На рис. 1.2 приведена карта России с указанием на ней мест расположения наиболее крупных объектов возобновляемой энергетики.
Рисунок 1.2 – Крупные объекты возобновляемой энергетики
Геотермальная энергетика
Россия располагает большими потенциальными запасами геотермальной энергии в виде парогидротерм вулканических районов и энергетических термальных вод с температурой 60-200°С в платформенных и предгорных районах. В 1967 году на южной оконечности Камчатки была создана первая в стране Паужетская геотерамльная электроснатция (ГеоТЭС) мощностью 5 МВт, доведенная впоследствии до мощности 11 МВт. Пробуренные в Паужетской геотермальной системе несколько десятков скважин в суммарном объёме производят пароводяную смесь в количестве, достаточном для расширения Паужетской ГеоТЭС до 25 МВт.
Экономический кризис 90-х годов XX века сказался и на сфере использования нетрадиционных и возобновляемых источников энергии. Несмотря на это удалось сохранить научно-технический потенциал и освоить выпуск новой продукции. Так на ОАО «Калужский турбинный завод» производятся конденсационные блок-модульные ГеоТЭС мощностью 4 и 10 МВт.
Три таких блока «Туман-4К» по 4 МВт смонтированы на Верхне-Мутновской ГеоТЭС на Камчатке. В качестве теплоносителя используется пар Мутновского месторождения давлением 0,8 МПа. Строительство Верхне-Мутновской ГеоТЭС было начато в 1995 году и завершено в 1999 году. В настоящее время мощность введенной в эксплуатацию ГеоТЭС составляет 12 МВт.
На Мутновской ГеоТЭС, проектная мощность которой составляет 80 МВт, установлены 4 энергомодуля «Камчатка-20» мощностью по 20 МВт. Строительство ГеоТЭС начато в 1992 году на 2-х площадках, на каждой из которых располагается главный корпус с двумя энергоблоками.
В 1989 году на Северном Кавказе была создана опытная Ставропольская ГеоТЭС с использованием двухконтурных энергоустановок. В качестве теплоносителя применяется термальная вода с температурой 165°С, добываемая с глубины 4,2 км. Технологическая схема ГеоТЭС была разработана в ЭНИН им. Кржи жановского.
Кроме указанных геотермальных теплоэлектростанций разработан проект и выполнено технико-экономическое обоснование Океанской ГеоТЭС на о. Итуруп в Сахалинской области суммарной мощностью 1-й и 2-й очередей 30 МВт. Находится в эксплуатации Курильская ГеоТЭС мощностью 0,5 МВт.
Месторождения парогидротерм имеются в России в основном только на Камчатке и Курилах, поэтому геотермальная энергетика не может играть значительную роль в масштабах страны в целом. Но для указанных районов, энергоснабжение которых целиком зависит от привозного топлива, геотермальная энергетика способна радикально решить проблему энергообеспечения.
Гидроэлектроэнергетика
В свое время в бывшем СССР широкое распространение получили малые гидроэлектростанции (ГЭС), которые затем были законсервированы или списаны. Сейчас есть предпосылки возврата к малым ГЭС на новой основе, за счет производства современных гидроагрегатов мощностью от 10 до 5860 кВт. В настоящее время действуют около 50 микроГЭС мощностью от 1,5 до 50 кВт, в том числе каскад ГЭС на реке Толмачева мощностью трех очередей около 45 МВт.
В 1968 году в Кислой губе на побережье Баренцева моря появилась экспериментальная Кислогубская приливная электростанция (ПЭС) мощностью 0,4 МВт, на строительстве которой был впервые использован отечественный прогрессивный метод наплавного строительства плотины. На ПЭС был установлен один обратимый капсульный агрегат французской фирмы «Нейрпик». Кислогубская ПЭС является научной базой ОАО «Научно-исследовательский институт энергетических сооружений». В связи с экономическим кризисом в 90-ые годы XX века станция не эксплуатировалась, но в июне 2003 года руководством Мурманской области и РАО «ЕЭС России» принято совместное решение о ее восстановлении.
