Солнечная энергетика: перспективы в мире и состояние в России

 

Солнечная энергетика: перспективы в мире и состояние в России
Прогноз энергетического баланса в мире до 2100 года (изображение: www.hevelsolar.com)
Солнечная энергетика (СЭ) – одно из наиболее перспективных направлений развития возобновляемых источников энергии. По оценкам специалистов (German Advisory Council on Global change, 2003, рисунок 1), к 2100 году солнце станет доминирующим источником энергии на планете. Во многих странах солнечная энергетика получила активную государственную поддержку и стремительно развивается.

Опыт этих стран показывает, что при определенных климатических, экономических и политических условиях солнечная энергетика уже сегодня может стать реальным конкурентом традиционной энергетике.

Количество солнечной энергии, поступающей на Землю, превышает энергию всех мировых запасов нефти, газа, угля и других энергетических ресурсов, в том числе возобновляемых. Использование всего лишь 0,0125% солнечной энергии могло бы обеспечить все сегодняшние потребности мировой энергетики, а использование 0,5% – полностью покрыть потребности в будущем. Потенциал солнечной энергии настолько велик, что, по существующим оценкам, солнечной энергии, поступающей на Землю каждую минуту, достаточно для того, чтобы удовлетворить текущие глобальные потребности человечества в энергии в течение года.

По используемому принципу преобразования солнечной энергии солнечные энергоустановки делятся на фотоэлектрические, реализующие метод прямого (безмашинного) преобразования солнечной энергии в электрическую с помощью фотоэлектрических преобразователей (ФЭП, или «солнечная батарея», «солнечный модуль»), и термодинамические, в которых солнечная энергия преобразуется сначала в тепло, которое в термодинамическом цикле тепловой машины, в свою очередь, преобразуется в механическую энергию, а затем в генераторе – в электрическую. Наиболее широкое распространение в мире получили именно солнечные фотоэлектрические установки (СФЭУ).

Рисунок 1. Прогноз энергетического баланса в мире до 2100 года. 1 ЭДж = 278 млрд кВт*ч, 100 ЭДж = Годовое потребление США

В России практическое использование солнечной энергии крайне ограничено, несмотря на широкие исследования, которые проводились и проводятся в этом направлении. В стране существует лишь несколько производств солнечных модулей, которые являются основой солнечных фотоэлектрических установок (СФЭУ) различных
типов, и очень ограниченный сегмент потребителей, готовых приобретать СФЭУ. Осведомленность о существовании и возможностях солнечной энергетики находится на низком уровне, отсутствуют законодательные нормы, поддерживающие производство и использование СФЭУ.

Сегодня возникает одновременно целый ряд проектов по созданию и развитию производства СФЭУ в России. Проект строительства завода по производству солнечных модулей на базе передовой тонкопленочной технологии в Чувашской Республике (г. Новочебоксарск), реализуемый компанией «Хевел», – один из таких широкомасштабных проектов. Производственная мощность завода, запуск которого запланирован на конец 2011 года, составит около 1 млн модулей (130 МВт) в год.

Рисунок 2. Среднегодовая дневная сумма солнечной радиации, приходящей на оптимально ориентированную поверхность

Российская Федерация обладает огромным потенциалом использования солнечной энергии. Регионы юга России, Дальнего Востока и Забайкалья отличаются высоким уровнем солнечной радиации (инсоляции), сравнимым с южными регионами Европы, где солнечная энергетика уже получила интенсивное развитие (Данные Института высоких температур (ИВТ) РАН, 2003, рисунок 2).

К примеру, в Германии, на большей части которой уровень солнечной инсоляции значительно ниже, только в 2010 году было установлено более 8 ГВт СФЭУ. Это вдвое больше, чем мощность самой крупной в России атомной электростанции – Ленинградской АЭС, и сравнимо с совокупной мощностью всех электростанций Московского региона, принадлежащих ОАО «Мосэнерго» (11,9 ГВт). Всего же, по различным оценкам, в Германии установлено около 15–20 ГВт СФЭУ, а общая установленная мощность СФЭУ в мире – около 40 ГВт по состоянию на конец 2010 года.

Рисунок 3. Цена (тариф) на электроэнергию для конечных потребителей. Данные ФСТ РФ, анализ компании Branan с учетом расчета себестоимости выработки электроэнергии с помощью дизельных генераторов в труднодоступных районах

К факторам, которые в различной степени влияют на разви тие СЭ в РФ , можно отнести следующие:

 Климатические условия. Данный фактор влияет не только на год достижения сетевого паритета, но и на выбор той технологии СФЭУ, которая наилучшим образом подходит для конкретного региона.

• Государственная поддержка. Наличие законодательно установленных экономических стимулов к развитию солнечной энергетики оказывает решающее значение на
ее развитие. Среди видов государственной поддержки, успешно применяющихся в ряде стран Европы и США, можно выделить: льготный тариф для СЭС, субсидии на строительство СЭС, различные варианты налоговых льгот, компенсация части расходов по обслуживанию кредитов на приобретение СФЭУ.

