В настоящее время удовлетворение потребностей в топливно-энергетических ресурсах нашей страны, обеспечение рациональной структуры топливно-энергетического баланса страны, поиск дополнительных источников энергии стали важнейшими задачами, стоящими перед энергетиками республики. Вовлечение в хозяйственный оборот возобновляемых источников энергии является основной частью энергосбережения. Развитие и использование собственных возобновляемых источников энергии является ключевым элементом повышения энергетической безопасности и энергосбережения.
Гидроэнергетика. Важнейшую роль в обеспечении потребностей республики в энергоресурсах может сыграть малая гидроэнергетика. Основной гидроэнергетический потенциал Беларуси сосредоточен на трех реках: Западной Двине, Немане и Днепре. В ближайшие годы запланировано сооружение ряда малых ГЭС на притоках основных рек, а также на тепловых электростанциях с использованием энергетического потенциала охлаждающей воды.
В развитии малой гидроэнергетики преобладает сооружение новых, реконструкция и восстановление существующих ГЭС. Мощность построенных гидроагрегатов будет находиться в диапазоне от 50 до 5000 кВт, при этом предпочтение будет отдаваться быстромонтируемым гидроагрегатам капсульного типа. Как правило, все восстанавливаемые и вновь сооружаемые ГЭС должны работать параллельно с существующей энергосистемой.
Гидроэлектростанции включают в себя: водохранилище, подводящий водопровод, регулятор расхода воды, гидротурбину, электрораспределительную систему. Водохранилище, как источник потенциальной энергии, создают с помощью плотины, которая обеспечивает стабильный расход воды через турбину. Для микро-ГЭС водохранилища не создаются, а располагаются они в стороне от основного русла реки и соединяются с ним подводящим и отводящим каналами. Такие установки называются деривационными гидростанциями и имеют вместо плотины невысокую подпорную стенку. Такие микро-ГЭС находят применение за рубежом.
Опыт использования ГЭС в Беларуси насчитывает более 60 лет, еще в начале 60-х годов XX в. в республике действовало примерно 180 ГЭС мощностью 21 МВт и среднегодовой выработкой электроэнергии 88 млн кВт-ч. В 1988 г. еще работали свыше 170 ГЭС, в том числе 5 малых ГЭС суммарной мощностью 3,5 тыс. кВт и годовой выработкой 16,5 млн кВт-ч электроэнергии. Для притоков первого и второго порядка бассейнов рек Западная Двина, Неман, Вилия. Днепр, Припять и Западный Бут проведена оценка эффективности строительства новых малых ГЭС.
В перспективе на этих реках может быть установлено около 50 малых ГЭС суммарной мощностью 50 тыс. кВт и среднегодовой выработкой электроэнергии 160 млн кВт-ч. На прудах и малых водохранилищах, напор на которых обычно составляет 2-5 м, применяются гидроагрегаты малой мощности. Такие микро-ГЭС мощностью 10-50 кВт могут устанавливаться на существующих гидротехнических сооружениях водоемов мелиоративных и водохозяйственных систем.
По ориентировочной оценке общая мощность микро-ГЭС на водохозяйственных системах республики может составить до 1 МВт. Однако, развитие большой энергетики и курс на индустриализацию Беларуси привел к консервации и прекращению эксплуатации многих действующих ГЭС. На конец 2015 г. в энергосистеме Беларуси эксплуатировалось 15 малых ГЭС общей мощностью 20 МВт со среднегодовой выработкой электроэнергии 53 млн. кВт-ч. что составляет 0,1% от общего потребления электроэнергии в стране. В Беларуси функционируют построенные в 50-е годы XX в. Чигиринская и Осиповичская ГЭС с общей мощностью 3,7 МВт и сеть ГЭС, восстановленных в 1992-94 гг., общей мощностью около 2 МВт. что обеспечивает среднегодовую выработку электроэнергии около 20 млн кВт ч, т. е. всего 1 % от возможного использования гидроэнергетического потенциала республики. Недавно введено еще несколько мини-ГЭС (Вилейская, Солигорская, в поселке Новоельня). Суммарная установленная мощность малых гидроэлектростанций на реках бассейнов Немана и Припяти оценивается в 93 тыс. кВт, а выработка электроэнергии может составить 390 млн кВт. ч., что обеспечит получение экономии 140 тыс. т условного топлива на тепловых электростанциях. Мировой уровень стоимости 1 кВт установленной мощности для микро-ГЭС составляет 2000-2500 долларов. Стоимость оборудования, изготовленного в странах СНГ, существенно ниже мирового уровня цен и составляет 250-800 долларов за кВт. Срок окупаемости микро-ГЭС - менее 3 лет.
