Ветер и солнце — этих «поставщиков» энергии сегодня называют основной альтернативой традиционной электроэнергетики. В отличие от ископаемых энергоносителей солнце и ветер, а вместе с ними и вода — ресурсы практически неисчерпаемые. Или возобновляемые, как говорят ученые.
В Европе и США солнечные батареи и ветрогенераторы уже сейчас вырабатывают более 10% всей потребляемой энергии. Для Сибири это пока экзотика. В чем же причина нашего отставания «от планеты всей»? И есть ли у сибирской энергетики шанс стать альтернативной? Много воды
Возможно, Сибири с ее полноводными реками и мощными гидроэлектростанциями заниматься развитием альтернативной энергетики вообще не обязательно? По мнению ученых, беспокоиться все-таки стоит.
«Это общепринятое заблуждение, что основной генерацией в СФО являются ГЭС, — объясняет директор политехнического института СФУ, профессор кафедры «Тепловые электрические станции» Евгений Анатольевич Бойко. — Даже в Красноярском крае и Иркутской области, где сосредоточены мощные гидроэлектростанции, вклад ГЭС в выработку электроэнергии не превышает 50%. А в таких регионах, как Кемеровская область, Алтайский край, Новосибирская и Омская области этот показатель существенно ниже. И основной производитель энергии — тепловая энергетика на органическом топливе». Запреты и затраты
Дело вовсе не в способностях сибирских рек: их ресурс действительно огромен. Свой вклад вносят другие факторы. Например, местонахождение основных потребителей: при значительной удаленности от гидростанций затраты на транспортировку энергии просто «съедят» весь экономический эффект от ее использования.
К тому же строить обычные ГЭС можно далеко не везде и не всегда лишь по техническим и экологическим соображениям. Проблемы возникают из-за слишком высокой стоимости «привозных» трудовых ресурсов, многомиллиардных инвестиций, длительных сроков строительства и окупаемости. Например, на Алтае вообще запрещено перегораживать реки, поэтому плотин там в принципе быть не может. Конец света
Поэтому в «игру» включаются органические энергоносители — нефть (дизельное топливо) и газ. Туда, где нет собственных месторождений, вышеперечисленное приходится завозить издалека. Экономическая эффективность производств-пользователей резко снижается, а затраты по электроснабжению населения взлетают на максимальную высоту. Иногда это настолько нерентабельно, что приходится в буквальном смысле слова «сидеть без света». В районе Таштагола в Кемеровской области более чем в пятидесяти деревнях люди вообще живут без электричества. Впрочем, как и в 20% населенных пунктов удаленных северных районов Красноярского края. Для дома и завода
Спасением может стать альтернативная энергетика. Разработчики и производители возобновляемых энергоисточников (ВЭИ) предлагают оборудование различной единичной мощности: от десятка киловатт до нескольких мегаватт. «Например, ветросиловые установки при благоприятных ветровых условиях могут частично заменить или дополнить дизельные электростанции (ДЭС), которые сейчас обеспечивают электроэнергией до 20 миллионов человек на 70% территории России. В основном — в Сибири», — говорит Борис Владимирович Лукутин, заведующий кафедрой энергоснабжения промышленных предприятий Томского политехнического университета, доктор технических наук. Кусочек Солнца
Но хватает ли в Сибири солнца, ветра и других ресурсов для развития альтернативной энергетики? В некоторых регионах Сибири, как утверждают специалисты сектора альтернативной энергии ООО «ЭГК» из Новокузнецка, ссылаясь на данные томского НИИПП, космических агентств NASA и РОСКОСМОСа, солнца даже больше, чем на юге России. В Якутии, например, триста солнечных дней в году, в Новокузнецке — 230.
Однако так солнечно далеко не везде. «Мы провели исследования в Красноярском крае. И выяснили, что суммарный потенциал возобновляемой энергетики: солнечной, ветряной, биоэнергетики, энергии малых рек, — не превышает 1,5–2% от общей выработки энергии в крае, — говорит Евгений Анатольевич Бойко. — Так, максимальный потенциал ветроэнергетики заложен в северных территориях края и вдоль реки Енисей. Солнечной энергетики — в небольшой части муниципальных объединений на юге края. Биоэнергетики — в центральной зоне края, где сосредоточены потенциальные запасы торфа и находятся краевые леспромхозы».
