Развитие малой и нетрадиционной энергетики в РБ

В республике Беларусь разрабатываются  идеи использования биомассы растений, выращиваемых специально для энергетических целей, или сельскохозяйственные отходы и отходы других производств, используемых в качестве источника энергии, особенно для производства жидких топлив, а также для выработки электроэнергии. В качестве биотоплива для обогрева, например, парников, давно используются соломинистый навоз, растительные остатки, торф, древесные опилки. Биомасса является важным источником для получения химических продуктов (глицерола, фурфурола, сорбитола, манитола). По мере увеличения стоимости нефтехимического сырья растет интерес к использованию в качестве сырья биомассы. В некоторых случаях спирт, полученный путем ферментации зерна, конкурирует с синтетическим спиртом, произведенным из этилена.

 

Таблица 2 – Жидкие биотоплива и их использование

 

Составляющая топлива	Энергетические сельско- и лесохозяйственные  культуры	Процесс конверсии сырья	Способ использования
Растительное масло	Рапс, подсолнух, соя		Составляющая печного топлива
Биомасло	Тополь, верба, мискант	Пиролиз	Присадка к моторному маслу  или бензину
Биодизельное топливо	Рапс, подсолнух, соя	Этерификация	Заменитель или составляющая дизельного топлива
Биэтанол	Зерновые, картофель и топинамбур	Гидролиз и ферментация	Составляющая бензина
	Сахарная свекла тростина и сорго	Ферментация
	Тополь, верба, солома и травы	Гидролиз и ферментация
Биометанол	Тополь, верба, румекс	Газификация и синтез метанола	Составляющая бензина

                                                                                                                    [1]

 

Системы биомассы принесут существенные выгоды в области развития сельского и лесного хозяйств, улучшения структуры землепользования и разработки технологии биоэнергетики. Существуют различные энергетические способы переработки биомассы:

1. биохимические (спиртовая ферментация, анаэробная или аэробная переработка, биофотолиз);

2. термохимические (прямое сжигание, газификация, пиролиз);

3. агрохимические (экстракция топлива).

С помощью биохимического способа энергию получают из осадков  сточных вод, городских отходов  и твердых отходов жизнедеятельности  животных. Для переработки отходов  сельскохозяйственного производства и, прежде всего, навоза и навозных стоков животноводческих предприятий, особенно актуален анаэробный процесс. При анаэробном метановом сбраживании навоза решаются три важные задачи. Первая состоит в том, что производится хороший энергоноситель — биогаз, который даже без очистки от примесей имеет энергосодержание от 20 до 25 МДж/м3 (в среднем принимается 23 МДж/м3). Второй полезный эффект — экологический. В сброженной массе оказываются практически обезвреженными семена сорняков и в значительной степени ликвидируются болезнетворные микроорганизмы. Третий выигрыш заключается в том, что после анаэробной обработки получают высокоэффективное органическое удобрение повышенной биологической активности. При этом его удобрительная ценность по сравнению с традиционными формами переработки (отстаивание и естественная аэрация, компостирование) даже улучшается, т. к. потери основных питательных веществ (N, Р, К) невелики. Переработка навоза осуществляется в биогазовых установках (БГУ). Например, в Беларуси уже 30 лет назад существовала такая установка на станции аэрации в г. Минске в микрорайоне Шабаны. Принципы, лежащие в основе работы биогазовых установок, очень просты. Органические отходы разлагаются в закрытых реакторах под воздействием метаногенных бактерий, образуя метан, используемый для приготовления пищи и освещения. При этом в качестве ценного побочного продукта получают удобрение. Существует три режима брожения — психрофильный, мезофильный и термофильный. [5]

Системы производства и  использования биомассы имеют следующие  преимущества:

-способность к накоплению энергии для использования ее в любое удобное время;

- возобновляемость;

-опора на уже имеющуюся в наличии технологию при минимуме капитальных затрат;

- возможность их создания с помощью наличных ресурсов рабочей силы и материалов;

- умеренные цены;

- экологическая безвредность и безопасность;

- не увеличивается количество атмосферного углекислого газа.

