СУЧАСНИЙ СТАН ТА ПЕРСПЕКТИВИ РОЗВИТКУ СОНЯЧНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ НА ПРИКЛАДІ ТЕРНОПІЛЬСЬКОЇ ОБЛАСТІ
Міністерство освіти і науки України
Управління освіти і науки Тернопільської облдержадміністрації
Тернопільське обласне комунальне територіальне відділення Малої академії наук України
Відділення:науки про Землю Секція: Географія та ландшафтознавство
СУЧАСНИЙ СТАН ТА ПЕРСПЕКТИВИ РОЗВИТКУ СОНЯЧНИХ
ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ НА ПРИКЛАДІ ТЕРНОПІЛЬСЬКОЇ ОБЛАСТІ
Роботу виконав:
Мисак Роман Дмитрович, учень 11-го класу загальноосвітньої школи І-ІІІ ступенів с. Олієва Зборівського району
Науковий керівник:
Романишин Степан Богданович, вчитель географії загальноосвітньої школи І-ІІІ ступенів с. Олієва
Тернопіль – 2020
РОЗДІЛ І СОНЯЧНІ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЇ В УКРАЇНІ.............................. 5
ВИСНОВКИ………………………………………………………………..…....17
ВИКОРИСТАНІ ДЖЕРЕЛА………………………………………………..…..18
ДОДАТКИ.……………………………………………….………………..……..19 ВСТУП
Викликом сьогоднішнього часу є збереження природного середовища від цивілізаційного тиску. В час, коли природа змінюється, екологічні проблеми виходять на перше місце і стають змістом виживання людства в цілому. Ні у кого немає сумніві у зміні ставлення людей до природи. Сумніви лише в одному – пройшло людство точку неповернення чи ні.
Сонячна електроенергетика є одним із прикладів використання відновних джерел енергії, які є екологічно чистими. Проте не все так просто.
Метою нашої роботи є відстеження розвитку сонячної електроенергетики в Україні, та Тернопільській області зокрема.
Об’єктом вивчення є сонячна електроенергетика, як складова національної енергетичної системи України.
Предмет вивчення – просторове поширення електростанцій на території України та Тернопільської області, їх проблеми та перспективи розвитку на прикладі СЕС Лопушани.
Актуальність даної теми полягає у дослідженні сонячної електроенергетики, як галузі, що найбільш динамічно розвивається. Адже темпи приросту потужностей генерування електроенергії складають в останні 2 роки мало не 100%. Разом із тим, сонячна електроенергетика, може стати тим вагомим рушієм, що виведе Україну на шлях усунення залежності від імпортних енергоносіїв. Позитивним зрушенням в цьому напрямку є зростання частки електроенергії, отриманої із відновних джерел енергії, в структурі виробленої електроенергії, до 11% вже у 2020році.
Новизна роботи полягає у висвітленні проблем, з якими може зіткнутися енергетична системи при збільшенні кількості сонячних електростанцій, аналізі територіального розміщення в Україні та в межах Тернопільської області.
Тема моєї роботи є новою, тому літератури по даній тематиці є дуже мало, а системних досліджень я не зустрічав. Безумовно сучасні географи досліджують сонячну електроенергетику, але в комплексі із іншими галузями електроенергетичного комплексу. Вагомий внесок у функціонування і розвитку електроенергетичного комплексу України зробили такі вчені, як Ф. Волак, Б.З. Гамма, В.М. Геєць, Р.Р. Голуб, С.І. Гречана, М.П. Ковалко, М.М. Кулик, Г.П. Кутовий, М.А. Павловський, Д.В. Солоха, В.О. Точилін, Б.Г. Шелегеда, А.К. Шидловський та ін. Проте розвиток електроенергетичного комплексу все ще залишається в стадії розробки.[7] Завданням даної роботи є:
1. Вивчити стан розвитку сонячної електроенергетики в Україні, факторів, що сприяють стрімкому розвитку, та таких, що складають проблему зараз, або можуть становити в майбутньому.
2. Проаналізувати розміщення сонячних електростанцій в Тернопільській області, визначити перспективи їх подальшого розвитку.
3. Описати процес будівництва сонячної електростанції в с.Лопушани.
4. Проаналізувати можливі шляхи подолання проблемних місць сонячної електроенергетики.
В процесі написання даної науково-дослідницької роботи ми користувалися такими методами досліджень: описовий, порівняння, аналізу, синтезу, літературний, картографічний, статистичний.
Дане дослідження має практичне значення. Результати дослідження можуть бути використані під час вивчення теми електроенергетика. Також матеріали є необхідні при проведенні дискусій про сучасний стан економіки України. Збереження матеріалів може послужити згодом для опису будівництва СЕС в Лопушанах.
РОЗДІЛ І СОНЯЧНІ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЇ В УКРАЇНІ.
Цьогоріч Україна посіла 8 місце в світі за привабливістю інвестицій в альтернативну енергетику, піднявшись відразу на 55 позицій у рейтингу.
Про це йдеться в щорічному звіті Climatescope 2019, підготовленому дослідницькою агенцією Bloomberg New Energy Finance.
Аналітичний центр стверджує, що причиною зростання стали реформи енергетичного сектору, привабливі "зелені" тарифи і податкові ставки.