Строительство новых крупных ГЭС технически целесообразно и экономически оправдано на водохранилищах (объемом более 1 млн м³), где имеется возможность использования готового напорного фронта и существующих гидротехнических сооружений. Как показал анализ, общая установленная мощность таких ГЭС на 17 крупных водохранилищах республики неэнергетического назначения составит около 6 МВт, что обеспечит выработку электроэнергии порядка 21 млн кВт ч в год.
Наиболее значительный объем электроэнергии предпологается получить при строительстве каскада ГЭС на реках Западная Двина (Витебская, Полоцкая, Верхнедвинская) и Неман (Гродненская). Эти гидроэлектростанции при относительно небольшом затоплении пойменной территории позволят получить до 800 млн кВт ч в год электроэнергии, при установленной мощности около 240 МВт.
Малая гидроэнергетика является экологически чистой альтернативой ископаемому топливу при производстве электроэнергии и может с успехом применяться для обеспечения нужд народного хозяйства республики.
Ветроэнергетика. Республика Беларусь располагает значительными ветроэнергетическими ресурсами и при среднегодовой скорости ветра, равной 4,3 м/с, удовлетворяет мировым требованиям коммерческой целесообразности внедрения ветротехники.
Человечество с давних времен научилось использовать энергию ветра с помощью парусов в морских судах, ветряных мельниц для помола зерна, передачи воды и т. д. Новый подход к реализации энергии ветра в форме электроэнергии заставил многие страны оценить имеющийся ветроэнергетический потенциал на своих территориях.
Так, в Дании электроэнергия, выработанная на ветроэнергетических станциях, составила в 1998 г. 7%, в 2015 г. – 19% от общего энергопотребления. Планируется довести эту долю до 50% к середине текущего столетия.
Суммарная мощность всех ветроэнергетических установок (ВЭУ) в мире в 2015 г. составила 150 ГВт и имеет неуклонную тенденцию к увеличению. Ветроэнергетика занимает одно из приоритетных направлений в США, где стоимость произведенной энергии на ветроустановках в 2006 г. составила 3 цента за 1 кВт ч планируется эту цену снизить до 2,5 центов. В США в рамках развития ветроэнергетики разрабатывается проект Statelite Wind Project, который находится на границе между штатами Орегон и Вашингтон. К 2020 г. США планирует довести суммарную мощность своих ВЭС до 26 ГВт, а к 2040 г. увеличить долю использования энергии ветра в национальном балансе до 24 %.
В Беларуси работы по оценке ветроэнергетического потенциала выполнены Госкомитетом по гидрометеорологии совместно с НПГП Ветромаш и РУН «Белэнергосетьпроект». Исследованиями по 244 контрольным точкам, включая 54 метеостанции, 190 контрольным пунктам на территории Республики Беларусь ветроэнергетический потенциал Беларуси оценен в 220 млрд. кВт ч. Определен ветроэнергетический ресурс по областям и каждому району. На территории Республики Беларусь выявлено 1840 площадок для размещения ветроустановок с теоретически возможным энергетическим потенциалом 1600 МВт и годовой выработкой электроэнергии 6,5 млрд. кВт ч.
Часто экологами предъявляются претензии, что ветроустановка на вершине холма является большим вторжением в ландшафт и поэтому нужно выбирать места, расположенные в низине. Но в пределах понижений рельефа скорость ветра ограничена и монтаж на них ветроустановок не эффективен. В настоящее время проведены расчеты по определению технических ветроэнергоресурсов Беларуси на высотах 10. 40, 50 и 70 м над поверхностью земли. Для этого территория республики была разделена на 4 ветровые зоны (менее 3,5 м/с, 3,5-4,0 м/с, 4,0-4,5 м/с, более 4,5 м/с) и 5 регионов с расположением их по высоте над уровнем моря: 100-150 м, 150-200 м, 200-250 м, 300-350 м. Это позволило определить ветроэнергетический потенциал республики с учетом особенностей рельефа применительно к высоте 50 м над поверхностью земли в местах предполагаемого размещения ВЭУ.
