CC BY
524
ИНВЕСТИЦИОННАЯ ПРИВЛЕКАТЕЛЬНОСТЬ ГИДРОЭНЕРГЕТИКИ: АНАЛИЗ ОТЕЧЕСТВЕННОГО И ЗАРУБЕЖНОГО ОПЫТА
INVESTMENT APPEAL OF HYDROPOWER INDUSTRY: ANALYSIS OF DOMESTIC AND FOREIGN EXPERIENCE Бучаева Светлана Азизовна,
старший преподаватель кафедры «Налоги и налогообложение» Г АОУ ВПО Дагестанский государственный институт народного хозяйства
Аннотация
В последнее время возрос интерес к возобновляемым источникам энергии, в частности к гидроэнергетике. Создано и создается много инновационных проектов по ее модернизации, например, в области создания миниатюрных автономных электронных устройств по контролю и регулированию технологических процессов, в том числе и по дистанционному управлению малыми гидрогенераторами, работающими в сети или автономно. К положительным сторонам гидроэнергетики относится, в первую очередь, отсутствие выбросов продуктов горения в атмосферный воздух, а также относительная дешевизна получаемой энергии. Гидроэнергоресурсы области остаются практически неиспользованными и располагают к развитию малой гидроэнергетики.
Ключевые слова: инвестиции, гидроэнергетика, проекты, электроэнергия, эффективность
Abstract
Recently interest to renewables, in particular to hydropower increased. Many innovative projects on its modernization, for example, in the field of creation of tiny self-contained electronic units on control and regulation of technological processes including on remote control of the small hydrogenerators working in a network or it is autonomous are created and is created. Lack of emissions of products of burning belongs to positive sides of hydropower in atmospheric air, and also relative low cost of received energy, first of all. Hydroenergy resources of area remain almost unused and dispose to development of small hydropower.
Keywords: investments, hydropower, projects, electric power, efficiency
Введение
Потребление электроэнергии растет, что требует строительства новых гидроэлектростанций. В период, когда строительство крупных гидроэлектростанций, являющихся наиболее дешевыми и экологически безопасными производителями электроэнергии, в стране практически прекращено, гидротехника ориентируется главным образом на нужды регионов. Во многих регионах РФ сейчас актуальны следующие направления: создание комплексных гидроузлов на малых реках; строительство
набережных, причалов, берегоукрепление на реках и водохранилищах, обеспечение устойчивости откосов; инженерная защита территорий, зданий и сооружений от затопления и подтопления; обустройство внутригородских водотоков и водоемов; строительство мостовых и подземных переходов; создание, расширение, реконструкция и консервация хранилищ жидких отходов промышленных предприятий; обеспечение безопасной эксплуатации действующих гидротехнических объектов; экологический мониторинг водоемов и водотоков, их защита, охрана и восстановление водности.
Распределение гидроресурсов малых рек по территории РФ
Гидроэнергетический потенциал России колоссален, но на сегодняшний день используется слабо. Неосвоенными остаются 80% гидроэнергоресурсов.
Использование энергии малых рек представляется одним из наиболее актуальных направлений в деле освоения гидроэнергоресурсов Российской Федерации.
Развитие малой гидрогенерации - экологически приемлемый и экономически целесообразный метод решения целого комплекса проблем, связанных
энергобезопасностью и дефицитом электроэнергии на отдельных территориях нашей страны.
При проектировании развития энергосистем используются следующие термины, связанные с инвестициями в энергетические объекты:
• новое строительство - строительство объектов в целях создания новых производственных мощностей, осуществляемое на новых площадках;
• расширение - строительство дополнительных объектов на территории действующих объектов или примыкающих к ним площадкам, в целях создания дополнительных мощностей;
• реконструкция - переоборудование действующего объекта в целях повышения технического уровня, улучшения экономических показателей и охраны окружающей среды;
• техническое перевооружение - комплекс работ на действующих объектах по повышению их технико-экономического уровня, состоящий в замене морально и физически устаревшего оборудования.
