<<
>>

3.2.1. Концепция развития полномасштабной альтернативной энергетики


Концепция полномасштабной альтернативной энергетики предполагает долгосрочную стратегию развития отрасли на основе принципа постепенного замещения топливопотреблягощих энергетических преобразователей (в основном по мере отработки их ресурса) на альтернативные, использующие возобновляемые источники энергии, в масштабах всей энергетической отрасли [15, 81—92]. Темпы развития и освоения альтернативной энергетики должны стать опереэюаю-гцими б отношении темпов повышения цен на энергоносители. Это -обязательное условие устойчивого развития энергетики. При этом подразумевается, что значительно увеличатся темпы реализации программы энергосбережения, что в свою очередь будет дополнительно компенсировать вышедшие из строя и изношенные основные фонды в отрасли.
Темпы развития альтернативной энергетики обусловлены двумя факторами: 1) темпами нарастания негативных экологических факторов вследствие роста концентрации углекислого газа в атмосфере; 2) темпами исчерпания основных видов топлива.
Первое условие определяет увеличение доли НВИЭ не менее 40% в мировом энергобалансе к 2050 г. [5]. Из этого следует, что темпы освоения НВИЭ в мире должны возрасти к 2020 г. в 4 раза. Однако и этого недостаточно, так как согласно второму условию темпы развития альтернативной энергетики должны быть такими, чтобы к 2050 г. заместить не менее 80% топливных ресурсов (если мы действительно хотим что-то сохранить для своих потомков). Отсюда следует, что темпы освоения
НВИЭ до 2020 г. должны стать такими, чтобы к этому времени их доля в общем энергобалансе составила не менее 30-40%.
Как и в ряде ведущих стран мира, стратегия развития энергетики в России должна предусматривать обновление основных фондов в отрасли преимущественно за счёт ввода энергопреобразователей возобновляемых, экологически безопасных источников энергии, однако должна быть определена приоритетность внедрения последних, исходя из принципов рациональности и рентабельности и критериев эколого-экономической эффективности.
Структура технологического потенциала и приоритетность освоения технологий альтернативной энергетики определены в гл. 2. Лидирующим в развитии направления должно стать освоение низкотемпературной геотермальной энергии — только она способна на длительную перспективу обеспечить устойчивое и рентабельное полномасштабное энергоснабжение. Все другие виды НВИЭ и АПЭ могут служить дополнением. В будущем энергобалансе геотермальная энергия должна занимать не менее 50-60%, гидроэнергия - около 20, остальные НВИЭ и другие энергоисточники - примерно 20-30%.
Территориальное размещение АПЭ обусловлено несколькими факторами: 1) энергодефицитом территории; 2) демографическими, географическими и климатическими особенностями территории;
удалённостью территории от энергетических систем;
преобладанием определённого вида возобновляемых источников энергии и рентабельностью их использования; 5) перспективой промышленного, сельскохозяйственного, рекреационного или иного развития территории. Наименее обеспечены энергией и наиболее удалены от энергосистем северные, восточные и центрально-сибирские районы с населением около 20 млн чел.
Исходя из принятых в России норм затрат энергии в 1,8 т у.т. на человека в год, для указанных районов нужно выработать 36-106 т у.т. в год (электрической и тепловой энергии). Из расчёта мировых норм потребления (принятых ООН) электроэнергии в 1 ООО кВт-ч на человека в год получим необходимые 204О9 кВт-ч в год. Промышленное освоение территорий Севера и Дальнего Востока потребует существенного увеличения названных величин (примерно на порядок). Для всех районов Крайнего Севера характерно наличие ветров со средними скоростями выше 5 м/с. Следовательно, здесь целесообразно размещение ветроустановок. Однако производимые сегодня традиционные ВУ в условиях суровой зимы Заполярья не всегда надёжны: частые порывы ветра, обледение, низкая температура могут вывести из строя ветроагрегат. Кроме того, для них низок коэффициент использования установленной мощности (мал диапазон рабочих скоростей ветра). Для таких условий необходима разработка специальных ВУ. Одним из базовых вариантов может служить вихревая ветроэнергетическая установка (см. гл. 2). Технический потенциал ветровой энергии в стране составляет около 2* 109 т у.т./год, а экономический потенциал — порядка 5-107 т у.т./год, использование которого позволит обеспечить экономический эффект около 5,3 млрд дол. год (здесь и далее расчет экономического эффекта ведётся, исходя из существующих средних цен на нефть ~ 25,5 дол. США за баррель, а также с учетом того, что теплотворная способность нефти в -1,43 раза выше, чем для условного топлива1, т.е. стоимость 1 т у.т. составляет сегодня примерно 105 дол.). Здесь могут быть использованы и другие виды НВИЭ:
1 Епохович А.С. Справочник по физике и технике. М.: Просвещение, 1989- 225 с.
