Концепция создания инновационной зоны на основе использования возобновляемых источников энергии в РСО-Алания

Размещено на http://www.allbest.ru/

Концепция создания инновационной зоны на основе использования возобновляемых источников энергии в РСО-Алания

В статье рассматривается создание инновационной зоны «Тагаурия» на территории РСО-Алания, ядром которой должно стать масштабное использование возобновляемых источников энергии (ВИЭ)

В электроэнергетическом секторе России наблюдается системный кризис, об этом говорят все более учащающиеся технические сбои, высокий физический и моральный износ основных фондов (до70-80%), низкий уровень профессиональной подготовки в отрасли. Одна из причин сложившейся ситуации -недополучение отраслью значительного объема инвестиций. По ряду причин, электроэнергетический сектор не является слишком финансово привлекательным для частных инвесторов. Инвестиции в сегодняшних реалиях являются не только финансовыми средствами обеспечивающими воспроизводство основных фондов, но и выступают источником повсеместного внедрения инноваций. Инновации для любой системы являются своеобразным локомотивом подъема и повышения эффективности. Поэтому инновации в энергетическом комплексе смогут обеспечить новый уровень функционирования энергетической системы, будут способствовать повышению её безопасности и экономически устойчивого развития, повышению энергоэффективности.

Многие специалисты указывают на исчерпаемость в обозримой перспективе основных источников нефти в России и переходу страны от экспорта нефти к ее импорту к середине 20-ых годов этого столетия. Не смотря на это, продолжается ничем не обоснованный рост ее добычи. Причем большая часть получаемого объема идет на экспорт, а вырученные средства не используются для развития инфраструктуры и диверсификации экономики с ее переходом от сырьевой к инновационной, в том числе к инновационной альтернативной энергетике, основанной на возобновляемых источниках энергии, а аккумулируются в обесценивающихся валютных фондах, которые работают на экономики зарубежных стран. Хотя, если доход от продажи углеводородов на внешних рынках, направлять на внутренний рынок, путем вложения на развитие инфраструктуры, модернизацию промышленности и развитию новых технологий, это бы сформировало в рамках национальной российской экономики мультипликативный эффект.

Конкурентоспособность российской экономики в первую очередь зависит от критерия энергоемкости. Как известно российская экономика одна из самых энергоемких в мире. Эту проблему решить можно при помощи двух путей: модернизации и повышению энергоэффективности и переходу к альтернативной энергетике.

К сожалению больше всего бюджетных средств поступает в те отрасли производства энергии, которые наиболее опасны для

окружающей среды и оказывают вредное воздействие на здоровье людей. Так, к примеру, производство энергии на атомных станциях финансируется в основном из бюджета. Технологии, основанные на использовании возобновляемых источниках энергии, практически не имеющих побочных пагубных эффектов, менее всего поддерживаются бюджетными средствами. Такие направления, как солнечная энергетика, использование тепла земли, энергосбережение, имеют незначительную финансовую поддержку. Существующее положение дел не может не удивлять, поскольку именно применение возобновляемых источников энергии и энергосбережение могут существенно помочь в решении современных энергетических проблем. Сказанное подтверждается многочисленными аналитическими материалами и статистикой. В этой связи, бизнес - сообществу, в особенности компаниям сырьевой направленности, ведущим добычу и переработку металлов, нефти и природного газа, а также энергетикам, например, ОАО «ГидроОГК», ОАО «Газпром», ОАО «Норильский никель», УГМК и др. необходимо обратить серьезное внимание на это перспективное инновационное

направление научно-технического прогресса, связанное с развитием современной альтернативной экологически чистой энергетики. Необходимо начать с энергодефицитных регионов, таких как Северный Кавказ, где сферой приложения усилий могут стать: малая гидроэнергетика, использование тепла Земли, солнечная энергетика. Для этого необходимо создать инфраструктуру инновационного процесса, включающую: систему информационного обеспечения, систему экспертизы, систему финансово-экономического обеспечения, систему инновационо - технологических центров, технологических инкубаторов, технопарков, специализированных организаций, венчурных фондов и др. Одной из основных составляющих инфраструктуры должны стать ВУЗы, на базе которых совместно с ведущими бизнес - структурами, можно создать инновационные учебно-научно производственные объединения. Располагая соответствующими зданиями и сооружениями, научно-техническим потенциалом, возможностью привлекать к реальным, востребованным производствам, научным исследованиям и разработкам студентов, аспирантов и докторантов высшая школа должна стать в России главной составляющей во всей системе инноваций в стране. Естественно, без серьезной финансовой поддержки государства и бизнеса такая задача не может быть решена.

