Hodnocení energetické účinnosti zařízení na bázi obnovitelných zdrojů energie

V současné době mnoho zemí po celém světě stále více směřuje ke způsobům, jak šetřit zdroje. V posledních letech se struktura výroby energie ve světě mění směrem k poklesu podílu neobnovitelné energie a zvýšení podílu obnovitelné zdroje energie (OZE)... Nejdynamičtěji se rozvíjejícím odvětvím OZE jsou solární a větrná energie.

Tradičně se rozlišují tyto důvody, které přispívají k rozvoji obnovitelných zdrojů energie:

• rovnoměrnější rozložení na území planety a v důsledku toho jejich větší dostupnost;
• téměř úplná absence emisí znečišťujících látek do životního prostředí během provozu (ne u všech typů obnovitelných zdrojů energie);
• vyčerpávání fosilních zdrojů a neomezené zdroje pro některé typy obnovitelných zdrojů energie (větrné a solární);
• významné zlepšení technologií výroby energie (zejména solární a větrné energie).

Rozvoji obnovitelných zdrojů energie napomáhá i skutečnost, že v současnosti více než 50 zemí světa přijalo (částečně v Rusku) a platí zákony a vládní regulační opatření na podporu obnovitelných zdrojů energie. Důležitým faktorem pro rozvoj obnovitelných zdrojů energie je navíc snižování kapitálových investic do výstavby energetických zařízení na nich založených.

Nejvýraznější snížení měrných kapitálových investic do výstavby připadá na taková energetická zařízení, jako jsou větrné elektrárny (HPP) asolární fotovoltaické elektrárny (SPPP)… Pro zařízení na obnovitelné zdroje energie, jako je např vodní elektrárny (HPP), malý vodní elektrárny (VVE), geotermální elektrárny (GeoPP) abioelektrárny (BioTES)hodnoty kapitálových investic poklesly, ale ne výrazně. Navíc se v posledních letech projevuje tendence snižovat provozní (běžné) náklady asoučasná hodnota elektřiny (vyrovnané náklady na energii – LCOE).

V současné době jsou zařízení na výrobu energie z obnovitelných zdrojů za určitých podmínek ekonomicky poměrně konkurenceschopná.

Důvody tak intenzivního rozvoje obnovitelných zdrojů energie, zejména větrné a solární energie, spočívají i v tom, že se ve světě změnil přístup k hodnocení účinnosti energetických zařízení směrem k multikriteriálnímu, existuje tendence k decentralizace zásobování energií a regionální energetický rozvoj, zejména na základě obnovitelných zdrojů energie. …

V zahraniční praxi se k hodnocení účinnosti elektroenergetických zařízení vedle ekonomických ukazatelů používají i energetické a environmentální ukazatele.

Jako energetické indikátory jsou přijímány následující: doba návratnosti energie (EPBT) apoměr energetické účinnosti (návratnost investic (EROI)).

Doba energetické návratnosti udává dobu, po kterou uvažovaná elektrárna vyrobenou energií kompenzuje energetické náklady na její vznik, provoz a vyřazení z provozu.

Poměr energetické účinnosti je poměr energie vyrobené během provozní fáze k energii spotřebované během životního cyklu elektrárny, který se skládá ze tří hlavních fází: výstavba, provoz a vyřazení z provozu.

Hlavní environmentální indikátory jsou:

• potenciál globálního oteplování (GWP);
• oxidační potenciál (AP);
• Eutrofizační potenciál (EP)

Potenciál globálního oteplování — ukazatel, který určuje míru dopadu různých skleníkových plynů na globální oteplování.

Oxidační potenciál — ukazatel charakterizující dopad emisí znečišťujících látek schopných tvořit kyseliny na životní prostředí.

Potenciál eutrofizace — ukazatel charakterizující zhoršení kvality vody v důsledku akumulace živin ve vodě.

