Использование солнечной энергии относится к актуальным проблемам мирового сообщества в связи с исчерпаемостью запасов ископаемого органического топлива и глобальным ухудшением состояния окружающей среды. Солнечная электроэнергетика из маргинальной области энергетики, которая определялась ранее лишь как источник энергии для автономных объектов и отдельных частных потребителей, за последние годы превратилась в полноценное промышленное энергетическое направление. Если сравнить темпы ее развития за последние 10 лет, то быстрее солнечной энергетики в мире развивался только рынок ветровой энергетики. По оценкам экспертов Международного энергетического агентства (IEA), мировая солнечная энергетика уже через 40 лет, учитывая сегодняшние тенденции развития технологий, будет способна производить энергии около 9 тысяч ГВт?ч/год, или 20-25% всей необходимой электроэнергии. Это обеспечит ежегодное сокращение выбросов углекислого газа на уровне 6 млрд т . К концу 2008 г. в мире было установлено около 16 ГВт фотоэлектрических систем, а на конец 2009 г. эта цифра достигла почти 23 ГВт. Мировыми лидерами по установленной мощности станций в 2009 г. являются: Германия (3806 МВт), Италия (711 МВт), США (477 МВт), Чехия (411 МВт) . В 2010 году среди секторов альтернативной энергетики мира наиболее высокие темпы развития имела солнечная электроэнергетика, инвестиции в которую выросли на 49% и составили 89,3 миллиарда долларов. По оценкам Bloomberg New Energy Finance, 86% инвестиций в проекты по осуществлеМеждународный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 8 (100) 2011 © Научно технический центр «TATA», 2011 25 Солнечная энергетика нию деятельности по производству электрической энергии из энергии солнечного излучения были в тех странах, где были внедрены «зеленые» тарифы . В мире имеется опыт создания солнечных электростанций, работающих по термодинамическим циклам, мощностью до сотен МВт. Наиболее динамично сейчас эти технологии развиваются в США, Испании, Португалии и Австралии, где есть государственная поддержка строительства таких станций. По состоянию на апрель 2011 г. в Украине введены в эксплуатацию промышленные солнечные фотоэлектрические энергетические станции общей мощностью около 7,5 МВт. Вместе с тем в Украине в 2009- 2010 гг. произведено фотоэлектрических элементов общей мощностью около 150 МВт, которые практически полностью были поставлены на экспорт. Украина имеет большие возможности для организации производства фотоэлектрических элементов, поскольку в бывшем СССР заводы по производству полупроводникового кремния были сосредоточены в Украине: завод чистых металлов в Светловодске и титаномагниевый комбинат в г. Запорожье. В нашей стране есть ряд приборостроительных предприятий микроэлектронного профиля для серийного выпуска фотоэлектрических преобразователей: «Квазар», «Гравитон», «Гамма», «Родон», «Днепр» и другие. В ПАТ «Квазар» на основе применения новых технологий, разработанных в результате выполнения комплексных фундаментальных исследований в области физики полупроводниковых материалов, освоено промышленное производство фотоэлектрических модулей серии KV. В Украине достаточно аргументированы предпосылки для масштабного освоения солнечной энергии. В первую очередь это наличие значительного энергетического потенциала и научно-техническая и промышленная база по всем основным направлениям солнечной энергетики . Прогнозные базовые показатели использования солнечной энергии в Украине до 2030 года, объемы замещения традиционных топливно-энергетических ресурсов и природного газа даны в табл. 1. Таблица 1 П р о г н о з ны е п о к а з а т е л и ра з в ит ия с о л н е ч н о й ф о т о э л е к т р и че с к о й э не рг е т ик и в У кр а ине Table 1 Projections of solar photovolta ic energy in Ukraine Технически достижимый уровень развития № солнечной энергетики по годам п/п Показатель Единицы измерения 2015 2020 2025 2030 1 Установленная мощность МВт 500 1740 2760 5200 2 Годовое производство электроэнергии млн кВт?ч/год 534 1859 2950 5557 3 Годовая экономия условного топлива млн т у.