Технология использования концентрированной солнечной энергии для выработки электричества уже довольно давно рассматривается как одна из наиболее перспективных в разрезе всего энергетического сектора. В последнее время благодаря развитию механизмов хранения тепловой энергии, которые позволяют свести к минимуму фактор изменчивости солнечного излучения в течение для/месяца/года, по всему миру стали возводиться действительно мощные солнечные тепловые электростанции. Тем не менее, необходимо провести еще довольно много работы, прежде чем данная технология достигает своего потенциала. Одним из важнейших направлений подобной работы является развитие соответствующих международных добровольных стандартов на основе консенсуса.
Новое слово в энергетике
Около 150 лет назад французский математик Огюст Мушо впервые в истории продемонстрировал возможность создания водяного пара при помощи механизма концентрации солнечной энергии. В связи с проблемами технологического плана и наличием более доступных альтернатив эта концепция выработки энергии до недавнего времени практически не использовалась. Но в последние годы применение коллекторов солнечной энергии в связке со стандартным оборудованием внутри машинных залов электростанций (речь о парогенераторах, паровых турбинах и электрогенераторах) становится все более популярным.
Несмотря на некоторые различия конструкционного плана между солнечными коллекторами и стандартным оборудованием для выработки тепловой энергии, подобные устройства имеют много общих черт с их "двоюродными братьями", вырабатывающими энергию при сжигании ископаемого топлива. Возможно, именно по этой причине тепловые СЭС привлекают интерес не только со стороны энергетических компаний, которые в силу ряда причин (имидж, необходимость выполнения регулирующих норм по минимизации выбросов CO2, субсидии) заинтересованы в расширении своего портфолио генерирующих мощностей за счет возобновляемых источников энергии, но и со стороны производителей энергетического оборудования.
Много технологий, но одна цель: тепло
Современные тепловые СЭС основываются на зеркалах и гелиостатах (механизм позиционирования зеркал), используемых для сбора и концентрации солнечного света, превращая его в тепловую энергию средней (550 °С) или высокой температуры (1000 °С).
Полученное тепло может использоваться для выработки электроэнергии обычным способом с помощью паровой турбины или двигателя Стирлинга, а также применяться для других целей (например, для осуществления технологических процессов на промышленных объектах). Солнечная энергия, поступающая из коллекторов, как правило, поглощается теплоносителями вроде масла или расплавленной соли, передающими тепло парогенераторам или промышленному оборудованию посредством теплообменников.
Глобальный потенциал
Географические регионы, для которых характерен высокий уровень относительной среднегодовой инсоляции, вроде южной части Европы, юго-западной части США, Ближнего Востока, Северной Африки, Индии, Китая и Южной Африки – вот самые благоприятные места для развития тепловых гелиоэлектростанций.
Самая первая в мире коммерческая тепловая СЭС, получившая название PS10 и построенная специалистами компании Abengoa Solar, была введена в эксплуатацию в 2007 году недалеко от Севильи в Испании. Эта электростанция состоит из массива зеркал с гелиостатами и центрального приемника башенного типа, который служит для агрегации концентрированной тепловой энергии. СЭС имеет максимальную мощность на уровне в 11 МВт. Но это далеко не предел: в данном регионе уже возводятся гелиоэлектростанции подобного типа, которые смогут генерировать около 300 МВт.
Разработка международных отраслевых стандартов
Эксперты отмечают, что данный сектор энергетики находится на относительно ранней стадии своего развития. Именно поэтому скорейшая разработка международных отраслевых добровольных стандартов на основе консенсуса позволит заложить основу для создания и совершенствования инновационных технологий, а также для распространения уже существующих зданий и передовой практики.
Создание международных стандартов также может обеспечить дополнительный комфорт для потенциальных инвесторов и кредиторов, снижая барьеры на их пути, повышая финансовую привлекательность тепловых СЭС, и, как следствие, ускоряя проникновение новых технологий на рынок. С учетом того, что международные стандарты, как правило, отражают передовой опыт в соответствующих отраслях, они также формируют основу для повышения доверия к новым продуктам со стороны конечных пользователей, что упрощает реализацию новых технических решений.
Специалисты утверждают, что основные усилия на ранних стадиях стандартизации должны быть направлены на такие моменты, как терминология, оптические и тепловые характеристики новых тепловых коллекторов, тестирование производительности, моделирование, а также требования в отношении защиты окружающей среды и безопасности работников.
Наиболее активно разработкой стандартов на тепловые СЭС сейчас занимается Международная электротехническая комиссия (International Electrotechnical Commission; IEC; МЭК): в составе ее технического комитета (ТК) 117 "Солнечные тепловые электростанции" в настоящее время функционируют целых три специальных рабочих группы. ТК 117, следующее заседание которого пройдет в середине ноября текущего года в Токио (Япония), работает над следующими документами, касающимися тепловых СЭС:
• IEC / TS 62862-1-1 Ed. 1.0 "Солнечные тепловые электростанции - Часть 1-1: Терминология";
• IEC / TS 62862-1-2 Ed. 1.0 "Солнечные тепловые электростанции - Часть 1-2: Порядок формирования репрезентативного солнечного года".
Еще один технический комитет Международной электротехнической комиссии, который называется ТК 120 "Системы хранения электроэнергии", среди прочего ведет разработку стандартов на системы хранения вырабатываемого тепловыми СЭС электричества. Речь идет о следующих документах:
• IEC 62933 Ed. 1.0 "Системы хранения электроэнергии - Терминология";
• IEC 62934 Ed. 1.0 "Параметры и методы тестирования систем хранения электроэнергии";
• IEC 62935 Ed. 1.0 "Планирование и установка систем хранения электрической энергии";
• IEC 62936 Ed. 1.0 "Экологические проблемы, связанные с развертыванием и эксплуатацией систем хранения электроэнергии";
• IEC 62937 Ed. 1.0 "Правила техники безопасности, связанные с развертыванием интегрированных в центральную электросеть систем хранения электроэнергии".
Рыночные аналитики ратуют в пользу разработки комплексной системы стандартов, отмечая, что в условиях глобализации, когда тендеры на разработку генерирующих мощностей, проводимые правительствами, быстро становятся по-настоящему международными, организаторы этих тендеров должны быть уверены в полном выполнении поставленных условий выбранным исполнителем. И подчас единственным способом, с помощью которого потенциальный исполнитель может гарантировать свою способность выполнить поставленную задачу, является прохождение сертификации на соответствие требованиям релевантных международных стандартов.
