CC BY
21Статья поступила в редакцию 15.05.10. Ред. рег. № 777
The article has entered in publishing office 15.05.10. Ed. reg. No. 777
УДК 621.383; 621.472
ПРИОРИТЕТЫ И ЗАДАЧИ РАЗВИТИЯ ВОЗОБНОВЛЯЕМОЙ ЭНЕРГЕТИКИ В ТУРКМЕНИСТАНЕ
А.М. Пенджиев
Туркменский политехнический институт Туркменистан, 744032, Ашхабат-32, м. Бекрова, Солнечный 4/1 Тел.: (312)37-09-50, e-mail: ampenjiev@rambler.ru
Заключение совета рецензентов: 25.05.10 Заключение совета экспертов: 28.05.10 Принято к публикации: 31.05.10
В статье рассматриваются приоритетные задачи развития возобновляемой энергетики в Туркменистане. Ключевые слова: возобновляемые источники, солнечная, ветровая, биомасса, геотермальная энергия, экология, экономика.
PRIORITIES AND PROBLEMS OF DEVELOPMENT OF RENEWED POWER IN TURKMENISTAN
A.M. Penjiyev
Turkmen Polytechnical Institute Solar 4/1, m. Bekrova, Ashabad-32, 744032, Turkmenistan Tel.: (312) 37-09-50, e-mail: ampenjiev@rambler.ru
Referred: 25.05.10 Expertise: 28.05.10 Accepted: 31.05.10
In article priority problems of development of renewed power in Turkmenistan are considered. Keywords: renewed sources, solar, wind, a biomass, geothermal energy, ecology, economy.
В последние годы тенденция роста использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ) становится достаточно явной. Проблемы ВИЭ обсуждаются на самом высоком уровне. Так, на встрече на высшем уровне на Окинаве главы восьми государств обсудили глобальные проблемы развития мирового сообщества и среди них проблему роли и места возобновляемых источников энергии. Было принято решение образовать рабочую группу для выработки рекомендаций по значительному развертыванию рынков возобновляемой энергии. Практически во всех развитых странах формируются и реализуются программы развития ВИЭ.
Выступая на выездном заседании кабинета министров 12.06.2009 г., Президент Туркменистана Г.Бердымухамедов поставил перед учеными задачу развития возобновляемых источников энергетики, в частности солнечной, ветровой, геотермальной энергии и получения биогаза.
Чем же вызван такой интерес к этой проблеме?
Говоря об этой тенденции, следует выделить один принципиально новый момент. До последнего времени в развитии энергетики прослеживалась четкая закономерность: развитие получали те направле-
ния энергетики, которые обеспечивали достаточно быстрый экономический эффект. Связанные с этими направлениями социальные и экологические последствия рассматривались лишь как сопутствующие, и их роль в принятии решений была незначительной.
При таком подходе ВИЭ рассматривались лишь как энергоресурсы будущего, когда будут исчерпаны традиционные источники энергии или когда их добыча станет чрезвычайно дорогой и трудоемкой. Так как это будущее представлялось достаточно отдаленным (да и сейчас говорить серьезно об истощении потенциала традиционных энергоресурсов можно лишь с большой натяжкой), то использование ВИЭ представлялось достаточно интересной, но в современных условиях скорее экзотической, чем практической задачей.
Ситуацию резко изменило осознание человечеством экологических пределов роста. Быстрый экспоненциальный рост негативных антропогенных воздействий на окружающую среду ведет к существенному ухудшению среды обитания человека. Поддержание этой среды в нормальном состоянии становится одной из приоритетных целей жизнедеятельности общества. В этих условиях прежние,
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 5 (85) 2010
© Scientific Technical Centre «TATA», 2010
только узкоэкономические оценки различных направлений техники, технологии, хозяйствования становятся явно недостаточными, ибо они не учитывают социальные и экологические аспекты.
Импульсом для интенсивного развития ВИЭ впервые стали не перспективные экономические выкладки, а общественный нажим, основанный на экологическом императиве. Мнение о том, что использование ВИЭ существенно улучшит экологическую обстановку в мире, - вот основа этого нажима.
На рисунке показаны взаимосвязи энергетики, экономики и экологии. Традиционная энергетика, основанная на ископаемом топливе, наносит значительный ущерб окружающей среде и может привести к нежелательным для человечества глобальным изменениям климата [1-7].