Вместе с тем эти  системы имеют и свои проблемы, а именно:

- конкуренция со стороны других вариантов использования земель;

- потребность в земельных площадях;

-неопределенность в отношении эксплуатационных показателей на начальной стадии;

- потребность в удобрениях, почве и воде.

 

 

3. Гидроэнергетика

 

 

Гидроэнергетика – это область энергетики, использующая кинетическую энергию движущейся воды. [8, с. 77]

Республика Беларусь – преимущественно равнинная  страна, тем не менее, её гидроэнергетические ресурсы оцениваются в 850-1000МВт. Однако практически реализуемый потенциал малых рек и водотоков составляет едва ли 10% этой величины, что эквивалентно экономии 0,1 млн.т у.т./год. К концу 60-х гг. в Беларуси эксплуатировалось около 180 малых гидроэлектростанций (МГЭС) общей площадью 21 МВт. Основные направления развития гидроэнергетики республики: восстановление старых МГЭС путем капитального ремонта и частичной замены оборудования; сооружение новых МГЭС на водохранилищах неэнергетического (комплексного) назначения, на промышленных водосбросах; строительство бесплотинных ГЭС, в которых используется кинетическая энергия движущейся массы воды (течение). Такие станции, мощностью до 10-25 кВт, не требуют больших капитальных затрат на строительство, экологичны и удобны в использовании при энергоснабжении потребителей небольшой мощности, расположенных на берегах рек, при наличии перепадов высот на небольших ручьях (рукавные ГЭС) и др. При наличии водных потоков перспективно также применение водных таранов для целей водоснабжения, а также использование водяных колес и турбин небольшой мощности для привода компрессоров тепловых насосов. Работы по восстановлению МГЭС уже начаты.

В 1992 -2000 годах в республике восстановлены следующие ГЭС:

- Добромыслянская (Витебская область) – 200 кВт;

- Гонолес (Минская область) – 250 кВт;

- Войтощизненская (Гродненская область) – 150 кВт;

- Жемыславльская (Гродненская область) – 160 кВт;

- Вилейской ГЭС (Минская область) – 900 кВт;

- Богинская (Витебская область) – 300 кВт;

- Ольховка (Гродненская область) – 100 кВт;

- Тетеринская (Могилёвская область) – 600 кВт.

На начало 2011 года установленная мощность ГЭС, входящих в концерн «Белэнерго», составила 10,9 МВт, а их годовая выработка электроэнергии - около 29 млн. кВт∙ч, что позволяет заместить около 8 тыс. тонн условного топлива. В то же время потенциальная мощность всех водотоков Беларуси составляет 850 МВт, в том числе технически доступная - 520 МВт, а экономически целесообразная - 250 МВт. [5]

В последние годы идет активное восстановление гидроэлектростанций. В соответствии с Государственной программой строительства в 2011-2015 годах гидроэлектростанций в Республике Беларусь в ближайшей пятилетке планируется строительство и реконструкция 33 ГЭС общей мощностью 101,2 Мвт, в том числе 20 микро-ГЭС(мощностью менее 100 Квт), 9 малых и мини-ГЭС(100-1000 Квт) и 4 крупных ГЭС(мощностью свыше 10 МВт). [6]

Наиболее значительный объем электроэнергии может быть получен при строительстве каскада  ГЭС на реках Западная Двина (Витебская, Полоцкая, Верхнедвинская) и Неман (Гродненская). Эти гидроэлектростанции при относительно небольшой площади затопления пойменных территорий позволят получить до 800 млн кВт·ч электроэнергии в год при установленной мощности около 240 МВт. [2]

При наличии водных потоков перспективно применение водных таранов для целей водоснабжения, а также использование водяных колес и турбин небольшой мощности для привода компрессоров тепловых насосов. [8, с. 79]

Говоря о гидроэлектростанциях, нельзя не отметить, что никакие другие отдельно взятые инженерные сооружения не оказывают такого сильного воздействия на природу, как крупные водохранилища. Водохранилище снабжает водой не только людей, но и весь растительный и животный мир, который активно реагирует на новые благоприятные условия.

