Башенные СЭС с термодинамическим циклом. Структура капиталь­ных затрат для различных систем башенных СЭС видна из диаграммы на рис. 1.59 [9].

От 20 до 50% капиталовложений при строительстве башенных СЭС при­ходится на создание поля гелиостатов. Наибольшая доля соответствует пер­вому поколению СЭС. Практически одинакова стоимость башни с централь­ным теплоприемником и для маломощных, и для крупных СЭС. Оборудова­ние турбинного цикла оригинальностью не отличается. Оно хорошо разработано и освоено при выпуске. Наличие теплового аккумулятора увели­чивает капиталовложения на 10%. К тому же растут затраты на поле гелиоста­тов, т. к, часть его работает на аккумулятор.

По имеющимся данным, удельные капиталовложения для башенных СЭС довольно высоки и составляют до 10000 долл./кВт. В американском проекте гибридной СЭС, работающей по циклу Брайтона с нагревом воздуха, имею­щей мощность 100 МВт, стоимость 1 кВт установленной электрической мощ­ности будет на уровне 1300 долл.

Снижение капитальных затрат возможно при модернизации оптических систем как наиболее капиталоемких. Известно, что первое поколение толсто­стенных зеркальных гелиостатов изготавливали при стоимости 2000 долл./м2. Второе поколение отражателей на СЭС Solar One (США) стоило уже 600 доллєм2, а площадь одного гелиостата находилась в пределах 25-50 м2. К середине 90-х годов XX века стоимость элементов оптической системы снизилась до 217 Долл./м2. Увеличение ежегодного выпуска гелиостатов более 100000 м2

обствовать дальнейшему снижению стоимости до 130 долл./м2. Одновре - с,>0 0 в проектах предусматривается возрастание отражательной поверхности гелиостата до 150-200 м2. Модернизируется и сам оптический элемент.

ОДНО*

родстостенное стекло заменяется тонкой стеклянной защитой, которая предо - акяет отражающий слой, нанесенный на металлическую фольгу. На рекон­струированной в 1996-99 годах СЭС Solar Two уже испытывались мембран­ные гелиостаты С13 из более дешевых полимерных пленок майлара (полиэти­лена терифталата) с отражающим покрытием.

Вторым важнейшим показателем работы СЭС является стоимость выра­батываемой электроэнергии. Электростанции, построенные в 80-х годах, про­изводили ее по цене 0,25-0,4 долл./(кВт-ч). Расчеты показывают, что с учетом увеличения единичной мощности башенной СЭС до 100 МВт и применения современных систем сбора солнечной радиации, стоимость вырабатываемой электроэнергии может быть снижена до 5-10 цент./(кВт - ч).

Модульные СЭС. На электростанциях с рассредоточенными приемни­ками солнечной радиации на долю параболоцилиндрических и параболиче­ских концентраторов приходится 40-60% капитальных затрат. Причем, пара­болоиды стоят дороже. Совершенствованию оптической системы уделяется серьезное внимание, поэтому на построенных станциях эксплуатируется не­сколько поколений концентраторов. Снижение их стоимости отражено на рис. 1.60.

Первые параболоиды имели стоимость до 1000 долл./м2, а к началу 90-х годов XX века она снизилась до 650 долл./м2. Дальнейшее уменьшение стои­мости до 120-150 долл./м2 достижимо для мембранной конструкции с напы­лением отражающего слоя.

От первой до десятой станции типа SEGS капитальные затраты сократи­лись с 4500 до 3687 долл./кВт, что не очень сильно отличается от стоимости 1 кВт на АЭС.

Затраты на выработку электроэнергии с помощью параболоцилиндриче - ских концентраторов изменились от 29 цент. ДкВт-ч) в 1984 г. до 10 цент./(кВт-ч) в начале 90-х годов. Модернизация линейного трубчатого теплоприемника с применением вакуумирования и двухосной системы слежения за Солнцем по­зволит получать электроэнергию по цене 6 цент7(кВт - ч).

Стоимость,

ДОЛЛ./м2

Строящаяся на о. Крит первая европейская гибридная СЭС THES1US мощностью 50 МВт с парабол о цилиндрически ми концентраторами и резерв­ным газовым котлом имеет по проекту капитальные затраты 2200 экю/кВт ус­тановленной мощности и будет вырабатывать электроэнергию стоимостью 0,08 экю/( кВт-ч).

Фотоэлектрические станции. На фотоэлектрических станциях основные капиталовложения приходятся на долю модулей — 50-65%. Поэтому так важ­но их совершенствование и удешевление. Динамику снижения стоимости мо­дуля из монокристалл и чес ко го Si можно проследить по графику (рис. 1.61) [23].

