Avaliação da eficiência energética de instalações baseadas em fontes de energia renováveis

Atualmente, muitos países ao redor do mundo estão se movendo cada vez mais em direção a maneiras de economizar recursos. Nos últimos anos, a estrutura da produção de energia no mundo mudou no sentido de uma diminuição da participação de energia não renovável e um aumento da participação de fontes de energia renovável (FER)... As indústrias FER de desenvolvimento mais dinâmico são a energia solar e eólica.

Tradicionalmente, distinguem-se as seguintes razões que contribuem para o desenvolvimento de fontes de energia renováveis:

• distribuição mais uniforme no território do planeta e, consequentemente, sua maior disponibilidade;
• ausência quase total de emissões de poluentes no meio ambiente durante a operação (não para todos os tipos de fontes de energia renováveis);
• esgotamento de recursos fósseis e recursos ilimitados para alguns tipos de fontes de energia renováveis ​​(eólica e solar);
• melhorias significativas nas tecnologias de produção de energia (especialmente para energia solar e eólica).

O desenvolvimento de fontes de energia renovável também é facilitado pelo fato de que atualmente mais de 50 países ao redor do mundo adotaram (parcialmente na Rússia) e estão em vigor leis e medidas regulatórias governamentais para apoiar a energia renovável. Além disso, um fator importante para o desenvolvimento de fontes renováveis ​​de energia é a redução de investimentos de capital na construção de usinas baseadas nelas.

A redução mais significativa no investimento de capital específico na construção recai sobre usinas de energia como usinas de energia eólica (HPP) eusinas de energia solar fotovoltaica (SPPP)… Para instalações de energia renovável, como Usinas Hidrelétricas (UHE), pequeno Usinas Hidrelétricas (UHEs), usinas geotérmicas (GeoPP) eusinas bioelétricas (BioTES), os valores de investimento de capital diminuíram, mas não significativamente. Além disso, nos últimos anos tem havido uma tendência para reduzir os custos operacionais (correntes) evalor presente da eletricidade (custo nivelado de energia - LCOE).

Atualmente, instalações de energia renovável sob certas condições são economicamente bastante competitivas.

As razões para um desenvolvimento tão intenso de fontes de energia renováveis, especialmente energia eólica e solar, também residem no fato de que a abordagem de avaliação da eficiência das instalações energéticas mudou no sentido de multicritério no mundo, há uma tendência para descentralização dos sistemas de abastecimento de energia e desenvolvimento energético regional, especialmente com base em fontes de energia renováveis. …

Na prática estrangeira, além dos indicadores econômicos, são utilizados indicadores energéticos e ambientais para avaliar a eficiência das instalações de energia elétrica.

São aceitos como indicadores de energia: tempo de retorno de energia (EPBT) eíndice de eficiência energética (retorno do investimento (EROI)).

O período de retorno de energia indica o tempo durante o qual a usina considerada com energia gerada compensa os custos de energia de sua criação, operação e descomissionamento.

O índice de eficiência energética é a relação entre a energia produzida durante a fase operacional e a energia consumida durante o ciclo de vida de uma usina, que consiste em três etapas principais: construção, operação e descomissionamento.

Os principais indicadores ambientais são:

• potencial de aquecimento global (GWP);
• potencial de oxidação (PA);
• Potencial de Eutrofização (EP)

Potencial de aquecimento global — um indicador que determina o grau de impacto de diferentes gases de efeito estufa no aquecimento global.

potencial de oxidação — um indicador que caracterize o impacto no ambiente das emissões de poluentes capazes de formar ácidos.

Potencial de eutrofização — um indicador que caracteriza a deterioração da qualidade da água devido à acumulação de nutrientes na água.

Os valores desses indicadores são determinados com base nos seguintes poluentes: potencial de aquecimento global é calculado com base em CO, CO2 e CH4 e é medido em kgCO2eq, potencial de oxidação — SO2, NOx e HCl e medido em kgSO2eq., potencial de eutrofização — PO4 , NH3 e NOx e é medido em kg PO4eq.Cada tipo de poluente tem sua gravidade específica.

Numerosos estudos mostraram: instalações elétricas baseadas em fontes de energia renováveis, especialmente SFES e WPP, via de regra, energeticamente e ecologicamente mais eficientedo que instalações de energia não renovável.

A eficiência energética das instalações de energia baseadas em fontes de energia renováveis ​​(especialmente energia eólica e solar) aumentou significativamente nos últimos 5 a 10 anos.

A tabela mostra estimativas de períodos de retorno de energia obtidos por diferentes autores para usinas eólicas onshore e SEPs de diferentes tipos e UHEs de diferentes capacidades. A partir disso, segue-se que o período de retorno de energia para parques eólicos onshore é de 6,6 a 8,5 meses, SFES de 2,5 a 3,8 anos e pequenas centrais hidrelétricas de 1,28 a 2,71 anos, respectivamente.

A redução nos termos de pagamento de energia de usinas baseadas em fontes de energia renováveis ​​​​se deve ao fato de que no mundo nos últimos 15-20 anos houve um desenvolvimento e aprimoramento significativo de tecnologias para a produção de equipamentos e elementos de energia de equipamentos de energia.

Esta tendência é mais evidente nas UHEs e UHEs, para as quais a maior parte do consumo de energia durante o ciclo de vida recai sobre a produção dos principais equipamentos de energia (aerogeradores e conversores fotovoltaicos).

Assim, por exemplo, a parcela de consumo de energia para os principais equipamentos de energia de uma usina hidrelétrica é de cerca de 70-85% e para SFES de 80-90%.Se considerarmos as centrais hidroeléctricas e as centrais hidroeléctricas como parte dos parques eólicos e solares, então o peso específico das componentes dos custos energéticos neste caso diferirá ligeiramente dos valores dados, uma vez que será necessário ter em conta a energia custos de produção de cabos.

O aumento da competitividade econômica das instalações de energia baseadas em FER, bem como sua maior eficiência energética e ambiental em comparação com fontes não renováveis, contribui para o desenvolvimento cada vez mais intensivo de instalações de energia baseadas em FER no mundo.

De acordo com as previsões, a capacidade instalada de instalações de energia renovável, especialmente eólica e solar, no mundo continuará aumentando tanto no curto quanto no longo prazo. Além disso, de acordo com as previsões, a participação das fontes de energia renováveis ​​na produção total de energia também aumentará no mundo.

energia do ciclo de vida e avaliação do desempenho ambiental de usinas de energia. Essas estimativas mostram que instalações de energia baseadas em fontes de energia renováveis ​​(especialmente usinas eólicas e SFES) são, na maioria dos casos, energeticamente e ambientalmente mais eficientes do que fontes de energia não renováveis.

Atualmente, a seleção das opções mais eficientes para usinas de energia na Rússia é realizada apenas com base em indicadores de eficiência econômica. Não é efetuada a determinação da eficiência energética e ambiental do ciclo de vida das centrais elétricas, incluindo as baseadas em fontes de energia renováveis, o que não permite uma avaliação exaustiva da sua eficiência.

Na Rússia, há um grande número de regiões e áreas descentralizadas e com deficiência energética, com infraestrutura de rede fraca, fundos de energia esgotados, mas com grande potencial de energia eólica, solar e outros tipos de energia renovável, cujo uso, com uma ampla avaliação global, pode revelar-se não só económica, mas também energeticamente e ambientalmente mais eficiente do que a utilização de fontes de energia não renováveis.

Baseado no artigo do Doutor em Ciências Técnicas, Professor G.I. Sidorenko «Sobre a questão da eficiência de instalações energéticas baseadas em fontes de energia renováveis» na revista «Energy: Economy, Technology, Ecology»