ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НЕТРАДИЦИОННЫХ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ В РЕСПУБЛИКЕ ТЫВА

Ондар Д.Д.

Аспирант, Омский государственный технический университет

ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ  ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НЕТРАДИЦИОННЫХ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ В РЕСПУБЛИКЕ ТЫВА

Аннотация

В данной статье рассматривается проблемы использования традиционной энергетики, преимущества использования альтернативной энергетики, а именно солнечной, ветровой и энергии биомассы. Возможности их совместного использования для более стабильного энергоснабжения.

Ключевые слова: солнечная энергетика, энергия ветра, энергия биомассы.

Ondar D.D.

Postgraduate student, Omsk State Technical University

PROBLEMS AND PROSPECTS OF USING RENEWABLE ENERGY SOURCES IN THE REPUBLIC OF TYVA

Abstract

This article discusses the problems of the use of traditional energy, the benefits of using alternative energy, namely solar, wind and biomass energy. The possibility of sharing for a more stable power supply.

Keywords: solar energy, wind energy, biomass energy.

Традиционная энергетика, основанная на органическом топливе, наносит значительный ущерб окружающей среде, а в долгосрочной перспективе может привести к нежелательным глобальным изменениям климата. Гидроэнергетика затопляет большие участки земель. И тоже меняет климат. Например, Саяно-Шушенское водохранилище. Перед тем как затопить местность под это водохранилище пришлось переселить, в одном только в республике Тыва, несколько населенных пунктов. Один из них город Шагонар. После этого, по словам коренных жителей, один из которых я, автор этой статьи, климат в этом месте резко изменился. Со стороны водохранилища частые сильные ветра появились, а зима стала более холодной. Родные места, а в некоторых случаях священные места, которые жили предки переселенцев ушли под воду. И никого из них не спросили. Атомная энергетика встречает активное неприятие населения в связи с возможностью тяжелых аварий, да и требует очень больших капиталовложений.

В Республике Тыва фермеры и животноводы живут далеко друг от друга. В этих условиях создание энергетических систем по типу когда электроэнергия вырабатывается на крупных электростанциях и доставляется в районы с высокой плотностью населения по линиям электропередачи, оказывается нерентабельным. Создание автономных энергоустановок малой мощности, базирующихся на нетрадиционных источниках энергии (НВИЭ), имеет очевидные преимущества.

Это обстоятельство характерно и для некоторых отдаленных районов Республики Тыва (Монгун-Тайга, Кунгуртуг), которые не присоединены к системам центрального электроснабжения. На одну только доставку дизтоплива в эти районы, для дизельных электростанций, ежегодно выделяются большие финансовые средства.

Большинство промышленно развитых стран имеет государственные программы по поддержке и развитию энергоустановок на базе НВИЭ. Наибольший интерес и распространение на сегодня имеет установки, использующие солнечную энергию, энергию ветра и биомассы.

Солнечная энергия. Наиболее перспективным источником энергии, по моему мнению, является солнечная энергия. Солнечная энергия, поступающая за неделю на территорию России, превышает энергию всех российских ресурсов нефти, газа, угля и урана. Поэтому использование солнечной энергии может стать энергетической основой и первичным источником энергии будущего устойчивого развития экономики для некоторых регионов России.

 Использование солнечной энергии для горячего водоснабжения и, в меньшей степени, для отопления может сэкономить огромное количество органического топлива и повысить уровень социально-бытового благосостояния сельского населения. Например, в Израиле в соответствии законом, требующим, чтобы каждый дом был снабжен солнечной водонагревательной установкой, установлено, на момент еще 1996 г., около 800 000 солнечных коллекторов, которые производят около 15 млн. ГДж энергии [1] и обеспечивает 70% населения горячей водой. В зависимости от широты местности и климатических условий годовой приход солнечной энергии на 1 м² поверхности изменяется очень сильно. Для широт около 30° он может составлять 8-10 ГДж/(м² год) [2], тогда как для Республики Тыва, широта в среднем 52°, составляет около 4,7 ГДж/(м² год) [3].

Наряду солнечными коллекторами, для использования солнечного тепла для отопления домов применяются пассивные методы, основанные на оптимизации архитектурно-планировочных решений. Кроме того, представляет интерес разработки так называемой прозрачной изоляции для стен домов, селективных пленок для окон и др.

Электроэнергию за счет использования солнечной энергии можно получить либо в теплосиловых установках, либо в установках прямого преобразования энергии, основанных на применении полупроводниковых фотоэлектропреобразователей (ФЭП). В настоящее время в мире повышенный интерес представляет установки непосредственно преобразующий солнечную радиацию в электроэнергию с помощью ФЭП.

Наиболее благоприятные районы для использования солнечной энергии в России: Северный Кавказ, Астраханская область, Калмыкия, Тыва, Бурятия, Читинская область, Дальний Восток [6].