Взаимосвязи между энергетикой, экономикой и экологией Interrelation between power, economy and ecology
В рыночной экономике для любого производителя энергии важнейшая цель заключается в получении максимальной прибыли, что достигается минимизацией своих частных затрат. Если общественными институтами не предприняты соответствующие меры, производитель не планирует никаких затрат на охрану окружающей среды и не учитывает их в цене производимой энергии. Потребители энергии также платят меньшую цену, поскольку в нее не включены затраты на охрану окружающей среды или на преодоление последствий воздействия на окружающую среду. В этом случае все общество в целом будет покрывать ущерб природе либо расходуя дополнительные средства на ликвидацию ее последствий, либо неся соответствующие потери.
Наличие таких внешних издержек ставит вопрос о реальной стоимости энергии для общества. На конкурентном рынке с источниками энергии разных типов включение внешних издержек во внутренние издержки у производителя приведет к изменению конкурентной способности отдельных энергетических технологий. Преимущество будут иметь «экологически чистые» энергетические технологии, основанные на использовании ВИЭ. Поэтому вопросы развития энергетики должны рассматриваться с единых системных экономико-социально-экологических позиций. Почему необходим такой тройственный подход?
Экологический - все энергетические объекты функционируют в природной среде и по-разному взаимодействуют с нею. Под взаимодействием понимается как воздействие энергетических объектов на окружающую природную среду, так и воздейст-
вие природных процессов на энергетические. Последнее особенно важно для возобновляемых источников энергии, являющихся преобразователями природных энергетических процессов.
Социальный - целью функционирования всех энергетических объектов является удовлетворение различных потребностей социума, и вместе с тем каждый из вариантов энергоснабжения требует от социума различных усилий и обеспечивает разное количество энергоснабжения.
Экономический - каждый из вариантов энергоснабжения требует различных финансовых, материальных и трудовых затрат.
При таком подходе становится очевидным, что при поиске оптимальных решений энергетических проблем необходимо согласование весьма противоречивых требований: охрана окружающей среды -рост потребностей социума в материальных благах; сохранение природной среды обитания социума -право индивидуума на свободу экономических действий; проведение общегосударственной экономической и социальной политики - проведение наиболее эффективной региональной политики.
Мировые запасы ископаемого топлива являются ограниченными. Оценки извлекаемых запасов ископаемого топлива в мире представлены в табл. 1.
Таблица 1
Оценки извлекаемых мировых запасов ископаемого топлива, млрд т у.т.
Table 1
Estimations of taken world's reserves of fossil fuel, billion tons of conditional fuel
Вид ископаемого топлива Всего
уголь нефть природный газ
4850 1140 310 6300
При уровне мировой добычи 1990-х гг., соответственно (млрд т у.т): уголь - 3,1; нефть - 4,5 и природный газ - 2,6 (всего - 10,2), запасов угля хватит на 1560, нефти - на 250 и природного газа - на 120 лет. Таким образом, запасы ископаемого топлива конечны. По мере их исчерпания цены на ископаемое топливо будут непрерывно расти. Между тем теоретический потенциал солнечной энергии, приходящей на Землю в течение года, превышает все извлекаемые запасы ископаемого топлива в 10-20 раз [1-9].
Экономический потенциал возобновляемых источников энергии в мире в настоящее время оценивается в 20 млрд т у. т. в год, что в два раза превышает объем годовой добычи всех видов ископаемого топлива. И это обстоятельство указывает путь развития энергетики ближайшего будущего.
