Альтернативные источники энергии

Преимущества малой гидроэнергетики

Одним из основных достоинств объектов малой гидроэнергетики является экологическая безопасность. В процессе их сооружения и последующей эксплуатации вредных воздействий на свойства и качество воды нет. Водоемы можно использовать и для рыбохозяйственной деятельности, и как источники водоснабжения населения. Однако и помимо этого у микро и малых ГЭС немало достоинств. Современные станции просты в конструкции и полностью автоматизированы, т.е. не требуют присутствия человека при эксплуатации. Вырабатываемый ими электрический ток соответствует требованиям ГОСТа по частоте и напряжению, причем станции могут работать как в автономном режиме, т.е. вне электросети энергосистемы края или области, так и в составе этой электросети. А полный ресурс работы станции - не менее 40 лет (не менее 5 лет до капитального ремонта). Ну а главное - объекты малой энергетики не требуют организации больших водохранилищ с соответствующим затоплением территории и колоссальным материальным ущербом.

2.4.1.     Малая ГЭС в России

Использование энергии небольших водотоков с помощью малых ГЭС является одним из наиболее эффективных направлений развития возобновляемых источников энергии и в нашей стране. Основные ресурсы малой гидроэнергетики в России сосредоточены на Северном Кавказе, на Дальнем Востоке, на Северо-Западе (Архангельск, Мурманск, Калининград, Карелия), на Алтае, в Туве, в Якутии и в Тюменской области

В России в настоящее время насчитывается всего несколько фирм, которые в той или иной степени способны удовлетворить потребностям рынка в оборудовании. Это предприятие <Гидромаш>, расположенное на Урале, которое в 40-50 годы выпустило значительное количество гидротурбин классического типа различной мощности для, так называемых, сельских ГЭС. В настоящее время <Гидромаш> в состоянии выпускать определённые типы турбин. Продукцию <Гидромаш> целесообразно использовать в основном при реконструкции старых ГЭС, оборудованных агрегатами с вертикальными пропеллерными и радиально-осевыми гидротурбинами, установленными в бетонных спиральных камерах или в открытых аванкамерах, при минимальных напорах ГЭС порядка 4 - 4,5 метров. Заслуживают внимания разработки Санкт-Петербургской фирмы <ИНСЭТ>. К их числу можно отнести стационарный гидроагрегат с пропеллерной турбиной мощностью до 500 кВт с минимальным эксплуатационным напором 8 метров, а также диагональную и ковшовую гидротурбины небольшой мощности с минимальными напорами 5,5 и 40 метров соответственно, предназначенные для микро гидроэлектростанций. Определённый интерес представляют разработки Санкт-Петербургской фирмы <Энерго-Альянс>, специализирующейся на проектировании и производстве современных поперечно - струйных или двукратных турбин. Упомянутый тип турбин для агрегатов Микро и Малых ГЭС может быть использован при напорах от 1,5 до 180 метров. Максимальный коэффициент полезного действия таких турбин, достигает величины порядка 90%.

      Приливные электростанции могут быть ценным энергетическим подспорьем местного характера, но на Земле не так много подходящих мест для их строительства, чтобы они могли изменить общую энергетическую ситуацию.

Пока энергия приливных электростанций обходится дороже энергии тепловых электростанций, но при более рациональном осуществлении строительства гидросооружений этих станций стоимость вырабатываемой ими энергии вполне можно снизить до стоимости энергии речных электростанций. Поскольку запасы приливной энергии планеты значительно превосходят полную величину гидроэнергии рек, можно полагать, что приливная энергия будет играть заметную роль в дальнейшем прогрессе человеческого общества.

2.5.           Биоэнергетика

Водород, самый простой и легкий из всех химических элементов, можно считать идеальным топливом. Он имеется всюду, где есть вода. При сжигании водорода образуется вода, которую можно снова разложить на водород и кислород, причем этот процесс не вызывает никакого загрязнения окружающей среды. Водородное пламя не выделяет в атмосферу продуктов, которыми неизбежно сопровождается горение любых других видов топлива: углекислого газа, окиси углерода, сернистого газа, углеводородов, золы, органических перекисей и т. п. Водород обладает очень высокой теплотворной способностью: при сжигании 1 г водорода получается 120 Дж тепловой энергии, а при сжигании 1 г бензина – только 47 Дж.

