Солнце, ветер и вода: как Остров меридиана переходит на чистую энергетику

В 2020 году доля возобновляемых источников энергии (ВИЭ) – ветер, солнце, вода и биомасса, – по данным британского аналитического центра Ember, в электрогенерации стран Европейского союза достигла 40%. Ископаемые источники энергии (уголь, мазут и природный газ) впервые в истории оказались на втором месте с показателем 34%. На атомные электростанции пришлось 26% европейского рынка электроэнергетики.

Очевидно, что углеводороды и дальше будут шаг за шагом сдавать позиции в Старом Свете «зеленой» генерации. Причем некоторые страны ЕС добились настоящего прорыва в этой сфере. Например, за счет энергии солнца и ветра Дания обеспечивает 64% своих потребностей в электричестве, Ирландия – около 50%, Германия – 42%.

В европейских странах есть территории опережающего развития ВИЭ. Одна из них – принадлежащий Испании остров Эль-Иерро, расположенный в архипелаге Канарских островов. Это небольшой и уединенный кусочек суши в Атлантическом океане, имеющий вулканическое происхождение. Площадь Эль-Иерро – всего 278 квадратных километров, население – около 11 тыс. человек.

До 1885 года самая западная оконечность острова под названием Пунта-де-Орчилья считалась нулевым меридианом. Именно этим объясняется, почему за Эль-Иерро закрепилось другие название – Остров меридиана. Его редко посещают туристы, хотя здесь есть что посмотреть и чему удивиться. В первую очередь современному уровню развития альтернативной энергетики и повсеместному применению энергосберегающих технологий.

В 2000 году ЮНЕСКО объявила Эль-Иерро биосферным заповедником. Остров включили в программу «Человек и биосфера», учитывая его природную и культурную значимость для человечества. Для местных властей решение ЮНЕСКО определило приоритет – охрана окружающей среды и снижение вредного воздействия человека на природу. В первую очередь занялись электрогенерацией.

Электричество на Эль-Иерро два десятилетия назад вырабатывали исключительно дизель-генераторы. Восемь агрегатов общей мощностью 10015 кВт ежегодно сжигали до 10 тыс. тонн дизельного топлива. Доставка его танкерами «за тридевять земель» обуславливала очень высокую стоимость киловатт-часа для конечных потребителей. Например, в 2014 году цена киловатт-часа составляла 0,24 евро, в то время как на соседнем острове Тенерифе – всего 0,08 евро.

При этом надо учитывать, что значительную часть электроэнергии на Эль-Иерро традиционно потребляют три опреснительные установки, поскольку здесь в дефиците пресная вода. В результате не только электричество, но и обычная водопроводная вода для жителей в прямом смысле слова были золотыми. В связи с этим возникла идея решить обе проблемы радикально. Ставку сделали на использование природных ресурсов, построив ветрогенераторы и гидроаккумулирующую электростанцию.

Схема работы электростанции на острове Эль-Иерро www.futura-sciences.com

Проект позволяет при избытке электроэнергии использовать ее для пополнения верхнего водохранилища, перекачивая воду из нижнего. При пиковых нагрузках энергосистемы острова, когда мощностей ветрогенерации не хватает, вода из верхнего бьефа сбрасывается в нижний, вращая гидротурбины.

Для разработки и реализации проекта и последующей эксплуатации энергетического комплекса в 2004 году было создано совместное предприятие Gorona del Viento El Hierro S.A. Властям Эль-Иерро в нем принадлежит 65,82%, испанской энергетической компании Endesa S.A. – 23,21%, Технологическому институту Канарских островов ITC – 7,74%, правительству Канарских островов – 3,23%.

Осуществить задуманное удалось за десять лет. 27 июня 2015 года ветрогидравлическая электростанция Gorona del Viento была сдана в коммерческую эксплуатацию. Инвестиции в проект составили 82 млн евро.

Вид на гидроаккумулятор электростанции острова Эль-Иерро wikimedia

«Зеленая» электростанция Острова меридиана состоит из пяти ветрогенераторов типа Е-70 мощностью по 2,3 МВт (высота башни 64 метра, диаметр винта 68 метров). Верхнее водохранилища (верхний бьеф) оборудовано в кратере потухшего вулкана. Его емкость – 379 634 куб. метров, максимальный уровень – 12 метров, а высота над уровнем моря – 709,5 метров. Емкость нижнего водохранилища (нижнего бьефа) 150 000 куб. метров, максимальный уровень воды – 15 метров и высота над уровнем моря – 56 метров.

Еще есть: насосная установка – два насоса с электродвигателями мощностью 1,5 МВт каждый и шесть насосов по 0,5 МВт; генераторная система – четыре гидротурбоагрегата мощностью по 2,83 МВт при расходе воды два кубометра в секунду и напоре 654 метра; электрическая сеть, соединяющая ветрогенераторы, гидрогенераторы и тепловую электростанцию в одну энергосистему.

Годовой расход электроэнергии на Эль-Иерро составляет около 47,4 ГВт·ч. Согласно проекту, среднегодовое производство электроэнергии ветрогенераторами может достигать 25 ГВт·ч, из которого 9,2 ГВт·ч приходится использовать для перекачки воды в верхний бьеф и 1,8 ГВт·ч – для синхронной компенсации реактивной мощности. Гидрогенераторы способны вырабатывать 5,6 ГВт·ч. То есть потенциал возобновляемых источников оценивается в 30,6 ГВт·ч в год, или 64,56% от общей потребности острова.

Впрочем, практика показывает, что этот показатель в отдельные периоды может быть существенно выше. Свой рекорд островная система «зеленого» энергоснабжения поставила в начале 2018 года. Если в 2017 году ее доля составила около 50% от общего производства электричества, то в январе 2018-го – 66%, а в феврале превысила 70%. Причем с 25 января по 12 февраля ветрогенераторы и гидроаккумулирующая электростанция полностью обеспечивали потребности экономики и ЖКХ острова в электроэнергии.

За пять лет среднегодовой расход дизельного топлива на нужды тепловой электростанции уменьшился на 6 тыс. тонн, выбросы в атмосферу окислов азота снизились на 400 тонн, окислов серы – на 100 тонн, углекислого газа – на 18,7 тыс. тонн.

Положительный эффект перехода островной генерации на ВИЭ налицо, хотя об окончательном отказе от использования ископаемого топлива на Острове меридиана речи пока не идет. Для этого существует инфраструктурное ограничение – объем нижнего водохранилища в два с половиной раза меньше, чем верхнего. Это не позволяет использовать гидроаккумулирующую электростанцию на полную мощность.

Сброс излишков в океан при этом недопустим из-за дефицита пресной воды. Между тем потребление электроэнергии на острове растет. Так, в ближайшее время автопарк Эль-Иерро – около 6 тыс. автомобилей – должен быть полностью заменен электрокарами.

Поэтому на Эль-Иерро в настоящее время последовательно реализуются новые проекты в сфере «зеленой» энергетики. В частности, активно используется энергия Солнца – в населенных пунктах устанавливают фонари уличного освещения с автономным питанием от солнечных батарей, на крышах домов размещают солнечные водоподогреватели.

Кроме того, власти видят резерв в сельскохозяйственных органических отходах, которые являются сырьем для получения топлива (метана). Для этого все агрофермы на острове планируется оснастить установками для переработки биомассы.