Нетрадиционная энергетика в России. Виды ВИЭ

Нетрадиционная энергетика в РФ. Возобновляемые источники энергии. Геотермальная энергия. Ветроэнергетика. Солнечная энергетика. Микро-ГЭС.

Дефицит природных источников энергии побуждает ученых всех стран задуматься о поисках альтернативных видов энергии. К таким относятся нетрадиционные возобновляемые источники энергии – установки и устройства, использующие энергию ветра, солнца, биомасс, геотермальную энергию, а также тепловые насосы, использующие низкопотенциальное тепло, содержащееся в приземных слоях воздуха, воды, верхних слоях Земли и промышленных выбросах.

Различают три понятия потенциала нетрадиционных возобновляемых источников энергии: валовый, технический и экономический.

• Валовый (теоретический) потенциал НВИЭ – это суммарная энергия, заключенная в данном виде ресурса.
• Технический потенциал – это величина энергии, получаемая из данного вида энергоресурсов при существующем уровне развития науки и техники. Технический потенциал будет постоянно увеличиваться по мере совершенствования технологий.
• Экономический потенциал – это величина энергии, получение которой из данного вида ресурса экономически целесообразно.

В настоящее время в России уже функционирует ряд электроустановок нетрадиционной энергетики: Паужетская Гео ТЭС (мощностью 11 МВт), Кислогубская приливная станция (400 кВт), до 1500 ветроустановок (мощностью от 0,1 до 16 кВт), фотоэлектрические установки (общей мощностью до 100 кВт). Ресурсы нетрадиционных возобновляемых источников энергии Россия, млн. т.у.т. в год.

На сегодняшний день в нетрадиционной электроэнергетике действует:

• около 3000 тепловых насосов единичной мощностью от 10 кВт до 8 МВт;
• установки солнечного теплоснабжения общей площадью солнечных коллекторов до 100 тыс. кв. м;
• около 20 биоэнергетических установок по переработке отходов животноводства в биогаз;
• геотермальное теплоснабжение в Дагестане, Ставропольском и Краснодарском краях в объеме 3 млн. Гкал в год;
• четыре станции по переработке городских сточных вод с выработкой биогаза;
• несколько мусоросжигающих заводов, вырабатывающих около тыс. Гкал в год.

Нетрадиционная энергетика в России может эффективно использоваться для энергоснабжения потребителей, прежде всего в районах, не охваченных централизованным энергоснабжением. К этим зонам относятся обширные территории России, в которых проживает около 20 млн. чел., а также отдаленные районы Крайнего Севера, Сибири и Дальнего Востока и сельские районы в центральной части страны (Архангельская, Вологодская, Кировская, Ярославская и некоторые другие области).

Кроме того, важное значение нетрадиционная энергетика может иметь как фактор, снижающий негативное воздействие объектов большой энергетики на окружающую среду. Значительно уменьшить загрязнение атмосферы, почв и водной среды можно в результате перехода от сжигания низкосортного угольного топлива в мелких котельных к использованию нетрадиционных возобновляемых источников энергии. По предварительным оценкам объем замещения органического топлива может составить 9 и 25 млн. тонн условного топлива в год соответственно в 2000 и 2010 гг. Такие показатели можно считать положительными, однако потенциал нашей индустрии позволяет более эффективно развивать эту отрасль.

Несмотря на то, что производство электрической и тепловой энергии на основе нетрадиционных возобновляемых источников энергии (НВИЭ) в российской электроэнергетике невелико, заинтересованность, однако, в создании новых энергоустановок нетрадиционной энергетики, как и во всем мире, непрерывно растет. В настоящее время эксплуатируются и строятся электрогенерирующие установки на возобновляемых источниках энергии региональными энергокомпаниями Камчатскэнерго, Ставропольэнерго, Комиэнерго, Дагэнерго, Калмэнерго, Каббалкэнерго, Кубаньэнерго, Колэнерго, Янтарьэнерго. Проектируются нетрадиционные электростанции в АО «Магаданэнерго», «Дальэнерго», «Ленэнерго», «Карелэнерго», «Сахалинэнерго».

Геотермальная энергия

Геотермальная энергия — один из важнейших нетрадиционных возобновляемых источников энергии, который уже сегодня становится конкурентоспособным на мировом рынке энергии. Мощность действующих ГеоТЭС в мире насчитывает около 6 тыс. МВт, более 2 тыс. строится и более 11 тыс. — намечается построить.

К настоящему времени в России разведано 56 месторождений термальных вод с дебитом, превышающим 300 тыс. куб. м/сутки. По 20 месторождениям ведется промышленная эксплуатация. Среди них можно отметить: Паратунское (Камчатка), Казьминское и Черкесское (Карачаево-Черкессия и Ставропольский край), Кизлярское и Махачкалинское (Дагестан), Мостовское и Вознесенское (Краснодарский край). В России с 1967 г. работает Паужетская ГеоТЭС мощностью 11 МВт.

Запасы парогидротерм в России, пригодные для использования в электроэнергетике, в основном сосредоточены на Камчатке и Курильских островах. Потенциальная их мощность оценивается в 1000 МВт, ее достаточно для удовлетворения полной потребности этих регионов в электроэнергии. Кроме того, отсепарированная на скважинах вода (конденсат) может направляться для нужд теплоснабжения.

