Энергетическая концепция Германии – 2050. Часть 3.

(Продолжение. Начало в частях 1. и 2.)

Германия совершает переход к эре возобновляемых источников энергии и отказывается от использования атомной энергии. Федеральное правительство создаёт для этого необходимые условия. В предлагаемой читателю статье даются ответы на важнейшие вопросы, связанные с Энергетической концепцией 2050.

Ветроэнергетика

Использование энергии ветра для выработки электричества пока является в Германии наиболее эффективной и производительной технологией из всех представленных в области возобновляемой энергии. В 2009 году этот сектор вырос на 15%, достигнув мощности в 26 тыс. МВт. Общее количество турбин достигло 21163 единиц.

По планам германских энергетиков, к 2020 году производство электроэнергии, вырабатываемой ветряными турбинами, достигнет 149 млрд. кВт∙ч, при мощности 45 ГВт, что обеспечит четверть всего объема энергопотребления страны. Предполагается, что само количество ветрогенераторов не изменится, оставшись на уровне около 20 тыс. единиц, но старые турбины будут со временем заменены на новые и более эффективные, позволяя существующей ветряной электростанции производить больше электроэнергии с меньшим шумом, не увеличивая объемы используемых под них сейчас площадей.
Ветряные фермы располагаются в основном в прибрежных районах Германии, но в ближайших планах развитие континентального и морского парка ветрогенераторов. Считается, что только ветроэнергетика внутренних, удаленных от морских побережий районов способна к 2020 году достичь установленной проектной мощности в 10 ГВт. В конце апреля была открыта Alpha Ventus – первая ветряная ферма в Северном море, на расстоянии 45 км от берега, сооружение которой обошлось в 250 млн. евро.

Преимущества и недостатки ветровых генераторов электроэнергии

По сути, энергия ветра – это преобразованная в кинетическую энергию молекул воздуха энергия солнца. Так что можно утверждать, что энергия ветра, как и энергия волн – это разновидность солнечной энергии, энергии, которая будет нам доступна столько времени, сколько будет существовать Солнце и наша планета. В этой статье мы дадим краткий обзор преимуществ и недостатков ветровых генераторов электроэнергии.

Преимущества.

1.       Использование энергии ветра имеет тысячелетнюю историю. Энергия ветра использовалась еще в Древнем Риме для доставки воды и помола зерна.

2.       Энергия ветра – возобновляемая энергия, что означает, что Земля производит ветер постоянно, бесплатно и без ущерба для окружающей среды.

3.       Энергия ветра может быть достаточно дешевой, если будет использоваться в широких масштабах и на начальном этапе при поддержке государства. По некоторым оценкам цена КВт-часа может быть ниже 4-6 центов.

4.       Энергией ветра замещает энергию, вырабатываемую тепловыми электростанциями, тем самым уменьшая выбросы парниковых газов.

5.       Энергия ветра доступна практически в любом месте на планете. Где-то ветер слабее, где-то сильнее, но он есть практически везде.

6.       Ветрогенераторы не производят вредных выбросов в процессе эксплуатации.

7.       Ветряные турбины расположены на мачтах, и занимают очень мало места, что позволяет размещать их совместно с другими строениями и объектами.

8.       Энергия ветра будет особенно востребована в удаленных местах, куда доставка электричества другими привычными способами затруднена.

9.       Производство и эксплуатация ветряных турбин – это новые рабочие места.

10.   Как и другие альтернативные источники энергии, ветряные электростанции снижают зависимость компаний и частных лиц от монополии нефтегазовых кампаний, т.е. создают конкуренцию, от которой должны выиграть конечные потребители. 

Недостатки.

1.       Сила ветра весьма переменчива и зачастую непредсказуема, что требует использования дополнительного буфера для накапливания избыточной электроэнергии или дублирования источника для подстраховки. Эта проблема должна решиться с внедрением технологии Smart Grid – интеллектуальной системы распределения электроэнергии производимой гетерогенными источниками между потребителями в зависимости это потребностей.

