Сонячна енергетика в Україні

Електрика та інші види енергії можуть бути отримані безпосередньо від сонця, навіть у хмарну погоду. Сонячна енергія використовується у всьому світі і стає все більш популярною для вироблення електроенергії, а також для опалення та опріснення води. Сонячна енергія може генеруватися двома основними способами:

  1. Фотогальванічні (PV) або сонячні елементи – це напівпровідникові пристрої, які перетворюють сонячне світло безпосередньо в електрику. Сучасні сонячні елементи, ймовірно, являють собою зображення, яке дізнається більшість людей – вони розміщені на панелях, встановлених на полях, в будинках і в калькуляторах. Вони були винайдені в 1954 році в Bell Telephone Laboratories в США. Сьогодні сонячні фотоелектричні системи є однією з найбільш швидкозростаючих технологій використання поновлюваних джерел енергії і готові зіграти важливу роль в майбутньому глобальному виробництві електроенергії. Сонячні фотоелектричні установки можна комбінувати для забезпечення електроенергією в промислових масштабах або розташовувати в невеликих змінах для міні-мереж або для особистого використання. Використання сонячної фотоелектричної енергії для харчування міні-мереж є ефективним способом забезпечення доступу до електроенергії людям, які не живуть поблизу ліній електропередач. Вартість виробництва сонячних панелей різко впала за останнє десятиліття, зробивши їх не тільки доступними, а й часто найдешевшими видами електроенергії. Термін служби сонячних батарей становить близько 30 років, в залежності від типу матеріалу, що використовується у виробництві.
  2. Системи концентрованої сонячної енергії (CSP), використовують дзеркала для концентрації сонячних променів. Ці промені нагрівають рідину, яка створює пар для приводу турбіни і вироблення електроенергії. Технологія CSP використовується для вироблення електроенергії на великих електростанціях. Такі електростанції зазвичай мають поле дзеркал, яке перенаправляє промені на високу тонку вежу. Одним з основних переваг CSP електростанції  перед сонячною фотоелектричною станцією є те, що вона може бути доповняться ємностями з розплавленими солями, в яких може зберігатися тепло, що дозволяє генерувати електрику після заходу сонця.

Сонячна енергетика – одне із найперспективніших і динамічних відновлюваних джерел енергії (ВДЕ). Щороку приріст потужностей, які вводяться в експлуатацію, становить приблизно 40-50%. Усього за останні п’ятнадцять років частка сонячної електрики в світовій енергетиці перевищила позначку в 5%. Удосконалення технології виготовлення фотоелектричних модулів призвело до істотного зниження собівартості електроенергії. В понад 30 країнах світу (зокрема, Німеччині, Чилі, Австралії, Мексиці) сонячна енергія стала дешевше, ніж одержувана з традиційних джерел (нафта, газ, вугілля). За останні 10 років інвестиції в сонячну енергетику склали близько 300 мільярдів доларів США. Найбільш показовий приклад успішності застосування сонячних технологій – острів Тау (Американське Самоа). Раніше острів’яни повністю залежали від поставок дизельного палива, однак після встановлення сучасної сонячної електростанції (СЕС) стали повністю незалежними.

Україна робить важливі кроки для розширення використання ВДЕ та альтернативних видів палива в межах своєї більш широкої стратегії щодо зниження залежності від традиційних викопних видів палива. Підраховано, що наша країна має потенціал, щоб до 2030 року удесятеро збільшити використання відновлюваної енергії та на 15% скоротити споживання природного газу.

Варто зазначити, що клімат та географічне положення України сприятливі для розвитку сонячної енергетики і будівництва СЕС. Навіть північні області країни мають значний потенціал для розвитку даної галузі, який не поступається більшості європейських регіонів.

Наразі розвиток сонячної енергетики в Україні знаходиться на стадії, яку Європа пройшла 7-10 років тому. У той же час ми маємо одну з найпривабливіших інвестиційних структур в Європі для розвитку галузі. Дійсно, тут були створені сприятливі умови: наявність ресурсів і земельних ділянок, пільговий тариф, державна підтримка і цільова енергетична стратегія, мета якої – досягти 25% виробництва чистої енергії до 2035 року. В результаті інтерес до відновлюваної енергетики в Україні продовжує зростати, і, за оцінками уряду, до 2020 року загальний обсяг інвестицій в альтернативну енергетику досягне 18 мільярдів доларів США.

