Российская Академия Наук Институт народнохозяйственного прогнозирования Открытый семинар
| Вид материала | Семинар |
- Российская Академия Наук Институт народнохозяйственного прогнозирования Открытый семинар, 341.66kb.
- Основание Петербургской академии наук, 49.85kb.
- Ш. Н. Хазиев (Институт государства и права ран) Российская академия наук и судебная, 297.05kb.
- Российская академия наук, 6960.31kb.
- Л. И. Леденева профессионально-миграционные намерения российских студентов, обучающихся, 202.62kb.
- Л. И. Леденева профессионально-миграционные намерения российских студентов, обучающихся, 200.91kb.
- Авдашева С. Б. (Гу-вшэ), Буданов И. А.(Институт народнохозяйственного прогнозирования, 128.09kb.
- Научный журнал "Вопросы филологии" Оргкомитет: Сопредседатели, 47.73kb.
- Российская академия наук Russian Academy of Sciences Институт экономики Institute, 18.83kb.
- Е. А. Кваша младенческая смертность в россии в ХХ веке, 226.47kb.
Состояние и перспективы развития солнечной энергетики
Как известно, имеется три основных направления использования солнечной энергии:
- прямое преобразование солнечной энергии в электричество (фотоэлектричество);
- установки для отопления и горячего водоснабжения;
- солнечные термодинамические электрические станции.
Остановимся только на первых двух направлениях.
В табл. 22 представлен прогноз на 2005 и 2010 годы. О динамике производства солнечных фотоэлектрических модулей в мире, начиная с 1971 г. свидетельствуют следующие данные:
| 1971 | 1975 | 1988 | 1989 | 1990 | 1991 | 1992 | 1993 | 1994 | 1995 | 1996 | 1997 | 1998 | 1999 | 2000 | 2005 | 2010 |
| 0,1 | 0,2 | 31,5 | 38 | 48 | 50 | 58 | 63 | 70 | 80 | 89 | 127 | 153 | 200 | 260 | 650 | 1700 |
Производственные мощности по выпуску модулей в России составляют 3 МВт.
Объем продаж – около 0,6 МВт.
Таблица 22
Прогноз мирового рынка по типам солнечных
фотоэлектрических установок, МВТ/год
| Виды устройств или установок | Годы | ||
| 2000 | 2005 | 2010 | |
| Фотоэлектрические элементы для потребительских товаров | 40 | 70 | 100 |
| Автономные установки для сельских домов | 35 | 80 | 200 |
| Автономные установки для городских зданий | 20 | 30 | 50 |
| Установки для питания средств связи | 40 | 60 | 200 |
| Солнечно-дизельные установки | 10 | 60 | 150 |
| Установки для зданий, соединённые с энергосистемой | 110 | 300 | 800 |
| Сетевые электростанции (мощностью более 100 кВт) | 5 | 50 | 200 |
| Всего | 260 | 650 | 1700 |
Так, в 2000 г. производство модулей составляло 260 МВт, через 5 лет возрастет в 2,5 раза и еще через 5 лет – втрое. К слову сказать, о перспективности этого направления говорит тот факт, что нефтяные компании Шелл, Бритиш Петролеум и др. начинают активно участвовать в развитии фотоэнергетики. Например, Бритиш Петролеум закупает заводы по производству фотоэлектрических модулей, организует монтаж фотоэлектрических установок в Африке. Компания рассматривает это направление, как одно из основных в диверсификации своей деятельности. Здесь представлены прогнозы развития различных направлений использования фотоэлектричества:
- для потребительских товаров;
- автономные установки для сельских и городских домов;
- источники питания средств связи;
- солнечно-дизельные установки;
- установки, соединенные с энергосистемами на крышах домов;
- сетевые электростанции.
Получается, что по этому прогнозу применение солнечным фотоэлектрическим установкам имеется везде. Особое развитие это направление получило в Германии, Японии, США, Индии и во многих других развивающихся и развитых странах мира. Следующие данные показывают изменение удельной стоимости фотоэлектрических модулей с 1950 до 2000 г.:
| | 1950 г. | 1960 г. | 1970 г. | 1980 г. | 1990 г. | 1995 г. | 2000 г. |
| Стоимость, долл./Вт | 1000 | 500 | 100 | 20 | 10 | 4-5 | 3-4 |
За 50 лет удельная стоимость снизилась с 1000 долл./Вт в 1950 г. до 3-
4 долл./Вт. Это колоссальный прогресс, однако удельная стоимость еще высока и работы по ее снижению интенсивно ведутся во всех странах (табл. 23).