По причине небольших среднегодовых скоростей ветра в настоящее время перспективным следует считать использование автономных ветроэнергетических и ветронасосных установок малой мощности, в основном в сельскохозяйственном секторе. Должны найти применение ВЭУ в диапазоне 100-150 кВт, хорошо зарекомендовавшие себя в эксплуатации в странах со сходными с Беларусью условиями. При выборе конкретных образцов ВЭУ необходимо дополнительно учитывать абсолютную высоту местности, высоту возвышения площадок и их открытость, удаленность предполагаемого места размещения ВЭУ от потребителя.
Республика Беларусь может покрыть до 50 % потребности в энергии, использовав только 10 % пригодной под ветроэнергетику территории. На этой территории выявлено, как уже упоминалось, 1840 площадок, на которых могут быть размещены ВЭУ, широко используемые в мировой ветроэнергетике. Выявленные площадки - это в основном ряды холмов высотой от 20 до 80 м, где фоновая скорость ветра может достичь 5-8 м/с и на каждой из них можно разместить от 3 до 20 ВЭУ с номинальной рабочей скоростью ветра 12-15 м/с.
Сроки окупаемости ветротехники сопоставимы с окупаемостью малых гидростанций, парогазовых и газомазутных электростанций и значительно ниже угольных, атомных и дизельных. По завершению срока окупаемости эксплуатационные затраты ВЭУ неизмеримо ниже электростанций, работающих на источниках жидкого, газообразного, твердого и ядерного топлива, так как не нуждаются в поставках ископаемых источников энергии.
Наиболее эффективно использовать ветротехнику на территории возвышенных районов большей части севера и северо-запада Беларуси, центральной зоны Минской области, Витебской возвышенности. Гарантированная выработка утилизируемой энергии ветра на 7% территории составит 20,5 млрд. кВт ч. Использование же зон с повышенной активностью ветра гарантирует выработку-энергии ВЭУ до 6,5-7,5 млрд. кВт ч. с окупаемостью затрат в течение 5-7 лет.
В Беларуси имеется определенный опыт использования зарубежной ветротехники. На протяжении многих лет успешно работают ветроэнергетические установка фирмы мощностью 270 кВт и 660 кВт в п. Дружный на берегу оз. Нарочь и в г. Городок Витебской области).
Использование энергии солнца. Солнце является основным поставщиком энергии на нашей планете. Год за годом оно поставляет с высокой надежностью солнечное излучение, превышающее нынешнее мировое потребление энергии в 7 тысяч раз: 70 % этого излучения приходится на океаны. В пустыне Сахара ежегодно на квадрат размерами 200 км на 200 км приходится столько энергии, сколько в настоящее время используется во всем мире. Если бы солнечное излучение в Сахаре использовалось на 10%, то на площади приблизительно 700 км на 700 км можно было бы производить нынешнюю мировую потребность в энергии. На географической широте Республики Беларусь солнечное излучение намного меньше, чем в Сахаре: в республике в год излучается до 1200 кВт-ч на 1 м2. Это соответствует количеству энергии, содержащемуся в 60 литрах нефти. В целом, ежегодное солнечное излучение на всей территории Беларуси составляет такое количество энергии, которое превышает в 20 раз потребность в газе для выработки энергии.
Преимуществам солнечной энергии противопоставляется как важный недостаток малая плотность энергии. При полном солнечном излучении солнечная мощность составляет 1000 Вт на квадратный метр, однако среднегодовая составляет только 100 Вт/м2. Исходя из этого, гелиоустановки требуют больших площадей. Это, однако, не является препятствием для широкого использования гелиотехники. Так в ФРГ, к примеру, в распоряжение солнечных систем предоставлены около 3500 км2 поверхностей крыш.