І хоча сектор ВДЕ все ще малий порівняно з іншими типами генерації в Україні, в той же час демонструє постійне зростання, роблячи нашу країну лідером даної галузі. З 2014-го і до кінця 2017 року обсяг ВДЕ збільшився з 967 до 1375 МВт, і до кінця 1-го кварталу 2018 року – до 1534 МВт (рис. 1). Як саме розподіляються відновлювані джерела енергії за регіонами та який вид ВДЕ переважає в тій чи іншій області можна побачити на рис. 2.

Рис. 1. Зростання ВДЕ за 2014 – I квартал 2018 рр. Джерело: Renewable energy sector: Unlocking sustainable energy potential, National Investment Council of Ukraine, 2018.
Рис. 1. Зростання ВДЕ за 2014 – I квартал 2018 рр. Джерело: Renewable energy sector: Unlocking sustainable energy potential, National Investment Council of Ukraine, 2018.
Рис. 2. Виробництво ВДЕ по регіонах станом на I квартал 2018 року. Джерело: Renewable energy sector: Unlocking sustainable energy potential, National Investment Council of Ukraine, 2018.
Рис. 2. Виробництво ВДЕ по регіонах станом на I квартал 2018 року. Джерело: Renewable energy sector: Unlocking sustainable energy potential, National Investment Council of Ukraine, 2018.

Оскільки в Україні сонячна енергія – доволі популярне ВДЕ, можна спостерігати, що регіональний розподіл встановлених об’єктів ВДЕ корелює з рівнем інсоляції. Основна увага приділяється регіонам із найвищою сонячною активністю, як показано на карті нижче (рис. 3):

Рис. 3. Випромінювання і потенціал сонячної енергії в Україні. Джерело: Renewable energy sector: Unlocking sustainable energy potential, National Investment Council of Ukraine, 2018.
Рис. 3. Випромінювання і потенціал сонячної енергії в Україні. Джерело: Renewable energy sector: Unlocking sustainable energy potential, National Investment Council of Ukraine, 2018.

Питання про продуктивність сонячних батарей є одним із перших, яким задаються люди, що планують інвестувати в сонячну електростанцію. Кількість електроенергії, що буде вироблено за допомогою сонячного модуля, залежить від багатьох чинників, і в тому числі від географічного розташування сонячної електростанції. Адже за інших рівних умов кількість виробленої електроенергії буде пропорційна кількості енергії сонячного випромінювання, що досягає поверхні землі в точці розміщення електростанції.

Сонячна енергія є одним з екологічно сталих ресурсів для виробництва електроенергії з використанням фотоелектричних (PV) систем — сонячних електростанцій. Основним вихідним даними, що використовуються в процесі планування є сонячне випромінювання. Фотоелектрична географічна інформаційна система (PVGIS) Інституту енергетики і транспорту (IET) Об’єднаного дослідницького інституту (JRS) при Європейській комісії (EC) розробила базу даних про сонячної радіації. Модель оцінює променеві, дифузні і відбиті складові випромінювання за умов ясної погоди і для реальних умов глобальної освітленості на горизонтальних або нахилених поверхнях.

Узагальненим підсумком проведеного моделювання є періодично публіковані карти сонячного електричного потенціалу, доступні для використання всіма бажаючими. Інформація, яку публікує PVGIS, досить детальна. Вище була наведена візуалізація найбільш актуальних даних по сонячному потенціалу в Україні та країнах Європи. Інформація була оновлена 21 вересня 2012 року. На даній карті показаний розподіл глобального сонячного опромінення та сонячний електричний потенціал на території України для випадку орієнтації сонячних модулів на південь при оптимальному куті нахилу по відношенню до поверхні землі (максимально перпендикулярний кут падіння сонячних променів на поверхню сонячної батареї). Для опрівняння пропонуємо вашій увазі також карту сонячного потенціалу для Європи:

Згідно з прогнозами, до 2020 року потужність встановлених об’єктів сонячної енергії в Україні збільшиться до 3 ГВт. Станом на 1 квітня 2019 року, в країні встановлено понад 2,2 ГВт об’єктів сонячної енергетики, а це 71% усіх існуючих ВДЕ. Такий швидкий та активний розвиток галузі дозволив Україні піднятися з 34-го на 23-е місце в світовому рейтингу сонячної енергетики.