Основное преимущество возобновляемых источников энергии - неисчерпаемость и экологическая чистота. Их использование не изменяет энергетический баланс планеты. Эти качества послужили при-
Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 5 (85) 2010 QQ
© Научно-технический центр «TATA», 2010 ^ ^
чиной бурного развития возобновляемой энергетики решении трех глобальных проблем, стоящих перед за рубежом и весьма оптимистических прогнозов их человечеством: энергетики, экологии, продовольст-развития в ближайшем десятилетии. Возобновляе- вия, табл. 2. мые источники энергии играют значительную роль в
Таблица 2
Роль ВИЭ в решении трех глобальных проблем человечества
Table 2
Role of renewed energy sources in the decision of three global problems of mankind
Вид ресурсов или установок Энергетика Экология Продовольствие
Ветроустановки + + +1
Малые и микроГЭС + + +2
Солнечные установки тепловые фотоэлектрические + + + + +3 +4
Геотермальные электрические станции тепловые установки + + +/-+/- 0 +5
Биомасса сжигание твердых бытовых отходов сжигание сельскохозяйственных отходов, отходов лесозаготовок и лесопереработок биоэнергетическая переработка отходов газификация получение жидкого топлива + + + + + +/- +/-+ + + 0 +6 +7 0 +8
Установка по утилизации низкопотенциального тепла + + 0
Примечания. + (плюс) - положительное влияние, - (минус) - отрицательное влияние, 0 - отсутствие влияния. 1 Водоподъемные установки на пастбищах и удаленных населенных пунктах. 2 Орошение земель на базе малых водохранилищ, водоподъемные устройства таранного типа. 3 Установки для осушки сена, зерна, сельскохозяйственных продуктов, фруктов. 4 Водоподъемные системы, питание охранных устройств на пастбищах. 5 Обогрев теплиц геотермальными водами. 6 Использование золы в качестве удобрения. 7 Получение экологически чистых удобрений в результате сбраживания отходов. 8 Получение дизельного топлива из семян рапса - самообеспечение сельского хозяйства дизельным топливом.
Динамика использования ВИЭ характеризуется следующими данными.
Солнечная энергетика. В производстве фотоэлементов (прямое преобразование солнечной энергии в электрическую) и систем на их основе наблюдается настоящий бум. В 1999 г. годовое производство энергии с помощью фотоэлементов в мире составило 200 МВт. Годовые темпы роста за последние 5 лет составляют 30%. Страны-лидеры: Япония -80, США - 60, Германия - 50, Россия - 0,5 МВт. Общая площадь солнечных водонагревателей (солнечных коллекторов) в мире превышает 1,7 млн м2. Страны-лидеры: Япония - 7, США - 4, Израиль - 2,8, Греция - 2,0 млн м2, Россия - 0,1 млн м2.
Ветроэнергетика. Установленная мощность ветро-установок в мире увеличилась с 6172 МВт в 1996 г. до 12 000 МВт в 1999 г., прогноз на 2006 г. - ~ 36 000 МВт. Страны-лидеры: Германия - 4444 МВт, США -1819, Дания - 1752, Испания - 1539, Индия - 1100, Россия - 4 МВт. Оборот ветроэнергетической индустрии в мире в 1998 г. составил 1,7 млрд долл. и увеличился по сравнению с предыдущим годом на 31%.
Гидроэнергетика. Экономический потенциал гидравлической энергии в мире оценивается в 8100
ТВт-ч. Установленная мощность всех гидростанций составляет 669 ГВт, а вырабатываемая электроэнергия - 2691 ТВт-ч. Таким образом, экономический потенциал используется на 33%. В России экономический потенциал гидроэнергии составляет 600 ТВт-ч и используется на 26% (157,5 ТВт-ч). Установленная мощность ГЭС России составляет 43 940 МВт. Доля малых и микроГЭС в экономическом потенциале оценивается примерно в 10%. Его использование составляет только около 0,5%. Это обусловлено сокращением числа малых ГЭС с 5000 в 50-х до 300 в 90-х гг. Сейчас начинается процесс восстановления разрушенных и строительства новых малых и микроГЭС. Мировым лидером в малой гидроэнергетике является Китай, где с 1950 по 1996 г. общая мощность малых ГЭС выросла с 5,9 до 19 200 МВт. В ближайшем десятилетии в Китае планируется строительство более 40 000 малых ГЭС с ежегодным вводом до 1000 МВт. В Индии на конец 1998 г. установленная мощность малых ГЭС (единичной мощностью до 3 МВт) составляла 173 МВт и в стадии строительства находятся ГЭС общей мощностью в 188 МВт. Определены места строительства еще около 4 000 станций с общей проектной мощностью
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 5 (85) 2010
© Scientific Technical Centre «TATA», 2010
8370 МВт. Эффективно работают малые ГЭС в ряде европейских стран, в том числе в Австрии, Финляндии, Норвегии, Швеции и др.
Геотермальная энергетика. Установленная мощность геотермальных электростанций (ГеоЭС) возросла с 678 МВт в 1970 г. до 8000 МВт в 2000 г. Страны-лидеры: США - 2228 МВт, Филиппины -1909, Италия - 785, Мексика - 755, Индонезия - 589, Россия - 23 МВт. Среднегодовой рост мощности ГеоЭС за последние 30 лет составил 8,6%. Установленная мощность геотермальных тепловых установок за последние 20 лет возросла с 1950 до 17175 МВт.
