Дипломная работа: Возобновляемая энергетика как фактор устойчивого развития Испании

28 февраля 2020 года, в соответствии с Приказом TED/171/2020, ограничение на работу заводов по переработке биомассы было смягчено с 6,500 до 7,500 часов в год Agencia Estatal Boletнn Oficial del Estado (2020). Orden TED/171/2020. Retrieved from https://www.boe.es/buscar/pdf/2020/BOE-A-2020-2838-consolidado.pdf. Установки, работающие на биомассе, как правило, способны функционировать около 8,000 часов в год, поэтому ограничение означает неэффективность использования инфраструктур. К тому же увеличение производственных возможностей заводов приведет к удорожанию сельскохозяйственной и лесной побочной продукции, что, в свою очередь, повлечет за собой ежегодное увеличение сельскохозяйственного дохода более чем на 50 млн евро в течение следующих 20 лет AVEBIOM - Asociaciуn Espaсola de Valorizaciуn Energйtica de la Biomasa. Por fin, una buena noticia para la generaciуn elйctrica con biomasa// avebiom.org, 28 февраля 2020 г.: https://www.avebiom.org/biomasanews/promocion-de-proyectos-de-bioenergia/buena-noticia-para-la-generacion-electrica-con-biomasa. Увеличение рабочего времени будет способствовать снижению выбросов CO₂ в атмосферу.

Процесс по переработке биомассы создает большее количество рабочих мест на один МВт установленной мощности, чем другие возобновляемые источники энергии, так как работа происходит не только на самих заводах, но и при поставке топлива на объекты. В 2018 году сектор насчитывал 32,326 рабочих мест (0.165% от общей занятости), однако начиная с 2013 года их количество сокращалось (рисунок 5).

Рисунок 5 Занятость в секторе биомассы в Испании, 2011-2018 годы

Источник: Association of Renewable Energy. (2018). Study of the Macroeconomic Impact of Renewable Energies in Spain. Retrieved from https://www.appa.es/wp content/uploads/2019/10/Estudio_del_impacto_Macroeconomico_de_las_energias_renovables_en_Espa%C3%B1a_2018_vff.pdf

Таким образом, можно сделать вывод о том, что биотопливо обладает потенциалом для Испании, и при разумном использовании ресурсов в будущем она может сыграть значимую роль в генерации тепла и электричества.

2.2 Энергия ветра

В 2019 году Испания стала первой в Европе страной по установленной мощности энергии ветра. В том году она запустила 2243 МВт новых установок, опередив по отдельности Германию, Францию и Великобританию, а также двадцать вместе взятых стран Восточной Европы. При правительстве Мариано Рахоя ветроэнергетика развивалась низкими темпами, и «зеленые» аукционы почти не проводились. В 2019 году энергия ветра превысила уровень установленных мощностей в 2000 МВт впервые с 2009 года. Арагон установил в два раза больше мощностей, чем Италия, а Галисия - больше, чем Бельгия и Голландия вместе взятые. Сейчас потенциал ветроэнергетики в Испании, согласно Ассоциации ветроэнергетики, составляет 25,700 МВт, в стране находятся 1205 ветропарков и 20,940 ветрогенераторов Asociaciуn Empresarial Eуlica. La eуlica supera los 25.700 MW instalados en Espaсa tras un aсo de intensa actividad// aeeolica.org, 25 февраля 2020 г..

Сектор ветроэнергетики распределен по всей территории Испании: производственные центры присутствуют в 16 из 17 автономных сообществ, за исключением Мадрида. Лидерами по установленным мощностям стали Арагон, Кастилия-Леон и Галисия (таблица 3). В Испании рынок ветроэнергетики поделен между пятью компаниями: Siemens Gamesa, Vestas, GE, Nordex-Acciona WindPower и Enercon.

Таблица 3

Потенциал ветроэнергетики по автономным сообществам Испании

Источник: Asociaciуn Empresarial Eуlica. La eуlica supera los 25.700 MW instalados en Espaсa tras un aсo de intensa actividad // aeeolica.org, 25 февраля 2020 г.

Ветрогенератор (ВЭУ) состоит из ветротурбины, которая установлена на мачте с растяжками и раскручивается ротором или лопастями, а также электрогенератора. Срок полезного использования ветротурбины оценивается в 20-25 лет, однако даже по достижении этого возраста механизмы продолжают исправно работать и могут служить около 30 лет. Срок полезного использования проводки равен 40 годам, трансформаторов - 35.