У майбутньому для розширення перспектив сонячної енергетики Україна може перейняти вдалий досвід наших іноземних колег.

  • Транспортні можливості. Всі знають та навіть бачили на дорогах мегаполісів нашої країни чимало сучасних електромобілів, але мало хто знає, що в європейських країнах фотоелементи розміщуються на дахах потягів і забезпечують їх електроенергією під час роботи. У перспективі цю технологію можна застосовувати і на водних та повітряних суднах.
  • Термальна енергетика – спосіб перетворення енергії сонця за допомогою нагрівання води в ємностях із матеріалів, які добре проводять тепло.

Загалом, сонячна енергетика буде нарощувати потужності в Україні, тому що:

  • є зацікавленість зарубіжних інвесторів;
  • у країні багато регіонів, де обладнання для СЕС працює максимально ефективно;
  • після разового вкладення коштів гарантовано тривале отримання прибутку.

Чому є перспективним будівництво сонячних електростанцій?

Сонячна енергетика та енергозбереження – загальносвітовий тренд. 2017 рік став знаковим для сонячної фотоелектричної енергетики – у світі ввели в експлуатацію найбільше сонячних потужностей порівняно з іншими типами технологій виробництва електроенергії. На п’ять найбільших національних ринків – Китай, США, Індію, Японію і Туреччину – припадає майже 84% знову встановлених потужностей. Далі йдуть Німеччина, Австралія, Республіка Корея, Великобританія та Бразилія. За сукупною потужністю лідирують Китай, США, Японія, Німеччина, Італія та Індія (рис. 4-5).

Рис. 4. Глобальна потужність сонячних фотоелектричних систем по країнам або регіонам, 2007-2017рр. Джерело: REN21, Renewables 2018, Global Status Report, 2018.
Рис. 4. Глобальна потужність сонячних фотоелектричних систем по країнам або регіонам, 2007-2017рр. Джерело: REN21, Renewables 2018, Global Status Report, 2018.
Рис. 5. ТОП-10 країн за потужностями та приростом сонячної енергії, 2017. Джерело: REN21, Renewables 2018, Global Status Report, 2018.
Рис. 5. ТОП-10 країн за потужностями та приростом сонячної енергії, 2017. Джерело: REN21, Renewables 2018, Global Status Report, 2018.
  • Дуже показовий приклад розвитку сонячних технологій – Китай, який всього за п’ять років із аутсайдерів ринку став світовим лідером за потужністю сонячних електростанцій. Протягом 2016-2020 років Китай інвестує в будівництво СЕС близько 145 млрд доларів – це дасть можливість ввести в експлуатацію близько 1000 потужних СЕС. Піднебесна вже давно стала лідером галузі з виробництва сонячних панелей і металовиробів. Китай контролює 70% світової торгівлі сонячними батареями і лідирує по використанню сонячної енергії.

Прогнозується, що до 2040 року Китай забезпечить 28% усіх інвестицій у виробництво електроенергії.

  • За прогнозами фахівців, вже до 2070 року енергія Сонця стане основним джерелом електроенергії на Землі, а до початку наступного століття за своїми обсягами сонячна енергетика в 3,5 рази перевищуватиме нафтову галузь і в 6 разів – атомну.
  • Енергія сонячного випромінювання – фактично невичерпна, до того ж це цілком безкоштовний ресурс.
  • Сучасні технології дозволяють отримувати сонячні панелі, які при мінімальних експлуатаційних витратах і обслуговуванні забезпечать ефективну генерацію електрики протягом як мінімум 30 років.
  • Аналітики прогнозують, що в період між 2017 і 2022 роками ціни на сонячну енергію в світі знизяться в середньому на 27%. Сонячні установки комунального масштабу будуть коштувати дешевше, ніж вугільні електростанції в усіх розвинених країнах. Дійсно, у багатьох місцях світу (включаючи деякі місця в США) сонячна енергія вже досягла паритету енергосистеми, тобто вартість сонячної енергії дорівнює або нижче вартості закупівлі енергії з енергомережі.

Чому зростає популярність сонячних електростанцій в Україні?