Hodnoty těchto ukazatelů jsou stanoveny na základě následujících znečišťujících látek: potenciál globálního oteplování je počítán na základě CO, CO2 a CH4 a je měřen v kgCO2ekv., oxidační potenciál — SO2, NOx a HCl a měřen v kgSO2ekv., eutrofizační potenciál — PO4, NH3 a NOx a měří se v kg PO4ekv.Každý druh znečišťující látky má svou specifickou hmotnost.

Četné studie prokázaly: elektrická zařízení založená na obnovitelných zdrojích energie, zejména SFES a WPP, zpravidla energeticky a ekologicky účinnějšínež zařízení pro neobnovitelnou energii.

Energetická účinnost energetických zařízení na bázi obnovitelných zdrojů energie (zejména větrné a solární energie) se v posledních 5-10 letech výrazně zvýšila.

Tabulka ukazuje odhady doby energetické návratnosti získané různými autory pro větrné elektrárny na pevnině a SEP různých typů a VE různých kapacit. Z toho vyplývá, že energetická návratnost větrných elektráren na pevnině je 6,6 až 8,5 měsíce, SFES 2,5–3,8 roku a malých vodních elektráren 1,28–2,71 roku.

Snížení z hlediska úhrady energie elektráren na bázi obnovitelných zdrojů energie je dáno tím, že ve světě došlo za posledních 15-20 let k výraznému rozvoji a zdokonalování technologií výroby energetických zařízení a prvků energetických zařízení.

Nejzřetelněji je tento trend vysledován u VE a VE, u nichž hlavní podíl spotřeby energie během životního cyklu připadá na výrobu hlavního energetického zařízení (větrné turbíny a fotovoltaické konvertory).

Takže např. podíl spotřeby energie pro hlavní energetické zařízení vodní elektrárny je cca 70-85% a pro SVP 80-90%.Pokud budeme vodní elektrárny a vodní elektrárny považovat za součást větrných a solárních parků, pak se měrná váha složek nákladů na energii bude v tomto případě mírně lišit od uvedených hodnot, neboť bude nutné vzít v úvahu energii náklady na výrobu z kabelů.

Zvyšující se ekonomická konkurenceschopnost energetických zařízení na bázi OZE a také jejich vyšší energetická a environmentální účinnost ve srovnání s neobnovitelnými zdroji přispívá ke stále intenzivnějšímu rozvoji energetických zařízení na bázi OZE ve světě.

Podle prognóz se bude instalovaný výkon zařízení na obnovitelné zdroje energie, zejména větrné a solární, ve světě v krátkodobém i dlouhodobém horizontu nadále zvyšovat. Ve světě se také podle prognóz bude zvyšovat podíl obnovitelných zdrojů energie na celkové výrobě energie.

hodnocení energetického a environmentálního vlivu elektráren během životního cyklu. Tyto odhady to ukazují energetická zařízení na bázi obnovitelných zdrojů energie (zejména větrné elektrárny a VJP) jsou ve většině případů energeticky a ekologicky efektivnější než neobnovitelné zdroje energie.

Výběr nejúčinnějších možností energetických zařízení v Rusku se v současné době provádí pouze na základě ukazatelů ekonomické účinnosti. Zjišťování energetické a environmentální účinnosti elektráren během životního cyklu, včetně těch na bázi obnovitelných zdrojů energie, není prováděno, což neumožňuje komplexní posouzení jejich účinnosti.

V Rusku existuje velké množství decentralizovaných a energeticky deficitních regionů a oblastí se slabou síťovou infrastrukturou, vyčerpanými energetickými fondy, ale s velkým potenciálem větrné, solární a dalších druhů obnovitelné energie, jejichž využití s ​​komplexní celkové hodnocení, se může ukázat nejen ekonomicky, ale i energeticky a ekologicky efektivnější než využívání neobnovitelných zdrojů energie.

Na základě článku doktora technických věd profesora G.I. Sidorenko «O problematice účinnosti energetických zařízení založených na obnovitelných zdrojích energie» v časopise «Energy: Ekonomika, technologie, ekologie»