В настоящее время на Камчатке ведется строительство Верхне-Мутновской геотермальной электростанции мощностью 12 МВт. Полную мощность электростанции предусматривается в дальнейшем довести до 200 МВт. В 1998 году Европейский банк реконструкции и развития выделил кредит на строительство 1-й очереди станции в размере 100 млн долларов США.

Утверждено ТЭО Океанской ГеоТЭС на о. Итуруп мощностью 30 МВт, но, несмотря на сложность энергоснабжения острова, строительство ее не ведется из-за отсутствия финансовых средств. По этой же причине прекращено в 1997 г. строительство ГеоТЭС мощностью 3 МВт на Каясулинском месторождении (Ставропольский край).

В 1998 г. АО НПО «Нетрадиционная электроэнергетика» совместно АО «Калужский турбинный завод» и АО «ЭНИН им. Г.М. Кржижановского» закончено изготовление опытно-промышленного образца турбины полного потока и начаты его испытания.

Важным вопросом, связанным с освоением геотермальных ресурсов, является освоение ресурсов низкопотенциальных вод, особенно в Центральных районах России, лишенных собственных топливно-энергетических ресурсов, а также использование водоносных горизонтов в качестве подземных теплоаккумуляторов.

Ветроэнергетика

За последние несколько лет ветроэнергетика стала одним из важных направлений в освоении возобновляемых источников энергии. В настоящее время в мире установлено ветроагрегатов общей мощностью около 6000 МВт, в США — 2500 МВт. Осуществляются широкие программы строительства ВЭС в Дании, Германии, Голландии и Японии. Главнейшей задачей в ветроэнергетике является создание надежного и эффективного энергооборудования для ВЭС.

В России ведется освоение головных ветроустановок (ВЭУ) единичной мощностью 250 и 1000 кВт. Первая из 22 ВЭУ Калмыцкой ВЭС мощностью по 1000 кВт — Радуга-1 — введена в работу в октябре 1995 г. Закончено изготовление и начат монтаж второй ВЭУ. В ноябре 1998 года итоги освоения установок «Радуга-1» рассмотрены на НТС РАО «ЕЭС России». Предприятия-изготовители ВЭУ (АО «Тушенский машиностроительный завод» АО «Электросила», и АО «Атоммаш») в случае решения финансовых вопросов могут в 1999 году поставить на площадку оборудование еще для 1-2 установок 1-й очереди Калмыцкой ВЭС в составе 9 установок общей мощностью 9000 кВт.

На Воркутинской ВЭС с 1996 г. находятся в эксплуатации 6 ветроагрегатов мощностью по 200 и 250 кВт, однако монтаж остальных 4 установок, предусмотренных проектом ВЭС не ведется по тем же причинам. Из-за отсутствия инвестиционных средств не осуществляется строительство еще ряда ветроэлектростанций, по которым уже утверждено ТЭО. Это — Приморская ВЭС мощностью 30 МВт (Дальэнерго), Магаданская ВЭС мощностью 50 МВт и Морская ВЭС мощностью 30 МВт (Карелэнерго).

В 1998 году в России введен в эксплуатацию ветряк (ветрогенератор) мощностью 600 кВт фирмы Wind World и АО «Янтарьэнерго» (совместный российско-датский проект), решается вопрос о строительстве ВЭС мощностью 5 МВт.

Солнечная энергетика

В области солнечной энергетики все работы, проводившиеся в прежние годы в электроэнергетике, практически прекращены. Строительство Кисловодской СЭС мощностью 1,5 МВт, цель которой — отработать технологии и заменить 3 городские котельные, не соответствующие экологическим требованиям города-курорта, прекращено в 1994 году из-за отсутствия средств.

Микро-ГЭС

Важнейшим направлением нетрадиционной энергетики является использование энергии малых водных потоков для сооружения малых и микро-ГЭС. В настоящее время в России работает около 300 малых ГЭС суммарной мощностью около 1000 МВт, однако гидропотенциал малых водных потоков России практически не используется (используется лишь 1% потенциальной мощности). В отрасли имеется программа развития малой гидроэнергетики до 2010 года, согласно которой намечалось ввести 800 МВт мощности.

Сложившаяся 60-80-х годах тенденция в строительстве ГЭС ориентировалась на сооружение станций большой мощности. За этот период в стране количество малых ГЭС сократилось в десятки раз. Утраченное было производство гидроагрегатов малой мощности снова начинает возрождаться. К настоящему времени освоен выпуск большого числа гидроагрегатов на малые и средние напоры мощностью в десятки и сотни кВт. Однако на сегодня не освоено производство малых гидроагрегатов, рассчитанных на работу с малым (2-5 м) напором и большим потоком воды, что как нельзя лучше соответствовало бы условиям большинства рек Центральной России и других регионов.

В настоящее время проектирование и строительство малых ГЭС ведется на Северном Кавказе (ГЭС «Голубые озера», ГЭС-3 на канале Баксан-Малка, Усть-Джегутинская МГЭС, Гергебельская МГЭС), Урале (МГЭС в совхозе «Татауровский»), Сибири (МГЭС на реке Тоора-Хем), Дальнем Востоке (МГЭС на р. Быстрой, каскад Толмачевских МГЭС), Калининградской (Правдинская ГЭС) и Кировской областях.