(812)333 3003

  • КАТАЛОГ:

СТЕКЛОМОЛЛИРОВАННОЕ (ГНУТОЕ) СТЕКЛО,   ОБЛИЦОВОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫВЫРАБОТКА СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИКРОВЛИ И ФАСАДЫ ИЗ ТИТАНЦИНКАОСВЕТИТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

 

С помощью форума мы надеемся усилить значение новационных технологий, облегчить и ускорить процесс их внедрения в производство. Темы форума: ПОИСК НОВЫХ ПОДХОДОВ К СТРОИТЕЛЬСТВУ * ПРИМЕНЕНИЕ СОВРЕМЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ * ВНЕДРЕНИЕ ИННОВАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

  • МИРОВАЯ АРХИТЕКТУРА 

посмотрите все объекты выбрав "новости мировой архитектуры", или выберите один из разделов каталога, например "динамическая архитектура"

Burj Al Arab

Burj Al Arab

Небоскреб «Закрученный Торс»

Небоскреб «Закрученный Торс»

  • ТЕХНОЛОГИИ

ФАСАДНЫЕ РАБОТЫ

МОДУЛЬНЫЕ ФАСАДЫ

ОБЛИЦОВКА ФАСАДОВ

СТРУКТУРНОЕ ОСТЕКЛЕНИЕ

ПРОИЗВОДСТВО АЛЮМИНИЕВЫХ КОНСТРУКЦИЙ

ФАСАДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

АЛЮМИНИЕВЫЕ ФАСАДЫ

МОНТАЖ ФАСАДА

ОСТЕКЛЕНИЕ ФАСАДА

ЭЛЕМЕНТНЫЙ ФАСАД

ВЕНТФАСАД

РЕСТАВРАЦИЯ  ФАСАДА

УТЕПЛЕНИЕ ФАСАДА

ПРИМЕНЕНИЕ ЭТФЭ

ОГНЕСТОЙКИЕ ФАСАДЫ

ВЫСОТНОЕ ОСТЕКЛЕНИЕ

ЗЕНИТНЫЕ ФОНАРИ

СВЕТОПРОЗРАЧНЫЕ КОНСТРУКЦИИ

ШУМОИЗОЛЯЦИЯ

СВЕТОПРОЗРАЧНЫЕ

МОНТАЖ ВЕНТИЛИРУЕМЫХ ФАСАДОВ

ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ

МОКРОЕ УТЕПЛЕНИЕ

НАВЕСНЫЕ ФАСАДНЫЕ СИСТЕМЫ

СОКРАЩЕНИЕ СРОКОВ 

ТЕПЛОИЗОЛЯЦИЯ

ВХОДНЫЕ ГРУППЫ

ВИТРАЖИ, ВИТРИНЫ

АЛЮМИНИЕВОЕ ОСТЕКЛЕНИЕ

СВЕТОВЫЕ ФОНАРИ

ОШТУКАТУРИВАНИЕ ФАСАДА

ОСТЕКЛЕНИЕ БАЛКОНА,ЛОДЖИИ

АЛЮМИНИЕВЫЕ ВИТРАЖИ, ОКНА

СТЕКЛЯННЫЕ КОНСТРУКЦИИ

РЕСТАВРАЦИОННЫЕ РАБОТЫ

ПРОЗРАЧНАЯ КРОВЛЯ

ЦИНКОВЫЕ КРОВЛИ И ФАСАДЫ

ЗИМНИЙ САД

ЛЮКИ ДЫМОУДАЛЕНИЯ

ЗАМЕНА ХОЛОДНОГО ОСТЕКЛЕНИЯ НА ТЁПЛОЕ

ОСТЕКЛЕНИЕ АЛЮМИНИЕМ

ОТДЕЛКА ФАСАДОВ ЗДАНИЙ

ПРОЗРАЧНЫЕ КОЗЫРЬКИ

ТЁПЛОЕ ОСТЕКЛЕНИЕ ЛОДЖИИ

УТЕПЛИТЬ БАЛКОН

ФАСАДНОЕ ОСТЕКЛЕНИЕ

 

  • НОВЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И МАТЕРИАЛЫ

 