Существуют три варианта более эффективного использования ветрогенераторов в зависимости от изменений и возможностей использования технологий. Во-первых, продление срока службы используемой ветротурбины за счет замены ее отдельных элементов без воздействия на весь механизм. В некоторых случаях этот метод позволяет получить ту же доходность, что и от нового ветропарка, однако позволяет сэкономить 15% от инвестиций в новое строительство. Во-вторых, возможно провести частичное переоснащение, что включает в себя замену основных компонентов турбины (лопасти, гондола и т. д.) на более современные. Частичное переоснащение обходится дороже, чем продление срока полезного использования, но увеличивает производительность и надежность оборудования. В обоих случаях необходимо оценить, возможно ли далее использовать башню и фундамент ветрогенератора. Третий способ - это полное переоснащение. Проводится демонтаж старой турбины вместе с башней и фундаментом и устанавливается новая, возможно повторное использование кабелей и подстанций. Такая альтернатива самая дорогая, но позволяет получить экономию в 10% по сравнению с совершенной новой станцией. Суть таких замен состоит в более эффективном использовании уже имеющихся установок и интенсивном развитии.

Существует несколько моделей, способных оценить оставшийся срок полезного использования ветротурбины и ее важных элементов. К ним относятся статистические (основанные на данных модели), которые с помощью статистических методов на основе исторических данных, собранных датчиками турбины, оценивают сроки. Кроме того, это физические модели, решающие задачу аэроупругости и позволяющие представить структуру турбины и воздействующие на нее силы.

По оценкам Ассоциации ветроэнергетики, в 2020 году в Испании будет находиться 10,000 МВт установок старше 15 лет, среди которых 2,300 МВт будут старше 20 лет (рисунок 6).

Рисунок 6 Эволюция ветрогенераторов по сроку службы в Испании, 2015 - 2025 годы (МВт)

Источник: Deloitte. (2019). Estudio Macroeconуmico del Impacto del Sector Eуlico en Espaсa. https://www.aeeolica.org/images/Publicaciones/AEE_Estudio_Macroeconmico-2018.pdf

В Испании уже начали осуществлять переоснащение существующих ветропарков:

· Переоснащение ветропарка в Кабо Вилано (Ла-Корунья), принадлежащего Naturgy Energy Group S.A: в сентябре 2016 года компания заменила 22 мельницы (20 мощностью 180 КВт и 2 мощностью 100 КВт и 200 КВт), запущенные в 1991 и 1992 годах, на две ветротурбины общей мощностью 3 МВт и максимальной выходной мощностью 5.46 МВт. Инвестиции составили 7,6 млн евро. По оценкам компании, благодаря переоснащению срок полезного использования парка увеличился как минимум на 20 лет Suбrez M., Marcote M., Castro C. Parque eуlico Cabo Vilano, primera repotenciaciуn en Galicia de uno de los primeros parques eуlicos gallegos // Cuadernos de energнa. 2017. №51. P. 71-79..

· Группа Elecnor, владелец ветропарков в Мальпике и Пуэнтесесо (Ла-Корунья), инвестировала 22 млн евро в замену 69 старых ветротурбин на 7 новых мощностью 16.5 МВт, способных генерировать в два раза больше электроэнергии (до 65.9 ГВт/ч в год). Работы велись на протяжении всего 2017 года Parque eуlico Malpica // Enerfнn, Grupo Elecnor URL: https://www.enerfin.es/parque-elico-malpica (дата обращения: 11.04.2020)..

· В Эль-Кабрито (Кадис) в 1995 году был запущен парк из 90 ветротурбин общей мощностью 29,7 МВт. В 2019 году вместо устаревших установок были запущены 12 ветрогенераторов по технологии Nordex-Acciona Windpower (8 турбин на 3 МВт и 4 турбины на 1.5 МВт). Общая мощность оставалась прежней, но производительность увеличилась на 16% за счет большей эффективности и доступности оборудования. Установки предотвращают выброс 107,000 тонн CO₂ в год Parque eуlico El Cabrito // ACCIONA URL: https://www.acciona-energia.com/es/areas-de-actividad/eolica/instalaciones-destacadas/parque-eolico-el-cabrito/ (дата обращения: 11.04.2020)..

· В 2019 году в Сасе и Корме (Ла-Корунья) владелец ветропарков EDP поручил компании Surus Inversa, которая занимается внедрением устойчивых моделей в бизнес и специализируется на циркулярной экономике, демонтировать два ветропарка. Планируется демонтировать, модернизировать и продать 141 ветротурбину (60 в парке в Сасе и 61 в Корме) общей мощностью 42.3 МВт. 9 измерительных вышек и 43 электроподстанции будут удалены, установят 17 ветротурбин, мощность останется без изменений EDP desmantela y subasta parques eуlicos gallegos // Economнa Digital URL: https://galicia.economiadigital.es/directivos-y-empresas/edp-desmantela-y-subasta-parques-eolicos-gallegos_602600_102.html (дата обращения: 11.04.2020)..

