Энергетика Севера: проблемы и пути их решения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Энергетика Севера: проблемы и пути их решения

Сергей ГОЛУБЧИКОВ,

кандидат географических наук

Энергетическая система Севера напоминает сегодня больного с инфарктом, которого пытаются реанимировать косметическими средствами, в то время как организм требует оживления самой системы кровообращения. Каким же образом вывести эту важнейшую системообразующую отрасль из состояния комы?

1 Мастепанов A.M., Саенко В.В., Рыльский В.А., Шафраник Ю.К. Экономика и энергетика регионов Российской Федерации. М., Экономика, 2001, 480стр.

Районы децентрализованного энергоснабжения занимают около 60% территории России и находятся главным образом на севере страны. По мнению специалистов, решить проблемы энергетики северных регионов только за счет крупного энергостроительства невозможно ни в ближайшей, ни в отдаленной перспективе.

В зоне Российского Севера эксплуатируются более 12 тысяч дизельных электростанций (ДЭС) мощностью от 100 кВт до 3.5 МВт; средний расход завозимого дорогостоящего топлива составляет на каждой из них от 360 (на современных ДЭС) до 480 (на старых ДЭС) т у.т. К этим электростанциям следует добавить и почти такое же количество мелких котельных (только в районах Дальнего Востока их число достигает 5 тысяч). На Севере эксплуатируются две атомные станции -- Кольская мощностью 1760 МВт (на ее долю приходится 48% суммарной мощности электростанций Мурманской области) и Билибинская на Чукотке мощностью 68 МВт1, В энергетическом балансе Севера свыше 70% мощностей приходится на экологически "грязные", органические виды топлива -- уголь, мазут и дрова, завоз которых весьма дорог. Поэтому все острее становится проблема экологизации северной энергетики, которая должна стать более эффективной в экстремальных условиях Севера. Она должна базироваться на сочетании возобновляемых энергоресурсов (ГЭС, геотермальные ТЭС, ветроэлектростанции, ТЭС, работающие на местном природном газе, и т.д.) и малых атомных источников энергии, в частности плавучих атомных теплоэлектростанций (ПАТЭС).

В условиях Крайнего Севера перспективны мобильные атомные станции небольшой мощности. Оборудуются такие ПАТЭС теми же реакторами (КЛТ-40С), что и атомные ледоколы. Принципиальные преимущества мобильных станций -- в компактной форме отходов и отсутствии выбросов продуктов сгорания. Плавучие атомные станции, выполненные в форме баржи, легко перегоняются в места, где есть потребность в электричестве и горячей воде. ПАТЭС могут служить аварийным источником теплоэлектроснабжения в районах стихийных бедствий. Они идеальны для энергообеспечения отдаленных районов, строительных работ на побережьях с неразвитой инфраструктурой, нефтегазодобывающих платформ на шельфе, для сжижения природного газа с целью его дальнейшей транспортировки танкерами. ПАТЭС требует для своей установки всего 3-6 га прибрежной акватории и 2 га береговой площадки для вспомогательных сооружений. Обслуживается станция вахтами-экипажами (50-60 чел.), сменяемыми каждые 4 месяца. Мощности одной ПАТЭС хватит, чтобы полностью обеспечить теплом и энергией такой город, как, например, Петропавловск-Камчатский. Малые мобильные атомные станции заменят тысячи автономных дизельных станций, загрязняющих окружающую среду и имеющих высокую стоимость электроэнергии. Так, только в Магаданской области насчитывается свыше 1200 небольших дизельных электростанций. Они вырабатывают электроэнергию, себестоимость которой в 5-6 раз выше той, которую дают небольшие атомные станции.

2 Pыльcкий В.А., Антоненко Г.В. Основные проблемы энергоснабжения районов Севера. В сб. "Проблемы Севера", вып. 22. М., "Наука", 1986, стр. 86-93.

Перспективно использование на Севере и геотермальных ресурсов. Артезианские бассейны термальных вод выявлены в Саяно-Байкальской горной системе, в Бурятии (здесь насчитывается около 400 термальных источников), в Якутии, на севере Западной Сибири, Чукотке (здесь известны 13 высокотермальных источников с суммарным дебитом 166 л/с). Самый "горячий" район -- Курило-Камчатский вулканический пояс. На Камчатке выявлено 70 групп термальных источников, 40 из них имеют температуру около 100°С. Только наиболее крупные источники дают столько тепла, сколько можно получить от сжигания 200 тыс. т у.т. Себестоимость получения 4.2 ГДж тепла в системах геотермального теплоснабжения Камчатки в 10 раз ниже, чем в котельных Петропавловска-Камчатского2.

В 1967 г. здесь была построена Паужетская геотермальная станция мощностью 11 тыс. кВт с тремя агрегатами. Недавно введена в строй Верхне-Мутновская геотермальная станция установленной мощностью 8 МВт, состоящая из двух агрегатов. В ближайшее время планируется расширить Верхне-Мутновскую и Паужетскую ГеоТЭС (до 25 МВт), а на Курильских островах возвести еще и Океанскую ГеоТЭС.

