CC BY
73
Использование альтернативных источников энергии в Пензенской области Овчаренков Э. А.
Овчаренков Эдуард Августович / Ovcharenkov Jeduard Avgustovich - кандидат технических наук, доцент,
кафедра инженерной экологии,
Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, г. Пенза
Аннотация: в статье рассмотрена возможность использования таких альтернативных источников энергии, как энергия ветра, солнечная энергия, энергия при сжигании древесных отходов в виде пеллетов. Использование этих видов энергии на территории Пензенской области является перспективным шагом. Abstract: the article considers the possibility of using such alternative energy sources as wind energy, solar energy, energy from the combustion of wood waste in the form ofpellets. The use of these types of energy is promising in the territory of the Penza region.
Ключевые слова: альтернативное топливо, солнечный коллектор, пеллеты, энергия ветра.
Keywords: alternative fuel, solar, pellets, wind energy.
Мировое потребление энергии включает в себя всю энергию, извлекаемую из всех энергоресурсов и потребляемую человечеством во всех промышленных и потребительских секторах экономики и каждой стране.
Наибольшая доля в мировом потреблении энергии приходится на нефть - 33 %.
Рост населения и ВВП являются ключевыми факторами роста спроса на энергию. К 2030 году численность мирового населения, согласно прогнозу, составит 8,3 млрд., а глобальный ВВП в реальном исчислении к 2030 году, по ожиданиям, возрастёт приблизительно вдвое по сравнению 2011 годом. Кроме того, мировой опыт показал, что благодаря внедрению в промышленность новых научных решений и проектно-конструкторских разработок, вклад возобновляемых источников в энергобаланс отдельных стран и в общее энергопотребление на планете с каждым годом увеличивается (рис. 1).
С учётом изложенных выше материалов по использованию энергоресурсов можно прогнозировать динамику вклада каждого из основных энергоресурсов в общее мировое энергопотребление.
Общая доля всех возобновляемых источников энергии, как традиционных (дрова, гидроэнергия больших рек), так и нетрадиционных (ветер, Солнце, биомасса, гидроэнергия малых рек, геотермальная энергия), на сегодняшний день в общем мировом энергообеспечении составляет около 16 %; в дальнейшем, в соответствии с прогнозными оценками, предусматривается постепенное увеличение использования возобновляемых источников энергии: в 2050 г. - до 30 %, в 2100 г. - до 45 %.
Рис. 1. Увеличение спроса на электроэнергию и первичные энергоресурсы
Россия может получать 10 % энергии из ветра. По сравнению с США и странами ЕС использование возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в России находится на низком уровне. Сложившуюся ситуацию
можно объяснить доступностью традиционных ископаемых энергоносителей. Один из основных барьеров для строительства крупных электростанций на ВИЭ — отсутствие положения о стимулирующем тарифе, по которому государство покупало бы электроэнергию, производимую на основе ВИЭ [1].
Пензенская область обладает потенциалом использования возобновляемых источников энергии и альтернативных видов топлива - энергия биоресурсов, горючих отходов (промышленных, коммунальных, бытовых) и выбросов, малых и средних рек (мини ГЭС).
ООО «Инновационные технологии в энергетике» разработан и внедрен в производство солнечный плоский коллектор «ИНТЭН» - устройство для сбора тепловой энергии солнца, переносимой видимым светом и ближним инфракрасным излучением (выпускают на ОАО «Нижнеломовский электромеханический завод»). В отличие от солнечных батарей, производящих электричество, солнечный коллектор производит нагрев материала - теплоносителя.
Типовая солнечная водонагревательная установка СВУ состоит из одного или нескольких солнечных коллекторов «ИНТЭН» и теплообменника - аккумулятора. Через солнечный коллектор циркулирует теплоноситель (антифриз). Теплоноситель нагревается в солнечном коллекторе энергией Солнца и отдаёт затем тепловую энергию воде через теплообменник, вмонтированный в бак-аккумулятор. В баке-аккумуляторе хранится горячая вода до момента её использования, поэтому он должен иметь хорошую теплоизоляцию. В первом контуре, где расположен солнечный коллектор, может использоваться естественная или принудительная циркуляция теплоносителя.
В базовой модели солнечного коллектора «ИНТЭН-1» прозрачная теплоизоляция выполнена из специального антивандального закалённого стекла с малым процентом содержания железа. Теплопоглощающая панель коллектора выполнена из металла с высокой теплопроводностью, с чёрным покрытием. Теплоизоляция выполнена с применением современных эффективных материалов.
В результате применения оригинальных конструкторских решений и использования высокотехнологичных материалов удалось поднять КПД коллекторов до 75 %, что было подтверждено испытанием опытных образцов на реальных объектах Пензенской области.
Солнечный коллектор марки «ИНТЭН-1», выполнен в модульном исполнении рабочей площадью 1 м 2, что позволяет использовать его для разных потребителей в средней полосе России. Испытания показали, что три солнечных коллектора позволяют нагреть 200 л воды до температуры 55°С за 3-3,5 часа работы в период с апреля по октябрь. В зимний период солнечные коллекторы наиболее рационально использовать совместно с традиционными системами получения горячей воды.
