Три проекта гибридной генерации в мире

Гибридная генерация – это история не про известные в России локальные дизель-ветро-солнечные установки, приспособленные для удаленных и изолированных районов. Это - про комбинирование крупных промышленных электростанций с ВИЭ. Данный тренд, набирающий обороты в мире, можно рассматривать и как промежуточную фазу энергетического перехода от традиционных к возобновляемым источникам генерации. И как поэтапное наращивание мощностей ВИЭ – сначала на территории традиционного объекта электрогенерации, затем – на окружающих его территориях. Чтобы можно было в будущем безболезненно подойти к концу жизненного цикла «старого» объекта и вывести его из эксплуатации. При этом обеспечив его замену на ВИЭ, трудоустроив персонал и снизив затраты на создание новой генерации за счет использования существующей инфраструктуры. 

В России первым пилотным проектом гибридной генерации стала интеграции солнечной генерации на Нижне-Бурейской ГЭС, которой мы занимались последние пару лет. В мире же подходов становится все больше. Их нужно изучать и анализировать. Ведь на стыке разных типов технологий могут быть получены дополнительные значимые технические и экономические эффекты.

Проект Genex Kidston (Австралия)

Компания Genex Power реализует комплексный гибридный гидро-солнечный проект на территории крупнейшего в Австралии золотого рудника Kidston Gold Mine, закрытого в 2001 году, примерно в 270 км к северо-западу от города Таунсвилл в штате Квинсленд в Автсралии. Это место было выбрано в связи с наличием инженерной инфраструктуры, оставшейся от рудника, и идеальными природно-климатическими условиями (данная территория располагается в зоне с самым высоким уровнем инсоляции в Австралии). 

Проект реализуется в три этапа.

Первый – создание солнечной электростанции мощностью 50 МВт – уже завершен: СЭС запущена в эксплуатацию в 2017 году, и состоит из 540 тыс. модулей (со сроком службы в 30 лет). Стоимость этой части проекта составила 115 млн долларов.

На втором этапе планируется строительство гидроаккумулирующей электростанции мощностью 250 МВт. В качестве верхнего и нижнего бассейнов ГАЭС используются затопленные котлованы, оставшиеся после добычи золота открытым способом. Площадь верхнего бассейна – 52 га, нижнего – 54 га. Максимальный перепад высот между ними составит 218 метров. Реализуемый проект сможет вырабатывать до 2000 кВт*часов за 8-часовой цикл генерации (до полного опорожнения верхнего бассейна). По проекту на ГАЭС будет установлено два обратимых гидроагрегата по 125 МВт каждый. В настоящий момент проектирование завершено, начаты строительные работы, которые планируется завершить в 2020 году. Стоимость этой части проекта составит 330 млн долларов.

Наполнение верхнего и нижнего бассейнов ГАЭС до проектной отметки компания Genex Power планирует выполнить за счет отбора воды из водохранилища Копперфилд. Плотина Копперфилд (также известная как плотина Кидстон) была построена для обслуживания шахтного участка Кидстон в 1980-х годах, в 18 км к югу от рудника. Водохранилище соединено с рудником напорным трубопроводом. Genex Power, как владелец трубопровода, имеет право забирать из водохранилища до 46,5 тыс. кубометров воды в год. 

На третьем этапе планируется монтаж второй СЭС мощностью 270 МВт. Общее число солнечных модуле на площадке превысит 3 млн штук, а планируемая годовая выработка солнечной составляющей – 783 млн кВт*часов. По предварительным оценкам компании, запуск всех планируемых мощностей планируется на 2024-2025 годы.

Проект в Гайльдорфе (Германия)

Другой интересный проект реализует немецкая компания Max Bögl Wind, которая является крупнейшей ветрогенерирующей компанией в Германии. Здесь разработан проект уникальных ветрогенераторов, в основании которых находится резервуар для воды, который, в свою очередь, является верхним резервуаром ГАЭС.

