Перспективы развития малой энергетики России

Размещено на http://www.allbest.ru/

Перспективы развития малой энергетики России

Дьяков А.Ф.,

Научный совет РАН по надёжности и безопасности больших систем энергетики, Москва, Россия

О роли и месте малой энергетики. Прежде всего, хотел бы отметить, что главным гарантом надёжного и безопасного обеспечения энергией потребителей нашей страны по-прежнему остаётся Единая энергетическая система России. возобновляемый энергетический солнечный геотермальный

Однако, даже в ХХI веке, Единая энергетическая система охватывает немногим более 30 % территории страны, остальные 70 % - обеспечивают электроэнергией электростанции, работающие в автономном режиме или локальные энергосистемы, такие как Камчатская, Магаданская и Сахалинская. Поэтому перспективы развития малой энергетики, видимо, следует рассматривать с учётом этих обстоятельств, то есть в зоне ЕЭС и вне её, так как эти проблемы в каждой из этих зон решаются по-разному.

На территории страны, которую не охватывает ЕЭС, мы должны обеспечивать развитие малой и возобновляемой энергетики, в основном, за счёт создания комбинированных (гибридных) электростанций, на базе 2-х, 3-х и более источников энергии. Например, ветро-дизельных, ветро-солнечных, ветро-гидравлических или солнечно-теплонасосных станций.

При этом крайне важно, использовать на малых электростанциях именно те источники энергии, которые позволяют свести к минимуму завоз топлива в отдалённые и труднодоступные регионы, особенно районы Крайнего Севера.

При развитии малой энергетики в зоне ЕЭС, надо исходить из того, что она не предназначена решать проблемы обеспечения надёжности и живучести Единой энергетической системы в условиях быстрого роста энергопотребления. Но в период плавного, постепенного роста энергопотребления, на этапе реформирования энергетики, адаптации её к рыночным отношениям, малая энергетика, безусловно, может сыграть важную роль.

Кроме того, с целью обеспечения гарантированного энергоснабжения важнейших объектов жизнеобеспечения на случай аварийного отключения их от ЕЭС, малые автономные электростанции на этих объектах могут использоваться в качестве резервных мощностей. В необходимости такого резервирования мы ещё раз убедились, во время системной аварии 25 мая 2005 г. в Московской и смежных - Калужской, Рязанской, Смоленской и Тульской энергосистемах.

Сегодня, когда в нашей стране идёт реформирование электроэнергетики, происходит не только изменение структуры управления отраслью, но и изменение денежных потоков, прежде всего, их дальнейшее дробление.

В связи с чем, изыскание собственных средств на строительство крупных электростанций и даже отдельных энергоблоков, во многих случаях, просто невозможно. Наглядный пример тому, последствия реформирования электроэнергетики в Англии и других странах.

В этих условиях, в ближайшие годы мы реально можем рассчитывать лишь на незначительные объёмы инвестиций и строительство, в основном, небольших электростанций. Реализация таких проектов позволяет сократить объём инвестиций, сроки их возврата, снизить инвестиционные риски.

При этом важно помнить и считаться с тем, что доля инвестиций на один кВт установленной мощности малых электростанций больше, чем крупных. К тому же, следует признать, что уровень нынешних заниженных тарифов, не создаёт благоприятных экономических условий для развития малой энергетики, так как ведёт к увеличению сроков окупаемости даже таких небольших электростанций.

Сегодня, крайне важно, изучить рынок малой энергетики, чтобы с его учётом строить работу не только энергетиков, но и машиностроителей, производящих энергооборудование для этих электростанций.

Однако приходится констатировать, что рынок малой энергетики развивается пока, в основном в Европейской части страны, где успешно функционирует Единая энергетическая система. Тогда как сама жизнь, нужды населения, потребности развития промышленности, транспорта, сельского хозяйства страны, требуют более активного продвижения малой энергетики в Сибирь, на Дальний Восток, в районы Крайнего Севера, где нет возможности компенсировать нехватку электроэнергии, используя возможности ЕЭС.