Только в период с 1093 г. по 2000 г. стоимость модуля упала в среднем с 20 до 6 долл,/Вт, Один из крупнейших в мире производителей фотопреобразо­вателей фирма Siemens планирует снизить в ближайшие годы стоимость их выпуска до 1,8-2,2 долл./Вт.

Ясно, что при высокой стоимости базовых элементов вся фотоСЭС стоит достаточно дорого. К началу 90-х годов удельные капиталовложения составляли 7000-10000 долларов на 1 кВт установленной мощности. На этих станциях в

конце 80-х годов вырабатывалась электроэнергия по цене 0,6-0,95 долл./кВт-ч. С ростом ежегодного выпуска модулей и снижением затрат на их производство упала и стоимость вырабатываемой электроэнергии — до 0,20 долл./(кВт-ч). Американская организация US-DOB, которая занимается строительством фото - СЭС совместно с Министерством энергетики США, поставила цель: снизить к началу XXI века стоимость отпускаемой энергии до 0,06 долл ./(кВт-ч).

В одном из последних демонстрационных проектов EUCLIDES, который осу­ществлен в Испании, мощность фотоСЭС с параболоцил и ндрическим и концент­раторами длиной 75 м составила 480 кВт, а капиталовложения — 6875 эюо/кВт.

По прогнозам, стоимость производства модулей из тонкопленочных ма­териалов может достигнуть 1 экю/Вт при ежегодном объеме их выпуска 60 МВт, что вполне реально в ближайшие годы. Предсказывают, что в после­дующие годы стоимость выработки электроэнергии на фотоСЭС будет Уменьшаться до 3 цент./(кВт - ч), а стоимость энергии, произведенной на обычных ТЭС, — возрастать. Эта тенденция изображена на рис. 1.62.

Солнечные коллекторы. Стоимость солнечных коллекторов, выпускае­мых в разных странах, зависит от применяемых материалов, конструкции, технологии изготовления, назначения и других факторов. Например, абсор­беры из пластиков производятся по цене 75-200 долл./м2, а металлические значительно дороже — до 300-1000 долл./м2. Ожидается, что к 2020 г. в ре­зультате усовершенствования конструкции и технологии производства стои­мость солнечных коллекторов снизится до 50-400 долл./м2.

Если рассматривать теплоснабжение индивидуального дома, то оно мо­жет быть обеспечено установкой нескольких солнечных коллекторов из рас­чета площади приблизительно 2 м2 на одного человека. В этих условиях нали­чие коллектора позволяет на 40-60% удовлетворить потребность в горячей воде. Стоимость тепловой энергии, вырабатываемой коллектором, изменялась следующим образом (рис. 1.63).

В настоящее время цена отпускаемой тепловой энергии 0,22-0,25 фрДкВт - ч) считается в Швейцарии рентабельной.

Стоимость тепловой энергии в проектируемых крупных нагревательных уста­новках в странах Европейского Союза колеблется в пределах 0,7-1,5 экю/(кВт - ч).

Важен срок окупаемости коллекторов.

1.7.

ЭКОЛОГИЯ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

Воздействие солнечной энергетики на экологическую обстановку имеет несколько аспектов. Первый связан с тем, что строительство мощных солнеч­ных электрических станций как термодинамического цикла, так и фотоэлект­рического типа требуют отведения значительных по площади земельных уча­стков. Так, например, поле гелиостатов, приходящихся на 1 МВт установлен­ной мощности СЭС, размещается на площади 2,5-3,5 га (для башенных СЭС), фотоэлектрические модули мощностью 1 МВт занимают участок в 6-11 га в зависимости от величины солнечной радиации.

Действующие СЭС характеризуются большими потоками энергии, что может вызвать локальные климатические изменения.

Изготовление ФЭП для фотоэлектрических станций является вредным производством, связанным с образованием большого количества кремниевой пыли. При плавке кремния и получении слитков сжигаются обычные органи­ческие энергоносители. Сопоставление выбросов диоксида углерода ССЬ при большом масштабе производства фотопреобразователей и при работе наибо­лее эффективных угольных ТЭС дает следующие результаты:

Тип преобразователя

монокристалл ический
поликр исталли ческ и й
тонкопленочный

тонкопленочные многослойные ячейки

ТЭС ''

Из таблицы видно, что производство ФЭП сопровождается значительно меньшими выбросами С02, чем это наблюдается при работе тепловых элек­тростанций.