Đánh giá hiệu quả năng lượng của các cơ sở dựa trên các nguồn năng lượng tái tạo

Hiện nay, nhiều quốc gia trên thế giới đang ngày càng hướng tới các biện pháp tiết kiệm tài nguyên. Trong những năm gần đây, cơ cấu sản xuất năng lượng trên thế giới đã thay đổi theo hướng giảm tỷ trọng năng lượng không tái tạo và tăng tỷ trọng năng lượng tái tạo. nguồn năng lượng tái tạo (RES)... Các ngành công nghiệp RES đang phát triển năng động nhất là năng lượng mặt trời và năng lượng gió.

Theo truyền thống, những lý do sau đây được phân biệt góp phần phát triển các nguồn năng lượng tái tạo:

• phân phối đồng đều hơn trên lãnh thổ của hành tinh và do đó, tính khả dụng cao hơn của chúng;
• gần như hoàn toàn không phát thải chất ô nhiễm ra môi trường trong quá trình vận hành (không phải đối với tất cả các loại nguồn năng lượng tái tạo);
• cạn kiệt tài nguyên hóa thạch và tài nguyên không giới hạn đối với một số loại nguồn năng lượng tái tạo (gió và mặt trời);
• những cải tiến đáng kể trong công nghệ sản xuất năng lượng (đặc biệt là năng lượng mặt trời và năng lượng gió).

Sự phát triển của các nguồn năng lượng tái tạo cũng được tạo điều kiện bởi thực tế là hiện tại hơn 50 quốc gia trên thế giới đã thông qua (một phần ở Nga) và có hiệu lực pháp luật và các biện pháp quản lý của chính phủ để hỗ trợ năng lượng tái tạo. Ngoài ra, một yếu tố quan trọng để phát triển các nguồn năng lượng tái tạo là giảm đầu tư vốn vào việc xây dựng các cơ sở năng lượng dựa trên chúng.

Việc giảm đáng kể nhất trong đầu tư vốn cụ thể trong xây dựng rơi vào các cơ sở năng lượng như nhà máy điện gió (HPP) Vànhà máy điện quang điện mặt trời (SPPP)… Đối với các cơ sở năng lượng tái tạo như nhà máy thủy điện (HPP), bé nhỏ nhà máy thủy điện (HPP), nhà máy điện địa nhiệt (GeoPP) Vànhà máy điện sinh học (BioTES), giá trị vốn đầu tư có giảm nhưng không đáng kể. Ngoài ra, trong những năm gần đây đã có xu hướng giảm chi phí hoạt động (hiện tại) vàgiá trị hiện tại của điện năng (chi phí năng lượng quy dẫn - LCOE).

Hiện tại, các cơ sở năng lượng tái tạo trong những điều kiện nhất định khá cạnh tranh về mặt kinh tế.

Nguyên nhân của sự phát triển mạnh mẽ các nguồn năng lượng tái tạo, đặc biệt là năng lượng gió và mặt trời như vậy còn nằm ở chỗ, cách tiếp cận đánh giá hiệu quả các cơ sở năng lượng trên thế giới đã thay đổi theo hướng đa tiêu chí, có xu hướng phân cấp hệ thống cung cấp năng lượng và phát triển năng lượng vùng, nhất là dựa trên các nguồn năng lượng tái tạo. …

Trong thực tế nước ngoài, cùng với các chỉ số kinh tế, các chỉ số năng lượng và môi trường được sử dụng để đánh giá hiệu quả của các cơ sở năng lượng điện.

Những điều sau đây được chấp nhận là chỉ số năng lượng: thời gian hoàn vốn năng lượng (EPBT) Vàtỷ lệ hiệu quả năng lượng (lợi tức đầu tư (EROI)).

Thời gian hoàn vốn năng lượng cho biết thời gian mà nhà máy điện được xem xét với năng lượng được tạo ra sẽ bù đắp cho chi phí năng lượng trong quá trình xây dựng, vận hành và ngừng hoạt động.

Tỷ lệ hiệu quả năng lượng là tỷ lệ giữa năng lượng được tạo ra trong giai đoạn vận hành so với năng lượng tiêu thụ trong vòng đời của một nhà máy điện, bao gồm ba giai đoạn chính: xây dựng, vận hành và ngừng hoạt động.

Các chỉ tiêu môi trường chính là:

• tiềm năng nóng lên toàn cầu (GWP);
• thế oxy hóa (AP);
• Tiềm năng phú dưỡng (EP)

Tiềm năng nóng lên toàn cầu — một chỉ số xác định mức độ tác động của các loại khí nhà kính khác nhau đối với sự nóng lên toàn cầu.

khả năng oxy hóa - một chỉ số đặc trưng cho tác động đối với môi trường của việc phát thải các chất ô nhiễm có khả năng tạo thành axit.

Tiềm năng phú dưỡng — một chỉ số đặc trưng cho sự suy giảm chất lượng nước do sự tích tụ các chất dinh dưỡng trong nước.