2.       Многие люди считают, что ветряки, торчащие здесь и там, портят природный вид местности.

3.       В разных частях Земли в разное время ветер дует по-разному. При строительстве ветряных электростанций необходимо предварительное исследование и разработка карты ветров.

4.       Высокая начальная стоимость.  Стоимость установки производящей 1 МВт составляет сегодня 1 миллион долларов.

5.       Ветряные электростанции, как правило, простираются на обширные территории и находятся в отдалении от потребителя, что создает дополнительные расходы на транспортировку энергии.

6.       Сохранение избыточной энергии, выработанной ветряными турбинами, требуют дополнительных решений: аккумуляторов или преобразователей в другие виды энергии.

7.       Некоторые исследователи утверждают, что ветряки принуждают некоторые виды птиц менять пути миграции.

8.       Ветряные турбины создают шум сравнимый с шумом автомобиля движущегося со скоростью 70 км/ч, что создает дискомфорт для людей и отпугивает животных.

9.       Вращающиеся лопасти турбины представляют потенциальную опасность для некоторых видов живых организмов. Согласно статистике, лопасти каждой установленной турбины являются причиной гибели не менее 4 особей птиц в год.

10.   Есть мнение, что турбины могут создавать помехи, ухудшающие прием радио- и теле- передач.

Солнечная энергетика

Солнечная энергетика – один из наиболее быстро развивающихся секторов германской промышленности, постоянно подпитываемый крупными государственными дотациями, годовой объем которых составляет почти 9 млрд. евро. Только в прошлом году в Германии были установлены солнечные батареи суммарной мощностью более 5 тыс. МВт. При этом общая мощность используемых на сегодняшний день батарей составляет около 14 тыс. МВт. Производство электрической энергии при помощи солнечных лучей, по-другому называемое фотогальваникой или фотовольтаикой, к 2020 году в Германии должно увеличиться почти в десять раз. Если сегодняшний объем выработки электрической энергии путем использования фоточувствительных элементов для преобразования солнечной энергии в электричество в Германии оценивается в 4,3 млрд. кВт∙ч, то через десятилетие этот показатель должен составить почти 40 млрд. кВт∙ч при мощности 39,5 ГВт.

Таким образом, солнечная энергетика наряду с геотермальной и ветряной является одним из наиболее быстрорастущих секторов в сфере «зеленой» энергетики. Считается, что к 2020 году она будет обеспечивать около 7% всей генерируемой электростанциями мощности. Причины такого роста объясняются постепенным развитием технологии и повышением КПД солнечных батарей с одновременным понижением их стоимости, что уже в середине следующего десятилетия должно вывести этот сектор на самоокупаемость. Говоря простым языком, для конечного потребителя установка солнечной батареи окажется более дешевым вариантом, чем покупка электроэнергии, поступающей через электросеть.

Тем временем не все здесь так уж однозначно позитивно: сегодня от крупных германских энергетических компаний правительство требует покупать солнечную энергию по ценам, в несколько раз превышающим ее рыночную стоимость. Поэтому дотируемый сектор быстро стал выгодным бизнесом: в 2009 году в Германии было установлено более половины мирового количества солнечных панелей, и их владельцы теперь получают миллиардные субсидии. Немецкие компании вышли на первое место на мировом рынке солнечной энергетики, но, несмотря на масштабные инвестиции, на солнечную энергетику в общей структуре энергетики Германии до сих пор приходится менее 1%.

Вопросы по теме:

Ветер и солнце – это источники энергии, которыми нельзя управлять. Как можно гарантировать бесперебойное энергоснабжение за счёт таких ненадёжных источников?