Концепция развития хозяйственного комплекса Северного Кавказа предусматривает освоение малообжитых и слабо экономически развитых горных районов. Распределительные сети низкого напряжения для электроснабжения этих районов находятся в неудовлетворительном техническом состоянии, проходят в сложных рельефных и климатических условиях, имеют значительную протяженность, что осложняет условия их эксплуатации и приводит к неизбежным перебоям электроснабжения потребителей. Следует отметить, что многие небольшие селения в горной местности, часто остаются без энергии из-за низкой надежности распределительных сетей в горах и дефицита электроэнергии. Учитывая, что горная зона изобилует нетрадиционными источниками энергии (малые реки, ветер, солнце), можно обеспечить энергией не электрифицированные жилые и производственные помещения, а для сел и аулов иметь аварийные источники.

Как известно, основой любой деятельности является соответствующее энергообеспечение. Освоение территории необходимо начать со строительства источников энергии, которые должны обеспечить сооружаемые объекты экологически чистой возобновляемой энергией, в том числе ГЭС (таблица 1). Инновационная зона Тагаурия имеет годовой экономический гидропотенциал около 1,0 млрд. кВтч.

Для структуры потребления энергии в мировом масштабе все более актуальным становится использование возобновляемой экологически чистой энергетики, а также важным является временной аспект ее сохранения. Применение и разработка технологий для получения энергии из геотермальных источников является наиболее целесообразным с экономической точки зрения, по причине их широкого распространения и высокого потенциала. Базовым условием для получения энергетического ресурса при помощи использования геотермального источника энергии является геологические критерии территорий. Вулканическая деятельность или выходящие на поверхность земли горячие термальные воды делают возможным использование тепла земли без особых экономических затрат и сооружения сложных инженерных коммуникаций. По экспертным оценкам, существующие на сегодняшний день способы использования геотермальной энергии Земли позволяют без особых экономических затрат осуществлять процесс использования геотермального тепла Земли для текущих хозяйственно-бытовых нужд для малых и средних территорий. Технология подобных проектов основана на бурении скважины на глубину не более 100 метров и погружения в нее трубы. Жидкость, которая циркулирует в трубе и имеет температуру 10 градусов будет нагреваться теплом земли за счет функционирования теплового насоса примерно до температуры 45 градусов. Подобные скважины в летний период могут использоваться для охлаждения жилых помещений по средствам поставки холодной воды из глубинных недр Земли. Россия обладает большим потенциалом геотермальных энергоресурсов. Грамотное использование потенциала геотермальной энергии Земли позволит спланировать и возвести систему небольших, независимых и недорогих, а главное экологически безопасных источников электрической энергии и тепловой энергии.

Поэтому в рамках настоящего исследования особенный интерес представляет геотермальные ресурсы Северного Кавказа. На сегодняшний день в России имеются все необходимые технологии для освоения и массового использования геотермальной энергии Земли, основанные на комплексе фундаментальных исследований данной проблематики. Отечественные предприятия имеют хорошие наработки в области геотермального машиностроения - произведенное ими энергооборудование пользуется спросом зарубежных партнеров. Не смотря на это, наша страна в настоящее время занимает отстающие позиции в мире по освоению и развитию геотермальной энергетики, в первую очередь по причине инертности сложившейся системы энергетики. Традиционная углеводородная энергетика в России имеет очень влиятельное лобби, поэтому кроме программ и пилотных проектов в нашей стране отсутствуют серьезные законодательные и экономические платформы.