На территории Красноярского края ученым удалось выделить пять децентрализованных населенных пунктов, где солнечная активность благоволит развитию энергетики — более 1100–1200 кВт*ч/м2 за год. Базируясь на этом, можно построить генерирующие мощности на 320 кВт и сэкономить 174,5 тонн дизельного топлива в год. Сила ветра
Для ветросиловых установок определяющий момент — скорость ветра. Годится только ветер со скоростью выше пяти метров в секунду (в среднем за год). По данным РАО «ЕЭС России» за 2007 год, в Сибири сосредоточено около 16% потенциала ветроэнергетики страны, в северных районах — около 14%.
Специалисты СФУ разделили территорию Сибири на три условные зоны с разной среднегодовой скоростью ветра. В Красноярском крае выделили 19 децентрализованных населенных пунктов (в основном на севере) с ветроэнергетическим потенциалом 7740 кВт генерирующих мощностей и выработкой 23764 кВт*ч в год. Это означает ежегодную экономию 6470 тонн дизтоплива, которое сегодня доставляют сюда во время «северного завоза».
«Типичные тарифы на электронергию в Сибирском федеральном округе составляют десятки руб./кВтч, — объясняет Борис Владимирович Лукутин. — Значительная доля (до 60%) — затраты на топливо. Замещение части электроэнергии от дизельных электростанций на ветровую позволят снизить тариф». Выносливый гибрид
Оптимальный вариант альтернативной энергетики для Сибири, считают ученые, — гибридные станции. Например, комбинация ветросиловых и солнечных установок, а также дизельных и ветровых.
Созданный специалистами Томского политехнического университета комплекс для выработки электроэнергии включает солнечные панели и две ветросиловые установки. Как показывает практика, такая альтернатива традиционной энергетики вполне жизнеспособна. Однако для непростого сибирского климата нужна и техника особая — выносливая. Большинство производителей, в основном зарубежных, гарантировать безотказность работы своих установок в условиях поселков Диксон или Хатанга пока не могут. Мини-ГЭС
В дополнение к ветру и солнцу в развитии сибирской альтернативной энергетики свою роль могут сыграть мини-ГЭС — небольшие гидроэлектростанции для малых рек. Соответствующие разработки уже ведутся в разных вузах СФО.
Специалисты политехнического института СФУ и ФГУП «Радиосвязь» создали промышленный образец оригинальной свободнопоточной микро-ГЭС. Для ее работы не нужен поток воды, как для обычной «большой» гидростанции. Не надо проводить земляные работы и возводить грандиозные сооружения — стоимость электроэнергии снижается в несколько раз.
Установка мощностью 5 кВт прошла апробацию и испытания на острове Татышев в Красноярске. Результаты хорошие. Однако с наступлением холодов работу микро-ГЭС пришлось приостановить. Вопрос о ее эксплуатации в зимних условиях пока остается открытым. Так же, как и вопрос цены — около миллиона рублей.
«Небольшие бесплотинные гидроэлектростанции эффективны при условии наличия энергонасыщенного водотока и решения проблем с ледовыми явлениями, — считает Борис Владимирович Лукутин. Но реально малые ГЭС эффективны на горных реках. А значительная часть Сибири — равнина». Без фанатизма
Будущее у альтернативной энергетики в Сибири, безусловно, есть, — уверены эксперты. Хотя, возможно, и не такое радужное, как, скажем, в Калифорнии. Переход на солнечные батареи в массовом порядке в ближайшие годы нам не грозит, но с тем, что направление ВЭИ нужно развивать, соглашаются и специалисты, и чиновники.
