Ветер со скоростью света

EXPO-2017. «Вечерка» продолжает рассказывать, что представят в столице алматинские новаторы

5 01

Интерес к возобновляемым источникам энергии неуклонно растет и уже стал глобальным трендом. Самые передовые мировые технологии в области чистых энергосистем соберет на своей площадке международная выставка EXPO-2017. «Вечерка» продолжает рассказывать, что представят в столице алматинские новаторы.

Концепция выставки «Энергия будущего» имеет непосредственное отношение к разработкам, создающимся в стенах КазНИИ имени академика Ш. Чокина. Сотрудники института отправятся на EXPO-2017 со своим главным проектом – автономной гибридной концентраторной солнечной установкой. Технология, первый шаг к которой был сделан еще в 2012 году, обещает решить проблему высокой стоимости электрической и тепловой энергии и ее дефицита в удаленных от сетей регионах. За счет оптимального сочетания концентрации солнечного излучения и ветрового потока, а также охлаждения фотоэлементов ученым удалось достичь колоссальных показателей энергетической и, соответственно, экономической эффективности. На счету экспонентов победа в национальном инновационном конкурсе Kazakhstan Startup Tour – 2016 и четырехлетний опыт участия в международных выставках. В данное время проект участвует в программе акселерации в бизнес-инкубаторе Almaty Tech Garden.
– Принцип технологии заключается в том, что концентрация солнечного света и ветра происходит на фотомодулях, коллекторах и ветрогенераторах, объединенных технологически и конструктивно на единой несущей конструкции. За счет этого достигается синергетический эффект в виде роста производительности на единицу площади апертуры. Пиковая электрическая мощность базовой установки – 2,5 кВт, тепловая – 10,5 кВт, – рассказывает IT-менеджер лаборатории плазменных технологий и возобновляемых источников энергии КазНИИ имени академика Ш. Чокина Петр Нестеренков. – Тепловая и электрическая энергия сохраняется и накапливается в химических и тепловых аккумуляторах. Мы используем интегрированную систему хранения: в отсутствии солнца химические аккумуляторы продолжают заряжаться от ветрогенератора. В отличие от промышленных лопастных ветрогенераторов нам не нужна высокая скорость ветра – за счет концентрации достаточно 2 м/с. Такая гибридная установка может быть размещена и в центре города, но мы больше ориентированы на удаленные районы. Конструкция устойчива к турбулентным ветровым нагрузкам и имеет возможность самоочистки зеркал от загрязнения и осадков. А за счет того, что температура теплоносителя на выходе превышает 70 градусов, технология может использоваться в опреснении соленой воды, сушке различной сельхозпродукции и лекарственных трав. Что касается физических габаритов конструкции, то они могут разниться в зависимости от потребностей заказчика. Площадь одной установки – до 20–22 кв. м, при этом можно наращивать секции к базовой конструкции и, соответственно, увеличивать мощность. Важный плюс – круглосуточный режим работы. При высокой облачности на 3–5 дней надежный резерв энергии обеспечит дополнительно блок аккумуляторов, подзаряжаемый от ветрогенератора. Кроме того, конструкция не статична – она имеет автомномную двухкоординатную систему слежения за солнцем. На EXPO будет представлена модель промышленной установки.
Главное преимущество технологии, подчеркивают научные сотрудники, заключается в большей доступности на фоне зарубежных аналогов. Облегченный монтаж и неприхотливость в обслуживании позволяют создать из нескольких установок целую микросеть пиковой мощностью до 1 МВт. Себестоимость сгенерированной энергии, показывают расчеты, выйдет относительно низкой – 0,5 доллара США на кВт*час за электрическую и 0,1 доллара на кВт*час – за тепловую энергию. Ориентировочная стоимость базовой установки составит около 5000 долларов. При этом средний срок окупаемости для местности, удаленной от сети, не превысит 3–4 лет, в то время как европейские и американские производители установок соответствующей мощности ставят сроки от 6 до 9 лет. Впрочем, по словам авторов проекта, зарубежные варианты, как правило, не предлагают параллельное производство электричества и тепла в единой конструкции, доступной для приобретения рядовому потребителю. Аналоги высокой мощности требуют значительных пространств для установки – более 100 кв. м и не реализуются на коммерческом рынке, а только как государственные или промышленные объекты. Так что отечественный энергокомплекс будет практичнее и доступнее по умолчанию.
Лабораторный прототип гибридной станции успешно прошел тестирование на базе КазНИИ по заказу и на основе грантов Министерства образования и науки РК и Национального агентства по технологическому развитию. Испытания оборудования продолжались в течение двух лет и в разные сезоны. Авторские права уже защищены – шесть патентов на руках, не так давно был подан на утверждение еще один документ.
На рынок авторы проекта планируют выходить как в формате В2В («бизнес для бизнеса»), так и по линии В2С («бизнес для потребителя»). Ключевым ориентиром спроса служат жилые секторы, фермерские хозяйства, туристские базы и горнодобывающие предприятия. Уже сегодня поступают заказы как от казахстанских, так и от российских компаний, а также от частных потребителей.
– Основными клиентами для нас будут частные коттеджи. Микросеть из 5–10 установок имеет достаточную мощность для обеспечения малых предприятий – школ, больниц, СТО. Пиковая мощность установки рассчитывается от потребностей конкретного заказчика, – поясняет господин Нестеренков. – Например, в последнее время активно интересуются нашей гибридной установкой автомоечные центры. И так как они подключены к сети и полноценная автономная система там не нужна, цена для них будет ниже, чем для пригородного коттеджа. Для потребителей также предоставляется интегрированная система хранения энергии. Наша технология может быть особенно востребована для местности, где прокладывать линии электропередачи не только дорого, но и вредно для окружающей среды – в заповедниках например. Мы говорим о территориях, где расстояние от ближайших СТО идет на десятки и сотни километров. Регулярный завоз топлива для дизгенераторов в этом случае нерентабелен. Анализы показали, что классические фотопанели и коллекторы, которыми и заполнен сейчас казахстанский рынок, крупно проигрывают отечественным и зарубежным гибридным станциям и в производительности, и в экономии. Если брать среднюю рыночную цену, то в этом году, к примеру, двухкиловаттная качественная немецкая плоская панель стоит порядка 3000 евро. И это только электричество. Общая стоимость гибридной системы, комплекс которой собирается из отдельных элементов и где 2 кВт электрической и хотя бы 5 кВт тепловой энергии, выйдет порядка 7000–8000 евро. Конечно, можно купить и китайский аналог, но такая система проработает один-два года.
Доля казахстанского содержания в производстве, акцентировали внимание в КазНИИ, составит свыше 70 процентов. Авторы проекта четко представляют, на каком заводе будут получать те или иные комплектующие материалы для промышленных установок. Одним из партнеров станет стекольный завод в Кызылорде. Импорт придется разве что на заказ фотоэлементов и покрытия для коллекторов.
– Мы используем однопереходные кремниевые фотоэлементы высокого качества, способные работать с концентрированным солнечным излучением, поэтому решили выйти на известную компанию Sun Power в США. Их технология производства наиболее экологически безопасная, – добавляет Петр Нестеренков. – К тому же в нашем случае нет необходимости разводить «кремниевые поля». Если в среднем на плоском стоваттном фотомодуле используется 50–70 элементов, то нам благодаря высоко степени концентрации нужно только 18, причем для достижения мощности уже в 700 ватт при семикратной концентрации.
От официального старта продаж создателей установки отделяет всего один шаг – сертификация, но для этого нужны средства. Только соответствие международным стандартам откроет путь на отечественные и зарубежные рынки. Сегодня разработчики активно занимаются поиском инвесторов. По подсчетам, на запуск производства и сертификацию прототипа понадобится около 20 000 долларов. Впрочем, уже сейчас ведутся переговоры о запуске совместных проектов с немецким Институтом Фраунгофера, специализирующимся на возобновляемой энергетике.

