CC BY
302
_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №03-3/2017 ISSN 2410-700Х_
БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
УДК 620.9
Д.В.Азнабаева, Э.Р.Нургалеев, Э.З.Хайбуллина
бакалавры, 2 курс, факультет Автоматизации производственных процессов Научный руководитель: О.В.Смородова
канд.техн.наук, доцент, кафедра «Промышленная теплоэнергетика» ФГБОУ ВО «Уфимский государственный нефтяной технический университет»
г. Уфа, Российская Федерация
ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ В РОССИИ И ЗАРУБЕЖОМ. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ
Аннотация
В статье представлен обзор состояния энергетической отрасли в России и зарубежном пространстве [1, с.136]. Идентифицированы основные проблемы развития. Сформулированы возможные перспективные сценарии развития электроэнергетики в стране и в мире.
Рассмотрены инновационные технологические решения для производства электроэнергии.
Ключевые слова Мощность, энергетика, развитие, экология
Развитие энергетической отрасли в настоящее время имеет огромное значение для любой страны [2, с.241]. Чтобы объективно оценить состояние энергетики сегодня и определить направление ее развития, необходимо рассмотреть неоднозначные поворотные моменты, которые определили ее развитие и состояние настоящего времени.
До 1990 года в СССР ежегодный прирост мощности в энергетике составлял не более 15 ГВт (рисунок 1).
1970 1980 1985 1990
Рисунок 1 - Прирост мощности энергетики в России, 1970 - 1990 гг.
Анализ динамики прироста показал, что за период в два десятилетия его падение произошло фактически в два раза.
В последующие годы, начиная с 1990 и до 2005 года, в стране в среднем ежегодно вводили не более 0,3 ГВт. В 1990 году в СССР, по существу, были заморожены работы, направленные на наращивание мощностей генерации энергии. В это же время в США начали ежегодно вводить по 16 ГВт, Китай же вышел на цифру 20 ГВт, в 2006 году государственными планами КНР было предусмотрено ввести уже 70 ГВт энергогенерирующих мощностей (рисунок 2). Таким образом, в начале XXI века сложилось колоссальное отставание отечественной энергетики от мировой.
США
■ СССР
□ Китай
0
5
10
15
20
Прирост генерирующих мощностей, ГВт Рисунок 2 - Прирост мощности энергетики в странах мира, ГВт
Период с 1990 и по 2000 года в России был 10-летием повсеместных неплатежей. При условиях низких тарифов не обеспечивался минимальный уровень обслуживания генерирующего оборудования при его эксплуатации, оплата топлива. Это был период непринятия должных мер и уверенности, что энергетика даже без серьезных вложений сможет и в будущем обеспечивать страну электроэнергией.
С 2000 по 2005 год поиск причин кризиса энергетической отрасли и принятие кардинальных решений с целью ее восстановления начался с московской энергетической системы в том числе. В тот момент ОАО «Мосэнерго» объявляло о кризисном состоянии, о росте потребления в пределах до 1 МВт ежегодно, причем без ввода мощностей, и о катастрофической потере резервов, которые были созданы до 1990 года. И, в конечном счете, в 2002 году компания исчерпала весь свой резерв.
Логическим завершением углубления кризиса явилась авария 2005 года. Она отключила примерно половину мощности в Москве и захватила соседние области. Около шести электростанций «сели» на ноль или потеряли половину мощности и были на грани полного обесточивания. Однако ситуацию удалось взять под контроль, и через сутки восстановить мощность аварийных источников.
Окончательно переломный момент наступил в январе — феврале 2006 года. В соответствии с прогнозами ученых на Землю пришел теплый период. Однако, несмотря на общий тренд к смягчению климата в зимнее время, через каждые 30 лет (1941,1978-79 и 2006 гг.) в течение отопительного периода имеет место продолжительное стояние температур наружного воздуха ниже -30°С. Такая ситуация может сыграть критическую роль при теплоснабжении абонентов. Через 3-5 суток выхолаживаются здания, температура в отапливаемых помещениях опускается существенно ниже уровня комфортности пребывания [3, с.185], и жители начинают самостоятельно включать электрообогреватели. Это дополнительное электропотребление «разваливает» энергосистему и лишает ее возможности обеспечивать надежное электроснабжение. Как вынужденная мера, наступает период принудительного отсекания от энергосистемы некоторых электропотребителей, которое очень негативно оценивается общественностью.
Причин в сложившейся ситуации несколько. Прежде всего, в основе современной электроэнергетики лежит использование органического топлива: природного газа, нефти и угля. Их запасы настолько катастрофически быстро расходуются, что совершенно реально можно ожидать их исчерпания в ближайшие десятилетия (кроме угля, запасов которого хватит на несколько сотен лет). Поэтому внимание правительственных органов, промышленности, науки, при рассмотрении условий создания надежного энергоснабжения для будущих поколений, требует, чтобы были приняты меры для энергосбережения и создания альтернативных видов производства электроэнергии [4, с.27]. Ими являются, прежде всего, гидро- и атомная энергетика: ресурсы гидроэнергетики возобновляются, а атомной хватит на несколько сотен лет.