Канада тоже планирует сооружение на своем Севере нескольких ГеоТЭС общей мощностью 20 МВт (сегодня мощность канадских ГеоТЭС достигла 0.7 млн. кВт). Но дальше всех в использовании геотермальных ресурсов продвинулась Исландия. Установленная мощность всех исландских геотермальных станций еще в 1988 г. составляла 39 МВт, за счет чего стране удается ежегодно экономить 300 тыс. т у.т.

Однако в последние годы наметилась тенденция к сокращению использования геотермапьной энергии. Не оправдались радужные прогнозы на то, что к 2000 г. в связи с широким, практически повсеместным строительством геотермальных станций их мощность достигает 500 млн. кВт. Предполагалось, что 21% геотермапьной энергии будет приходиться на Северную, 25% -- на Южную Америку, 18% -- на Австралию и Океанию. В действительности же мощности ГеоТЭС в мире к концу 1990-х гг. сократились более чем вдвое -- всего до 3.6 млн. кВт. Причина снижения интереса к геотермальным источникам энергии -- трудности в эксплуатации станций, их негативное воздействие на окружающую среду и возрастающая стоимость 1 кВт установленной мощности. К тому же геотермальная энергетика не мобильна, она территориально привязана к источникам, находящимся порой в труднодоступных, малоосвоенных, преимущественно горных районах (за исключением, пожалуй, Исландии).

3K. Флейвин, С.Данн. Создание новой энергетической системы. В сб. "Состояние мира. 1999". М., Весь мир, 2000.

В Канаде, Швеции, Норвегии, Финляндии, на Аляске все более широкое применение, помимо малых гидроэлектростанций, находят солнечные электростанции. В 2000 г. доля солнечной энергии в энергоснабжении Канадского Севера достигла 5%. Повышение эффективности солнечных элементов и качества материалов позволило за два последних десятилетия снизить на 80% затраты на их сооружение. Сейчас солнечные элементы встраивают в кровельную черепицу, керамические плитки и оконные стекла, что позволяет получать электричество и в отдельных зданиях. Суммарная мощность солнечных батарей возросла в мире со 150 МВт в 1985 г. до 900 МВт к 1999 г.3

Опыт работы солнечных электростанций показал, что в условиях длительного полярного дня большую пользу приносит не только пассивное использование солнечной энергии (зеркальные веранды, усиленная теплоизоляция), но и пассивные системы теплоснабжения (солнечные коллекторы с водой или с другим аккумулятором тепла). Не потеряли своего значения и активные системы фотоэлементов, функционирующих также и при облачной погоде.

Все шире используется на Севере и энергия приливов. В России на северном побережье Кольского полуострова построена Кислогубская приливная электростанция (ПЭС). Опыт эксплуатации этой станции позволил разработать новое проектное решение для строительства ПЭС на Кольском полуострове мощностью до 40 тыс. кВт.

В Тургурском и Пенжинском заливах Охотского моря, в районе Шантарских островов (здесь приливы достигают 13 м), перспективно строительство приливных электростанций мощностью от 7 до 25 млн. кВт. Предполагается построить Лумбовскую приливную электростанцию (320 тыс. кВт) на Кольском полуострове. Разработан проект Беломорской приливной электростанции мощностью 14 млн. кВт с гигантской плотиной, отсекающей всю мелководную часть Мезенской губы Белого моря.

Россия обладает колоссальным суммарным потенциалом энергии ветра. Вдоль берегов Северного Ледовитого океана на протяжении 12 тыс. км господствуют ветры со среднегодовой скоростью свыше 5-7 м/с. (Считается, что ветроустановки эффективны при среднегодовых скоростях ветра выше 4-5 м/с.) Суммарная мощность ветра на Севере достигает 45 млрд. кВт, Успешно работают ветроэлектростанции на Новой Земле, в Амдерме, на мысе Уэлен, на островах Врангеля, Шмидта, Командорах (остров Беринга). В ближайшее время предполагается соорудить Усть-Большерецкую ветроэнергетическую станцию на Камчатке мощностью 4 МВт и ряд других такой же мощности. Ветроустановки успешно заменяют на Севере малые дизельные электростанции, для работы которых необходимо завозить дорогостоящее (иногда импортное) топливо. Только доставка топлива к дизельным электростанциям, расположенным на Севере Канады, обходится вдвое дороже его самого, а удельные расходы в 1.7 раза превышает средние значения для южных районов этой приарктической страны.