геотермальная энергия (в основном низкотемпературная);
гидроэнергия; 3) солнечная энергия; 4) биомасса; 5) тепло низкопотенциальных источников (грунта, стоков и т.п. - при эксплуатации ТНУ). Необходимо принципиальное изменение отношения к использованию потенциала геотермальной энергии. Преобразование термальной воды с температурами около 100 С и ниже по схемам би-нарного цикла (БЦ) и термовоздушной ЭС (см. гл. 2) в электроэнергию позволяет коренным образом пересмотреть объёмы технического и экономического потенциала запасов этого источника энергии, который благодаря широкому распространению может найти применение в электроэнергетике почти на всей территории России, СНГ и многих других стран мира. Крупные месторождения низкотемпературной гео-термальной воды имеются в Центральной Сибири, на Северном Кавказе (Краснодарский и Ставропольский края, республики Северного Кавказа), в Поволжье и т.д. Многие районы, в частности Крайнего Севера, ещё недостаточно исследованы. Кроме того, хорошо известна зависимость температуры от глубины в земной коре: 3-5 С на каждый 100 м. Поэтому в некоторых районах, не имеющих месторождений НГТВ на приемлемых глубинах, возможно создание установок, в которых на глубину закачивается внешний теплоноситель (вода), т.е. используются петрогеотермальяые ресурсы. Для этого могут быть использованы либо естественные, либо искусственно созданные полости на глубинах 2 500 - 3 500 м. Нагретый теплоноситель подаётся через параллельную скважину в схему электропреобразования (на ГеоБЦ или ГеоТВЭС), далее используется потребителем тепла (жилой, промышленный, тепличный комплексы и т.д.) и подаётся обратно в пласт. Одновременно будет обеспечена защита окружающей среды. Один из факторов, сдерживающих сегодня развитие геотермальной энергетики, — высокая стоимость скважин и оборудования для обратной заказчики отработанной воды. Это объясняется прежде всего кризисным состоянием отрасли. На сегодняшний день оборудование, используемое для бурения, крайне изношено физически и морально устарело. При индустриальном подходе к освоению потенциала НГТВ в стране следует ожидать существенного снижения стоимости скважин. Поскольку при замкнутом цикле использования НГТВ существенно увеличится срок использования скважин, любая энергоустановка окупится многократно за срок эксплуатации. Однако здесь необходимы принципиальный пересмотр и замена многих из используемых материалов, узлов, оборудования для обеспечения долгосрочной эксплуатации (многие десятилетия).
При реализации данного подхода к освоению потенциала НГТВ и наличии его объёма в стране, оцениваемого в 180-10 т у.т. [16], получим технический потенциал НГТВ в объёме не менее 20-1012т у.т., а экономический потенциал - около 1,5*1010 т у.т. в год, что на порядок превышает энергопотребление России.
При условии индустриального освоения планируемая стоимость установленного киловатта геотермальной ЭС составит от 1,4 дол. в начале освоения до 0,3 дол. в его конце, а стоимость 1 кВт-ч (электроэнергии) - менее 0,01 дол. (для мощности ЭС 10—100 МВт). Следовательно, при полномасштабном освоении геотермальная электроэнергетика могла бы конкурировать с традиционной уже сегодня. Необходимо ещё раз подчеркнуть, что тарифы на энергию здесь практически могут быть неизменными, в то время как для любой топливо потребляющей ЭС за срок эксплуатации тарифы будут расти экспоненциально - по мере возрастания цен на иссякаемое топливо.
Использование гидроэнергии можно увеличить за счёт повсеместного размещения малых и микроГЭС (в соответствии с концепцией Минэнерго [16]). Кроме того, необходимо создание ряда гидроаккумулирующих электростанций, работающих в комплексе с ветровыми, солнечными и другими АПЭ, для покрытия пиковых нагрузок и обеспечения равномерной выработки энергии. Создание комплекса малых и средних ГЭС позволит заместить около 65 млн т у.т. в год.
