การประเมินประสิทธิภาพการใช้พลังงานของสิ่งอำนวยความสะดวกตามแหล่งพลังงานหมุนเวียน

ปัจจุบัน หลายประเทศทั่วโลกกำลังมุ่งหาวิธีประหยัดทรัพยากรมากขึ้น ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา โครงสร้างการผลิตพลังงานของโลกได้เปลี่ยนไปตามสัดส่วนของพลังงานที่ไม่หมุนเวียนที่ลดลงและการเพิ่มขึ้นของสัดส่วนของ แหล่งพลังงานหมุนเวียน (RES)... อุตสาหกรรม RES ที่กำลังพัฒนาแบบไดนามิกที่สุดคือพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลม

ตามเนื้อผ้า เหตุผลต่อไปนี้มีความโดดเด่นที่นำไปสู่การพัฒนาแหล่งพลังงานหมุนเวียน:

• การกระจายที่มากยิ่งขึ้นในอาณาเขตของโลกและเป็นผลให้มีความพร้อมใช้งานมากขึ้น
• เกือบสมบูรณ์ไม่มีการปล่อยมลพิษสู่สิ่งแวดล้อมระหว่างการทำงาน (ไม่ใช่สำหรับแหล่งพลังงานหมุนเวียนทุกประเภท)
• การสูญเสียทรัพยากรฟอสซิลและทรัพยากรไม่จำกัดสำหรับแหล่งพลังงานหมุนเวียนบางประเภท (ลมและแสงอาทิตย์)
• การปรับปรุงที่สำคัญในเทคโนโลยีการผลิตพลังงาน (โดยเฉพาะพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลม)

การพัฒนาแหล่งพลังงานหมุนเวียนยังอำนวยความสะดวกด้วยความจริงที่ว่าปัจจุบันกว่า 50 ประเทศทั่วโลกได้นำไปใช้ (ส่วนหนึ่งในรัสเซีย) และอยู่ในกฎหมายที่บังคับใช้และมาตรการกำกับดูแลของรัฐบาลเพื่อสนับสนุนพลังงานหมุนเวียน นอกจากนี้ ปัจจัยสำคัญสำหรับการพัฒนาแหล่งพลังงานหมุนเวียนคือการลดการลงทุนในการก่อสร้างโรงไฟฟ้าตามแหล่งพลังงานเหล่านี้

การลดเงินลงทุนเฉพาะด้านการก่อสร้างที่สำคัญที่สุดตกอยู่กับโรงไฟฟ้าเช่น โรงไฟฟ้าพลังงานลม (HPP) และโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ (SPPP)… สำหรับโรงงานพลังงานทดแทนเช่น โรงไฟฟ้าพลังน้ำ (HPP), เล็ก โรงไฟฟ้าพลังน้ำ (HPPs), โรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนใต้พิภพ (จีโอพีพี) และโรงไฟฟ้าชีวภาพ (BioTES), มูลค่าเงินลงทุนลดลงแต่ไม่มีนัยสำคัญ. นอกจากนี้ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมามีแนวโน้มที่จะลดต้นทุนการดำเนินงาน (ปัจจุบัน) และมูลค่าปัจจุบันของไฟฟ้า (ต้นทุนพลังงานที่ปรับระดับ - LCOE).

ปัจจุบันสิ่งอำนวยความสะดวกด้านพลังงานหมุนเวียนภายใต้เงื่อนไขบางประการมีการแข่งขันทางเศรษฐกิจค่อนข้างสูง

เหตุผลของการพัฒนาอย่างเข้มข้นของแหล่งพลังงานหมุนเวียนโดยเฉพาะอย่างยิ่งพลังงานลมและพลังงานแสงอาทิตย์ก็อยู่ในข้อเท็จจริงที่ว่าวิธีการประเมินประสิทธิภาพของสิ่งอำนวยความสะดวกด้านพลังงานได้เปลี่ยนไปตามทิศทางของหลายเกณฑ์ในโลกซึ่งมีแนวโน้มที่จะ การกระจายอำนาจของระบบการจัดหาพลังงานและการพัฒนาพลังงานในระดับภูมิภาค โดยเฉพาะจากแหล่งพลังงานหมุนเวียน …

ในทางปฏิบัติต่างประเทศพร้อมกับตัวชี้วัดทางเศรษฐกิจ ตัวชี้วัดด้านพลังงานและสิ่งแวดล้อมถูกนำมาใช้เพื่อประเมินประสิทธิภาพของสิ่งอำนวยความสะดวกด้านพลังงานไฟฟ้า

ต่อไปนี้ได้รับการยอมรับเป็นตัวบ่งชี้พลังงาน: ระยะเวลาคืนทุน (EPBT) และอัตราส่วนประสิทธิภาพการใช้พลังงาน (ผลตอบแทนจากการลงทุน (EROI)).