Вполне понятно, что в перспективе более активно будет развиваться малая энергетика на базе возобновляемых источников энергии (ВИЭ), её доля, в общем объёме установленной мощности электростанций, несомненно, будет расти.

О важности более широкого использования возобновляемых источников энергии в XXI веке, вряд ли кого-то надо убеждать. По прогнозу Европейского Совета по возобновляемой энергетике (Renewable Energy World. Juiy-August 2004), доля ВИЭ в мировом потреблении первичной энергии к 2040 году достигнет 47,7 % (рис.1).

Сегодня всем ясно, что основные не возобновляемые энергоресурсы, раньше или позже, исчерпаются. По одним прогнозам угля хватит на 1500 лет, нефти - на 250, газа -на 120 лет. По другим прогнозам перспектива хуже. Нефть должна закончиться лет через 40, газ - через 80, уран - через 80-100 лет, угля может хватить ещё лет на 400.

Доля возобновляемых источников энергии, в общем, объёме энергопотребления, в мире постоянно увеличивается. По данным МИРЭС этот показатель в максимальном варианте к 2020 году может возрасти до 8 - 12 %. В лидеры по использованию возобновляемых источников энергии сегодня вышли страны Европейского Союза (ЕС). В директивных документах ЕС поставлена задача, вдвое увеличить долю ВИЭ в энергетическом балансе Европы (с 6% до 12%), в выработке электроэнергии - с 14% до 22% .

При этом большая часть доли ВИЭ в балансе электроэнергии приходится на гидроэнергетику, потенциал которой для строительства крупных ГЭС, практически исчерпан. Поэтому дальнейшее наращивание производства электроэнергии за счёт строительства гидростанций, связывается именно со строительством малых ГЭС.

Значительный рост доли ВИЭ в энергобалансе ЕС намечается обеспечить и за счет ветровой энергетики. Но это добавляет энергетикам много проблем, связанных с необходимостью развития электрических сетей, усложнением диспетчерского управления оперативными режимами, обеспечением надежности и безопасности энергоснабжения потребителей.

Кроме того, в зависимости от доли ветроэлектростанций, в суммарной установленной мощности энергосистем, тарифы на электроэнергию в этих странах, могут вырасти в ближайшее время на 13 - 25%, а в перспективе, при достижении намеченной доли ветровой энергетики в энергобалансе, рост тарифов может составить в среднем 34%.

Что касается данных о ресурсах возобновляемых источников энергии в России, то они представлены в табл. 1. Причём значительными возобновляемыми ресурсами располагают большинство регионов страны, в том числе и проблемных, с точки зрения энергоснабжения.

Видимо, нет необходимости подробно их комментировать, отмечу лишь, что экономический потенциал ВИЭ в нашей страны составляет 270-335 млн. т у. т., то есть более 25 % от внутреннего энергопотребления. Однако, используется сегодня всего 1,5 млн. т у. т., а в общем энергобалансе нашей страны ВИЭ составляют не более 0,5 % по электроэнергии и 4 % - по теплу.

В соответствии со стратегией развития энергетики России на перспективу до 2020 года возобновляемые источники энергии будут составлять пока незначительную долю в силу своей дороговизны и невысокой надежности.

В связи с чем, малую энергетику на базе возобновляемых источников энергии на ближайшую перспективу надо рассматривать, прежде всего, как средство решения проблем энергоснабжения в отдалённых и труднодоступных регионах, как средство решения экологических проблем, которые всё больше обостряются, и, наконец, как средство энергосбережения.

Газотурбинные (ГТУ) и парогазовые (ПГУ) энергетические установки. Они являются сегодня наиболее перспективными источниками тепловой и электрической энергии. Речь идёт, прежде всего, о малых модульных электростанциях на базе отечественных ПГУ и ГТУ (2,5, 4,0, 6.0, 8,0 и 12,0 МВт) с использованием газа, разумеется, там, где он уже есть или где можно и экономически выгодно проложить газопровод.

В табл. 2. даны основные технические характеристики малых энергетических установок на газе: ГТЭС «Урал-2500», «Урал-4000» и Урал-6000». Особо следует отметить высокий КПД этих станций - 79,0 %, 81,0 % и 83,1 % соответственно.

