CC BY
29
МАГОМЕДОВА H.A.
КОНЦЕПЦИЯ СОЗДАНИЯ ДЕМОНСТРАЦИОННОЙ ЗОНЫ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ, ВОЗОБНОВЛЯЕМОЙ И МАЛОЙ ЭНЕРГЕТИКИ НА БАЗЕ ФИЛИАЛА ОИВТ РАН В РЕСПУБЛИКЕ ДАГЕСТАН
В статье рассматривается перевод экономики на энергоэффективный путь развития, который является важнейшим фактором обеспечения конкурентоспособности товаров и услуг, повышения жизненного уровня населения региона. В исследовании доказана экономическая целесообразность обеспечение энергоэффективности - осуществляется она по двум основным направлениям. Энергосбережение - рациональное расходование топливно-энергетических ресурсов и использование новых методов получения энергии, в первую очередь, распределенной энергетики на возобновляемых и местных топливно-энергетических ресурсах, к которым относится биомасса и отходы различных видов: древесные, сельскохозяйственные, ТБО, отходы жизнедеятельности и т.д.
МАООМЕБО УА КА.
THE CONCEPT OF THE MAKING THE DEMONSTRATION ZONE TECHNOLOGY, RENEWED AND SMALL ENERGY ON THE BASE OF THE BRANCH OIVT WOUNDS IN REPUBLIC DAGESTAN
Translation of the economy is considered In article on way of the development which is a most most important factor of the provision to competitiveness goods and services, increasing of the living standard of the population of the region. In study is proved economic practicability provision - is realized she on two main trends. Energosberezhenie - a rational spending fuel-energy resource and use the new methods of the reception to energy, in the first place portioned energy on renewed and local fuel-energy resource, to which pertains the biomass and waste different type: wood, agricultural, TBO, waste to vital activity and etc.
Ключевые слова: демонстрационная зона, ВИЭ, регион, энергетика, энергосбережение, энергоэффективность, солнечная, ветровая геотермальная энергии, биоэнергетика, энергетическая утилизация отходов.
Keywords: The Demonstration zone, VIE, region, energysolar, energy, energy salvaging departure.
В настоящее время во всем мире наблюдается стремительный рост и развитие индустрии и технологий использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ), обеспечивающих повышение энергоэффективности производства, а также экологический и социальный эффект. Доля ВИЭ в производстве электрической и тепловой энергии в мире составляет около 4%.
Мощность ветроэлектрических станций (ВЭС) в мире составляет 121 млн. кВт (ежегодный прирост 30-35%), солнечных фотоэлектрических систем - 18 млн. кВт (прирост 50-65%), солнечных систем теплоснабжения - более 80 млн. кВт (прирост 20%), приповерхностных теплонасосных систем - около 100 млн. кВт (прирост 15-20%), малых ГЭС - 75 млн. кВт (прирост 10%) и т.д. Развиваются системы на основе ВИЭ не только как самостоятельные сетевые энергетические объекты, но и как интегрированные в систему энергоснабжения зданий и сооружений, обеспечивая автономность, независимость, экологическую и энергетическую эффективность и энергосбережение. Развитие ВИЭ в России находится на недостаточно высоком уровне - около 0,6% от общего объема производства энергии. Правительство России ставит задачу довести к 2020 году долю использования ВИЭ в производстве энергии до 4,5 % (Распоряжение Правительства РФ №1-р от 9.01.2009 г). Во многих регионах России существует объективная необходимость широкого практического использования средств распределенной энергетики на местных и возобновляемых ресурсах. К этим регионам, в том числе, относятся Южный и Северо-Кавказский федеральные округа.
Энергоснабжение территорий ЮФО и СКФО обеспечивается Объединенной энергосистемой (ОЭС) Юга. В ее состав в ходят 12 региональных энергосистем: Астраханская, Волгоградская, Ростовская, Краснодарская, Ставропольская, Карачаево-Черкесская, Кабардино-Балкарская, Северо- Осетинская, Чеченская, Дагестанская, Калмыцкая и Ингушская с суммарной установленной мощностью электростанций около 18 млн. кВт. Обеспечение бесперебойного энергообеспечения данного региона связано с решением ряда проблем:
1. Старение основных фондов - оборудования электростанций и электросетевых объектов. В настоящее время парковый ресурс выработали более 6000 МВт турбинного оборудования ТЭС. На гидроэлектростанциях, построенных сорок и более лет назад, требуется замена гидротурбин и другого оборудования.
