CC BY
8ЗАПАСЫ ТРАДИЦИОННЫХ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ СТРАН ЭКСПОРТЕРОВ И МИРОВЫЕ ЗАПАСЫ
RESOURCES OF CONVENTIONAL ENERGY SOURCES IN EXPORTING COUNTRIES AND WORLD RESOURCES
Статья поступила в редакцию 06.12.11. Ред. рег. № 1158 The article has entered in publishing office 06.12.11. Ed. reg. No. 1158
УДК 61:07-5/4093
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ АВТОНОМНЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ
РЕСПУБЛИКИ ЙЕМЕН
Табит Аднан Фаре, А.М. Магомедов
Дагестанский государственный университет 367025 Махачкала, ул. М.Гаджиева, д.43а Тел./факс: (8722) 68-23-26, e-mail: abuk09@rambler.ru
Заключение совета рецензентов: 11.12.11 Заключение совета экспертов: 15.12.11 Принято к публикации: 20.12.11
В представленной статье рассматриваются возможность, целесообразность и эффективность использования возобновляемых источников энергии для электроснабжения Республики Йемен. В соответствии с поставленной задачей исследованы современное состояние и направления развития топливно-энергетического комплекса и электроэнергетики Республики Йемен. Указаны современные методы оценки ресурсов возобновляемых источников энергии, обоснован выбор наиболее приемлемых из них для условий Йемена.
Современное состояние электроэнергетической отрасли страны таково, что определяющим фактором становятся не столько проблемы выработки электроэнергии, сколько проблемы ее доставки потребителям из-за разбросанности на территории страны малых городов, райцентров и производственных объектов, в которых проживает преобладающая часть населения страны.
В работе предложены основные пути решения проблем электроснабжения децентрализованных потребителей на базе автономных микроэнергосистем на основе солнечной, ветряной и геотермальной энергии.
Ключевые слова: солнечная энергия, ветроэнергетика, возобновляемые источники энергии.
USE OF RENEWABLE ENERGY SOURCES FOR POWER SUPPLY OF AUTONOMOUS POWER CONSUMERS OF THE REPUBLIC OF YEMEN
Tabit Adnan Fare, A.M. Magomedov
Dagestan State University, 43a M.Gadjiev str., Makhachkala, 367025, Russia Tel./fax: (8722) 68-23-26, e-mail: abuk09@rambler.ru
Referred: 11.12.11 Expertise: 15.12.11 Accepted: 20.12.11
The paper considers possibility, expediency and efficiency of renewable energy sources application for power supply of the Republic of Yemen. In accordance with the task set the authors studied modern state and directions of development of a fuel-energy complex and power engineering of the Republic of Yemen. Modern methods of resources evaluation of the renewable energy sources are specified, selection of the most applicable ones for Yemen conditions is substantiated.
The modern state of the power industry of the country is that the issues of the power generation are not the key points. The determining factor is problems of the energy delivery to the consumers due to sparseness of small cities, regional centers and manufacturing entities from each other on the country territory.
The paper proposes the methods of the power supply problems solution of decentralized consumers on the basis of autonomous micro power supply systems, based on solar, wind, and geothermal energy.
Keywords: solar energy, wind power, renewable energy.
Введение
В настоящее время в мире все активнее обсуждается проблема создания условий для развития сообщества наций развитых, развивающихся и слабораз-
витых стран или регионов, имеющих географические, национальные и исторические особенности. Одним из главных определяющих параметров устойчивости развития любой страны является энергетика (энергоресурсы, потребление, выработка, установ-
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 12 (104) 2011
© Scientific Technical Centre «TATA», 2011
ленная мощность и т.п.). Создание устойчивой системы энергообеспечения потребителей - необходимое условие для устойчивого экономического, политического и индустриального развития общества.
До сегодняшнего дня в мире более 80% всей потребляемой человеком энергии приходится на долю органического топлива. Тем не менее, осознание того, что этот ресурс рано или поздно закончится, приводит к необходимости принятия определенных мер для существенных структурных изменений в ресурсной основе всего мирового энергетического сектора.