Гидроэнергетика постоянно развивается, в последнее время в России создано много инновационных проектов, например:
1. Низкооборотные генераторы переменного тока на постоянных магнитах для малой автономной ветро- и гидроэнергетики. Потребность в них высокая, более 1 миллиона штук в год.
2. Измеритель скорости жидкости и газа на основе метода цифровой трассерной визуализации (ПОЛИС). Измерительный комплекс ПОЛИС позволяет измерять мгновенные поля скорости жидкости и газа с разрешением до 170 х 128 векторов. Максимальная частота измерений в режиме кросс-корреляционной обработки - 3 Гц. Диапазон измеряемых скоростей - от 0,1 мм/сек до 300 м/сек. Погрешность измерения скорости зависит от параметров эксперимента и (при оптимальном выборе определяющих параметров и условий эксперимента) не превышает 2—3 %.
Приборы данного класса применяются для исследования гидродинамики потоков, как в научных целях, так и в целях оптимизации различного рода технологических устройств в автомобильной, авиационной и кораблестроительной промышленности, нефтегазовой и энергетической отраслях. Основными потребителями данной продукции являются научно-исследовательские и отраслевые институты, а также конструкторские бюро.
Основными преимуществами метода являются: бесконтактность, возможность измерения полей скорости, широкий динамический диапазон измеряемых скоростей.
3
Преимуществами измерительного комплекса ПОЛИС, по сравнению с западными аналогами, являются: оригинальные высокоэффективные алгоритмы обработки;
возможность гибкой адаптации комплекта под различные задачи; возможность модернизации и технического обслуживания российскими специалистами; более низкая стоимость (в два раза дешевле аналогов).
3. Для создания противофильтрационных завес в гидротехнических сооружениях, расположенных в районах вечной мерзлоты, тампонажа фильтрующего основания гидротехнических сооружений, укрепления грунтов в районах крайнего Севера и вечной мерзлоты созданы криогели. Они являются эффективным тампонирующим средством, значительно снижающим фильтрацию воды в пористой среде. Они безвредны для людей и экологически безопасны для окружающей среды. Время и температуру гелеобразования можно регулировать добавками электролитов.
Технология осуществляется с использованием стандартного оборудования и промышленных многотоннажных реагентов. Композиции технологичны в применении в условиях северных регионов.
Срок окупаемости затрат — 5^10 месяцев.
4. Воздушно-водяной двигатель. Использование: в гидроэнергетике, в частности в мелиорации и грузоподъемных работах на воде. Сущность изобретения: воздушноводяной двигатель содержит опору с установленным на ней на горизонтальной оси рабочим колесом, на ободе которого расположены камеры, сообщенные между собой посредством пустотелых спиц, отличающихся тем, что двигатель снабжен компрессором, двумя ресиверами, воздушными золотниками и двумя закрепленными на опоре дугами и упорами, при этом обод выполнен в виде трубчатых осей с наружной прямоугольной пластиной, а камеры - в виде охватывающих оси и пластины корпусов, боковые стенки которых представляют собой незамкнутый цилиндр с внутренней радиальной стенкой, контактирующей с осью, а торцевые фланцы корпусов установлены на последней посредством подшипников, ресиверы установлены на концах оси колеса и сообщены с компрессором и внутренними полостями камер, осей и спиц, воздушные золотники установлены на спицах с возможностью взаимодействия с упорами, а дуги расположены с возможностью контакта с боковыми стенками корпусов камер, причем одна из дуг размещена в нижней части колеса снаружи от корпусов, а другая - в верхней части с их внутренней стороны.