Другие площади, которые могут быть использованы - это фасады и технические постройки (мосты, шумопоглощающие стены). По метеорологическим данным, в Республике Беларусь в среднем 250 дней в году пасмурных, 185 дней с переменной облачностью и 30 ясных, а среднегодовое поступление солнечной энергии па земную поверхность с учетом ночей и облачности составляет 240 кал на 1 см2 за сутки, что эквивалентно 2.8 кВт-ч/м2. Согласно многолетним наблюдениям максимально возможное количество солнечных часов в году на широте Минска составляет 4464 ч, а фактическое -1815 ч.
Солнечные термические установки. Солнечные термические установки используют для получения горячей воды и обогрева помещений. Принцип их работы относительно прост. Попадающее на коллектор солнечное излучение нагревает находящуюся в коллекторе смесь из воды и антифриза. С помощью насоса подогретая жидкость поступает в накопитель. Через теплообменник солнечное тепло от жидкости в коллекторе передается воде. Охлажденная жидкость снова поступает в коллектор. Обычный отопительный котел обеспечивает необходимое количество тепла для подогрева воды и обогрева помещения. Годовая потребность в горячей воде семей, проживающих в Северном полушарии, может быть на 60-70 % обеспечена за счет бесплатной солнечной энергии с помощью термических установок современного поколения. Установка будет подогревать воду с начала апреля по середины октября. Установка будет работать также в зимние месяцы при солнечной погоде.
В районах с холодным климатом необходимо обеспечивать отопление жилых зданий и горячее водоснабжение. В промышленности также требуется большое количество горячей воды. В связи с этим, в некоторых странах, особенно в Австралии, Израиле, США, Японии, активно расширяется производство солнечных нагревательных систем. Энергия Солнца используется в нагревателях воды, воздуха, солнечных дистилляторах, зерносушилках, солнечных башнях (солнечные энергетические установки башенного типа). Основным элементом солнечной нагревательной системы является приемник, в котором происходят поглощение солнечного излучения и передача энергии жидкости. Если солнечный свет попадает на темный предмет, то тот нагревается. Этот общеизвестный эффект является основой термического использования солнечной энергии. В солнечном коллекторе это эффективно используется, чтобы превратить солнечное излучение в полезную тепловую энергию. Возникающее тепло подогревает жидкость, которая течет через встроенные в пластину трубы, а затем отводится, например, для подогрева.
Термическая гелиоустановка для подогрева технической воды заменяет не только использование обычных видов топлива благодаря солнечной энергии, но и снижает при этом пропорционально выброс вредных веществ.
Общий потенциал солнечной энергии в Республике Беларусь оценивается в 2,7x106 млн т у.т. в год; технически возможный составляет 0,6x106 млн т у.т. в год.
В республике разработаны и подготовлены к серийному производству гелиоводонагреватели со сварными полиэтиленовыми коллекторами. Это позволяет отказаться от применения дорогостоящих и тяжелых металлических труб для солнечных коллекторов, делает их производство более технологичным.
При благоприятных экономических и производственных условиях можно рассчитывать на самое широкое использование гелиоводонагревателей в южных районах республики. Целесообразно также развивать автономные источники питания мощностью от нескольких Вт до 3-5 Вт (бытовая аппаратура, освещение, энергообеспечение жилого дома, линий связи и т. д.) и модульные фотоэлектрические установки для сельскохозяйственных потребителей мощностью 0,5 и 1 кВт на элементах нового поколения.
Возможности использования биомассы. В сельском и лесном хозяйстве издавна используется солнечная энергия в большом объеме. На больших площадях выращиваются растения, которые накапливают энергию солнечного света и, в конечном счете, запасают ее в химической форме (биомассе). Когда растения поедаются животными, то биомасса преобразуется в побочный продукт в форме навозной жижи и твердого навоза. В общей сложности в этом аспекте следует различить три вида биомассы:
• влажная биомасса (в особенности навоз, а также скошенная зеленая масса) может через ферментацию (брожение) без доступа воздуха производить биогаз, который служит для выработки электрического тока или тепловой энергии;
• сухая биомасса (дерево и солома), пригодная для сжигания и тем самым для выработки электрического тока и тепловой энергии;
• специальные энергетические растения (рапс, китайский камыш, тополя и т. д.) могут поставлять дополнительную биомассу, которую можно использовать как горючее или для производства горючего.
