English   Hebrew   
автор лого - Климентий Левков Дом ученых и специалистов Реховота
(основан в июле 1991 года)
 
 
В Доме ученых и специалистов:

Искать:



 

 

----------------

 
 
 
Дом ученых и специалистов Реховота
 

октябрь, 2014 г.


Новости энергетики мира и Израиля
за последние годы

 

Профессор Евгений Плоткин

 

Сегодня мы располагаем большими энергетическими мощностями современных электростанций и транспорта, имеем многомиллиардое население земного шара с его огромными потребностями, которые новые поколения рассматривают как норму. Но так было не всегда!

В 5-ом веке нашей эры 95% поверхности Европы были покрыты лесами, энергия дерева использовалась для отопления и освещения и для производства металла (древесный уголь). Также применялась тягловая сила людей и животных и немного - сила ветра и воды. Ветер, вода, дерево, мышечная сила - восстановимые ресурсы, но не бесконечные: к 1600 г. в Европе осталось лишь 20% лесов. Печи работали на 20-30% своих возможностей из-за нехватки древесного угля. Но в 17-ом веке появился каменный уголь, который не только заменил дрова, но и привел к появлению новых технологий (паровые машины, железная дорога и др). Началась индустриальная революция, в 19-ом веке годовое количество сжигаемого угля возросло в 50 раз. Но переход к углю - это начало истощения ресурсов, накопленных за 500 млн лет. Их невозможно восстановить за срок жизни человечества.

Уголь сформировал 19-ый век. А когда нефтепродукты стали использоваться для производства электроэнергии и на транспорте, нефть определила развитие 20-го века, хотя она появилась несколько раньше, в середине 19-го. Однако к концу 20-го века годовая добыча нефти почти достигла своего пика, и нас из-за истощения недр в ближайшие годы ожидает спад добычи нефти. Проблема осложняется экологическими причинами, увеличивающими затраты на производство энергии. Надежды на другие источники, такие как природный газ или атомная энергия, также ограничены временем полного исчерпания существующих ресурсов (40-60 лет). Нежелание цивилизованных стран зависеть от арабского мира или от России дополнительно усложняет решение энергетической проблемы.

Новые революционные методы добычи сланцевого газа, разработанные в последние годы в США, позволили американцам резко увеличить выработку газа и даже опередить Россию в 2010 году. Однако это достижение не решило основной проблемы исчерпания естественных ресурсов, а лишь отодвинуло дату надвигающегося кризиса. Поэтому на передний план выдвинулась разработка технологий и реализация перспективных проектов, связанных с восстано-вимыми ресурсами энергии: гидроэнергетика, ветровая и солнечная энергетика.

С использованием энергии падающей воды связаны 19% мировой электроэнергетики. Существуют крупнейшие гидростанции, такие как Итайпу (14000 МВт) на реке Паране в Бразилии. В Швейцарии для этой цели используется система горных озер, и половина электроэнергии в этой стране вырабатывается на гидростанциях. Однако дальнейший рост доли гидроэнергетики в мире невелик. Но в последние годы происходят революционные изменения в двух наиболее перспективных направлениях электроэнергетики: ветровой и солнечной.

Ветровая энергия используется, начиная с древности. Ветряные мельницы мололи зерно, парусные суда перевозили грузы и людей вплоть до 19 века. Новый подъем связан с концом 20 века, когда после аварии на Чернобыльской атомной электростанции были на-чаты работы по использованию возобновляемых источников энер-гии. В Германии была принята первая программа "100МВт ветра", выполненная за два года (1991 г.), затем вторая программа "10000 МВт ветра", завершившаяся успехом в 2002 г. В 2006 г. ветровые установки (ВУ) в Германии произвели в полтора раза больше, чем гидростанции, что составило 3.5% всего производства электроэнергии страны. К этому времени германские ветровые турбины занимают более трети мирового рынка, в их производстве занято 80 тысяч работников, годовая прибыль превысила 3.5 млрд евро. Только за 2004 год в Германии сокращен выброс CO2 на 20 млн. тонн.

Лидеры, кроме Германии, - Дания, Испания, Португалия, Велико-британия. Сейчас вперед (по абс. мощности) выходят Китай (75 ГВт), США (60 ГВт), Германия (31 ГВт), Испания (23 ГВт), Индия (18 ГВт). На начало 2013 года общая мощность - 283 ГВт. Выработка ВУ - 2.3% от общей (увеличение за 10 лет в 10 раз!). Эта выработка соответствует 10-20 % от выработки на максимальной мощности, у оффшорных ВУ - до 30-40 %. Стоимости электроэнергии, вырабатываемой сегодня на ветровых и на угольных электростанциях, при-близительно равны. Различают два вида ВУ - наземные и оффшорные. Последние представляют собой расположенные в море на расстоянии 10-15 км от берега высокие бетонные основания с генераторами на огромной высоте (125 м). Длина каждой из трех лопастей до 50 метров, соответствующие многотонные веса деталей ВУ практически исключают их ремонт и требуют высокой надежности оборудования. Единичная мощность ВУ в основном 5 МВт, максимальная на сегодня - 12.5 МВт. Как правило, для целей управления мощностью ВУ объединяются в фермы из нескольких сот установок. Хотя развитие идет в большей степени за счет оффшорых ВУ, самая мощная ферма 1550 МВт (Альта в Калифорнии) - наземная, из оффшорных - 630 МВт, London Array (Англия).

Проблемы:

- шум, расстояние до жилья не менее 300 м.

