Малая распределенная энергетика вот уже несколько десятилетий остается ведущим трендом развития энергетики в мире и, по мнению экспертов, эта тенденция сохранится в ближайшей перспективе.

Согласно классификации WADE, малая или микрогенерация — это производство электроэнергии на месте или вблизи места потребления независимо от размера, технологии или топлива — как вне сети, так и параллельно с сетью. Данная технология подразумевает создание собственных электростанций (на уровне домохозяйства или малого предприятия), что позволяет решить ряд проблем как для конечного потребителя, так и для энергетики в целом.

Плюсов довольно много: больший КПД по сравнению с традиционными генераторами энергии, экологичность, компактность, надежность, доступность и экономичность. Произведенная энергия может конкурировать с самой дешевой, полученной на ГЭС или АЭС (по всей видимости, в дальнейшем ценовой разрыв продолжит увеличиваться). Кроме того, малая энергетика дает возможность пользователю чувствовать себя независимым от работы и сбоев на централизованных электрических и тепловых сетях. А поскольку необходимость передачи энергии на большие расстояния отсутствует, то это позволяет гораздо эффективнее решать вопрос с энергопотерями, чем традиционная «большая» энергетика.

Объемы затрат на строительство объектов малой энергетики (дизельные электростанции, солнечные и ветроустановки) в мире оцениваются от 6 до 9 млрд долларов. Это нельзя считать пределом — многие страны взяли устойчивый курс на развитие данного направления, поэтому суммы будут только увеличиваться. По прогнозам Всемирной ядерной ассоциации (WNA), к 2040 году на Земле будет введено в эксплуатацию до 35 ГВт суммарных мощностей малых станций.

Греет солнце

Самым популярным и, как показывает практика, наиболее перспективным источником малой генерации является солнечная энергия, особенно для стран, где много солнечных дней. Пока ее доля в общем объеме вырабатываемой электроэнергии невелика (около 3%), но эксперты Международного энергетического агентства прогнозируют, что к середине века СЭС будет под силу производить до 25% мировой электроэнергии.

Стоит отметить, что основой солнечной энергетики стран, которые сделают ставку на солнце, станут не гигантские поля солнечных панелей, а микрогенерация — установки из 10–20 панелей на крышах зданий мощностью всего в 5–10 кВт. В Австралии уже сегодня «солнечные» крыши более 2,5 млн зданий (частные дома и офисы) обеспечивают более 12,5 ГВт. А в Бельгии доля солнечной энергетики составляет 6 ГВт, что дает возможность «закрывать» около 6% потребления электроэнергии. При этом более 60% мощности представлено малыми солнечными установками менее 10 кВт.

В Великобритании на крышах домохозяйств установлено более 900 тыс. миниэлектростанций.

В одном из жилых комплексов Гамбурга на солнечной энергии работают даже лифты. Последние получают электроэнергию от модулей, размещенных на крышах. Солнечная энергия используется для жилого помещения, а с помощью избыточной заряжаются батареи в подвале дома. Накопленной энергии хватает на 400 перемещений на лифте, в том числе ночью и при отсутствии электричества.

«Солнечный» тренд переняли и развивающиеся страны. Более того, для некоторых государств он стал каналом для привлечения инвестиций и роста экономики. В Кении, к примеру, тысячи домов питаются энергией от солнечных батарей — так при помощи зарубежных инвесторов решается проблема нестабильности энергосистемы. В Индии солнечная энергия вступила в конкуренцию с той, что производится путем сжигания угля.

Плюсы малой энергетики:

• больший КПД по сравнению с традиционными генераторами энергии,
• экологичность,
• компактность,
• надежность,
• доступность,
• экономичность,
• независимость от работы и сбоев на централизованных электрических и тепловых сетях,
• позволяет гораздо эффективнее решать вопрос с энергопотерями.

Бережливая экономия

Повышенное внимание стран к микрогенерации объясняется также стремлением потребителей снизить расходы на оплату электроэнергии. Согласно подсчетам экспертов, монтаж собственной солнечной электростанции может окупиться через 5–7 лет при условии, что сетевое электричество дороже 6 рублей. В Германии, к примеру, средняя стоимость кВт/ч в стране (в пересчете на рубли) несколько лет назад составляла 27 рублей, в Дании — 25, а во Франции и Польше 17 и 13 рублей соответственно.