Коллектор находят применение на различных объектах социального назначения (больницы, медпункты, детские учреждения), на небольших промышленных предприятиях, объектах агропромышленного комплекса, в индивидуальных домах и др.
Пензенская область перенимает опыт Республики Беларусь по использованию альтернативных источников анергии. Так, в городе Вилейка построена котельная, работающая на отходах лесозаготовки [2].
В этом городе с 30-тысячным населением единственным источником тепловой энергии является ТЭЦ, которая полностью работает на отходах деревообработки. Представители Пензенской области ознакомились со всем технологическим циклом и увидели, что в Республике Беларусь действительно очень эффективно и рачительно относятся к такому невозобновляемому ресурсу, как природный газ, и его замещению полностью возобновляемым энергетическим ресурсом - лесом.
В МУП «Г орзеленхоз» (город Пенза) заканчивается монтаж котла, производящего тепло полностью на отходах деревообработки и санитарной очистки леса. Котёл построен в рамках реализации областной программы энергосбережения. Его мощность - 2,5 МВт, что аналогично мощности котла в г. Вилейке. В 2013 году на отопление древесными отходами перешло Министерство лесного, охотничьего хозяйства и природопользования Пензенской области. Аналогичный проект будет запущен в городе Кузнецке. Для нескольких муниципальных районов в 2013 году завершится стадия проектирования отопительного оборудования.
В лесах Пензенской области осваивается 35 % от ежегодной расчётной лесосеки. Эго происходит из-за того, что такие ценные породы, как сосна, составляют всего 10 % расчетной лесосеки из 1 млн. 400 тыс. кубометров. Эту древесину можно использовать как источник тепла для ЖКХ и промышленных предприятий.
В ближайшее время Правительству Пензенской области будет предложен вариант целевой программы [3], обеспечивающей гарантии предпринимателям, лесозаготовителям, переработчикам, переводящим свои котельные на щепу.
Цель реализации данной программы на территории области - в одну цепочку выстроить вопросы санитарной очистки леса, занятости людей, развития малого бизнеса в лесах, осуществления логистических связей, частичного альтернативного топливозамещения.
В Пензенской области в рамках развития «зеленой энергетики» по инициативе регионального правительства разработан ряд проектов по внедрению на предприятиях промышленности и объектах бюджетной сферы альтернативных источников энергии.
В Кузнецком районе уже налажено производство пеллетов - биотоплива из деревянных гранул.
Они представляют собой прессованные отходы древесного производства, которые могут использоваться в качестве топлива для автоматизированных котельных как бытового, так и промышленного уровня.
Теплотворная способность пеллет в полтора раза больше, чем у дров и равняется энергии, содержащейся в половине литра жидкого топлива. Таким образом, этот вид энергоресурса вполне может заменить собой солярку и уголь для котельных.
Преимущество пеллетов по сравнению с альтернативными источниками энергии в том, что они производятся из экологически чистого ресурса - для их изготовления используется как цельная древесина, так и отходы её переработки. К тому же, в отличие от нефти и газа, они не требуют специальных условий для хранения и транспортировки.
Единственным минусом применения биотоплива является высокая стоимость пеллетных котлов. Однако считается, что инвестиционные затраты на оборудование котельных спецоборудованием окупятся в течение трёх лет.
Экономическая эффективность использования древесных гранул доказана на примере Елюзанской средней школы. В этом учреждении была оборудована котельная, работающая на пеллетах. В первый отопительный сезон на приобретение оборудования и биотоплива было затрачено около 1,5 миллионов рублей. Но, спустя три года, ежегодная экономия должна составить порядка 300 тысяч рублей.
Осадок от системы очистки сточных вод может служить альтернативным источником энергии. В качестве возобновляемого источника электрической и тепловой энергии можно использовать тепло, выделяемое в процессе утилизации осадков, которые накапливают очистные сооружения канализации.
В результате очистки сточных вод образуется немало осадков (каждый день порядка 44-45 тонн сухого вещества). При сжигании осадки выделяют тепло, их теплотворная способность составляет 12500 кДж/кг. Именно это тепло и предлагается использовать в качестве электрической и тепловой энергии. Конечно, реализация предложенного проекта потребует инвестиционных вливаний. Поиском инвесторов занимаются авторы предложенной идеи. Новаторами в городе Пензе создана установка для получения электричества с использованием энергии ветра. Есть идея использования энергии ветра движущегося автомобиля, локомотива и других транспортных средств.
Таким образом, в Пензенской области, как, впрочем, и в других регионах РФ, есть немало ресурсов альтернативных источников энергии. Перспектива всё большего их использования не вызывает сомнений.
Литература
1. Илларионов А. М. Природа российской энергетики. / А. М. Илларионов. // Вопросы экономики - 2003. - № 3. - С. 5-8.
2. Официальный портал правительства Пензенской области: [Электронный ресурс]. Режим доступа: http:www.penza.ru.
3. Постановление правительства Пензенской области от 28.07.2010 № 431 пП «Об утверждении областной целевой программы энергосбережения и повышения энергетической эффективности Пензенской области на 2010-2020 годы».