Верхні рядки рейтингу традиційно поділили найбільші економіки, що розвиваються: Індія, Чилі, Бразилія, Китай, Аргентина. До них приєдналися Йорданія і Кенія.
Зростання відбулося в основному завдяки величезному стрибку інвестиційних потоків в Україну, який 2018 року становив 801 мільйон доларів порівняно з 46 мільйонами доларів у 2017 році. При цьому зберігається високий потенціал зростання обсягу інвестицій, оскільки за останнє десятиліття країни Європи, які не входять до Євросоюзу, отримали всього 6% від загального капіталу чистої енергії, вкладеного в ринки, що розвиваються. [5]
Україна у 2020 році може виконати свою Енергетичну стратегію і досягти 11% виробництва електроенергії з відновлюваних джерел енергії, але при цьому виникне дефіцит коштів для виплат інвесторам за "зеленим" тарифом. [12]
Лідером відновлювальної енергетики в Україні є сонячна електроенергетика – тобто перетворення світлового потоку сонячної енергії у електричну енергію. Відбувається це завдяки застосуванню кремнієвих сонячних батарей, ККД яких доходить до 20 %. Але вартість отримання чистого кремнію досить велика. Кремній, в якому на 10 кг продукту припадає не більше 1 грама домішок коштує стільки ж, скільки збагачений уран для електростанцій.
Інший спосіб перетворення сонячної енергії – спорудження геліотермальних станцій. Коли за допомогою дзеркал, що повертаються, фокусують сонячні промені на резервуарі з водою. Він нагрівається і водяна пара, що утворюється крутить генератор.
Проте найбільше застосовують саме фотогальванічні панелі, через простоту спорудження і обслуговування.
На території України перша промислова сонячна електростанція СЕС5 була побудована в Криму 1985р. поблизу м.Щолкіного. Вона мала потужність 5 МВт, що становило 24,5% потужності всіх сонячних електростанцій світу. За 10 років роботи вона дала 2млн кВт год.
електроенергії. В середині 90-х років її закрили. [1]
Початок будівництва СЕС припадає на 2010р. А з кожним роком будівництво набирало все більших темпів. Цьому сприяв «зелений тариф», встановлений для пільгової закупівлі електроенергетики, виробленої на електростанціях з відновним джерелом енергії, запровадження 10% покриття комісії банківських кредитів, взятих під будівництво СЕС, прості і зрозумілі правила ведення бізнесу і відносна простота будівництва, монтажу фотогальванічних панелей.
Найбільші в на території України СЕС це: [5] Ø Нікопольська СЕС – 240 МВт.
Ø Покровська СЕС – 240 МВт.
Ø Чорнобильська СЕС – 100 МВ. Ø Ключі/Перове СЕС – 100 МВт.
Частина зведених СЕС опинилася на території захопленого Криму, як от Ключі/Перове СЕС, Охотниківська СЕС, Митяївська СЕС.
Графік 1.1 Виробництво електроенергії СЕС на території України.[3]
Як бачимо на графіку, перший проміжний пік розвитку настав у 2013 році. У 2014 році відбувся спад , через військові дії, захоплення частини сонячних електростанцій на території Криму. Адже саме в Криму є найбільш сприятливі умови для будівництва СЕС. І лише у 2017р. стало можливим досягнути і дещо перевершити показники 2013року. Це сталося, завдяки спрощенню законодавства, усунення монополізації ринку найбільшими гравцями у сфері електроенергетики. Тоді в Україну почали вливатися численні приватні інвестиції саме у сферу відновної електроенергетики, це дало свої плоди у 2018, а особливо у 2019 році. Відповідно із зростанням попиту на фотогальванічні панелі відкривається фабрика із виробництва цього продукту у Вінницькій області. Появляються численні фірми, які зводять малі СЕС, від початку і до підключення.
Доступність СЕС, їх відносно мала вартість – в середньому достатньо 9 тис. євро, спричинила потужний розвиток малих, домашніх СЕС, що монтуються, переважно, на дахах будівель.
Графік 1.2 Кількість приватних господарств на території України, що встановили фотогальванічні панелі.[3]
Їх кількість зростає теж дуже швидко. Так само швидко збільшується і кількість виробленої електроенергії.
Графік 1.3 Виробництво електроенергії приватними мініСЕС на території України.[3]
Найбільше сонячних електростанцій будують у південних регіонах нашої держави, оскільки там значно більша кількість сонячної радіації поступає на земну поверхню.
Проте, аналізуючи кількість приватних СЕС по території країни, залежність від природних факторів не простежується. Навпаки, Найбільшу кількість таких СЕС споруджено у Київській області – 727. ( станом на 30.09.2018р.) На другому місці – Дніпропетровська область(694); На третьому – Тернопільська (522). Очевидно тут відіграє роль, бажання людей змінюватися, запозичувати новинки і активно розвиватися.
ØДо переваг сонячної енергетики слід віднести наступні фактори;
ØВикористання практично невичерпного джерела енергії
ØЕкологічно чисте виробництво електроенергії
ØПростота монтажу та обслуговування фотоелектричних панелей
ØВикористання економічно малоцінних територій, рекультивовані кар’єри, екологічно забруднена Чорнобильська зона, дахи споруд, схили пагорбів із великою крутизною та ін..[7] Проте поряд із перевагами є ще ряд суттєвих недоліків.