 

Дайджест мировой альтернативной энергетики

Индия: крупнейшая в мире солнечная электростанция

5 03
Проект Kamuthi, запустившийся в южном штате страны Тамил-Наду в конце прошлого года, побил рекорд не только в территориальных масштабах, но и в строительных сроках. Площадь крупнейшей на сегодня в мире станции по генерации солнечной энергии превышает 10 000 кв. м, и возведена она была всего за восемь месяцев. Солнечная энергия преобразовывается в электричество за счет 2,5 миллиона панелей. Мощность электростанции в 648 МВт позволяет в полной мере обеспечивать энергопитанием свыше 150 000 жилых домов в регионе. Создание объекта обошлось Индии в 679 миллионов долларов США. До появления Kamuthi рейтинг гелиостанций возглавляла калифорнийская Topaz Solar Farm с мощностью 550 МВт.
Система практически полностью автоматизирована. Ежедневной очисткой солнечных панелей от пыли и песка занимаются роботы. Уже к 2022 году в Индии планируют питать от энергии солнца 60 миллионов домовладений.

Германия: шахту превратят в хранилище солнечной и ветровой энергии

5 02
Угольной шахте Проспер-Ханиель в немецком Ботропе после ее закрытия власти решили подарить вторую жизнь. Глубокую 600-метровую шахту превратят в гидроаккумулирующую электростанцию, которая будет хранить излишки солнечной и ветровой энергии. Энергохранилище обеспечит питанием более 400 тысяч домов даже в безветренную и пасмурную погоду.
Таким образом, в немецкой экономике продолжается так называемый Energiewende – энергетический поворот, или курс на постепенный отказ от ископаемого топлива. Для этого и требуются системы хранения чистой энергии. Стабильно низкие цены на оптовом рынке электрической энергии ускоряют закрытие старых угольных электростанций Германии, принадлежащих коммунальным предприятиям. На сегодня сделаны заявки на закрытие 27 старых угольных и газовых электростанций с суммарной мощностью 6,6 ГВт, питавших 13 миллионов домов.

Марина ПЕСТРЯКОВА