т./год 0,19 0,67 1,1 2,0 4 Объем замещения природного газа млн м3 166 580 920 1720 Кроме указанных выше аргументов, важным этапом развития в Украине возобновляемой энергетики стало принятие в апреле 2009 г. Закона № 1220-VI «О внесении изменений в Закон Украины «Об электроэнергетике» относительно стимулирования использования альтернативных источников энергии». Этим законом были определены вопросы об установлении специальных тарифов, по которым Энергорынком закупается электроэнергия, выработанная на объектах электроэнергетики, использующих альтернативные источники энергии . Действие вышеуказанного Закона о «зеленом» тарифе в области солнечной энергетики распространяется на солнечные фотоэлектрические станции (СФЭС). Эти станции присоединяются к централизованной электроэнергетической сети, объединяющей различные типы промышленных электрических станций. Такие СФЭС не связаны с конкретным потребителем электроэнергии и функционируют как самостоятельные объекты независимо от прилегающих территорий и обеспечивают выдачу энергии в Объединенную электроэнергетическую систему (ОЭС) Украины. С введением в действие Закона о «зеленом» тарифе значительно увеличена инвестиционная привлекательность солнечной фотоэнергетики. Таким образом, в Украине существуют благоприятные условия для привлечения негосударственных инвестиций в строительство СФЭС. По предложениям инвесторов рассматриваются вопросы по созданию объектов солнечных фотоэлектрических станций в Автономной Республике Крым, Одесской, Николаевской, Днепропетровской, Киевской и других областях страны. При привлечении негосударственных инвестиций будут загружены отечественные предприятия по производству фотоэлектрических элементов, а также и другие промышленные предприятия. Поэтому негосударственные инвестиции будут способствовать интенсификации производства на украинских заводах оборудования для СФЭС. По состоянию на апрель 2011 г. Национальная комиссия регулирования электроэнергетики Украи- 26 International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 8 (100) 2011 © Scientific Technical Centre «TATA», 2011 , , . Перспективы и проблемы внедрения в Украине солнечных фотоэлектрических станций ны выдала лицензии на осуществление деятельности по производству электрической энергии шести компаниям и установила соответствующие тарифы, которые приведены в табл. 2 . В отличие от ветровых электрических станций, работающих в зависимости от меняющейся мощности ветрового потока, СФЭС имеют более гибкие свойства собственной генерации с точки зрения выдачи мощности в ОЭС Украины. В частности, электрическая мощность СФЭС на значительный срок может быть прогнозируема как по времени суток, так и по сезонам года. Кроме того, солнечные фотоэлектрические станции, благодаря использованию в их составе современных систем преобразования энергии на основе IGBT технологии, имеют особенности, улучшающие показатели качества электрической энергии : — Для стабильной работы электроэнергетической системы (ЭС) в суточном графике нагрузок СФЭС по команде от диспетчера может изменять выдаваемую мощность генерации в пределах своей текущей максимальной мощности. — С целью обеспечения стабилизации работы ЭС СФЭС может автоматически изменять мощность генерации в пределах текущей максимальной мощности в зависимости от изменения частоты в электроэнергетической сети. — Режимы работы оборудования СФЭС позволяют выполнить компенсацию реактивной мощности в электроэнергетической сети в широком диапазоне регулирования коэффициента мощности. — С точки зрения обеспечения качества напряжения в сети, динамические свойства оборудования СФЭС позволяют компенсировать возможные кратковременные «провалы» напряжения в электроэнергетической сети. В связи с началом широкомасштабного создания в Украине солнечных фотоэлектрических станций возникает вопрос о необходимости государственного регулирования процесса передачи вырабатываемой этими станциями энергии в электрические сети. Этот вопрос должен решаться Правилами присоединения солнечных фотоэлектрических станций к электрическим сетям. Эти правила должны: — базироваться на объективных, прозрачных и не дискриминационных критериях; — обеспечивать, чтобы уровень начисленных платежей за передачу и распределение энергии не проявлял