Таблица 23
Будущее фотоэнергетики
| Показатель | Годы | |||
| 1990 | 1995 | 2000 | 2010 | |
| КПД модулей, % | ||||
| Монокристаллический кремний | 14 | 17 | 19 | 24 |
| Поликристаллический кремний | 13 | 16 | 18 | 22 |
| Модули с концентраторами | 17 | 20 | 25 | 30 |
| Аморфный кремний | 5-7 | 8-10 | 10 | 12 |
| Удельная стоимость фотоэлектрических систем, долл. США/кВт | ||||
| Автономные до одного кВт | 10100 | 6580 | 5060 | 3850 |
| Подключенные к сети 5-20 кВт | 8300 | 5330 | 4360 | 2950 |
| Большие станции мощностью 2-10 МВт | 7100 | 4380 | 3080 | 2000 |
Автор этих строк непосредственно участвует в работах группы ученых ВИЭСХа, возглавляемой Д.С. Стребковым, по одному из таких направлений – использование концентраторов солнечной энергии. Другим глобальным направлением снижения удельной стоимости является повышение КПД солнечных модулей. В этом направлении проводятся работы во многих странах мира. Однако прогноз по КПД на 2000 г. не оправдался, т.е. промышленность на проектируемый уровень не вышла, хотя в лабораторных условиях эти показатели были достигнуты. Исчерпывающие данные по экономике фотоэлектрических систем Германии приведены в табл. 24.
Таблица 24
Экономические параметры фотоэлектрических установок Германии
(усредненные данные)
| Показатель | Установка на крыше дома 2 кВт | Установка на свободной поверхности земли > 100 кВт |
| Приход солнечной радиации на горизонтальную площадку, кВтч/м2.год | 1000 | 1000 |
| Приход солнечной радиации на наклонную поверхность модуля, кВтч/м2.год | 1120 | 1120 |
| КПД модуля, % | 13 | 13 |
| Удельная площадь модуля, м2/кВт | 7,7 | 7,7 |
| Годовое производство электроэнергии (по переменному току), кВтч/кВт | 800 | 850 |
| Технологический срок службы, лет | 25-30 | 25-30 |
| Удельные капитальные вложения, DM/кВт | 14000 | 10000 |
| В том числе: | | |
| - модуль | 8500 | 6000 |
| - несущие конструкции | 700 | 1300 |
| Инфраструктура DM | - | 500 |
| Инвертор, устройства подключения к сети, DM/кВт | 2000 | 800 |
| Монтаж, включая материалы, DM/кВт | 2800 | 1400 |
| Годовые расходы на профилактику и обслуживание, DM/кВт | 75 | 50 |
| Срок списания, лет | 25 (20) | 20 |
| Процент дохода, % в год | 6 | 6 |
| Стоимость электроэнергии, DM/кВтч | 1,46 (1,62) | 1,08 |
Источник: Frithjof Staiß., Yahrbuch Erneuerbare Energien, Auflage 2000
В Германии развитие фотоэнергетики пользуется широкой поддержкой государства, несмотря на дороговизну этих систем. Обобщенные экономические данные по фотоэлектрическим системам для энергоснабжения городских зданий приведены в табл. 25.
Таблица 25
Мировые цены на солнечные фотоэлектрические системы
для энергоснабжения зданий
| Страна | Солнечная энергия, кВтч/год м2 | Стоимость модуля, долл./Вт | Стоимость системы, долл./Вт | Стоимость электроэнергии фотоэлектрической системы, долл./кВтч | Стоимость электроэнергии от энергосистемы, долл./кВтч | Установленная мощность в 2000 г., МВт |
| Германия* | 1200 | 3-5 | 9 | 0,6 | 0,22 | 50 |
| США* | 1200 | 3-5 | 7 | 0,41 | 0,14 | 5 |
| 1600 | 3-5 | 7 | 0,57 | 0,08 | ||
| Япония* | 1200 | 3-5 | 8 | 0,53 | 0,27 | 70 |
| 2005 г. | 1,75-2 | 5 | 0,33 | 0,27 | 120, 2005 г. | |
| 2010 г. | 1-1,5 | 2,5 | 0,17 | 0,27 | 240, 2010 г. | |
| Россия | 1200 | 3-5 | 7 | 0,46 | 0,02-0,08 | - |
| 2001 г. | 2 | 3,5 | 0,23 | 0,03-0,1 | 10, 2001 г. | |
| 2005 г. | 1 | 2 | 0,13 | 0,05-0,15 | 50, 2005 г. |
* Источник: RE World, July-Aug. 2000, pp. 89-104.
