CC BY
10Журнал «Окружающая среда и энерговедение» (ОСЭ) №4(2020)
УДК 911.7: 551.1+551.8
Использование солнечных модулей в заповедных зонах Калмыкии
„ „ „ 12 [0000-0002-9939-2192]
Битяева Галина Евгеньевна ' ,
„ Л , л , 13 [0000-0001-5214-6624]
Сангаджиев Мерген Максимович '
'ФГБОУ ВО «Калмыцкий государственный университет им. Б.Б. Городовикова»,
г.Элиста
2Email:erdnieva.galina1@mail.ru 3Email: smm54 72 4@yandex.ru
Аннотация. Республика Калмыкия, где более трёх четвертей года светит солнце, богата солнечной энергией. Кроме неё, в регионе можно использовать энергию ветра. Также в республике основной отраслью экономики является сельское хозяйство, и из его отходов возможно получение биогаза. В представленной работе рассматривается использование возобновляемых источников энергии в заповедных зонах, где нельзя применять дополнительные шумовые устройства и агрегаты. Также использование линий высоковольтной электропередачи может привести к пожарам, они занимают часть полезной площади заповедников, что требует дополнительного обслуживания. Для решения представленной задачи было проанализировано современное состояние заповедника по охране сайгачьих угодий в Калмыкии. Также исследованы вопросы инсоляции в зависимости от времён года и суток. Материалами послужили результаты экспедиционных маршрутов, проведенных за последние годы в заповеднике Черные Земли, данные кордонов. Полученные материалы позволят использовать нетрадиционные виды энергии для освещения кордонов, охотничьих и туристических угодий, в частности, солнечных модулей разной конструкции.
Ключевые слова: заповедник; Калмыкия; пустыни; солнечные модули; биогаз; ветер; Черные Земли.
1 Введение
Республика Калмыкия расположена в юго-восточной части Европы. Это единственная европейская территория, на которой расположены пустыни и полупустыни. Они составляют более 20% от всей территории Республики Калмыкия
(РК). Основной деятельностью является сельское хозяйство, в частности животноводство (более 3,0 млн голов овец, коров, коз, лошадей, верблюдов). На территории расположено около 3000 чабанских стоянок, расстояния между ними достигают нескольких десятков километров. Республика не воспроизводит сама энергию, а получает ее из соседних регионов: Ростовская область, Ставропольский край. Линии электропередач в основном проходят параллельно федеральным и республиканским автомобильным дорогам. Плотность населения составляет 3,63 чел./км2 (2020). Общая численность населения - 271 135 чел. (2020).
Вопрос получения электроэнергии в республике наиболее актуален для малых населенных пунктов и чабанских стоянок. Прокладка 1 км высоковольтных линий в РК в среднем обходится 2,5 млн.руб. Поэтому фермерам, чабанам проводить линии в 10 км и более очень дорого.
Также проводка высоковольтных линий изымает из сельскохозяйственного оборота часть земли. Ранее нами были представлены доклады по использованию солнечных модулей на чабанских стоянках [1] и при чрезвычайных ситуациях [2]. Отдельно была издана монография «Энергетика на возобновляемых источниках в Республики Калмыкия: потенциал, опыт и перспективы», где представлено современное состояние энергетики в РК [3]. Ежегодно студенты инженерно-технологического факультета совместно с сотрудниками других вузов участвуют в международных конференциях по вопросам возобновляемых источников энергии (ВИЭ), имеются издания ВАК [4, 5].
В работе использованы материалы по геологии и географии РК, экологии и природопользованию. Рассмотрены вопросы исторического прошлого региона [6]. Ранее был проведен анализ климатических параметров региона изучения. Это связано с тем, что при проектировании и использования солнечных модулей обязательным фактором является знание климата, периода максимального и минимального значения параметров инсоляции территорий РК [7, 8].