Сегодня нельзя сбрасывать со счетов возможность создания на действующих муниципальных и ведомственных котельных небольших газотурбинных и парогазовых установок, для производства электроэнергии, то есть превращение их в малые или мини-ТЭЦ. Строительство таких мини-ТЭЦ не требует значительных затрат времени и средств, но добавка выработки электроэнергии может быть существенной, что крайне важно при нынешнем дефиците инвестиций. Разумеется, речь идёт о котельных на газе и тех из них, где для такой реконструкции есть возможности.

Нельзя забывать и такое важное направление увеличения энергопроизводства, как создание мини-ТЭЦ на базе небольших ГТУ и ПГУ с использованием газа и тепла, применяемых в производственном процессе предприятий. Большие возможности для увеличения выработки электроэнергии и тепла имеются, например, у сахарных заводов, которые также можно реализовать путём пристройки к ним небольших ПГУ и ГТУ.

Необходимо более широко использовать для наращивания производства электроэнергии электростанции, создаваемые на базе компрессорных станций магистральных газопроводов страны, используя в этих целях турбодетандеры, газовые турбины с нагнетателем газа, а также регенераторы тепла сжатого воздуха компрессоров. Надо отметить, что Газпром проводит определённую работу в этом направлении, но объединение с ним усилий РАО «ЕЭС России» может дать значительно больший эффект.

Дизельные электростанции (ДЭС). Они составляют основу электроснабжения в арктических районах России. Только в этом регионе работает примерно 47 тыс. малых дизельных электростанций.

Однако, большинство ДЭС имеют низкий КПД (до 0,4) и ограниченный ресурс службы, высокие удельные расходы (250-300 г/кВт·ч.) очень дорогого дизельного топлива (в 6-7 раз дороже газа и в 2 раза - топочного мазута). По сравнению с другими малыми электростанциями ДЭС имеют сверхнормативные значения выбросов загрязняющих веществ, а себестоимость, вырабатываемой ими электроэнергии, достигает 6 руб./кВт·ч.

Кроме того, отечественные дизельные энергоустановки всё ещё уступают лучшим зарубежным ДЭС по экономичности и надёжности, а также по габаритам и массе на единицу установленной мощности.

Поэтому в целях дальнейшего повышения эффективности и надёжности ДЭС необходимо повышать их удельную мощность на единицу массы, внедрять газотурбонаддув, переводить на газовое и нефтяное топливо, расширять производство автоматизированных ДЭС контейнерного типа, развивать систему сервисного обслуживания предприятиями-изготовителями.

Газодизельные электростанции (ГДЭС). В последнее время во всём мире активно внедряются ГДЭС, использующие природный газ. У газопоршневых электростанций топливная составляющая стоимости электроэнергии в 2-2,5 раза меньше, чем у обычных ДЭС. Что ещё важно, так это то, что газопоршневые двигатели малых электростанций могут работать и на промышленных газах: коксовом, биогазе, шахтном и др. У нас ГДЭС внедряются пока медленно, хотя в настоящее время многие российские заводы приступили к производству таких электроустановок.

Гибридные электростанции. Наиболее перспективными в удаленных и арктических районах являются комбинированные (гибридные) электростанции, например, ветродизельные электростанции (ВДЭС). Такие электростанции обеспечивают сокращение потребления дизельного топлива на 30-50% и увеличивают жизненный цикл дизельгенераторов в 2-3 раза. Гибридные электростанции при своей круглогодичной эксплуатации снижают потребление жидкого топлива в 4-6 раз и имеют срок окупаемости не более 3-х лет.

Интерес представляет комбинированный автономный блок-модуль биогазо-ветро-солнечной тепло-электростанции ЗАО ЦЕНТР «ЭКОРОС», в состав которого входят:

биогазовая теплоэлектростанция мощностью не менее 10-15 кВт (электрических) и не менее 60 кВт (тепловых);

ветроэлектрическая станция мощностью не менее 16-32 кВт;

станция солнечного теплоснабжения мощностью 2300 литров воды в сутки с температурой не менее 60 С.