Энергия биомассы. Использование энергии биомассы осуществляется по нескольким направлениям: производство биогаза, энергетическое использование твердых бытовых отходов (ТБО), использование древесного топлива и торфа.
Производство биогаза и удобрений осуществляется на:
- малых установках по переработке сельскохозяйственных и бытовых отходов индивидуальных крестьянских фермерских хозяйств, общее количество установок превысило 6 млн (это направление особенно развито в Китае и Индии);
- больших установках по переработке городских сточных вод (более 10 000 установок) и комбинированных установках по сбраживанию городских и промышленных сточных вод (более 100 новейших установок);
- мощных комбинированных установках (фабриках) по переработке отходов продукции сельского хозяйства, животноводства и фермерских хозяйств (фабрики получили большое распространение в Дании, где находится 18 из 50 фабрик Европы).
Биогаз, полученный на указанных выше установках, используется в быту, в водонагревательных и паровых котлах, а также в дизель-генераторах, производящих электроэнергию.
Энергетическое использование ТБО. Широкое распространение получили электростанции (США, Дания), на которых сжигаются ТБО городов, а также электростанции, работающие на биогазе свалок ТБО (Италия).
Использование древесного топлива и торфа. В
стадии опытно-промышленной эксплуатации находятся электростанции, для которых организовано выращивание «энергетических лесов», т.е. работающие на сжигании в котлах древесины. Широко используются отходы лесопереработки и лесозаготовок, а также энергетического торфа для производства тепловой и электрической энергии (страны Скандинавии) как при прямом сжигании биомассы, так и через ее газификацию с последующим сжиганием полученного генераторного газа.
Перспективы развития ВИЭ. По оценке Американского общества инженеров-электриков, если в 1980 г. доля производимой электроэнергии на ВИЭ в мире составляла 1%, то к 2005 г. она достигнет 5, к 2020 - 13 и к 2060 г. - 33%. По данным Министерст-
ва энергетики США, в этой стране к 2020 г. объем производства электроэнергии на базе ВИЭ может возрасти с 11 до 22%. В странах Европейского Союза планируется увеличение доли использования ВИЭ для производства тепловой и электрической энергии с 6 (1996) до 12% (2010). Исходная ситуация в странах ЕС различна. И если в Дании доля использования ВИЭ в 2000 г. достигла 10%, то Нидерланды планируют увеличить долю ВИЭ с 3% в 2000 г. до 10% в 2020 г. Основной результат в общей картине определяет Германия, в которой планируется увеличить долю ВИЭ с 5,9% в 2000 г. до 12% в 2010 г. в основном за счет энергии ветра, солнца и биомассы.
Можно выделить пять основных причин, обусловивших развитие ВИЭ:
- обеспечение энергетической безопасности;
- сохранение окружающей среды и обеспечение экологической безопасности;
- завоевание мировых рынков ВИЭ, особенно в развивающихся странах;
- сохранение запасов собственных энергоресурсов для будущих поколений;
- увеличение потребления сырья для неэнергетического использования топлива.
Масштабы роста использования ВИЭ в мире на ближайшие 10 лет представлены в табл. 3.
Таблица 3
Ожидаемый рост установленной мощности оборудования возобновляемой энергетики в мире, ГВт
Table 3
Expected growth of the established capacity of the equipment of renewed power in the world, GW
Вид оборудования или технологии 2000 г. 2010 г.
Фотоэлектричество 0,938(0,26) 9,2(1,7)
Ветроустановки, подключенные к сети 14 74
Малые ГЭС 70 175
Электростанции на биомассе 18 92
Солнечные термодинамические станции 0,2 10
Геотермальные электростанции I 7,97 20,7
II 32,25
ИТОГО 111,1 380,9-392,45
Геотермальные тепловые станции и установки, ГВт I 17,174 44,55
II 69,50
Солнечные коллекторы и системы ГВтт 11 55
млн м2 60 300
Примечания. 1. В строке «фотоэлектричество» в скобках указано годовое производство фотоэлементов. 2. I, II сценарии развития геотермальной энергетики, соответственно, при ежегодном росте 10% и 15%.
Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 5 (85) 2010 © Научно-технический центр «TATA», 2010
Чтобы ощутить масштаб цифр, укажем, что электрическая мощность электростанции на возобновляемых источниках энергии (без крупных ГЭС) составит 380-390 ГВт, что превышает мощность всех электростанций России (215 ГВт) в 1,8 раза [25, 10-16].
Почему проблемой необходимо заниматься в Туркменистане? Задачи удовлетворения существующих потребностей населения и промышленности в электрической и тепловой энергии, особенно в районах, удаленных от централизованных энергетических сетей, приводят к необходимости развития возобновляемой энергетики, в том числе нетрадиционной и малой. Это также обусловлено необходимостью решения глобальных проблем обеспечения человечества энергией в будущем, связанных с ограниченностью запасов ископаемых видов топлива и требованиями обеспечения экологической безопасности. Возобновляемая энергетика - область хозяйства, науки и техники, охватывающая производство, передачу, преобразование, накопление и потребление электрической, тепловой и механической энергии, получаемой за счет использования возобновляемых источников энергии: Солнца, ветра, тепла Земли, биомассы, малых рек, морей и океанов, низкопотенциального тепла, а также новых возобновляемых источников энергии и новых альтернативных экологически чистых видов топлива.
На территории Туркменистана потенциал углеводородного сырья оценивается в объеме 43 млрд т н.э., или 23 трлн м3 природного газа, 12 млрд т нефти. Такие запасы топливно-энергетических ресурсов могут обеспечить потребность страны в тепловой и электрической энергии в течение сотен лет. Однако фактическое их использование обусловлено существенными трудностями и опасностями, не обеспечивает потребности многих районов в энергии, связано с безвозвратными потерями топливно-энергетических ресурсов, угрожает экологической катастрофой в местах добычи и производства топливно-энергетических ресурсов. Около 200 тыс. человек проживают в районах автономного энергоснабжения или ненадежного централизованного энергоснабжения, занимающих более 80% территории Туркменистана (пустыня Каракумы).
Энергетический потенциал ВИЭ на территории Туркменистана, выраженный в тоннах условного топлива (т у.т.), составляет по видам источников: на данный момент технический потенциал низкопотенциальной энергии Солнца 41015 кДж, или примерный эквивалент 1,4-109 т у.т. в год; потенциал энергии ветра - 640-109 кВт-ч в год; тепло Земли; энергия биомассы; энергия малых рек - требуется проведение исследований для получения новейших данных.
Эти источники по объему могут создать благоприятные перспективы решения энергетических, социальных и экологических проблем в будущем.
Все причины, по которым развитые страны активно работают в области использования ВИЭ, распро-
страняются и на Туркменистан. Однако существует специфика, вызванная существующим состоянием экономики и общества. Главная особенность состоит в том, что работы по ВИЭ в Туркменистане, по нашему мнению, могут быть направлены на решение социальных проблем, снижение уровня безработицы, развитие малого бизнеса, повышение качества жизни населения, уровня образования и культуры.
Обеспечение энергоснабжения удаленных районов, не подключенных к сетям энергосистем. В районы пустыни Каракумы и горные районы ежегодно завозится большое количество жидкого топлива (дизельного топлива, мазута, газа). В связи с увеличением транспортных расходов стоимость топлива удваивается. На завоз топлива тратится более половины бюджета этих территорий. Нехватка топлива зачастую ставит под угрозу жизнь людей.
Особенностью современного состояния научно-технических разработок и практического использования ВИЭ является пока еще более высокая стоимость получаемой энергии (тепловой и электрической) по сравнению с энергией, получаемой на крупных традиционных электростанциях. Тем не менее, в Туркменистане имеются обширные районы, где по экономическим, экологическим и социальным условиям целесообразно приоритетное развитие возобновляемой энергетики, в том числе нетрадиционной и малой. К ним относятся:
- зоны децентрализованного энергоснабжения с низкой плотностью населения, в первую очередь район пустыни Каракумы;
- зоны централизованного энергоснабжения с большим дефицитом мощности и значительными материальными потерями из-за частых отключений потребителей энергии;
- города и места массового отдыха и лечения населения со сложной экологической обстановкой, что обусловлено вредными выбросами в атмосферу от промышленных и городских котельных;
- зоны с проблемами обеспечения энергией индивидуального жилья, фермерских хозяйств, мест сезонной работы, садово-огородных участков.
В настоящее время ведется работа туркменских ученых и специалистов органов государственной власти по подготовке энергетической стратегии Туркменистана на период до 2030 г.