В современных условиях Беларуси использование энергии  течения рек представляется перспективным  путем решения проблемы уменьшения зависимости энергетики республики от импорта топлива, что также  будет способствовать улучшению  экологической обстановки. [10]

 

 

4. Ветроэнергетика

 

 

Ветроэнергетика - это  использование энергии ветра  с целью получения энергии. Ветроэнергетика представляет собой один из наиболее дискуссионных источников энергии в условиях Беларуси. Беларусь не входит в разряд зон с высоким потенциалом скоростей ветра и не обладает достаточным энергетическим потенциалом для создания мощных ветроэлектростанций. Средняя скорость ветра в нашей стране – 4,1 м/с (в Голландии – до 15 м/с). Кроме того, энергия ветра – величина непостоянная, помимо ветряков, необходимо ставить резервные мощности по производству электроэнергии. [10]

Ветроэнергетическая установка (ВЭУ) представляет собой комплекс технических  устройств, для преобразования энергии  ветра в другие виды: механическую, электрическую или тепловую. Ветродвигатель является неотъемлемой частью ВЭУ. В ее состав также могут входить рабочие машины (электрогенератор, тепловой генератор), аккумулирующие устройства, системы автоматического управления и регулирования и др. [8, с.59]

Ветровая энергия представляет собой возобновляемый источник энергии, являющийся вторичным по отношению к солнечной энергии. Причиной возникновения ветра являются разности температур в атмосфере, образующиеся в результате действия солнечного излучения, которые, в свою очередь, обуславливают возникновение различных давлений. Ветер возникает в процессе рассеяния энергии, накопившейся вследствие наличия этих различных давлений. ВЭУ по своему назначению и виду преобразования энергии ветра в другие виды подразделяют на: ветромеханические, ветроэлектрические, ветротепловые и комбинированные (получение, например, механической и электрической энергии). Наиболее универсальны ветроэлектрические установки, по этой причине они получили наибольшее распространение. С точки зрения автономности использования различаются ВЭУ:

 — автономные;

 —работающие с другими энергоисточниками (дизельные электростанции, фотоэлектрические установки и др.);

 — работающие в  составе энергосистемы электроснабжения.

Автономные ВЭУ могут  использоваться в качестве источника энергоснабжения, и в первую очередь — электроснабжения объектов, удаленных от ЛЭП (линии электропередач), газопроводов и других коммуникаций. Учитывая непостоянство скорости ветра, а зачастую и его отсутствие, для непрырывного энергоснабжения в составе таких ВЭУ необходимо иметь аккумуляторы того вида энергии, который производится с помощью данной установки. [5]

В настоящее время  кадастр ветроэнергетических площадок включает 800 позиций на территории Республики Беларусь. Оптимальные для них ветроэнергоустановки мощностью 150–300 кВт при работе на нижнем пределе допустимых скоростей ветра окажутся не столь эффективными, как это следует из их паспортных данных. К тому же при нынешнем уровне их стоимости, даже в условиях оптимальных режимов работы, они недостаточно конкурентоспособны по сравнению с традиционными энергетическими установками. Учитывая постоянное совершенствование и удешевление конструкции ветроагрегатов, направленное, в том числе, и на снижение значений оптимальных скоростей ветра, целесообразно создание ряда демонстрационных объектов для накопления опыта работы с ветроагрегатами и анализа их технико-экономических характеристик.

При положительном опыте  эксплуатации, отработанном механизме  финансирования, установленная мощность ветроэнергетических установок к 2011 году может составила 150 МВт.

Например, в Гродненской  области вблизи деревень Богуши Сморгонского, Житрополь Новогрудского и Дебеси Островецкого районов, где скорость ветра колеблется от 3 до 4,7 метров в  секунду, запланировано строительство ветроэнергетических установок (ВЭУ). Под Минском уже установлена и работает ВЭУ мощностью 100 кВт. Роторная ветроэнергетическая установка по использованию энергетического потенциала ветра на сегодняшний день пока является нетрадиционным источником энергии, своего рода ноу-хау в области энергосбережения. По своим техническим характеристикам она не имеет аналогов в мире. Установка способна работать при скорости ветра 3 метра в секунду, что характерно для континентального климата Беларуси.