В качестве перспектив развития приливной энергетики в России следует отметить проекты Мезенской ПЭС на Белом море (19200 МВт) и Тугурской ПЭС на Охотском море (7980 МВт). Колоссальные мощности проектируемых ПЭС, обусловленные природными условиями, требуют большое число гидроагрегатов на каждой станции, длительные сроки строительства, огромные капиталовложения как непосредственно в строительство ПЭС, так и в мероприятия по их адаптации в рамках энергосистемы.
Гелиоэнергетика
В настоящий момент суммарный объем введенных мощностей солнечной генерации в России, по разным оценкам, составляет не более 5 МВт. Большая часть установок приходится на долю домохозяйств.
Наиболее крупным промышленным объектом является солнечная электростанция (СЭС), которая была введена в эксплуатацию в 2011 году в Белгородской области, мощность которой составляет 100 кВт.
Среди проектов солнечной генерации в России можно отметить пилотные проекты компании «Хевел» по строительству солнечных парков в Ставропольском крае (мощностью 12 МВт) и Республике Дагестан (10 МВт), оба проекта находятся сейчас в стадии предварительной проработки. Кроме того, существует и ряд мелких проектов, которые развивают компании-энтузиасты без поддержки со стороны государства. Например, «Сахаэнерго» поставило маленькую экспериментальную станцию на 10 кВт в Якутии, есть маленькие установки в Москве, например, в Музее космонавтики.
Ветроэнергетика
В области ветроэнергетики созданы образцы отечественных ветроэнергетических установок (ВЭУ) мощностью 250 кВт и 1000 кВт, находящиеся в опытной эксплуатации. Налаживается сотрудничество с зарубежными организациями и фирмами, имеющими большой опыт в этой области.
Недалеко от г. Элиста строится крупная Калмыцкая ветроэлектроснатция (ВЭС) проектная мощность которой составляет 23 МВт. Первая очередь была построена на базе ВЭУ «Радуга-1» мощностью 1,0 МВт и с июля 1995 года подключена к энергосистеме Калмыкии. Установка работает в круглосуточном режиме.
В Ростовской области в составе «Ростовэнерго» работает ВЭС, известная как ВЭС-300. В ее составе 10 ветроэнергетических установок мощностью по 30 кВт каждая. ВЭУ предоставила немецкая компания HSW в рамках проекта «Эльдорадо Винд».
Заполярная ВЭС мощностью 1,5 МВт (г. Воркута) успешно эксплуатируются с 1993 года. Она построена на базе шести установок АВЭ-250 российско-украинского производства мощностью 200-250 кВт каждая.
В июле 2002 года при поддержке датской компании «SEAS Energi Service A.S.» состоялось открытие крупной ВЭС возле поселка Куликово Калининградской области. Куликовская ВЭС состоит из 21 ВЭУ датского производства мощностью 225 кВт каждая, суммарная мощность составляет 5,1 МВт. В дальнейшем планируется создание в Калининградской области первой коммерческой ветроэлектрической станции морского базирования мощностью 50 МВт. Ветропарк будет построен в 500 метрах от берега на шельфе Балтийского моря.
Подготовлено технико-экономическое обоснование Приморской ветровой электростанции общей мощностью 30 МВт. В качестве основного технологического оборудования приняты комплексные автоматизированные ВЭУ фирмы «Радуга» единичной мощностью 250 и 1000 кВт, поставляемые заводом укрупненными блоками максимальной заводской готовности. ВЭС будет размещается на мысе Лукина, где планируется установить 80 ВЭУ мощностью 250 кВт, и на мысе Поворотном – 10 ВЭУ мощностью 1,0 МВт. Кроме перечисленных в эксплуатации находятся до 1500 ветроустановок различной мощности (от 0,08 до 30 кВт).