Солнечную энергию традиционно используют в южных районах страны. Однако в условиях Крайнего Севера в период с апреля по сентябрь солнечную энергию можно использовать почти круглые сутки, применяя, например, фотоэлектрические системы с концентраторами [73], Использование концентраторов, как показано в работе [73], существенно снижает стоимостные характеристики вырабатываемой мощности. Целесообразно создавать комплексные солнечные и ветровые установки для единого потребителя. Такая комбинация особенно эффективна для покрытия сезонных и суточных провалов в работе каждой из установок в отдельности.
Для южных регионов применимы демонстрационные СТВЭС -как с наклонным, так и вертикальным воздуховодом специальной конструкции [56]. В последнем случае возможно сравнительно быстрое и недорогое строительство вертикальной трубы диаметром в десятки и высотой в сотни метров. Эта технология могла бы обеспечить принципиальное решение вопроса создания ТВЭС (и солнечных, и геотермальных) с вертикальными воздуховодами в любом районе страны. В целом создание комплекса ЭС из ФЭС и СТВЭС на территории страны позволит заместить около 96 млн т у.т. в год.
В южных регионах страны целесообразно для горячего водоснабжения (ГВС) использовать солнечные коллекторы (СК), что может быть регламентировано законодательно для территорий, обеспеченных достаточным потенциалом солнечной радиации (как это сделано, например, в Израиле). При использовании СК, например, на Северном Кавказе, эффект замещения топлива может составить около 1 млн т у.т. в год. В целом по стране СК позволят заместить около 4 млн т у.т. в год. Увеличение интегрального энергетического эффекта дают и СК, комбинированные с панелями фотоэлектрических преобразователей, установленных с концентраторами [73].
Использование биомассы (древесных, бытовых, промышленных (органических) и других отходов, а также торфа) позволяет решить сразу несколько проблем: очистить территорию, обеспечив защиту окружающей среды; получить недорогое топливо (жидкое или газообразное); выработать электрическую или тепловую энергию; получить высококачественные удобрения. Потенциал биомассы огромен [16], поэтому, учитывая наличие достаточного количества разработанных технологий и установок по переработке биомассы [16, 73, 94], этот ресурс должен по праву занять одно из приоритетных мест в замещении исчезаемого топлива. Следует подчеркнуть, что в будущем Законе РФ об использовании возобновляемых источников энергии преобразование биомассы должно занять отдельный раздел. Это направление содержит несколько самостоятельных вариантов: например, появившиеся сравнительно недавно технология выращивания специальной быстрорастущей древесины и технология переработки древесных отходов в жидкое топливо [73] имеют достаточно существенные отличия от переработки бытовых и животноводческих отходов. Отсутствие координации в этих направлениях еще раз подчёркивает необходимость создания централизованной управленческой структуры. Целесообразно создать демонстрационные установки по переработке всех видов биомассы и по результатам их испытаний выбрать наилучшие для индустриального освоения. Использование топлива из переработанной биомассы даст не менее 3,7 млрд дол. экономии в год, обеспечив замену до 5% используемого топлива. На наш взгляд, будущее законо-дательство должно предусмотреть как стимулы, мотивирующие переработку отходов (биомассы), так и неотвратимое наказание за неиспользование этой возможности (как энергосберегающего ресурса) для каждого производителя таких отходов, включая руководителей сельскохозяйственных предприятий, администраций городов и посёлков, крупных промышленных предприятий. Биогазовые установки должны быть на каждой животноводческой ферме, что позволит не только обеспечить собственные нужды в топливе и энергии, но и повысить рентабельность выпускаемой продукции. Целесообразно индустриальное освоение биоперерабатывающих установок с производительностью от одной до сотен тонн отходов в сутки под конкретного потребителя. Имеющийся задел разработок в этом направлении даст возможность за 2-3 года освоить серийное производство целого ряда установок, что в дополнение ко всему обеспечит сотни тысяч новых рабочих мест в стране.