Для обеспечения бесперебойного энергоснабжения в среднесрочном периоде особое значение будут иметь традиционные электростанции, которые могут поставлять электроэнергию в любое время. Путём строительства новых сетей, антикризисного управления, улучшения прогнозов по выработке энергии ветра и солнца и развития технологий хранения энергии система электроэнергии, базирующаяся на возобновляемых источниках, сможет обеспечивать необходимое энергоснабжение.

 
Можно ли долгое время хранить энергию солнца и ветра, которая может вырабатываться лишь в определённое время?

Да, хранение электроэнергии, выработанной из возобновляемых источников энергии, в ограниченных объёмах возможно уже сегодня. Способы хранения, например, насосно-аккумулирующие электростанции, сегодня уже стали рентабельными. Однако необходимы новые технологические разработки, чтобы сделать новые способы хранения энергии конкурентоспособными. В рамках инициативы «Хранение энергии» Федеральное правительство поддерживает разработку новых технологий хранения для электроэнергии, тепла и других энергоносителей. Некоторые технологии пока находятся на начальной стадии или на стадии разработки, как, например, так называемые проточные редокс-аккумуляторы (RedoxFlow-Batterien) или преобразование электроэнергии, полученной из возобновляемых источников, в химическую энергию (водород или метан), которую можно хранить. То же самое относится к термально-оптимизированным пневмоаккумуляторам, которые работают более эффективно за счёт промежуточного хранения тепла.

Где и как можно использовать электроэнергию, вырабатываемую, например, в оффшорном ветроэнергетическом парке в Северном море, таким образом, чтобы это использование было рентабельным и чтобы издержки, связанные с выработкой, (например, на строительство новых линий электропередачи) не поднимали цен на такую энергию до запредельного уровня?

Энергия ветра, вырабатываемая в оффшорном парке, должна использоваться там, где это необходимо, т.е. в промышленных центрах внутри страны. Для этого необходимо быстрое строительство новых линий электропередачи, потому что до тех пор, пока энергия используется в сети не полностью или не используется совсем, строительство новых оффшорных парков нерентабельно. Для того, чтобы цены на экологическую электроэнергию не были высокими и меньше зависели от дорогих традиционных энергоносителей, нужно также развивать инфраструктуру. Поэтому инвестиции в строительство сетей в конечном итоге обойдутся дешевле, чем отказ от них.

 
Можно ли предвидеть будущее движение цен на электроэнергию после окончательного отказа от использования атомной энергии?

Нет. На цены на электроэнергию влияет не только отказ от использования атомной энергии, но и другие факторы, например, цены на топливо, ситуация с электроэнергией в других странах, а также развитие использования возобновляемых источников энергии и сетей.

Источник – www.tagesschau.de/wirtschaft

Гидроэнергетика

Сегодняшний объем энергии, вырабатываемый гидроэлектростанциями в Германии (5 500 ГЭС общей мощностью 3,5 ГВт.), невелик и занимает всего около 1,5% доли энергетического рынка страны. Но благодаря федеральным программам экономического стимулирования, в германской энергетике к 2020 году ожидается существенный рост числа так называемых малых гидроэлектростанций. С учетом фактора увеличения цен на ископаемые виды топлива предполагается также рост объема инвестиций в рынок крупных ГЭС. Предусматриваются также планы их модернизации с учетом природоохранных программ. Соответственно, производство электроэнергии всех типов гидроэлектростанций, по планам германских экономистов, должно увеличиться к 2020 году до 32 млрд. кВт∙ч с мощностью до 6,5 ГВт. Интересно, что программа развития малых ГЭС для Германии не столько инновация, сколько возврат к хорошо забытому старому, так как самые первые гидроэлектростанции мощностью всего в несколько сотен ватт появились как раз в Германии и Англии в 1876–1881 годах.