Малые атомные электростанции. В более отдалённой перспективе предпочтения, видимо, будут отдаваться малым АЭС, так как в удалённых и труднодоступных местах, особенно в условиях Крайнего Севера, куда сложно и крайне дорого обеспечить доставку топлива, они будут наиболее эффективными.

Пока малые атомные теплоэлектростанции (АТЭС ММ) намечается построить в четырех городах России: Вилючинске (Камчатка), Северодвинске (Архангельская область), Дудинке (Красноярский край) и Певеке (Чукотка).

Кроме того, всё более настоятельно требуется создание атомных электростанций мощностью от 1,5 до 6-10 МВт для снабжения энергоресурсами небольших селений и районов. Стратегия развития малой энергетики России для решения подобных задач предусматривает строительство плавучих АЭС с использованием судовых технологий, а в этом деле, как известно, у России опыт большой.

Однако на осуществление таких проектов требуются значительные инвестиции, что, в первую очередь, и тормозит строительство таких электростанций. Например, стоимость строительства атомной электростанции малой мощности в Северодвинске составит примерно 180-200 млн. долларов. Установленная мощность этой АТЭС ММ составит 70 МВт электроэнергии и 50 Гкал тепловой энергии, сроки окупаемости проекта не менее 13 лет.

Малая гидроэнергетика (МГЭС). Экономический потенциал гидроэнергетики в мире составляет 8100 млрд. кВт·ч. Доля малых и микроГЭС составляет около 10% общего экономического гидропотенциала мира. Лидером в развитии малой гидроэнергетики является Китай. Установленная мощность МГЭС в этой стране превышает 20 тыс. МВт. Широкое распространение малые ГЭС получили в Австрии, Финляндии, Норвегии и Швейцарии.

В России экономический потенциал МГЭС составляет 200 млрд. кВт·ч/год, а используется всего 1-2 %. В настоящее время в России работают немногим более 300 МГЭС, общей мощностью 1000 МВт. Разумеется, в ближайшие годы малые и микро-ГЭС будут востребованы и в нашей стране. Правительством Республики Дагестан, например, принята специальная «Программа строительства малых гидравлических электростанций в республике до 2010 г.», которая успешно выполняется.

На мой взгляд, назрело время вернуться к проблеме восстановления микро - и малых ГЭС в России. Как известно, в 50-60 годы малых ГЭС в нашей стране было более 10 тысяч, но в связи со строительством в последующие годы большого количества крупных электростанций, малые гидростанции были заброшены. По этим же причинам было прекращено и производство отечественного оборудования для таких гидростанций.

Однако сегодня, в связи развитием фермерских хозяйств на селе, увеличением количества небольших частных предприятий, интерес к малым и микро-ГЭС растёт. Это начинает учитывать и наша промышленность. В стране растёт производство оборудования для микро- и малых гидростанций. Интерес представляют разработки ОАО «МНТО ИНСЭТ». Мощность гидроагрегатов этого общества колеблется в диапазоне от 10 до 6000 кВт. Стоимость 1 кВт микро - и малых ГЭС составляет 300 -900 долларов США.

Геотермальная энергетика. Надо отметить, что установленная мощность ГеоТЭС в мире достигла свыше 8000 МВт. В США показатель установленной мощности приблизился к отметке 3000 МВт. Произведенное на ГеоТЭС электричество вместе с теплом, напрямую идущим на обогрев и промышленные нужды, составляет в энергобалансе этой страны более 1%.

В Мексике геотермальная составляющая превышает 4%, но абсолютный лидер - Филлипины, где десятки ГеоТЭС общей мощностью 2000 МВт вырабатывают пятую часть всей электроэнергии, производимой в стране. В Исландии все потребности страны в тепле и электроэнергии обеспечиваются за счёт геотермальных ресурсов.

Россия располагает огромными геотермальными ресурсами, используя которые для теплоснабжения городов и поселков, наша страна могла бы экономить 20-30% ископаемого топлива в течение ближайших 5-10 лет. Но, обладая такими запасами геотермальной энергии и являясь технологическим лидером в этой области, Россия значительно отстаёт в их практическом использовании.