2. Интенсивный рост электропотребления в последние годы в ряде энергосистем обострил проблемы в электроснабжении потребителей этих районов. Для повышения надежности электроснабжения наряду с развитием электрических сетей в ОЭС Юга планируется в ближайшей перспективе ввод второго блока мощностью 1000 МВт на Волгодонской АЭС, а также реконструкция Ставропольской, Новочеркасской, Невинномысской ГРЭС, Краснодарской и Сочинской ТЭЦ с увеличением их мощности и эффективности за счет использования современных парогазовых и газотурбинных технологий, котлов с циркулирующим кипящим слоем.
3. ОЭС Юга будет оставаться дефицитной даже после ввода энергоблока №2 на Волгодонской АЭС и запланированной реконструкции тепловых электростанций. Наибольший дефицит испытывает Краснодарская энергосистема. Глубоко дефицитны также Кабардино-Балкарская, Карачаево-Черкесская и Северо-Осетинская энергосис-
темы. Чеченская, Ингушская и Калмыцкая энергосистемы не имеют собственных генерирующих источников и полностью покрывают свою потребность в электроэнергии из других энергосистем - Ставропольской и Ростовской, где есть некоторый избыток электрической энергии.
4. Покрытие дефицита ОЭС Юга в целом осуществляется из ОЭС Средней Волги и ОЭС Центра. Однако планируемое интенсивное развитие экономики в России будет приводить к существенному уменьшению избытка мощности в соседних ОЭС. Поэтому покрытие дефицита в ОЭС Юга станет возможным только за счет дополнительного ввода собственных энергетических мощностей, создание которых на настоящий момент еще не запланировано.
При развитии экономики по умеренному сценарию к 2020 году дефицит электроэнергии в ОЭС Юга составит 6,2 млрд. кВтч, а к 2030 году - 44,0 млрд. кВтч. По оптимистическому сценарию дефицит электроэнергии к 2020 году составит 59,3 млрд. кВтч, к 2030 году - 114,1 млрд. кВтч. Дефицит теп-лопотребления по оптимистическому сценарию составит к 2020 году 295,8 млн. Гкал, к 2030 году - 403,5 млн. Гкал.
Обеспечить ликвидацию значительной доли этого дефицита целесообразно и уже сегодня технически возможно за счет интенсификации использования средств распределенной энергетики на базе местных и возобновляемых топливно-энергетических ресурсов, за счет создания эффективных систем энергосбережения. Для того, чтобы эта задача была решена, необходимы разработка и освоение промышленного производства систем распределенной энергетики, в том числе когенерационных газопоршневых технологий, использующих природный газ и продукты термической переработки биомассы и отходов различного типа; солнечной и ветро-энергетики; использования геотермальных источников и малых ГЭС, биогазовых технологий. Особенно эффективным будет использование средств распределенной энергетики в районах, которые не подключены к централизованным энергосистемам, где отсутствует магистральное газоснабжение и требуется завозить дорогостоящие жидкое топливо и уголь для обеспечения своих энергетических нужд. Такие районы занимают на юге России, в том числе и в СКФО, территории в тысячи квадратных километров с населением несколько миллионов человек. Обеспечение этих районов собственными энергоресурсами за счет использования объектов распределенной энергетики позволит существенно улучшить условия жизни, обеспечит создание новых рабочих мест и приведет к улучшению социального климата в целом. По оценкам ОИВТ РАН и Ростовтеп-лоэлектропроект валовый потенциал солнечной энергии на территориях ЮФО и СКФО составляет более 800 трлн. кВтч/год, технический потенциал - 82,2 трлн. кВтч/год, экономический - 7,4 трлн. кВтч/год. За счет экономического потенциала - при строительстве солнечных станций (СЭС) только на бросовых землях - возможно обеспечить покрытие годовых потребностей в электроэнергии до 420 млрд. кВтч и в тепловой энергии - 1150 млн. Гкал.