Сокращение запасов органического топлива усугубляется нерациональным и некомплексным использованием сырья, а также загрязнением окружающей среды. Эта тенденция, а также постоянный рост потребности в энергии выдвигают требования поиска альтернативных источников энергии и эффективного использования имеющихся ресурсов. По мнению многих специалистов, в качестве последних могут служить возобновляемые источники энергии (ВИЭ).
О необходимости масштабного использования ВИЭ сегодня упоминается в серьезных государственных и международных программах, в специальной и популярной литературе, об этом также много говорится на различных форумах и конференциях. По инициативе ЮНЕСКО постоянно проводятся мероприятия, призывающие обратить внимание различных стран мира на необходимость и важность поддержки внедрения ВИЭ в практику, и это имеет под собой теоретические и практические основания. А в целом энергообеспечение на основе ВИЭ является для каждой страны целесообразным и актуальным [1-3].
Состояние энергообеспеченности Республики Йемен
Несмотря на то, что в Йемене имеются огромные запасы углеводородных энергоресурсов, здесь также базируются и огромные запасы возобновляемых источников энергии, особенно солнечных, ветряных энергетических ресурсов. Однако доля их участия в энергетическом балансе страны в настоящее время составляет не более 1%.
Целью данной работы является обоснование возможности, целесообразности и эффективности использования возобновляемых источников энергии для электроснабжения Республики Йемен.
В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:
1. Исследовать современное состояние и направления развития топливно-энергетического комплекса и электроэнергетики Йемена.
2. Исследовать современные методы оценки ресурсов возобновляемых источников энергии и обосновать выбор наиболее приемлемых для условий Йемена.
3. Выполнить расчеты и оценить ресурсы различных видов возобновляемых источников энергии, наиболее перспективных в природных условиях Йемена.
Йеменская Республика - страна на крайнем юго-западе Азии. Она расположена в юго-западной части Аравийского полуострова, омывается водами Аравийского (Аденский залив) и Красного морей Индийского океана. В ее состав входят также небольшие острова в Красном и Аравийском морях. Площадь Йемена 527,9 тыс. км2. В течение года на территории Йемена выпадает от 40 до 1000 мм осадков. Температура воздуха летом +36 - +38, зимой +22 - +24 градуса.
Разведанные запасы нефти оцениваются в 3,2 млрд баррелей. Весьма перспективной для Йемена может стать добыча природного газа, запасы которого оцениваются в 480 млрд м3. Из других полезных ископаемых добываются поваренная соль, гипс, известняк и мрамор.
Электростанции, работающие исключительно на ископаемом топливе, вырабатывают 3 млрд кВт-ч электроэнергии в год. Доступ к электрическим услугам в Йемене - один из самых низких на Аравийском полуострове. В 2005 году лишь 39% домохозяйств по всей стране были подключены к национальным и сельским электросетям. В настоящее время более 1,7 млн домохозяйств не имеют доступа к современным электроэнергетическим услугам.
Исследованием были определены районы, которые не включены в текущий План расширения распределительных электросетей Общественной электроэнергетической корпорации (PEC), а также не входят в предполагаемые энергетически обслуживаемые территории Национальной стратегии электрификации сельских районов. Эти автономные районы находятся в 56 областях из 11 провинций. В них проживает около 1,6 млн жителей, что составляет около 8% от общей численности населения.
Энергетика Йемена базируется на нефтегазовом топливе. Большую часть потребляемой населением страны энергии получают из газового топлива.
Электроэнергию в Йемене производят Объединенная электроэнергетическая система (ЭЭС); государственные автономные электростанции; негосударственные автономные электростанции.
Электроэнергией, произведенной в объединенной электроэнергетической системе (ЭЭС) Йемена, обеспечивается около 30-35% населения страны, в основном проживающего в городских зонах.
Большая часть населения, проживающего в сельских и других районах, не подсоединена к ЭЭС.
Конечной целью наших исследований является оценка распределения возобновляемых энергетических ресурсов на территории Йемена и разработка научно-методических основ в этой области для реализации государственных программ энергообеспечения страны.
Поставленная задача НИР включает в основном два направления в соответствии с видами возобновляемых источников энергии: использование солнечной энергии; использование ветровой энергии.
Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 12 (104) 2011 © Научно-технический центр «TATA», 2011
Исследование характеристик солнечной радиации и скорости ветра в Республике Йемен
Проблема получения достаточно достоверной информации об энергоресурсах ВИЭ Йемена по территории всей страны была решена с помощью базы данных НАСА.
В одних и тех же географических точках (по широте и долготе) были проведены расчеты по сравнению данных из базы данных НАСА и данных метеонаблюдений, зафиксированных на реальных метеостанциях страны. В результате было выявлено, что отклонение фактических данных метеостанций от данных из базы НАСА составило от ±2 до ±8%, что сопоставимо с погрешностью применения интерполяционных методов для получения данных в регионах страны, где отсутствуют метеостанции [2].
Мы рассчитали валовые ресурсы СЭ для заданной территории Йемена площадью = 527,9-109 м2, которая предварительно была разделена на 56 представительных зон (табл. 1), в каждой из них был определен по базе данных НАСА среднемноголетний суммарный приход солнечной радиации (СР).
Валовой потенциал солнечной энергии, приходящей на горизонтальную поверхность всей территории Йемена, за год составляет:
Эвал = ЭТ, кВтч,
(1)
В табл. 2 приведены результаты прихода солнечной радиации на некоторые города Йемена для различных времен года [2].
В табл. 3 приведено среднее число часов солнечного сияния в разных городах Йемена в зависимости от сезона года.
На практике существует несколько методов определения ресурсов ветровой энергии [1, 3, 4]. Эти методы в большей или меньшей степени основаны на исходных данных, полученных в результате обработки данных метеорологических измерений. Один из наиболее популярных методов был в полной мере описан в [1]. В этом методе считается известной статистическая характеристика ветра, т. е. дифференциальная повторяемость средних по градациям скоростей ветра /(К), где / определяется в процентах от Т = 8760 ч и V (м/с) для заданных диапазонов скоростей от 0 до 30 м/с и более.
На основе этих данных рассчитывается среднегодовая скорость ветра:
V0 =tv/,(V)-10-2 [м/с],
(2)
где Эгр - среднемноголетний суммарный приход солнечной радиации по территории Йемена за сутки, кВт-ч/м2; 5 - площадь всей территории Йемена, м2; Т - количество суток в году, 365.
Эвал = 527,9-109-6,7-365 = 1291-1012 кВт-ч.
где V - средняя скорость ветра для 1-й градации с повторяемостью /,(V), м/с.
Затем строят кривую обеспеченности заданных диапазонов скоростей ветра.
В табл. 4 приведены данные среднемноголетней скорости ветра на высоте 50 м по территории Йемена. Эти показатели из базы данных НАСА с погрешностью ±8% совпадают с данными метеорологических станций.
Таблица 1
Изменение среднемноголетнего суммарного прихода солнечной радиации Э^ (кВт-ч / м2 за сутки)
по территории Йемена
Table 1
Changing of the average annual total solar radiation Э^ (kW-h/m2 per day) on the territory of Yemen
Широта, Долгота,
42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54
19 6,54 6,30 6,28 6,81 6,85 6,84 6,83 6,81 6,76 6,71 6,66 6,57 6,59
18 6,34 6,42 6,40 6,88 6,95 6,95 6,90 6,83 6,77 6,77 6,66 6,65 6,65
17 6,30 6,44 6,45 6,88 6,99 6,94 6,55 6,71 6,80 6,74 6,73 6,64 6,5
16 6,74 6,30 6,52 6,50 6,95 6,92 6,67 6,58 6,71 6,76 6,47 6,74 6,89
15 6,77 6,20 6,62 6,63 6,83 6,97 6,75 6,62 6,46 6,30 6,72 6,94 6,96