В настоящее время в нашей стране действуют 3 геотермальных электростанции, расположенные на Камчатке: Паужетская ГеоЭС, Верхне-Мутновская ГеоЭС и Мутновская ГеоЭС. Их суммарная мощность составляет более 70 МВт. Кроме того, на Курильских островах работает три небольшие геотермальные установки.

Ведётся строительство 3-го блока Мутновской ГеоЭС, которая состоит из 4-х блоков по 25 МВт. ОАО "Геотерм" разработало также ТЭО инвестиций на сооружение 4-го блока Верхне-Мутновской ГеоЭС с использованием бинарного цикла, что позволит увеличить эффективность использования геотермального теплоносителя на 20-25%.

Схема геотермальной бинарной электрической станции представлена на рис. 2.

В Ставропольском крае одобрена концепция и бизнес-план комплексного использования геотермальных ресурсов Казьминского месторождения. Температура воды здесь достигает 124 °С, а наличие 14 пробуренных скважин позволяет получить в год не менее 24 млн. кВт·ч электроэнергии, вырабатываемой на бинарной ГеоЭС, и около 300 тыс. Гкал тепла. В Краснодарском крае подготовлен проект использования геотермальных вод для тепло- и электроснабжения г. Лабинска общей тепловой мощностью 100 МВт и электрической - 4,0 МВт.

Важно отметить, что для развития геотермальной энергетики в стране имеется необходимое отечественное оборудование, производство которого налажено в ОАО «Калужский турбинный завод».

Дальнейшее расширение промышленного использования месторождений геотермальных вод позволит нашей стране в значительной мере сократить потребление природного газа за счет перехода на использование более дешевых источников энергии. Одним словом, в ближнесрочной перспективе, среди возобновляемых источников энергии, геотермика, опирающаяся на турбинные технологии, будет играть важную роль.

Тепловые насосы (ТН). Прежде всего, важно отметить, что тепловые насосы, используя низкопотенциальное тепло воздуха и грунтовых вод, производят тепла в 3 -7 раз больше, чем потребляют электрической энергии. В настоящее время в мире более 10 млн. ТН, общей мощностью 30 тыс. МВт. Широко применяются тепловые насосы в Швеции, Германии, Австрии, США и Японии. По прогнозам МИРЭС доля тепловых насосов в теплоснабжении в мире к 2020 г. составит 75 %.

В России тепловые насосы используются пока недостаточно, хотя возможности для использования их огромны. В нашей стране сегодня немногим более 100 ТН, а их суммарная мощность составляет примерно 30 МВт.

На рис. 3 представлена схема одного из тепловых насосов, производимого ЗАО НПФ «Тритон-лтд». Стоимость оборудования ТН колеблется в пределах от 80 до 180 долларов США за 1 кВт тепловой энергии, а сроки окупаемости, не превышают 3 лет.

Перспективным направлением применения тепловых насосов является использование тепла обратной сетевой воды в системах дальнего транспортирования тепла, а также - дымовых газов. Причём, чем выше температура используемого источника тепла, тем лучше энергетический баланс. При этом, большинство теплонасосных систем обходятся без поддержки отопительных котлов даже в самые холодные периоды времени, поэтому перспективы таких установок в нашей стране огромны.

Приливные электростанции (ПЭС). Общий потенциал использования приливной энергии мирового океана оценивается в 800 ГВт, что может обеспечить до 15% мирового энергопотребления. В настояшее время действует ПЭС Ранс во Франции (249 МВт), Аннаполис - в Канаде (20 МВт), три ПЭС - в Китае, одна - в Корее, а также Кислогубская ПЭС (400 кВт) в России.

В России есть большие возможности для строительства приливных станций. По расчетам ученых, лишь в Европейской части и на Дальнем Востоке нашей страны от энергии прилива может быть получено более 120 ГВт мощности.