По мнению генерального директора ЗАО «Агентство по прогнозированию балансов в электроэнергетике» Игоря Кожуховского, сибирский регион обладает огромным потенциалом для развития альтернативной энергетики. В Горном Алтае можно возводить ветряные электростанции, в Красноярском крае — солнечные. Однако малые гидроэлектростанции, ветровые генераторы и солнечные батареи могут, скорее, использоваться для энергоснабжения небольших поселков, удаленных сел и других локальных потребителей. Играть главенствующую роль в энергетическом балансе Сибири, по мнению Игоря
Кожуховского, они не способны.
«Обольщаться, конечно же, не стоит. И, как показывает незначительный потенциал возобновляемой энергетики на территории Сибири, фанатизм в этом вопросе тоже не уместен, — говорит директор политехнического института СФУ. — Однако вопрос требует практического развития. При этом есть масса причин, препятствующих широкому применению возобновляемой энергетики в России, и в том числе — в Сибири. Часть из них вполне преодолима. Нужны федеральные и региональные программы. Надо активнее включать механизмы частно-государственного партнерства и энергосервисных контрактов. Есть смысл переориентировать промышленность и научное сообщество, которые пока скептично относятся к данной проблеме. Начинать, конечно, надо с создания соответствующих демонстрационных зон, что, кстати, заложено в 261 федеральном законе об энергосбережении и повышении энергетической эффективности. Но по каким-то причинам он пока не реализуется».
СПРАВКА
| За одну неделю на один квадратный метр поверхности планеты падает столько солнечной энергии, сколько не вырабатывают за год все электростанции мира. |
В Европе и США солнечные батареи и ветрогенераторы уже сейчас вырабатывают более 10% всей потребляемой энергии. Для Сибири это пока экзотика. В чем же причина нашего отставания «от планеты всей»? И есть ли у сибирской энергетики шанс стать альтернативной? Много воды
Возможно, Сибири с ее полноводными реками и мощными гидроэлектростанциями заниматься развитием альтернативной энергетики вообще не обязательно? По мнению ученых, беспокоиться все-таки стоит.
«Это общепринятое заблуждение, что основной генерацией в СФО являются ГЭС, — объясняет директор политехнического института СФУ, профессор кафедры «Тепловые электрические станции» Евгений Анатольевич Бойко. — Даже в Красноярском крае и Иркутской области, где сосредоточены мощные гидроэлектростанции, вклад ГЭС в выработку электроэнергии не превышает 50%. А в таких регионах, как Кемеровская область, Алтайский край, Новосибирская и Омская области этот показатель существенно ниже. И основной производитель энергии — тепловая энергетика на органическом топливе». Запреты и затраты
Дело вовсе не в способностях сибирских рек: их ресурс действительно огромен. Свой вклад вносят другие факторы. Например, местонахождение основных потребителей: при значительной удаленности от гидростанций затраты на транспортировку энергии просто «съедят» весь экономический эффект от ее использования.
К тому же строить обычные ГЭС можно далеко не везде и не всегда лишь по техническим и экологическим соображениям. Проблемы возникают из-за слишком высокой стоимости «привозных» трудовых ресурсов, многомиллиардных инвестиций, длительных сроков строительства и окупаемости. Например, на Алтае вообще запрещено перегораживать реки, поэтому плотин там в принципе быть не может. Конец света
Поэтому в «игру» включаются органические энергоносители — нефть (дизельное топливо) и газ. Туда, где нет собственных месторождений, вышеперечисленное приходится завозить издалека. Экономическая эффективность производств-пользователей резко снижается, а затраты по электроснабжению населения взлетают на максимальную высоту. Иногда это настолько нерентабельно, что приходится в буквальном смысле слова «сидеть без света». В районе Таштагола в Кемеровской области более чем в пятидесяти деревнях люди вообще живут без электричества. Впрочем, как и в 20% населенных пунктов удаленных северных районов Красноярского края. Для дома и завода
Спасением может стать альтернативная энергетика. Разработчики и производители возобновляемых энергоисточников (ВЭИ) предлагают оборудование различной единичной мощности: от десятка киловатт до нескольких мегаватт. «Например, ветросиловые установки при благоприятных ветровых условиях могут частично заменить или дополнить дизельные электростанции (ДЭС), которые сейчас обеспечивают электроэнергией до 20 миллионов человек на 70% территории России. В основном — в Сибири», — говорит Борис Владимирович Лукутин, заведующий кафедрой энергоснабжения промышленных предприятий Томского политехнического университета, доктор технических наук. Кусочек Солнца
Но хватает ли в Сибири солнца, ветра и других ресурсов для развития альтернативной энергетики? В некоторых регионах Сибири, как утверждают специалисты сектора альтернативной энергии ООО «ЭГК» из Новокузнецка, ссылаясь на данные томского НИИПП, космических агентств NASA и РОСКОСМОСа, солнца даже больше, чем на юге России. В Якутии, например, триста солнечных дней в году, в Новокузнецке — 230.
