В наше время возобновляемые источники энергии(ВИЭ) — мировая тенденция. Правительства стран продвигают решения, способствующие их развитию, в СМИ всё больше сообщений об успешных проектах ВИЭ во всех уголках планеты. Действительно ли они эффективны или же их попросту, как и многие другие отрасли экономики, “крышуют” лоббисты и щедро удобряют дотациями? Законами государств и мнениями людей можно пренебрегать, а вот законами физики – вряд ли. Поэтому поговорим об энергетической окупаемости энергии из возобновляемых источников. А именно — периоде времени, за который электростанция “вернёт” энергию, затраченную на её производство и установку.
Тенденции мирового производства энергии
Пока что ВИЭ “уверенно шагают” по миру. Взглянем на динамику роста количества объектов ВИЭ и стоимости их установки:
Автор графики: Украинская климатическая сеть
На графике видно, что в последние годы более всего растёт количество ветряных и солнечных электростанций (ВЭС и СЭС). Это связано с постепенным уменьшением их стоимости (особенно СЭС) и увеличением эффективности, как экономической, так и энергетической.
Больше информации: https://www.irena.org/costs/Presentations/Fast-facts (на английском языке)
Произведённая электроэнергия за жизненный цикл “зелёной” электростанции по стоимости уже равна или меньше энергии от обычных электростанций — ТЭС или АЭС.
Автор графики: Украинская климатическая сеть
Энергетическая эффективность и энергетический срок окупаемости ВИЭ
Самый распространённый миф о технологиях возобновляемой энергетики — их энергетическая окупаемость: электростанции на возобновляемых источниках не в состоянии за срок службы вернуть затраченную на них энергию и являются всего лишь “пузырём”. Ведь зачем что-то строить, если это даст столько же или даже меньше энергии, чем было потрачено?
Термин «окупаемость» пришёл к нам из бизнеса, это время, за которое потраченные средства вернутся в виде прямого заработка или экономии.
Упрощённый пример: Вы посадили дерево грецкого ореха. Ваши затраты это орех и энергия на посадку и уход за ним. Первый урожай(8-10 лет в зависимости от сорта) даст вам орехи и энергетическую ценность в виде калорий. Съев орехи, вы возместите Ваши энергозатраты на посадку дерева. Все последующие урожаи — чистая прибыль энергии(орехов). Орех растёт 300-400 лет. Хорошая инвестиция.
Вернёмся к ВИЭ. Та же история: на производство оборудования, установку, обслуживание нужно тратить энергию. Для подсчёта срока энергетической окупаемости(в годах) необходимо сумму энергетических затрат в процессе производства разделить на количество энергии, вырабатываемой в системе за год. Так мы узнаем, в какой срок вернётся потраченная энергия.
На всех этапах энергозатраты это:
- Добыча сырья и производство материалов для комплектующих станции,
- изготовление компонентов и комплектующих изделий,
- изготовление оборудования, сопряжение узлов на предприятии-изготовителе,
- транспортировка по всему циклу,
- работа техники во время монтажа и строительства
- затрата электроэнергии на собственные нужды в процессе срока службы(работа автоматики, освещения и прочего)
- и наконец — вывод из эксплуатации отслужившей электростанции.
На всех этих этапах мы используем энергию сторонних источников, то есть “инвестируем” в будущую СЭС или ВЭС.
Автор графики: Украинская климатическая сеть
Графика демонстрирует, сколько энергии(в процентах) потребляет каждый этап “жизни” ветровой электростанции.
Единственным способом уменьшить энергетические затраты после выведения старой электростанции из эксплуатации является повторное использование пригодного оборудования и материалов.
Точно подсчитать все энергетические затраты на всех этапах почти невозможно. Для каждого объекта они могут быть разными в зависимости от места, условий эксплуатации, транспорта.
Точно так же для ВИЭ в производстве энергии многое определяет их размещение — наличие «собираемой» энергии.
На основе нескольких исследований мы построили такие инфографики.
То есть в зависимости от дальнейшей судьбы материалов энергии, произведённой ветряком за срок его службы, получится в 30-50 раз больше, нежели было затрачено на его изготовление и эксплуатацию. Не орех, конечно :), но тоже неплохо.
Автор графики: Украинская климатическая сеть
Сравнение с ТЭС
Для ТЭС (тепловых электростанций) и АЭС собственно принцип расчёта энергетической окупаемости такой же. Виды энергетических затрат на производство оборудования аналогичны. Основным дискуссионным вопросом остаётся производимая энергия.
Ведь уголь, газ, нефть, превращаемые при сжигании в электричество — исчерпаемый ресурс и могут быть использованы лишь раз, каждый их килограмм, литр или баррель. Далее они превратятся в парниковые газы и прочие токсические выбросы и больше никогда не будут нам доступны.
В случае же со станциями на возобновляемых источниках они лишь улавливают и преобразовывают наличествующую вокруг энергию. После их демонтажа солнце всё так же будет светить, а ветер — дуть. Они не истощают энергетическую систему Земли. Конечно, своим существованием они оказывают влияние на окружающую среду: фотопанели отбрасывают тень, а ВЭС создают аэродинамическое сопротивление ветру и турбулентности.
С энергетической точки зрения ВИЭ(мы сравнивали ВЭС и СЭС) выгодны. Конечно же, утверждение, будто производство из невосстановимых ресурсов препятствует возврату вложений, дискуссионно. Есть исследования с другими соотношениями энергетической окупаемости для разных типов генерации. В них самыми выгодными могут быть АЭС либо нефть. Правда, исчерпаемость и потенциальную недоступность такой энергии для последующих поколений они во внимание не принимают. В настоящем материале это учтено.
Миру для устойчивого развития определённо нужны ВИЭ.