Основным возобновляемым источником энергии во многих странах мира является биомасса, т. е. древесно-растительная масса, В общем объеме энергоносителей биомасса занимает около 60 % в ряде стран Африки, 40 % - в азиатских странах, 30 % - в странах Латинской Америки. В США, Дании, Швеции мощность отдельных установок по переработке биомассы достигает 400 кВт.
Использование древесины в энергетике. Беларусь обладает значительными лесными ресурсами. Общая площадь лесного фонда на 1 января 2016 г. составила около 12млн. га, запас древесины 1,84 млрд. м³. Ежегодный текущий прирост оставляет 32,37 млн.м³. Годовой объем использования дров, отходов лесопиления и деревообработки в качестве котельно-печного топлива в 2016 г. составил около 1,8 млн. т у. т., расход древесного топлива для производства электрической и тепловой энергии стационарными электрогенерирующими установками составляет около 700 тыс. т.у.т. в год.
Использование древесины в энергетике сделало в последние годы заметный шаг вперед, как по качеству (значительно снизились выбросы вредных материалов благодаря улучшенной технологии сжигания), так и по количеству (быстрое строительство новых теплоэлектростанций на древесине).
Такие страны как Австрия, Швеция и Швейцария занимают здесь передовые позиции. Сегодня теплоустановки для отдельных домов предлагаются для целых регионов. Эти установки имеют мощность от 1 кВт до 100 кВт. Лучшие шансы на рынке сбыта при использовании древесины в энергетике имеют печи и котлы для древесного окатыша, а также отопительные системы местного значения, работающие на порубленных поленьях. Древесные окатыши - это спрессованные в мелкие стержни стружки, которые могут быть автоматически подведены к горелке, благодаря чему исключается необходимость постоянного подкладывания поленьев.
Для производства биомассы в целях энергетического использования могут представлять интерес различные культуры, в особенности так называемые лигноцеллюлозные культуры, которые имеют в составе высокую долю энергетическо-химических соединений лигнина и целлюлозы. Сюда относятся как деревья (например, тополь, ива), так и травы (например, кормовые растения, зерновые и субтропические травы, такие как китайский тростник). Основа биомассы - органические соединения углерода, которые в процессе соединения с кислородом при сгорании выделяют тепло.
Возможности республики по использованию древесины в качестве топлива на настоящем этапе оценивается на уровне 3,5-3,7 млн. т у.т. в год, а потенциал в целом составляет около 6,5 млн. т у.т. К этой категории топлива можно отнести и древесные отходы гидролизных заводов - лигнин, запасы которого составляют около 1 млн. т у.т., целесообразный объем использования оценивается в 50 тыс. т у.т. в год.
Для получения жидкого и газообразного топлива можно применять фитомассу быстрорастущих растений и деревьев. В климатических условиях республики 1 га энергетических плантаций возможен сбор массы растений в количестве до 10 т сухого вещества, что эквивалентно примерно 4 т у.т. При дополнительных агроприемах продуктивность гектара может быть повышена в 2-3 раза.
Наиболее целесообразно применение для получения сырья неиспользуемых земель и площадей выработанных торфяных месторождений, где отсутствуют условия для произрастания сельскохозяйственных культур. Площадь таких месторождений в республике составляет около 180 тыс. га и может быть экологически чистым источников энергетического сырья.
Для Республики Беларусь перспективным является также использование в качестве энергоносителя рапсового масла. Перспективным представляется выращивание рапса на загрязненных после Чернобыльской катастрофы территориях, так как семена рапса не накапливают радиацию.
Использование отходов растениеводства в качестве топлива в республике является принципиально новым направлением энергосбережения. Общий потенциал растениеводства оценивается до 1,46 млн. т у. т. в год. По экспертным оценкам, к 2012 г. за счет рапсового масла может быть получено 70-80 тыс. т у. т.
Площади сельскохозяйственных угодий, возделываемые под рапсом, растут, чистый объем производства составил в 2006 г. уже 1,5 млн. т.