Специалистами Научно-исследовательского института энергетических сооружений разработана для приливных электростанций принципиально новая, ортогональная турбина, не имеющая аналогов в мире. Ими подготовлены также предложения по строительству на базе типового блок-модуля, с использованием ортогональной турбины, Тугурскую ПЭС (мощностью 8 млн. кВт) и Мезенской ПЭС (11,4 млн. кВт). Использование новой турбины на этих ПЭС позволиет уменьшить капитальные вложения на их сооружение на 17 %, по сравнению с затратами на ПЭС с осевыми капсульными агрегатами.

Энергоустановки с использованием топливных элементов (ТЭ). В последние годы во многих странах высокими темпами развивается электрохимическая энергетика с использованием водорода и топливных элементов. Высокая эффективность ТЭ, отсутствие движущихся частей, шума, экологическая чистота вызывают всё больший интерес к таким установкам.

Рынок топливных элементов в США, например, за последние 5 лет вырос с 218 млн. до 2,4 млрд. долларов, при среднегодовом росте 62 %. Большое внимание использованию топливных элементов уделяют Европейский союз, Япония и Англия. В Японии, например, планируется создать до 2010 г. энергоустановок на топливных элементах общей мощностью 2000 МВт. В Великобритании с помощью регенеративных топливных элементов планируется выравнивать графики нагрузки.

В США, Германии и Японии создаются комбинированные энергетические установки по выработке электроэнергии и тепла с использованием топливных элементов, ГТУ, ПГУ, энергии ветра и солнца, получившие название гибридных энергоустановок (ГИЭУ). Реально достигнутый КПД ГИЭУ в настоящее время составляет 60 %, к 2010 г. намечается достигнуть 70 %, а в перспективе, при комбинированной выработке электрической и тепловой энергии, - 85-90 %.

В России также многие годы успешно ведутся работы по созданию энергоустановок на базе топливных элементов, предназначенных в первую очередь для космических исследований. В последнее время к созданию высокоэффективных энергоустановок на основе топливных элементов, в том числе и гибридных, подключились и наши отраслевые институты. Одним словом, это перспективное направление в энергетике, несомненно, получит дальнейшее развитие и займёт важное место в малой энергетике нашей страны.

Ветроэнергетические установки (ВЭУ). Передовые страны мира определили своей целью увеличить долю выработки электроэнергии ветроэлектростанциями к 2020 году до 12%. При поддержке и поощрении государства ветроэнергетика успешно развивается в таких странах, как: Германия, Дания, США, Великобритания, Испания, Индия. В 2002 году суммарная мощность ветроустановок в мире достигла 31 ГВт, к концу 2003 г. - почти 37 ГВт, в текущем году - более 50 ГВт.

В США, например, мощность смонтированных ветроустановок сегодня составляет порядка шести тысяч МВт, а к 2020 году, в соответствии с принятой программой развития ветроэнергетики в стране, должна достигнуть 80 тысяч МВт.

Россия также обладает огромными ветроэнергетическими ресурсами, особенно на территории Крайнего Севера, Юга России и Дальнего Востока - где использование энергии ветра экономически выгодно. Экономический потенциал ветровой энергии в нашей стране составляет примерно 260 млрд. кВтч/год, т.е. около 30% производства электроэнергии всеми электростанциями России.

Первая в мире ветроэлектростанция ЦАГИ Д-30, мощностью 100 кВт была построена в 1932 году в Крыму. Но увлечение масштабными энергетическими проектами в шестидесятые-восьмидесятые годы в нашей стране надолго затормозило развитие малой энергетики.

Тем не мене, в России уже действуют:

Заполярная ветроэлектростанция мощностью 1,5 МВт (Комиэнерго),

Куликовская ВЭС - 5,1 МВт (Янтарьэнерго),

Маркинская ВЭС - 300 кВт (Ростовэнерго),

Марпосадская ВЭС - 215 кВт (Чувашэнерго),

ВЭС «Тюпкельды» - 2,2 МВт (Башкирэнерго),

Чукотская ВЭС на мысе Обсервации - 2,5 МВт (Чукотэнерго),

ВЭС на острове Беринга - 500 кВт (Камчатскэнерго).

