CC BY
82
УДК 620.92 (574) И. М. Сабитов
Павлодарский государственный университет имени С. Торайгырова, г. Павлодар
РОЛЬ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ В РЕШЕНИИ ПРОБЛЕМ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ОТРАСЛИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
Статья посвящена анализу существующих проблем энергетической отрасли Казахстана.
Ключевые слова: энергетика, отрасль, возобновляемые источники энергии, электроэнергия.
Состояние энергосистемы оказывает существенное влияние на жизнь любой страны. Проблемы в базовой отрасли тормозят развитие экономики и ставят под угрозу системы жизнеобеспечения граждан и самого государства в целом. В то время как надежная и динамично развивающаяся электроэнергетика позволяет стране комфортно жить в настоящем и уверенно планировать будущее, развивая энергоемкие производства, что вкупе с собственной электроэнергетикой значительно повышает конкурентоспособность экономики и благоприятствует долгосрочным инвестициям [1, 36 е.].
В настоящее время в энергетической отрасли Казахстана существует целый ряд проблем, которые в свою очередь отражаются на экономике и экологии республики. К ним можно отнести следующие:
1. Экономика Казахстана является крайне энергозатратной, что обусловлено как объективными, так и субъективными обстоятельствами. Тяжелые природные условия и огромные расстояния при крайне низкой плотности населения предопределяют значительные затраты топлива для перевозки пассажиров и грузов.
2. Электроэнергетика Казахстана характеризуется изношенностью значительной части основных фондов. На электростанциях 65% оборудования имеет возраст более 20 лет, 31 % - более 30 лет. Изношенность электросетевого оборудования составляет 60 - 80 %.
3. Усиление в Западном регионе зависимости от зарубежных поставок электроэнергии, а также дефицит электроэнергии в Южном регионе
4. Разработка открытых, наиболее дешевых месторождений приводит к появлению нарушенных земель на огромных площадях.
5. Интенсивная добыча нефти, газа, угля, а также само функционирование и развитие ТЭК оказывают чрезвычайно большое и дестабилизирующее воздействие как на воспроизводство природных ресурсов, так и на окружающую среду.
Одним из основных способов решения вышеизложенных проблем, а также по удовлетворению населения в электрической энергии является использование
возобновляемых источников энергии (ВИЭ). С учетом этого в 2009 году был принят закон «О поддержке использования возобновляемых источников энергии», который должен был послужить законодательной основой для развития ВИЭ в стране [3]. Ориентир для развития «зеленой энергетики» был задан в Государственной Программе по форсированному индустриально-инновационному развитию Республики Казахстан на 2010-2014 годы, утвержденной Указом Президента страны. В соответствии с ней предполагается достижение двух целевых индикаторов: увеличение объема вырабатываемой электроэнергии в 2014 году возобновляемыми источниками энергии - 1 млрд. кВт-ч в год и доли возобновляемых источников энергии в общем объеме электропотребления более 1 % к 2015 году [5].
Согласно данным Министерства индустрии и новых технологий РК, для территории республики наиболее перспективными являются следующие виды возобновляемых источников энергии: ветроэнергетика, энергия воды (малые ГЭС - менее 25 МВт), энергия солнца. Остановимся на каждом источнике отдельно.
Ветроэнергетика. Перспективы использования ветроэнергетики определяются наличием соответствующих ветроэнергетических ресурсов. Порядка 50 % территории имеет среднегодовую скорость ветра 4-5 м/с, а ряд районов - 6м/с и более, что предопределяет очень хорошие перспективы для использования ветроэнергетики. По оценкам экспертов, Казахстан, одна из стран мира, с наиболее подходящими условиями для развития ветроэнергетики.
Таблица 1 - Оценка основных показателей данного сегмента отрасли ВИЭ [2]
Преимущества
Недостатки
- Ветроэнергетика является одним из наиболее перспективных источников энергии в мире, в том числе и в Казахстане. Потенциал энергии ветра в РК составляет около 3 млрд. кВт в год.
