Р.Мустафаев, д.т.н., замдиректора по научной работе АзНИИ энергетики и энергопроекта. Р.Талышинский, д.т.н., главный научный сотрудник.
До недавнего времени увеличение производства энергии происходило в основном за счет роста добычи нефти и газа. Однако энергетика оказалась первой крупной отраслью мировой экономики, которой пришлось иметь дело с истощением своей традиционной сырьевой базы. Какое-то время альтернативу видели в атомной энергетике. Но и она в последнее время также столкнулась со значительными трудностями. В первую очередь – резким ростом затрат на обеспечение безопасности работы АЭС.
Например, с 1950 по 1990 гг. в США израсходовали 492 млрд. долларов на ядерную энергетику, включая постройку реакторов, топливо, обеспечение безопасности, эксплуатацию и обслуживание АЭС. Но, несмотря на такие громадные капиталовложения, атомная энергетика обеспечивает только 7,7% энергии, потребляемой в США.
Продукты сгорания, в первую очередь угля и нефтяного топлива, загрязняют окружающую среду. Существенно и “тепловое загрязнение” планеты, происходящее при сжигании любого вида топлива. Рост энергопотребления может привести к повышению температуры на поверхности Земли примерно на 1 градус. Нарушение энергобаланса планеты в таких масштабах может привести к необратимым и опасным изменениям климата. Однако дело не только в этом, запасы традиционных источников далеко не бесконечны. При уровне мировой добычи 90-х годов запасов угля хватит на 1500 лет, нефти – на 250 лет и газа – на 120 лет.
Кроме того, нефть и газ дорожают, поэтому в последнее время ученые всерьез занялись проблемой использования т.н. возобновляемых источников энергии (ВИЭ) – энергии ветра, солнца, приливов и т.п. По оценкам Американского общества инженеров-электриков, если в 1980 году доля электроэнергии, получаемой из ВИЭ в мире составляла 1%, к 2005 году она достигнет 5%, к 2020 – 13% и к 2060 – 33%.
Уже сегодня источники возобновляемой энергии обеспечивают 7,1% потребляемой в США энергии. За последние 20 лет в Соединенных Штатах сэкономили энергии больше, чем ее произвели все атомные реакторы страны вмести взятые. Потенциал только солнечной энергии в течение одного года превышает все извлекаемые запасы органического топлива в 10-20 раз.
Эту энергию нужно научиться собирать и использовать. Это – путь развития энергетики будущего, не такого уж, кстати, и далекого. Правительства Японии, США, Германии, Швейцарии стали принимать программы по установлению солнечных электростанций. К 2020 году в Японии планируют достичь 38% уровня потребления энергии, в том числе, и солнца. Поощряемые правительством японские компании произвели в 2000 году солнечные батареи суммарной мощностью 80 МВт.
Сейчас Япония – бесспорный технологический лидер на перспективном рынке солнечной энергетики. Здесь практикуются такие формы государственной финансовой поддержки ВИЭ, как льготные займы на проекты в области гелиоэнергетики, кредиты, предоставляемые на льготных условиях Ассоциацией развития солнечных систем под проекты в сфере солнечной энергетики, а также налоговые льготы на национальном и местных уровнях для инвестиций в ВИЭ. В США есть уже несколько экспериментальных фотоэлектрических станций мощностью от 0,3 МВт до 6,5 МВт, работающих на энергосистему. В феврале 2000 года был принят многообещающий закон по возобновляемой энергетике в Германии.
Здесь устанавливаются повышенные закупочные цены на электроэнергию, произведенную ВИЭ и поставленную в централизованную электросеть. Цель этой программы – стимулирование инвестиции частных лиц, мелкого и среднего бизнеса в создание энергоисточников на основе ВИЭ, соединенных с энергетической сетью. Одним из лидеров практического использования энергии Солнца стала Швейцария. Здесь построено примерно 2600 гелиоустановок на кремниевых фотопреобразователях мощностью от 1 до 1000 кВТ. Программа “Солар-91”, осуществляемая под лозунгом “За энергонезависимую Швейцарию!”, должна решить экологические и энергетические проблемы страны, импортирующей сегодня более 70% энергии.
Гелиоустановку на кремниевых фотопреобразователях, чаще всего мощностью 2-3 кВт, монтируют в Швейцарии на крышах и фасадах зданий. Она занимает примерно 20-30 кв.м.Такая установка вырабатывает в год в среднем 2000 кВт/ч элекроэнергии. Дневной избыток энергии в летнюю пору направляют в электросеть общего пользования. Зимой же, особенно в ночные часы, энергия может быть бесплатно возвращена владельцу гелиоустановки.
В производстве фотоэлементов и систем на их основе наблюдается настоящий бум. Обходится он пока недешево. Но нельзя заблуждаться, сравнивая дорогостоящую, но очень молодую технологию преобразования энергии Солнца в электричество, с дешевой, но грязной технологией использования нефти и газа. Между тем “солнечная технология” дешевеет. Стоимость фотоэлектрических преобразователей в расчете на 1 Вт установленной мощности упала со 100 долларов в 1970 году до 3-5 долларов 1997 году. Одновременно их КПД повысился с 5% до 18%. Ожидается, что стоимость “солнечного ватта” упадет до 50 центов, и это позволит гелиоустановкам конкурировать с другими автономными источниками энергии, например с дизельэлектростанциями.
Естественно, что в тех регионах, где количество солнечных дней преобладает, использование солнечной энергии наиболее перспективно. Один из таких регионов – Азербайджан. Средний показатель времени годового излучения на территории нашей страны – 1500-2000 часов. Поэтому солнечная энергия может стать энергетической основой будущего устойчивого развития экономики для некоторых регионов страны.
Наиболее благоприятные районы для использования солнечной энергии в Азербайджане – это Нахчыванская АР, где среднее годовое излучение составляет 155-159 ккал/кв.см, область Малого Кавказа – 142-150 ккал/кв.см, Лянкяранская область 142-144 ккал/ кв.см. Наибольшая плотность потока излучения, наблюдавшаяся на Абшеронском полуострове и в прибрежьях Каспия, составила от 117 ккал/кв.см до 133 ккал/ кв.см.
Очевидно, что программа развития энергетики Азербайджана должна предусматривать использование солнечных электростанций. Для этого необходимо создать центр проведения научно-исследовательских работ с соответствующим финансированием, связанным с применением СЭС. Такой центр может начать функционировать в НИИ энергетики и энергопроекта.
Из архивов газеты ЭХО, 2002 год