Подводя краткие итоги по фотоэлектричеству, отметим, что основной задачей является снижение удельной стоимости примерно в 2 раза в ближайшие 3-4 года. К этому результату стремятся во всех лабораториях мира. Кроме указанных выше путей – солнечные концентраторы и повышение КПД – многого можно ожидать от новых технологий получения кремния солнечного качества. Во всех трех направлениях Россия находится на передовых рубежах, однако объемы производства незначительны.
Солнечная энергия, преобразованная в тепловую, используется для отопления и горячего водоснабжения жилых и производственных помещений, сушки фруктов, сельскохозяйственных продуктов, сена, подогрева воды в бассейнах. Все эти системы и установки работают на базе солнечных коллекторов (СК) жидкостных или воздушных. Как правило, в жидкостных нагревается вода, изредка – незамерзающая жидкость (разновидности антифриза).
Обобщающим показателем развития этого направления является суммарная площадь солнечных коллекторов. Ситуация по странам и ближайшая перспектива представлены в табл. 26 и 27, где эти данные собраны из разных источников и часть из них указана. Впервые удалось составить достаточно реальную картину. Она оказалась очень впечатляющей: в мире в 2000 г. находилось в эксплуатации свыше 70 млн. кв. м СК,
к 2005 г. эта цифра удвоится. Не удивительны масштабы использования СК в странах, где много солнца: США (18 млн. кв. м), Япония (11 млн. кв. м), Китай (17,5 млн. кв. м), Израиль (4,35 млн. кв. м). Однако есть страны, где солнца не так много, а масштабы использования СК весьма значительны: Германия (3,1 млн. кв. м), Австрия (1,6 млн. кв. м).
Таблица 26
Площадь СК, установленных в странах мира на конец 2000 г., тыс. кв. м
| № п/п | Страна континент | Площадь СК |
| 1 | Австрия | 1646 |
| 2 | Бельгия | 22 |
| 3 | Дания | 297 |
| 4 | Финляндия | 19 |
| 5 | Франция | 303 |
| 6 | Германия | 3109 |
| 7 | Греция | 2815 |
| 8 | Ирландия | 2 |
| 9 | Италия | 271 |
| 10 | Израиль | 4350 |
| 11 | Нидерланды | 178 |
| 12 | Норвегия | 8 |
| 13 | Португалия | 226 |
| 14 | Испания | 353 |
| 15 | Швеция | 172 |
| 16 | Швейцария | 269 |
| 17 | Великобритания | 151 |
| 18 | Кипр | 750 |
| | Европа, всего | 14891 |
| 19 | Китай | 17500 |
| 20 | США | 18000 |
| 21 | Япония | 11000 |
| 22 | Австралия | 3900 |
| 23 | Индия | 550 |
| 24 | Остальная Азия | 5500 |
| | Всего | 71341 |
Источники: Astig (2001); Zegers (2000); Renewable Energy Development in China the Potential and the Challenges, report of the Center for Resources Solutions, 2000; Frithjof Staiβ “Yahrbuch Erneuerbare Energien", Auflage, 2000
Удельная стоимость СК находится в пределах 300-400 долл./кв. м. Интересные данные по структуре стоимости солнечных водонагревательных установок в Германии представлены в табл. 28. Во-первых, обращает на себя внимание весьма существенное снижение стоимости установки – всего за 3 года на 36%, во-вторых, большая удельная стоимость бака-аккумулятора, представляющего собой простейшее устройство: металлическая емкость с тепловой изоляцией. Это отражение высокой стоимости металла в Европе. По данным табл. 29 можно проследить несколько важных моментов развития солнечных водонагревательных установок. Во-первых, значительное уменьшение их удельной стоимости (в 2,2 раза) по мере увеличения площади коллектора с 5 до 200 кв. м. Соответственно уменьшается и стоимость тепловой энергии. В Германии уже есть опыт работы установки с сезонным аккумулированием энергии и большим полем СК (2000 кв. м). Удельные характеристики этих установок примерно равны и даже несколько лучше удельных характеристик малых установок (5 кв. м). Это отрадный факт.
