Альтернативная энергетика. Возобновляемые и не возобновляемые источники энергии

  Иностранные партнеры передали лицензию на производство ветротурбин LM W-1003 мощностью 1,5 кВт. Но с этим оборудованием пришлось повозиться — турбины оказались не готовы к работе в России с ее резкими перепадами температур и непредсказуемыми ветрами. Хабаровские конструкторы внесли в конструкцию LMW-1003 ряд изменений, с тем, чтобы установка могла работать в диапазоне температур от плюс 30 до минус 50, при скорости ветра 40-60 метров в секунду и высокой влажности.

  В 1994 году компания Льва Овиса запустила в производство ветротурбину собственной конструкции на 0,5 кВт, в 1997 году—установки мощностью 3 и 5 кВт, в 1998 году установку на 10 кВт. Сегодня в компании, включая цеха и дилеров, трудятся около 160 человек. «Главный принцип моего бизнеса — иметь в компании хорошую, сильную голову. То есть сильных разработчиков, инженеров. У нас есть небольшой цех, в котором моделируются новые идеи. После того как идея обкатана, ее по нашим чертежам реализуют заводы-субподрядчики»,— рассказывает Лев Овис.

  Потребитель оборудования нашелся именно там, где Овис его искал, —вдали от плотно заселенных территорий страны. Это, к примеру, Владивостокская компания «Норфес», обеспечивающая безопасность судовождения в акватории залива Петра Великого. Наблюдательные посты компании установлены в самых удаленных точках, где нет других строений и энергоснабжения. В одной из таких точек сотрудники Льва Овиса четыре года назад построили ветроэлектрическую станцию. Для прокладки обычной линии электропередач к этому месту требовалось свыше $100 000, ветростанция со всей инфраструктурой обошлась вчетверо дешевле. «Оборудование у них действительно надежное,— подтверждает главный энергетик ЗАО «Норфес» Николай Дорохов в интервью Forbes.—Мы лишь раз в год для профилактики складываем мачту и проверяем состояние генератора».

  Самая маленькая турбина (на 500 Вт) от «Ветроэнергетики» стоит $1000. За самую популярную, на 5 кВт (этого достаточно для энергоснабжения жилого здания площадью 300 кв. метров), Лев Овис просит $8000-10 000, в зависимости от комплектации. Постоянными заказчиками «Ветроэнергетики» сейчас являются связисты, лесохозяйства, метеорологи, рыбаки. «Конечно любой альтернативный источник энергии для нас, монополистов, является конкурентным. Другое дело, что есть места, где без нетрадиционных источников не обойтись», — говорит заместитель генерального директора «Хабаровск-энерго» Александр Рожков.

  С иностранными партнерами Лев Овис мирно расстался еще два года назад. Хабаровской компании, прочно вставшей на ноги, помощь со стороны уже не нужна. Голландскую компанию в свою очередь не впечатлял размах хабаровского бизнеса — $200 000 ежегодной прибыли при выручке более $500 000.

  Лев Овис, впрочем, на бедность не жалуется. На Дальнем Востоке продукция «Ветроэнергетики» доминирует. Дело не столько в качестве ее ветроустановок—производитель такой техники должен быть не слишком удален от потребителя. Такова специфика этого бизнеса. Чтобы обеспечить максимально эффективную эксплуатацию ветряка, специалисты «Ветроэнергетики» после получения заказа должны изучить розу ветров в месте будущей установки ВЭУ, их силу и другие параметры. Только после этого будет определена конфигурация электростанции — тип, мощность, емкость аккумуляторных батарей и т. д. И после установки ветряка представители производителя не оставляют свое детище — оборудование требует ежегодного техосмотра и обслуживания.

 

4.4. Геотермальная  энергетика

 

  Геотермальная энергия  – это теплота, которая генерируется  внутри Земли в источники огромной  силы (внутренняя энергия Земли).

  Достоинства: 1.практическая неиссякаемость и полная независимость от условий окружающей среды, времени года, суток.

  Недостатки: 1.необходимость обратной закачки отработанной воды (в геотермальных водах содержится много токсичных металлов – Zn, Pb, кадмий, мышьяк и химических соединений – аммиак, фенол) – это исключает сброс этих вод в природные водоемы, расположенные на поверхности.

Валовой мировой потенциал  геотермальной энергии в земной коре на глубине до 10 км. Оценивается  в 18000 трлн. т. усл. топлива, что в 1700 раз  больше мировых геологических запасов органического топлива. В России ресурсы геотермальной энергии только в верхнем слое коры глубиной 3 км. Составляют 180 трлн. т. усл. топлива. Использование только около 0,2% этого потенциала могло бы покрыть потребности страны в энергии. Вопрос только в рациональном, рентабельном и  экологически безопасном использовании этих ресурсов.