Не постійність роботи. Насправді це найсерйозніша проблема Головною особливістю роботи СЕС є погана прогнозованість їх потужності навіть в короткостроковій перспективі та можливість швидких змін потужності, а також значні відмінності графіків виробництва електроенергії у різні дні, що обумовлює значне зростання вимог до маневрених можливостей генеруючих потужностей об’єднаної енергетичної системи (ОЕС) як по первинному регулювання для компенсації флуктуацій потужності СЕС, так і для компенсації змін їх потужності на протязі певних періодів часу, зокрема, нічного провалу. Адже пік виробництва електроенергії припадає на 11-15 годину дня, а пік споживання електроенергії припадає на 8-10 та 16-20 години доби. Окрім того, із погіршенням прозорості атмосфери падає і виробництво енергії.[1]
Поряд із цим, впровадження ВЕС та СЕС практично не знижує потребу в традиційній генерації, бо під час сумісного максимуму навантажень в ОЕС України - СЕС не працюють, а потужність ВЕС, з огляду на необхідність забезпечення адекватності генеруючих потужностей в ізольованому режимі, необхідно приймати з урахуванням можливості безвітряної погоди в цей час, що притаманно дням з мінімальними температурами, коли навантаження в ОЕС максимальне.У цьому контексті, при високих темпах зростання потужності ВЕС та СЕС в ОЕС України, необхідно буде або забезпечити дуже швидкі темпи такої адоптації, що обумовлено значною часткою АЕС в структурі генеруючих потужностей енергосистеми, низькими маневреними можливостями та високою ступеню зносу основної частини вугільних енергоблоків ТЕС, незначним базовим навантаженням При цьому найбільшими ризиками у перспективі, при швидкому нарощуванні потужності ВЕС та СЕС, а також ТЕЦ на біомасі, в контексті можливості сталого зростання економіки, є необхідність скорочення обсягу використання потужності існуючих АЕС, або швидка заміна вугільних ТЕС на високоманеврені газові технології та впровадження спеціальних технологій для забезпечення балансової надійності енергосистеми. Такий їх вплив пояснюється тим, що ГЕС не мають гарантованого регулюючого діапазону, а специфіка ГАЕС полягає в необхідності витримувати цикли виробництва електроенергії та акумулювання первинного енергоносія – води і їх гарантоване застосування для компенсації коливань потужності ВЕС та СЕС не можливо. Поряд з цим, використання для цих цілей ГАЕС веде до значного зростання вартості електроенергії, а використання ГЕС не дає екологічного ефекту. Тому коливання їх потужності необхідного компенсувати за рахунок регулюючого діапазону ТЕС, а флуктуації – збільшенням обсягів первинного резерву як а ТЕС, так і за рахунок впровадження технологій акумулювання та швидкодіючих споживачіврегуляторів. Для спрощеного формалізованого пояснення можливості забезпечення адекватності ОЕС або за рахунок поступової відмови від використання АЕС, або необхідності заміщення вугільної генерації високоманевреною газовою, при цьому, навіть за такого розвитку генеруючих потужностей при нарощуванні потужності ВЕС та СЕС поступове зниження можливостей використання АЕС буде необхідним. [4]
Іншою проблемою використання СЕС на фотоелементах є низький ККД панелей. Останнім часом ККД сонячних елементів різко підвищився, чому сприяло більш поглиблене розуміння фізичних явищ, які відбуваються в сонячних елементах, створення більш сучасних технологічних прийомів їх виготовлення і розробки нових удосконалених конструкцій елементів з різних напівпровідникових матеріалів. Кремнієві фотоелементи, а в останній час і фотоелементи з арсеніду галію та інших широкозонних напівпровідників, завдяки високому ККД, що досягає у кращих зразків 1522% (а при використанні складних каскадних систем на їх основі – навіть 2730%), широко застосовуються як фотоелектричні перетворювачі сонячного випромінювання або сонячні елементи. З середини 2009 року компанія Spectrolab (підрозділ Boeinq, США) розпочала серійний випуск сонячних батарей із застосуванням нанотехнологій (середній ККД – 38,5%). [5]
Також потрібно мати на увазі, що кожен рік прозорість верхнього шару панелей знижується і відповідно ККД теж падає. Тому строк служби складає 30-50 років.
Хоч саме використання фото панелей є екологічно чистим, але при їх виробництві використовують отруйні речовини, наприклад, свинець, кадмій, галій, миш'як тощо, та велику кількість інших небезпечних речовин. І масове їх застосування поставить найближчим часом складне питання їх переробки та утилізації.
Поверхню фотопанелей потрібно очищати від пилу і інших забруднень.
За їх площі в декілька квадратних кілометрів, це може викликати утруднення.
РОЗДІЛ ІІ СТАН ТА ПЕРЕСПЕКТИВИ РОЗВИТКУ СОНЯЧНОЇ ЕЛЕКТРОЕНЕРГЕТИКИ В ТЕРНОПІЛЬСЬКІЙ ОБЛАСТІ
Тернопільська область увійшла до трійки регіонів України, де найактивніше розвивається сонячна електроенергетика. Найбільше сонячних електростанцій у домогосподарствах, станом на 30.06.2019р, встановлено :
Дніпропетровська –1546;
Тернопільська –1211;
Київська (із м. Київ) –1082.