Доказательством развития гидроэнергетики во всем мире является большое число иностранных инновационных проектов, направленных на ее развитие:
1. Подводные турбины, использующие приливо-отливное течение воды, постепенно становятся одной из самых важных технологий в мире альтернативной энергии. Чтобы усовершенствовать эту технологию, группа инженеров из Оксфорда создала инновационную Поперечную Горизонтально-осевую Гидравлическую Турбину (Transverse Horizontal Axis Water Turbine), которая не только будет собирать больше энергии, но и стоить на 60% дешевле, а цены на обслуживание будут на 40% меньше, чем в случае с турбиной старого поколения.
THAWT представляет второе поколение турбин, в отличие от первого поколения, которые напоминают водяные мельницы. Турбина нового поколения состоит из цилиндрического ротора, который вместо перпендикулярного вращения вращается по длинной оси вместе с потоком воды. Турбина обещает быть самой эффективной и мощной, предположительно она будет выделять 12 МВт энергии.
2. ГАЭС на энергии морских волн. Необычное устройство Searaser и проект под названием Dartmouth Wave Energy (английский изобретатель Элвин Смит (Alvin Smith) напоминает волновую электростанцию, использующую энергию вертикального движения поплавка. Однако сам поплавок не имеет электрических систем и представляет из себя механический насос, который закачивает морскую воду на большую высоту в прибрежные скалы. Этот проект - необычная мини-ГАЭС (Гидроаккумулирующая электростанция (Pump ed- storage hydroelectricity).
В основе установки - 2 поплавка, способных двигаться друг относительно друга. Верхний раскачивается волнами, нижний соединен с дном при помощи цепи и якоря. Между поплавками находится “насосная станция” (цилиндр с поршнем двойного действия, который качает воду при движении вниз и вверх) и клапанами с выходными трубами. Автоматическая подстройка высоты положения верхнего поплавка в зависимости от уровня моря, который меняется в прилив и отлив - телескопическая труба, раздвигающаяся и складывающаяся под действием сил Архимеда и тяжести. К этой “приливной” колонне крепится насос с верхним поплавком. Вода подается на сушу, в горы. В горах устраивается бассейн, в котором вода накапливается и выпускается обратно в море, по пути вращая турбину электростанции, идентичной традиционной ГЭС, но без дамбы.
Преимущества у подобной установки следующие. В поплавке нет проводов, магнитов, катушек, контактов и герметичных отсеков для оборудования, что делает его гораздо более дешевым, простым и надежным. Турбины и электрогенераторы волновой станции, расположенные на берегу, - давно опробованная и испытанная на ГЭС техника. В отличие от традиционной ГАЭС, Searaser не требует нижнего водохранилища. В отличие от волновых электростанций, эта установка решает проблему неравномерности силы волн.
По оценке создателя машины, Searaser может поднимать морскую воду на высоту до 200 м. Один полноразмерный поплавок Searaser развивает мощность 0,25 МВт.
3. Мини-ГЭС по принципу водоворота. Австрийский изобретатель Франц Цотлётерер (Franz Zotlöterer) из местечка Оберграфендорф (Obergrafendorf) придумал необычную схему для малых ГЭС. Его проект называется “Техника водоворота” (Wasserwirbeltechnik), а мини-ГЭС - “Гравитационно-водоворотная станция”.
В целях избежание негативных экологических последствий при сооружении плотинных мини-ГЭС изобретатель предложил часть потока вблизи берега отводить в специальный канал, направляющий воду к плотине.
Плотина представляет из себя бетонный цилиндр, к которому вода подходит по касательной, обрушиваясь в центре в глубину. Так в центре цилиндра образуется водоворот, который и закручивает турбину. Этот тип мини-ГЭС наиболее оптимален для электростанций мощностью до 150 кВт. Хороший КПД появляется начиная с перепада высот 0,7 м.
КПД преобразования энергии падающей воды в такой мини-ГЭС в ток достигает 73%. Экспериментальный образец, установленный на ручье, выработал свыше 50 МВт-ч электричества при рабочем перепаде высот воды 1,3 м и расходе 1 куб.м/сек. Максимальная электрическая мощность такой мини-станции достигает 9,5 кВт.