Можно утверждать, что существующий дефицит электрической и тепловой энергии может быть покрыт за счет солнечной энергии.
С этой целью возможно сооружение целого ряда крупных СЭС в раз -личных областях Юга России, в том числе в Калмыкии, Дагестане и др. При этом могут быть использованы существующие отечественные разработки и, преимущественно, отечественное гелиотехническое оборудование.
Большие возможности предоставляет также использование энергии ветра. С применением современных ветроэлектрических агрегатов единичной мощностью 2-6 МВт за счет экономического потенциала ветровой энергии, составляющего в ЮФО и СКФО более 700 млрд. кВтч/год, можно обеспечить выработку до 200 млрд. кВтч/год электроэнергии. Многие районы СКФО, в том числе Дагестан, имеют значительные запасы геотермальных ресурсов. По предварительной оценке разведанные запасы термальных вод в ЮФО и СКФО позволяют создать источники энергоснабжения общей мощностью 7-8 тыс. МВт с годовой выработкой 50-60 млрд. кВтч электроэнергии и 150-200 млн. Гкал тепла. Достоинством геотермальных энергоисточников, в отличие от солнечных и ветроэлектростанций, является независимость их мощности от времени суток, времени года и метеоусловий. Значительным энергетическим потенциалом обладают и новые технологии утилизации отходов, к которым относятся древесные и сельскохозяйственные отходы, отходы жизнедеятельности и т.д. Энергетическая утилизация отходов позволяет произвести добавочное количество электрической и тепловой энергии без использования ископаемого топлива и обеспечить наиболее эффективную и экологически чистую утилизацию техногенных продуктов и отходов жизнедеятельности.
Грамотное сочетание систем с использованием солнечной, ветровой, геотермальной энергии, биоэнергетики, энергетической утилизации отходов, а также других видов распределенной энергетики наряду с применением новых систем аккумулирования может обеспечить практическое решение многих задач энергоснабжения Юга России. Развитие систем распределенной энергетики в новых экономических условиях приобретает для регионов особое значение. В настоящее время основным фактором, обеспечивающим благосостояние регионов, являются налоговые отчисления. Величина налогов напрямую связана с уровнем производства. Ввод новых производственных мощностей позволяет увеличить финансирование образования, медицины, благоустройства, строительства дорог, социальных выплат и т.д. - улучшить показатели, по которым определяется эффективность действий регионального руководства. В случае, если при создании новых производств в регионе собственных энергетических мощностей не хватает, то экономический эффект от развития энергетики будет проявляться в регионах, производящих энергию. Это означает недополученную прибыль в энергодефицитных регионах, в частности в СКФО.
Эксплуатация данной станции обеспечит поступление: в Федеральный бюджет - 166 млн. руб.; в консолидированный бюджет Карачаево-
Черкесской Республики - 113 млн. руб., в т.ч. в местный бюджет Зеленчук-ского района, Карачаево-Черкесии - 34 млн. руб.
Планируемая величина отчислений в бюджеты всех уровней за расчетный срок эксплуатации данной станции - около 300 млн. руб. При этом общие затраты на сооружение станции составили в 2010 году 14,5 млн. руб. Возможность получения значительных налоговых поступлений делает целесообразным использование бюджетных средств для сооружения автономных энерго-источников и должна стимулировать административную поддержку в их строительстве. Несмотря на то, что объемы выполняемых исследовательских работ в стране в области энергосбережения и разработки новых методов получения энергии в настоящее время значительны, внедрение новых технологий происходит недостаточными темпами. Существует определенная практика перехода от стадии разработок к внедрению новых научно-технических решений.