На Тернопільщині бум сонячних електростанцій почався чотири роки тому, коли Верховна Рада ухвалила закон про запровадження «зеленого» тарифу для таких джерел енергії потужністю до 30 кВт. Тоді в області почали діяти перші 120 приватних сонячних електростанцій. Нині їх уже у десять разів більше. Розміщені вони рівномірно по всій території області. [12] Найбільше концентруючись у великих селах та містечках. Також помітно зростає їх кількість у приміській зоні Тернополя. Наприклад у Залізцях налічується 6 приватних СЕС. Розміщують їх на дахах та на присадибних ділянках.
Якщо порівнювати ситуацію із сусідньою Польщею, то спостерігається відмінність. У Польщі СЕС домашнього типу орієнтовані на незалежність від постачання електроенергії, забезпечення власних потреб в енергії. То в Україні на першому місці стоїть можливість заробити на «зеленому тарифі».
Тепер щодо промислових сонячних електростанцій. Межа між промисловими та побутовими СЕС – 30-50 КВт. Якщо менше – це побутова, а більше – промислова.
Перша промислова сонячна електростанція в нашій області була побудована поблизу с. Скоморохи Бучацького району у 2014 р. ЇЇ потужність склала 0,015МВт. А уже у 2017 таких електростанцій налічується 10. А також видано дозволи на будівництво ще 10 сонячних електростанцій.
Станом на грудень 2019 року в Тернопільській області введено в експлуатацію 23 сонячні електростанції. Найбільшою із них є СЕС Добрівляни Заліщицького району. ЇЇ потужність 7 МВт. Енергії. Площа 9 га. У проект Добрівлянська СЕС інвестовано 158 млн гривень. Електростанція має 16 000 модулів. Спершу фотоелектростанція, власником якої є ―ФОРА С‖, розташовувалася на 6-ти га, але минулого року було орендовано додаткових 3,5 гектари, на яких відкрили другу чергу потужностей. Дана електростанція входить в десятку найбільших діючих СЕС в Україні (станом на квітень 2019 року, без урахування тимчасово не підконтрольних уряду територій).[6]
Таблиця 2.1 Розподіл сонячних електростанцій по адміністративних підрозділах Тернопільської області[10]
Таким чином найбільша кількість СЕС знаходиться на території Теребовлянського району – 8. Центрами виступають населенні пункти Глещава, де фірма біоенергопродукт на дахах промислових споруд розмістила 5 окремих блоків електор панелей. Там же, фірма «Топільче» розмістила свою дахову СЕС. В Теребовлянському районі декілька дахових електростанцій є і на території Микулинців. Не лише дахові СЕС представлені в даному районі. Є і наземні, які об лаштовані на малопридатних для с/г землях. Наприклад, с. Вербівці, с. Вишнівчик, с. Соколів.
Також на фоні інших районів виділяється і Заліщицький район. Тут є 5 великих сонячних електростанцій на схилах пагорбів. В тому числі і Добровлянська СЕС – найпотужніша в області. СЕС Іване Золоте того ж району при закінченні монтажних робіт ІІ черги видаватиме 9,8 МВт. Енергії і стане першою за величиною СЕС в області.
Натомість є сім районів області де немає жодної СЕС. І серед них досить розвинуті Кременецький та Підволочиський.
У п’яти районах знаходиться лише одна СЕС.
Також доволі цікавим є факт створення комплексу вітрової електроенергетики та сонячної у с. Куряни Бережанського району. Це дає можливість більш ритмічно проводити виробництво та планування.
Говорити про якісь принципи розміщення мабуть недоцільно. Оскільки вимоги до будівництва СЕС досить прості. Наявність вільної площі розміром до 100 га. Рідко яка СЕС має більшу площу. Територія повинна бути із категорії «не угіддя» і не використовуватися в С/Г. Оскільки на землях с/г призначення споруджувати СЕС заборонено. Також, ділянка не повинна бути схилом із експозицією північних румбів. Навпаки, бажана, південна експозиція. До місця виробництва електроенергії повинна вести налагоджена дорога, оскільки на будівництво основ під панелі СЕС потрібно велику кількість бетону.
Очевидно що найбільше значення при розміщенні СЕС мають особисті зв’язки засновників, та зацікавленість керівництва району у сприянні спорудження сонячних електростанцій, та інші доволі випадкові фактори.
РОЗДІЛ ІІІ СПОРУДЖЕННЯ СОНЯЧНОЇ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЇ У С. ЛОПУШАНИ ЗБОРІВСЬКОГО РАЙОНУ
На даний момент у Зборівському районі вже діє дві сонячні електростанції. Обидві були введені в експлуатацію одночасно – 14 листопада 2019року.