 

 

 

 

5. Состояние  в освоении альтернативных источников энергии в России и в мире

 

5.1. Состояние  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 в общем энергобалансе этих стран до 20% (20% энергопотребления в США – это примерно все сегодняшнее потребление в России). В странах Европы планируется к 2020 году обеспечить экологически чистое теплоснабжение 70% жилищного фонда. Сегодня в мире действуют 233 геотермальных электростанций (ГеоТЭС) суммарной мощностью 2136 МВт, строятся 117 ГеоТЭС мощностью 2017 МВт. Ведущее место в мире по ГеоТЭС занимает США: более 40% действующих мощностей. В США так же работает 8 крупных солнечных ЭС модульного типа общей мощностью около 450 МВт, подаваемой в общую энергосистему страны. Выпуск солнечных фотоэлектрических преобразователей (СФЭП) достиг в мире 300 МВт в год, из них в США – около 40%.

  В настоящее время  в мире работает более 2 миллионов  гелиоустановок горячего водоснабжения.  Общая площадь солнечных (тепловых) коллекторов составляет десятки миллионов квадратных метров. В США и Японии работают более 5 миллионов тепловых насосов. За последние 15 лет в мире построено свыше 100 тысяч ветроустановок с суммарной мощностью 2500 МВт: только в США – 1500 МВт!

  В большинстве  стран приняты законы, создающие льготные условия как для производителей, так и потребителей альтернативных источников энергии, что является определяющим фактором успешного их внедрения.

 

5.2. Состояние  в России

 

Всего в России имеется: 1 ГеоТЭС (Паужетская, 11 МВт) – и то крайне неудачной технологической схемы, 1 приливная ЭС (Кислогубская, 400 кВт), 1500 ветроустановок (от 0,1 до 16 кВт), 50 микроГЭС (от 1,5 до 10 кВт), 300 малых ГЭС (2,2 млрд. кВт. час),  солнечные ФЭС (в сумме ~100 кВт), солнечные коллекторы площадью~300 тыс. метров в квадрате, 300 тепловых насосов (от 10 кВт до 8 МВт), 20 биогазовых установок.

  Таким образом,  по всем видам АПЭ Россия  находится на одном из последних  мест в мире. В нашей стране  отсутствует правовая база внедрения  АПЭ, нет никаких стимулов для развития направления. В стране отсутствует отрасль, объединяющая все разрозненные разработки в единый стратегический замысел. В концепции Минтопэнерго АПЭ отводится третьестепенная, вспомогательная роль. В концепциях РАН РФ, ведущих институтов, отраженных в программе «Экологически чистая энергетика» (1993 г.) практически отсутствует стратегия полномасштабного перехода к альтернативной энергетике и по-прежнему делается ставка на малую, автономную энергетику, причем в весьма отдаленном будущем. Что, конечно, скажется на экономическом отставании страны, а также на экологической обстановке как в стране так и в мире в целом.

 

6. Программа  освоения альтернативной энергетики в России

 

  Учитывая вышеизложенное, в стране назрела необходимость решения следующих задач:

1. Создание отрасли альтернативной энергетики со всей инфраструктурой: министерством, специализированными заводами, институтами, полигонами, отделением РАН, научными Центрами, специализированными фондами (федеральными и региональными), финансовой базой.
2. Создание правовой базы альтернативной энергетики: утверждение «Закона об альтернативной энергетике», обеспечивающего льготные условия развития направления, - как одно из первоочередных для безопасности населения.
3. Проведение экспертизы и пересмотр концепций, планов и программ в энергетике и основе первоочередного применения рентабельных, экологически чистых АПЭ при проектировании новых энергообъектов, жилых зданий, поселков, объектов промышленного, сельскохозяйственного назначения и др.
4. Разработка рекомендаций для немедленного повсеместного использования апробированных установок альтернативной энергетики (например, тепловых насосов, пассивных и активных систем солнечного теплоснабжения и др.)
5. Создание системы финансовой поддержки развития АПЭ на федеральном и региональном уровнях, для чего необходимо: а) выделение бюджетных средств в объемы 200 миллионов долларов в год – на создание пилотных, экспериментальных объектов АПЭ и на организацию серийного их производства; б) создание фонда накопления средств на освоения альтернативной энергетики за счет отчислений 3% тарифа и на электроэнергию с аккумулированием этих средств в министерстве альтернативной энергетики; в) обеспечение налоговых льгот для производителей, проектировщиков и пользователей АПЭ; г) обеспечение льготного кредитования на развитие АПЭ в объеме, равном капитальным вложениям на ввод в топлидобывающих отраслях мощности по добыче не менее 10 млн. тонн в условном исчислении в год (~100 млн. долларов); д) обеспе –

     чение таможенных льгот на ввоз необходимых для производства АПЭ

     оборудования, материалов, комплектующих; е) создание  специализи – 

      рованных  банков.

6)   Концентрация  усилий на разработке и освоении  АПЭ, которые могут 

      представлять  реальную альтернативу традиционной энергетике.