При действии такой мини-ГЭС скорость вращения турбины низкая и для рыбы, попавшей в водоворот, лопасти колеса опасности не представляют. К тому же лопасти не рассекают воду, а поворачиваются синхронно с водоворотом.
Еще одним экологическим плюсом данного проекта является перемешивание в водовороте загрязнителей и хорошая аэрация воды, что способствует интенсивной работе микроорганизмов, очищающих ее естественным образом.
Водоворот, образующийся в мини-ГЭС, способствует терморегуляции в водоеме -увеличенная площадь контакта воды с воздухом приводит к ее охлаждению летом; зимой ГЭС продолжает работать подо льдом, наиболее плотная вода тяготеет к центру водоворота, по краям цилиндра образуется ледяная корка, которая выступает в роли утеплителя, не дающего слишком сильно охладиться центру.
Стоимость пробного образца мини-ГЭС составила 75 тыс. долл.
4. Мини-ГЭС на тросах. Калифорнийская компания Bourne Energy разработала серию генераторов, которые могут преобразить малую гидроэнергетику.
Аппараты RiverStar, TidalStar и OceanStar призваны стать основой сравнительно недорогих и легко масштабируемых гидроэлектростанций (ГЭС), работающих на реках
(RiverStar), в проливах (TidalStar) и в открытом море (OceanStar). Эти установки обладают рядом любопытных особенностей.
RiverStar представляет собой капсулированный модуль с поплавком для удержания ротора на заданной глубине, плавником-стабилизатором, медленно вращающейся крыльчаткой (не наносящей повреждений рыбам), генератором и преобразователем напряжения. Несколько таких капсул, по замыслу Bourne Energy, могут быть погружены в речной поток для создания мини-ГЭС.
Модули RiverStar не требуют для установки каких-либо работ на дне реки, якорей и плотин. Держится такая цепь генераторов на паре натянутых поперёк реки стальных тросов (идущих под водой). Вместе с этими тягами на берег идут кабели, по которым поступает ток. Мощность одной такой капсулы составляет 50 кВт (при скорости течения в 7,4 км/час). 20 блоков RiverStar могут обеспечить электричеством 1 тыс. близлежащих домов. Помимо простого гладкого корпуса капсулы могут иметь вид островков с травой и кустарником, песчаных отмелей или больших камней.
Капсулы TidalStar схожы с RiverStar и должны устанавливаться в устьях рек или проливах, в тех местах, где существуют переменные приливные течения. Для монтажа этих генераторов также нужны натянутые тросы с одного берега на другой.
Система OceanStar устроена сложнее. Г енераторы с “вертушками” здесь те же, что и в двух предыдущих моделях. Однако установлены они на большом качающемся “крыле”, которое преобразует переменное давление (производимое проходящими волнами) в завихрения воды, увлекающие собой винты генераторов. В отличие от ранее разработанных или созданных волновых электростанций OceanStar скрыта под водой.
Примером более масштабной инвестиционной деятельности в сфере гидроэнергетики является Программа развития малой гидроэнергетики ОАО «РусГидро» (табл.1).
Таблица 1. Основные цели и задачи Программы развития малой гидроэнергетики ОАО
«РусГидро»
Цели деятельности
Разработка Программы развития малой гидроэнергетики на 2008-2010 гг.и на перспективу до 2020 г. Реализация инновационных и инвестиционных проектов строительства малых ГЭС, включенных в Программу
Задачи
• содержательное наполнение и отработка механизмов реализации Программы; • управление проектами с нулевой точки до момента ввода объекта в эксплуатацию;
• формирование перечня необходимых условий ее реализации и анализ связанных с этим рисков;
• отработка технологии управления большим количеством проектов на разных стадиях реализации;
• отбор и предварительный анализ проектов для последующего включения в Программу.