Перша з них, дахова сонячна електростанція «Мшанець», розташована в с. Мшанець, вул. Загребля, буд. 21 на території Товариства з обмеженою відповідальністю «АГРОЛАН-3». Потужність - 271,21 КВт. Це будівлі машинно-тракторної станції та току колишнього колективного господарства, які використовує сучасний власник за призначенням. А виробництво сонячної енергіє є додатковим прибутком.[11]
Інша розмістилася на території колишнього підприємства «Райсільгосп хімія» в смт. Залізці по вул. Вишнівецька 20. Це наземна сонячна електростанція на опорах. Власником є тернопільське підприємство Товариство з обмеженою відповідальністю «Добробутенерго». Встановлена потужність 724,2 КВт.[11]
Окрім того надано дозвіл на проведення проектних робіт, щодо зведення СЕС в с.Загір’я, але більше ніяких відомостей про це не простежується.[9]
За участю голови районної державної адміністрації Ігоря Яворського відбулись громадські слухання в селі Лопушани з питання будівництва та розміщення сонячної електростанції на 2-х земельних ділянках загальною площею 64,1 га та потужністю 22,78 МВт на території Гукалівської сільської ради Зборівського району Тернопільської області (за межами населеного пункту).
На слуханнях був присутній Чун Хен - директор компанії «Донсо ЛТД», республіка Корея, який виступає інвестором при будівництві сонячної електростанції.
Загальна вартість проекту – близько 100 млн. євро.
Даний проект має ряд переваг для Зборівського району: по- перше, сільський бюджет додатково наповниться коштами в розмірі близько 600- 900 тис. грн. від орендної плати ( в залежності від вартості землі та орендної ставки), що значно покращить соціально- економічний стан громади; по- друге, на майбутньому підприємстві працюватиме 20-30 чоловік та сезонні працівники, що дасть змогу працевлаштуватись жителям Зборівщини та зменшить рівень безробіття в районі.
Зведення електростанції розпочалося у травні 2019р. із будівництва реконструкції підвізного шляху Оліїв-Лопушани.
Будівництво супроводжувалося скандалом, оскільки ряд журналістів намагалися побачити в тому, що відбувається корупційну складову. Пов’язували з будівництвом і генерала МВС Василя Пісного, який родом із Лопушан. І колишнього народного депутата Ігоря Побера. Тим не менше дорога була побудована.
Аби отримати житлові місця для працівників, почалось відбудовування колишньої ферми. Все починалося з нуля, тому, що будівля була в надзвичайно поганому стані. Потрібно було перекривати частину даху, встановлювати нові двері та вікна, повністю відновлювати підлогу та створювати хороші умови для проживання працівників. Відновлення тривало 3 місяці. Мешканці села Лопушани отримали робочі місця під час реконструкції старої будівлі.
Робота безпосередньо над станцією розпочалася в середині вересня, коли до села почали приїжджати працівники з різних регіонів, зокрема з Нікополя, де знаходиться вище згадана найбільша та найпотужніша сонячна електростанція в Україні.
Частина робітників жила на відновленій фермі, більша частина тих, хто приїхав з Нікополя жили на території санаторію «Барвінок» в с. Манюки.
Дехто в Тернополі.
Крім українських працівників були залучені спеціалісти із Південної Кореї, звідки походить материнська фірма. Загалом на будівництві працювало близько вісімдесяти чоловік.
На підсобні роботи брали людей із Лопушан та навколишніх сіл. Хто хотів працювати – роботу отримав. Але тут виник дефіцит трудових ресурсів.
Подальше обслуговування електростанції теж вимагатиме праці людей у догляді за панелями, які потрібно час від часу мити, слідкувати за кабелями і тд.
Почалася підготовка земельної ділянки для майбутнього проекту Будівництво електростанції розпочалося із встановлення опорної конструкції для сонячних батарей. Кожну конструкцію потрібно було заливати бетоном. Згодом територію майбутньої станції почали загороджувати. Робота над опорною конструкцією закінчилася у жовтні. Опісля приступили до монтажу сонячних батарей.
Будівництво першої частини майбутньої сонячної електростанції тривало до 27 грудня 2019 року.
Введення в експлуатацію, по документах, відбулося 27 листопада 2019 року. Встановлена потужність 18,957 МВт. Це дещо менше від проектної потужності.
На даний час власник ТОВ ПІ ЕН ЕЙЧ ТЕРНОПІЛЬ. Кінцевий бенефіціарний власник - Сінфу Цзянь (XINGFU JIAN) із Китаю. Зміна власників відбулася ще до початку будівництва.
РОЗДІЛ ІV МОЖЛИВІ ВАРІАНТИ РОЗВИТКУ СОНЯЧНОЇ
ЕЛЕКТОЕНЕРГІЇ В УКРАЇНІ.
Подальший розвиток сонячної електроенергетики в Україні і в світі можливий лише при вирішенні проблемних місць. Проблеми умовно можна поділити на дві частини: технологічні та адміністративно-політичні.
Адміністративно-політичні стосуються проблем підтримки та субсидіювання державою виробництва електроенергії із відновних джерел енергії, запровадження «зеленого тарифу» та інші методи підтримки та заохочення бізнесу. На даний момент в Україні «зелений тариф» потребує реформування. Зараз він складає 15,03 євроцента. Але згідно Закону України «Про альтернативні джерела енергії» застосовують понижаючі коефіцієнти і кінцева ціна електроенергії, що виробляється в Лопушанах складає 17,77 євроцента. А, наприклад, для введеної в експлуатацію одночасно електростанції «ФЕС Горохівська» в Миколаївській області – 10,97 євроцента. [8]
Тим не менше, різниця між «зеленим тарифом» і вартістю виробленої енергії надто велика. Зараз відбулося зниження собівартості будівництва СЕС і собівартість виробництва електроенергії в межах 2-6 євроцента в залежності від регіону. В принципі така собівартість зрівнюється із генеруванням енергії на ТЕС. В Україні собівартість теплової електроенергетики в межах 7 євроцентів через застаріле обладнання.