Возобновляемая энергетика, состояние и перспективы

14.04.2009, СТРЕБКОВ Дмитрий
 Инженерная газета, Москва

ДАННЫЙ ТЕКСТ РАЗМЕЩЕН В АРХИВЕ ПУБЛИКАЦИЙ. ДЛЯ БОЛЕЕ УДОБНОГО ЧТЕНИЯ, ПОЖАЛУЙСТА ПЕРЕЙДИТЕ ПО ЭТОЙ ССЫЛКЕ

Сегодня человечество ищет ответы на глобальные вопросы. Что делать в связи с изменением климата и глобальным потеплением? Что делать в связи с энергоресурсами, которые распределены крайне неравномерно и истощаются? Как сохранить стабильность в мире и обеспечить устойчивое развитие при наличии рисков, связанных с изменением климата и недостатком энергоресурсов? Как обеспечить энергетическую безопасность каждой страны и глобальную безопасность?  Владение ресурсами свободной энергии позволяет ликвидировать нищету, голод и войны, дать возможность получить образование и обеспечить достойные условия жизни гражданам России и 2 миллиардам жителей развивающихся стран, которые не имеют сегодня доступа к электроэнергии. Ответы на эти глобальные вызовы могут быть получены в результате реализации новой энергетической стратегии. Основные направления будущего развития энергетики:

- Переход от энергетики, основанной на ископаемом топливе, к бестопливной энергетике с использованием возобновляемых источников.
 - Переход на распределенное производство энергии, совмещенное с локальными потребителями энергии.
 - Создание глобальной солнечной энергетической системы.
 - Замена нефтепродуктов и природного газа на жидкое и газообразное биотопливо, а ископаемого твердого топлива на использование энергетических плантаций биомассы.
 - Замена автомобильных двигателей внутреннего сгорания на бесконтактный высокочастотный резонансный электрический транспорт.
 Основные направления государственной политики в сфере повышения эффективности электроэнергетики на основе использования возобновляемых источников энергии на период до 2020 г. изложены в распоряжении Правительства РФ, вышедшем в январе 2009 г. в соответствии с ним доля электрической энергии с использованием возобновляемых источников должна составить в 2010 г. - 1,5 %, в 2015 г. - 2,5%, в 2020 г. - 4,5 %.
 Чуть раньше (9 декабря 2008 г.) 27 государств Европейского Союза и Европейский парламент одобрили Директиву, согласно которой в 2020 году государства-члены ЕЭС должны получать от 33,6% до 40,4% всей электроэнергии от возобновляемых источников.
 Роль солнечной энергии в энергетике будущего определяется возможностями промышленного использования новых физических принципов, технологий, материалов и конструкций солнечных элементов, модулей и электростанций, разработанных в России. Для того чтобы конкурировать с топливной энергетикой, солнечной энергетике необходимо выйти на следующие показатели:
 - кпд солнечных электростанций 25 %.
 - Срок службы солнечной электростанции должен составлять 40 лет.
 - Стоимость установленного киловатта пиковой мощности солнечной электростанции не должна превышать 2000 долл.
 - Объем производства солнечных электростанций 100ГВт в год.
 - Производство полупроводникового материала для СЭС должно превышать один млн тонн в год при цене не более 25 долл. США за кг.
 Сегодня максимальный достигнутый в лаборатории кпд солнечных элементов (СЭ) на основе каскадных гетероструктур составляет 42 %, для СЭ из кремния - 24%. Практически все заводы в России и за рубежом выпускают солнечные элементы с кпд 14-17%.
 В ВИЭСХе созданы новые конструкции и технологии производства солнечных элементов из кремния, позволяющие производить СЭ с кпд до 25% при работе с концентраторами солнечного излучения.
 В России и за рубежом разрабатывается новое поколение СЭ с предельным кпд до 93%, использующее новые физические принципы, материалы и структуры. Основные усилия направлены на более полное использование всего спектра солнечного излучения и полной энергии фотонов по принципу: каждый фотон должен поглощаться в варизонном или каскадном полупроводнике с запрещенной зоной, ширина которой соответствует энергии этого фотона. Это позволит на 47% снизить потери в СЭ.
 Для этого разрабатываются новые технологии и материалы, которые позволят в ближайшие пять лет увеличить кпд СЭ на основе каскадных гетероструктур в лаборатории до 45%, в производстве - до 30%, кпд СЭ из кремния в лаборатории - до 30%, в промышленности - до 25%.
 Для увеличения срока службы необходимо исключить из конструкции модуля полимерные материалы, которые ограничивают срок службы модулей до 20-25 лет. В новой конструкции солнечного модуля, разработанной в ВИЭСХе, СЭ помещены в стеклопакет их двух листов стекла, соединенных по торцам пайкой или сваркой. Технология герметизации гарантирует срок службы модуля в течении 40 лет. Для снижения температуры СЭ и оптических потерь внутренняя полость модуля заполнена кремнийорганическим полимером.
 Наиболее быстрый путь снижения стоимости и достижения гегаваттного уровня производства СЭС заключается в использовании концентраторов солнечного излучения. В ВИЭСХе разработаны устройства коэффициентом концентрации 3.5 - 10 с угловой апертурой 120-180 *, позволяющие в пределах апертурного угла концентрировать прямую и рассеянную компоненту солнечной радиации. Использование солнечного поликремния низкой стоимости и стационарных концентраторов позволяет организовать производство СЭС стоимостью 2000 доля ./кВт, что сравнимо со стоимостью электростанции, работающей на угле.
 В структуре цены солнечного элемента стоимость кремния и других материалов составляет 76%.
 Методы снижения расхода кремния включают увеличение объема и размеров выращиваемых кристаллических слитков кремния и снижение толщины солнечных элементов. В 2010 г. масса слитка кремния, получаемого методом направленной кристаллизации, достигнет 1000 кг, а объем - 0,4 м3. Толщина СЭ снизится с 400 мкм в 2000 г. до 200 мкм в 2008 г., до 100 мкм в 2010 и до 2 - 20 мкм в 2015 г.
 При современном производстве СЭС 7,1 ГВт/год солнечные модули из кремния составляют более 85% объема производства. По нашим прогнозам солнечный кремний и в дальнейшем будет доминировать в фотоэлектрической промышленности, исходя из принципа: структура потребления ресурсов в долговременной перспективе стремится к структуре их имеющихся запасов на Земле. Земная кора состоит на 29,5% из кремния, который занимает второе место по запасам после кислорода.
 Число часов использования установленной мощности в год составляет для тепловых электростанций в среднем 5200 ч, для ГЭС - 1000 - 4800 ч. для ВЭС - 2000 - 3000 ч., для СЭС - 1000 - 2500 ч..
 Стационарная солнечная электростанция с кпд 25 % и пиковой мощностью 1 кВт вырабатывает за год в центральной России и в Германии 1000 кВтч, в пустыне Сахара - до 1 800 кВт-ч. При слежении за Солнцем производство электроэнергии при тех же условиях возрастет в России до 1300 кВтч/кВт, в Сахаре - до 2500 кВт-ч/кВт.
 Зависимость вырабатываемой энергии от времени суток и погодных условий является ахиллесовой пятой СЭС в конкуренции с электростанциями на ископаемом топливе. Поэтому до настоящего времени в крупномасштабных проектах и прогнозах развития солнечной энергетики предусматривалось аккумулирование солнечной энергии путем электролиза воды и накопления водорода.
