Valutazione dell'efficienza energetica di impianti basati su fonti energetiche rinnovabili

Attualmente, molti paesi in tutto il mondo si stanno muovendo sempre più verso modi per risparmiare risorse. Negli ultimi anni, la struttura della produzione di energia nel mondo è cambiata verso una diminuzione della quota di energia non rinnovabile e un aumento della quota di fonti energetiche rinnovabili (RES)... Le industrie RES in via di sviluppo più dinamico sono l'energia solare ed eolica.

Tradizionalmente, si distinguono i seguenti motivi che contribuiscono allo sviluppo delle fonti energetiche rinnovabili:

• una distribuzione più uniforme sul territorio del pianeta e, di conseguenza, una loro maggiore disponibilità;
• assenza quasi totale di emissioni di sostanze inquinanti nell'ambiente durante il funzionamento (non per tutti i tipi di fonti energetiche rinnovabili);
• esaurimento delle risorse fossili e risorse illimitate per alcuni tipi di fonti energetiche rinnovabili (eolica e solare);
• miglioramenti significativi nelle tecnologie di produzione di energia (in particolare per l'energia solare ed eolica).

Lo sviluppo delle fonti energetiche rinnovabili è facilitato anche dal fatto che attualmente più di 50 Paesi nel mondo hanno adottato (in parte in Russia) e sono in vigore leggi e provvedimenti normativi governativi a sostegno delle energie rinnovabili. Inoltre, un fattore importante per lo sviluppo delle fonti energetiche rinnovabili è la riduzione degli investimenti di capitale nella costruzione di impianti energetici basati su di esse.

La riduzione più significativa dell'investimento di capitale specifico nella costruzione ricade su tali impianti energetici come centrali eoliche (HPP) Ecentrali solari fotovoltaiche (SPPP)… Per impianti di energia rinnovabile come centrali idroelettriche (HPP), piccolo centrali idroelettriche (HPP), centrali geotermiche (GeoPP) Eimpianti bioelettrici (BioTES), i valori degli investimenti di capitale sono diminuiti, ma non in modo significativo. Inoltre, negli ultimi anni c'è stata una tendenza a ridurre i costi operativi (correnti) evalore attuale dell'elettricità (costo livellato dell'energia - LCOE).

Attualmente, gli impianti di energia rinnovabile in determinate condizioni sono economicamente abbastanza competitivi.

Le ragioni di un così intenso sviluppo delle fonti energetiche rinnovabili, in particolare dell'energia eolica e solare, risiedono anche nel fatto che l'approccio alla valutazione dell'efficienza degli impianti energetici è cambiato nella direzione del multicriterio nel mondo, c'è una tendenza verso decentramento dei sistemi di approvvigionamento energetico e sviluppo energetico regionale, soprattutto basato su fonti energetiche rinnovabili. …

Nella pratica straniera, insieme agli indicatori economici, gli indicatori energetici e ambientali vengono utilizzati per valutare l'efficienza degli impianti di energia elettrica.

Sono accettati come indicatori energetici: tempo di ritorno dell'energia (EPBT) Eindice di efficienza energetica (ritorno sull'investimento (EROI)).

Il periodo di ammortamento energetico indica il tempo durante il quale la centrale considerata con l'energia generata compensa i costi energetici della sua creazione, funzionamento e disattivazione.

L'indice di efficienza energetica è il rapporto tra l'energia prodotta durante la fase di esercizio e l'energia consumata durante il ciclo di vita di una centrale elettrica, che si compone di tre fasi principali: costruzione, esercizio e dismissione.

I principali indicatori ambientali sono:

• potenziale di riscaldamento globale (GWP);
• potenziale di ossidazione (AP);
• Potenziale di eutrofizzazione (EP)

Potenziale di riscaldamento globale — un indicatore che determina il grado di impatto dei diversi gas serra sul riscaldamento globale.

Potenziale di ossidazione — un indicatore che caratterizza l'impatto sull'ambiente delle emissioni di inquinanti in grado di formare acidi.

Potenziale di eutrofizzazione — un indicatore che caratterizza il deterioramento della qualità dell'acqua a seguito dell'accumulo di sostanze nutritive nell'acqua.