7. Разработка единой Программы освоения альтернативной энергетики в России, включая энергообъекты на сотни и тысячи мегаватт. На основе этой программы должны создаваться региональные подпрограммы.

 

  Основа такой программы  имеется: программа «Альтен», разработанная одноименной научно-производственной фирмой в 1992 году. Программа «Альтен» предусматривает разработку и освоение в серийном производстве рентабельных АПЭ всех уровней мощности: от 0,5 Вт до 2 млн. киловатт – для потребителей: от отдельной семьи до целого региона. Все разработки защищены патентами России. Для малых уровней мощности (единицы кВт) могут быть использованы АПЭ разных видов: солнечные батареи, ветроустановки, микроГЭС и др. Причем предложены принципиально новые вихревые ветроэнергетические модульные установки (ВВЭУ), существенно более эффективные, но главное – более экологически безопасные, чем традиционные ВУ. Стоимость энергии для ВВЭУ не более 4 центов/за кВт. час, то есть меньше, чем для ТЭС. Для уровней мощностей от десятков киловатт до десятков мегаватт планируется строительство солнечных термовоздушных электростанций – (СТВЭС) – установок гелиоаэродинамического типа, обеспечивающих среди солнечных ЭС самое рентабельное производство э/энергии: не более 3 центов/кВт час, то есть уже дешевле любой «традиционной энергии». Для уровней мощностей в 100 МВт и более планируется использование геотермальных воздушных ЭС (ГеоТВЭС), себестоимость энергии которых уже в несколько раз меньше, чем для ТЭС, АЭС, ГЭС. Для экологически чистого теплоснабжения запланировано применение теплонасосных установок, а также гелиоколлекторов и геотермальной энергии. Планируется разработка типового экодома – коттеджа с полностью автономным экологически чистым энергоснабжением.

  Для практической отработки всех энерготехнологий необходимо создание пилотных объектов (конкретно – В Краснодарском крае): ВВЭУ на 5 кВт, СТВЭС на 5 МВт, автономного экодома – коттеджа (на 1 семью), геотермальной термовоздушной станции мощностью 100 МВт. Последний объект послужит прототипом экологически безвредной электростанции в Краснодарском крае вместо крайне опасной для региона ГРЭС – 1350, проектируемой сейчас для размещения в п. Мостовском.

 

 

 

 

 

7. Энергообеспечение  рассредоточенных потребителей северных территорий

 

  Более 75% территории Дальнего Востока по своим Экономико-географическим и природно-климатическим условиям относится к зоне Крайнего Севера. На этой территории, общая площадь которой составляет порядка 5 млн. кв. км., проживает около 2 млн. человек. Суровые климатические условия, удаленность от освоенных районов, слабое развитие транспортной сети, многократное удорожание строительства на Севере предъявляют особые требования к системам топливо- и энергоснабжения с точки зрения эффективности, надежности и рациональности их развития.

  На территории  Северных районов ДВ насчитывается  большое количество мелких изолированных  потребителей с нагрузками до 3-5 МВт, которые обеспечиваются  энергией от небольших дизельных  электростанций (ДЭС),

принадлежащих разным ведомствам.

  Средняя мощность  ДЭС составляет 400-500 кВт, число  часов использования установленной  мощности – 1000-2400 часов в год  (коэффициент использования 0,11-0,27). Оборудование ДЭС в большинстве  морально устаревшее и физически  изношенное.

  Для электроснабжения удаленных изолированных потребителей необходимо использовать автономные энергоустановки различных типов, не ограничиваясь традиционными ДЭС. В качестве альтернативных вариантов следует рассматривать геотермальные станции, малые и микро-ГЭС, ветроустановки, а в будущем малые ядерные энергоисточники. При этом речь идет не столько о вытеснении традиционных способов энергоснабжения потребителей, сколько об их рациональном дополнении.

 

7.1. Геотермальная  энергия

 

  Наиболее перспективной в отношении использования геотермальных ресурсов является Камчатская область, имеются термопроявления и в Магаданской области, Чукотском автономном округе и на Курильских островах. Только на Камчатке эксплуатационные геотермальные ресурсы, оцениваются более чем в 42 млн. Гкал. в год и позволят получить экономию топлива до 100 тыс. т. у. т.

 

7.2.Энергия  малых рек

 

   Малые и микро-ГЭС с достаточно высокой эффективностью могут применяться, прежде всего, у изолированных потребителей со сложными условиями доставки и высокой стоимостью органического топлива на всей территории ДВ. При этом каждые 100 кВт мощности МГЭС позволят вытеснить от 30 до 85 л дизельного топлива в зависимости от числа часов работы гидроагрегата.

 

7.3. Энергия  ветра

 

  Наиболее перспективными региональными для освоения ветроэнергетических ресурсов являются арктическое и северо-восточное побережье ДВ, а также горные районы и возвышенные места континентальной части, имеющие особые ветровые режимы. Вместе с тем, уровень изученности и практического использования потенциала нетрадиционных возобновляемых источников энергии на ДВ крайне низок.