Биоэнергетика
В России в настоящее время работают несколько комплексов с биогазовыми установками, среди них: в Подмосковье – птицефабрика «Новомосковская», животноводческая ферма «Поярково» агрофирмы «Искра» Солнечногорского района Московской области, Сергачевская птицефабрика в Нижегородской области, в Кемеровоской области свиноферма в г. Новокузнецке и птицефабрика в п.Колмогорово.
1.4. Социально-экономические и экологические
аспекты развития возобновляемых источников
В ХХ веке определяющим фактором развития общества, особенно в промышленно развитых странах, было ускоренное развитие энергетики на истощаемых источниках (нефть, газ, уголь).
Подобных изменений в социальном развитии следует ожидать и при широком использовании источников возобновляемой энергии. Современный уровень науки и технологии позволяет коренным образом усовершенствовать методы использования энергии и на этой основе поднять жизненный уровень населения.
Невозможно точно предсказать последствия широкого использования возобновляемой энергии, но очевидно, что основное их свойство – неистощаемость обещает бóльшую, чем это возможно при использовании традиционного топлива, особенно нефти, стабильность энергетики. Большие различия в источниках возобновляемой энергии повлекут за собой такое же разнообразие социально-экономических последствий.
Прежде всего, постоянный рост в энергетике доли возобновляемой энергии позволит избежать чрезмерной концентрации населения и образования новых мегаполисов. Для подъема энергетики на возобновляемых источниках, при разумном и экономном использовании имеющихся к настоящему времени запасов традиционного топлива, времени вполне достаточно.
Энергетика на возобновляемых источниках использует потоки энергии, существующие в окружающем пространстве. В силу этого тепловое загрязнение окружающей среды, обусловленное сбросом в нее какой-то части преобразованной энергии, незначительно. По этой же причине незначительны и другие виды загрязнения воздуха и воды, а также объем отходов. В экологическом отношении энергия возобновляемых источников имеет значительное преимущество перед обычным топливом или атомной энергией. Исключением является загрязняющая воздух несовершенная технология сжигания древесины.
С экологической точки зрения, основным недостатком энергоустановок на возобновляемых источниках является нарушение ими естественного ландшафта. Это неизбежно для установок, работа которых основана на использовании потоков энергии, циркулирующих в окружающем пространстве, т.е. когда окружающая среда является необходимым элементом процесса преобразования энергии. Наиболее сильно этот недостаток проявляется у крупных установок. Например, мощные ГЭС сооружаются там, где легче образовать водохранилище, т.е. в живописной горной или холмистой местности, и эта уникальная красота, естественно, нарушается. Еще более тяжелыми могут быть последствия при сооружении водохранилищ на равнинных реках с помощью дамб.
Контрольные вопросы
1. Дайте понятие возобновляемым источникам энергии.
2. Дайте понятие невозобновляемым источникам энергии.
3. Укажите необходимость развития возобновляемой энергетики.
4. Качество источника энергии и классификация возобновляемых источников энергии на ее основе.
5. Масштабы планирования развития возобновляемых источников энергии.
6. Согласование характеристик потребителей и потенциальных источников возобновляемой энергетики.
7. Методы управления согласованием характеристик потребителей и потенциальных источников возобновляемой энергетики.
8. Развитие возобновляемой энерегтики в России.
9. Социально-экономические аспекты развития возобновляемой энергетики.
10. Экологические аспекты развития возобновляемой энергетики.
12. Развитие геотермальной энергетики России.
13. Развитие ветроэнергетики в России.
14. Солнечные электростанции России.
15. Биогазовые установки и их использование в России.
16. Развитие гидроэнергетики в России.
17. Социально-экономические аспекты развития возобновляемой энергетики.
18. Экологические аспекты развития возобновляемой энергетики.
2. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫИСПОЛЬЗОВАНИЯ НЕТРАДИЦИОННЫХ И ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ
ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