«Зеленая» энергия в Украине: может ли солнечная панель заменить бензиновый генератор

28 декабря 2022 года Владимир Зеленский выступил с ежегодным посланием к Верховной Раде Украины. Он сказал, что одна из целей Украины сейчас стать лидером в построении современной «зеленой» энергетики: «Это позволит нам создать децентрализованную энергосистему, которую не разрушить ничем, никакими ракетными ударами».

Пока наша энергосистема подвергается обстрелам, украинцы ищут способы быть автономными. Генераторы, павербанки, зарядные станции – временное решение проблемы. Глобально энергетическую независимость могут обеспечить возобновляемые источники энергии – солнце, ветер, вода.

Сергей Кравчук, руководитель компании Kness Energy, которая входит в состав Группы Kness, занимается развитием «зеленой» электроэнергетики в Украине. Редакция MC.today расспросила его о том, как работают альтернативные источники энергии и может ли сейчас солнечная энергия заменить бензиновый генератор.

Почему пропадает свет

От каких основных составляющих зависит стабильная работа энергосистем?

От баланса мощностей потребления и отпуска электроэнергии из сети, но не всегда. В структуре электроснабжения есть еще сетевая электроэнергетическая инфраструктура – трансформаторные подстанции, которые помогают транспортировать электроэнергию от производителя к потребителю. Если подстанция повреждена, она не может передавать энергию. В результате свет исчезает не из-за нехватки электроэнергии, а потому, что нет физической возможности ее передать от производителя к потребителю.

Такое уже произошло осенью, когда во время обстрела попали сразу в несколько трансформаторных подстанций оператора системы передачи, которые участвовали в передаче электроэнергии с атомной электростанции. В результате на Запорожской АЭС сработала автоматика, и блоки атомной электростанции были отключены от сети. Усилиями работников оператора системы передачи на время было возобновлена возможность выдачи электроэнергии и обеспечения потребностей АЭС.

То есть энергосистема производила больше, чем мы можем потребить, и баланс нарушился?

Проблема в том, что этот баланс меняется достаточно резко. Объем потребленной электроэнергии зависит от времени суток: ночью мы потребляем меньше, днем ​​– гораздо больше. Для балансировки энергосистемы используют так называемые маневровые мощностив Украине это угольная генерация (ТЭС), гидроэлектростанции и гидроаккумулирующие электростанции – процесс производства энергии они могут быстро прекратить или запустить. Атомные станции, например, не маневровые – они равномерно работают в течение суток.

Днем, когда людям нужно больше электроэнергии, включают блоки тепловых электростанций, гидроэлектростанций, возобновляемые источники энергии. Но если генерации все равно недостаточно, потребление ограничивается и в домах пропадает свет.

После обстрелов энергосистемы Украине стали передавать оборудование по ее ремонту. Что это за техника?

Прежде всего это силовые трансформаторы разной мощности. Наличие такого «фонда запчастей» ускоряет ремонтные работы, а в перспективе поможет снизить продолжительность отключений. Но следует понимать, что объединенная энергосистема Украины большая и требует много техники, а процесс ее получения может быть долгим.

Раньше редакция MC.today уже писала, что сейчас есть проблема с большими трансформаторами на 750 кВ. Их можно купить, но на это нужны немалые средства: без налогов это примерно $5 млн, еще около $1 млн – транспортировка. Сначала на корабле, потом по дорогам. Такой трансформатор могут производить от трех месяцев до полугода плюс время на доставку. Трансформаторы на 330 кВ прибудут в Украину в феврале. Один будет стоить ориентировочно $3 млн.

Об энергонезависимости Украины

Что означает «зависимость» в контексте производства электроэнергии? Как ее преодолеть?

Я скажу, что такое наша независимость в энергетике. Это условия, при которых все энергоресурсы на 100% локализованы в Украине.

Наша энергосистема на 60% обеспечивается атомными электростанциями, около 25% приходится на ТЭС, которые работают на газе или угле. Он импортируется из стран Евросоюза, Южно-Африканской Республики и из собственных бассейнов на западе Украины. Остальные 15% – это ВИЭВозобновляемые источники энергии и гидроэлектростанции.

В Украине отрасль ВИЭ активно развивается последние пять лет. В перспективе наращивание объемов ВИЭ позволит снизить зависимость Украины от ископаемого топлива, например голубого газа. А также ускорит «зеленый переход», что уменьшит выбросы СО₂.

Какие виды альтернативных источников энергии сейчас есть в Украине?

На первом месте солнечные электростанции – их установленная мощностьмаксимально возможный объем производства за определенный промежуток времени около 7 ГВт энергии. Еще 900 МВт приходится на домашние станции мощностью до 30 кВт. Так было по состоянию на 2021 год.

На втором месте ветровые электростанции, их установленная ​​мощность около 1,4 ГВт. Дальше идут биогазовые установки, их доля приближается к 100 МВт, и малые гидроэлектростанции – это 300 МВт.

Солнце вместо бензина

Сколько времени потребуется на установку солнечной электростанции?