Власти западных и европейских стран постоянно расширяют формат, который стимулирует развитие микрогенерации и возобновляемой энергетики.

К примеру, в Германии принят так называемый «зеленый тариф» на продажу электроэнергии с установок класса до 10 кВт. В период с 2004 по 2021 год этот тариф уменьшился в семь раз. Кроме того, с прошлого года в ФРГ вступил в силу закон о солнечной энергетике, который предусматривает обязательную установку солнечных электростанций для новых и реконструируемых зданий.

В США работает схема поддержки — «неттинг» (netting), дающая возможность сальдирования направленной потребителю и полученной им электроэнергии.

Правительство Австралии софинансирует из бюджета покупку энергооборудования. Размер выделяемых средств — 25–30% от стоимости установок.

Британия в последние 15 лет при учете электроэнергии применяет схему с двумя счетчиками, когда первое устройство находится на солнечной установке, а второе монтируется на вводе в дом. Такой принцип позволяет решить две задачи — домохозяйство получает «зеленый тариф» за выработку модулей для собственных нужд и более низкий «экспортный тариф» на продажу.

Власти Калифорнии, пережив разрушительные пожары в штате, также приняли закон, который обязал всех застройщиков устанавливать солнечные панели на крышах строящихся домов. Под действие закона подпадают все коммерческие здания: начиная от гостиниц и магазинов, заканчивая учебными заведениями и театрами. Избежать обязательной установки солнечных панелей застройщику удастся только при строительстве жилых домов и особых государственных учреждений.

По оценкам Энергетической комиссии, успешная реализация плана позволит сократить выбросы СО₂ в Калифорнии на 10 млн метрических тонн до 2050 года, что сопоставимо с отказом от 2,2 млн автомобилей на бензиновом двигателе. Еще одно преимущество нового закона заключается в том, что он помогает справиться местным жителям с систематическими отключениями электроэнергии.

По оценкам аналитиков Международного энергетического агентства (МЭА), позиции мирового лидера по внедрению ВИЭ в ближайшие шесть лет останутся за Китаем — поддержка властей и иностранные инвестиции обеспечат Поднебесной 60% глобального роста мощностей возобновляемой энергетики. В 2024 году Китай смог достичь целей по внедрению ветряной и солнечной энергетики, которые ставил на 2030 год: в августе выработка «чистой» энергии в стране уже превысила показатель 1,2 тыс. ГВт, заявленный в плане на 2030 год. Есть опасения, что набранные темпы Китаю сохранить не удастся — за первые восемь месяцев текущего года объем прямых иностранных инвестиций, обеспечивших опережающий рост, упал на 31,5% в годовом выражении.

Тем не менее Пекин продолжает вкладывать миллиарды долларов в строительство новых заводов по производству поликремния (материала для изготовления фотоэлементов для солнечных панелей). После расширения мощностей по производству поликремния предложение солнечных панелей на рынке заметно вырастет. Это повлечет снижение цен и станет стимулом для продвижения возобновляемых источников.

Заглядывая в будущее

В перечень перспективных объектов микроэнергетики входят также тепловые насосы, энергетические системы на базе мини- и микрогидрогенераторов электрической энергии и даже генерирующие электричество окна, энергии от которых будет достаточно для подзарядки смартфона.

Не стоит сбрасывать со счетов устройства генерации энергии, работающие на традиционных видах топлива. Речь идет о газо- и мотор-генераторах. Кстати, на базе последних начали создавать так называемые тригенераторные установки. Они вырабатывают тепло, холод и электричество одновременно. На крупных ТЭС тепло является побочным продуктом, а в локальных генераторах с его помощью обогревают жилище и нагревают воду. В одном из американских учебных заведений 21-киловаттный газовый когенератор обеспечивает весь кампус вуза электричеством и теплом. Технология распространена в Европе, Австралии, Азии и США.