На Канарских островах Технологический институт возобновляемой энергии (ITER) проводит переоснащение трех ветропарков:

· Экспериментальная платформа мощностью 2.83 МВт. Проект финансируется ITER, Островным Советом Тенерифе, Правительством Канарских островов, Электрическим объединением Канарских островов и Европейским союзом, цель - изучение работы различных типов ветротурбин. В период с 1990 по 1993 было установлено 9 турбин мощностью от 150 до 500 КВт: турбины с горизонтальной и вертикальной осями вращения, с фиксированным и переменным шагом, с синхронными и асинхронными генераторами. Вместо этого планируется установить одну ветротурбину мощностью 2000 КВт Parques Eуlicos // Instituto Tecnolуgico y de Energнas Renovables URL: https://www.iter.es/portfolio-items/parques-eolicos/ (дата обращения: 12.04.2020)..

· Ветропарк MADE мощностью 4.8 МВт. Был установлен в 1996 году Ассоциацией ветроэнергетики Тенерифе и изначально состоял из 16 ветрогенераторами MADE AE-30, каждая мощностью 300 КВт. Позднее в 1999 году их заменили 8 ветрогенераторами MADE AE-46 мощностью 600 кВт каждая. В ближайшее время опять ожидается сокращение числа установок и увеличение мощностей отдельных единиц за счет установки ENERCON E-82 Там же..

· Ветропарк Enercon мощностью 5.5 МВт. ITER финансирует проект самостоятельно, парк был создан в 1998 году. Он состоит из 11 ветротурбин Enercon E-40 номинальной мощностью 500 кВт каждая. Ожидается, что это оборудование будет заменено 5 ветротурбинами мощностью 2 МВт каждая, что увеличит установленную мощность до 9,75 МВт.

Таким образом, переоснащение установок - это новый тренд в развитии ветроэнергетики, позволяющий не только грамотно использовать территорию, благоприятную для ветрогенераторов, но и продлить срок существования парков, созданных несколько десятков лет назад.

В 2018 году сектор ветроэнергетики принес в ВВП Испании 2,957 млн евро (0.246% от всего ВВП), темп роста составил 12.7% по сравнению с предыдущим годом. Это увеличение вклада в ВВП было обусловлено большей активностью компаний сектора в результате новых аукционов, проведенных в 2017 году, на которых было продано 4 110 МВт энергии ветра (500 МВт - в 2016 году) APPA. Op. cit.. Аукционы по продаже поставок возобновляемой энергии вызывают падение цен на энергию из возобновляемых источников. Их значимость не следует недооценивать, так как благодаря им многие развивающиеся страны смогли достичь успеха в секторе ВИЭ. Например, в 2017 году в Мексике и ОАЭ аукционные цены на солнечную и ветровую энергию побили все последние рекорды, цена спроса на нее в этих странах самая низкая. Индия стала конкурентоспособным игроком именно благодаря «зеленым» аукционам BloombergNEF. (2019). Climatescope. http://global-climatescope.org/results. В Испании аукционы положительно повлияли на макроэкономические индикаторы сектора ВИЭ.

Что касается занятости в сфере ветроэнергетики, то в 2018 году количество рабочих мест составило 22,160 (0.113% от общей занятости). Однако значение в 27,119 мест, установленное в 2011 году, по-прежнему остается рекордным (рисунок 7).

Рисунок 7 Занятость в секторе ветроэнергетики в Испании, 2011-2018 годы

Источник: Association of Renewable Energy. (2018). Study of the Macroeconomic Impact of Renewable Energies in Spain. Retrieved from https://www.appa.es/wp content/uploads/2019/10/Estudio_del_impacto_Macroeconomico_de_las_energias_renovables_en_Espa%C3%B1a_2018_vff.pdf

2.3 Геотермальная энергетика

Геотермальная энергетика - это направление энергетики, которое основано на использовании тепловой энергии недр Земли для производства электрической энергии на геотермальных электростанциях или для отопления и горячего водоснабжения. Исследование геотермальных ресурсов страны Геологическим и горным институтом Испании (IGME) началось в 1970-х годах с составления Общего инвентаря геотермальных проявлений Instituto Geolуgico y Minero de Espaсa. (1976). Inventario general de manifestaciones geotйrmicas en el territorio nacional. https://www.igme.es/Geotermia/IGMEinventario.htm, в котором проводилась изучение геологических и геохимических признаков ресурсов на территории. Впоследствии институтом был произведен выбор областей, представляющих наибольший геотермальный потенциал, а также способы применения геотермальной энергии.