Однако так солнечно далеко не везде. «Мы провели исследования в Красноярском крае. И выяснили, что суммарный потенциал возобновляемой энергетики: солнечной, ветряной, биоэнергетики, энергии малых рек, — не превышает 1,5–2% от общей выработки энергии в крае, — говорит Евгений Анатольевич Бойко. — Так, максимальный потенциал ветроэнергетики заложен в северных территориях края и вдоль реки Енисей. Солнечной энергетики — в небольшой части муниципальных объединений на юге края. Биоэнергетики — в центральной зоне края, где сосредоточены потенциальные запасы торфа и находятся краевые леспромхозы».
На территории Красноярского края ученым удалось выделить пять децентрализованных населенных пунктов, где солнечная активность благоволит развитию энергетики — более 1100–1200 кВт*ч/м2 за год. Базируясь на этом, можно построить генерирующие мощности на 320 кВт и сэкономить 174,5 тонн дизельного топлива в год. Сила ветра
Для ветросиловых установок определяющий момент — скорость ветра. Годится только ветер со скоростью выше пяти метров в секунду (в среднем за год). По данным РАО «ЕЭС России» за 2007 год, в Сибири сосредоточено около 16% потенциала ветроэнергетики страны, в северных районах — около 14%.
Специалисты СФУ разделили территорию Сибири на три условные зоны с разной среднегодовой скоростью ветра. В Красноярском крае выделили 19 децентрализованных населенных пунктов (в основном на севере) с ветроэнергетическим потенциалом 7740 кВт генерирующих мощностей и выработкой 23764 кВт*ч в год. Это означает ежегодную экономию 6470 тонн дизтоплива, которое сегодня доставляют сюда во время «северного завоза».
«Типичные тарифы на электронергию в Сибирском федеральном округе составляют десятки руб./кВтч, — объясняет Борис Владимирович Лукутин. — Значительная доля (до 60%) — затраты на топливо. Замещение части электроэнергии от дизельных электростанций на ветровую позволят снизить тариф». Выносливый гибрид
Оптимальный вариант альтернативной энергетики для Сибири, считают ученые, — гибридные станции. Например, комбинация ветросиловых и солнечных установок, а также дизельных и ветровых.
Созданный специалистами Томского политехнического университета комплекс для выработки электроэнергии включает солнечные панели и две ветросиловые установки. Как показывает практика, такая альтернатива традиционной энергетики вполне жизнеспособна. Однако для непростого сибирского климата нужна и техника особая — выносливая. Большинство производителей, в основном зарубежных, гарантировать безотказность работы своих установок в условиях поселков Диксон или Хатанга пока не могут. Мини-ГЭС
В дополнение к ветру и солнцу в развитии сибирской альтернативной энергетики свою роль могут сыграть мини-ГЭС — небольшие гидроэлектростанции для малых рек. Соответствующие разработки уже ведутся в разных вузах СФО.
Специалисты политехнического института СФУ и ФГУП «Радиосвязь» создали промышленный образец оригинальной свободнопоточной микро-ГЭС. Для ее работы не нужен поток воды, как для обычной «большой» гидростанции. Не надо проводить земляные работы и возводить грандиозные сооружения — стоимость электроэнергии снижается в несколько раз.
Установка мощностью 5 кВт прошла апробацию и испытания на острове Татышев в Красноярске. Результаты хорошие. Однако с наступлением холодов работу микро-ГЭС пришлось приостановить. Вопрос о ее эксплуатации в зимних условиях пока остается открытым. Так же, как и вопрос цены — около миллиона рублей.