I valori di questi indicatori sono determinati sulla base dei seguenti inquinanti: il potenziale di riscaldamento globale è calcolato sulla base di CO, CO2 e CH4 ed è misurato in kgCO2eq, il potenziale di ossidazione — SO2, NOx e HCl e misurato in kgSO2eq., il potenziale di eutrofizzazione — PO4 , NH3 e NOx e si misura in kg PO4eq.Ogni tipo di inquinante ha il suo peso specifico.

Numerosi studi hanno dimostrato: impianti elettrici basati su fonti energetiche rinnovabili, in particolare SFES e WPP, di norma, energeticamente ed ecologicamente più efficienterispetto agli impianti di energia non rinnovabile.

L'efficienza energetica degli impianti energetici basati su fonti energetiche rinnovabili (soprattutto energia eolica e solare) è aumentata notevolmente negli ultimi 5-10 anni.

La tabella mostra le stime dei tempi di ritorno dell'energia ottenute da diversi autori per impianti eolici onshore e SEP di diverse tipologie e HPP di diverse capacità. Da questi, ne consegue che il periodo di recupero energetico per i parchi eolici onshore è rispettivamente di 6,6-8,5 mesi, SFES di 2,5-3,8 anni e piccoli impianti idroelettrici di 1,28-2,71 anni.

La riduzione dei termini di pagamento dell'energia delle centrali elettriche basate su fonti energetiche rinnovabili è dovuta al fatto che nel mondo negli ultimi 15-20 anni c'è stato un significativo sviluppo e miglioramento delle tecnologie per la produzione di apparecchiature ed elementi energetici delle apparecchiature energetiche.

Questa tendenza è più chiaramente tracciata negli impianti idroelettrici e idroelettrici, per i quali la quota principale del consumo energetico durante il ciclo di vita ricade sulla produzione dei principali apparati energetici (aerogeneratori e convertitori fotovoltaici).

Quindi, ad esempio, la quota del consumo di energia per le principali apparecchiature energetiche di un impianto idroelettrico è di circa il 70-85% e per SFES dell'80-90%.Se consideriamo le centrali idroelettriche e le centrali idroelettriche come parte di parchi eolici e solari, allora il peso specifico delle componenti dei costi energetici in questo caso differirà leggermente dai valori indicati, poiché sarà necessario tenere conto dell'energia costi per la produzione da cavi.

La crescente competitività economica degli impianti energetici basati sulle FER, così come la loro maggiore efficienza energetica e ambientale rispetto alle fonti non rinnovabili, contribuiscono allo sviluppo sempre più intenso degli impianti energetici basati sulle FER nel mondo.

Secondo le previsioni, la capacità installata di impianti di energia rinnovabile, in particolare eolica e solare, nel mondo continuerà ad aumentare sia a breve che a lungo termine. Inoltre, secondo le previsioni, aumenterà anche la quota di fonti energetiche rinnovabili nella produzione totale di energia nel mondo.

valutazione delle prestazioni energetiche e ambientali del ciclo di vita delle centrali elettriche. Queste stime lo dimostrano gli impianti energetici basati su fonti energetiche rinnovabili (soprattutto impianti eolici e SFES) sono nella maggior parte dei casi energeticamente e ambientalmente più efficienti delle fonti energetiche non rinnovabili.

La selezione delle opzioni più efficienti per le centrali elettriche in Russia viene attualmente effettuata solo sulla base di indicatori di efficienza economica. La determinazione dell'efficienza energetica e ambientale del ciclo di vita delle centrali elettriche, comprese quelle basate su fonti energetiche rinnovabili, non viene effettuata, il che non consente una valutazione completa della loro efficienza.

In Russia esiste un gran numero di regioni e aree decentralizzate e carenti di energia con infrastrutture di rete deboli, fondi energetici esauriti, ma con un grande potenziale di energia eolica, solare e altri tipi di energia rinnovabile, il cui utilizzo, con un ampio valutazione complessiva, può rivelarsi non solo economica, ma anche energeticamente ed ambientalmente più efficiente rispetto all'utilizzo di fonti energetiche non rinnovabili.

Sulla base dell'articolo del dottore in scienze tecniche, il professor G.I. Sidorenko «Sulla questione dell'efficienza degli impianti energetici basati su fonti energetiche rinnovabili» nella rivista «Energia: economia, tecnologia, ecologia»