Водород можно транспортировать и распределять по трубопроводам, как природный газ. Трубопроводный транспорт топлива – самый дешевый способ дальней передачи энергии. К тому же трубопроводы прокладываются под землей, что не нарушает ландшафта. Газопроводы занимают меньше земельной площади, чем воздушные электрические линии. Передача энергии в форме газообразного водорода по трубопроводу диаметром 750 мм на расстояние свыше 80 км обойдется дешевле, чем передача того же количества энергии в форме переменного тока по подземному кабелю. На расстояниях больше 450 км трубопроводный транспорт водорода дешевле, чем использование воздушной линии электропередачи постоянного тока с напряжением 40кВ, а на расстоянии свыше 900 км – дешевле воздушной линии электропередачи переменного тока с напряжением 500 кВ.

Водород – синтетическое топливо. Его можно получать из угля, нефти, природного газа либо путем разложения воды. Согласно оценкам, сегодня в мире производят и потребляют около 20 млн. тонн водорода в год. Половина этого количества расходуется на производство аммиака и удобрений, а остальное – на удаление серы из газообразного топлива, в металлургии, для гидрогенизации угля и других топлив. В современной экономике водород остается скорее химическим, нежели энергетическим сырьем.

3.                Состояние освоения альтернативных источников энергии в мире и в России

Состояние АПЭ в мире по прогнозу Мирового энергетического конгресса в 2020 году на долю альтернативных преобразователей энергии (АПЭ) придется 5,8 % общего энергопотребления. При этом в развитых странах (США, Великобритании и др.) планируется довести долю АПЭ до 20 % (20 % энергобаланса США - это примерно все сегодняшнее энергопотребление в России). В странах Европы планируется к 2020 г. обеспечить экологически чистое теплоснабжение 70 % жилищного фонда.

Сегодня в мире действует 233 геотермальные электростанции (ГеоТЭС) суммарной мощностью 5136 мВт, строятся 117 ГеоТЭС мощностью 2017 мВт.

Ведущее место в мире по ГеоТЭС занимают США (более 40 % действующих мощностей в мире). Там работает 8 крупных солнечных ЭС модульного типа общей мощностью около 450 мВт, энергия поступает в общую энергосистему страны. Выпуск солнечных фотоэлектрических преобразователей (СФАП) достиг в мире 300 мВт в год, из них 40 % приходится на долю США. В настоящее время в мире работает более 2 млн. гелиоустановок горячего водоснабжения. Площадь солнечных (тепловых) коллекторов в США составляет 10, а в Японии - 8 млн. м^2. В США и в Японии работают боле 5 млн. тепловых насосов. За последние 15 лет в мире построено свыше 100 тыс. ветроустановок с суммарной мощностью 70000 мВт (10 % энергобаланса США). В большинстве стран приняты законы, создающие льготные условия как для производителей, так и для потребителей альтернативной энергии, что является определяющим фактором успешного внедрения.

3.1.           Альтернативные источники энергии в Северо-Западном регионе РФ.

Одной из ключевых проблем современного мира является проблема энергетической безопасности, под которой понимается гарантированное получение энергии в том количестве и того качества, которые требуются обществу в данных экономических условиях. Для нашего региона эта проблема особенно актуальна вследствие экономических и геополитических условий.

Несмотря на ввод в эксплуатацию первого энергоблока Калининградской ТЭЦ-2 и предстоящего удвоения электрической мощности станции, проблему энергетической безопасности в перспективе не решить без ввода дополнительных мощностей. При этом одним из важнейших требований обеспечения энергетической безопасности является разнообразие источников получения энергии.

Сегодня жизнь поставила нас перед выбором стратегии развития энергетики региона, обеспечивающей его энергетическую безопасность на перспективу. Представляется, что наиболее надежным является вариант развития собственных генерирующих источников, чтобы не было зависимости от подключения к энергосистеме ЕС и от перетоков из РФ через границы других государств.

Но на какие ресурсы может рассчитывать наш регион, создавая собственную независимую энергетику? Этот вопрос активно обсуждается в СМИ с начала 90-х годов прошлого века, а в последнее время обсуждение заметно активизировалось. Этому способствовала, на наш взгляд, разработка перспективной программы развития региональной энергетики, в основу которой было заложено строительство трех мощных ТЭЦ на торфе общей энергетической мощностью 480 МВт и двух станций на угле по 75 МВт каждая в Светлом и в Балтийске. В то же время в программе не нашлось места для развития «малой» энергетики на нетрадиционных возобновляемых источниках энергии (НВИЭ).