«Небольшие бесплотинные гидроэлектростанции эффективны при условии наличия энергонасыщенного водотока и решения проблем с ледовыми явлениями, — считает Борис Владимирович Лукутин. Но реально малые ГЭС эффективны на горных реках. А значительная часть Сибири — равнина». Без фанатизма
Будущее у альтернативной энергетики в Сибири, безусловно, есть, — уверены эксперты. Хотя, возможно, и не такое радужное, как, скажем, в Калифорнии. Переход на солнечные батареи в массовом порядке в ближайшие годы нам не грозит, но с тем, что направление ВЭИ нужно развивать, соглашаются и специалисты, и чиновники.
По мнению генерального директора ЗАО «Агентство по прогнозированию балансов в электроэнергетике» Игоря Кожуховского, сибирский регион обладает огромным потенциалом для развития альтернативной энергетики. В Горном Алтае можно возводить ветряные электростанции, в Красноярском крае — солнечные. Однако малые гидроэлектростанции, ветровые генераторы и солнечные батареи могут, скорее, использоваться для энергоснабжения небольших поселков, удаленных сел и других локальных потребителей. Играть главенствующую роль в энергетическом балансе Сибири, по мнению Игоря
Кожуховского, они не способны.
«Обольщаться, конечно же, не стоит. И, как показывает незначительный потенциал возобновляемой энергетики на территории Сибири, фанатизм в этом вопросе тоже не уместен, — говорит директор политехнического института СФУ. — Однако вопрос требует практического развития. При этом есть масса причин, препятствующих широкому применению возобновляемой энергетики в России, и в том числе — в Сибири. Часть из них вполне преодолима. Нужны федеральные и региональные программы. Надо активнее включать механизмы частно-государственного партнерства и энергосервисных контрактов. Есть смысл переориентировать промышленность и научное сообщество, которые пока скептично относятся к данной проблеме. Начинать, конечно, надо с создания соответствующих демонстрационных зон, что, кстати, заложено в 261 федеральном законе об энергосбережении и повышении энергетической эффективности. Но по каким-то причинам он пока не реализуется».
СПРАВКА
| За одну неделю на один квадратный метр поверхности планеты падает столько солнечной энергии, сколько не вырабатывают за год все электростанции мира. |
| Ирина Иванова,
к.э.н. Зав. лабораторией энергоснабжения децентрализованных потребителей Института систем энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН (ИСЭМ СО РАН) (г. Иркутск)Недостаточное использование в настоящее время возобновляемых источников в России объясняется прежде всего тем, что меры государственного стимулирования этой отрасли энергетики до сих пор находятся в стадии разработки. В то же время сооружение практически всех типов ВИЭ требует развернутой государственной поддержки в части внедрения механизма частичной компенсации затрат инвесторов или прямого государственного финансирования сооружения данных типов электростанций или иных форм.
Положительным моментом в этом направлении можно назвать постановление Правительства РФ №449 от 28.05.2013 г. «О механизме стимулирования использования возобновляемых источников энергии на оптовом рынке электрической энергии и мощности». Оно утверждает правила определения цены на мощность и методику определения доли затрат, компенсируемой за счет нее, возобновляемых источников энергии.
Приоритетным местом размещения возобновляемых источников энергии на территории России, и в Сибири в частности, выступают прежде всего зоны децентрализованного и неустойчивого централизованного энергоснабжения. Для широкомасштабного внедрения возобновляемых источников энергии на этой территории необходима разработка подобного нормативного акта, регламентирующего методики расчета основных показателей и правила использования ВИЭ вне зоны оптового рынка электрической энергии.
Проведенные в отделе региональных проблем энергетики Института систем энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН исследования позволили оценить рациональные масштабы применения возобновляемых энергоисточников для этой категории потребителей в субъектах РФ Восточной Сибири и Дальнего Востока.
