CC BY
10СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИКА
SOLAR ENERGY
Статья поступила в редакцию 09.11.11. Ред. рег. № 1143 The article has entered in publishing office 09.11.11. Ed. reg. No. 1143
УДК 620.383; 621.472
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СОЛНЕЧНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК В ЗАПОВЕДНЫХ ЗОНАХ ТУРКМЕНИСТАНА ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ АРИДНОЙ ЭКОСИСТЕМЫ
А.М. Пенджиев, Н.Г. Астанов, М.А. Пенжиев
Туркменский политехнический институт Туркменистан, 744025, Ашхабад, ул. Б.Аннанова, д. 1 E-mail: ampenjiev@rambler.ru
Заключение совета рецензентов: 29.11.11 Заключение совета экспертов: 05.12.11 Принято к публикации: 10.12.11
Рассмотрены валовый, технический, экономический, экологический потенциал солнечно-энергетических установок при использовании в заповедных зонах Туркменистана и возможности смягчения загрязнения экосистемы.
Ключевые слова: валовый, технический, экономический, экологический потенциал, солнечно-энергетические установки, заповедники.
USE OF SOLAR POWER STATIONS IN RESERVE ZONES OF TURKMENISTAN
TO IMPROVE ARID ECOSYSTEMS
A.M. Penjiyev, N.G. Astanov, M.A. Penjiyev
Turkmen Polytechnic Institute 1, B. Annanov str., Ashabad, 744025, Turkmenistan E-mail: ampenjiev@rambler.ru
Referred: 29.11.11 Expertise: 05.12.11 Accepted: 10.12.11
Gross, technical, economic, ecological potential of solar power stations to use in reserved zones of Turkmenistan and possibility of softening of ecosystems are considered.
Keywords: gross, technical, economic, ecological potential, solar power stations, reserves.
Актуальность проблемы
Задача удовлетворения существующих потребностей в электрической и тепловой энергии населения, пастбищных хозяйств и заповедных зон Туркменистана, удаленных от централизованных энергетических сетей, приводит к изучению возобновляемых источников энергии. Это также обусловлено необходимостью решения глобальных проблем обеспечения социально-бытовых условий в этих зонах Туркменистана энергией и водой, в будущем связанных с ограниченностью запасов ископаемых видов топлива и требованиями обеспечения экологической безопасности экосистемы.
В Туркменистане насчитывается 8 государственных природных заповедников и 13 заказников общей площадью 1975 тыс. га, что составляет 4% от территории страны, в которых испытываются существенные трудности с энергоснабжением.
Заповедники расположены в различных регионах Туркменистана:
- Репетекский биосферный заповедник площадью 34,6 тыс. га находится в Восточных Каракумах;
- Хазарский площадью 269 тыс. га расположен на юго-восточном побережье Каспийского моря;
- Бадхызский площадью 87,7 тыс. га - в междуречье Кушки-Теджена;
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 12 (104) 2011
© Scientific Technical Centre «TATA», 2011
- Копетдагский площадью 49,7 тыс. га - в центральной части хребта;
- Сюнт-Хасардагский площадью 30,3 тыс. га - в Юго-западном Копетдаге;
- Капланкырский площадью 282,2 тыс. га - в Северном Туркменистане на стыке государственных границ Казахстана и Узбекистана;
- Амударьинский площадью 49,5 тыс. га - в пределах Фарабского и Биратинского этрапов Лебапско-го велаята;
- Койтендагский площадью 27,14 тыс. га - на крайнем востоке страны, в пределах хребта Койтен-даг [1].
Развитие традиционных методов ведет к ухудшению экологической обстановки, недостаток в энергообеспечении ухудшает условия жизни и работы персонала, снижает уровень проводимых научно-исследовательских работ, затрудняет привлечение новых квалифицированных кадров. Поэтому включение в энергетический баланс заповедных территорий возобновляемых источников энергии (ВИЭ) наряду с энергосбережением представляется перспективным направлением развития системы экологического энергоснабжения и сохранения экосистемы.
Возможности использования ВИЭ
Основными объектами использования ВИЭ на территориях заповедников могут быть кордоны, лесничества, приюты, водопойные пункты для животных с автономным энергоснабжением.
