Évaluation de l'efficacité énergétique des installations basées sur des sources d'énergie renouvelables

Actuellement, de nombreux pays du monde s'orientent de plus en plus vers des moyens d'économiser les ressources. Ces dernières années, la structure de la production énergétique dans le monde a évolué vers une diminution de la part des énergies non renouvelables et une augmentation de la part des sources d'énergie renouvelables (SER)... Les industries des SER qui se développent le plus dynamiquement sont l'énergie solaire et éolienne.

Traditionnellement, on distingue les raisons suivantes qui contribuent au développement des sources d'énergie renouvelables :

• une distribution plus uniforme sur le territoire de la planète et, par conséquent, leur plus grande disponibilité;
• absence presque totale d'émissions de polluants dans l'environnement pendant le fonctionnement (pas pour tous les types de sources d'énergie renouvelables) ;
• épuisement des ressources fossiles et ressources illimitées pour certains types d'énergies renouvelables (éolien et solaire) ;
• des améliorations significatives dans les technologies de production d'énergie (en particulier pour l'énergie solaire et éolienne).

Le développement des sources d'énergie renouvelables est également facilité par le fait qu'actuellement plus de 50 pays dans le monde ont adopté (en partie en Russie) et sont en vigueur des lois et des mesures réglementaires gouvernementales pour soutenir les énergies renouvelables. En outre, un facteur important pour le développement des sources d'énergie renouvelables est la réduction des investissements en capital dans la construction d'installations électriques basées sur celles-ci.

La réduction la plus importante des investissements en capital spécifiques dans la construction concerne les installations électriques telles que centrales éoliennes (HPP) etcentrales solaires photovoltaïques (SPPP)… Pour les installations d'énergie renouvelable telles que centrales hydroélectriques (HPP), petit centrales hydroélectriques (CHP), centrales géothermiques (GeoPP) etcentrales bioélectriques (BioTES), les valeurs d'investissement en capital ont diminué, mais pas de manière significative. En outre, ces dernières années, on a eu tendance à réduire les coûts d'exploitation (courants) etvaleur actuelle de l'électricité (coût actualisé de l'énergie - LCOE).

Actuellement, les installations d'énergie renouvelable sous certaines conditions sont économiquement assez compétitives.

Les raisons d'un tel développement intensif des énergies renouvelables, notamment éoliennes et solaires, résident également dans le fait que l'approche de l'évaluation de l'efficacité des installations énergétiques a évolué vers le multicritère dans le monde, on tend vers décentralisation des systèmes d'approvisionnement en énergie et développement énergétique régional, notamment basé sur les sources d'énergie renouvelables. …

Dans la pratique étrangère, parallèlement aux indicateurs économiques, des indicateurs énergétiques et environnementaux sont utilisés pour évaluer l'efficacité des installations électriques.

Sont acceptés comme indicateurs énergétiques : temps de retour énergétique (EPBT) ettaux d'efficacité énergétique (retour sur investissement (EROI)).

La période de récupération énergétique indique le temps pendant lequel la centrale électrique considérée avec l'énergie produite compense les coûts énergétiques de sa création, de son exploitation et de son démantèlement.

Le taux d'efficacité énergétique est le rapport entre l'énergie produite pendant la phase d'exploitation et l'énergie consommée pendant le cycle de vie d'une centrale électrique, qui comprend trois étapes principales : la construction, l'exploitation et le démantèlement.

Les principaux indicateurs environnementaux sont :

• potentiel de réchauffement global (PRG);
• potentiel d'oxydation (AP);
• Potentiel d'eutrophisation (PE)

Potentiel de réchauffement planétaire — un indicateur qui détermine le degré d'impact des différents gaz à effet de serre sur le réchauffement climatique.

Potentiel d'oxydation — un indicateur caractérisant l'impact sur l'environnement des émissions de polluants susceptibles de former des acides.

Potentiel d'eutrophisation — un indicateur caractérisant la détérioration de la qualité de l'eau suite à l'accumulation de nutriments dans l'eau.