Особое место в развитии коммунального теплоснабжения могут занять теплопасосиые установки, использующие бросовое низкопотенциальное тепло грунта, сточных вод, водоёмов. Однако, как уже говорилось, наиболее эффективно ТНУ могут работать с использованием тепла геотермальной воды (непосредственно перед закачкой её в пласт — в виде третьего контура геотермальных электростанций) или с солнечными коллекторами. Характерной особенностью этого направления является то, что ТНУ достаточно давно индустриально освоены в стране, причём в большом диапазоне тепловых нагрузок: от 10 до 3 ООО Гкал, однако из-за невостребованности выпуск их резко сокращён. Благодаря имеющемуся заделу, возможно в кратчайшие сроки наладить серийное производство ТНУ всего диапазона. Расчёты
показывают, что при использовании ТНУ экономится в среднем около 30% топлива, потребляемого для обогрева. Период окупаемости ТНУ составляет 3—4 года, что при сроке службы до 30 лет позволяет экономить девятилетнюю норму традиционного расхода топлива.
Наиболее целесообразно устанавливать ТНУ в посёлках и городах, не имеющих газификации, но обеспеченных электроэнергией. Такие населённые пункты имеются во многих регионах России, но в первую очередь ТНУ необходимо реализовать в Хабаровском и При-морском краях, Амурской и Архангельской областях, где систематически наблюдаются кризисы отопления в зимний период. Для этого уже сегодня можно использовать ТНУ, выпускаемые в г. Новосибирске. Тегоюнасосные установки могли бы постепенно заместить многие отработавшие свой срок малые котельные, что послужило бы энергоресурсосбережению и существенно улучшило бы экологическую ситуацию в городах и посёлках. ТНУ способны заместить примерно 36 млн т у.т. в год, обеспечить экономический эффект около 3,8 млрд дол. в год и снизить нагрузку на среду от вредных выбросов на 15-20%.
Обобщённые результаты по экономическим потенциалам НВИЭ в стране, возможным объёмам замещения топлива и соответствующему этому эффекту приведены в табл. 2.

Из представленных в табл. 2 результатов можно сделать следующие выводы.
Экономический потенциал возобновляемых источников энергии на порядок превышает существующее в стране ежегодное потребление топлива.
При замещении около 82% (736 млн т у.т.) годового объёма потребляемого топлива в стране экономический эффект может составить около 77,42 млрд дол. в год, что сопоставимо с сегодняшним годовым бюджетом страны.
Наиболее значительным экономическим потенциалом обладает геотермальная энергия (прежде всего низкотемпературная), способная заместить все используемое топливо в перспективе.
Каждый из представленных НВИЭ и АПЭ может быть использован со значительным экономическим эффектом (в зависимости от рассмотренных условий).
Однако всех НВИЭ, без геотермальной энергии, хватит только для обеспечения ~32% сегодняшнего энергобаланса (286млн ту.т.).
Таким образом, существует потенциальная возможность перевода всей энергетики страны на использование экологически безопасных альтернативных преобразователей энергии, причём со значительным экономическим эффектом. Необходима только реализация всего намеченного комплекса мер, которые были названы в начале данного раздела.
<< | >>
A source: BELJAEV JURY MIHAJLOVICH. FORMATION OF MECHANISMS OF THE SUSTAINABLE DEVELOPMENT OF ECONOMY OF POWER BRANCH ON THE BASIS OF STRATEGY OF ALTERNATIVE POWER. 2004

More on topic 3.2.1. Концепция развития полномасштабной альтернативной энергетики:

  1. 2.3.Оценка целесообразности изготовления конкурентоспособной машиностроительно&#
  2. 4.3. Кадровый потенциал потребительской кооперации и тенденции его изменения
  3. 5.3. Обоснование методики оценки уровня организационной культуры кооперативной орk
  4. 5.1. Обоснование концепции управления развитием организационной культуры потребит
  5. 5.2. Концепция TQM и ее использование при управлении качествомобразования в вузе
  6. 4.4. Оценка экономических результатов управления материальной сферой организацион
  7. 3-5.2. Комплексная оценка экономической безопасности предприятия ОАО КамГЭСэнергос
  8. 2,3.2, Индикаторы определения экономической безопасности машиностроительного предl
  9. 1.3. Формы нарушения и использования должностных полномочий и их коррупционный факт
  10. 2.2.5. Определение приоритетности освоения альтернативных преобразователей энергиl
  11. 2.5. Типизация криминалистических способов установления обстоятельств совершения
  12. 2. Управление качеством профессионального образования.
  13. 5.2.1. Программа развития альтернативной энергетики в регионе на ближайшие пять лет
  14. 5.2.2. Долгосрочная программа развития альтернативной электроэнергетики в Краснода
  15. 2.2.4. Краткий анализ прочих нетрадиционных преобразователей энергии