Кроме того, на сегодня имеется перспективная концепция рассредаточения энергосистем, которая придаёт ускорение научно-техническому прогрессу в совершенствовании топливных и солнечных элементов, ГТУ (газотурбинная установка), ДВС (двигатель внутреннего сгорания). Согласно неё произойдёт замена крупных электростанций малыми установками для производства электроэнергии рассредоточенными источниками (РИ) расположенными в центрах конечного потребления или вблизи от них.
Сторонники РИ проводят аналогию между таким рассредоточением и переходом пользователей с больших громоздких вычислительных машин к сетям на базе ПК.
Преимущества РИ:
- Снижение потерь в сетях;
- Большое разнообразие топлива;
- Повышенное качество энергии;
- Отсрочка необходимости совершенствования передачи и распределения;
- Повышенная зашита от конкурентов.
В США доля РИ во вводах новых мощностей оценивается в течение ближайших 10 лет от 0 до 40%. Очевидно, что РИ найдут свою нишу на рынке новых мощностей.
Недостаток ВИЭ – низкая концентрация энергии. Это компенсируется широким распространением энергии, относительно высокой экологичностью, практической неисчерпаемостью. ВИЭ лучше использовать у потребителя. Энергетика, работающая на ВИЭ, перераспределяет, но не нарушает их общий баланс. Специфика ВИЭ наиболее соответствует потребностям в энергии сельского и водного хозяйств. Не использование потоков энергии ВИЭ ведет к их потерям, поэтому здесь применим другой подход к к.п.д. устройств. Использование ВИЭ может сократить энергетическую составляющую затрат для производства сельскохозяйственной продукции. В России, например, сельское хозяйство потребляет 40 % жидкого топлива, произведенного в ней.
Своим постановлением от 24 апреля 1997 г. № 400 Совет Министров РБ обязал ЭС принимать энергию, вырабатываемую нетрадиционными источниками энергии, а Министерство экономики РБ и его комитет цен установил тариф на электроэнергию от НИЭ в 2.4 раза выше средней себестоимости по ЭС. Согласно Республиканской программе по энергосбережению и основным направлением энергетической политики РБ на 2000 г. установленная мощность агрегатов малой энергетики в РБ до 2000 г. может составить 600 МВт, обеспечивая экономию свыше 5 млн. т.у.т. в год, в первую очередь это мини-ТЭЦ. Потенциал нетрадиционных энергетических ресурсов в Республике Беларусь составляет то 8.68 до 14.88 млн. т.у.т. в год без учета вторичных энергоресурсов и малой энергетики.
Доля нетрадиционных возобновляемых источников энергии (НВИЭ) в мировом топливно-энергетическом балансе мира составила в1985 г. 17.6%, в том числе гидроэнергия 5.8% (доля среди НВИЭ 33%), биомасса из природных источников и энергетических плантаций - 10.3% (58% всех НВИЭ), отходы сельского хозяйства - 1.2%. К 2000 г. вклад НВИЭ возрос до 4807 млн. т.у.т. при этом гидроэнергия составила 26%, солнечная энергия – 6%, древесное топливо – 49% , отходы 15%, энергия ветра – 1.8%, а к 2002 г. ожидается, что при общем потребление НВИЭ примерно 6944 млн. т.у.т. доля разных источников соответственно 25%, 9.6%, 42%, 13.3%.
На основании прогноза (Испания) мировой потенциал ВИЭ оценен следующим образом: солнечная энергия – 700 ГВт; энергия ветра – 300 ГВт (используется 1 ГВт); энергии морских волн и приливов – по 30 ГВт; гидропотенциал – 1350 ГВт; геотермальная энергия – 60 ГВт; энергия термического тепла океана – 380 ГВт. В целом энергопотенциал НВИЭ составляет 2820 ГВт. По другим литературным источникам запасы ВИЭ представлены в табл. 1.4.
Таблица 1.4
Мировой годовой технический потенциал НИЭ, млд. т.у.т.
| 1. | Биомасса | 5.6 |
| 2. | Гидроэнергия | 2.8 |
| 3. | Ветровая энергия | 2.8 |
| 4. | Геотермальная энергия | 1.9 |
| 5. | Термическая энергия моря | 0.9 |
| 6. | Энергия приливов и отливов | 0.04 |
| 7. | Солнечные элементы и коллекторы (децентрализованные) | 2.0 |
| 8. | Гелиоэлектростанции | 4.3 |
| Всего | 20.3 | |
Для сравнения – потребление первичной энергии в мире приблизительно составляет 9 млд. т.у.т.
По прогнозу развития НВИЭ в США: ресурсы НВИЭ более чем в 500 раз превышают объемы их потребления и более чем в 10 раз ресурсы органического и ядерного топлива.
К 2030 г. НВИЭ могут дать энергию, эквивалентную 50-70% современного уровня энергопотребления. НВИЭ преимущественно биомасса и гидроресурсы удовлетворяют сейчас примерно 20% мировой потребности в энергии, а энергия биомассы – 35% энергетических потребностей развивающихся стран. Гидроэнергия и биомасса покрывают более 50% энергетических потребностей Норвегии. В промышленно развитых странах потребность в низкотемпературном тепле составляет 30-50% общей потребности в энергии, а в развивающихся странах еще больше. Через несколько десятилетий с помощью солнечной энергии будет производиться нагрев почти всей требующейся воды, а пассивные системы отопления и охлаждения зданий снизят потребность в энергии для этих целей на 80%. На Кипре, в Израиле, Японии Иордании 25-65% потребностей в горячей воде дают гелиотермические установки.
