Как будут развиваться технологии производства электроэнергии из солнечной энергии в ближайшие десятилетия?

tehnologii-proizvodstva-elektroenergiiКакая технология является наиболее рентабельной? Какие возможности дает сочетание нескольких систем? — Исследование, проведенное под руководством немецкого аэрокосмического центра (DLR), рассмотрело будущее развитие солнечных и солнечных тепловых электростанций до 2030 года. Результаты были представлены с 11 по 14 октября 2016 на конференции SolarPACES в Абу-Даби.

Предпосылки

Целью исследования является системотехническое, экономическое и экологическое сравнение солнечных тепловых и солнечных электростанций. Для этого в рамках проекта THERMVOLT проанализировано, как коммерческие электростанции могут стабильно производить из солнечной энергии дешевую и доступную в любой момент и вместе с тем прогнозируемую электроэнергию, в том числе и в те моменты, когда солнце не светит.

Солнечные тепловые электростанции (станции-концентраторы солнечной энергии, CSP) усиливают солнечное излучение с помощью зеркал, тем самым генерируя тепло. Тепло либо храниться, либо используется сразу. При этом возможны разные области применения, начиная  от производства электроэнергии и заканчивая производством топлива (водорода). Солнечные тепловые электростанции обеспечивают независимое от непостоянной солнечной радиации производство электроэнергии при интеграции тепловых энергонакопителей и / или сочетании с одним из видов ископаемого топлива, а в будущем и в сочетании с системами, работающими на биомассе (гибридизация). В результате солнечная электроэнергия предоставляется для потребления в соответствии со спросом, а также достигается базовая мощность силовой электростанции. Такие электростанции, таким образом, с точки зрения их значения в энергетической системе могут быть сравнимы с обычными крупными электростанциями, работающими на ископаемых источниках энергии.

Солнечные же электростанции (PV) захватывают солнечный свет с помощью солнечных батарей и преобразовывать солнечное излучение непосредственно в электричество. Эта электроэнергия может быть использована сразу или храниться в аккумуляторных батареях. В настоящее время хранение солнечной электроэнергии в аккумуляторных батареях менее рентабельно, чем хранение солнечного тепла. В последние годы технология производства солнечной электроэнергии сумела снизить свои затраты на производство электроэнергии. Тем не менее, она относится к крайне непостоянным системам энергоснабжения, и поэтому сама по себе не может гарантировать стабильности поставок электроэнергии. Дополнительно в системе энергоснабжения нужно предусмотреть резервное электропитание за счет ископаемых источников энергии.

Недавние исследования показывают, что, когда большая часть возобновляемой и нестабильной электроэнергии забивает электросети до их пределов, то приходится ограничивать подачу электроэнергии, произведенную из возобновляемых источников, если нет в наличие систем хранения электроэнергии

Цели и методика

В ходе исследования ученые смоделировали стоимости различных концепций солнечных электростанций и электростанций, основанных на концентраторах солнечной энергии, а также комбинации обеих технологий в соответствии с теми же ограничениями. Виртуальные электростанции должны обладать способностью следовать различным возможным профилям нагрузки, достигая при этом минимально низкой эмиссии парниковых газов (СО2). Исследуемые тепловые солнечные электростанции оснащены аккумуляторами тепловой энергии, а также системами, работающими на ископаемых источниках энергии, которые используются только в случае необходимости. Комбинированные солнечные электростанции оснащены аккумуляторными батареями и резервной системой на ископаемых видах топлива, например, газовой электростанцией, с которой они работают в комбинации.

Размер электростанции составляет 100 МВт, а в качестве репрезентативных мест установки были рассмотрены солнечные регионы, такие как Марокко и Саудовская Аравия. Расчетная модель включала 2015, 2020 и 2030 годы.

Расчеты проводились за целый год подробно с часовым разрешением, при этом был рассчитан оптимальный размер солнечной электростанции и аккумуляторной батареи. Для расчета стоимости электроэнергии оптимизированных систем в конце концов была создана модель рентабельности, учитывающая различные факторы (например, износ) и различные сценарии затрат.

Эффективное сочетание

Результаты показывают, что в современных условиях именно сочетание солнечной тепловой и солнечной электростанций в большинстве сценариев рентабельнее, чем использование только одной из двух технологий. При этом солнечная электростанция подает электроэнергию преимущественно днем непосредственно в сеть, а солнечная тепловая электростанция накапливает солнечную энергию в тепловых аккумуляторах, чтобы подать ее в сеть по мере необходимости, и чаще всего ночью. При высоком спросе на электроэнергию во время ночных часов тепловые солнечные электростанции имеют преимущество за счет своего теплового накопления. В то же время гибридная эксплуатация с использованием ископаемого или альтернативного источника энергии может быть интегрирована сравнительно легко с небольшим количеством дополнительных затрат.

В то время как в 2015 году у солнечных электростанций были самые высокие затраты на электроэнергию за счет более дорогих затрат на аккумуляторные батареи, то при благоприятных условиях к 2030 году они могли бы приблизиться к солнечным тепловым электростанциям или стать даже ниже. Тем не менее, это сильно зависит от рассматриваемого целевого рынка и установленной нагрузки.

Окончательный отчет исследования будет представлен до конца 2016 года.

Источник: http://www.sonnenseite.com/de/wissenschaft/die-mischung-machts-studie-zur-effizienz-von-solartechnologien-vorgestellt.html?utm_source=dlvr.it&utm_medium=facebook

Написать нам