Главной целью энергетической стратегии Туркменистана является определение путей и формирование условий безопасного, эффективного и устойчивого функционирования энергетического сектора страны, а также формирование рациональной системы взаимоотношений между топливно-энергетическим комплексом (ТЭК), потребителями и государством.
Высшим приоритетом «Национальной стратегии по экономическому возрождению и реформированию на период до 2030 года», где энергетической стратегией Туркменистана на период до 2030 г. является максимально эффективное использование при-
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 5 (85) 2010
© Scientific Technical Centre «TATA», 2010
родных топливно-энергетических ресурсов и имеющегося научно-технического и экономического потенциала ТЭК для повышения качества жизни населения страны.
Достижение главной цели энергетической стратегии страны требует решения ряда взаимосвязанных задач, включающих в себя:
- обеспечение взаимодействия энергетического сектора с экономикой страны в интересах населения;
- обеспечение энергетической безопасности Туркменистана;
- повышение эффективности использования энергии на основе энергосберегающих технологий и оптимизации структуры энергогенерирующих мощностей;
- определение направлений, масштабов и структуры развития ТЭК и его секторов;
- экономическую оценку и поддержку развития сырьевой энергетической базы страны;
- поддержку научно-технического и организационного потенциала ТЭК;
- повышение экономической эффективности инновационных преобразований в сферах энергопроизводства, энергообразования и энергоиспользования;
- использование энергетического фактора как экономико-политического инструмента межрегиональной интеграции внутри Туркменистана и защиты его геополитических интересов;
- формирование механизмов государственного воздействия на функционирование энергетического сектора.
По сути широкое использование возобновляемых источников энергии соответствует высшим приоритетам и задачам энергетической стратегии Туркменистана.
К примеру, во многом энергетическая безопасность формируется на региональном уровне. Степень обеспеченности регионов собственными топливно-энергетическими ресурсами является одним из основных показателей восприимчивости регионов к угрозам энергетической безопасности. Освоение и использование местных и энергетических ресурсов (гидроэнергетика малых рек, небольшие месторождения углеводородных топлив и др.), а также использование других, в первую очередь возобновляемых, энергетических ресурсов (солнечная, ветровая, геотермальная энергия, энергия биомассы) позволяет многие регионы страны перевести на энергообеспечение за счет ВИЭ, обеспечив их энергетическую независимость.
Для более широкого развития производства местных топливно-энергетических ресурсов и использования возможностей возобновляемой энергетики необходимо законодательное регламентирование следующих вопросов:
- реализации права граждан любого региона Туркменистана на стабильное обеспечение их необходимым количеством энергетических ресурсов;
- обеспечения устойчивого тепло- и электроснабжения населения, проживающего в децентрализованных регионах, в первую очередь в районах пустыни Каракумы, труднодоступных и сельских территориях;
- обеспечения промышленности, сельского хозяйства, систем транспорта, связи и специальной техники автономными источниками энергии;
- устранения экологической опасности производства энергетических ресурсов, приведения ее показателей в стране до приемлемого уровня, установленного в мире;
- демонополизации энергоснабжения и энергообеспечения регионов и населения страны;
- сокращения потерь и постепенного замещения традиционных видов энергетических ресурсов возобновляемыми источниками энергии;
- обеспечения конкурентоспособности и экономической эффективности участия Туркменистана в мировом производстве оборудования и установок возобновляемой энергетики, в том числе малой и нетрадиционной.
В некоторых областях использования ВИЭ Туркменистан имеет крупные научные результаты, соответствующие мировому уровню. Выявлены большие потенциальные возможности использования этих источников энергии в решении энергетических и экологических проблем уже в ближайшем будущем. Вместе с тем ощущается недостаток публикаций обобщающего характера и рекомендаций по реализации разработок и развитию возобновляемой энергетики. Предлагаемая программа должна восполнить этот недостаток и будет способствовать развитию возобновляемой энергетики в Туркменистане.
Постановка приоритетной задачи. В поставленной задаче должны быть изложены научно-технические основы использования возобновляемых источников энергии. Разработаны современные методики расчета валового, технического, экологического и экономического потенциалов ВИЭ и определены объемы необходимой для этого информации о природных и климатических условиях. На основе данных методик получены оценки ресурсов ВИЭ в Туркменистане. Для некоторых регионов Туркменистана, обладающих значительными ресурсами определенных видов ВИЭ, проведены расчеты эффективности использования технологии и установок возобновляемой энергетики. Рассматриваются некоторые социально-экологические аспекты использования этих источников энергии и потребности населения в них.