Энергия из отходов. В мировой практике получение энергии из коммунальных отходов осуществляется несколькими способами: сжиганием, активной и пассивной газификацией. Наиболее перспективна газификация, т.к. в случае прямого сжигания возникают экологические проблемы.
В Республике Беларусь ежегодно накапливается около 2,4 млн. т твердых бытовых отходов, которые направляются на свалки и два мусороперерабатывающих завода (Минский и Могилевский).
Потенциальная энергия, заключенная в твердых бытовых отходах, образующихся на территории Беларуси, равноценна 470 тыс. т у.т. При их биопереработке с целью получения газа эффективность составит 20-25 %, что эквивалентно 100-120 тыс. т у.т. Кроме того, необходимо учитывать многолетние запасы ТБО, которые имеются во всех крупных городах.
Только по областным городам переработка ежегодных коммунальных отходов в газ позволила бы получить биогаза около 50 тыс. т у.т., а по г. Минску - до 30 тыс. т у.т. Эффективность этого направления следует оценивать не только по выходу биогаза, но и по экологической составляющей, которая в данной проблеме будет основной.
Использование биогаза. В республике насчитываются сотни крупных животноводческих комплексов, на базе которых ежегодно образуются миллионы тонн отходов. Эти отходы практически без их предварительной обработки сбрасываются на поля как удобрения.
Однако, помимо пользы, они одновременно наносят значительный экологический ущерб. Размываясь снеговыми и ливневыми водами, навоз с полей, а также не обезвреженные воды предприятий животноводства, в особенности свиноводческих ферм, попадают в водоемы. Такие сточные воды содержат большое количество биогенных элементов, среди которых находятся фосфор и азот, способствующие массовому развитию водорослей.
Биогазовые установки в Германии используются преимущественно на сельскохозяйственных предприятиях. Навоз и фекалии домашних животных доставляются сначала в выгребную яму, в которой твердые куски (составные части) измельчаются, для того, чтобы появилась гомотенная смесь (субстрат). Эта масса на втором этапе накачивается в герметически изолированный и подогреваемый бродильный резервуар (ферментер), в котором анаэробные бактерии разлагают без доступа воздуха органические субстанции и производят газ.
Биогаз содержит около 65 % углекислого газа. Его энергетическая мощность от 6,0 до 6,5 кВт ч на 1 м³ (для сравнения у природного газа - около 9,8 кВт ч на 1 м3). Опыты показывают, что твердый и полужидкий навоз одной большой единицы крупного рогатого скота (~ 500 кг весом) производит в день от 1,0 до 1,5 м³ биогаза.
Предприятие, имеющее 120 коров, может получать в день приблизительно до 100 м3 биогаза, что за год соответствует энергии приблизительно 23000 литров нефти. Биоустановка может быть экономичной, если перерабатывается навоз более чем 100 голов крупного рогатого скота (например, коров).
Биоустановки используются не только из-за энергетической выгоды, они дают в итоге специальные преимущества для сельского хозяйства. Так, благодаря брожению, качество органических удобрений улучшается, и они лучше усваиваются растениями. Возрастающее значение приобретает также использование биологических отходов и домашних сточных вод, особенно жирных и содержащих масло (например, жир из фритюрницы). Внесение их в биоустановку решает не только проблему захоронения, но и значительно повышает тем самым производство биогаза.
Биогаз, замещая традиционные виды топлива, сокращает объем их использования на существующих электростанциях и котельных и тем самым улучшает экологическую обстановку.
В настоящее время биогазовые установки, перерабатывающие в основном отходы животноводческих ферм, получили наиболее широкое распространение в таких странах, как ФРГ, Франция, Италия, Швейцария, Бельгия, Швеция, в каждой из которых эксплуатируется примерно 100 установок такого типа.
Принципиально новым направлением может быть использование биогазовых установок на канализационных станциях крупных населенных пунктов, что дает возможность на 60-70 % сократить собственные нужды этих станций в энергоносителях.
Оценки свидетельствуют, что годовая потребность в биогазе для обогрева жилого дома составляет около 45 м³ на 1 м жилой площади, суточное потребление при подогреве воды для 100 голов КРС - 5-6 м3.