Несмотря на успехи в этих направлениях, достигнутые в СССР и России, сегодня можно констатировать серьезнейшее отставание в них, особенно в сравнении с другими странами (рисунок 3).
Рисунок 3 - Структура выработки электроэнергии в России, 2010 г.
Гидроресурсы в стране используются на уровне 22,9%, а выработка электроэнергии на ГЭС составляет 16% от общей выработки, тогда как в Канаде, Швейцарии, Бразилии, Норвегии вырабатывают на гидроэлектростанциях 60-90% всей электроэнергии. Установленная мощность АЭС составляет 22,2 ГВт — это 11% из общей мощности электростанций 210-213 ГВт. Оборудование на российских АЭС устарело как минимум на 50%, и сегодня стоит вопрос о принятии специальных мер, обеспечивающих их дальнейшее безопасное использование. Только в последние годы можно отметить некоторое оживление в вопросах атомного строительства.
В результате сегодня перед Россией стоит задача выполнения дорогостоящих программ гидроэнергетического и атомного строительства. Создание новых АЭС И ГЭС позволит смягчить результат экспорта энергетических ресурсов за рубеж [5, с.92], на котором держится экономическое благополучие России (рисунок 4).
Рисунок 4 - Структура валютной выручки от экспорта товара из России, 2013 г.
Главное стратегическое направление для обеспечения энергоснабжения страны на ближайшие 10-30 лет — это неуклонное развитие строительства АЭС и ГЭС при базовом использовании углеводородных ресурсов на ТЭС [6, с.154].
Второе направление обеспечения надежности энергоснабжения на ближайшие годы — это ликвидация дефицита мощности в электропотреблении, с чем уже столкнулись филиалы «Мосэнерго», «Ленэнерго» и «Тюменьэнерго» [7, с.94]. Россия уже не может догнать Китай, который собирается ввести в ближайшее время 70 ГВт новых мощностей, в том числе 25% на гидростанциях, но необходимо пытаться наверстывать потерянное за 15 лет и, прежде всего, свой приоритет в энергомашиностроении [8, с.71]. Сегодня, к сожалению, парогазовые установки создаются на основе закупленных лицензий, или просто покупаются у зарубежных фирм [9, с.379]. А без перехода на новую технику нельзя обеспечить энергоэффективность, энергосбережение, увеличение КПД с 30-40% до 55-80% [10, с.115].
_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №03-3/2017 ISSN 2410-700Х_
Одной из главных специфических проблем российской энергетики является соотношение цен на энергетическое топливо: газ, мазут и уголь. Самым привлекательным по своим качествам при использовании является газ: он экологически чист, обеспечивает более высокий КПД парогенераторов, система приготовления газа к сжиганию требует наименьших затрат среди прочих топливных хозяйств.
Мазут загрязняет поверхности теплообмена топок котлов, содержит серу, вызывает коррозию трубных пучков, загрязняет атмосферу [11, c.106]. Уголь содержит золу и влагу, требует размола, сложной топливо подготовки, золоулавливания и создания золоотвалов. Однако, в то же время, мазут стоит в 2-3 раза, а уголь в 1,5-2 раза дороже газового топлива. В период пиковых зимних нагрузок генерирующие компании, как правило, несут убытки из-за вынужденного использования резервного мазутного топлива высокой стоимости.
Как уже отмечалось, перспективы развития энергетики, связываются с разработкой эффективных альтернативных источников [12, с.356]. Разработки ведутся в разных направлениях и находятся на различных стадиях своего развития. Тем не менее, уже можно очертить круг технологий, которые способны положить начало инновационной энергетике.
Вихревые теплогенераторы. Такие установки используются достаточно давно, найдя свое применение в теплоснабжении домов. Прокачиваемая через систему трубопроводов рабочая жидкость нагревается до 90°С. Несмотря на все преимущества технологии, она еще далека от окончательного завершения разработок. Например, в последнее время активно изучается возможность использования в качестве рабочей среды не жидкости, а воздуха.
Холодный ядерный синтез. Эта технология известна с конца 80-х годов прошлого века. В ее основе лежит идея получения ядерной энергии без сверхвысоких температур. Пока направление находится на стадии лабораторных и практических исследований.
Магнитомеханические усилители мощности. На стадии промышленных образцов используют магнитное поле Земли. Под его воздействием увеличивается мощность генератора и увеличивается количество получаемой электроэнергии.
Динамическая сверхпроводимость. Суть идеи проста - при определенной скорости возникает динамическая сверхпроводимость, позволяющая генерировать мощное магнитное поле. Исследования в этой области идут довольно давно, накоплен немалый теоретический и практический материал.