Создание методик имеет своей целью определение возможностей конкретных регионов и Туркменистана в целом по использованию возобновляемых источников энергии. Выявление регионов с преимущественным использованием ВИЭ будет способствовать эффективному планированию развития возобновляемой энергетики.
Конечной целью исследования является оценка распределения возобновляемых энергетических ре-
Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 5 (85) 2010 © Научно-технический центр «TATA», 2010
сурсов на территории Туркменистана и разработка научно-методических основ в этой области для реализации государственных программ энергообеспечения страны.
Поставленная задача НИР включает пять направлений в соответствии с видами возобновляемых источников энергии: 1. Солнечная энергия; 2. Ветровая энергия; 3. Гидравлическая энергия; 4. Геотермальная энергия; 5. Энергия биомассы.
В первом направлении НИР должен быть дан анализ научно-технических основ использования солнечной энергии. Представлена формализованная методика определения ресурсов солнечной энергии в регионах Туркменистана и объемов их экономического использования. Методика включает: расчет общего прихода солнечной энергии на территорию регионов; определение целесообразности по хозяйственным и экологическим соображениям суммы площадей для использования энергии солнечного излучения в электрическую и тепловую при современном уровне развития науки и техники; определение экономически и экологически целесообразного количества использования солнечной энергии в регионе в конкуренции с традиционными видами топлива и энергии.
Анализ научно-технических основ включает: определение характеристик поступления солнечной энергии в регионы Туркменистана и определение ее потоков на различно ориентированные поверхности; представление энергетических, эксплуатационных и экономических параметров солнечных тепловых коллекторов; исследование физических, эксплуатационных характеристик фотоэлектрических солнечных батарей, как обычных плоских, так и с концентраторами солнечного излучения.
В качестве примера применения методик, имеющего, тем не менее, самостоятельное и важное практическое значение, проведены расчеты ресурсов солнечной энергии для острова Кызыл Су, пустыни Каракумы и регионов «золотого озера», перспективных для использования экологически чистых возобновляемых источников энергии.
Во втором направлении НИР должны быть изложены научно-технические основы использования ветровой энергии, а также представлена методика определения ресурсов ветровой энергии в регионах Туркменистана и объемов их экономического использования.
Анализ научно-технических основ включает: определение характеристик ветровой энергии как стохастических параметров случайного процесса; представление энергетических, эксплуатационных и экономических параметров ветроэлектрических установок в условиях статического распределения поступления ветровой энергии; обоснование некоторых требований к применению ветроэлектрических установок, накладываемых социально-экологическими условиями их использования и потребностью населения в этих энергоустановках.
На основе проведения анализа разработана формализованная методика определения потенциалов ветровой энергии для различных регионов Туркменистана. Методика включает: расчет общего прихода ветровой энергии на территорию регионов; определение целесообразной по хозяйственным и экологическим соображениям площади территорий для использования энергии ветра, а также возможностей производства электрической энергии на ветроэлектрических установках при современном уровне развития науки и техники; определение количества экономически и экологически целесообразного использования ветровой энергии в регионе в конкуренции с традиционными видами топлива и энергии.
В третьем направлении НИР должна быть представлена методика расчета основных категорий энергетического потенциала малой гидроэнергетики для отдельного экономически самостоятельного региона Туркменистана, функционирующего в условиях развивающихся рыночных отношений и роста значимости социально-экономических факторов. При этом возникает необходимость учета возможностей существования децентрализованного энергоснабжения, разных форм собственности и источников финансирования. Даются рекомендации по оценке эколого-экономического потенциала гидравлической энергии в регионе.
Малая гидроэнергетика наиболее подготовлена для реализации в условиях Туркменистана. В качестве примера применения методик проведены расчеты категорий потенциала малой гидроэнергетики для двух характерных регионов. В расчетах учтены современные требования социально-экологического характера. Представлены объекты малой гидроэнергетики в горных районах Туркменистана.