Как мы отметили выше, пятая часть территории исследования - пустыни и полупустыни. Опустынивание напрямую влияет на работоспособность модулей, их запыленность, вероятность чрезвычайных ситуаций. Например, сильные ветра, суховей и пыль могут разрушить установленные модули [9].
Другим краеугольным вопросом является хозяйственная деятельность человека, которая часто приводит к сложным экологическим процессам [10].
Вопросы миграции и обеспечения сохранности поголовья сайгаков рассмотрены во многих работах. Их можно найти на сайтах Министерства природных ресурсов Калмыкии, заповедника Черные Земли. Поэтому мы можем представить работу наших сотрудников, проведенную осенью 2019 года на территории заповедника Черные Земли [11]. Текущий 2020 год с высокими температурами, сильными ветрами, достигавшими до 20 км/с и более, привёл к критическому состоянию пастбищ. Почти шесть месяцев на территории республики не было дождей. Особенностью работы является вопрос адаптации животных в современных условиях. Их нельзя оградить оградой, забором. Сайгаки много мигрируют как по территории заповедника (основного ареала обитания), так и за его пределами. Они доходят до степей Казахстана. Но в последние 5-10 лет количе-
ство животных сократилось с численности 1 млн голов (60-70 годы прошлого века) до 6-8 тыс. голов.
2 Цель исследования
Основной задачей, поставленной перед нами, является исследование возможности использования солнечных модулей в пустынных и полупустынных зонах. Второй задачей - исследование уже используемых солнечных модулей на особо охраняемых заповедных зонах.
Нами были проведены исследования заповедника Черные Земли, расположенного в РК, территориально относящегося к Юстинскому, Яшкульскому и Черноземельскому району. Получен акт внедрения, см. Приложение.
Основным вопросом является надежность конструкций, на которых будут монтироваться солнечные модули. Это может быть вариант наземного расположения, или вариант использования поверхности крыш зданий. Часть этого вопроса была рассмотрена в работах авторов ранее [5]. На фото 1 и 2 показана эти два варианта.
Рис. 1. Вариант монтажа солнечного модуля: 1 - наземный, 2 - стена здания. Фото Битяе-
вой Г.Е.
Рис. 2. Вариант монтажа солнечного модуля на крыше здания на кордоне заповедника Черные Земли. Фото Сангаджиева М.М.
Рис. 3. Вариант монтажа солнечного модуля на земле, вариант заповедника. Фото Дегтярева К.С.
В заповедниках мы предлагаем располагать их так, как на фото 3. В этом случае нужно строить дополнительные заградительные зоны, чтобы животные их не разрушили. Необходимо проводить профилактические работы. Это можно проводить при ежедневных плановых обходах охраняемых территорий. Учитывая инженерно-геологические особенности района, типы зданий или сооружений, климат, процесс инсоляции и т.д., выбирается тип и мощность солнечных модулей. Например, в республике более 250 солнечных дней, но есть дни, когда нет солнца, что тогда делать? Возникает много вопросов.
3 Результаты исследования и их обсуждение
В результате проведения экспедиционных маршрутов по пустынной и полупустынной юго-западной части Европы, а в частности на территории РК нами за последние годы был получен огромный материал факторного характера (фото и видео наблюдения, записи, регистрация с использованием GPS навигаторов). На основании этих материалов были изданы работы студентов и сотрудников университета, многие из которых были выставлены на республиканские, федеральные и международные совещания и конференции, фото 4.
Рис. 4. Государственный природный биосферный заповедник Черные Земли. Фото Сан-
гаджиева М.М.
Трудность исследования закрытых территорий заключается в том, что нужно использовать навигаторы, специальную и дорогостоящую фото- и видеотехнику. Это также относится к вопросам изучения геологии и географии региона, рельефа в динамике. Аппаратура в этом случае очень дорогостоящая. Использование дронов и вертолетов может повлиять на миграцию сайгаков, особенно в период гона, вынашивания малышей и их роста.
Использование малогабаритных солнечных модулей для видео- и фоторегистраторов позволит увеличить срок их работоспособности.