• формирование пула контрагентов, участвующих в реализации проектов (проектные институты, строительномонтажные организации и поставщики оборудования);
• организация финансирования проектов, включая средства инвесторов, привлечение заемного финансирования и другие источники.
Инвестиционные проекты строительства малых ГЭС: Барсучковская МГЭС:
Технические параметры проекта
Напор Расчетный расход Установленная мощность Среднегодовая выработка
15 м 53 м3/с 5,5 МВт 5 27 млн. кВтч
Основные сооружения гидроузла
Водозаборное сооружение
• водоприемник с сороудерживающей решеткой
Т рехниточный напорный деривационный трубопровод
• длина каждой нитки - 55 м
• диаметр -1,6 м
Станционный узел Здание ГЭС
• три гидроагрегата
• максимальная мощность каждого ГА - 1,83 МВт Сооружения для выдачи мощности
• площадка ОРУ 10 кВ
Ситуационный план Барсучковской МГЭС
Рисунок 2. Инновационный проект развития Барсучковской МГЭС.
Одним из объектов Программы развития малой гидроэнергетики ОАО «РусГидро» является строительство Барсучковской МГЭС в Ставропольском крае (рис.2).
Выводы
В существующих условиях дефицита энергии в энергосистеме реализация инновационного проекта строительства малой гидроэлектростанции и аналогичных ему будет способствовать снижению зависимости области от внешних поставщиков электроэнергии, обеспечивать занятость населения, т.е. создавать благоприятные условия для социально- экономического развития. Развитие малой гидроэнергетики - это экологически приемлемый и экономически целесообразный метод решения целого
комплекса проблем, связанных с энергобезопасностью и дефицитом электроэнергии на отдельных территориях нашей страны. Решать проблему строительством крупных гидроэнергетических комплексов нецелесообразно, так как при их строительстве и эксплуатации часто возникают значительные негативные экологические последствия.
Список литературы
1. Козловская Э. А. Экономика и управление инновациями. 3-е издание Учебник: гриф УМО / Э. А. Козловская, Д. С. Демиденко, Е. А. Яковлева, Я. Г. Бучаев, М. М. Гаджиев. - М.: Экономика, 2012. - 357 с.: ил
2. Магомедов А.М. Институциональная среда как фактор развития региональной экономики // Управление экономическими системами: электронный научный журнал. 2013. № 53 (5). С. 50.
3. Магомедов А.М. Природопользование региона на основе логистики (на примере республики Дагестан) // Региональная экономика: теория и практика. 2013. № 17. С. 20-26.
4. Магомедов А.М. Экономика фирмы. Учебник для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению 080100 "Экономика" (квалификация (степень) "бакалавр") / А. М. Магомедов, М. И. Маллаева. Москва, 2012. Сер. Вузовский учебник (Изд. 2-е, доп.)
5. Яковлева Е.А. Применение модели экономической маржи для анализа экономической эффективности деятельности российской компании Научнотехнические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. Экономические науки. 2013. Т. 2. № 163. С. 131-137.
6. Яковлева Е.А., Волкова В.Н., Козловская Э. А., Логинова А.В., Радионова Ю.В., Родионов Д.Г., Рудская И.А. Применение теории систем и системного анализа для развития теории инноваций / В.Н. Волкова [и др.]; под редакцией В.Н.Волковой и
Э.А. Козловской. - Спб.: Издательство Политехнического университета. - 352 с.
7. Iakovleva E., Demidenko D., Kozlovskya E. Optimal control of investments in the company's assets. Upper Austria University of Applied Sciences FH OO Forschungs- & Entwicklungs GmbH. Shaker Verlag - 2011. Vol.2. p. 159-175
8. Iakovleva E., Bychaev Y. Application of the value based management approach to assess the effectiveness of business assets control. Статья. WEST-OST-REPORT International Forum for Science and Research. ISSN 2190-5231. BERLIN. Nr.2 2011. c.63-72
