, которые неочевидны для физиков с первого взгляда».
Из-за разницы в освещенности, из-за падающих теней, из-за разности температур получается так, что большая станция вырабатывает энергию по минимуму. Ее мощность, по словам Владимира Сафонова, может упасть в восемь раз от расчетных значений. Всё это вынуждает ученых искать оптимальные формы компоновки солнечных модулей. Но даже этого мало. Необходимо еще учитывать скорость обтекания модулей воздушными потоками, поскольку это напрямую связано с охлаждением фотоэлементов. Изменение температуры фотоэлемента на один градус меняет его эффективность на полпроцента. А разница в температуре между отдельными рядами фотоэлементов в большой станции может иногда достигать десяти градусов, а это значит, что разница по мощности будет достигать пяти процентов.
Вывод, сделанный на основании проведенных исследований, предполагает совершенно нестандартное техническое решение. По мнению Владимира Сафонова, целесообразно солнечные модули устанавливать прямо на крышах домов, предусмотрев при этом их охлаждение водой. Иными словами, необходимо использовать комплексный вариант, совмещая солнечные модули с солнечными коллекторами. В этом случае мы одновременно будем получать и электричество, и тепло. Мало того, у нас отпадет необходимость транспортировать электроэнергию на большие расстояния, в чем также видится очевидный плюс.
Такая система, считает Владимир Сафонов, вполне применима для Крыма. На его взгляд, если в Севастополе оборудовать крыши домов подобными комплексами, то можно весь город обеспечить горячей водой и электричеством.
Еще один вывод: уже построенные солнечные электростанции необходимо дополнительно «усиливать» ветрогенераторами, устанавливая последние вблизи солнечных модулей. Эти способы получения электричества хорошо дополняют и как бы страхуют друг друга, особенно если речь идет об условиях Крыма, где солнечное лето чередуется с очень ветреной зимой.
В целом новосибирские специалисты поддерживают приведенные выводы, особенно в той части, которая касается рассредоточения источников солнечной генерации. По этому поводу исполнительный директор Межотраслевого Фонда энергосбережения Алексей Шибанов заметил:
«Мы находимся на переломе законов развития энергетики – от концентрации больших мощностей переходим к локализации энергоисточников. И этот уровень локализации достаточно низкий – вплоть до энергообеспечения отдельно взятого домохозяйства. И именно в этом смысле необходимо рассматривать так называемую альтернативную энергетику. То есть не как замену большой энергетики, а как единственную возможность дать человеку локальный источник энергии – в любом месте его нахождения. Вот эта постановка вопроса совершенно по-другому ставит задачу проектирования, скажем, солнечной энергетики».
По мнению Алексея Шибанова, нет смысла делать солнечные электростанции даже мощностью в 5 МВт. Эта технология, считает он, предназначена для совершенно других вещей: для того чтобы создать оптимальные источники, измеряемые киловаттами или сотнями ватт. И при этом – максимально приближенные к человеку, к его непосредственным, текущим потребностям.
Разумеется, возникает вопрос: насколько применим «крымский опыт» к условиям Новосибирска? Разница в климатических условиях, как мы понимаем, очевидна. С точки зрения специалистов, сибирским регионам так или иначе придется пользоваться традиционными источниками, прежде всего – для получения тепла, поскольку в наших краях потребность в тепле требует выработки энергии, троекратно превышающей потребности в электричестве. С этим аргументом спорить сложно. Далее, на территории НСО ветровая генерация также неэффективна ввиду относительно невысокой средней скорости ветра за сезон (на уровне 3,5 м/с).
Однако, как ни странно, это совсем не исключает эффективного использования в Сибири энергии солнца. Как отметил заведующий лабораторией проблем энергосбережения Института теплофизики СО РАН Михаил Низовцев, «если мы посмотрим на карту России, то Новосибирск находится в достаточно благоприятной зоне с точки зрения использования солнечной энергии. Условия здесь лучше, чем для Москвы или Екатеринбурга».
По данным, которые привел в своем докладе главный научный сотрудник ИТ СО РАН Равель Шарафутдинов, среднегодовое солнечное суммарное излучение, падающее на горизонтальную площадку (киловатт в час на один кв. метр) для Симферополя составляет 1 450, для Сочи – 1 350, для Новосибирска – 1 100. То есть разница невелика. Во всяком случае, Новосибирск в этом плане нисколько не уступает Центральной Европе, где сейчас бурно развивается солнечная энергетика.
Если рассматривать солнечную энергетику как источник электричества, максимально приближенный к человеку (см. выше), то имеет смысл начать ее внедрение с районов или населенных пунктов, малообеспеченных электричеством (вплоть до отдельно стоящих домов). В общем-то, такие шаги уже предпринимаются. Солнечная энергетика в Сибири может стать неким дополнительным резервом электричества. И совсем не исключено, что в ряде случаем ее будут использовать именно в таком качестве – для повышения надежности электроснабжения отдельных домовладений или многоэтажных домов. Причем, по замечанию специалистов, комбинированный вариант (когда солнечные модули используются параллельно с солнечными коллекторами) неплохо подойдет и Новосибирску. То есть крыши домов разумно использовать в качестве такой вот небольшой солнечной «ТЭС». Такой опыт, кстати, также имеется. По крайней мере, стартуя с решения столь небольшой (на первый взгляд) задачи, солнечная энергетика начнет постепенно завоевывать право на жизнь, становиться все более и более популярной в народе. Соответственно, на солнечные системы будет расти спрос, что, в свою очередь, начнет опровергать дежурные тезисы противников ВИЭ о том, будто альтернативная энергетика как таковая несовместима с сибирскими условиями. А дальше можно уже будет ставить вопрос о подключении локальных источников солнечной генерации к общим электрическим сетям.
В конечном итоге в Сибири постепенно всё будет налаживаться, «как в Европе». Речь, конечно же, не идет о том, чтобы вытеснить традиционную генерацию. Речь идет о современной альтернативе. Ведь широкое использование мобильной телефонной связи не привело к уничтожению обычной телефонной сети (да и задачи-то такой никто не ставил). А солнечная энергетика в чем-то действительно напоминает мобильную связь, которую люди выбирают исключительно ради повышения качества жизни. Солнечная энергетика, вне всяких сомнений, придет к нам под тем же «флагом».
Олег Носков
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии