Использование возобновляемых источников энергии является одним из перспективных направлений энергосбережения и повышения энергетической эффективности.
Основными источниками возобновляемой энергии на территории области являются энергия ветра, гидроэнергия, энергия солнечного света.
Ветровая энергетика обладает рядом достоинств: экологичность, длительный ресурс, низкие эксплуатационные расходы. К недостаткам можно отнести сравнительно высокую цену оборудования, необходимость площади для размещения растяжек мачты, шум, необходимость резерва мощности для покрытия пусковых токов, возможные помехи телевизионному и радиосигналам.
Ветрогенераторы работают при скоростях ветра от 3 - 4 м/с до 25 м/с. Средняя годовая скорость ветра в Самарской области составляет 3,2 - 4,4 м/с. Стоимость выработки электроэнергии зависит от скорости ветра: для электростанции мощностью 50 МВт при скорости 4 м/с стоимость 1 кВтч составляет около 2,5 руб., при скорости ветра 8 м/с - 1,1 руб. На стоимость также оказывает влияние мощность электростанции: при уменьшении мощности электростанции в 15 раз (до 3 МВт) стоимость 1 кВтч увеличивается примерно на 40% (при скорости 4 м/с - до 3,1 руб.).
Ветроэнергетика - нерегулируемый источник энергии. Выдача энергии ветряной электростанцией отличается большой неравномерностью в разрезе суток, месяцев, года, что при неконтролируемом повышении ее доли в энергобалансе территории может привести к дестабилизации энергосистемы. Предельный уровень установленной мощности ветряных электростанций в общем объеме электрической генерации - 20 - 25%.
Для раскрутки ротора ветрового электрогенератора необходима скорость ветра порядка 3 м/с. Средняя скорость ветра 4 м/с означает, что ветер необходимой силы будет присутствовать довольно непостоянно. Ветрогенератор достигает своей максимальной мощности при скоростях ветра порядка 15 - 17 м/с. Принимая во внимание эти два фактора, можно сделать вывод о пониженной эффективности строительства ветровых электростанций в Самарской области.
Наиболее целесообразным является применение малых ветровых установок на локальных объектах для получения электроэнергии, преобразуемой при необходимости с помощью трубчатых электронагревателей в тепловую энергию.
Основные мероприятия:
исследование территории области с целью определения районов с достаточной средней скоростью ветра;
подготовка экономических обоснований строительства ветряных электростанций, выбор наиболее перспективных проектов;
подготовка технических проектов ветряных электростанций, определение потребителей, точек подключения к энергосистеме;
проектирование и пуск в эксплуатацию ветровых электростанций;
информационная кампания по вопросам применения малых ветряных электростанций частными лицами (в том числе в качестве источника тепловой энергии);
формирование инфраструктуры поставок и обслуживания малых ветровых электростанций.
Гидропотенциал Самарской области в значительной степени реализован при строительстве Жигулевской ГЭС. Однако в области остаются возможности по строительству объектов малой гидроэнергетики.
К достоинствам малогабаритных гидроэлектрогенераторов относятся экологичность, низкий уровень шума, длительный срок работы, низкие эксплуатационные расходы, к недостаткам - сравнительно высокая цена оборудования, необходимость наличия высокой скорости течения водного потока, высокая стоимость монтажа. Вместе с тем независимо от мощности электрогенератора срок окупаемости проекта по его установке составляет 5 - 6 лет, при этом период его эксплуатации значительно превышает этот срок. Так, стоимость установки гидротурбины мощностью 325 кВт (250 - 270 кВт полезной мощности) на подготовленную плотину оценивается в 15 млн. руб., включая стоимость разработки проектной документации. Себестоимость вырабатываемой электроэнергии составляет 19 коп. за 1 кВтч. Срок окупаемости такого проекта - 2,5 года. Эксплуатация подобного агрегата дает экономию возобновляемых ресурсов в количестве, эквивалентном 6540 ту.т. в год.
Целесообразным также является строительство гидроаккумулирующих электростанций (далее - ГАЭС). Основная функция ГАЭС - выравнивание графика нагрузки и покрытие пиковых нагрузок в энергосистеме. В ведущих странах - производителях гидроэнергии доля ГАЭС составляет 20 - 35% от общей установленной мощности гидроэнергетики. В европейской части Российской Федерации согласно плану ГОЭЛРО-2 в ближайшее десятилетие будет построено семь ГАЭС.
Ввод в эксплуатацию ряда ГАЭС, компенсирующих перепады нагрузок в электросети, может использоваться как обеспечивающее мероприятие для увеличения числа ветровых и солнечных электростанций.
Основные мероприятия:
проведение работ по определению подходящих створов;
подготовка экономических обоснований строительства малых ГЭС и ГАЭС, выбор наиболее перспективных проектов;
подготовка технических проектов ГЭС;
подготовка технических проектов ГАЭС с учетом работы в единой энергосистеме с источниками энергии со значительными колебаниями генерации (ветряные электростанции, солнечные электростанции);
проектирование плотин и систем дамб, подготовка территорий затопления;
проектирование зданий электростанций, установка оборудования, подключение к энергосистеме, пуск в эксплуатацию.
Для эффективного использования энергии солнца требуется значительное количество солнечных дней в году. Среднегодовая норма солнечных дней в Самарской области - 2 113 часов (285 дней), что является высоким показателем.
К преимуществам солнечных электростанций относятся экологичность, отсутствие шума, длительный срок работы, возможность гибко наращивать мощность и производство энергии. Из недостатков выделяются сравнительно высокая цена оборудования, необходимость значительной площади для размещения солнечных панелей.
Фотоэлектрические преобразователи вырабатывают основной объем электроэнергии днем и с меньшей эффективностью - утром и вечером. При этом пик электропотребления приходится на вечерние часы. Колебания в выработке электроэнергии сильно зависят от погодных условий.