Кордоны представляют собой микропоселения (1-2 здания площадью 50-150 кв. м) с ограниченной инфраструктурой и социально-бытовыми условиями, находящиеся на значительном удалении от населенных пунктов. Кордоны предназначены, как правило, для постоянного проживания сотрудников, а также выполнения ими служебных обязанностей в соответствии с профилем заповедника.
В настоящее время энергоснабжение этих объектов осуществляется на минимальном уровне:
- электроснабжение за счет маломощных бензо-электрических генераторов;
- теплоснабжение за счет дровяного печного отопления.
Учитывая специфику работы заповедников, основным недостатком бензоэлектрических агрегатов можно считать высокий уровень шума, вредных выбросов в биосферу и низкую экономичность. Шум от работы электростанции слышен на расстоянии 5-10 км и является сильным беспокоящим фактором для животных.
Кроме того, маломощные бензогенераторы имеют весьма низкий моторесурс (600-1500 ч) и большой расход топлива (350-500 г/кВтч).
Бензогенераторы могут обеспечить осветительную нагрузку, но не дают возможности использования бытовых электрохолодильников. Таким образом, одно из основных требований к современным авто-
номным источникам электроэнергии - это возможность круглосуточного обеспечения потребителей.
Состояние ныне действующего энергетического оборудования (бензо- и дизельного генератора) оценивается как неудовлетворительное из-за крайней изношенности материальной части.
ВИЭ решает вопросы
Основными вопросами, которые могут быть решены с помощью установок на базе ВИЭ, являются следующие:
- сокращение объемов заготовки дров;
- снижение расходов жидкого топлива;
- повышение привлекательности работы на кордонах и станциях;
- использование современного бытового оборудования, налаживание «интеллектуального быта»;
- внедрение новых высокопроизводительных и точных методов исследований.
Использование в заповедных зонах Туркменистана солнечных энергетических установок даст возможность смягчить негативное воздействие дизельных и бензиновых электростанций на окружающую среду.
Характеристика солнечного радиационного режима Туркменистана
Общий характер солнечных радиационных процессов на территории Туркменистана определяется географическим положением, он расположен между 42° и 35° с.ш. Отличительными особенностями территории являются расположение ее в глубине континента и отсутствие обширных водных объектов. Все это обусловливает общую засушливость климата, отсутствие осадков в длительный летний период. В результате этого развивается почвенная засуха и термическая депрессия, характеризующаяся безоблачным небом, высокими температурами воздуха и пыльной мглой. На западе территория примыкает к восточному побережью Каспийского моря. Близость водного бассейна смягчает засушливый климат только узкой прибрежной полосы, влажность воздуха здесь сильно повышается, часто бывают дымки, туманы. Открытое положение территории с севера и северо-запада благоприятствует проникновению холодных воздушных масс, вследствие чего зимой выпадают осадки в виде дождя, а иногда и снега, наблюдаются отрицательные температуры воздуха и почвы. При ясном небе основными факторами, определяющими приход радиации, являются высота солнца и прозрачность атмосферы [1-4].
Высота солнца в полдень не опускается ниже 2632° в декабре и достигает 72-76° в июне.
Годовой приход прямой солнечной радиации на горизонтальную поверхность при ясном небе составляет 146-154 ккал/см , или 1699,4-1793 кВт/м2, годовые суммы рассеянной радиации при безоблачном
Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 12 (104) 2011 © Научно-технический центр «TATA», 2011
небе составляют 32-39 ккал/см2, или 372,3-453,9 кВт/м2. Незначительная нижняя облачность снижает поступление прямой солнечной радиации всего на 27-35% от возможной и в то же время увеличивает рассеянную радиацию на 25-40%. В результате при реальных условиях облачности годовой приход суммарной радиации уменьшается по сравнению с возможным на 13-19% и колеблется в пределах 145-163 ккал/см2, или 1687,7-1897,2 кВт/м2.
Альбедо естественных поверхностей на рассматриваемых территориях колеблется в среднем от 22 до 35% в течение года. Резкое изменение альбедо зимой наблюдается только в отдельные дни при выпадении снега. Среднее месячное альбедо в период со снежным покровом в горах колеблется в пределах 40-70%.
В сумме за год естественной поверхностью отражается 26-32% приходящей коротковолновой радиации, в оазисах с густой травяной растительностью - 20-22%. На эффективное излучение в приморском районе и в оазисах с густой травяной растительностью приходится от 30 до 33% суммарной радиации, для районов с редкой растительностью - от 34 до 39%.
Радиационный баланс составляет 16-35% поглощенной радиации зимой и 50-66% летом. Годовой радиационный баланс естественной поверхности с редкой растительностью составляет 47-53 ккал/см2, или 547,1-616,9 кВт/м2, поверхности с густой травяной растительностью - 71 ккал/см2, или 826,4 кВт/м2.
Суточный ход солнечной радиации и радиационного баланса определяется прежде всего изменениями высоты солнца в течение дня. Максимум солнечной радиации (при ясном небе и при наличии облачности) наблюдается в полдень. Прозрачность атмосферы изменяется в больших пределах. После выпадения осадков прозрачность атмосферы имеет повышенные значения. Понижение прозрачности атмосферы вызывается частыми пыльными бурями, возникающими при сильных ветрах, и адвективной мглой, когда пыль переносится даже при слабых ветрах. Пыльные бури ночью и в ранние утренние часы одинаковы. После восхода солнца число случаев с пыльной бурей нарастает и достигает максимума в середине дня, а затем начинает спадать. Самые большое число дней с пыльными бурями наблюдается на западе, в южной части пустыни Каракумы и в северных предгорьях Копетдага.
Облачность также понижает интенсивность прямой и суммарной радиации, увеличивает рассеянную радиацию. Рассеянная радиация изменяется по всей территории в дневные часы в зависимости от вида и плотности облачности в пределах 0,20-0,40 кал/(см2 мин), или 0,1378-0,2756 кВт/м2. Максимальные интенсивности суммарной радиации наблюдаются в июне, июле и колеблются в пределах от 1,10 до 1,37 кал/(см2мин), или от 0,7579 до 0,9439 кВт/м2.
В отдельные дни при определенных условиях облачности не закрывается солнечный диск, интенсивность суммарной радиации может достигать 1,8-1,9 кал/(см2мин), или 1,24-1,31 кВт/м2.
Самые высокие значения радиационного баланса в дневное время наблюдаются на поверхностях, покрытых густым травяным покровом, их баланс в среднем за месяц летом равен 0,5-0,85 кал/(см2мин), или 0,3445-0,5856 кВт/м2. Максимальное значение баланса в отдельные дни достигает 1,20-1,3 кал/(см2мин), или 1,889-1,989 кВт/м2; при кучевой облачности суммарная радиация составляет 1,5-1,9 кал/(см2мин), или 1,033-1,31 кВт/м2; в ночное время она изменяется в среднем от 0,04 до -0,1 кал/(см2мин), или от -0,027 до 0,068 кВт/м2, в ясные ночи достигает -0,15 кал/(см2мин), или -0,1 кВт/м2.
На побережье Каспийского моря влажность воздуха повышается по сравнению с влажностью на всей территории Туркменистана, это сказывается на суточном, месячном, годовом ходе радиационного баланса. В ясные ночи эта величина колеблется от -0,03 до -0,07 кал/(см2 мин), или от -0,02 до -0,048 кВт/м2 [4].
Определение валового потенциала солнечной
энергии в заповедных зонах Туркменистана
Валовый потенциал солнечной энергии региона -это среднемноголетняя суммарная солнечная энергия, падающая на площадь региона в течение одного года.
Регион представляется как совокупность участков, или зон, в каждой из которых интенсивность поступающего солнечного излучения и альбедо Земли, а также географические, климатические и погодные условия являются однородными по всей площади зоны. Зоны должны иметь линейную протяженность ~ 200 км. Количество зон в регионе, их положение и площадь фиксируются в таблице.
Валовый потенциал региона представляет сумму валовых потенциалов составляющих его зон. Для каждой зоны используются следующие данные: средне-многолетний приход солнечной энергии на единицу площади в год; полная площадь региона; среднемно-голетний приход солнечной энергии на единицу горизонтальной поверхности в 1-й месяц года; среднемно-голетний приход прямого потока солнечной энергии на единицу горизонтальной поверхности в 1-й месяц года; среднемноголетний приход рассеянной солнечной энергии на единицу горизонтальной поверхности в /-й месяц года при безоблачном небе; эмпирическая продолжительность солнечного сияния для данной местности в течение /-го месяца, ч/год; эмпирическая продолжительность солнечного сияния для данной местности в течение года; астрономическая возможная продолжительность солнечного сияния для данной местности в /-й месяц.
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 12 (104) 2011
© Scientific Technical Centre «TATA», 2011
Для проведения расчетов валового потенциала Туркменистана использовалась существующая методика. Валовый потенциал рассчитывался как сумма валовых потенциалов зоны за 10 часов в сутки и равен 1844,6 кВтч/(м2год) [5, 6].
Определение технического потенциала солнечной энергии в заповедных зонах Туркменистана
Технический потенциал солнечной энергии региона - это среднемноголетняя суммарная энергия, которая может быть получена в регионе от солнечного излучения в течение одного года при современном уровне развития науки и техники и соблюдении экологических норм.
Технический потенциал солнечной энергии представляет сумму технических потенциалов тепловой энергии и электрической энергии, получаемых соответствующим преобразованием солнечного излучения.
Рис. 1. Технический потенциал Wrr тепловой, №Гф электрической энергии от среднего преобразования солнечной энергии в Туркменистане в течение года Fig. 1. Technical potential of Wrr thermal, Жгф electric energy from average solar energy transformations in Turkmenistan within a year
Рис. 2. Средние удельные энергетические параметры солнечной тепловой Ут, фотоэлектрической Уф установки
в Туркменистане в течение года Fig. 2. Average specific power parameters of solar thermal Ут, photo-electric Уф installations in Turkmenistan within a year
Технический потенциал региона представляет сумму технических потенциалов составляющих его зон (рис. 1, 2). Для каждой зоны используются следующие данные: технический потенциал тепловой
энергии и фотоэлектрических батарей от солнечного излучения; площадь, которая по хозяйственным и экологическим соображениям представляется целесообразной для использования солнечной энергии; среднемесячная температура окружающей среды в дневное время (время работы установок). Расчет технического потенциала тепловой энергии, электроэнергии производится по соответствующим формулами, он равен, соответственно, 1256,44 и 242,43 кВтч/(м2год) [6-8].
Определение экономического потенциала солнечной энергии в заповедных зонах Туркменистана
Экономический потенциал солнечной энергии региона - это величина годовой выработки тепловой и электрической энергии в регионе от солнечного излучения, получение которой экономически оправдано для региона при существующем уровне цен на энергию, получаемую от традиционных источников, и соблюдении экологических норм.
Экономический потенциал солнечной энергии представляет сумму экономических потенциалов составляющих его зон. Для каждой зоны используются следующие данные:
- экономический потенциал тепловой энергии от солнечного излучения; экономический потенциал электроэнергии от солнечного излучения: срок окупаемости солнечной энергетической установки; срок службы солнечной энергетической установки; экономический эффект использования солнечных энергетических установок; экономический эффект использования солнечных тепловых коллекторов; экономический эффект использования солнечных фотоэлектрических установок; среднегодовая температура окружающей среды в дневное время (время работы солнечных установок);
- среднемесячная температура окружающей среды в течение /-го месяца, в дневное время (время работы солнечных установок); удельная стоимость солнечной установки; региональный экологический фактор источника солнечной энергии; региональный экологический фактор традиционного источника энергии; удельная стоимость производства энергии от традиционного источника; региональный фактор стоимости энергии от традиционного источника; годовой дефицит энергии в регионе или годовая дополнительная потребность промышленного производства в энергии; удельная цена потерь от недостатка энергии или удельная стоимость ценностей, производимых промышленностью; суточная норма потребления горячей воды на одного человека в быту; норма средней электрической мощности на одного человека, необходимой для удовлетворения основных бытовых потребностей [4-12].
Определение экономического потенциала проводится при условии, что солнечные тепловые коллекторы стационарно ориентированы под углом наклона
Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 12 (104) 2011 © Научно-технический центр «TATA», 2011
к горизонту р. Расчет экономического потенциала тепловой энергии проводится по формуле
^ЭТ =Х^ЭТ,, i = 1, 2, ..., 12,
(1)
где суммирование производится по всем месяцам в году.
Экономический потенциал /-го месяца определяется выражением
где
VTi= EHiF
W = V S
" ЭТi y Ti" ЭТ '
(та)-Ul (T-Tot)
(2)
E
= £1373,92 кВтч/(м2-год);
(3)
Уп - объем выработки энергии единицей площади теплового коллектора в /-й месяц, кВт ч/(м2-мес.); Ет - суммарный месячный приход солнечной энергии, кВт-ч/(м2-мес.); ^(та) = 0,9; ЕПЬ = 0,005 - значение параметров солнечных тепловых коллекторов, характеризующих современный технический уровень, кВт/(м-°С); ТО/ - среднемесячная температура окружающей среды в течение -го месяца в дневное время (время работы солнечных установок), К; (а -эмпирическая продолжительность солнечного сияния для данной местности в течение -ого месяца, ч/мес.; 5"эт - экономически целесообразная установленная площадь тепловых коллекторов, м2.
Основная проблема широкого использования солнечных тепловых установок связана с их экономической эффективностью и конкурентоспособностью по сравнению с традиционными системами, что определяется более высокой стоимостью энергии, вырабатываемой солнечными установками, чем получаемой при использовании традиционных установок. Срок окупаемости солнечной тепловой установки при различных сроках службы солнечных коллекторов в зависимости от изготовителя их в России и зарубежных странах представлены ниже.
Срок окупаемости установки горячего водоснабжения равен:
- при стоимости 200-500 долл. США 1,04-2,8 года (российского производства);
- при стоимости 500-1000 долл. США 2,80-6,6 года (производства зарубежных фирм).
Срок окупаемости системы отопления и горячего водоснабжения равен:
- при стоимости 600-1200 долл. США 3,5-8,4 года (российского производства);
- при стоимости 1500-2000 долл. США 11,8-19,5 года (производства зарубежных фирм).
Определение экономического потенциала
тепловой энергии от солнечного излучения
В соответствии с определением экономический потенциал тепловой энергии от солнечного излучения в региона Wэт, кВт-ч/год, представляет энергию,
которая может быть выработана в год соответствующими солнечными энергетическими установками при условии, что их экономический эффект положителен, она равна 588,56 кВт-ч/год при КПД 0,5.
В различных зонах региона для солнечных энергетических установок даже одного типа могут выполняться различные условия определения экономического потенциала, что в значительной мере зависит от климатических условий [4-14].
Таким образом, экономический потенциал тепловой энергии от солнечного излучения в регионе Wэт имеет растущую зависимость от величины годового объема энергии, снимаемой с единицы поверхности теплового коллектора, определяющуюся тремя параметрами: критическим значением удельного съема энергии, экономическим параметром потребности промышленности региона в энергии и ценовым параметром промышленного производства. Данная зависимость в действительности является единой для любого нового источника энергии, замещающего традиционное топливо, в том числе как для тепловой энергии, так и для электрической энергии от солнечного излучения.
Определение экономического потенциала электроэнергии от солнечного излучения
Расчет экономического потенциала электроэнергии производится как и в вышеизложенном варианте.
Экономический потенциал /-го месяца определяется выражением
W = V S
" ЭФ/ v Ф/^ЭФ >
(4)
где УФ/ - объем выработки энергии единицей площади солнечной батареи в /-й месяц, он равен 242,43 кВт-ч/(м2-год); ЕФ - среднемноголетний приход солнечной энергии на единицу поверхности солнечной батареи в /-й месяц года, он равен 1878,2 кВт-ч/(м2-год); 5эФ - экономически целесообразная площадь установленных солнечных батарей, м2.
Экономический потенциал солнечной энергии получается путем суммирования потенциалов тепловой и электрической энергии:
W3 = wyj, + = 1256,44s, + 242,43s,|,
(5)
В результате определение потенциала проводится при условии, что солнечные батареи стационарно ориентированы под углом наклона к горизонту в = = 30, 45, 60, 75, 90°. При этом
ю,
(cos Q+T7 1 + cos ß (cos 9)
+p( en/ + ед/)
1 - cos ß 2 ,
(6)
где <сos 0> - средний параметр угла наклона прихода прямого солнечного излучения на нормально ориен-
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 12 (104) 2011
© Scientific Technical Centre «TATA», 2011
тированную поверхность; <cos í> - угловой параметр, находится по формуле:
(cos = cos (ф - в) cos 8 Sinm" + sin (ср - в) sin 8, (7)
причем для каждого месяца принимается значение в = ф - 5; Еш - среднемноголетний приход прямого потока солнечной энергии на единицу горизонтальной поверхности в /-й месяц года, кВт-ч/(м2-мес.); Ед,- - среднемноголетний приход рассеянной солнечной энергии на единицу горизонтальной поверхности в /-й месяц года, кВт-ч/(м2-мес.); р - коэффициент отражения (альбедо); 9 - угол между направлениями зенита и Солнца (угол падения на горизонтальную поверхность); £ - угол между направлением на Солнце и нормалью к наклонной поверхности (угол падения на наклонную поверхность), ориентированной на юг; 5 - угол склонения, т. е. угловое положение Солнца в солнечный полдень относительно плоскости экватора; ф - широта местности; ю - часо-
вой угол движения Солнца, равный 0 в солнечный полдень; каждый час времени t соответствует 15° долготы, причем значения часового угла до полудня считаются положительными; в - угол наклона к горизонту.