Источником тепловой и электрической энергии для инновационной зоны могут стать энергоцентрали, использующие геотермальную энергию, которая имеется в районе истоков рек Геналдон и Гизельдон (северные склоны гор Джимарайхох и Казбек) с запасами более 2,0 млрд. кВтч в год. Здесь же расположены действующий вулкан Казбек (последнее извержение 3-6 тыс. лет назад) и молодые неоинтрузивные массивы (2-3 млн. лет) Теплинского комплекса, находящиеся в непосредственной близости от дневной поверхности и имеющие на сегодняшний день температуры около 500° С. Район интенсивно расчленен разрывными нарушениями и зонами повышенной проницаемости большой мощности, которые могут быть коллекторами тепловых потоков. Глубина залегания геотермальных зон начинается со 100 м. То есть можно построить геоэлектростанции суммарной мощностью от 100 до 150 мВт. Такие станции могут обеспечить промышленные и сельскохозяйственные предприятия и жилье теплом, холодом и электроэнергией.

Учитывая, что мировой финансово -экономический кризис (2008 - 2010гг.) создал условия для переосмысления тренда развития экономики России и ускоренного перехода ее от сырьевой к инновационной и учитывая результаты настоящего исследования изложим основные предпосылки перехода к инновационному развитию (рис. 1):

* в настоящее время экономика России нуждается в срочном переходе от экономики сырьевой к экономике инновационной;

* задержка реформирования экономики в указанном направлении могут привести к технологическому отставанию России и ее деградации по мере истощения экспортируемых в настоящее время ископаемых ресурсов;

* существенными направлениями трансформации экономики может стать: разработка современных инновационных технологий и производств в области энергетики, производство материалов и изделий из них, организация «органического земледелия», разработка методов мониторинга, прогнозирования и управления опасных природных явлений, в том числе и в горной зоне Северного Кавказа, создание системы подготовки необходимых специалистов;

реализация части указанных задач может быть осуществлена за счет создания в горной части РСО-Алания самодостаточной экологичной инновационной зоны

«Кремниевая долина «Тагаурия».

Миссия инновационной зоны «Кремниевая долина «Тагаурия». Эффективное использование энергетических и природных ресурсов горной зоны РСОА с помощью малозатратных экологически и создание безопасных условий жизни для населения в РСОА и ЮФО и обеспечение экономически устойчивого развития энергосистемы региона.

Цель - создание современной энергетической инфраструктуры основанной на инновационном подходе к потреблению ресурсов, использование природного и энергетического потенциала: территории солнечной, гидро, гео, био и ветро энергии. Для решения этой цели предполагается развить следующие направления деятельности:

* создание энергоизбыточного региона с использованием экологически чистой возобновляемой;

* создание центра по разработке инновационных технологий для промышленности и аграрного производства, экологической возобновляемой энергетики, международного полигона по мониторингу, прогнозированию и управлению опасными природными явлениями, организация подготовки специалистов, способных ответить на возникающие в мире вызовы и риски;

* создание международного центра по разработке методов и технологии ведения многоаспектного, комплексного мониторинга опасных геологических процессов

катастрофического уровня, а также их прогноза и управления в виде постоянно действующих моделей;

* получение кремния и изделий из него для солнечной энергетики, электроники и светотехники и получение водорода;

Сырьевая направленность экономики России, физический и моральный износ основных фондов, устаревшие затратные технологии промышленного и аграрного производства

Угроза технологического отставания, ослабление отечественного промышленного и научно-технического потенциала

Обеспечение инновационного развития экономики, за счет создания технопарков типа «Кремниевая долина»

Создание энергетики, основанной на ВИЭ в РСОА. Разработка технологий использования ВИЭ. Организация производства монокремния и изделий из него. Уменьшение зависимости от импортных материалов

Создание современной системы конкурентной промышленности и сельского хозяйства

Поддержка науки и инновационных технологий, создание современной системы подготовки специалистов, соответствующих новым вызовам

* создание крупного курортно - источников минеральной воды и центра оздоровительного комплекса на основе международного туризма;

* круглогодичное энерго и ресурсосберегающее тепличное производство;

* создание международных учебных центров для подготовки специалистов различных уровней для работы по ВИЭ и горной тематике.