Потенциал для ГЭС в Германии считается большей частью исчерпанным. Для вырабатывания тока лучше всего подходил водяной двигатель, поскольку в этом случае не требовалось топливо. Но строительство гидроэлектростанции требует возведения целого комплекса гидротехнических сооружений. Для обеспечения постоянного тока воды необходим ее запас, следовательно, нужно построить плотину и водохранилище, в котором будет скапливаться вода. Реки подвержены сезонному изменению уровня воды – весной и осенью река разливается, летом и зимой ее уровень опускается. Чтобы справиться с паводком, необходима система водосливных каналов, оборудованных шлюзами. Шлюзы при этом нужны большие, чтобы не препятствовать проходу судов – если река судоходная. Наконец, нужны линии электропередач, по которым бы электричество поступало потребителям. Потратив немалые деньги и силы, создатели первых гидроэлектростанций обнаружили, что примитивные водяные колеса для выработки большого количества электроэнергии подходят плохо. У водяного колеса слишком низкий коэффициент полезного действия – поток воды используется в недостаточной степени. Положение изменилось с созданием американцами в 1884 году первой гидротурбины. Заключенное в направляющую трубу колесо гидротурбины позволяет максимально эффективно использовать энергию водяного потока. Дальнейшее развитие гидроэлектростанций идет в основном путем совершенствования формы лопастей гидротурбин.

Геотермальная энергетика

В геотермальной энергетике, как понятно из названия, производство электрической и тепловой энергии происходит за счет тепловой энергии, содержащейся в недрах земли. Попросту говоря, на геотермальных станциях тепловая энергия планеты перерабатывается в тот вид энергии, который наиболее удобен для использования в конкретных условиях. В Германии в настоящее время суммарная мощность таких генераторов составляет 7 МВт с годовым объемом производства в 150 млн. кВт∙ч. План перехода на возобновляемые источники энергии предусматривает резкое увеличение объемов производства электроэнергии и тепла за счет геотермальных проектов. Считается, что к 2020 году установленная мощность будет увеличена до 600 МВт с выработкой до 4 млрд. кВт∙ч электроэнергии. Толчком для развития этого сектора должны послужить принятые в прошлом году новые тарифные планы EEG-2009, вышедшие в дополнение к германскому закону о возобновляемых источниках энергии. Геотермальные проекты благодаря стимулирующей такие планы правительственной программе также смогут получить дополнительное финансирование со стороны частных инвесторов. На сегодняшний день уже получено разрешение на геологические обследования на предмет геотермальной эффективности на более чем 150 участках, площадь иных из которых позволит в случае положительного заключения специалистов разместить сразу несколько геотермальных станций.

Биоэнергетика

План реформирования германской энергетической отрасли предусматривает увеличение производственной мощности в сфере биоэнергетики до 9,3 ГВт, то есть удвоение производимой на сегодняшний день электроэнергии, вырабатываемой из биомассы, до 54 млрд. кВт∙ч. Таким образом, предполагается, что объем электричества, получаемого из биологического сырья, в 2020 году окажется вторым по значимости после энергии, вырабатываемой при помощи ветра. Основной объем производства будет базироваться на биометане, потенциал установок для производства которого был в 2009 году почти удвоен. На втором месте среди источников сырья для биоэнергетики получаемая из древесных, сельскохозяйственных и прочих отходов твердая биомасса. Kроме того, важная роль отводится неплохо зарекомендовавшим себя технологиям получения энергии из жидкой биомассы (растительное масло, биодизель и биоэтанол) и газообразной биомассы (свалочные газы, газы от очистки сточных вод). В производстве энергии из биологического сырья на первый план выходит обстоятельство его повсеместной доступности и низкой стоимости самих энергоносителей.