Giá trị của các chỉ số này được xác định dựa trên các chất gây ô nhiễm sau: tiềm năng nóng lên toàn cầu được tính toán dựa trên CO, CO2 và CH4 và được đo bằng kgCO2eq, khả năng oxy hóa — SO2, NOx và HCl và được đo bằng kgSO2eq., tiềm năng phú dưỡng — PO4 , NH3 và NOx và được đo bằng kg PO4eq.Mỗi loại chất ô nhiễm có khối lượng riêng.

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra: cơ sở điện dựa trên các nguồn năng lượng tái tạo, đặc biệt là SFES và WPP, theo quy luật, năng lượng và sinh thái hiệu quả hơnhơn các cơ sở năng lượng không tái tạo.

Hiệu suất năng lượng của các cơ sở năng lượng dựa trên các nguồn năng lượng tái tạo (đặc biệt là năng lượng gió và mặt trời) đã tăng lên đáng kể trong 5-10 năm qua.

Bảng này cho thấy các ước tính về thời gian hoàn vốn năng lượng do các tác giả khác nhau thu được đối với các nhà máy điện gió trên bờ và SEP thuộc các loại khác nhau và HPP có công suất khác nhau. Từ đó, suy ra rằng thời gian hoàn vốn năng lượng đối với các trang trại gió trên bờ lần lượt là 6,6 đến 8,5 tháng, SFES là 2,5–3,8 năm và các nhà máy thủy điện nhỏ là 1,28–2,71 năm.

Việc giảm thanh toán năng lượng của các nhà máy điện dựa trên các nguồn năng lượng tái tạo là do trên thế giới trong 15-20 năm qua đã có sự phát triển và cải tiến đáng kể về công nghệ sản xuất các thiết bị và bộ phận năng lượng. của thiết bị năng lượng.

Xu hướng này thể hiện rõ nhất ở các HPP và HPP, trong đó phần lớn tiêu thụ năng lượng trong suốt vòng đời rơi vào việc sản xuất các thiết bị năng lượng chính (tua-bin gió và bộ chuyển đổi quang điện).

Vì vậy, ví dụ, tỷ lệ tiêu thụ năng lượng cho các thiết bị năng lượng chính của nhà máy thủy điện là khoảng 70-85% và đối với SFES là 80-90%.Nếu chúng ta coi các nhà máy thủy điện và nhà máy thủy điện là một phần của công viên năng lượng mặt trời và gió, thì trọng lượng riêng của các thành phần chi phí năng lượng trong trường hợp này sẽ khác một chút so với các giá trị đã cho, vì cần phải tính đến năng lượng chi phí cho sản xuất từ ​​dây cáp.

Tăng khả năng cạnh tranh kinh tế của các cơ sở năng lượng dựa trên RES, cũng như hiệu quả môi trường và năng lượng cao hơn so với các nguồn không tái tạo, góp phần vào sự phát triển ngày càng mạnh mẽ của các cơ sở năng lượng dựa trên RES trên thế giới.

Theo dự báo, công suất lắp đặt của các cơ sở năng lượng tái tạo, đặc biệt là điện gió và điện mặt trời trên thế giới sẽ tiếp tục tăng cả trong ngắn hạn và dài hạn. Ngoài ra, theo dự báo, tỷ trọng của các nguồn năng lượng tái tạo trong tổng sản lượng năng lượng của thế giới cũng sẽ tăng lên.

năng lượng vòng đời và đánh giá hiệu suất môi trường của các nhà máy điện. Những ước tính này cho thấy rằng các cơ sở năng lượng dựa trên các nguồn năng lượng tái tạo (đặc biệt là các nhà máy điện gió và SFES) trong hầu hết các trường hợp đều hiệu quả hơn về mặt năng lượng và môi trường so với các nguồn năng lượng không tái tạo.

Việc lựa chọn các phương án hiệu quả nhất cho các cơ sở năng lượng ở Nga hiện chỉ được thực hiện trên cơ sở các chỉ số về hiệu quả kinh tế. Việc xác định hiệu quả năng lượng và môi trường trong vòng đời của các nhà máy điện, bao gồm cả những nhà máy dựa trên các nguồn năng lượng tái tạo, không được thực hiện, điều này không cho phép đánh giá toàn diện về hiệu quả của chúng.

Ở Nga, có một số lượng lớn các khu vực phi tập trung và thiếu năng lượng và các khu vực có cơ sở hạ tầng mạng yếu, quỹ năng lượng cạn kiệt, nhưng có tiềm năng lớn về năng lượng gió, mặt trời và các loại năng lượng tái tạo khác, việc sử dụng chúng, với sự toàn diện đánh giá tổng thể, có thể không chỉ mang lại hiệu quả kinh tế mà còn hiệu quả hơn về mặt năng lượng và môi trường so với việc sử dụng các nguồn năng lượng không thể tái tạo.

Dựa trên bài báo của Tiến sĩ Khoa học Kỹ thuật, Giáo sư G.I. Sidorenko «Về vấn đề hiệu quả của các cơ sở năng lượng dựa trên các nguồn năng lượng tái tạo» trên tạp chí «Năng lượng: Kinh tế, Công nghệ, Sinh thái»