Netradits_Energetika_Uch_1

Низкопотенциальное тепло сточных вод промышленных предприятий и городов, охлаждающей воды тепловых и атомных электростанций оцениваются в 100 млн т у.т. Это тепло может быть использовано в утилизаторах и тепловых насосах.

Т а б л и ц а 2.9

Экономия топлива за счет строительства станций нетрадиционной энергетики РАО «ЕЭС России»

ВРоссии число малых ГЭС сократилось с 5000 в 50-е годы до 300

в90-е гг. С 1990-х гг. начинается процесс восстановления разрушенных и строительство новых малых- и микроГЭС. Потенциал этих ГЭС пока в России использован на 0,5 %. По экономическому потенциалу в России они составляют 10 %.

Возможная экономия топлива, за счет строительства электростанций на НВИЭ, по расчетам РАО «ЕЭС России», видна из табл. 2.9.

6.4.2.Состояние и перспективы развития отдельных видов НВИЭ в России

Подробный анализ состояния и перспектив развития нетрадиционных видов возобновляемых источников энергии в России приведен в Известиях Академии наук [Л 17] по материалам доклада на совместном заседании Академии электротехнических наук России, ОФТПЭ РАН и Международной энергетической академии в 2002 г (13.02.02).

6.4.2.1. Геотермальная энергетика

Геотермальная энергия уже на период 2000 г. конкурентоспособна с традиционными источниками энергии. Геотермальная установка мощностью 1 МВт позволяет сэкономить 3000 т у.т. в год. В России значительные запасы парогидротерм, которые при современном уровне технологии могут быть рентабельно использованы для выработки электроэнергии, расположены на Курильских островах и Камчатке. Общая мощность ГеоТЭС в этом районе может составить 1000 МВт. Отсепарированные из скважины вода и конденсат могут быть использованы для теплоснабжения. В 2000 г. на Камчатке завершено строительство Верхне-Мутновской ГеоТЭС изтрех модулей по 4 МВт каждый.

Принципиальная схема одноконтурной ГеоТЭС показана на рис. 2.1.

Ведется строительство первой очереди Мутновской ГеоТЭС (четыре унифицированных блока по 25 МВт). Все оборудование изготавливается в модульном исполнении полной заводской готовности (разработка и поставка оборудования – ОАО «Калужский турбинный завод»). В 2001 г. на этой электростанции введен первый энергоблок.

62

Рис. 2.1. Схема ГеоТЭС

Намечена реконструкция Паужетской ГеоТЭС с полной заменой существующего оборудования путем установки 3 модулей по 6 МВт ОАО «Калужский турбинный завод». На о. Итуруп (Курильские острова) предполагается строительство Океанской ГеоТЭС мощностью 30 МВт. На Менделеевском участке о. Кунашир в 1993 г. испытана комплектная геотермальная установка мощностью 500 кВт ОАО «Калужский турбинный завод». В табл. 2.10 и 2.11 приведены основные технические характеристики геотермальных станций теплоснабжения

иГеоТЭС.

ВРАО «ЕЭС России» проводились работы по созданию ГеоТЭС на гидротермальных месторождениях по 2-контурной схеме с низкокипящим теплоносителем на Каясулинском месторождении в Ставропольском крае.

Геотермальное теплоснабжение, применяемое в Дагестане, Краснодарском крае и на Камчатке, дает экономию более 400 тыс. т у.т. в год.

Перспективными месторождениями являются Паратунское на Камчатке, Казьминское в Ставропольском крае, Кизлярское и Махачкалинское в Дагестане, Мостовское и Вознесенское в Краснодарском крае, в Чеченской Республике.

ВРоссии разведано 56 месторождений термальных вод с дебитом скважин свыше 300 тыс. м³ в сутки. Это видно из табл. 2.12. Здесь же приводится и возможная экономия топлива за счет использования энергетического потенциала термальных вод.

63

Т а б л и ц а 2.12

Запасы геотермального тепла и возможная экономия топлива за счет его использования

На 2000 г. экономический потенциал геотермальных источников России оценивается в 3450 ПДж/год [91]. Использование хотя бы 5 % этого потенциала позволяет ежегодно вводить 500 МВт электрической мощности.

Это в особенности актуально для регионов страны, производст- венно-хозяйственная деятельность которых основана на привозном органическом топливе и эффективность которой может быть значительно повышена за счет вовлечения в хозяйственную деятельность собственных энергоресурсов геотермальных источников теплоты.

При этом целесообразно также использование технологий с вовлечением низкокипящих рабочих тел при выработке энергии на низко-

65

потенциальных энергоносителях по хладоновому циклу Института теплофизики СО РАН [92]. Используемые для этого фрионы (хладоны – R11, R12, R21, а также R123) имеют потенциал истощения озонового слоя ODP = 0,02… 0,04, разрешены Монреальской конференцией и Киотским протоколом, а экономичность водофрионовых агрегатов на 2… 3% выше пароводяных [93].