Определение оптимального угла наклона солнечных модулей в заповедных зонах Каракум
В таблице представлены значения параметра пересчета интенсивности прямого солнечного излучения на горизонтальную поверхность /ш//П = соб£/со59 в зависимости от часового угла солнца ю и угла склонения 5 при различных углах наклона в для северной широты ф = 45°, т.е. примерно для средней широты Туркменистана.
На рис. 3 представлены результаты расчета для определения оптимального угла наклона солнечных модулей в Туркменистане.
Значения IH i/ 1П = cosí;/cos0 для широты ф = 45° Values of 1Н1/ In = cos;/cos0 for width ф = 45°
5° (Местное время, час)/(часовой угол ю)
7/75 8/60 9/45 10/30 11/15 12/0 13/-15 14/-30 15/-45 16/-60 17/-75
= 45°
+10 0,98 1,21 1,32 1,37 1,37 1,41 1,38 1,37 1,32 1,21 0,98
+20 0,71 0,96 1,07 1,16 1,2 1,2 1,2 1,16 1,07 0,96 0,71
+23,5 0,65 0,88 1,01 1,09 1,12 1,13 1,12 1,09 1,01 0,88 0,65
= 35°
+10 1,0 1,2 1,3 1,34 1,36 1,37 1,36 1,34 1,3 1,2 1,0
+20 0,82 ,1 1,12 1,18 1,21 1,22 1,21 1,18 1,12 1,1 0,82
+23,5 0,79 0,98 1,07 1,14 1,17 1,17 1,17 1,14 1,07 0,98 0,79
Рис. 3. Поступление солнечной энергии на наклонную поверхность под углом 30, 45, 60, 90° в течение года Fig. 3. Solar energy receipt on an inclined surface at an angle 30, 45, 60, 90 degrees within a year
Таким образом, для средних широт Туркменистана и безоблачного неба в феврале, марте, сентябре, октябре (угол склонения солнца 5 = 3°) поверхность целесо-
образно ориентировать на широту местности, в данном случае под углом наклона в = 35°; в апреле, августе (5 ~ 10°) - под углом в = 45°; в мае, июне, июле (5 > 20°) -под углом в = 35°. Следует, однако, учесть, что в таблице не учитываются ранние часы суток по местному времени (до 7 ч) и поздние часы (после 17 ч), которые особенно существенны в летний период года. Учет всего времени суток приводит к уменьшению значения оптимального угла для летних месяцев.
Задача более точного определения оптимального угла наклона в для условий Туркменистана с учетом реального поступления солнечной энергии включает определение полного потока солнечной энергии на наклонную поверхность в течение определенного периода времени (например, за месяц) при различных углах наклона посредством интегрирования по времени. Расчеты показывают наиболее эффективное значение в = 60° для января, февраля, ноября, декабря; в = 30° с апреля по сентябрь; в = 45° - март, октябрь [4].
Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 12 (104) 2011 © Научно-технический центр «TATA», 2011
Экологическая безопасность внедрения солнечно-энергетической установки
В выражениях, определяющих экономическую эффективность, не учитывается влияние вводимых установок на окружающую природу, на социальные условия жизни и деятельности человека, что в целом определяется как экологические условия. Возобновляемые источники энергии по сравнению с традиционными обладают важным преимуществом, заключенным в возможности обеспечения экологической безопасности вводимых установок, а в некоторых случаях - возможности улучшения экологической обстановки.
Экологический потенциал солнечной энергии представляет сумму экономических потенциалов тепловой энергии и электрической энергии, получаемых соответствующим преобразованием солнечного излучения.
Одной из форм учета влияния вводимых источников энергии на экологию региона может быть введение в удельную стоимость получаемой энергии регионального экологического фактора источника, учитывающего относительные расходы на компенсацию вредных последствий ввода единицы энергии того или иного источника в регионе [5, 7, 8].