На Калмыцкой ВЭС мощностью 22 МВт (Калмэнерго), из-за отсутствия средств смонтированы пока только 2 ВЭУ «Радуга-1000», а работает одна. На побережье Финского залива в Ленинградской области намечается построить первую в России промышленную ветроэлектрическую станцию мощностью 75 МВт. На её строительство потребуется примерно 100 млн. долларов США.

В настоящее время изучается возможность строительства в Калининградской области "Морского ветропарка", состоящего из 25 ветроустановок по 2 мегаватта каждая, в 500 метрах от берега Балтийского моря. Реализация этого проекта, явится первым шагом в нашей стране по использованию шельфовой зоны моря для возведения ВЭС большой мощности.

Строительство ветроэлектростанций, безусловно, будет продолжаться и дальше, но их сооружение должно осуществляться, прежде всего, в тех местах, где не только хорошие ветра, но и отсутствует централизованное электроснабжение, так как эффективность ВЭС пока мала, а стоимость электроэнергии, произведенной ими, в 3 раза больше, полученной от традиционных источников. Поэтому сроки окупаемости таких станций велики.

Солнечные энергоустановки. На мой взгляд, достойное место в энергобалансе многих регионов нашей страны в перспективе могут занять солнечные энергоустановки, особенно горячего водоснабжения.

Солнечные установки теплоснабжения и горячего водоснабжения наибольшее распространение получили в Краснодарском крае. Одна из первых энергоустановок в крае действует с 1989 г. на крыше издательства "Советская Кубань"(432 коллектора), В пансионате "Лесная поляна" в 1999 г. установлено 68 коллекторов, которые обеспечивают горячее водоснабжение в летнее время. Хорошо себя зарекомендовали солнечные установки горячего водоснабжения Краснодарской краевой больницы и санатория «Лазаревское» в г. Сочи.

Сегодня наиболее перспективными являются солнечные установки теплоснабжения и горячего водоснабжения для индивидуальных потребителей. Стоимость системы горячего водоснабжения и отопления, например, для дома площадью до 250 м², с использованием солнечных коллекторов, срок эксплуатации которых не менее 30 лет, обойдётся владельцу около десяти тысяч долларов США, или 90 центов в день.

В последние годы в нашей стране не только расширяется производство солнечных коллекторов, но и повышается их качество, снижается себестоимость. Например, солнечные коллектора ОАО «Ковровский механический завод» и ФГУП НПО «Машиностроение» по своим характеристикам не уступают лучшим мировым аналогам. Причём один м² такого коллектора стоит примерно 170 долларов США.

В области солнечной электроэнергетики наиболее перспективными признаны фотоэлектрические установки с прямым преобразованием солнечного излучения в электроэнергию с помощью солнечных фотобатарей. Фотоэлектрические модули, преобразующие энергию солнечных лучей в электричество, имеют в своей основе кристаллический или аморфный кремний и, в зависимости от площади модуля, мощность его может достигать 80-1000 и более Вт, а снимаемое напряжение составляет 12, 24, 48 В (табл. 3).

В настоящее время в мире наблюдается настоящий бум производства фотоэлементов для прямого преобразования солнечной энергии - в электрическую. Ежегодные темпы их роста за последние годы составили 30 %. В США, их годовое производство достигло 60 МВт, в Японии - 80 МВт, в Германии - 50 МВт. В Германии и США успешно реализуется специальные программы в этой области электроэнергетики.

Однако, солнечная энергия пока дорога и малоэффективна, требует больших затрат на эксплуатацию. Цена электроэнергии на солнечных фотоэнергетических установках хотя и снизилась за последние годы, но всё ещё велика, около 20 центов за кВт.ч.

Энергетические установки с использованием биомассы. В большинстве стран Западной Европы, в США, Канаде, а также в Китае, Индии и Бразилии, большое внимание уделяется использованию биомассы, как источника экологически чистого топлива и энергии.

В России ежегодное количество органических отходов составляет более 390 млн. тонн, в том числе сельскохозяйственных - более 250 млн. тонн. Сегодня у нас имеются интересные разработки энергетических установок для использования энергии биомассы, налаживается производство отечественного оборудование для них.