При сроках строительства ГеоТЭС по указанной технологии 2 года, норме дисконта 8 % в год и 7 % банковской ставке на капитал расчетный срок окупаемости составляет 4… 5 лет. При отпускной цене на электроэнергию 15 центов/кВтч и сроке службы 30 лет чистый дисконтированный доход для ГеоТЭС мощностью 1,5 МВт составит 4045 тыс. долл. Удельные капиталовложения (район Северо-Востока России) при этом составит 1916 долл./кВт [92, 93].

С помощью хладоновых энергетических установок могут быть также реализованы низкопотенциальные вторичные энергоресурсы (ВЭР) промышленных предприятий для выработки электроэнергии.

Такие отрасли, как нефтепереработка, химия, черная металлургия, будучи наиболее энергоемкими отраслями промышленности, являются в то же время и крупными источниками сбросного тепла, эквивалентного примерно 100… 150 млн т у.т. в год.

Энергосбережение за счет указанной технологии позволяет сэкономить около 30 % потребляемой этими производствами энергии [94], а каждый процент экономии энергоресурсов дает прирост националь-

ного дохода 0,35… 0,4 % [95].

6.4.2.2.Ветроэнергетика

Экономический ветровой потенциал России оценивается в 40 млрд кВтч электроэнергии в год, т.е. 20000 МВт. Одна ветроустановка мощностью 1 МВт при среднегодовой скорости ветра 6 м/с дает экономию 1 тыс. т у.т. в год.

В РАО «ЕЭС России» имеются проектные разработки и ведется создание первоочередных, в том числе демонстрационных, энергетических комплексов с использованием ветровой энергии. Наиболее крупные из них приведены в табл. 2.13.

66

Построены демонстрационные ветроэлектростанции (ВЭС) на импортном оборудовании в Калининградской и Камчатской областях, в Республике Башкортостан. На Калмыцкой ВЭС мощностью 22 МВт смонтированы две отечественные ветроустановки мощностью 1000 кВт

67

и ведется монтаж третьей, подготовлены фундаменты для 6 установок. На Заполярной ВЭС смонтированы 6 из 10 ветроустановок мощностью 250 кВт. На рис. 2.2 показана схема ветроустановки, работающей на энергосистему. Отечественные ветроустановки мощностью 1000 кВт разработаны ГУП МКБ «Радуга» (головной изготовитель АО «ТМЗ») и мощностью 250 кВт. НПО «Южное» и 1-1110 «Ветроэн» (изготовитель «Южное»). На Павлоградском машиностроительном заводе (НПО «Южное») изготовлено 40 ветроустановок мощностью 200.. .250 кВт для России и Украины и опытная ветроустановка 420 кВт. На АО «Тушинский машиностроительный завод» (ТМЗ) производятся опытно-промышленные партии ветроустановок мощностью 1000 кВт «Радуга 1». Налаживается производство малых ветроустановок мощностью до 1 кВт, а также от 1 до 10 кВт и более, в которых имеется потребность для автономных потребителей.

Сибирским научно-исследовательским гидрометеорологическим институтом (СибНИГМИ, г. Новосибирск) совместно с геолого-гидро- логическим институтом им. А. И. Воейкова (г. Санкт-Петербург) разработана нормативная база-кадастр ветрогелиоэнергетических ресурсов (ВЭР) территории России [21]. Районирование территории Сибири и Дальнего Востока осуществлено с целью выбора первоочередных регионов для строительства ВЭС и ВЭУ, осуществляемое НПО «Ветроэн» для схемы перспективного размещения ВЭУ на территории страны. Ветроэнергетический кадастр (ВЭК) представляет собой совокупность энергетических и аэрологических характеристик ветра, позволяющие оценить его энергетическую ценность и определить возможные режимы работы ВЭУ. К числу основных кадастровых характеристик относят: среднемесячную и годовую скорость ветра, распределение периодов затиший и ветровых по длительности, коэффициенты вариации, средний куб скорости, ветроэнергетические ресурсы (ВЭР) районов на уровне 10 м над землей, а также 40, 50, 70 и 100 м над поверхностью земли. Среднегодовые ветроэнергетические ресурсы по данным ВЭК для районов Сибири и Дальнего Востока приведены в табл. 2.14.

Как видно из таблицы, наибольшая плотность ветровой энергии приходится на области, расположенные вдоль побережий Тихого и Северного-Ледовитого океанов. Это Камчатка, Сахалин, Магадан,

68

Т а б л и ц а 2.14

Среднегодовые ветроэнергоресурсы на уровне 10 м над землей

69

Тюменская область и др. Здесь в среднем за год с 1км² площади можно получить от 2,5 до 3,5 и более млн кВтч ветровой энергии. В среднем по всей территории теоретические запасы ВЭР на уровне 10 м превышают современное энергопотребление в 200 раз, а технически возможные в 30 раз.

Вопросами разработки ВЭС малой мощности занимается Новосибирский государственный технический университет (НГТУ), где на кафедре электромеханики разработан ряд многополюсных синхронных генераторов с возбуждением от посторонних магнитов оригинальной конструкции. На основе разработанных генераторов спроектирован ряд ветроэлектростанций мощностью от 0,2 до 10 кВт. Их характеристики приведены в табл. 2.15.

70