Возможности использования в энергетических целях торфа. В последние годы в Беларуси ежегодно используется 7-11 млн. т торфа для нужд сельского хозяйства и 3,5-5 млн. т - для производства торфобрикетов, предназначенных отопления 44 тыс. коммунально-бытовых предприятий и 1,7 млн. индивидуальных домовладений. Потребности населения и коммунально-бытовых предприятий в твердом топливе удовлетворяются за счет торфа только на 30%, поэтому в Энергетической программе Республики Беларусь до 2010г. не предусмотрен возврат к его использованию в большой энергетике.
Однако неперспективность использования торфа в качестве топлива обусловлена, прежде всего, экологическими соображениями. В настоящее время более 50 % площади торфяных месторождений вовлечены в хозяйственную деятельность, что вызывает интенсивные процессы минерализации почвы, ветровой и водяной эрозии. Поэтому правительство Республики Беларусь приняло в 1991 г. решение об увеличении почти вдвое охраняемого торфяного фонда, который в будущем должен охватить 30 % торфяных месторождений.
Учитывая имеющиеся ресурсы торфа и то, что торфяные брикеты - дешевый вид топлива, можно говорить о возможности поддержания их производства. В связи с истощением запасов на действующих брикетных заводах в ближайшей перспективе ожидается снижение объема выпуска топливных брикетов. По этой причине возможно увеличение производства бытового топлива за счет добычи более дешевого кускового торфа (в 2 раза), а также за счет строительства мобильных заводов мощностью 5-10 тыс. т. Объемы добычи кускового торфа могут быть доведены до 300-400 тыс. т, в дальнейшем - до 800-900 тыс. т, что позволит значительно снизить напряженность в энергообеспечении населения.
Возможности использования геотермальной энергии. В глубине недр планеты Земля накоплены такие количества энергии, которые трудно представить. Температура при возрастании глубины постоянно растет, в Центральной Европе это приблизительно около 3 градусов на 100 м глубины.
На глубине от 1000 до 2500 м во многих местах находится вода с температурой до 100 °С. Эти естественные запасы теплой воды можно использовать в большом объеме в геотермии. Для этого в отверстие пробуренной скважины опускается двойная U-образная труба для циркуляции воды, из термального слоя воды производится забор из скважины холодной и горячей воды, которая через теплообменник, расположенный на поверхности, отдает воде в системе отопления свое тепло, тем самым обеспечивается отопление дома при низких: температурах. Охлажденная вода содержит еще достаточно тепла, чтобы ее использовать в системе топливного насоса. При этом вода охлаждается еще больше, так как топливный насос теплом, извлеченным из воды, поднимает температуру на более высокий уровень. Далее вода опять под давлением подается в подземный слой. Добытое тепло подается в топливные сети местного и централизованного теплоснабжения.
В бывшей ГДР уже в середине 80-х годов эксплуатировались три геотермические теплоцентрали в городах Варен, Пренцлау и Бранденбург. В Баварии первые геотермические теплоцентрали были введены в строй в г. Штраунбинг. Ердинг и Симбак-Браукау. В г. Штраубинг геотермический проект поставляет тепла из недр земли около 21600 МВт-ч в год, что соответствует потребности в тепле для 4000 домов с низким потреблением энергии площадью в 100 м2.
В Республике Беларусь обнаружены две территории в Гомельской и Брестской областях с запасами геотермальных вод плотностью более 2 т у.т./км² и температурой 50 °С на глубине 1,4-1,8 км и 90-100 °С на глубине 3,8-4,2 км.
Однако, высокая минерализация, низкая производительность имеющихся скважин, их малое количество и, в целом, слабая изученность ситуации, не позволяют рассчитывать на освоение этого вида возобновляемой энергии в ближайшие 15-20 лет.
Применение тепловых насосов. Превращение низкопотенциальной тепловой энергии окружающей среды (воды, грунта, воздуха), а также тепловых отходов промышленных предприятий и коммунальных служб в тепловую энергию требуемого потенциала нашли широкое применение в теплонаносных установках (ТНУ).
Тепловые насосы достаточно давно и широко применяются для целей отопления, вентиляции, кондиционирования и горячего водоснабжения в мире. Тепловой насос представляет собой устройство, позволяющее аккумулировать тепло низкопотенциальных источников тепла, использующее эффект фазового перехода жидкости в пар при низких температурах (фреоны, кипящие в диапазоне температур: -9-30°С).