Таблица 27
Состояние и перспективы использования СК за рубежом, кв. м
| Страна | Площадь СК, установленных в 1999 г. | Общая площадь СК, установленных в 1975-1999 гг. | Развитие рынка | |||||
| Плоские СК | Вакуумные СК | Всего | Плоские СК | Вакуумные СК | Всего | Ожидаемое в 2000 г. | Прогноз на 2005 г. | |
| Австрия | 138500 | 2500 | 141000 | 1452000 | 24000 | 1476000 | 170000 | 320000 |
| Бельгия | 1300 | 200 | 1500 | 18000 | 1500 | 19500 | 2000 | 20000 |
| Дания | 13900 | 100 | 14000 | 281500 | 500 | 282000 | 15000 | 70000 |
| Финляндия | 7000 | 0 | 7000 | 12000 | 0 | 12000 | 7000 | 20000 |
| Франция | 5000 | 1000 | 6000 | 291000 | 5000 | 296000 | 7000 | 250000 |
| Германия | 366000 | 54000 | 420000 | 2070000 | 220000 | 2290000 | 615000 | 3000000 |
| Греция | 160000 | 0 | 160000 | 2644000 | 2000 | 2645000 | 170000 | 400000 |
| Ирландия | n/a | n/a | n/a | n/a | n/a | 1200 | n/a | n/a |
| Италия | 19000 | 3000 | 22000 | 232000 | 12000 | 244000 | 27000 | 250000 |
| Нидерланды | 29000 | 1000 | 30000 | 142000 | 4000 | 146000 | 32000 | 150000 |
| Норвегия | 2500 | 0 | 2500 | 5000 | 0 | 5000 | 3000 | 18000 |
| Португалия | 4300 | 200 | 4500 | 218000 | 1500 | 219500 | 6000 | 40000 |
| Испания | 31500 | 1500 | 33000 | 310000 | 3000 | 313000 | 40000 | 350000 |
| Швеция | 8700 | 300 | 9000 | 156000 | 1000 | 157000 | 15000 | 50000 |
| Швейцария | 25000 | 900 | 25900 | 219000 | 22000 | 241000 | 28000 | 100000 |
| Великобритания | 3000 | 6000 | 9000 | | | 141000 | 10000 | 50000 |
| Всего Европа | 814700 | 70700 | 885400 | | | 8488200 | 1147000 | 5062000 |
| Китай | 1700000 | 3300000 | 5000000 | 9400000 | 6600000 | 16000000 | 2500000 | 50000000 |
| США | 38460 | 0 | 38460 | | | 18000000 | | |
| Япония | | | | | | 11000000 | | |
| Австралия | | | | | | 3900000 | | |
| Азия | | | | | | 5500000 | | |
| Итого в мире | | | | | | 62888200 | | 135000000 |
Источники: Astig (2001), Zegers (2000); Renewable Energy Development in China the Potential and the Challenges, report of the Center for Resources Solutions, 2000; Frithjof Staiβ "Yahrbuch Erneuerbare Energien", Auflage, 2000
Таблица 28
Структура стоимости солнечных нагревательных установок*
| Показатель | 1994 г. | 1997 г. | ||||
| % | Стоимость, DM | Удельная стоимость, DM/м2 | % | Стоимость, DM | Удельная стоимость, DM/м2 | |
| Коллекторное поле (5 кв. м) | 36 | 4426 | 885 | 35 | 3150 | 630 |
| Бак-аккумулятор и теплообменник | 26 | 3197 | 639 | 24 | 2160 | 432 |
| Конструкции для солнечных коллекторов | 8 | 984 | 197 | 8 | 720 | 144 |
| Прочее | 9 | 1107 | 221 | 6 | 540 | 108 |
| Монтаж | 21 | 2582 | 516 | 27 | 2430 | 486 |
| Всего | 100 | 12295 | 2459 | 100 | 9000 | 1800 |
| ________________ * Доля горячего водоснабжения семьи из 4-х человек – 50% (усредненные данные для Германии). | ||||||
Источник: Frithjof Staiß., Yahrbuch Erneuerbare Energien, Auflage 2000.