Пилотный проект по реализации такого гибридного гидро-ветрового проекта сейчас реализуется в городе Гайльдорф, расположенном в юго-западной Германии недалеко от Штутгарта. В состав проекта входит четые самые крупные в мире ветровые установки GE 3.4-137, высотой 178 метров, диаметром ротора 134 метра и мощностью 3,4 МВт каждая. В основании этих установок устроен закрытый резервуар объемом 40 тыс. кубометров, все четыре резервуара соединены между собой и образуют верхний бассейн ГАЭС мощностью 16 МВт. Нижний бассейн в виде открытого водоема и само здание ГАЭС расположены в долине небольшой реки на 200 метров ниже.

Во время избыточной генерации ветровых установок излишки электроэнергии направляются на заполнение верхних резервуаров водой и при необходимости ГАЭС включается в работу для покрытия пиковой нагрузки. Это делает данный проект более стабильным и устойчивым. Причем энергия для наполнения верхнего бассейна используется в часы наименьшего спроса. А сброс с ГАЭС осуществляется в часы пикового потребления. Следовательно, наивысшей цены за электроэнергию. Таким образом, обеспечивается экономическая эффективность данного проекта.

Федеральное министерство охраны окружающей среды, охраны природы, строительства и безопасности энергетических объектов Германии оказывает поддержку проекту в Гайдорфе за счет средств от программы экологических инноваций в размере 7,15 млн евро. Данный проект планируется к сдаче в эксплуатацию уже в конце 2018 года.

Проект Valhalla (Чили)

Чили обладает огромным потенциалом солнечной энергии. В северной части страны, благодаря расположенной рядом чрезвычайно сухой пустыне – Атакама, регистрируется один из самых высоких уровней инсоляции в мире. Также вдоль северного побережья Чили имеются участки с довольно крутыми скальными берегами и значительными перепадами высот, что создает благоприятные условия для строительства ГАЭС на морской воде.

Это уникальное сочетание географических и климатических условий послужило аргументом для проектирования и реализации уникального гибридного гидро-солнечного проекта Valhalla. Его разработчик – местная компания, основанная в 2011 году двумя предпринимателями, которые поставили цель войти на рынок электроэнергии в Чили с инновационным и отвечающим целям устойчивого развития проектом.

Проект состоит из двух объектов: ГАЭС Espejo De Tarapacá (EdT) и СЭС Cielos de Tarapacá (CdT). Первая часть – один из самых инновационных инфраструктурных проектов в мире – состоит из насосной гидроэлектростанции мощностью 300 МВт, которая работает с морской водой и расположена примерно в 100 км к югу от Икике. Этот проект по сути представляет собой крупную систему хранения электроэнергии, которая позволит устранить (и при низких затратах!) нестабильность нетрадиционных ВИЭ – в данном случае, солнца. Проект использует уникальные географические характеристики пустыни Атакама для того, чтобы построить почти полностью природную гидроэлектростанцию с водохранилищем, расположенную вблизи океана с высоким прибрежным утесом и использующую естественный рельеф поверхности. 

Проект ГАЭС предусматривает установку трех реверсивных турбин, размещенных в пещере, которые работают на солнечной энергии, поднимают морскую воду в течение дня в естественную впадину, расположенной на верхнем нагорье, и в ночное время, работая в режиме турбины, используя накопленную воду для выработки энергии, возвращая ее в море. Как система забора воды из моря, так и трубопроводы будут подземными и двунаправленными. 

СЭС состоит из солнечной электростанции мощностью 600 МВт с одноосным трекингом, позволяющим следить за солнцем с востока на запад. Если бы эта станция начала работу в 2016 году, она бы стала самой большой солнечной электростанцией в мире. Участок проекта в 1650 га расположен в Пинтадосе, примерно в 75 км к юго-востоку от города Икике, в регионе Тарапака. СЭСпланируют построить в три стадии, по 200 МВт каждая. Сочетание этих двух объектов создаст первую систему в мире такого масштаба, способную производить солнечную энергию 24 часа в сутки, семь дней в неделю, конкурируя напрямую и без субсидий с термоэлектрической генерацией. 

Авторы: Артур Алибеков, эксперт по устойчивому развитию и ВИЭ, Founder Solar Integration; Дмитрий Дмитриев, Co-Founder Solar Integration, главный инженер «ЭкоИнжиниринг»; Надежда Никонова, ведущий инженер «ЭкоИнжиниринг».