Биогазовая отрасль производит не один конечный продукт, а целый спектр дорогих и важных продуктов и без ущерба экологии:

• Тепло – от охлаждения генератора или от сжигания биогаза. Полученное тепло используют для обогрева помещений.
• Электричество – из 1 м³ биогаза можно выработать около 2 кВт электроэнергии.
• Биогаз – биогаз можно сжимать, накапливать, перекачивать излишки, продавать. Существуют модели автомобилей, которые используют в качестве топлива газ. Эти машины могут без дополнительной адаптации заправляться биометаном. Сейчас появляются первые заправочные биогазовые станции. В Швеции и Швейцарии биометан уже долгое время используется в городских автобусах (Volvo, Skania) и грузовых машинах.
• Удобрения – удобрения, получаемые в виде переброженной массы являются экологически чистыми, жидкими удобрениями, лишенными нитритов, семян сорников, болезнетворной микрофлоры, специфических запахов. Расход таких удобрений составляет 1-5 т вместо 60 т необработанного навоза для обработки 1 га земли. В полученное удобрение могут добавляться фосфорные, калийные или другие удобрения, в зависимости от культуры, под которые будут использоваться удобрения. Испытания показывают увеличение урожайности в 2-4 раза.
• Утилизация органических отходов – биогазовые установки могут устанавливаться как очистные сооружения на фермах, птицефабриках, спиртовых заводах, сахарных заводах, мясокомбинатах, что повышает санитарно-гигиеническое состояние этих предприятий.
• Решение экологических проблем – производство биогаза позволяет предотвратить выбросы метана в атмосферу, снизить применение химических удобрений, сократить нагрузку на грунтовые воды.

Справка: К вопросу о развитии угольной энергетики в Германии

В начале 2011 года после аварии на японской АЭС "Фукусима" Германия решила радикально изменить энергетическую концепцию: полностью отказаться от использования атомной энергии, существенно сократить потребление угля и перейти на "чистые" источники - ветер и солнце. Согласно этим планам, до 2020 года 35 процентов электроэнергии в ФРГ должно производиться из возобновляемых источников, а до 2050 года их долю планируется поднять до 80 процентов.

Восемь самых старых немецких атомных электростанций уже закрыты. И тем не менее для надежного и бесперебойного энергоснабжения по-прежнему необходимы бурый и каменный уголь: из всех видов топлива, используемого для производства электроэнергии в Германии, 43,5 процента в настоящее время приходится на долю угля.

Экологически чистый уголь?

И ситуация не изменится в ближайшее время, считает министр окружающей среды, охраны природы и безопасности ядерных реакторов ФРГ Петер Альтмайер (Peter Altmaier). Более того, он призывает к строительству новых угольных электростанций. В интервью немецкому еженедельнику Die Zeit министр пояснил: "Если доля возобновляемых источников в производстве электроэнергии составляет 35 процентов, то остальные 65 процентов необходимо получать откуда-то еще. И, на мой взгляд, имеет смысл заменить экологически вредные электростанции, работающие на буром и каменном угле, современными и эффективными газовыми и угольными электростанциями".

В настоящее время в Германии уже строятся или проектируются 23 новые электростанции, работающих на угольном топливе. По оценкам Greenpeace, их мощность превысит 24 тысяч МВт, а выброс в атмосферу СО2 составит 150 миллионов тонн в год.

Представители оппозиции и экологи выступили с резкой критикой министра за его поддержку угольной энергетики. По их мнению, выбросы парниковых газов - одна из причин потепления климата на планете. "Тот, кто серьезно относится к отказу от ядерного топлива и охране окружающей среды, не может быть сторонником электростанций, работающих на угле", - считает сопредседатель фракции "зеленых" в бундестаге Юрген Триттин (Jrgen Trittin).

Аргументы "За" и "Против"

Свои сомнения высказывают и представители Greenpeace. "Мы не поддерживаем строительства новых электростанций, работающих на угле. Ведь ожидаемый срок их эксплуатации составляет 40 лет, и тем самым переход к возобновляемым источникам энергии в Германии будет заблокирован на десятилетия", - заявил в интервью DWэксперт GreenpeaceГеральд Нойбауэр (Gerald Neubauer).