Les valeurs de ces indicateurs sont déterminées sur la base des polluants suivants : le potentiel de réchauffement global est calculé sur la base de CO, CO2 et CH4 et est mesuré en kgCO2eq, le potentiel d'oxydation — SO2, NOx et HCl et mesuré en kgSO2eq., le potentiel d'eutrophisation — PO4 , NH3 et NOx et se mesure en kg PO4eq.Chaque type de polluant a sa gravité spécifique.

De nombreuses études ont montré : installations électriques basées sur des sources d'énergie renouvelables, en particulier SFES et WPP, en règle générale, énergétiquement et écologiquement plus efficaceque les installations d'énergie non renouvelable.

L'efficacité énergétique des installations énergétiques basées sur des sources d'énergie renouvelables (en particulier l'énergie éolienne et solaire) a considérablement augmenté au cours des 5 à 10 dernières années.

Le tableau montre les estimations des périodes de récupération d'énergie obtenues par différents auteurs pour les centrales éoliennes terrestres et les SEP de différents types et les HPP de différentes capacités. Il en résulte que la période de récupération énergétique des parcs éoliens terrestres est de 6,6 à 8,5 mois, SFES de 2,5 à 3,8 ans et des petites centrales hydroélectriques de 1,28 à 2,71 ans, respectivement.

La réduction des conditions de paiement de l'énergie des centrales électriques basées sur des sources d'énergie renouvelables est due au fait que dans le monde au cours des 15 à 20 dernières années, il y a eu un développement et une amélioration significatifs des technologies de production d'équipements et d'éléments énergétiques d'équipements énergétiques.

Cette tendance est plus clairement tracée dans les centrales hydroélectriques et les centrales hydroélectriques, pour lesquelles la part principale de la consommation d'énergie au cours du cycle de vie incombe à la production des principaux équipements énergétiques (éoliennes et convertisseurs photovoltaïques).

Ainsi, par exemple, la part de la consommation d'énergie pour les principaux équipements énergétiques d'une centrale hydroélectrique est d'environ 70 à 85% et pour le SFES de 80 à 90%.Si nous considérons les centrales hydroélectriques et les centrales hydroélectriques comme faisant partie des parcs éoliens et solaires, le poids spécifique des composants des coûts énergétiques dans ce cas sera légèrement différent des valeurs données, car il faudra prendre en compte l'énergie coûts de production à partir de câbles.

La compétitivité économique croissante des installations énergétiques basées sur les SER, ainsi que leur efficacité énergétique et environnementale supérieure par rapport aux sources non renouvelables, contribuent au développement de plus en plus intensif des installations énergétiques basées sur les SER dans le monde.

Selon les prévisions, la capacité installée des installations d'énergie renouvelable, en particulier l'énergie éolienne et solaire, dans le monde continuera d'augmenter à court et à long terme. De plus, selon les prévisions, la part des sources d'énergie renouvelables dans la production totale d'énergie augmentera également dans le monde.

évaluation de la performance énergétique et environnementale du cycle de vie des centrales électriques. Ces estimations montrent que les installations énergétiques basées sur des sources d'énergie renouvelables (en particulier les centrales éoliennes et les SFES) sont dans la plupart des cas énergétiquement et écologiquement plus efficaces que les sources d'énergie non renouvelables.

La sélection des options les plus efficaces pour les installations électriques en Russie est actuellement effectuée uniquement sur la base d'indicateurs d'efficacité économique. La détermination de l'efficacité énergétique et environnementale du cycle de vie des centrales électriques, y compris celles basées sur des sources d'énergie renouvelables, n'est pas effectuée, ce qui ne permet pas une évaluation complète de leur efficacité.

En Russie, il existe un grand nombre de régions et de zones décentralisées et déficientes en énergie avec une infrastructure de réseau faible, des fonds énergétiques épuisés, mais avec un grand potentiel d'énergie éolienne, solaire et d'autres types d'énergie renouvelable, dont l'utilisation, avec un évaluation globale, peut s'avérer non seulement économique, mais aussi énergétiquement et écologiquement plus efficace que l'utilisation de sources d'énergie non renouvelables.

D'après l'article du docteur en sciences techniques, le professeur G.I. Sidorenko «Sur la question de l'efficacité des installations énergétiques basées sur des sources d'énergie renouvelables» dans le magazine «Énergie: économie, technologie, écologie»