Рис. 4. Экологический потенциал сокращения вредных веществ от преобразования солнечной энергии в тепловую,
электрическую в течение года Fig. 4. Ecological potential of reduction of harmful substances from transformation of solar energy in thermal, electric energy within a year
Ожидаемое сокращение выбросов различных вредных веществ в окружающую среду в Туркменистане при использовании солнечной фотоэлектрической станции составит (рис. 4):
- при годовой выработке электроэнергии с 1 кв. м 242,44 кВт-ч/год экономия расхода топлива составит 96,98 кг у.т./год, сокращение выбросов диоксида серы 802 - 2,01; оксида азота N0* - 1,08; оксида углерода С0-0,1401; метана СН4 - 0,296; двуокиси углерода С02 - 155,08; твердых веществ - 0,211175 кг/год;
- от преобразования в тепловую энергию 1256,44 кВт-ч/год экономия расхода топлива составит 502,60 кг у.т./год, сокращение выбросов 802 - 10,44; N0* -
5,624; CO - 0,726; CH4 - 1,53; CO2 - 803,68; твердых веществ - 1,094 кг/год [6-8, 13, 14].
Учитывая результаты вышеизложенных расчетов, использование солнечных энергетических установок в заповедниках Туркменистана позволит решать энергетические и социально-экономические проблемы регионов, удаленных от централизованных энергосистем, а также отдельных удаленных поселков, населенных пунктов, объектов дайханских и пастбищных хозяйств, формально находящихся в зонах централизованного энергоснабжения, но экономически труднодоступных. Другим существенным фактором использования солнечных энергетических установок даст возможность сохранения экологической безопасности заповедной зоны или даже улучшения экосистемы.
Cписок литературы
1. Национальный план действия по охране окружающей среды. Ашхабад, 2002.
2. Байрамов Р.Б., Ушакова А.Д. Солнечные водонагре-вательные установки. Под редакцией Рыбаковой Л.Е. Ашхабад: Ылым, 1987.
3. Дурдыев А.М., Пенджиев А.М. Снижение энергетической антропогенной нагрузки на климатическую систему Туркменистана с помощью нетрадиционных источников энергии. Матер. межд. симп. по изменению климата. М., 2003.
4. Научно-прикладной справочник по климату СССР. Сер. 3, вып. 30. Л.: Гидрометеоиздат, 1989.
5. Пенджиев А.М. Механизм чистого развития: управление энергоэффективностью хозяйства Туркменистана // Экологическое планирование и управление. 2008. № 2. С. 61-69.
6. Пенджиев А.М. Планирование развития фотоэнергетики в Туркменистане // Там же. 2007. № 3. С. 64-70.
7. Пенджиев А.М. Ожидаемая эколого-экономи-ческая эффективность использования фотоэлектрической станции в пустынной зоне Туркменистана // Альтернативная энергетика и экология - ISJAEE. 2007. № 5. С 81-92.
8. Пенджиев А.М. Расчет потенциала солнечной энергии в областях Туркменистана // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2008. № 12.
9. Пенджиев А.М., Маметсахатов Б.Д. Расчетная себестоимость возобновляемых источников энергии // Проблемы освоения пустынь. 2006. № 1. С. 46-48. Ашхабад.
10. Пенжиев А.М. Прогноз развития фотоэнергетики в Туркменистане // Альтернативная энергетика и экология -ISJAEE. 2008. № 7. С. 78-84.
11. Пенджиев А.М. Перспективы использования возобновляемых источников энергии в Туркменистане // Проблемы освоения пустынь. 2005. № 2. Ашхабад.
12. Пенджиев А.М. Энергоэффективность использования ветроустановок в пастбищных регионах Туркменистана. Труды 6-й межд. н/т конф. «Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве». Часть 4. М.: ГНУ ВИЭСХ, 2008. С. 314-322.
13. Penjiyev А. Renewable Energy Application for Independent Development of Small Settlements of Turkmenistan. Desert Technology VII Intern. Conf. November, India 2003.
14. Penjiyev А. Ecoenergy resources of greenhouse facilities in the arid zone // Problems of desert development. 1998. № 5.
rxn
— TATA —
IXJ
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 12 (104) 2011
© Scientific Technical Centre «TATA», 2011