Найвища в Європі. Тому «зелений тариф» не актуальний.
[https://texty.org.ua/articles/79056/Zupynitsa_V_Ukrajini_slid_negajno_prypynyty
_budivnyctvo-79056/ і https://ucn.org.ua/?p=6037]
Потрібно розробляти нові методи стимулювання сонячної електроенергетики, щоб не допустити іспанського сценарію дефолту «зеленого тарифу».
Технологічні проблеми СЕС полягає у нерівномірності виробництва і неможливістю спрогнозувати обсяги виробництва електроенергії.
Нерівномірність добова та сезонна.
Добовий цикл виробництва сонячної електроенергії передбачає пік в середині доби разом із піком сонячної активності. Тоді як пік споживання припадає на ранок та вечір. Для вирішення цих проблем потрібно частину електроенергії зберігати для використання в ночі та в пікові години доби.
Є декілька шляхів вирішення проблеми.
По перше, використання великих промислових акумуляторів високої ємності, систем на супер конденсаторах.
Таку систему планують будувати в США В рамках проекту Advanced Clean Energy Storage (ACES) буде створена система акумулювання енергії з відновлюваних джерел в західній частині, в штаті Юта. [УНІАН:
https://www.unian.ua/economics/energetics/10570479-u-ssha-pobuduyutnaybilshe-v-sviti-shovishche-dlya-vidnovlyuvanoji-energiji.html]
В Каліфорнії на електростанції Мосс Лендінг планують реалізувати проект із створення акумуляторів для накопичення електроенергії потужністю 567 МВт.
Каліфорнійський штат перебуває в числі лідері із енергетики, яку отримують із альтернативних джерел енергії і планують до 2045 року отримувати 10 % електроенергії таким способом.
На даний час в цьому американському штаті діє частка сонячної електроенергетики складає 19%, вітоенергетика – 6,5%; геотермальна – 5,7%; біогаз – 2,7. Таким чином, станом на 2018 рік, відновна енергетика складала більше 45% виробництва енергії. [Проблеми відновної електроенергетики Каліфорнії https://www.youtube.com/watch?v=h5cm7HOAqZY]
Але акумулятори на хімічних реакціях, наприклад літій-іонні, не можуть зберігати енергію достатньо довго, щоб мінімізувати сезонні коливання виробництва електроенергії. Для цього зараз розробляють нові способи накопичення електроенергії переважно на фізичних принципах. Наприклад, на стисненому повітрі. В ході проекту ADELE у Німеччині планується побудувати дослідний завод (ємність 360 МВт). Теоретичний ККД адіабатичного сховища енергії наближається до 100 % при повній теплоізоляції, однак на практичному циклі очікується близько 70 %. [Сховище енергії на стисненому повітрі https://uk.wikipedia.org/wiki]
Принцип роботи такого сховища полягає в закачуванні повітря під великим тиском в резервуар, на приклад, вироблене родовище природного газу, коли в літом спостерігається надлишок електроенергії, і випускання в холодний період року через турбіну електрогенератора, коли в електромережі спостерігається нестача електроенергії.
Подібний принцип роботи мають гідроакумулюючі станції.
Також запроваджується будівництво сонячних електростанцій баштового типу із теплоносієм на основі розчинів солі.
Мал. 4.1 Принципова схема сонячної електростанції баштового типу із теплоносієм на основі розчину солей [Gemasolar (Гемасолар) - солнечная электростанция (CSP) - 20 МВт, Испания, 2011 http://renewnews.ru/gemasolar ]
Сонячні промені за допомогою системи дзеркал (1) фокусуються на башті-концетраторі (3) де в спеціальному резервуарі знаходиться розчин солі. Цей розчин нагрівається до температури близько 700˚С. Нагрітий теплоносій подається в резервуар-накопичувач (4) а з нього необхідна частина подається в теплообмінник (5) де нагріває воду до стану водяного пару. Водяна пара крутить турбіну(6) а та – генератор(7). Охолоджений теплоносій подається в ємність (2), а із нього в башту. Така система дозволяє накопичувати тепло і обертати турбіну після заходу сонця.
Першою електростанцією такого типу була Гемасолар Іспанія 2011.
Зараз побудовано Ashalim (Ашалим) — 300 МВт, Ізраїль;Noor (Нур) — Марокко, 2020; Mohammed bin Rashid Al Maktoum Solar Park (Сонячний парк імені Мохаммеда ібн Рашід аль-Мактума) —5 ГВт, ОАЭ, 2020;
Проекти такого ж типу розглядаються в США, Великобританії, ПАР та інших країнах.
Іншою технологією для подолання добових коливань є ввігнуті параболічні колектори.
Мал. 4.2 Принципова схема сонячного колектора із ввігнутим дзеркалом
[Електроенергетика та охорона навколишнього середовища. Функціонування енергетики в сучасному світі http://energetika.in.ua/ua/books/book-5/part1/section-2/2-1/2-1-2]
Приймач сонячної енергії – це трубка через яку проходить теплоносій який і нагрівається концентрованими сонячними променями. Далі схема передбачає використання тих же особливостей, що і попередній тип електростанцій.