Хотелось бы изложить здесь другое видение проблемы энергетической безопасности региона с учетом современных взглядов на развитие топливно-энергетического комплекса (ТЭК) в  Калининградской области и в России в общем.

3.1.1.     Использование энергии ветра в

Калининградской области

Вопрос энергетической независимости региона сегодня не сходит с газетных полос. Перспективы развития энергетики в Калининградской области эксперты обсуждали на международной конференции, посвященной использованию балтийского побережья. Много говорили об альтернативных источниках энергии, например, силе ветра.

Пожалуй, самым первым серьезным опытом проектирования и монтажа ветропарка в Росии является ветропарк в нашей области мощностью 5,1 МВт в поселке Куликово, на берегу Балтийского моря. Основу его составляют турбины Vestas (Дания) мощностью 225 кВт каждая. Они имеют систему, которая при снижении скорости ветра поворачивает лопасти вокруг собственной оси, достигая большей мощности.

Кроме того, на этих ветротурбинах применены двухскоростные генераторы, также повышающие эффективность работы. Все они через повышающие трансформаторы подают электроэнергию в 15-ти киловольтную линию, входящую в основную энергосистему области. В дальнейшем количество ветроустановок планируется довести до 21.

Ветропарк в поселке Куликово – сегодня самая большая в нашей стране ветровая электростанция. На территории более 20 гектаров вот уже шесть лет работают, как называют их сами энергетики, – ветряки «секонд-хенд». На берег российской Балтики они попали, прежде отработав восемь лет в Дании. Мощность станции чуть больше пяти мегаватт.

Анатолий Копылов, советник председателя правления федеральной гидрогенерирующей компании РАО «ЕЭС России» (Москва): «200-250 мегаватт, а это реальная мощность ветропарка, который может быть установлен в Калининградской области – это существенно улучшило бы ситуацию с электроснабжением вашей области».

Сами же калининградские энергетики в оценках работы ветропарка не столь оптимистичны. Производимая станцией энергия может обеспечить электричеством всего лишь небольшой хутор. И это при том, что работа парка напрямую зависит от силы ветра. Если его скорость меньше пяти метров в секунду, ветряк автоматически отключается.

Кроме того, «зеленая энергетика» - удовольствие дорогое. Средняя стоимость киловатт-часа ветроэнергетических установок в полтора раза выше стоимости энергии, получаемой на тепловых станциях.

У ветроэнергетики, говорит эколог Феликс Алексеев, много мифов. Один из них напрямую касается экологии.

Феликс Алексеев, заслуженный эколог России, депутат областной думы: «Начиная с добычи материалов, из которых строятся ветряки, и все оборудование в них, как правило, редкие металлы. Чтобы их извлечь из земной коры, требуются огромные затраты, количество отходов. Это только кажется, что стоит ветряк, шумит ветер и все в порядке».

Сегодня энергетики убеждены: ветропарк не может решить энергетические проблемы региона. Чтобы ветроэнергетика превратилась из эксперимента в повседневную практику и составляла хотя бы 5 % в общем энергетическом балансе региона, количество ветроустановок надо увеличивать в сотни раз. Но для этого необходимо увеличивать и площади ветростанций.

Чтобы получить от ветра такую же мощность, как, например, от одного блока ТЭЦ-2, ветряками надо застроить территорию по площади в полтора раза большую, чем Балтийский район Калининграда. Что само по себе уже нереально.

3.1.2.     Использование солнечной энергии в

Калининградской области

На крыше новостройки установлены первые в Калининграде солнечные водонагревающие системы.

Ничем особо не выдающаяся десятиэтажка по улице Интернациональной еще не заселена, но на крыше новых жильцов двух квартир верхнего этажа уже ожидают экологически чистые подарки от мэрии – снабжать их горячей водой будут две гелиоустановки греческого производства.

Возможности использования автономных солнечных систем рассмотрел экспертный совет комитета строительства и транспорта мэрии и Союза строителей. При использовании гелиосистем экономия энергоресурсов - газа, мазута или угля - составит до 30%. Члены экспертного совета также рассмотрели вопрос применения в Калининграде гибких предизолированных труб из полиэтилена для горячего водоснабжения и отопления с минимальными теплопотерями. Они требуют меньших расходов, обладают повышенной надежностью и долговечностью и быстро прокладываются к домам, отметил собеседник.