  • Сприятливий клімат – рівень інсоляції (тобто кількість сонячного випромінювання на квадратний метр поверхні Землі) в більшості областей України перевищує аналогічні показники Німеччини, яка є одним зі світових лідерів в області сонячної енергетики.
  • Сприятливе правове поле, яке реально стимулює інвестування в альтернативну енергетику, зелений тариф, за яким держава викуповує всю електрику, вироблену СЕС – один із найвищих в Європі. В квітні 2019 року ухвалений закон про зелені аукціони. Згідно з ним, участь в аукціонах буде обов’язковою з 2020 року для проектів сонячної енергетики потужністю понад 1 МВт і вітряних електростанцій з потужність більше 5 МВт. За умовами аукціону, той, хто пропонує найнижчу ціну, зможе продавати «чисту» електроенергію державі. Аукціон призначений для запобігання монополії на українському ринку ВДЕ. Це повинен бути прозорий конкурс, що проводиться через електронну торгову систему ProZorro двічі на рік, восени і навесні.
  • Можливості інвестувати в альтернативний енергетичний сектор України надзвичайно сприятливі, оскільки країна володіє різноманітними запасами сировини і добре освіченою робочою силою, яка має технічні ноу-хау, необхідні для розробки та впровадження останніх комерційних досягнень в цьому секторі.
  • Постійне зростання вартості електроенергії робить виправданим інвестиції в генерацію власної електрики. Говорячи про собівартість, вже зараз можна говорити про паритет цін між альтернативною й традиційною електроенергетикою.

Переваги сонячних електростанцій для вашого бізнесу

  • Зниження витрат – собівартість сонячної електроенергії вже зараз нижча за тарифи на електрику в мережі.
  • Енергонезалежність виробництва (бізнесу) і формування позитивного іміджу інноваційної, соціально відповідальної компанії в очах суспільства і потенційних клієнтів.
  • Термін окупності інвестицій, залежно від типу і потужності СЕС, становить 5-7 років, для приватних (домашніх) сонячних електростанцій – до 10 років.
  • Низькі експлуатаційні витрати – мінімальна кількість обслуговуючого персоналу за рахунок високої автоматизації та незначних витрат на техобслуговування.
  • Скорочення експлуатаційних витрат/економія енергії – сонячна енергетична система може зменшити або взагалі усунути рахунок за електрику для вашого бізнесу.
  • Розвиток технологій – технології в сонячній енергетиці постійно розвиваються, і в майбутньому удосконалення будуть прискорюватися. Інновації в квантовій фізиці і нанотехнології можуть потенційно підвищити ефективність сонячних панелей і подвоїти або навіть потроїти електричну потужність сонячних енергетичних систем.

Авенстон – один із лідерів сонячної енергетики України і визнаний експерт в області проектування та будівництва сонячних електростанцій. Наша компанія має великий практичний досвід та пропонує співпрацю в управлінні проектами «під ключ» у сфері ВДЕ. Це означає, що ми забезпечимо консалтинг і повний сервіс будівництва та обслуговування об’єктів сонячної електрогенерації, включаючи технічні, фінансові, правові та формальні аспекти.

Водень та ВДЕ: світові практики застосування

Ми багато знаємо про альтернативну енергетику, але останніми роками все частіше порушується тема водню. Яка ж роль найлегшого хімічного елемента періодичної таблиці у системі ВДЕ-генерації? Як відбуваються процеси виробництва водню, та які цікаві світові практики його застосування?
Дізнатися більше

Діджиталізація в енергосекторі – можливості та технології

Чому наразі так багато покладається на використання цифрових технологій в енергетиці? Чи не є це новою «улюбленою лялькою», з якою нам пропонують погратися величезні IT-корпорації, що мають майже необмежені світові фінансові можливості та глобальний вплив?
Дізнатися більше

Чи можливий повний перехід України на ВДЕ?

Триває жвава глобальна дискусія про збереження балансу між викопним паливом і ядерною енергією, з одного боку, і відновлюваними джерелами, такими як гідроенергія, сонячна енергія, енергія вітру, геотермальна енергія й енергія біомаси, з іншого.
Дізнатися більше

«Мала енерготранзиція»

Експертна думка наразі єдина – нас очікує глобальна електрифікація від переходу на ВДЕ та пов’язані з нею перетворення інфраструктури у всіх сферах. Найпотужнішим драйвером цих процесів стане подальший розвиток сонячної електрогенерації. Які явні та приховані фактори спонукатимуть до таких змін?
Дізнатися більше
Cтатті