Згідно даної схеми працює декілька невеликих електростанцій в Німеччині, а також Kathu (Кату) — 100 МВт, ПАР, 2019; Ilanga (Karoshoek Solar Valley) —100 МВт, ПАР, 2018; Mohammed bin Rashid Al Maktoum Solar
Park (Сонячний парк імені Мохаммеда ібн Рашід аль-Мактума) —5 ГВт, ОАЭ, 2020; Shams 1 (Шамс-1) — солнечная электростанция (CSP) — 100
МВт, ОАЭ, 2013 та інші. [Концентраційні (геліотермальні) технології сонячної енергетики — CSP/STE http://renewnews.ru/info/technologies/csp/]
За такими сонячними електростанціями майбутнє.
Для умов в Україні найкращим є використання сонячних колекторів на основі ввігнутих дзеркал, оскільки вони можуть бути різного формату, в тому числі і для індивідуальних будинків. Можуть використовуватися не лише для виробництва електроенергії а також і для обігріву будинків, нагріву води.
Також для індивідуальних будинків заохочуються установлення фотогальванічних панелей, але із акумуляторним блоком, щоб будинок був автономним в споживанні електроенергії.
З метою врівноваження відновної електроенергетики більше заохочувати будівництво вітрових електростанцій оскільки вони менше підпадають під сезонні і добові коливання. Але вони менш прогнозовані у виробництві електроенергії, оскільки залежні від сили вітру.
Можливо, доцільно встановити фіксовану плату власникам вітрогенераторів і передати їх в управління диспетчерів електромереж, щоб вони могли їх включати чи вимикати залежно від потреб мережі.
Також вважаю, що потрібно, відновити малі гідроелектростанції, які масово закривали в 60-тих роках. Водосховища і капітальні будівлі, в основному збережені, потрібно в основному встановити електротехнічне обладнання. Такі електростанції повинні бути в централізованому управлінні диспетчерів енергомереж. Окрім того повинен бути забезпечений певний екологічний мінімум рівня води в річці. Така електростанція працює по «зеленому тарифу». Додатковим стимулом повинно стати звільнення від сплати податку на дохід, за умови, що вказану суму буде направлено на укріплення берегів водосховища, підтримання гідроспоруд в належному стані, поглиблення водосховища і тд. Це пов’язано із значними затратами на утримання в належному стані водосховища та інфраструктури ну і як компенсація за неможливість регулювати кількість виробленої енергії.
Взагалі ідеальним комплексом вважаю зосередження в одному місці міні ГЕС, вітрових електрогенераторів на берегах, та сонячних панелей на плесі водосховища. Такий комплекс може більш рівномірно виробляти електроенергію, взаємодоповнюючи один одного і уникаючи провалів в графіку електроенергії.
Також потрібно добудовувати гідроакумулюючі електростанції. Наразі в Україні працюють три ГАЕС:
Київська ГАЕС зі встановленою потужністю 235 МВт; Ташлицька ГАЕС з встановленою потужністю 906 МВт;
Дністровська ГАЕС з встановленою потужністю 2268 МВт.
Усі ці станції входять до складу ПрАТ «Укргідроенерго», яке модернізує їх, залучаючи кошти міжнародних фінансових установ – зокрема, ЄБРР та Міжнародного інвестиційного банку. Так, у липні 2019 року введено модернізовану турбіну №2 Київської ГАЕС, яка може запускатися протягом кількох секунд та забезпечує потужність 47 МВт. Дністровська ГАЕС знаходиться в процесі будівництва і в роботі перебуває три гідроагрегати із шести запроектованих. Повністю до ладу станція має вступити у 2026 році. Тоді це буде найбільша ГАЕС в Європі. Планується збільшення рівня води в прилеглому до Ташлицької ГАЕС водосховищі. [МАРИНА ГРИЦИШИНА,
Енергетична рівновага: що треба для створення балансуючих потужностей в
Україні https://mind.ua/openmind/20202701]
Також «Укргідроенерго» планує будівництво Канівської ГАЕС з встановленою потужністю 1000 МВт.
До будівництва Канівської ГАЕС виникає ряд екологічних та історикокультурних питань. Оскільки площа, яку планують під затоплення верхнім водосховищем містить ряд історико-археологічних об’єктів. А також на території знаходиться ареал проростання декількох червонокнижних видів рослин.
Але, на мою думку, потрібно досягти певного компромісу, оскільки діяльність ГАЕС є альтернативою спалення великої кількості викопного палива, а значить і запобігає глобальному потеплінню клімату. Адже який сенс в збереженні території, якщо від глобальної зміни клімату загинуть ті ж таки рослини? Якщо люди не зможуть оцінити унікальність рослин, оскільки матимуть проблеми із виживанням?
Ті ж самі філософські проблеми стосуються і будівництва нових ГЕС.