Современные технологии значительно повысили эффективность ветроэнергоустановок (ВЭУ). Последние образцы ВЭУ имеют стекловолокнистые лопасти переменного шага с размахом до 40 м, электронные приводы с переменной скоростью и сложные системы управления с микропроцессорами. Энергия ветра теперь конкурентоспособна с традиционными ископаемыми источниками энергии, а суммарная мощность ВЭУ растет на 25% ежегодно и в 2000 г. превысила 9000 МВт во всем мире. энергоснабжение геотермальный ветроэнергоустановка

Ветроустановки, как и солнечные электростанции, особенно эффективны в небольших поселениях Севера, для автономных энергопотребителей, отдаленных от централизованных систем энергоснабжения. Для них энергия ветра и Солнца является самым экономичным источником электричества. Характерен в этом отношении пример Дании, разбросанной на многочисленных островах, которые трудно объединить централизованной энергосистемой. Сегодня здесь насчитывается свыше 4 тысяч ветроустановок, на которые приходится около 5% всей вырабатываемой в стране электроэнергии. Заметим, что энергии не только самой экологически чистой, но и дешевой. Если в начале 1990-х гг. 1 кВт ч ее стоил одну шведскую крону, то теперь -- в 4 раза дешевле. Это значительно меньше аналогичного показателя для АЭС и угольных ТЭС, и даже конкурентоспособной дешевой шведской гидроэнергии. Датские ветроустановки пользуются большим спросом -- свыше половины мирового спроса на них удовлетворяется датскими фирмами и их лицензиатами. Это явилось результатом стратегического предвидения государства, восприимчивого к нововведениям и к стратегическому партнерству с промышленностью, что позволяло Дании занять выгодные позиции в преддверии новой постиндустриальной эры.

Дальнейшее развитие получат в XXI веке и топливно-энергетические системы с вовлечением в хозяйственный оборот местных энергоресурсов в отдаленных или труднодоступных регионах Республики Саха (Якутия), Магаданской и Камчатской областей, Таймырского (Долгано-Ненецкого), Корякского, Чукотского и Эвенкийского автономных округов. Например, межрегиональная программа внедрения малотоннажных установок комплексной переработки углеводородного сырья в отдаленных районах Севера (в Ханты-Мансийском АО -- Нягань, в Эвенкийском АО -- Байкит, в Таймырском -- Дудинка и т.д.). В центрах газодобычи перспективны газотурбинные установки, имеющие высокую экономичность, вдвое превосходящую дизельные станции. Они надежны в работе и легко запускаются при низких температурах.

Биоресурсы Севера также являются дополнительным источником энергоснабжения. Дрова и отходы первичной переработки древесины используются на малых тепловых электростанциях. Так, на Аляске общие запасы недревесного растительного покрова оцениваются в 3 млрд. т у.т., что эквивалентно 500 млн. т нефти. Поселок Олд-Харбор на острове Кадьяк (США) с населением 340 человек снабжается биогазом, полученным с помощью термохимической обработки тундрового кустарника.

4 "Состояние мира. 1999", М., Весь мир, 2000, стр. 40.

Автономные и компактные источники энергоснабжения (приливные и солнечные электростанции, топливные элементы, энергоустановки, работающие на биогазе) находят все более широкое применение. Это позволит воскресить мечту Томаса Эдисона о децентрализованной выработке электроэнергии в малых масштабах. По мнению авторов доклада "Создание новой энергетической системы" К. Флейвин и С. Данн ("World Watch Institute")4, уменьшение зависимости энергопотребителей от централизованных энергосетей и энергетических монополистов станет важнейшей особенностью энергетики XXI века.

Если XX век можно назвать "нефтяным", то XXI век реально может стать эрой водородной энергетики. Ученые считают, что открытие дешевого и эффективного способа электролиза воды могло бы превратить водород в господствующий энергоноситель в недалеком будущем. Так, большие перспективы открываются у топливных элементов. Топливные элементы сегодня применяются в легковых автомобилях, автобусах, больницах, на военных базах, предприятиях по переработке промышленных стоков, разрабатываются они и для сотовых телефонов, ноутбуков. Использование малогабаритных топливных элементов и других альтернативных возобновляемых автономных источников энергии позволит децентрализировать энергосистему, сократить расстояние между источником энергии и ее потребителем.

Возможности новых технологий очень широки -- достаточно проследить путь, пройденный за два десятилетия компьютерной отраслью (от производства громоздких электронно-вычислительных и допотопных счетно-решающих машин до компактных карманных ноутбуков). Следует отметить, что возобновляемые энергоресурсы энергии распределены относительно равномерно, поэтому лидерство в их использовании скорее всего завоюют страны не с огромным природно-ресурсным потенциалом, а небольшие государства с квалифицированной рабочей силой,восприимчивостью к нововведениям, эффективными финансовыми структурами и стратегическим предвидением (например, Дания или Швеция). Примером такой страны стала приарктическая Исландия. В 1997 г. премьер-министр этой небольшой страны объявил о плане создания "водородной экономики" в ближайшие 15-20 лет. Правительство Исландии активно сотрудничает с фирмами "Daimler-Benz" и "Ballard Power Systems" в реализации проекта перевода рыболовного флота страны на водород, а автомобильного парка -- на метанол и водород. Изучается также вопрос экспорта этих энергоносителей в другие страны.

Огромные пространства редконаселенного Севера в первую очередь нуждаются в децентрализованной автономной системе энергообеспечения, независимой от дорогостоящих поставок органического топлива. Альтернативная энергетика, построенная на использовании возобновляемых источников энергии, может стать той путеводной звездой, которая выведет Российский Север из продолжительного социально-экономического кризиса на путь устойчивого развития.

Размещено на Allbest.ru