Суммарные вводы мощностей на перспективу до 2030 г., актуализированные с учетом тенденции последних лет по снижению стоимостных показателей фотоэлектрических преобразователей, оцениваются в 320 – 360 МВт. В сложившейся стоимостной ситуации использование солнечного излучения на основе фотоэлектрических модулей целесообразно не только в южных районах, но и, например, в центральных районах Республики Саха (Якутия), учитывая более высокие цены на вытесняемое топливо. Опыт использования солнечных электростанций на основе фотоэлектрических модулей в республике подтверждает достаточно высокую эффективность этого мероприятия. |
| Андрей Черняк,
ведущий технический специалист компании «Айтекс» (г. Москва)Альтернативная энергетика крайне активно развивается во всем мире, наиболее активно — в Западной Европе, на которую приходится более 70% всей альтернативной генерации. На Россию пока что приходятся тысячные доли процента. Например, общая мощность солнечной генерации в России не превышает 2 МВт, в то время как в целом по миру фотовольтаика уже достигла величины 100 ГВт. Между тем в ближайшее время ожидается реализация первых крупных российских проектов в области солнечной энергетики, и к 2020 году планируется введение до 2 ГВт мощностей.
Для традиционной системы энергоснабжения Сибирский и Дальневосточный регионы являются довольно сложными в освоении вследствие больших расстояний (а значит, и необходимости поддерживать работоспособность протяженных линий электропередачи), отсутствия крупных энергопотребителей, экологических ограничений (например, на Алтае законодательно запрещено сооружение плотин на реках, что делает невозможным сооружение традиционных ГЭС). Сейчас более 10 млн граждан России живут без централизованного электроснабжения. И в этом случае, особенно для малых потребителей, не имеющих доступа к централизованной энергосистеме, альтернативная энергетика может стать выходом из состояния энергодефицита. В условиях отдаленности от крупных источников электроэнергии приходится использовать дорогостоящие в обслуживании и зависящие от завоза топлива дизельные генераторы, а использование энергии солнца, ветра, тепловой энергии земли, малых гидроэлектростанций поможет в перспективе снизить стоимость электроэнергии. |
| Евгений Бойко,
директор политехнического института СФУ, профессор кафедры «Тепловые электрические станции» (г. Красноярск)Я считаю, что тему возобновляемой и альтернативной энергетики в СФО развивать нужно. Но не с позиции реальной конкуренции традиционным подходам в энергетике, а с точки зрения получения необходимого опыта и перспектив развития технологий.
Технологии возобновляемой энергетики совершенствуются достаточно быстро, их стоимость также постепенно снижается. Думаю, в какой-то момент времени они смогут стать конкурентоспособными и по-настоящему привлекательными. И чтобы не пропустить этот момент, необходимо уже сейчас «набивать шишки», накапливать опыт — как положительный, так и отрицательный.
При этом сегодня уже имеет место ряд реальных задач, где применение возобновляемых источников энергии обосновано, например в случае отсутствия или невозможности использования на конкретной территории традиционных источников энергии. Еще, как вариант, в качестве способа замены неэффективных и экономически необоснованных энергооисточников, например дизельных установок в муниципальных районах с децентрализованным энергообеспечением. |
| Борис Лукутин,
заведующий кафедрой энергоснабжения промышленных предприятий Томского политехнического университета, доктор технических наук Перспективы у альтернативной энергетики в Сибири значительные. Уже сегодня проектируются и строятся ветро-дизельные и солнечно-дизельные автономные электростанции в Якутии, Томской области, на Дальнем Востоке.
Несомненно то, что в Сибири есть множество районов для развития ветроэнергетики. Это огромная территория, и говорить, что здесь нет ветра, некорректно. Разумеется, ветроэнергетический потенциал распределен неравномерно как по площади, так и по сезонам года. Условия эффективности ветросиловых электростанций — ветровой потенциал и действующий тариф на электроэнергию в рассматриваемой локальной системе электроснабжения. С учетом нестабильности скорости ветра и ограничений возможностей аккумулирования электроэнергии решать проблему электроснабжения поселков и небольших производств можно с применением гибридных ветро-дизельных электростанций. |
"Промышленные страницы Сибири" №14 (85) Декабрь 2013 г. |
|