В Україні є ряд виснажених газових родовищ, вважаю, що на основі їх резервуарів можна побудувати акумулюючи станції на основі стиснених газів. В перспективі, із здешевленням хімічних акумуляторів, активно залучати їх до зниження добових пікових навантажень в мережі, адже в Україні спостерігається великий дефіцит маневрених потужностей генерації електроенергії. Таким чином потрібно заміщати потужності теплових електростанцій, тим більше, що більшість з них застаріли і працюють на вугіллі, яке Україна змушена завозити із закордону.
А в цілому Україні потрібно, як орієнтир, прагнути 100% генерації електроенергії із ВДЕ, але уникнути ситуації, коли українська електроенергія найдорожча в Європі.
ВИСНОВКИ
Прийняттям Україною у 2008 році так званого «зеленого тарифу» на сонячну електроенергію, разом із збільшенням прозорості ведення бізнесу призвело до буму будівництва СЕС в Україні і в Тернопільській області зокрема. Зростає кількість як комерційних, промислових СЕС так приватних, домашніх. Зокрема за останній рік кількість приватних СЕС подвоїлася.
Проте безоглядне збільшення генеруючи потужностей СЕС не зовсім вигідне для країни, через ряд проблем.
- Найбільш ефективні СЕС в середині дня, а пікові навантаження в електромережі відбуваються зранку і ввечері. В ночі СЕС не виробляють електроенергії. Тому в електромережі повинні бути потужності електроенергетики для маневру і згладжування навантажень.
- Хоча саме виробництво електроенергії є екологічно чисте, проте при виробництві панелей з фотоелементами використовують шкідливі речовини і згодом постане проблема їх утилізації.
- Низький коефіцієнт корисної дії.
Тернопільська область зараз займає друге місце за кількістю домашніх СЕС потужністю до 30 КВт. По своїй суті це спричинено інвестиціями заробітчан, яких в нашій області теж багато.
Разом із тим в області будують і промислові СЕС. Однією із них є СЕС в с. Лопушани Зборівського району. Хоча будівництво супроводжується рядом скандалів, проте це вагомий внесок в економіку краю.
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. Вікіпедія – [Електронний ресурс] – режим доступу: https://uk.wikipedia.org/wiki
2. Виробництво електроенергії: На Добрівлянській ФЕС Заліщицького району відкрили другу чергу потужностей – [Електронний ресурс] – режим доступу: http://www.oda.te.gov.ua/main/ua/news/detail/170502.htm
3. Енергоефективність та «зелена» енергетика України: здобутки 5 останніх років та наступні цілі. Державне агентство з енергоефективності та енергозбереження України – [Електронний ресурс] – режим доступу:
http://saee.gov.ua/sites/default/files/Savchuk_SAEE_22_11_2019.pdf
4. Звіт з оцінки відповідності (достатності) генеруючих потужностей –
[Електронний ресурс] – режим доступу: https://ua.energy/wp-
content/uploads/2018/11/Zvit-z-otsinky-vidpovidnosti-dostatnostigeneruyuchyh-potuzhnostej.pdf
5. Майбутнє української електроенергетики – вугільно-чорне чи сонячно-
зелене? – [Електронний ресурс] – режим доступу: http://climategroup.org.ua/?p=6037
6. Національна комісія, що здійснює державне регулювання у сферах енергетики та комунальних – [Електронний ресурс] – режим доступу: https://www.nerc.gov.ua/data/filearch/Materialy_zasidan/2019/lystopad/15.1
1.2019/p3_14-11-19.pdf
7. Національна комісія, що здійснює державне регулювання у сферах енергетики та комунальних – [Електронний ресурс] – режим доступу: https://www.nerc.gov.ua/?id=50471
8. Національна комісія, що здійснює державне регулювання у сферах енергетики та комунальних – [Електронний ресурс] – режим доступу: https://www.nerc.gov.ua/data/filearch/Materialy_zasidan/2020/veresen/23.0
9.2020/p22_23-09-20.pdf
9. Лагодієнко, В. В. Сучасний розвиток регіонального електроенергетичного комплексу – [Електронний ресурс] – режим доступу: http://www.economy.nayka.com.ua/?op=1&z=4814
10.Пора правоохоронцям звернути увагу на головного корупціонера в
Зборівському районі? – [Електронний ресурс] – режим доступу:
https://provse.te.ua/2017/08/pora-pravoohorontsyam-zvernuty-uvahu-naholovnoho-koruptsionera-v-zborivskomu-rajoni/
11.Пропозиції щодо зміни періодів максимального навантаження енергосистеми України – [Електронний ресурс] – режим доступу:
https://www.toe.com.ua/index.php/novynymain/3-2011-12-21-07-02-
58/1111-2017-04-05-06-26-49
12.Реєстр об’єктів електроенергетики, що використовують альтернативні джерела енергії – [Електронний ресурс] – режим доступу: http://www.nerc.gov.ua/data/filearch/litsenziini_reestry/REESTR_ALT.pdf
13.Сонячні електростанції на Тернопіллі – [Електронний ресурс] – режим доступу: https://ternopil.eu/ua/fullnews/229152
14..У 2020 році частка електроенергії, яка вироблена відновними джерелами енергії може зрости до 11% – [Електронний ресурс] – режим доступу: https://www.unian.ua/economics/energetics/10736301-u2020-roci-chastka-zelenoji-energetiki-v-ukrajini-mozhe-zrosti-do-11ekspert.html
ДОДАТКИ
про публікацію авторської розробки
Додати розробку