Надо уделить особое внимание территориям, по которым часто мигрируют стада сайгаков. Для этого надо учесть расположение зданий, которые должны быть удалены дальше от троп миграции животных.
На данное время на кордоне фото 4, полученная энергия используется как для освещения верхнего света, приготовления пищи и отопления. В совокупности с работой ветрогенераторов малой мощности можно иметь энергию круглогодично.
4 Заключение
Полученные данные позволят оценить современное состояние использования солнечных панелей, модулей и их составляющих в природоохранной деятельности особо охраняемых заповедных территорий, где не рекомендуется по действующим нормативам использовать агрегаты и другие устройства, увеличивающие шум, магнитные поля и т.д. Изучение динамики изменения выше названных характеристик требует дополнительных финансовых вливаний.
По результатам исследования нами предлагается:
Увеличение финансирования кордонов, с вводом строки затрат в бюджете республики;
Покупка современной аппаратуры, транспортной техники
Использование малогабаритных солнечных модулей для видео- и фоторегистраторов.
Дополнительно предусмотреть использование ветрогенераторов малой мощности (они работают почти без шума).
Все это позволит на кордонах и наблюдательных пунктах круглогодично иметь запас энергии для наблюдения за животными.
Литература
1. Иванова, Н.С. Использование солнечных модулей на чабанских стоянках в Республике Калмыкия / Н.С. Иванова // Возобновляемые источники энергии: Материалы Всероссийской научной конференции с международным участием и XI научной молодежной школы: 3-6 декабря 2018 года, Москва. - Москва: МАКС Пресс, 2018. -584 с. C. 48-55. ISBN 978-5-317-05989-7, ISBN 2312-3354.
2. Панченко, В.А., Дегтярев, KC., Cангаджиев, М.М., Манджиева Т.В. Использование солнечных модулей при чрезвычайных ситуациях. // Безопасность в условиях глобализации мира, Национальная науч.конф. (2019; Элиста). Национальная научная конференция «Безопасность в условиях глобализации мира», 19-20 декабря 2019 г. [Текст]: [посвящ. 75-летию со дня рождения первого президента КалмГУ, проф. Г.М. Борликова: материалы] / редкол.: Б.К. Cалаев, В.А. Эвиев [и др.]. - Элиста: Изд-во Калм ун-та, 2019. - 330 с.: ил. - ISBN 978-5-91458-333-7. C. 176-180.
3. Дегтярев, KC., Cангаджиев, М.М., Манждиева, Т.В. Энергетика на возобновляемых источниках в Республики Калмыкия: потенциал, опыт и перспективы. / Монография [Текст]. KC. Дегтярев, М.М. Cангаджиев, Т.В. Манджиева. - Элиста: Изд-во Калм. ун-та, 2020. 140 с.: ил.
4. Эрдниева, RE., Дегтярев, KC., Cангаджиев, М.М., Панченко В.А. Обоснование использования солнечных модулей для подъема воды из скважин и колодцев на животноводческих стоянках в Калмыкии. // Инновации в сельском хозяйстве. Теоретический и научно-практический журнал, 2017. № 4 (25). C. 117 - 122.
5. Панченко, В.А., Эрдниева, RE., Cангаджиев, М.М. Перспективы использования кровельных и фасадных солнечных модулей при строительстве современной школы на 1000 мест в г.Элиста. // «Недра Калмыкии», VIII регион.студ.науч.-практ.конф. (2018; Элиста). VIII региональная студенческая научно-практическая конференция «Недра Калмыкии», 29 марта 2018 г. [Текст]: материалы / редкол.: C.C. Кумеев, В.А. Эвиев [и др.]. - Элиста: Изд-во Калм. ун-та, 2018. - 96 с.: ил. C. 76-80. - ISBN 978-591458-264-4.