Энергия ветра. Из возможных устройств, преобразующих энергию ветра в механическую работу, в подавляющем большинстве случаев используются лопастные машины с горизонтальным валом, устанавливаемым по направлению ветра. Намного реже применяются устройства с вертикальным валом.

Для животноводов Республики Тыва больше всего подошли бы ветроэнергетические установки (ВЭУ) малой мощности. Особенно в зимних стойбищах. Так как в зимнее время наблюдается дефицит солнечного сияния, ВЭУ были бы замечательным выбором теплоснабжения и электроснабжения в особенности в районах где наблюдаются дефицит органического топлива. Такие установки сегодня уже конкурентоспособны с дизелями, работающими на привозном топливе. Однако в некоторых случаях непостоянство скорости ветра заставляет либо устанавливать параллельно с ВЭУ аккумуляторную батарею, либо резервировать ее установкой на органическом топливе.

Энергия биомассы. Биомасса представляет собой древнейший источник энергии, однако ее использование до недавнего времени с водилось к прямому сжиганию  либо в открытых очагах, либо в печах и топках, но также весьма с низким КПД.

Существует множество различных способов получения энергии из биомассы. Наиболее подходящий из них для животноводческой Тывы это получение биогаза из навоза животных. При сгорании 1 м³ биогаза с 50% содержанием метана получают 17,8 МДж энергии, при 70% содержании – 25 МДж получают 17,8 МДж энергии, при 70% содержании – 25 МДж [4]. При сгорании 1 м³ природного газа получают 34 МДж, 1 кг жидкого топлива – 42 МДж.

Известно, что для приготовления пищи, особенно в неотопительный период, фермеры и животноводы используют дрова. Используемые сегодня дровяные очаги для приготовления пищи имеют КПД 14-15%. А ведь у каждого животновода за забором куча неиспользуемого навоза. Применение биогазовых установок и более совершенных устройств для приготовления пищи намного упрощает жизнь и улучшает экологию.

Хорошо известна программа Бразилии, посвященная получению из отходов сахарного тростника метанола, применяемого как моторное топливо для автотранспорта. Однако этот пример интересен только для стран с соответствующим климатом.

Большое распространение в некоторых странах (индия, Китай и др.) получили малые биогазовые установки, утилизирующие отходы для одной семьи. Эти установки весьма просты и несовершенны. Для больших ферм со значительным количеством отходов создаются более эффективные установки.

Потенциал НВИЭ в Тыве велик. Несмотря на это почти нигде не используется.

Это объясняется тем, что энергетическая стратегия недавнего прошлого исходила из приоритетности создания крупных энергетических объектов, использовавших органическое топливо, уран и энергию больших рек, мощных высоковольтных ЛЭП. Огромные инвестиции, требовавшиеся на сооружение этих объектов, черпались из государственного бюджета. Почти все удаленные фермы и стойбища были электрифицированы, путем прокладки ЛЭП, но с распадом СССР все они пришли в негодность и следа даже не осталось от них.

Сегодня ситуация в стране несколько изменилась – нет крупных государственных капиталовложений, провозглашена значительная самостоятельность субъектов федерации. Эти факторы безусловно играют в пользу широкого применения НВИЭ.   Кроме того, создание объектов энергетики с НВИЭ непосредственно в близи потребителей могло бы дать дополнительные рабочие места. Однако пока велика инерция огромного топливно-энергетического комплекса. И даже те скромные средства, которыми располагает государство, регионы, энергетические объединения, по прежнему направляются в основном в традиционную энергетику.

Более серьезной проблемой использования энергии солнца и ветра является их непостоянство. Для установок, присоединенных к сети, этот недостаток не столь существенен, но не должна превышать по мощности 15% мощности энергосистемы [6]. Кроме того, при использовании солнечных электростанций в широких масштабах возникают проблемы локального нарушения теплового баланса из-за изменения альбедо Земли.  Для автономных установок в зависимости от характера нагрузки могут потребоваться различные решения: использование аккумуляторных батарей, резервирование установки НВИЭ с помощью установки на органическом топливе, гибридизация установки. Хорошим решением может явиться совместное использование солнечных и ветровых установок.  В некоторых случаях роль выравнивания производства энергии в сочетании с солнечной и ветровой установками может взять на себя установка, работающая на биогазе.

Самой же значимой проблемой является низкая заинтересованность населения и организаций в применении НВИЭ, что связано с отсутствием специальной стратегии развития малой и возобновляемой энергетики в регионах.

Все указанные проблемы требуют решений, могущих повысить доступность применения НВИЭ, обеспечить необходимый уровень их автоматизации, создание демонстрационных центров, хорошо продуманная реклама и государственная пропаганда и, таким образом, заинтересовать население и организации в использовании НВИЭ. И тогда, согласно оценкам отечественных ученных и ведущих специалистов [5], доля источников распределенной энергетики в общем производстве электроэнергии в 2030 году может составить примерно 16 %.