В настоящее время научное общество мира разрабатывает и по-настоящему инновационные технологии:
-нанопроводниковые аккумуляторы; -технологии беспроводной передачи энергии; -атмосферная электроэнергетика и пр.
Нанопроводниковый аккумулятор является видом литий-ионного аккумулятора. Суть изобретения 2007 г. состоит в замене традиционного графитового анода аккумулятора на анод из нержавеющей стали, покрытый кремниевым нанопроводником. Благодаря способности кремния удерживать в 10 раз больше лития, чем графит, стало возможно создавать значительно большую плотность энергии на аноде. Появление такого вида аккумулятора может означать начало реального вытеснения двигателя внутреннего сгорания и расширение поля применения автономных электронных устройств.
Начавшие распространяться в наши дни беспроводные зарядные устройства для всевозможных гаджетов демонстрируют возрождение интереса к беспроводной передаче электроэнергии. Перспективы этого направления колоссальны. Именно в наши дни кризис новой когда-то электроэнергетики делает работы в направление беспроводной передачи электричества чрезвычайно актуальными и ценными.
Атмосферная электроэнергетика объединяет различные способы и проекты получения накапливаемой в атмосфере электрической энергии. Наиболее очевидный путь состоит в захвате колоссальной энергии молний. Атмосферная электроэнергетика может в ближайшие десятилетия стать ведущим направлением в группе технологий, призванных обновить энергетику. Соответствующие работы сейчас активно ведутся в Массачусетском технологическом институте (Massachusetts Institute of Technology — MIT), есть также и российские разработки. Бесспорным является революционный характер исследований в области получения атмосферного электричества. При этом источник энергии зачастую
оценивается как почти безграничный, а затраты по ее получению должны оказаться минимальными. Данное направление новой энергетики обладает огромным потенциалом для его дальнейшего развития.
Следует ожидать, что в ближайшие годы появятся и другие технологии, разработка которых позволит отказаться от использования углеводородов и, что немаловажно, снизить себестоимость энергии. Список использованных источников:
1. Лиухто К. Российская нефть: производство и экспорт / Пер. с англ. В. Фаминского // Вопросы экономики. - 2003. - №9. - с.136-146.
2. Китаев С.В., Смородова О.В., Усеев Н.Ф. Об энергетике России//Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. 2016. №4 (106). С.241-249.
3. Смородова О.В., Китаев С.В., Павлова А.Д. Усиление тепловой защиты зданий//Нефтегазовое дело. 2016. №14-4. С. 185-189.
4. Байков И.Р., Смородов Е.А., Смородова О.В. Оптимизация размещений энергетических объектов по критерию минимальных потерь энергии// Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 1999. №3-4. С.27-30.
5. Фролов А. Российский газовый комплекс: к улучшению использования экспортного потенциала // Российский экономический журнал. - 2004. - №4. - с. 92-93.
6. Смородова О.В. Энергоэффективное использование попутного нефтяного газа//Инновационная наука. 2016. №4-3. С.154-157.
7. Байков И.Р. Принципы реконструкции системы энергоснабжения населенных пунктов//Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики.2001. №7-8. С.94-98.
8. Китаев С.В. Обеспечение эффективности эксплуатации газотурбинных электростанций// в сб.: Трубопроводный транспорт 2009 Материалы V Международной учебно-научно-практической конференции. 2009. С.71-73.
9. Сулейманов А.М. Внедрение газопоршневой электрической станции на котельную в г.Уфа// в сб.: Трубопроводный транспорт 2016 Материалы XI Международной учебно-научно-практической конференции. 2016. С.379-380.
10.Байков И.Р., Смородов Е.А., Шакиров Б.М. Оценка эффективности использования мини электростанции// Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2002. №9-10. С.115-120.
11.Трофимов А.Ю., Бурдыгина Е.В., Смородова О.В., Сулейманов А.М. Тепловой расчет котельного агрегата. - Уфа, 2007.- С.106.
12.Гатина Р.И. Майский Р.А. Прогнозирование развития альтернативной энергетики// в сб.: Трубопроводный транспорт 2015 Материалы X Международной учебно-научно-практической конференции. 2015. С.356-357.
© Азнабаева Д.В., Нургалеев Э.Р., Хайбуллина Э.З., 2017
УДК 016:591:069.015(571.513-25)
Асочаков А. А.
канд. биол. наук, зав. Зоологическим музеем ХГУ им. Н. Ф. Катанова г. Абакан, Российская Федерация E-mail: asochakov@mail.ru
ИЗМЕНЧИВОСТЬ ВЫСОТЫ РАКОВИНЫ RADIXAURICULARIA (GASTROPODA) ОЗ. ИССЫК-КУЛЬ (РЕСПУБЛИКА КЫРГЫЗСТАН)
Аннотация
Описывается показатели морфометрической изменчивости высоты раковины Radix auricularia из