Строительство станции для промышленного потребителя, который хочет снизить затраты на электроэнергию, займет от трех до шести месяцев, а ее присоединение к общей электросети, куда вы можете «отпускать» избыток произведенной энергии, от месяца до полугода.

Этот процесс можно разделить на два этапа: первый – разработка проектного решения и подготовка земельного участка или крыши здания к монтажу. Второй этап – закупка оборудования, его установка и пусконаладочные работы. Окупаемость такой солнечной станции – около пяти лет, а ее цена будет зависеть от мощности.

А если я хочу просто обеспечить свои бытовые потребности в электроэнергии, допустим, на время блэкаута: можно ли установить солнечные панели в квартире или частном доме?

Да, на наружной стороне балкона или на крыше с солнечной стороны дома. Также нужен аккумулятор, чтобы накапливать энергию – ее вы можете использовать, например, в другую часть суток. Так у вас будет собственная небольшая автономная солнечная система.

Какая мощность солнечной батареи необходима для обеспечения стандартного рабочего места?

Чтобы запитать ноутбук, роутер и зарядку телефона, понадобятся три солнечные панели по 500 Вт – в солнечную погоду они вместе будут производить 1,5 кВт и аккумуляторная батарея емкостью 100 Ампер-часов, чтобы накапливать избыток энергии, который можно будет использовать в другую часть суток. Цена одной панели – 8–10 тыс. грн.

Но есть нюанс: хотя эти фотоэлектрические модули будут производить энергию даже зимой, при облачной погоде ее объем будет на 80% меньше, чем в солнечный день. А поглощать излучение они смогут с восьми утра до 16 часов вечера. То есть ваши три панели зимой производят около 300–400 Вт – столько потребляет обычный стационарный компьютер или ноутбук. Летом ситуация лучше, ведь световой день длиннее.

Из каких элементов состоит солнечная станция и каков у нее срок годности?

Из трех основных элементов. Первый – фотоэлектрические модули. Это темные гладкие панели, которые поглощают энергию солнечных лучей. Они будут эффективно работать 25–30 лет. После этого времени их можно и дальше использовать, но они будут производить меньше электроэнергии.

Второй – это металлоконструкции, на которых закрепляются фотоэлектрические модули. Для наземных станций используют стойки, на плоской крыше – балластные системы, а на наклонной – клеевые или металлические крепления. Производители дают гарантию в 10–15 лет эксплуатации, но они могут прослужить и дольше.

Поскольку фотоэлектрический модуль производит постоянный ток, а все токоприемники работают на переменном, необходим инвертор, который превращает постоянный ток в переменный. Это третий элемент. Гарантийный срок работы инвертора – около 10 лет.

Война обнажила проблемы нашей энергосистемы

Как война и энергетический кризис повлияли на наш энергетический переход?

Война подсветила проблемы, которые раньше были не так выражены.

Мы понимаем, что строить электроэнергетическую систему нужно на принципах распределенной или децентрализованной генерации – когда потребители одновременно являются и производителями электроэнергии.

Следует также создавать новые объекты ВИЭ и устанавливать средства балансировки – накопители энергии. А главное – уменьшать зависимость от ископаемого топлива.

Какие страны сейчас активнее всего переходят на альтернативные источники энергии?

Страны ЕС двигаются в этом направлении. К примеру, Германия на несколько дней остановила мощные ТЭС и потребляла чистую электроэнергию из микса солнечных и ветровых электростанций. Сейчас она лидер по внедрению ВИЭ.

Еще один плюс в том, что ВИЭ можно установить рядом с потребителем – они безопасны. Не нужно транспортировать электроэнергию на большие расстояния, ведь при преодолении этого пути теряется около 15% энергии.

Министр энергетики сделал заявление, что к 2030 году в Украине должно быть минимум 25% «зеленой» энергетики, а инвесторы уже готовы достроить 300 мегаватт «зеленой» генерации. Это реально?

300 мегаватт – это часть тех мощностей, которые реализуют, когда будет готово законодательное поле. Речь о поддержке проектов, которые стартовали за несколько лет до начала войны, но их не успели достроить. Несколько мощных производителей ветровой энергетики сейчас на финальной стадии строительства – им нужна возможность подключиться к общей сети.

Чтобы увеличить долю ВИЭ до 50%, энергетическая система должна быть готова принять такой объем.

Президент подписал закон о развитии установок хранения энергии. Они сделают энергосистему более маневровой, поскольку служат для накопления и отдачи электричества в сеть.

Какие прогнозы на ближайшие 5–7 лет в возобновляемой энергетике?

Думаю, со временем удастся повысить коэффициент полезного действия фотоэлектрических модулей до 50%сейчас средний показатель КПД солнечных батарей составляет около 18%. Из смелых прогнозов: в течение 5–10 лет распространится производство «зеленого» водорода«зеленым» называют водород, если молекулу H₂ получают из обычной воды методом электролиза, а электроэнергию берут из возобновляемых источников: ветра, солнца, биомассы. Для его производства будут применять электроэнергию, которую генерируют ВИЭ. А использовать его будут как топливо, чтобы заменить природный газ.