6. Cангаджиев, М.М., Хараева, Э.Я. Геологическое прошлое Каспия, Прикаспия и Калмыкии //Материалы Международного форума «Каспий-море дружбы и надежд», по-свящ. 85-летию Дагестанского государственного университета (г. Махачкала, 11-15 октября 2016 г.) - Махачкала: Типография ИП, РД, 2016. C.77-80.
7. Cангаджиев, М.М., Эрдниева, RE., Эрдниев, О.В., Лиджиева, KC., Манджиева, А.И. Анализ климатических особенностей в Республике Калмыкия, Россия. // Open science 2.0: collection of scientific articles. Vol.3. Raleigh, North Carolina, USA: Open Science Publishing, 2017. pp. 98-106.
8. Дегтярев, KC., Cангаджиев, М.М., Лиджиева, KC., Эрдниева, RE., Панченко, В.А. Особенности процессов инсоляции в период облачности в осеннее время года в Калмыкии. // Инновации в сельском хозяйстве. Теоретический и научно-практический журнал, 2018. № 2 (27). C. 213-218.
9. Cангаджиев, М.М., Хохлова, Л.И., Cератирова, В.В., Онкаев, В.А. Край миражей: очаги опустынивания в Яшкульском районе Республика Калмыкия (статья). // Глобальный научный потенциал. Научно-практический журнал № 6 (39) 2014. C. 67-72.
10. Cангаджиев, М.М. Геоэкологические последствия хозяйственной деятельности человека (на примере Республика Калмыкия) // Zbior raportow naukowych. "Wspjlczecna nauka. Nove perspektywy". (30.01.2014-31.01.2014) - Warszava: Wydawca: Sp.z o.o "Diamond trading tour", 2014. Str. 61-67.
11. Cангаджиев, М.М., Гермашева, Ю.С, Цатхлангова, Э.А. Адаптация сайгаков в современных условиях на просторах Калмыкии. // Безопасность в условиях глобализации мира, Национальная науч.конф. (2019; Элиста). Национальная научная конференция «Безопасность в условиях глобализации мира», 19-20 декабря 2019 г. [Текст]: [посвящ. 75-летию со дня рождения первого президента КалмГУ, проф. Г.М. Борликова: материалы] / редкол.: Б.К. Cалаев, В.А. Эвиев [и др.]. - Элиста: Изд-во Калм ун-та, 2019. - 330 с.: ил. - ISBN 978-5-91458-333-7. C. 191-199
References
1. Ivanova, N.S. Use of solar modules at sheep stations in Republic of Kalmykia // Renewable energy sources: Materials of the all-Russian scientific conference with international participation and XI youth scientific school: December 3-6 2018, Moscow. - Moscow: MAKS Press, 2018. - 584 p. Pp.48-55ISBN 978-5-317-05989-7, ISBN 2312-3354.
2. Panchenko V.A., Degtyarev K.S., Sangadzhiev M.M., Mandzhieva T.V. Use of solar modules in emergency fields // Security in the conditions of world globalization. National scientific conference (2019, Elista). December 19-20, 2019 [devoted to 75-anniversary of the first KalmSU president prof. G.M. Borlikov, materials] / Editorial board: B.K. Salaev, V.A. Eviev [et al.]. - Elista: edition of Kalm. University, 2019 - 330 p. - ISBN 978-591458-333-7. P. 176-180.
3. Degtyarev KS., Sangadzhiev M.M., Mandzhieva T.V. Renewable Energy Sources in Republic of Kalmykia: potential, experience, and prospects. / Monograph - Elista: edition of Kalm. University, 2020. 140 p.
4. Erdnieva G.E., Degtyarev K.S., Sangadzhiev M.M., Panchenko V.A. Study of solar modules use for obtaining water from wells at herd stations in Kalmykia // Innovations in agriculture. Theoretical and scientific-practical magazine, 2017. № 4 (25). P. 117 - 122.