 В ВИЭСХе проведено компьютерное моделирование параметров глобальной солнечной энергетической системы, состоящей из трех СЭС, установленных в Австралии, Африке и Латинской Америке, и соединенных линией электропередач с малыми потерями. При моделировании использовались данные по солнечной радиации за весь период наблюдений. При этом кпд СЭС принимался равным 25% электрическая мощность каждой СЭС 2,5 ГВт и размеры 190x190 км2.
 Глобальная солнечная энергетическая система генерирует электрическую энергию круглосуточно и равномерно в течении года в объеме 17300 ТВт.ч/год, превышающем современное мировое потребление электрической энергии. Это позволит перевести все угольные, газовые и атомные станции в разряд резервных.
 Базовые солнечные электростанции блочно-модульного типа будут ежегодно увеличивать свою мощность на 100 - 300 ГВт. Начало функционирования глобальной солнечной станции прогнозируется в 2050 г., выход на полную мощность - в 2090 г. В результате реализации проекта доля солнечной энергетики в мировом потреблении электроэнергии составит 75-90%. А выбросы парниковых газов будут снижены в 10 раз.
 При использовании СЭС органически сочетаются природные ландшафты и среда обитания с энергетическими установками. СЭС образуют пространственно-архитектурные композиции, которые являются солнечными фасадами домов или солнечными крышами зданий, ферм, торговых центров, складов, крытых автостоянок.
 В ВИЭСХе совместно с предприятиями Минэнерго РФ разрабатываются и другие крупномасштабные технологии возобновляемой энергетики: получение жидкого и газообразного топлива из биомассы методом быстрого пиролиза с выходом топлива более 50% от массы сырья, экологически чистые роторные ветровые электростанции без лопастей, комбинированные солнечно-ветро-дизельные электростанции, транспортные средства, работающие на солнечной энергии и на водороде.
 В связи с развитием объединенных энергосистем в Европе, Северной и Южной Америке и предложениями по созданию глобальной солнечной энергосистемы появились задачи по созданию устройств для передачи тераваттных трансконтинентальных потоков электрической энергии. В конкуренцию с системами передачи на переменном и постоянном токе может вступить третий метод - резонансный волноводный метод передачи электрической энергии на повышенной частоте, впервые предложенной Н.Тесла в 1897 г.
 Однопроводниковые резонансные системы открывают возможности для создания сверхдальних кабельных линий электропередач и, в перспективе, замены существующих воздушных линий на кабельные однопроводниковые. Тем самым будет решена одна из важнейших проблем энергетики - повышена надежность электроснабжения.
 Преимущества резонансного метода передачи электрической энергии в следующем:
 - Электрическая энергия передается с помощью реактивного емкостного тока в резонансном режиме. Несанкционированное использование энергии затруднено;
 - Содержание алюминия и меди в проводах может быть снижено в 5-10 раз;
 - Потери электроэнергии в однопроводной линии малы и электроэнергию можно передавать на большие расстояния;
 - В однопроводном кабеле невозможны короткие замыкания и однопроводный кабель не может быть причиной пожара;
 - В качестве источника электрической энергии в резонансной электрической системе может быть использована не только СЭС, но и другие возобновляемые источники энергии (ГЭС, ВЭС, ГЕОТЭС и др.). Другое глобальное применение резонасных однопроводниковых систем передач электроэнергии заключается в возможности создания бесконтактного высокочастотного электрического транспорта.
 Разработанная нами экспериментальная модель небольшого электромобиля получает энергию от однопроводниковой изолированной кабельной линии, проложенной в дорожном покрытии. Ведутся работы по увеличению мощности бесконтактного привода и разработке коммерческого проекта резонансной электротранспортной системы.
 В перспективе можно представить большой цветущий зеленый город без выхлопных газов и смога, в котором под каждым рядом движения на главных магистралях установлена кабельная линия. И каждый автомобиль в дополнение к двигателю внутреннего сгорания имеет электрический мотор и бесконтактный троллей. Таким же образом может быть организованно движение на крупных автострадах между городами, в том числе - с использованием автоматических электротранспортных средств, управляемых роботами и компьютерами.
 Использование электрического бесконтактного привода в сельской электрификации открывает перспективы большой экономии топлива и создания беспилотных, управляемых компьютером со спутниковой навигацией роботов-автоматов для обработки земли, выращивания и уборки сельскохозяйственной продукции. В этом случае сельскохозяйственное производство превратится в фабрики на полях, организованное на принципах автоматизированных промышленных предприятий. Тем самым, могут быть решены еще три современные проблемы электрификации - энергосбережение, снижение вредных выбросов и автоматизация сельскохозяйственного производства
 По всем предложенным технологиям имеются патенты, модели, экспериментальные образцы и результаты исследований. Рассмотренные технологии существенным образом изменяют возможности и роль возобновляемых источников энергии в энергетической стратегии России. И имеют гигантский экспортный потенциал в несколько миллиардов долларов в год.
 Энергетические установки, использующие биомассу, могут дать России столько же энергии, как и все атомные электростанции или все нефтяные месторождения республики Коми. Россия имеет 21% мировых ресурсов леса. В России не обрабатываются 30 млн гектар пашни, с которой можно получить 200 млн тонн жидкого топлива. Этого количества достаточно для обеспечения топливом всех Российских электростанций и автотранспорта, использующих жидкие топливо и газ.
 Собственник земли, выращивающий энергетические плантации, может стать владельцем собственной бензоколонки с биодизельным топливом. Дизельные электростанции, использующие биомассу в качестве топлива, имеют нулевые выбросы диоксида углерода и серы. И являются экологически чистыми. Сэкономленное на внутреннем рынке ископаемое углеводородное топливо может быть использовано для увеличения экспортного потенциала России.
 Сегодняшний рост цен на зерно и масленичные растения в определенной степени обусловлен растущим спросом на использование продовольственных культур для получения биоэтанола и биодизельного топлива. Поэтому будущие технологии получения биотоплива должны использовать древесные и сельскохозяйственные отходы, а не продовольственные культуры.