- неравномерность и непредсказуемость силы и направления ветра,

- необходимость аккумулирования,

- трудности ремонта и замены на высоте,

- нехватка инфраструктуры для передачи электроэнергии от будущих ферм,

Солнечная электроэнергетика является еще более перспективным направлением использования возобновляемых источников энергии. По прогнозам, к концу 21 века 70% электроэнергии будут выраба-тываться на солнечных электростанциях (СЭС). Одними из первых на этом пути были израильтяне, создавшие в 80-ых годах в Калифорнии крупную солнечную тепловую электростанцию, работающую до сих пор. Однако из-за высоких капитальных затрат на создание СЭС, на начальном этапе освоения требуется большая поддержка и помощь государства. Первой в этом направлении начала реально действовать Германия, создавшая в 90-ые годы прошлого века программу "100 тысяч крыш": каждый, кто установит у себя на доме солнечные модули PV (прямого преобразования солнечной энергии в электри-ческую), получит субсидии и гарантии государства с повышенной ценой покупки выработанной электроэнергии, если она окажется в избытке. В результате Германия - лидер. В этом году отмечен рекорд - 9 июня солнечные панели Германии кратковременно обеспечили более 50% электроэнергии, необходимой стране.

Практически все развитые страны, даже довольно северные, идут по этому пути и создали государственные программы. Главным является опережение производства над спросом, что приводит к падению цен на PV-генераторы и снижению капитальных затрат на создаваемые СЭС. К настоящему времени уже созданы крупные PV-установки, состоящие из сотен тысяч модулей, их мощность достигает 100 МВт, большинство крупнейших установок в Испании и Германии. В перспективе, через несколько лет появятся китайская СЭС мощностью 1100 МВт и индийская СЭС мощностью 4000 МВт. На солнечной энергии уже работают крупные заводы, крыша которых целиком покрыта PV-модулями (пример - завод Дженерал Моторс в Испании, выпускающий до 480 тысяч автомобилей ежегодно). Французско-швейцарский катамаран Planet Solar с общей площадью солнечных модулей 600 м2 совершил кругосветное путешествие в 2012 году, а на март 2015 года назначен первый кругосветный перелет самолета только на солнечной энергии. Размах крыльев самолета Solar Impulse - 72 м, вес - 2.3 тонны, скорость 170 км/час, количество PV-модулей - 17 тысяч. Одним из авторов и пилотов обоих проектов является Бертран Пикар, сын и внук выдающихся покорителей стратосферы и океанских глубин.

Однако есть, по крайней мере еще один тип перспективных СЭС. Солнечные электростанции башенного типа состоят из множества зеркал, отражающих и концентрирущих солнечный свет (а следовательно и тепло) на нагреваемых поверхностях в верхней части баш-ни. Далее это тепло передается воде и нагреваемому пару, поступающему в паровую турбину. Крупнейшая из них СЭС Айванпа вошла в строй весной 2014 года в Калифорнии, имеет мощность 392 МВт, 340000 управляемых зеркал, позволяющих сохранять высокую мощ-ность от восхода до захода солнца. Площадь, занимаемая СЭС Айванпа - 13.5 км2. Американская компания Bright Source Energy, Inc., создавшая эту электростанцию, имеет свои филиалы в Израиле и Австралии. Проблема работы этой электростанции после захода солнца пока не решена, но уже есть действующий прототип в Испании, где на СЭС установлены резервуары с расплавленными солями, тепловая энергия которых обеспечивает 15 часов непрерыв-ной работы станции без солнечного освещения с выработкой максимальной электрической мощности.

Несколько слов об энергетике Израиля. Номинальная мощность энергосистемы Израиля около 13 тысяч МВт. В недавнем прошлом все топливо покупалось за рубежом - уголь, мазут, солярка и природный газ, поступавший из Египта. Открытие небольшого месторождения природного газа в море около Ашдода позволило создать инфраструктуру обеспечения газом большинства электростанций Израиля в интервале 2004-2011 г.г., существенно снизив затраты на производство электроэнергии в эти годы. Нестабильность власти в Египте в последние годы и связанные с этим политические причины привели к серьезным проблемам поставки газа из Египта и необходимости возврата к очень дорогим мазуту, и особенно, солярке.

Исключительным успехом следует считать обнаружение гигантских месторождений природного газа в Средиземном море вблизи Хайфы ("Тамар" на расстоянии 90 км и "Левиафан" - 135 км). Уже весной 2013 года газ от Тамар пошел на наши электростанции, еще через 2-3 года присоединится и Левиафан. По оценке, этого газа хватит на несколько поколений, включая продажу значительной части газа в Европу или иным соседям. Однако этот успех может замедлить и без того очень слабые попытки перехода на солнечную энергетику в нашей стране. Пока же существенных изменений не наблюдается. В одном из киббуцев Негева построена одна СЭС башенного типа небольшой мощности, иногда на крышах жилых домов или небольших предприятий можно увидеть солнечные PV-модули. Это очень мало для такой страны и странно, учитывая мощный научный и технический потенциал израильских специалистов, а также объектные требования перехода на возобновляемые источники энергии и сокращения выбросов углекислого газа и окисов азота. Отставание Израиля на этом направлении безусловно.

Что касается ветровой энергии, то уже давно существует проект установки на Голанах фермы из 68 ветряков общей мощностью 170 МВт, но никаких сведений о его продвижении в литературе не встречается. И вообще, перспективы на этом направлении невелики из-за отсутствия сильных ветров в Израиле.

октябрь, 2014 г.

Copyright © Профессор Евгений Плоткин


 

Страница 1 из 1
ГлавнаяДневник мероприятийПлан на текущий месяц
copyright © rehes.org
Перепечатка информации возможна только при наличии согласия администратора и активной ссылки на источник! Мнение редакции не всегда совпадает с мнением автора.