Енергетичний ринок розвивався надзвичайно динамічно. Але особливу стрімкість ця динаміка набула в останні роки. Усе вказує на те, що у виробництві енергії, особливо електрики, назріває революція. І секрет цієї революції полягає у використанні так званої «мікроенергетики».
Мікроенергетика – розділ енергетики, пов’язаний із проблемами генерації електрики і тепла за допомогою компактних малопотужних (від ватів до кіловатів) джерел енергії різної природи. До цієї категорії відносяться сонячні батареї і колектори, вітрогенератори, мікро- і міні- гідрогенератори, водневі елементи, газові мікротурбіни тощо. Для задоволення своїх енергетичних потреб людству досить утилізувати лише 5% сонячної енергії, що падає на 0,13% поверхні земної кулі.
Джерела енергії мікроенергетики мають набагато більший ККД, ніж «традиційні», тобто мікроенергетика ефективніша і надійніша. Крім того, вона має екологічну перевагу. І найважливіше – мікроенергетика дає змогу унезалежитися від централізованих електричних і теплових мереж, надійність яких стрімко падає. Особливо перспективна мікроенергетика в країнах, що розвиваються, і країнах з перехідною економікою. Використання солярних пристроїв, гідро- і вітрогенераторів, а також тепловиділяючих елементів і газових турбін дозволило б оминути етап гігантських електростанцій.
Але реалізувати потенціал мікроенергетики не дозволяють певні перешкоди. Насамперед, це труднощі, пов’язані з оподатковуванням, системою стандартів і державним протекціонізм стосовно традиційних виробників енергії. Однак, незважаючи на наявні труднощі, мікроенергетика стрімко розвивається й особливо та її частина, що пов’язана з альтернативними джерелами енергії.
У силу особливостей використовуваних технологій мікроенергетика здатна проникати і на ринок промислово розвинутих країн, і у нерозвинені райони, де з її допомогою є змога одержати енергію без великих станцій і енергомереж. Ефективність сучасної мікроенергетики підтверджується значним інтересом, що виявляється до неї гігантами сучасної індустрії. Бурхливий розвиток мікроенергетики означає, що природна монополія, генеруючих і енергопостачальних компаній більше не є єдиним можливим джерелом енергії. Більше того, енергетичні компанії, що експлуатують величезні електростанції, і далі будуть відчувати усе більшу конкуренцію з боку мікроенергетичних компаній, з їхніми більш компактними і «чистими» джерелами енергії. Втрати енергії при передачі її по мережах від електростанцій, компенсуються величезною потужністю цих станцій, з появою мікроенергетики, потреба в передачі енергії на великі віддалі відпадає, а значить зникає проблема втрат. Окрім того, мікроенергетика більш ефективна, надійна й екологічно чиста. Але найголовніше, вона дозволяє користувачу відчути себе незалежним від стану централізованих мереж, надійність яких останнім часом падає.
Зміна структури вироблення енергії, пов'язана з розвитком мікроенергетики, неминуче призведе до кардинальної зміни структури мережі постачання і розподілу енергії. Дотепер енергія передавалася від великих електростанцій до розеток будинків. На такий потік енергії орієнтовані всі системи енергетичних мереж. Поява мікроенергетики змусила фахівців задуматися про включення малих генеруючих потужностей у мережу. Тому вже активно розробляються нові схеми релейного захисту і керування мережами, що дозволять включати «мікрогенератори» в основну мережу.
Нині по лініях електропередачі передається змінний струм, хоча більшість споживачів, зокрема, цифрові пристрої використовують постійний струм. Річ у тім, що передача постійного струму на значні відстані призводить до величезних втрат. Тому сучасні комп’ютери і більшість інших приладів мають пристрій, що перетворює змінний струм у постійний. Вітрові і сонячні електростанції генерують саме постійний струм, але в них є один недолік – нестабільність режиму роботи як наслідок залежності від природних умов. Один з виходів з цієї ситуації – використовувати сучасні акумулятори чи конденсатори, інший - створювати ефективні локальні «мікромережі» постійного струму, до-речі така мережа вже працює в Південній Каліфорнії.