• Стоимость СФЭУ. Сегодня солнечные электростанции являются одними из наиболее дорогих используемых технологий производства электроэнергии. Однако по мере снижения стоимости 1 кВт*ч выработанной электроэнергии солнечная энергетика становится конкурентоспособной. От снижения стоимости 1Вт установленной мощности СФЭУ (~3000$ в 2010 году) зависит спрос на СФЭУ. Снижение стоимости достигается за счет повышения КПД, снижения технологических затрат и снижения рентабельности производства (влияние конкуренции). Потенциал снижения стоимости 1 кВт мощности зависит от технологии и лежит в диапазоне от 5% до 15% в год.

• Экологические нормы. На рынок солнечной энергетики положительно может повлиять ужесточение экологических норм (ограничений и штрафов) вследствие возможного пересмотра Киотского протокола. Совершенствование механизмов продажи квот на выбросы может дать новый экономический стимул для рынка СФЭУ.

• Баланс спроса и предложения электроэнергии. Реализация существующих амбициозных планов по строительству и реконструкции генерирующих и электросетевых
мощностей компаний, выделившихся из РАО «ЕЭС России» в ходе реформы отрасли, существенно увеличит предложение электроэнергии, может усилить давление на цену
на оптовом рынке электроэнергии. Однако выбытие старых мощностей и одновременное повышение спроса повлечет за собой увеличение цены.

• Наличие проблем с технологическим присоединением. Задержки с выполнением заявок на технологическое присоединение к централизованной системе электроснабжения являются стимулом к переходу к альтернативным источникам энергии, в том числе к СФЭУ. Такие задержки определяются как объективной нехваткой мощностей, так и неэффективностью организации технологического присоединения сетевыми компаниями или недостатком финансирования технологического присоединения из тарифа.

• Инициативы местных властей. Региональные и муниципальные органы управления могут реализовывать собственные программы по развитию солнечной энергетики
или, более широко, возобновляемых/нетрадиционных источников энергии. Сегодня такие программы уже реализуются в Красноярском и Краснодарском краях, Республике
Бурятия и др.

• Развитие собственного производства. Российское производство СФЭУ может оказать положительное влияние на развитие российского потребления солнечной энергетики. Во-первых, благодаря собственному производству усиливается общая осведомленность населения о наличии солнечных технологий и их популярность. Во-вторых, снижается стоимость СФЭУ для конечных потребителей за счет снижения промежуточных звеньев дистрибьюторской цепи и за счет снижения транспортной составляющей.

Важным фактором развития СЭ является сравнение себестоимости электроэнергии, полученной от СФЭУ, со стоимостью электроэнергии, полученной из традиционных источников. Показателем перспективности СЭ, а соответственно и экономической целесообразности применения СФЭУ, в регионе является достижение паритета (равенства) вышеуказанных стоимостей.

Для централизованных потребителей используется термин «сетевой паритет», который означает:

• для генератора: равенство себестоимости электроэнергии, вырабатываемой генератором, и оптового тарифа на электроэнергию (тарифа, по которому традиционная,
«большая» генерация поставляет электроэнергию в сеть);

• для потребителя: равенство себестоимости электроэнергии, вырабатываемой СФЭУ, и розничного тарифа на электроэнергию (тарифа, по которому энергосбытовая компания поставляет электроэнергию конечным потребителям).

Для автономных потребителей в труднодоступных регионах, где нет доступа к общей электрической сети, паритет означает равенство себестоимости электроэнергии, вырабатываемой СФЭУ, и себестоимости электроэнергии, вырабатываемой дизель-генераторами. При этом в некоторых регионах РФ, где существует большая доля дизельной генерации, сетевой паритет уже достигнут.

По оценке Branan, составленной на основе данных Infomine Research Group и экспертов рынка, совокупный парк (установленная мощность) СФЭУ на конец 2008 года составил 4,3 МВт. По оценке исследования, проведенного в рамках программы TACIS (Программа содействия развитию экономических и политических связей Европейского союза со странами Восточной Европы, Кавказа и Средней Азии – Tacis – была инициирована Евросоюзом в 1991 году. Изначально название программы представляло собой английскую аббревиатуру Technical Assistance for Commonwealth of Independent States (Техническое содействие Содружеству Независимых Государств) – TACIS, однако, после того как сфера действия программы распространилась за пределы СНГ, было принято написание Tacis) в 2009 году, возобновляемая энергетика в России при наличии правовой поддержки и экономического участия государства может стать в перспективе важнейшим энергетическим сектором страны с реальным вкладом в суммарное производство электроэнергии и тепла на уровне 30–35% уже к 2030 году, из которых 15–20% может обеспечить гидроэнергетика, до 5–7% – ветроэнергетика, до 10% – биоэнергетика и до 5% – геотермальная и солнечная энергетика. В рамках данного исследования подтверждается, что важность развития новых энергетических направлений на базе ВИЭ в России, помимо большого энергетического, экономического, экологического эффекта, связана с возрождением и дальнейшим развитием высокого технологического и индустриального уровня страны, созданием новых рабочих мест, развитием образовательного и интеллектуального уровня населения.