- Возможность использования на довольно большой территории. В РК 10 районов с большим ветропотенциалом со средней скоростью 8-10 м/с, тогда как в Европе скорость равна 4-5 м/с.
- Стремительные темпы роста ветроэнергетики в мировой индустрии.
- Обеспеченность электроэнергией отдаленных районов.
- Ветряные генераторы не потребляют ископаемого топлива, производят электроэнергию без использования воды, что сокращает эксплуатацию ресурсов.
- Экологичность данных установок -сокращаются выбросы вредных веществ в атмосферу.
- Работа ветрогенератора мощностью 1 МВт за 20 лет эксплуатации позволяет сэкономить примерно 29 тыс. тонн угля или 92 тыс. баррелей нефти.
- Господдержка по стимулированию развития отрасли. В Казахстане разработаны программы и другие нормативно-правовые документы с
целью развития данной отрасли.
- Накопленный мировой отечественный и мировой опыт.
- Низкий уровень технической и научной поддержки отрасли. На сегодняшний день
актуальна разработка ветроустановок, способных постоянно работать с высоким КПД, в условиях сильно рассеянной в пространстве энергии ветра.
- Непостоянство получения энергии. Ветер
очень непредсказуем - часто меняет направление, вдруг затихает даже в самых
ветреных районах земного шара, а иногда достигает такой силы, что ломает установки.
- Крупные ветроустановки испытывают значительные проблемы с монтажом и техническим обслуживанием.
- Высокая стоимость дополнительного оборудования, необходимого для работы ВЭС.
- Негативное влияние ВЭС на животных и птиц. Данное оборудование часто становится причиной гибели некоторых животных, проживающих в непосредственной близости от ВЭС. Металлические сооружения ветроустановки, особенно элементы в лопастях, могут вызвать значительные помехи в приёме радиосигнала.
- Необходимость больших площадей, занимаемых ветроустановками. Как правило, данные площади могут быть использованы под сельхоз угодия._
Казахстанскими специалистами совместно с международными специалистами из Германии были определены перспективные места для строительства ВЭС на основании анализа метеоданных с учетом следующих факторов:
1 \ и и
1) доступность линий электропередач и подстанций для выдачи мощности,
2) топография местности и высота над уровнем моря,
3) наличие транспортных коммуникаций,
4) наличие потребителей энергии,
5) возможность строительства ВЭС,
6) наличие предварительных проработок по строительству ВЭС.
Восемь мест в разных регионах Казахстана были выбраны для исследований ветропотенциала с целью обоснования строительства ВЭС. В дальнейшем предполагается продолжение таких исследований. По результатам данных исследований будет разработан ветровой атлас Казахстана, содержащий необходимую информацию для разработчиков проектов по ветроэнергетике.
Таблица 2 - Перечень перспективных площадок для строительства ВЭС [5]
№ п/п Наименование площадки Область Средняя скорость ветра на высоте 10 м, м/с Рекомендуемая мощность ВЭС
1 Жарминская ВКО 5,6 40,0
2 Ерейментау Акмолинская 5,4 35,0 (20)
3 Селетинская Акмолинская 5,9 40,0 (20)
4 Балхаш Карагандинская 4,4 10,0
5 Каркаралинск Карагандинская 4,3 10,0
6 Аркалык Костанайская 5,7 10,0
7 Сакрыл ЗКО 5,2 10,0
9 Аккыстау Атырауская 5,5 50,0 (20)
10 Прорва Атырауская 6,2 40,0 (20)
11 Форт - Шевченко Мангистауская 6,0 40,0 (20)
12 Сай - Утес Мангистауская
13 Кордай Жамбылская 5,1 20,0 (10)
14 Аральск Кызылординская 4,9 10,0
15 Кармакчинская Кызылординская 5,5 20,0 (5)
16 Чаян ЮКО 5,0 40,0 (20)
17 Джунгарские ворота Алматинская 7,8 50,0
18 Шелекский коридор Алматинская 5,8 100,0
Энергия воды. Одним из наиболее экономичных и экологически безопасных способов получения электроэнергии является малая гидроэнергетика.