Сравнительные оценки USD/кВт××ч в настоящее время и на перспективу по себестоимости производства электроэнергии на различных видах НВИЭ и традиционных источниках представлены в табл. 1 .5-1.7.
Таблица 1.5
| Источник энергии | 1980 г. | 1989 г. | 2000 г. | 2020 г. (оценка) |
| Энергия ветра | 0.25 | 0.07 | 0.04 | 0.01 |
| Тепловая солнечная (солнечные тепловые электростанции) | 0.24 | 0.12 | 0.05 | 0.03 |
| Солнечная (солнечные электростанции) | 1.5 | 0.35 | 0.06 | 0.02-0.03 |
АЭС и станции на органическом топливе.
Таблица 1.6
| Атомная энергия | 0.04-0.13 |
| Энергия при сжигании нефтепродуктов | 0.06 |
| Энергия при сжигании угля | 0.04 |
Электростанции на ВИЭ.
Таблица 1.7
| ГЭС | 0.041 |
| Геотермальная энергия | 0.06 |
| Электростанция на отходах деревообработки | 0.064 |
| Солнечная фотоэлектрическая электростанция | 0.028 |
Мощность установок на биомассе в Португалии – 201 МВт; работающие на городских и промышленных отходах в ФРГ – 194 МВт; в Нидерландах - 164 МВт (с ветроустановами); геотермальные установки в Италии –521 МВт. Франция имеет приливную электростанцию мощностью 240 МВт, Дания – 253 МВт ветроустановок.
Иллюстрацией современного отношению к ВИЭ в Европейском Союзе могут служить данные о количестве энергии, производимой ими в некоторых европейских странах приведенные в табл. 1.8.
Таблица 1.8
| № | Страна | Количество энергии, произведенной отдельными видами ВИЭ, тыс. т.н.э. | Суммарное количество энергии производимой ВИЭ | В % к общему производству | |||
| Гидро | Ветро | Биомасса | Солнце | ||||
| 1 | Бельгия | 29 | 1 | 224 | 0 | 599 | 1.34 |
| 2 | Дания | 2 | 78 | 1206 | 3 | 1290 | 7.25 |
| 3 | Франция | 5885 | 0 | 8832 | 15 | 15080 | 8.94 |
| 4 | Германия | 1489 | 3 | 3283 | 6 | 6009 | 1.78 |
| 5 | Велико-британия | 474 | 3 | 307 | 5 | 1215 | 0.57 |
| 6 | ЕвропейскийСоюз | 13809 | 99 | 24260 | 160 | 43726 | 3.6 |
Мировая оценка объемов освоения ВИЭ, данная мировым энергетическим советом.
Таблица 1.9
| № | Источники энергии | Сценарии использования ВИЭ на перспективу до 2020 г. | |||
| Минимальный | Максимальный | ||||
| млн. т.н.э. | Доля в структуре ВИЭ, % | млн. т.н.э. | Доля в структуре ВИЭ, % | ||
| 1 | Биомасса | 234 | 45 | 561 | 42 |
| 2 | Солнечная энергия | 109 | 20 | 355 | 26 |
| 3 | Ветровая энергия | 85 | 16 | 215 | 16 |
| 4 | Геотермальная энергия | 40 | 7 | 91 | 7 |
| 5 | Энергия малых водотоков | 48 | 9 | 69 | 5 |
| 6 | Океаническая энергия | 9,14 | 3 | 54 | 4 |
| Итого | 539 | 100 | 1345 | 100 | |
| % к суммарной мировой потребности в первичных энергоресурсах | 3-4 | 8-12 | |||
Таким на мировом рынке наблюдается тенденция повышения эффективности ВИЭ, непрерывно совершенствуются технологические показатели ВИЭ (стоимость энергии, вырабатываемая ветровыми, биогазовыми, фотоэлектрическими установками постоянно уменьшается). Теоретические суммарные годовые потенциалы энергии ВИЭ превышают реальные потребности многих территорий в энергоресурсах. Энергетика, базирующаяся на ВИЭ, извлекла большую пользу из прогресса электроники, биотехнологии, материаловедения, а так же других областей знания, имеющих отношение к энергетике. Ожидается, что работающие на продуктах газификации биомассы газотурбинные установки, как вырабатывающие электроэнергию, так и сочетающие производство электроэнергии с выработкой тепла, будут поставлять электроэнергию по цене сопоставимой с ценой электричества, производимого на угольных электростанциях. Быстро растет мощность ветровых электрических станций. Уже сегодня в некоторых районах мира цены на электроэнергию выработанную на ветровых и обычных станциях сопоставимы. Маломасштабные гидроэнергетические установки доказали свое право на существование и надежность. Показано, что использование последних схем таких установок может быть экономически оправданным и экологически целесообразным, фотоэлектрические установки благодаря очень резкому снижению стоимости их изготовления достигли уровня, когда вопрос о их коммерческом использовании встает на повестку дня.