5. Panchenko V.A., Erdnieva G.E., Sangadzhiev M.M. Prospects of use of roof and frontal solar modules for a modern1000-pupils school building in the town of Elista // "Interiors of Kalmykia", VIII regional student scientific-practical conference, March 29, 2018 / edition board: S.S. Kumeev, V.A. Eviev [et al.]. - Elista: edition of Kalm. University, 2018. -96 p. P. 76-80. - ISBN 978-5-91458-264-4.
6. Sangadzhiev M.M., Haraeva E.Ya. Geological Past of Caspian, near-Caspian, and Kalmykia // Materials of the International forum "Caspian is a Sea of Friendship and Hopes", devoted to 85-anniversary of Dagestan State University (city of Makhachkala, October 11-15, 2016) - Makhachkala: Printing-office IP, RD, 2016. P.77-80.
7. Sangadzhiev M.M., Erdnieva G.E., Erdniev O.V., Lidzhieva N.S., Mandzhieva A.I. Analysis of the climate features in Republic of Kalmykia, Russia. // Open science 2.0: collection of scientific articles. Vol.3. Raleigh, North Carolina, USA: Open Science Publishing, 2017. pp. 98-106.
8. Degtyarev K.S., Sangadzhiev M.M., Lidzhieva N.S., Erdnieva G.E., Panchenko V.A. Peculiarities of insolation in the cloudy period in autumn in Kalmykia // // Innovations in agriculture. Theoretical and scientific-practical magazine, 2018. № 2 (27). P. 213-218.
9. Sangadzhiev M.M., Hohlova L.I., Seratirova V.V., Onkaev V.A. Land of mirages: sources of desertification in Yashkul county of Republic of Kalmykia // Global scientific potential. Scientific-practical magazine № 6 (39) 2014. P. 67-72.
10. Sangadzhiev M.M. Geo-environmental consequences of human economic activities (on the example of Republic of Kalmykia) // Zbior raportow naukowych. "Wspjlczecna nauka. Nove perspektywy". (30.01.2014-31.01.2014) - Warszava: Wydawca: Sp.z o.o "Diamond trading tour", 2014. Str. 61-67.
11. Sangadzhiev M.M., Germasheva Yu.S., Tsathlangova E.A. Adaptation of saiga in the modern conditions on the expanses of Kalmykia // Security in the conditions of world globalization. National scientific conference (2019, Elista). December 19-20, 2019 [devoted to 75-anniversary of the first KalmSU president prof. G.M. Borlikov, materials] / Editorial board: B.K. Salaev, V.A. Eviev [et al.]. - Elista: edition of Kalm. University, 2019 -330 p. - ISBN 978-5-91458-333-7. P. 191-199.
Use of Solar Modules in Reserve Zones of Kalmykia
Bityaeva Galina1,2, Sangadzhiev Mergen3 :FGBOU VO "Kalmyk State University named after B. B. Gorodovikov ", Elista 2Email:erdnieva.galina1@mail.ru 3Email: smm54 72 4@yandex.ru
Abstract. The Republic of Kalmykia is rich in solar energy, where the sun shines for more than three-quarters of a year. In addition to solar energy, wind energy can be used in the region. Since agriculture is the major branch of the economy in the Republic, waste from it can be used as biogas. This paper discusses the use of renewable energy sources in protected areas where additional noise devices and aggregates cannot be used. Also, the use of high-voltage power lines can lead to fires, and they occupy part of the useful area of nature reserves, so additional maintenance is required. To solve this problem, we analyzed the current state of the reserve for the protection of saiga lands in Kalmykia. The questions of insolation depending on the seasons and day-night characteristics are also investigated. The materials were the results of expedition routes conducted in recent years in the Black Lands reserve, data from cordons. The obtained materials will make it possible to use non-traditional types of energy for lighting cordons, hunting and tourist areas, in particular, the use of solar modules of different designs. To promote specially protected areas and the use of solar energy.
Keywords: nature reserve; Kalmykia; deserts; solar modules; biogas; wind; Black Lands.