Преимущества малых ГЭС:
- смягчение влияния глобального изменения климата на окружающую среду за счет снижения выбросов СО2;
- эффективные технологии;
- минимальные площади затопления и застройки;
- местное и региональное развитие;
- помощь в обслуживании речного бассейна;
- электрификация сельских территорий;
- небольшой срок окупаемости [2, 71 с].
Возможности использования энергетических ресурсов рек Казахстана оценены институтом «Алматы Гидропроект» на основе региональных схем размещения ГЭС в Восточной, Юго-Восточной и Южной зонах. Выявлены возможности создания 564 новых ГЭС и востановления 14 малых ГЭС, ранее бывших в эксплуатации.
Из общего числа ГЭС - 578, к крупным ГЭС (мощностью более 30 МВт) отнесены 38, к малым (мощностью до 30 МВт) - 540. Общая установленная мощность 38 крупных ГЭС составляет 3296 МВт, выработка электроэнергии -около 12 млрд. кВт.час. Для малых ГЭС общая мощность составляет 2412 МВт, выработка - около 11 млрд. кВт.час.[6]
В ходе реализации Программы по развитию электроэнергетики в Республике Казахстан на 2010 - 2014 годы осуществляется ввод новых мощностей малых ГЭС:
1) в Алматинской области:
- малая ГЭС на реке Каратал установленной мощностью 3,5 МВт, с вводом в 2010 году;
- каскад малых ГЭС на реке Коксу суммарной мощностью 42 МВт, с запуском в 2015 году;
- малая ГЭС на реке Каратал установленной мощностью 5 МВт, с вводом в 2014 году;
- малая ГЭС на реке Баскан установленной мощностью 4,35 МВт, с вводом в 2014 году;
- малые ГЭС на реке Иссык суммарной мощностью 4,8 МВт, с вводом в 2014-2015 годах;
- малая ГЭС на реке Лепсы установленной мощностью 4,8 МВт, с вводом в 2014-2015 годах;
2) в Карагандинской области:
- малая ГЭС на Интумакском водохранилище установленной мощностью 0,57 МВт, с вводом в 2013 году;
3) в Южно-Казахстанской области:
- малая ГЭС на реке Келес установленной мощностью 2 МВт, с вводом в 2014 году
4) в Жамбылской область:
- малая ГЭС на реке Мерке установленной мощностью 1,5 МВт, с вводом в 2010 году;
- малая ГЭС в Т. Рыскуловском районе установленной мощностью 2,1 МВт, с вводом в 2013 году;
- малая ГЭС в Шуском районе установленной мощностью 9,2 МВт, с вводом в 2013 году;
- малая ГЭС на реке Мерке установленной мощностью 4,5 МВт, с вводом в 2014 - 2015 годах.
- малая ГЭС на реке Келес установленной мощностью 2 МВт, с вводом в 2014 году [4].
Энергия солнца. Продолжительность солнечного сияния составляет 2200 - 3000 часов в год, а энергия солнечного излучения - 1200 кВт/кв.м в год. Это позволяет использовать солнечные батареи - коллекторы для нагрева воды и солнечные модули, в частности, портативные фотоэлектрические системы. Значительная часть территории Казахстана имеет благоприятные климатические условия для использования солнечной энергии. В южных районах продолжительность
солнечного излучения составляет от 2000 до 3000 часов в год, а годовой приход солнечной энергии на горизонтальную поверхность - от 1280 до 1870 кВт/ч на 1 кв. м. В наиболее солнечном месяце - июле - количество энергии, приходящейся на 1 кв. м. горизонтальной поверхности составляет в среднем от 6,4 до 7,5 кВт/ч в день. Следовательно, широкое использование солнечной энергии может иметь здесь важное хозяйственное значение.