14 6,86 6,56 6,71 6,70 6,57 6,51 6,47 6,80 6,91 6,98 6,97 6,97 6,99
13 6,80 6,54 6,64 6,55 6,52 6,74 6,97 6,99 7,00 7,02 7,01 7,00 7,04
12 6,56 6,85 6,79 6,94 7,01 7,00 7,02 7,01 7,06 7,07 7,06 7,05 6,97
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 12 (104) 2011
© Scientific Technical Centre «TATA», 2011
Таблица 2
Солнечная радиация на территории Йемена, кВт-ч/(м2 ■ сут)
Table 2
Solar radiation in Yemen, kW-h/(m2-day)
Период Станция
Байхан Аль-Абус Ходейда Лахг Мокейра Аль-Нокуб Сана Сайон Сукарта Таиз
Январь 5,660 4,528 4,925 4,190 2,579 4,820 5,240 4,784 2,124 4,785
Февраль 4,785 5,030 5,427 4,411 2,929 4,820 5,290 5,100 3,279 5,602
Март 4,936 5,473 5,905 5,893 3,886 4,236 6,407 5,567 4,610 6,209
Апрель 5,006 6,687 6,489 5,068 3,816 5,088 5,465 6,045 4,533 6,524
Май 4,528 6,722 5,570 5,380 4,866 5,520 6,348 6,348 4,166 6,383
Июнь 4,820 6,722 6,127 5,298 3,734 5,204 5,882 6,150 3,559 5,905
Июль 4,376 5,753 5,765 5,170 2,754 4,773 5,987 5,103 3,594 5,567
Август 4,598 6,337 5,905 5,555 3,393 5,158 6,267 5,882 3,863 5,847
Сентябрь 4,901 6,547 5,823 4,295 3,234 4,715 6,103 5,648 5,637 5,882
Октябрь 5,146 6,477 5,625 5,672 4,785 5,205 5,485 5,322 4,388 5,987
Ноябрь 6,208 6,080 5,287 4,586 4,948 6,747 5,240 4,878 2,602 4,855
Декабрь 6,454 5,882 4,878 3,828 4,901 4,388 5,123 4,785 2,287 5,018
Среднегодовое 5,088 6,010 5,718 5,018 3,804 4,983 5,485 5,534 3,734 5,018
Таблица 3
Среднее ежедневное число часов солнечного сияния в разных городах Йемена
Table 3
The average daily number of sunshine hours in different cities of Yemen
Период/ Город
Аль-Коод Аль-Абус Ходейда Лахг Сана Сайон Садра Сукарта Таиз
Январь 7,6 8,8 8,9 7,1 8,5 7,5 6,1 8,7 7,7
Февраль 8,4 7,3 9,1 6,9 7,0 8,7 5,4 9,9 8,7
Март 8,3 8,2 7,2 8,0 9,0 9,2 7,2 10,3 9,1
Апрель 8,5 7,8 9,1 8,6 6,9 8,7 9,0 10,8 9,3
Май 9,9 9,2 8,8 9,1 9,0 10,0 8,6 9,0 9,0
Июнь 7,9 7,8 7,6 7,6 7,5 8,8 8,4 7,8 7,8
Июль 7,8 7,2 7,1 7,2 5,9 7,8 8,8 9,2 6,4
Август 8,2 7,5 6,6 7,8 6,5 7,9 8,2 7,2 7,2
Сентябрь 8,3 6,9 8,0 8,3 7,4 9,2 8,0 9,7 7,5
Октябрь 9,7 8,3 9,9 9,0 9,3 9,5 7,2 9,6 9,3
Ноябрь 10,1 8,0 10,0 9,3 9,2 9,2 6,5 8,6 9,1
Декабрь 8,3 7,9 9,1 8,1 7,1 8,7 5,4 8,7 8,8
Среднегодовое 8,6 7,8 8,4 8,0 7,7 8,7 7,3 9,1 8,3
Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 12 (104) 2011 © Научно-технический центр «TATA», 2011
Таблица 4
Изменение среднемноголетней скорости ветра (м / с ) на высоте 50 м по территории Йемена
Table 4
Change of the average annual wind speed (m/s) at an altitude of 50 meters in Yemen
Широта, у0 Долгота,
42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54
19 4,90 5,19 5,47 5,72 5,92 6,11 5,97 5,81 5,69 5,60 5,51 5,48 5,44
18 4,92 5,29 5,67 5,94 6,11 6,27 6,09 5,91 5,76 5,66 5,55 5,65 5,76
17 4,93 5,30 5,66 5,90 6,00 6,09 5,98 5,85 5,77 5,73 5,69 5,98 6,27
16 4,95 5,21 5,46 5,59 5,58 5,58 5,61 5,65 5,72 5,84 5,95 6,46 6,96
15 4,97 5,14 5,32 5,40 5,41 5,41 5,60 5,78 5,96 6,13 6,31 6,83 7,35
14 4,99 5,11 5,23 5,35 5,47 5,59 5,92 6,26 6,49 6,63 6,76 7,10 7,45
13 4,95 5,21 5,48 5,72 5,93 6,14 6,43 6,72 6,90 6,98 7,06 7,33 7,60
12 4,85 5,45 6,66 6,51 6,79 7,08 7,12 7,17 7,20 7,20 7,20 7,61 7,81
Заключение
Решение важной научной и народно-хозяйственной задачи (повышение эффективности использования возобновляемых источников и энергообеспечение потребителей Йемена) потребовало проведения комплексных исследований, основные результаты которых могут быть сформулированы следующим образом:
1) проведенный анализ современного состояния энергетики Йемена показал, что страна располагает ограниченным количеством электростанций, в основном тепловых, работающих на углеводородном топливе, которые размещены весьма неравномерно и вырабатывают около 3 млрд кВт-ч в год. При этом на огромной территории страны (527900 км2) насчитывается всего лишь около 110 узловых подстанций напряжением 11 кВ и выше, расстояние между которыми нередко достигает 5000-6000 км. При этом в
настоящее время одной из главных проблем для энергетики Йемена считается острая нехватка электроэнергии, особенно у потребителей, удаленных от централизованного энергоснабжения;
2) большая разбросанность на территории Йемена малых городов, райцентров, поселков, хозяйственных точек и производственных объектов, в которых проживает преобладающая часть населения, обусловливает сооружение весьма протяженных линий электропередач, которые нередко доходят до 400 км при значительном числе ответвлений, что в свою очередь становится экономически неэффективным;
3) современное состояние электроэнергетической отрасли страны таково, что определяющим фактором становятся не столько проблемы выработки электроэнергии, сколько проблемы ее доставки потребителям.
Резюмируя вышеизложенное, следует отметить, что перед Йеменом стоит важная задача обеспечения роста производства электрической энергии. Решение этой задачи в целях энергоснабжения сельских децентрализованных потребителей может идти различными путями: строительство, техническое перевооружение, расширение существующих электрических
станций, внедрение ресурсосберегающих технологий и т.п. При этом нельзя сбрасывать со счетов использование возобновляемых источников энергии.
Учитывая вышеизложенное, в данной работе были рассмотрены и решены следующие задачи:
1. Проведен анализ современного состояния энергетики Йемена и выявлены наиболее острые проблемы электроэнергетической отрасли.
2. Проведен анализ децентрализованных потребителей Йемена и определены наиболее целесообразные и перспективные направления обеспечения их потребностей с целью решения экономической, социальной и экологической ситуации в зоне их расположения.
3. Проведена оценка потенциала ВИЭ в регионах страны.
4. Выявлены наиболее перспективные возобновляемые источники энергии для их использования в целях выработки энергетики для наиболее остро нуждающихся изолированных районов Йемена, проведено районирование территории на регионы, благоприятные для комплексного использования ВИЭ.
5. Приведены методики определения энергетического потенциала ВИЭ применительно к условиям Йемена.
6. Приведены основные пути решения проблем электроснабжения децентрализованных потребителей на базе автономных микроэнергосистем на основе ВИЭ.
Список литературы
1. Безруких П.П., Арбузов Ю.Д., Виссарионов В.И. и др. Ресурсы и эффективность использования возобновляемых источников энергии в России. СПб.: Наука, 2002.
2. Мохаммед М.К. Использование солнечной энергии в Йемене. Сана, 2008.
3. Безруких П.П., Стребков Д.С. Возобновляемая энергетика: стратегия, ресурсы, технологии. М.: Изд-во ВИЭСХ, 2005. С. 5-10.
4. Твайделл Дж., Уэйр А. Возобновляемые источники энергии: Пер. с англ. М: Энергоатомиздат, 1990.
- TATA — i >
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 12 (104) 2011
© Scientific Technical Centre «TATA», 2011