Успіхи мікроенергетики великі, але ще перспективнішим є її майбутнє. Так, одна з переваг мікроенергетики полягає в можливості власника джерела енергії бути як споживачем, так і постачальником енергії, продаючи її надлишки через загальну мережу. Це може бути реалізовано за допомогою існуючих засобів керування мережами, однак це вимагає введення єдиної системи стандартів на енергію, що передається подібним чином. Нині такі стандарти прийняті усього в декількох країнах. В Україні для реалізації свого права на продаж енергії власник мікроенергетичного джерела змушений розбиратися з купою часто суперечливих один одному правил та інструкцій. Це створює підґрунтя для дискримінації таких виробників традиційними компаніями, які мають можливість перешкоджати їх виходу на ринок. Також розвиток мікроенергетики ускладнюється через значне державне регулювання в цій галузі. Найбільш сприятлива ситуація в США, де більше половини штатів прийняли закони, що лібералізують їхні енергетичні ринки.
Однак, незважаючи на труднощі, мікроенергетика стрімко розвивається й особливо альтернативна енергетика. Згідно з прогнозами Світового Енергетичного Конгресу до 2020 року в США, Німеччині, Японії, Великобританії й інших розвинутих країнах частка альтернативних екологічно чистих джерел енергії складе більш 20% усієї виробленої енергії.
З-посеред альтернативних джерел енергії особливо активно розвивається вітроенергетика. Зараз це найбільш швидко зростаючий сектор енергетичної промисловості у світі. В Європі вітрогенератори стали звичним елементом пейзажу. Вже нині в Данії 13% електроенергії виробляється за допомогою поновлюваних джерел, у цій країні виготовляється половина вітрових турбін, які експортують по усьому світу.
Наступний перспективний напрямок мікроенергетики – сонячна енергетика. Проблема утилізації екологічно чистої і, при цьому, «дармової» сонячної енергії хвилює людство віддавна, але лише нещодавно успіхи в цьому напрямі дозволили розпочати формування реального ринку сонячної енергетики. Нині основними способами прямої утилізації сонячної енергії є перетворення її в електричну і теплову. Пристрої, що перетворять сонячну енергію в електричну, називаються фотоелектричними (PV-системи), а пристрої, що перетворять сонячну енергію в теплову, – термічними (Т-системи). Щораз більше поширення отримують гібридні або комбіновані системи (Н-системи), що поєднують функції фотоелектричних і термічних пристроїв. Характерною рисою гібридних систем є можливість їхнього функціонування в автономному режимі, без підключення до централізованих енергосистем. Подібні джерела енергії є актуальними насамперед у Китаї, Індії, Індонезії, Африці, Австралії.
Ще одна перспективна технологія – водневі паливні елементи. Суть її в тому, що на спеціальних мембранах електрон відокремлюється від ядра атома водню, у результаті чого виходить електричний струм, а у відходах – вода і тепло.
Крім вітрогенераторів, геліо- і водневих паливних систем досить перспективними для міні і мікроенергетики є й інші альтернативні джерела енергії: теплові насоси, енергетичні системи на базі міні і мікрогідрогенераторів електричної енергії.
Дуже велике значення в сучасній міні і мікроенергетиці приділяється пристроям генерації енергії, що працює на традиційному паливі. До таких пристроїв належать, насамперед, газогенератори й інші міні і мікромоторгенератори, а також газові інфрачервоні випромінювачі. Останнім часом особливо зріс інтерес до моторгенераторів, оскільки на їхній базі створюють когенераторні і тригенераторні установки, що виробляють одночасно електрику, тепло і холод. Такі технології підвищують ККД установок на 40% і вдвічі знижують викиди окису вуглецю в атмосферу.
Структура енергоспоживання в західних країнах істотно різниться від української. Якщо, західні країни велику увагу приділяють проблемі автономного енергозабезпечення різних об'єктів, то в нас головна увага приділялася централізованому енергопостачанню. Саме з цієї причини в західних країнах так добре розвинуте виробництво малих генеруючих потужностей (від сотень ватів до мегаватів). Стосовно вітчизняного ринку міні й особливо мікроенергетики, то таких виробників у нас дуже мало. |