В четвертом направлении НИР должны быть рассмотрены виды и запасы геотермальной энергии в конкретных регионах Туркменистана, методы их оценки, теплоэнергетический потенциал и особенности технологии извлечения из недр земной коры. Особое внимание уделено прогнозным ресурсам и эксплуатационным запасам термальных вод и паро-гидротерм, месторождения которых являются первоочередными объектами разработки и эксплуатации в ближайшие 5-10 лет. Рассмотрена спецификация использования термальных вод и парогидротерм в качестве теплоносителя в геотермальном теплоснабжении и на ГеоТЭС, определено влияние различных факторов на эффективность и экономичность использования геотермальной энергии.
В пятом направлении НИР должна быть изложена методика оценки валового, технического и экономического потенциалов энергии, заключенной в биомассе лесов. В Туркменистане в пустыне Каракумы древесина и энергетический саксаул имеют сложившуюся систему инвентаризации для количественного определения их ресурсов. При использовании лесной биомассы в энергетических целях необходимо оценивать лесные ресурсы в энергетических единицах.
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 5 (85) 2010
© Scientific Technical Centre «TATA», 2010
Кроме того, целесообразно иметь возможность определить энергетическую ценность различных фракций лесных биоценозов (стволовая древесина, крона, корни, валежник, сухостой). В связи с этим, а также учитывая многообразие технологий заготовки, переработки и производства новых видов топлива из древесной биомассы лесных биоценозов, методика позволяет дифференцированно, т.е. пофракционно, определять объемные и энергетические показатели растительной биомассы с учетом имеющихся технологических возможностей ее заготовки и использования. На основе данной методики получены оценки потенциала двух регионов Туркменистана - пустыни Каракумы и гор Копетдага [4-12].
Список литературы
1. Стребков Д.С. Роль солнечной энергии в энергетике будущего // Теплоэнергетика. 2006. № 3. С. 47-52.
2. Стребков Д.С. Основные направления повышения энергетической безопасности // Глобальная безопасность. 2006. № 1. С. 108-109.
3. Безруких П.П., Стребков Д.С. Возобновляемая энергетика: стратегия, ресурсы, технологии. М.: Изд-во ВИЭСХ, 2005. С. 5-10.
4. Стратегические цели Европейского союза в отношении возобновляемых источников энергии // Энергетическая политика Украины. 2005. № 9. С. 47-50.
5. Пенджиев А.М. Планирование развития фотоэнергетики в Туркменистане // Экологическое планирование и управление. 2007. № 4. С. 37-49.
6. Пенджиев А. М. Ожидаемая эколого-экономи-ческая эффективность использования фотоэлектрической станции в пустынной зоне Туркменистана // Альтернативная энергетика и экология - Ш-ТЛЕЕ. 2007. № 5. С. 135-137.
7. Пенджиев А.М. Основные факторы развития фотоэнергетики в Туркменистане // Альтернативная энергетика и экология - ШАБЕ. 2007. № 7. С. 62-66.
8. Пенджиев А.М. Перспективы использования возобновляемых источников энергии в Туркменистане // Альтернативная энергетика и экология -ШАБЕ. 2007. № 9. С. 65-69.
9. Пенджиев А.М. Аналитический прогноз развития солнечной фотоэнергетики в Туркменистане // Экономика золотого века. 2008. № 8. С. 21-29.
10. Пенджиев А.М. Автономное энерговодоснабжение пустынных пастбищ Туркменистана с использованием солнечных фотоэлектрических установок / В кн. «Энергосберегающие технологии в сельском хозяйстве». Материалы международной конференции, 2008. Москва, ВИЭСХ.
11. Пенджиев А.М. Энергоэффективность использования ветроустановок в пастбищных регионах Туркменистана / Там же.
12. Пенджиев А.М., Мамедсахатов Б.Д. Прогноз развития фотоэнергетики в Туркменистане // Альтернативная энергетика и экология - КМЕЕ. 2008. № 7. С. 78-82.
13. Пенджиев А.М. Законодательное обеспечение развития солнечной энергетики в Туркменистане // Золотой век экономики Туркменистана. 2008. № 4. С. 24-34.
14. Пенджиев А. М. Эффективность использования ветроэлектроустановок в Туркменистане // Проблемы освоения пустынь. 2004. № 1. С. 37-44.
15. Пенджиев А.М. Ветроэнергетика: ресурсы Туркменистана. Ашхабад: Стандарт, 2004. № 4. С. 32-34.
16. Пенджиев А. М. Перспективы использования возобновляемых источников энергии в Туркменистане // Проблемы освоения пустынь. 2005. № 2. С. 33-36.
Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 5 (85) 2010 © Научно-технический центр «TATA», 2010
