Но насколько жизнеспособны низкотемпературные солнечные тепловые системы в агропродовольственном секторе? Может ли их широкое использование значительно ускорить достижение целей по декарбонизации и сокращению выбросов CO2?
Группа исследователей из Мадридского политехнического университета (UPM) попыталась ответить на эти и другие вопросы и продемонстрировала потенциал подобных систем для создания более конкурентоспособной и эффективной промышленности, снижающей энергетическую зависимость от третьих стран.
«В Европейском Союзе агропродовольственная отрасль занимает четвертое место по потреблению энергии в промышленном секторе. Значительная часть этого потребления приходится на нагрев воды для различных операций, таких как ошпаривание, копчение, мытье, чистка и т. д. Большая часть этой энергии по-прежнему поступает из ископаемого топлива, а солнечные тепловые системы (СТС) используются в ограниченном объеме», — объясняет Фернандо Р. Масаррон из Высшей технической школы сельскохозяйственной, пищевой и биотехнологической инженерии и один из авторов этого исследования.
Учитывая это, исследователи проанализировали целесообразность внедрения систем SST почти в 1 300 000 случаях, связанных с агропродовольственной отраслью, принимая во внимание широкий спектр моделей потребления, экономических переменных и местоположения.
Результаты обнадеживают: средняя годовая экономия энергии, достигаемая за счет внедрения этих систем, составляет приблизительно от 200 кВт·ч/м² площади коллектора для сильно нерегулярных схем до 900 кВт·ч/м² для наиболее регулярных схем, с пиковыми значениями до 1400 кВт·ч/м² в наиболее благоприятных сценариях. Это соответствует средней способности к сокращению выбросов в диапазоне от 28 до 123 кг CO₂-экв/м² для электроэнергии и от 58 до 255 кг CO₂-экв/м² для дизельного топлива, с пиковыми значениями до 400 кг CO₂-экв/м² в наиболее благоприятных сценариях.
«Сезонные колебания спроса, еженедельная частота потребления и цены на энергоносители — это факторы, которые в наибольшей степени влияют на жизнеспособность проекта SST. Однородность суточного спроса, местоположение и стоимость инвестиций также являются определяющими факторами», — поясняют исследователи из UPM.
Чем выше спрос на энергию, тем выше прибыльность
В этой связи исследователи объясняют, что модели потребления, характерные для одного дня в неделю, делают внедрение систем непрерывного потребления нецелесообразным в большинстве проанализированных сценариев. Однако при наличии всего трех непоследовательных дней целесообразность значительно возрастает, а в отраслях с ежедневным спросом окупаемость может быть снижена более чем на 30% (по сравнению со спросом с понедельника по пятницу).
Тип потребления, с точки зрения часов пиковой нагрузки, также важен при анализе жизнеспособности таких систем. «Жизнеспособность и прибыльность снижаются, когда спрос концентрируется всего в несколько часов. Срок окупаемости для схем с пиковым потреблением рано утром может быть вдвое больше, чем для равномерной схемы», — объясняет Масаррон.
Как цены на энергоносители влияют на рентабельность солнечных тепловых систем? У исследователей есть ключ к разгадке. При низких ценах на энергоносители, как это было до 2021 года, низкотемпературные солнечные тепловые системы были бы жизнеспособны только в очень благоприятных сценариях, сочетающих такие факторы, как высокая радиация, низкие инвестиционные затраты, равномерный спрос и/или высокая частота. Однако, если цены близки к ценам последних двух лет, количество жизнеспособных сценариев значительно возрастает, обеспечивая привлекательную доходность и существенную экономию энергии.
Для исследователей важность этой работы, недавно опубликованной в журнале Results in Engineering, заключается в том, что «путем поиска сценария с наиболее схожими характеристиками можно оценить рентабельность и экономию от внедрения технологии SST в данной отрасли, а также возможные изменения при изменении предполагаемых переменных», что имеет огромную ценность в наше время, когда сокращение выбросов является ключевым фактором во всех отраслях промышленности.