ระยะเวลาคืนทุนด้านพลังงานระบุช่วงเวลาที่โรงไฟฟ้าที่พิจารณาซึ่งมีพลังงานที่ผลิตได้ชดเชยต้นทุนด้านพลังงานของการสร้าง การดำเนินงาน และการรื้อถอน

อัตราส่วนประสิทธิภาพพลังงานคืออัตราส่วนของพลังงานที่ผลิตได้ในระหว่างขั้นตอนการดำเนินงานต่อพลังงานที่ใช้ในช่วงวงจรชีวิตของโรงไฟฟ้า ซึ่งประกอบด้วยสามขั้นตอนหลัก ได้แก่ การก่อสร้าง การดำเนินงาน และการรื้อถอน

ตัวชี้วัดด้านสิ่งแวดล้อมหลักคือ:

• ศักยภาพภาวะโลกร้อน (GWP);
• ศักยภาพออกซิเดชัน (AP);
• ศักยภาพยูโทรฟิเคชั่น (EP)

ศักยภาพของภาวะโลกร้อน — ตัวบ่งชี้ที่กำหนดระดับของผลกระทบของก๊าซเรือนกระจกต่างๆ ที่มีต่อภาวะโลกร้อน

ศักยภาพออกซิเดชัน — ตัวบ่งชี้ที่แสดงถึงผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของการปล่อยมลพิษที่สามารถสร้างกรดได้

ศักยภาพในการเกิดยูโทรฟิเคชัน — ตัวบ่งชี้ที่แสดงถึงการเสื่อมโทรมของคุณภาพน้ำอันเป็นผลมาจากการสะสมของสารอาหารในน้ำ

ค่าของตัวบ่งชี้เหล่านี้ถูกกำหนดโดยพิจารณาจากมลพิษต่อไปนี้: ศักยภาพของภาวะโลกร้อนคำนวณจาก CO, CO2 และ CH4 และวัดเป็น kgCO2eq, ศักยภาพในการออกซิเดชั่น — SO2, NOx และ HCl และวัดเป็น kgSO2eq., ศักยภาพของยูโทรฟิเคชั่น — PO4 , NH3 และ NOx และวัดเป็นกิโลกรัม PO4eqสารมลพิษแต่ละประเภทมีความถ่วงจำเพาะ

การศึกษาจำนวนมากได้แสดง: สิ่งอำนวยความสะดวกไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานหมุนเวียนโดยเฉพาะอย่างยิ่ง SFES และ WPP ตามกฎแล้ว พลังงานและระบบนิเวศอย่างมีประสิทธิภาพยิ่งขึ้นกว่าสิ่งอำนวยความสะดวกพลังงานไม่หมุนเวียน

ประสิทธิภาพการใช้พลังงานของสิ่งอำนวยความสะดวกด้านพลังงานที่อิงจากแหล่งพลังงานหมุนเวียน (โดยเฉพาะพลังงานลมและพลังงานแสงอาทิตย์) เพิ่มขึ้นอย่างมากในช่วง 5-10 ปีที่ผ่านมา

ตารางนี้แสดงค่าประมาณของระยะเวลาคืนทุนที่ได้รับจากผู้เขียนที่แตกต่างกันสำหรับโรงไฟฟ้าพลังงานลมบนบกและ SEPs ประเภทต่างๆ และ HPPs ที่มีกำลังการผลิตต่างกัน จากสิ่งเหล่านี้ ระยะเวลาคืนทุนสำหรับฟาร์มกังหันลมบนบกคือ 6.6 ถึง 8.5 เดือน SFES 2.5–3.8 ปี และโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็ก 1.28–2.71 ปี ตามลำดับ

การลดเงื่อนไขการจ่ายพลังงานของโรงไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานหมุนเวียนนั้นเกิดจากความจริงที่ว่าในโลกในช่วง 15-20 ปีที่ผ่านมามีการพัฒนาและปรับปรุงเทคโนโลยีที่สำคัญสำหรับการผลิตอุปกรณ์และองค์ประกอบด้านพลังงาน ของอุปกรณ์พลังงาน

แนวโน้มนี้ติดตามได้ชัดเจนที่สุดใน HPP และ HPP ซึ่งการใช้พลังงานส่วนใหญ่ในช่วงวงจรชีวิตจะอยู่ที่การผลิตอุปกรณ์พลังงานหลัก (กังหันลมและเครื่องแปลงไฟฟ้าโซลาร์เซลล์)

ตัวอย่างเช่น ส่วนแบ่งการใช้พลังงานสำหรับอุปกรณ์พลังงานหลักของโรงไฟฟ้าพลังน้ำคือประมาณ 70-85% และสำหรับ SFES 80-90%หากเราพิจารณาโรงไฟฟ้าพลังน้ำและโรงไฟฟ้าพลังน้ำเป็นส่วนหนึ่งของสวนลมและพลังงานแสงอาทิตย์ น้ำหนักเฉพาะของส่วนประกอบของต้นทุนพลังงานในกรณีนี้จะแตกต่างจากค่าที่กำหนดเล็กน้อย เนื่องจากจำเป็นต้องคำนึงถึงพลังงานด้วย ต้นทุนการผลิตสายเคเบิล

การเพิ่มขีดความสามารถในการแข่งขันทางเศรษฐกิจของสิ่งอำนวยความสะดวกด้านพลังงานที่ใช้ RES รวมถึงประสิทธิภาพด้านพลังงานและสิ่งแวดล้อมที่สูงขึ้นเมื่อเปรียบเทียบกับแหล่งพลังงานที่ไม่หมุนเวียน มีส่วนช่วยให้การพัฒนาสิ่งอำนวยความสะดวกด้านพลังงานที่ใช้ RES เข้มข้นมากขึ้นในโลก

ตามการคาดการณ์ กำลังการผลิตติดตั้งของสิ่งอำนวยความสะดวกด้านพลังงานหมุนเวียน โดยเฉพาะอย่างยิ่งพลังงานลมและพลังงานแสงอาทิตย์ในโลกจะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องทั้งในระยะสั้นและระยะยาว นอกจากนี้ ตามการคาดการณ์ ส่วนแบ่งของแหล่งพลังงานหมุนเวียนในการผลิตพลังงานทั้งหมดในโลกจะเพิ่มขึ้นด้วย

การประเมินสมรรถนะของพลังงานในวงจรชีวิตและสิ่งแวดล้อมของโรงไฟฟ้า ค่าประมาณเหล่านี้แสดงให้เห็นว่า สิ่งอำนวยความสะดวกด้านพลังงานที่อิงจากแหล่งพลังงานหมุนเวียน (โดยเฉพาะโรงไฟฟ้าพลังงานลมและ SFES) โดยส่วนใหญ่แล้วจะมีประสิทธิภาพด้านพลังงานและสิ่งแวดล้อมมากกว่าแหล่งพลังงานที่ไม่หมุนเวียน

การเลือกตัวเลือกที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดสำหรับโรงไฟฟ้าในรัสเซียนั้นดำเนินการตามตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจเท่านั้น ไม่ได้มีการกำหนดวงจรชีวิตของพลังงานและประสิทธิภาพด้านสิ่งแวดล้อมของโรงไฟฟ้า รวมถึงแหล่งพลังงานหมุนเวียน ซึ่งไม่อนุญาตให้มีการประเมินประสิทธิภาพอย่างครอบคลุม

ในรัสเซียมีภูมิภาคและพื้นที่ที่มีการกระจายอำนาจและขาดแคลนพลังงานจำนวนมากซึ่งมีโครงสร้างพื้นฐานเครือข่ายที่อ่อนแอกองทุนพลังงานหมดลง แต่ด้วยพลังงานลมพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานทดแทนประเภทอื่น ๆ ที่มีศักยภาพสูงการใช้งานที่ครอบคลุม การประเมินโดยรวมอาจกลายเป็นไม่เพียงแค่ด้านเศรษฐกิจเท่านั้น แต่ยังมีประสิทธิภาพด้านพลังงานและสิ่งแวดล้อมมากกว่าการใช้แหล่งพลังงานที่ไม่หมุนเวียนอีกด้วย

จากบทความของ Doctor of Technical Sciences ศาสตราจารย์ G.I. Sidorenko «ในเรื่องของประสิทธิภาพของสิ่งอำนวยความสะดวกด้านพลังงานจากแหล่งพลังงานหมุนเวียน» ในนิตยสาร «พลังงาน: เศรษฐกิจ, เทคโนโลยี, ระบบนิเวศ»