 Жидкое топливо может использоваться в качестве печного в котельных, а после модификации - в качестве моторного топлива. Себестоимость жидкого топлива при цене сырья 20 долл./т составляет 200 долл./т. Затраты энергии на собственные нужды не превышают 15% от энергии перерабатываемого сырья.
 Нами разработаны подходы к решению проблемы каталитической деполимеризации биомассы растительного происхождения. Этот процесс сводится к термическому растворению твердой биомассы в присутствии доноров водорода с участием катализатора. Основной продукт термического растворения - жидкий субстрат который можно перерабатывать в моторное топливо.
 В результате экспериментов с древесиной получается качественное биотопливо. Было показано, что торф и солома также могут быть каталитически деполимеризованы.
 Содержание катализаторов в системе составляет единицы процентов от общей массы. Введение катализаторов происходит на стадии приготовления сырья. И не вносит дополнительных технологических сложностей. В качестве катализаторов используются дешевые и доступные материалы.
 Смесевое дизельное биогидротопливо может использоваться в энергетических установках кораблей, дизельных электрогенераторов, автомобилей и тракторов с дизельным двигателем. По контракту с Минобрнаукой в ГНУ ВИЭСХ и ГНУ ВИТИН разрабатываются новые технологии этерификации биодизельного топлива при комнатной температуре с длительностью процесса от нескольких секунд до нескольких минут вместо существующих многочасовых процессов этерификации при высокой температуре.
 Разрабатываются устройства для производства электроэнергии и теплоты с помощью новых экологически чистых ветровых электростанций без лопастей. Безлопастные ВЭС бесшумны, не потребляют топлива, не занимают земельные площади, не оказывают электромагнитных воздействий, не угрожают миграции птиц, могут быть установлены во дворе или на крыше дома. Стоимость безлопастных .ВЭС в серийном производстве 600-800 дол л ./кВт.
 ВИЭСХ предлагает провести НИОКР по созданию серии безлопастных ВЭС электрической мощностью 5-50 кВт, изготовлению и испытанию в различных регионах страны. Стоимость работы 75 миллионов рублей. На пути развития рынка возобновляемых источников энергии существуют психологический, экономический, технологический, законодательный и информационный барьеры. Экономические барьеры связаны с относительно высокой удельной стоимостью оборудования возобновляемой энергетики. Внутренний российский рынок возобновляемых энергоресурсов не развивается из-за низкого платежеспособного спроса и отсутствия законодательства, защищающего права независимых производителей экологически чистой энергии.
 Технологические барьеры могут быть преодолены с помощью новых энергетических технологий, которые при их освоении промышленностью повышают конкурентоспособность возобновляемой энергетики на рынке энергоресурсов. И способствуют снижению экономических барьеров.
 Законодательный барьер связан с отсутствием законодательных и нормативных актов и экономических регуляторов, обеспечивающих свободную поставку и продажу электроэнергии малыми и независимыми производителями энергии. А также отсутствием рынка и конкуренции между производителями электроэнергии.
 Необходимо сохранить единую энергетическую систему в качестве монополии с контрольным пакетом акций у государства, но создать регулируемый рынок производителей и потребителей энергии. Регулирование объема продаж и перетоков энергии позволит обеспечить потребности в энергии в пиковые часы, сохранить стабильность энергосистемы и снизить потери в сетях.
 При подготовке законов, актов и правил присоединения частных малых энергетических установок к энергосистеме необходимо шире использовать опыт Европейских стран и США. Государственная поддержка развитию возобновляемой энергетики заключается не в увеличении расходов бюджетных средств, а в создании благоприятных условий производителям и потребителям оборудования, использующих возобновляемые источники энергии. Это, в первую очередь, свободный доступ на рынок электроэнергии, недискриминационное льготное присоединение к электрической сети и регулирование энергетических тарифов и налогов на выбросы и загрязнение окружающей среды.
 Одним из путей преодоления финансовых барьеров является введение налога на эмиссию двуокиси углерода и выбросов энергетических установок. И создание специального фонда развития энергетики. Около 50 % средств этого фонда рекомендуется тратить на модернизацию и реконструкцию топливных электростанций с целью снижения выбросов, а 25 % средств фонда следует использовать на поддержку НИОКР и демонстрационных проектов по возобновляемым источникам энергии.
 Оставшиеся 25% средств фонда должны быть использованы для привлечения частных инвестиций на приобретение оборудования возобновляемой энергетики и присоединения к энергосистеме за счет закупки продаваемой частными малыми энергетическими установками энергии по цене в 2-3 раза выше, чем цена электроэнергии в энергосистеме.
 Российские граждане хранят деньги дома. Вложение же неработающих финансовых средств в покупку экологически чистой микроэлектростанции с возвратом и приумножением капитала за счет продажи собственной электроэнергии по заранее определенной цене в течение 20 лет работы установки может оказаться более привлекательной операцией, чем вложение средств в сомнительные фонды и частные банки. С учетом инфляции в России прибыль 15-20% годовых устроила бы наших граждан и привлекла бы иностранный капитал.
 Роль государства сводится к гарантированию правил игры на финансовом рынке энергоресурсов и страховании рисков. Что выигрывает государство? Оно оживляет неработающий частный капитал, оно создает тысячи новых рабочих мест, улучшает климат и экологию городов за счет снижения выбросов СО2 на 0,16 Мт/МВт-ч и замещения грязных электростанций экологически чистыми. Оно сохраняет ископаемое топливо для следующих поколений, повышает энергетическую безопасность страны за счет рассредоточенного бестопливного производства энергии. Государство улучшает материальное благополучие и физическое здоровье своих граждан.