Для этих целей недостаточно выполнение только научно-исследовательских работ, опытно-конструкторских разработок. Для многих технологий это уже выполнено. Необходимо создание демонстрационных объектов, на которых в натурных условиях будут представлены новые технологии энергосбережения и распределенной энергетики, где может быть получена исчерпывающая информация относительно их технико-экономических параметров, сроков службы, проведены консультации по внедрению данных технологий в конкретных условиях потребителя, предоставлена помощь в получении и использовании новых технологий и оборудования. Одним из направлений деятельности демонстрационных полигонов подобного типа должна быть подготовка инженерных кадров, специализирующихся на разработке, создании и использовании энергосберегающих технологий и новых методов получения энергии на базе возобновляемых и местных топливно-энергетических ресурсов. Одним из наиболее подходящих объектов для создания демонстрационного полигона по энергосберегающим технологиям и новым методам получения энергии на территории СКФО является филиал ОИВТ РАН в Дагестане.
Филиал ОИВТ РАН создавался в 1983 году с целью отработки новых методов получения энергии при использовании возобновляемых источников и их практического применения в топливно-энергетическом комплексе и других отраслях народного хозяйства Дагестана. Филиал ОИВТ РАН включает в себя комплекс лабораторных, административных и жилых зданий, оснащенных системами солнечного и геотермального отопления, имеет необходимую инфраструктуру для проведения исследований по отработке новых энергетических технологий. При Филиале ОИВТ РАН создан Научно - образовательный комплекс (НОК) по подготовке кадров и проведению исследований в области новых технологий получения энергии. В работе НОК принимают активное участие специалисты из Дагестанского государственного и Дагестанского технического университетов, Дагестанской сельскохозяйственной академии. Планируется привлечение к работе в рамках НОК специалистов из Московского энергетического и Физико-технического институтов.
Существуют значительные наработки проведения исследований с участием зарубежных специалистов на территории Филиала. Опыт работы и имеющаяся инфраструктура при наличии определенных доработок позволяют создать на территории Филиала ОИВТ РАН крупный демонстрационный исследовательский центр по освоению методов распределенной энергетики для дальнейшего тиражирования данных технологий на территории Дагестана, СКФО и Юга России в целом. В рамах данного центра должны быть проведены исследования по отработке и доведению до уровня, достаточного для организации серийного производства:
❖ технологии оптимизации тепло-электроснабжения жилых и административных зданий;
❖ демонстрационного энергопроизводящего комплекса, состоящего из различных видов энергопроизводящих установок и отработка на базе этого комплекса демонстрационной модели обеспечения оптимальных параметров работы энергообеспечения потребителей различного функционального назначения при переменных нагрузках (система Smart Grid);
❖ мини-ТЭЦ на базе газопоршневых двигателей на природном газе;
❖ мини-ТЭЦ на базе газопоршневых двигателей, работающих на продуктах термической переработки древесных и сельскохозяйственных отходов, а также отходов жизнедеятельности;
❖ системы геотермального энергоснабжения;
❖ биогазовой установки получения электрической и тепловой энергии;
❖ системы солнечного тепло-электроснабжения;
❖ системы ветроэнергетики;
❖ установки комбинированного использования ветро- солнечноэнер-гетических установок с различными системами резервирования энергии.
Ниже приведена смета затрат, необходимых для превращения Филиала ОИВТ РАН в демонстрационный центр распределенной энергетики.
Смета на проведение работ по модернизации филиала Объединенного института высоких температур РАН в Дагестане с целью создания демонстрационного центра по распределенной энергетике на возобновляемых и местных топливно-энергетических ресурсах
1. Создание демонстрационной установки системы геотермального энергоснабжения, проведение исследований по отработке технологии, разработка технической документации для передачи в промышленное производство оборудования мощностью (электрической и тепловой) 0,1-1 мВт. 2011-2013 г.г. Финансирование - 19 млн. руб.
2. Создание демонстрационной установки для комбинированного использования солнечной и ветровой энергии с получением тепловой и электрической энергии с системой аккумулирования мощностью до 0,5 МВт, проведение исследований по отработке технологии, разработка технической документации для передачи в промышленное производство. 2011-2014 г.г. Финансирование - 44 млн. руб.
3. Создание демонстрационного биогазового комплекса мощностью до 0,5 МВт, проведение исследований по отработке технологии, разработка технической документации для передачи в промышленное производство. 2011-2013 г.г. Финансирование - 12 млн. руб.
4. Создание демонстрационной установки для совместной выработки электрической и тепловой энергии на базе газопоршневого двигателя отечественного производства на природном газе и продуктах термической переработки древесных, сельскохозяйственных отходах и продуктах жизнедеятельности мощностью 0,5 МВт, разработка технической документации для передачи технологии в промышленное производство. 2011-2013 г.г. Финансирование - 32 млн. руб.
5. Создание демонстрационной системы оптимизации теплогидравли-ческих нагрузок системы теплоснабжения мощностью до 1 МВт, проведение испытаний и отладка конструкции, разработка технической документации для передачи системы в промышленное производство. 2012 - 2013 г.г. Финансирование - 9 млн. руб.
6. Создание демонстрационного энергопроизводящего комплекса, состоящего из различных видов энергопроизводящих установок (газопоршневые мини-ТЭЦ, установки солнечной и ветровой энергетики, геотермальные и биогазовые энергоустановки), отработка обеспечения оптимальных параметров работы энергообеспечения потребителей различного функционального назначения при переменных нагрузках (система Smart Grid). Поэтапно 2011-2014 г.г. Финансирование - 12 млн. руб.
Итого: - 128 млн. руб. Приведенные значения необходимого финансирования для реализации проекта являются ориентировочными (± 15%) и будут уточнены при проведении проектных работ на реконструкцию полигона. Создание демонстрационного полигона для разработки, освоения и передачи в промышленное производство новых технологий энергосбережения и распределенной энергетики с использованием возобновляемых и местных топливно-энергетических ресурсов создаст необходимые условия для организации промышленного производства энергопроизводящих установок и будет способствовать дальнейшему развитию региона.
Создание демонстрационного полигона позволит развернуть промышленное производство: фотоэлектрических батарей; солнечных тепловых коллекторов; установок для термического преобразования биомассы с получением высококалорийного энергетического газа; мини-ТЭЦ на базе газопоршневых двигателей, работающих на природном газе и продуктах термической переработки биомассы; аппаратуры для оптимизации теплогидравлических нагрузок систем теплоснабжения и рабочих параметров энергосистем, в состав которых входят энергоисточники различных типов, работающие при переменных нагрузках (система Smart Grid). Реализация проектов различных энергоустановок позволит создать вокруг демонстрационного полигона пояс коттеджной застройки с энергообеспечением за счет возобновляемых источников и современными системами энергосбережения «умный дом». Наконец,
разрабатываемые в ОИВТ РАН энерготехнологии совместного производства электроэнергии и жидкого моторного топлива могут быть использованы на низкодебетных месторождениях природного газа и утилизации попутных газов ЮФО и СКФО.
_Литература_
1. Амадзиев A.M., МагомедоваН.А., Цапиева O.K. Концепция использования солнечной энергии // Сатурн 2009. - Махачкала.
2. Магомедова H.A. Социально-экономические аспекты использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии // Вестник молодых учёных Дагестана. Издательский центр «СМУД», 2003. - С 93.
3. Магомедова H.A., Цапиева O.K., Ресурсы и эффективность использования солнечной энергии в Республике Дагестан // Санкт-Петербург, Политехни-ка-2008г. - С. 122. ISBN 5-7325-0431-1.
4. Магомедова H.A. Возобновляемая энергетика как фактор устойчивого развития региона (на примере РД) // журнал Финансы и кредит Региональная экономика: теория и практика. - Москва 2009, №43-0,9п.л.
5. А.Б. Алхасов Возобновляемая энергетика. - Москва. Физматлит 2010г.
6. RESEARSH TECHART 2010г.
7. Фортов В.Е., Попель О.С. Возобновляемые источники энергии в России, труды II Международной конференции. «Возобновляемая энергетика: Проблемы и перспективы». - Махачкала, 2010.