Создание инновационной зоны будет способствовать росту научно-технического производственного потенциала РСОА и ЮФО в целом за счет привлечения инвестиций коммерческих структур, кредитов и бюджетных средств, а также созданию рабочих мест для местного населения и привлечет высококлассных специалистов со всего мира. Финансирование проекта может осуществиться одним генеральным инвестором или консорциумом с привлечением собственных, кредитных и бюджетных ресурсов. Ориентировочная полная стоимость проекта 2 млрд. $ с окупаемостью вложений 5-7 лет. Возврат средств начнется сразу после пуска первых объектов.

Инновационная зона - база для альтернативной энергетики и полупроводниковой электроники, способствующая «созданию условий для вхождения России в состав основных производителей поликристаллического кремния электронной чистоты; создание в России условий для развития микроэлектроники, силовой электротехники и солнечной энергетики». В чистом виде кремний в природе не встречается это, как правило, оксиды кремния. Одно из самых чистых кремниевых соединений в природе -кварцит -- очищают до чистоты 98-99%, применяя сравнительно несложные технологии переплавки. В итоге получают технический кремний, используемый в металлургии, который и является исходным для получения поликристаллического кремния. Дальше идет сложный технологический передел, в результате которого получаются слитки от 150 мм в диаметре и метр-полтора высотой, из которых получают монокристаллический кремний для производства полупроводниковых электронных устройств и солнечных батарей. По экспертным оценкам, лет через 10-15 кремний может занять в мировой экономике и энергетике практически такое же важное место, как нефть и газ. Мировое производство сегодня составляет около 40 тыс. тонн поликристаллического кремния в год, но спрос на него стремительно растет. По оценке западных аналитиков, к 2100 году производство электроэнергии с помощью Солнца будет равняться всей электроэнергии в мире. Россия должна здесь занять свою нишу, и время для этого еще есть. Необходимо создать «кремниевую цепочку»: от производства технического кремния до получения изделий из кремния. Это даст возможность России войти в число мировых лидеров по производству кремния электронной чистоты и даст возможность развить солнечную энергетику и микроэлектронику.

Создание инновационной зоны «Кремниевая долина Тагаурия», является комплексным проектом по созданию в горной и предгорной зонах РСО-А самодостаточного инновационного центра мирового уровня, для освоения ВИЭ, получения кремния и изделий его переработки подготовило и опубликовало прогноз развития энергетики и возможных энергетических балансов до 2050 года, который предполагает что выработка энергии за счет возобновляемых источников в ЕС к 2030 году составит 45% , а к 2050 году может достичь 100%. Можно соглашаться или нет с таким прогнозом, но ясно одно: эра углеводородов к середине столетия может кончиться. К сожалению ни население, ни бизнес - сообщество, ни власть в нашей стране на это не обращают серьезного внимания. По видимому такой подход основан на уверенности в том, что Россия располагает огромными запасами энергоресурсов, и нет особой нужды их экономить, а также заниматься повышением эффективности использования энергоресурсов и переходом к альтернативной энергетике. Наши исследования показывают, что такие направления, как солнечная энергетика, использование тепла земли, энергосбережение, имеют незначительную финансовую поддержку. Существующее положение дел не может вызывать удивление, поскольку именно применение возобновляемых источников энергии и энергосбережение могут существенно помочь в решении современных энергетических проблем.