Альтернативу углю могут составить возобновляемые источники и природный газ, уверен он. По сравнению с электростанциями, работающими на угольном топливе, газовые позволяют быстрее и проще предотвратить сбои в энергоснабжении в случае, если ветер не дует, а солнце не светит, то есть в том случае, если остановились ветряки и прекратили работать солнечные батареи, считает представитель международной экологической организации.

Еще один аргумент, который привел министр окружающей среды ФРГ Петер Альтмайер в защиту своей концепции, - деньги. В настоящее время энергия, получаемая из экологически чистых источников, стоит сравнительно дорого. Чтобы не нанести удар по экономике Германии, необходимо "предлагать энергию по ценам, сравнимым с ценами наших основных конкурентов в индустриально развитых странах", объяснил Альтмайер. Он убежден: радикальное изменение энергетической концепции будет успешным лишь в том случае, если оно будет экономически рентабельным.

Рентабельны ли возобновляемые источники энергии?

Однако в отличие от министра сотрудник Greenpeace Геральд Нойбауэр уверен, что быстрый переход на возобновляемые источники энергии оправдан и с финансовой точки зрения. "Уже сегодня благодаря энергии, полученной из солнечного света и ветра, на мировых биржах снижается стоимость электроэнергии, - отметил эксперт. - К примеру, гелиоустановки поставляют электроэнергию в то время, когда ее потребление достигает максимального уровня. И уже доказано, что это сдерживает биржевые цены на энергию".

А вот строительство новых электростанций, работающих на угольном топливе, Геральд Нойбауэр считает экономически неоправданным. По его оценкам, уже через 20 лет они не будут вписываться в энергетическую систему Германии. Так что, если говорить о рентабельности, то имело бы куда больше смысла делать ставку на возобновляемые источники энергии и газовые электростанции. Кроме того, подчеркнул представитель Greenpeace, переход на альтернативные источники способствовал бы созданию куда большего числа рабочих мест, чем эксплуатация полностью автоматизированных угольных электростанций.

(Источник - http://rus.europe.newsru.ua/article/16133628)

Строительство линий электропередач

Как дорого обойдётся нам развитие строительства линий электропередачи и сколько времени на это понадобится?

В соответствии с заявлением Германского энергетического агентства (dena), до 2020 года должно быть построено от 1500 до 3600 км новых линий электропередачи сверхвысокого напряжения. Вести строительство будет не государство, а сетевые компании. Фактическая потребность в строительстве, определённая на основе актуальных прогнозов, будет конкретизирована сетевыми компаниями и Федеральным сетевым агентством в рамках будущих планов по развитию сетей. Затраты, связанные со строительством, пока нельзя точно определить. В конечном итоге они будут включены в цены на электроэнергию. 

Какие меры будут предприниматься в связи с протестами населения против строительства новых линий электропередачи?

Федеральное правительство делает ставку на активный диалог с населением. Все должны понимать, зачем нам нужны новые линии электропередачи. Ясно, что нельзя просто сказать «Нет». Более активное использование возобновляемых источников энергии невозможно без развития сетей. Нельзя бросать то, что уже начато.

 
Что конкретно имеется в виду под формулировкой «лучшие условия для развития возможностей хранения энергии»?

В долгосрочном периоде Федеральное правительство планирует освободить энергохранилища от сетевых платежей, чтобы сделать эту сферу более привлекательной для инвестиций. Таким образом мы поддерживаем развитие новых технологий хранения энергии. Однако такие технологии должны быть приемлемыми. Они являются частью перехода к новой эре в сфере энергетики и необходимы для формирования устойчивой энергетической системы в будущем на основе возобновляемых источников энергии. Федеральное правительство призывает федеральные земли и муниципальные образования оказывать политическую поддержку таким проектам и активно выступать за развитие технологий хранения энергии.

                                                                                                                        (Продолжение следует в части 4. и 5.)

Источник – www.tagesschau.de/wirtschaft

Перевод с немецкого специально для «Exrus.eu» Карины Аскеровой