I.1.5. Альтернативные источники энергии

Россия обладает огромными запасами возобновляемых источников энергии (ВИЭ), причем, вследствие ее географического положения, размеров, разнообразия климата и особенностей местности, виды ВИЭ существенно варьируются. Это отличает Россию от многих меньших по размеру стран, где из-за однородности географических условий доминирует один вид ВИЭ.

Крупномасштабное использование биомассы для целей энергетики имеет коммерческий смысл во многих регионах России, особенно на северо-западе страны, где хорошо развита целлюлозно-бумажная промышленность. Крупномасштабные ветроэнергетические проекты могут оказаться конкурентоспособными в прибрежной зоне российского Дальнего Востока, в степях Поволжья и на Северном Кавказе. На Северном Кавказе, Урале и в Восточной Сибири представляет интерес строительство небольших гидроустановок. Геотермальные установки представляют коммерческий интерес на Камчатке, Курильских островах и Северном Кавказе.

Несмотря на то, что Россия обладает огромными ресурсами, в настоящее время возобновляемые источники энергии используются в стране очень мало. Однако с каждым годом процесс использования альтернативных источников энергии возрастает. Осваивается производство топливных гранул и брикетов, начато строительство нескольких заводов по производству топливного этанола и биодизеля. Активно внедряются технологии получения биогаза. Все больше используются возможности солнечной, ветро- и гидроэнергетики.

В России, где вне системы централизованного энергоснабжения проживает около 20 млн. человек, альтернативные источники энергии являются широко востребованными. В настоящее время электроснабжение регионов с внецентрализованным электроснабжением осуществляется в основном бензиновыми и дизельными установками.

Ветроэнергетические установки. Наряду с использованием потока воды для получения электрической, механической и других видов энергии также используется воздушный поток (ветер). Около 25 % солнечной радиации, достигающей нижних слоев атмосферы, превращается в кинетическую энергию ветра. По прогнозам специалистов, доля ветроэнергетики в мире к 2020 г. достигнет 10 %.

Ветродвигатель с помощью специальных лопастей преобразует кинетическую энергию воздушного потока в механическую вращения его двигателя, используемую в различных ветроэнергетических установках (насосных, водоопреснительных и др.). Особенностью ветроэнергетических установок является непостоянство их мощности, которая пропорциональна третей степени скорости ветра.

Ветроэнергетические станции широко используются в США (комплекс в Калифорнии – мощность 10000 МВт), Германии (мощность 3 МВт), Дании и ряде других стран.

В России в настоящее время действует около 1500 ветроагрегатов. Общая установленная мощность сетевых ветроагрегатов 12,7 МВт. Для различных регионов России годовая выработка электроэнергии может составлять от 100 до 200 кВт/м². Установленные единичные агрегаты имеют мощность:

- в Воркуте – 1500 кВт;

- Калмыкии – 1000 кВт;

- Калининградской области – 600 кВт;

- Ростове – 300 кВт.

Основным барьером расширения масштабов использования альтернативных источников энергии и ветроэнергетики в частности является их большая капиталоемкость.

Геотермальные источники. Геотермальные источники используются для теплофикации и получения электрической энергии в Гренландии, Исландии, Индонезии, Италии, Новой Зеландии, Македонии, Мексике, России, Сальвадоре, США, Чили, Японии и Филиппинах. Мощность электростанций, турбины которых используют пар геотермальных источников, составляет в США – 2700 МВт, Мексике – 600 МВт, Македонии – 220 МВт, Германии – 20 МВт, России – 20 МВт. Суммарная установленная мощность станций в мире оценивается в 6000 МВт.

Температура геотермальных пароводяных источников составляет 200 - 300°С, и их применение особенно эффективно там, где они близко подходят к поверхности Земли (в Исландии глубина скважин, пробитых к источникам максимальна и достигает 2000 м). К недостаткам этого вида энергии относят низкие параметры пара, снижающие его экономичность.

В России на Камчатке с 1967 г. действуют Паратунская и Паужетская геотермальные электростанции (ГеоТЭС). Мощность первой станции – 11,5 МВт. Готовятся к вводу на Камчатке и Сахалине и другие ГеоТЭС. Строительство станций осуществляется на основе модульных блоков мощностью 4 - 20 МВт полной заводской готовности, которые изготавливает Калужский турбинный завод.

По приближенным прогнозам запасы термальных вод в России обеспечивают их расход до 20 млн. кубометров воды в сутки. Этот резерв нетрадиционного геотермального тепла в состоянии заменить 150 млн. т природного топлива.

Биоэнергетические установки. Особое место принадлежит различным биоэнергетическим установкам, предназначенным для переработки методом метанового сбраживания (без доступа воздуха) органических отходов сельского хозяйства (помет, навоз, биомассы зерновых и масленичных культур и т. д.) и пищевых отходов. В результате переработки образуются два полезных продукта: горючий газ (биогаз – смесь метана до 70 % и углекислого газа до 30 %) и органическое удобрение. Получаемые органические удобрения являются концентрированными, экологически чистыми, в них отсутствует всхождение семян сорняков. Они могут использоваться на любых почвах под любые культуры. Биогаз может быть использован для получения тепловой и/или электрической энергии. В последнем случае биоэнергетическая установка является полностью энергонезависимой, так как потребление энергии от внешних источников отсутствует. На собственные нужды установка потребляет не более 30 % вырабатываемого биогаза. Основные технические характеристики таких установок приведены в табл. I.3. В Нижегородской области успешно эксплуатируется опытная установка.

Стоимость биоэнергетической установки с суточной загрузкой 5 т оценивается в 5000?. Соотношение стоимости используемого природного газа к стоимости выработанной электроэнергии около 1: 5000.

Т а б л и ц а I.3