Одним из видов ВИЭ является солнечная энергетика. Во всех странах мира ведутся активные работы по созданию целой отрасли -солнечной энергетики. Известно, что 95% солнечных установок изготавливаются из кремния, спрос на который растет, не смотря на кризис. Стремительно развивается рынок энергосберегающих кремниевых светотехнических приборов. В качестве материала для производства солнечных ячеек и основных элементов электроники сегодня используется кремний. В этой связи ясно, что наиболее важной технологией для развития электроники и солнечной энергетики является производство полупроводникового кремния. Около 90% приборов, выпускаемых на высокотехнологичных предприятиях электронной промышленности, изготавливаются на его основе. Благодаря кремниевым микросхемам мировая цивилизация получила компьютерную и телекоммуникационную индустрию, а потребление кремния только для мировой электронной промышленностью возросло с 5 тыс. тонн в 1990 г. до 23 тыс. тонн в 2000 г. и должно составить около 35 тыс.тонн в 2010 г. При этом спрос опережает предложение на 2030%, и прогнозируется рост дефицита за счет расширения рынка мобильной связи , массовой компьюторизации и развитием светотехники с ипользованием кремния. Сегодня мировой рынок чипов, микроэлектронных систем и полупроводниковой светотехники оценивается в сотни миллиардов долларов, а кремний основной материал для этих устройств. Существующие в России предприятия, которые нуждаются в кремнии, вынуждены работать в основном на импортном сырье. Поэтому организация производства полупроводникового кремния становится стратегической задачей, которая определяет технологическую независимость и безопасность страны.

В этой связи создание инновационной зоны «Кремниевая долина «Тагаурия» с первого этапа - производства кремния, позволит в дальнейшем выстроить вертикально интегрированную структуру с ориентацией на выпуск конечной продукции в виде солнечных ячеек, микрочипов, полупроводниковых источников света и связанных с ними изделий.

Для эффективной работы инновационной зоны «Тагаурия» необходимо сформировать комплекс информационно взаимосвязанных и тесно взаимодействующих объектов различного вида -- научного, производственного, административного характера, сферы услуг и т.д. Вместе они представляют собой сложную самодостаточную систему, характеризующуюся множеством критериев и параметров, для устойчивой работы, которой требуется единая комплексная информационно-управляющая система контроля за отдельно взятыми объектами и системой в целом. Высокий уровень автоматизации и использования современных методов оптимизации, обработки информации и управления обеспечит реализацию контрольных и управленческих процедур, оперативную связь со всеми уровнями управления и координацию действий подсистем.

Как результат - это обеспечит устойчивую работу всей инновационной зоны. Структура инновационной зоны «Тагаурия», как системы взаимосвязанных объектов с единой подсистемой управления, может быть представлена в виде схемы, приведенной на рис.2.В этой связи создание системы мониторинга в реальном времени за состоянием всех элементов зоны, контроль за режимами их работы, как в целом, так и отдельных предприятий - сложная и актуальная проблема, имеющая большое значение для обеспечения эффективной работы.

Основой информационно-управляющей системы должна быть интеллектуальная программная среда, которая взаимодействует в реальном времени с аппаратно-программными подсистемами слежения за режимами работы технологических, экономических и прочих связанных объектов. Подобная система должна быть реализована по принципу автоматизированных информационно-управляющих систем, предполагающих наличие человека как лица, принимающего решение о выдаче необходимых управляющих команд.

Реализация указанной системы предусматривает выполнение работ по созданию идеологии, схемы построения, разработке программного обеспечения, поставке и монтажу оборудования и специальных технических средств, обучению пользователей работе в условиях создаваемой системы. При этом создаваемая система должна отвечать всем требованиям, обеспечивающим возможности ее легкой модификации и адаптации к изменяющимся условиям и требованиям.

Согласно расчетам некоторых исследователей, объем солнечной энергии, которая достигает земной поверхности каждые 72 часа имеет эквивалент совокупности энергии которая сосредоточена в энергоресурсах мирового масштаба: запасах нефти, угля, и природного газа. Около 20 лет назад, цена 1 кВтч электроэнергии, который был получен на основе использования энергии Солнца, составляла примерно 2.50 доллара США, а на сегодняшний день стоимость 1 кВтч полученного от энергии Солнца снизилась и составляет около 8 - 23 центов США.

В таблице 2 приведены данные солнечной радиации на территории РСОА данные, которые получены косвенными методами, а также для сравнения приведены показатели двух ближайших к территории Осетии метеостанций: Казбеги высокогорная и Золотушка (расположенная близ Пятигорска).

Анализируя таблицу 2 можно отметить, что величина солнечной радиации по территории изменяются в пределах 10^20 %.