дискриминации в отношении объектов СФЭС, а отдавал им предпочтение; — гарантировать, чтобы польза для электроэнергетической сети от присоединения производителя электроэнергии на СФЭС в полной мере оценивалась и оплачивалась оператору этого оборудования; — ввести стандартные технические требования и условия присоединения электроэнергетических установок СФЭС к разным уровням напряжения в условиях штатного их использования. За основу Правил присоединения можно принять механизм присоединения, который приведен в Правилах присоединения ветровых электростанций к электрическим сетям (зарегистрированы в Министерстве юстиции Украины 29 декабря 2009 г. за № 1263/17279). Конечно, при разработке Правил присоединения СФЭС необходимо будет учесть специфические вопросы внедрения солнечных фотоэлектрических станций. Национальная комиссия регулирования электроэнергетики Украины должна внедрить типовые контракты на присоединение, содержащие адекватные и соответствующие правила и процедуры присоединения. Таблица 2 Т ар и фы на пр о и з во д с т в о э л е кт р и ч е с к о й э не рг и и из э не рг и и с ол н е ч но г о и зл у ч е н и я Table 2 Tari f f s for elect r i c i ty production from solar energy № Энергогенерирующая компания «Зеленый» тариф без НДС, коп/кВт?час Установленная мощность, МВт Наземные объекты 1 ООО «Краймиа Солар 1» 522,94 1,0 2 ООО «Краймиа Солар 2» 522,94 1,5 3 ООО «Краймиа Солар 3» 522,94 1,5 4 ООО «Краймиа Солар 4» 522,94 1,5 5 ООО «Краймиа Солар 5» 522,94 2,0 Объе ты, смонтированные на крышах, до 100 кВт, и на фасадах, независимо от мощности 6 ООО «Винница-Энергосервис» 479,36 0,035 Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 8 (100) 2011 © Научно технический центр «TATA», 2011 27 Солнечная энергетика Выводы 1. На конец 2008 г. в мире было установлено около 16 ГВт фотоэлектрических систем, а на конец 2009 года эта цифра достигла почти 23 ГВт. Мировыми лидерами по мощности станций в 2009 г. являются Германия (3806 МВт), Италия (711 МВт), США (477 МВт), Чехия (411 МВт). Проекты по осуществлению деятельности по производству электрической энергии из энергии солнечного излучения преимущественно реализуются в тех странах, где были внедрены «зеленые» тарифы. 2. В Украине достаточно аргументированы предпосылки для масштабного освоения солнечной энергии. В первую очередь это наличие значительного энергетического потенциала и научно-техническая и промышленная базы по всем основным направлениям солнечной энергетики. Кроме того, с введением в действие Закона Украины о «зеленом» тарифе значительно увеличена инвестиционная привлекательность солнечной фотоэнергетики. 3. В связи с началом широкомасштабного строительства в Украине солнечных фотоэлектрических станций возникает вопрос о необходимости государственного регулирования процесса передачи энергии в электрические сети. Этот вопрос должен решаться Правилами присоединения солнечных фотоэлектрических станций к электрическим сетям. International energy agency. Energy Technology Perspectives (Перспективы технологий в энергетике). © OECD/IEA — 2010. и др. Институт возобновляемой энергетики НАН Украины. Развитие и использование фотоэлектрических систем в мире. В сб. «Возобновляемая энергетика XXI века. Материалы XI международной конференции ». Крым, 2010. С. 142-144. Alex Morales. British Subsidies Trigger Solar Revolution Under Rainy Skies (Британские субсидии начинают инициировать солнечную революцию в облачном климате). Aug 5, 2010. www.bloomberg.com/news/2010-08-04/-solarrevolution- begins-under-uks-gloomy-skies-aftersubsidies- start.html. Энергоэффективность и возобновляемые источники энергии. Под общей редакцией . Киев: Украинские энциклопедические знания, 2007. С. 274-300. «О внесении изменений в Закон Украины «Об электроэнергетике» относительно стимулирования использования альтернативных источников энергии». Закон Украины № 1220-VI от 16 апреля 2009. Http://www.president.gov.ua/documents/9205.html. «Об установлении величин «зеленых» тарифов на электрическую энергию на апрель 2011 года». Национальная комиссия регулирования электроэнергетики Украины. PV Grid-Connected inverters. 2010-2011. V6.2 — Sungrow Power Supply Co. Ltd.