Но пока мы имеем дело, как правило, лишь с экспериментальными и демонстрационными образцами. Например, на рис. 4 представлена схема биогазоэнергетического модуля БИОНЭ - 1, разработанного ЗАО ЦЕНТР «ЭКОРОС». На его базе построена первая биоэнергетическая мини-тепло-электростанция, с попутным производством органического удобрения, в Агроплемфирме «Искра» Московской области. Одним словом, разработки есть, но дальше опытно-эсперементальных установок дело не идёт. Хотя возможности для использования таких энергоустановок в нашей страны очень велики.

Мусоросжигательные заводы с энергетическими установками. Необходимость переработки во многих регионах постоянно увеличивающихся твёрдых бытовых отходов, настоятельно требует расширения строительства мусоросжигательных заводов с выработкой тепла и электроэнергии.

Сегодня мусоросжигательных заводов, производящих энергию, много в Германии, Японии, Швейцарии, Бельгии и других странах. В России такие заводы, активно стали строиться только в последние 15-20 лет. Они имеются во Владивостоке, Владимире, Москве, Мурманске, Пятигорске, Сочи и Челябинске. Строится такой завод и Санкт-Петербурге. В Москве имеется программа строительства 10 таких заводов. Однако эйфории по поводу дальнейшего тиражирования таких заводов, видимо, не должно быть. И на это имеются серьёзные причины.

Во-первых, сжигание твёрдых бытовых отходов, дело крайне дорогое и, во-вторых, далеко не безвредное. Все такие заводы относятся к опасным производствам, не ниже 2-й категории. Выбрасываемые ими диоксины - являются большой текущей проблемой этих заводов, а загрязнение окружающих территорий тяжёлыми металлами - большой и перспективной, так как избавиться от них не возможно в течение многих лет.

Именно этими причинам вызвано закрытие в последние годы некоторых мусоросжигательных заводов в Англии, Нидерландах, заражение территории вокруг которых диоксинами превышает среднее по стране в 50-100 раз. Такие же проблемы возникли в Польше и других странах. Одним словом, некоторые из этих заводов оказались опасней полигонов для захоронения мусора.

Поэтому решение о строительстве таких заводов на перспективу, видимо, следует принимать лишь с учётом конкретной ситуации с твёрдыми бытовыми отходами и состоянием экологии, сложившейся в том или ином регионе. К тому же, на большинстве наших мусоросжигательных заводов энергетические установки хотя и имеются, но по разным причинам фактически не работают.

Некоторые проблемы, которые следует учитывать при развитии малой энергетики, в том числе и на базе возобновляемых источников энергии.

Во-первых, речь идёт о необходимости учёта таких специфических особенностей работы энергоустановок на ВИЭ, как изменение водных, воздушных и солнечных потоков, неустойчивость в их работе, в том числе и длительные перерывы. В связи с чем, представляется целесообразным создавать гибридные энергоустановки, то есть одновременно использовать в них несколько источников энергии.

Во-вторых, при строительстве мини и малых электростанций надо использовать модули высокой заводской готовности, предусматривать автоматизированные системы управления ими, а так же периодическое обслуживание их силами заводов - изготовителей оборудования.

В-третьих, при создании энергоустановок ВИЭ надо быть готовым к большим первоначальным инвестициям и высоким тарифам на энергию. К уровню действующих в энергетике России тарифов, приближается стоимость электроэнергии, вырабатываемой только энергоустановками, с использованием геотермальных вод. Стоимость электроэнергии, вырабатываемой электростанциями на базе других ВИЭ, значительно дороже.

В-четвёртых, крайне важно, искать пути экономии затрат на эксплуатацию таких электростанций. Например, обеспечить их пуск, работу и останов в автоматическом режиме, а обслуживание и ремонтные работы выполнять вахтовым методом. Разумеется, что всё это требует ускоренного развития в энергетике, средств связи и телемеханики.

В-пятых, предпринимая шаги по расширению в перспективе строительства малых электростанций, мы должны решать и проблемы, которые с этим связаны. Речь идёт, в частности, об адаптации малых энергетических установок к работе в составе Единой энергетической системы, а также о параллельной работе с другими электростанциями.

Размещено на Allbest.ru