Таким образом, республика РСО-Алания обладает достаточно высоким потенциалом солнечной энергии, использование которого особенно важно для населения, живущего в труднодоступных горных районах, в которых отсутствуют постоянные источники электроэнергии. В сельской местности и можно использовать солнечную энергию для нагрева воды и отопления жилых и производственных помещений, сушки сельхозпродукции, выращивания овощей, цветов, рассады и др. Эффективно использовать солнечные установки для получения электроэнергии небольшой мощности (от единиц до сотен ватт) для питания различных маломощных установок (радиоаппаратуры, для освещения и др.). С учетом непостоянства интенсивности солнечной радиации целесообразно использование солнечных батарей совместно с другие источники энергии в гибридных установках.

Принципиальная новизна инновационной зоны «кремниевая долина «Тагаурия»

1. Выработка не менее 2,5 млрд. кВтч электроэнергии с использованием ВИЭ, что превратит РСОА из энергодефицитного в энергоизбыточный регион и сократит эмиссию тепличных газов на величину более 1,5 млн. т стоимостью около 300 млн. рублей.

2. Организация наукоемкого конкурентного промышленного производства и подготовки специалистов для РСОА и всего ЮФО в целом.

3. Привлечение крупных инвестиций в регион.

4. Развитие инфраструктуры и инновационных отраслей промышленного производства в РСОА, рост налоговых поступлений в бюджеты всех уровней.

5. Повышение безопасности населения за счет организации центра мониторинга, прогнозирования и управления опасными природными явлениями.

6. Улучшение экологической обстановки с помощью экономии углеводородного топлива и сокращения выбросов тепличных газов в атмосферу.

7. Создание рабочих мест, привлечение высококлассных специалистов и улучшение демографической ситуации в счет организации современного инновационного научно-технологического и образовательного центра международного уровня по типу «кремниевой долины»

8.Возможность создания особой экономической зоны

Проект должен предусматривать ступенчатую организацию нового научно-технологического центра электронной индустрии, имеющей полный цикл от создания и разработки до производства при предполагаемом содействии с одним из лидеров мировой промышленности для привлечения собственников запатентованных технологий, а также российских зарубежных специалистов из базовых мировых узлов промышленной микроэлектроники. Специфика территориального местоположения Северо-Кавказского мегарегиона сможет санкционировать поэтапное обращение Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет) данного центра электронной промышленности в глобальный инновационный регион мирового масштаба, посредством чего данный факт сделает возможным радикально изменить место России в мировом распределении труда.

В данном аспекте особо актуальным является использование Государственного и административного ресурса, использование которого, безусловно, позволит обеспечить процессы обучения, формирования условий труда, а также создать материальную платформу с наличием необходимого дорогостоящего инструментария на начальном этапе формирования инновационных предприятий.

Поэтому, первоначальной функцией государственно-административного механизма должно являться содействие в образовании и развитии фирм до обусловленной степени развития, фактически до момента, в который воссозданный критический объем научно-технологических новаций окажется достаточным для взаимодействия с потенциальными инвесторами, после чего данная структура сможет стать венчурным предприятием. Но, не смотря на данный аспект, непосредственное вмешательство бюрократических структур в функционирование инновационных предприятий, период инкубации у которых уже завершен, необходимо разумно ограничивать.

электроэнергетический инновационный зона

Литература

1. Гассиева О.И. Проблемы экономически устойчивого развития электроэнергетических систем России \\ ГБОУ СКГМИ (ГТУ), ИП Цопанова А.Ю., Владикавказ - 2011

2. Вагин В.С., Гассиева О.И., Караев Ю.И., Козырев Р.Р., Москаленко И.В., Хузмиев И.К., Инновационная зона в РСО-А «Кремниевая долина «Тагаурия»» \\ Научный журнал «Устойчивое развитие горных территорий» №2 - 2009 г.

3. Вагин В.С., Владимирский Б.М., Гассиева О.И., Караев Ю.И., Хузмиев И.К., и др. Инновационная зона в горном районе РСО-Алания «Кремнивая долина «Тагаурия» \\ Владикавказ, Проект-пресс, 2009 г.

Размещено на Allbest.ru