Большая часть уже установленных устройств использует в качестве такой низкопотенциальной энергии воздуха. Однако, растет интерес к системам, в которых тепло отбирается от грунта, грунтовых или поверхностных вод. На сегодняшний день грунтовой (геотермальный) тепловой насос (ГТН) является одной из наиболее эффективных энергосберегающих систем отопления и кондиционирования. Такие тепловые насосы уже получили широкое распространение в США, Канаде странах Европейского Сообщества.
По существу тепловыми насосами является большинство широко распространенных холодильных машин, в том числе бытовых холодильников, так как они по тому же принципу отнимают теплоту от охлаждаемого объекта и при более высокой температуре отдают ее окружающей среде. Тепловые насосы в сравнении с холодильными машинами работают в диапазоне более высоких рабочих температур. Это не мешает использовать в тепловых насосах и холодильных машинах одни и те же элементы (компрессоры, теплообменные аппараты и т. д.), а также одни и те же или родственные рабочие вещества (с температурой кипения от - 40 °С до +10 °С при атмосферном давлении).
Областями применения тепловых насосов является жилищно-коммунальный комплекс, промышленные предприятия, сельское хозяйство и др. В мировой практике в жилищно-коммунальном комплексе ТНУ находят наибольшее применение преимущественно для отопления и горячего водоснабжения (ГВС).
Для автономного теплоснабжения коттеджей, отдельных домов (в том числе школ, больниц и т.п.), городских районов, населенных пунктов применяются преимущественно ПТН с тепловой мощностью 10-30 кВт в единице оборудования (коттеджи, отдельные дома) и до 5,0 МВт (для районов и населенных пунктов).
Источниками низкотемпературного потенциала чаще всего являются грунтовые воды, грунт, водопроводная вода, теплота канализационных стоков. На промышленных предприятиях ТНУ находят применение для утилизации теплоты водооборотных систем, теплоты вентиляционных выбросов, теплоты сбросных вод. На предприятиях, имеющих котельные, теплота от ТН используется для подогрева подпиточной воды для котлов и собственных тепловых сетей.
Многие промышленные предприятия одновременно нуждаются в искусственном холоде. Так, на заводах искусственного волокна, в основных производственных цехах используется технологическое кондиционирование воздуха (поддержание температуры и влажности).
Комбинированные теплонаносные системы «тепловой насос - холодильная машина», одновременно вырабатывающие теплоту и холод, наиболее экономичны. Особенные требования курортно-оздоровительных и спортивных комплексов к чистоте воздушного бассейна предполагают использование экологически чистых источников энергии, поскольку в таких местах в основном применяются децентрализованные системы теплоснабжения с применением мелких котельных на органическом топливе (обычно на мазуте).
Приоритеты в развитии автономной и возобновляемой энергетики.
В условиях Республики Беларусь достаточно эффективным может быть использование различных видов возобновляемых источников энергии, на базе которых могут быть созданы различные энергетические установки, в частности:
• на территории имеются открытые для ветра возвышенности, что позволяет использовать ветроэнергетические установки различных типов;
• наличие достаточного количества лесохозяйственных угодий или право использования для хозяйственных нужд лесосек позволяет обеспечить производство древесного биотоплива;
• наличие ферм крупного рогатого скота численностью до 1000 голов, свинарников с поголовьем до 1500 тыс. голов или птицефабрик, а также отходов предприятий по переработке сырья позволяет создать биоэнергоустановки для производства эффективных органических удобрений и биогаза;
• наличие относительно большого водного массива позволяет осуществить отопление некоторых помещений с помощью теплонаносных установок в сочетании с солнечной водонагревательной установкой;
• расширение использования древесного биосырья в качестве источника топлива;
• активное внедрение в производство биогазовых установок и тепловых насосов производства Российской Федерации;
• создания законодательной и нормативно-правовой базы, стимулируют развитие возобновляемых источников энергии (по примеру Германии) а так необходимой инфраструктуры в части обеспечения эксплуатации и сервисного обслуживания.