 Выигрывает и сетевая компания. У нее уменьшаются потери на передачу энергии и пиковая нагрузка на электростанции. Финансовые механизмы реализации новых энергетических технологий включают лизинг, льготное кредитование, налоговые льготы и региональные субсидии.
 До XVII века солнечная энергия и энергия сжигания древесины, в которой солнечная энергия аккумулируется благодаря фотосинтезу, были единственными источниками энергии для человека. И сейчас 20% мирового производства энергии основывается на сжигании древесины, энергии рек и ветровой энергии, основой которых является солнечная энергия. Новые энергетические технологии, новые принципы преобразования возобновляемой энергии, новые технологии солнечного кремния, производства солнечных элементов, герметизации солнечных модулей, использование стационарных солнечных концентраторов и новых методов передачи электрической энергии для глобальной солнечной энергосистемы обеспечат к концу столетия долю возобновляемой энергии в мировом производстве энергии порядка 60-90%.


Все права принадлежат OOO "ПКФ МАКОН" © 2009

Разработано в AlkoDesign

Россия, Санкт-Петербург,
Приморский пр., д. 59
E-mail: info@makonstroy.ru
Версия для печати Карта сайта
. Проектирование фасадов под ключ. Утепление и оштукатуривание фасадов. Монтаж вентилируемых фасадов. Производство и монтаж стеклоалюминиевых конструкций. Облицовка фасадов натуральным и искусственным камнем. Прямые поставки от производителей керамического гранита, натурального камня и алюминиевых композитных панелей. На главную Написать письмо Обратная связь Добавить в избранное