Кроме того, использование солнечной энергии возможно и в других отраслях промышленности. Например, использование солнечных генераторов в железнодорожном транспорте можно реализовать в двух вариантах. Это создание солнечных стационарных электростанций и солнечных электричек. Солнечные электростанции могут быть использованы как традиционные источники энергии для электровозов, так и в качестве заправочных станций для электропоездов, аналогичных электромобилям. Стоимость энергии производимой солнечными батареями значительно ниже рыночной.
Таблица 3 - Оценка основных преимуществ и недостатков данного сегмента отрасли ВИЭ [2]
Преимущества Недостатки
- Общедоступность и неисчерпаемость источника в мировом масштабе. Суммарный годовой потенциал СЭ в РК оценивается в 340 млрд. т.у.т. - Географическое положение РК позволяет использовать ресурсы СЭ для выработки электроэнергии в больших объемах. Использование панелей солнечных батарей в сельской местности позволяет решить вопрос с энергообеспечением удаленных регионов. - Наличие широкого круга материалов, позволяющих производить солнечные батареи. Например, в Казахстане осуществляется добыча и переработка кремния, в т.ч сплавов металлов и зеркала. -Мобильностьсистемы.Фотоэлектрические элементы могут устанавливаться на различных транспортных средствах, а также легко вписываются в дизайн зданий и сооружений. - Из-за относительно небольшой величинысолнечной постоянной для солнечной энергетики требуется использование больших площадей земли под электростанции, например, для электростанции (далее СЭС) мощностью 1ГВт это может быть несколько десятков кв.км. - Недостаточный КПД солнечных элементов - Поверхность фотопанелей нужно очищать от пыли и других загрязнений - Эффективность фотоэлектрических элементов заметно падает при их нагреве, поэтому возникает необходимость в установке систем охлаждения
Таким образом, современные представления о проблемах в энергетической отрасли и перспективах развития ВИЭ не ограничивается приведенным выше материалом, что обусловлено увеличением потребности в направлении использования естественного источника энергии.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 Бреусов, В. П. Возобновляемые источники энергии и способы их использования (на примере Центрально-Азиатского региона) Текст. / В. П. Бреусов, В. В. Елистратов, М. А. Ташимбетов ; Санкт-Петербурге, гос. политехи, ун-т . - СПб. : Нестор, 2005 .
2 Отчет «Исследование отрасли альтернативной энергетики Республики Казахстан»: Том 3 «Перспективные сегменты отрасли альтернативной энергетики», 2008 г.
3 http://online.zakon.kz/document/?doc_id=30445263
4 Программа по развитию электроэнергетики в Республике Казахстан на 2010-2014 годы.
5 План мероприятий по развитию альтернативной и возобновляемой энергетики в Казахстане на 2013-2020 годы.
6 Программы развития электроэнергетики до 2030 года (Постановление Правительства Республики Казахстан от 9 апреля 1999 года).
Материал поступил в редакцию 15.12.2015.
И. М. Сабитов
^аза^стан Республикасыныц энергетикальщ 6aFbiTbiHbiH мэселелерд1 шешу Yшiн жа^ыртылатын энергия кездершщ рел1
С. ТораЙFыров атындаFы Павлодар мемлекетлк университет^ Павлодар к.
Материал 15.12.2015 баспаFа тYстi.
I. М. Sabitov
The role of renewable energy sources in solving problems of energy industry in the Republic of Kazakhstan
S. Toraighyrov Pavlodar State University, Pavlodar.
Material received on 15.12.2015.
Макала Цазакртаннъщ энергетикалыц саласындагы бар мзселелерЫ талдауга арналган This article analyzes the existing problems of the energy industry in Kazakhstan.
