Трофическая структура

- организационная основа: разработка государственных программ поддержки НИОКР в области НВИЭ, финансирование за счет федерального и региональных бюджетов ряда практических мероприятий по использованию НВИЭ.

В настоящее  время суммарная мировая установленная  мощность геотермальных электростанций составляет более 6 тыс. МВт, ветроэлектростанций - более 4 тыс. МВт, солнечных - более 400 МВт, приливных - более 250 МВт, а всего с учетом малых ГЭС и других нетрадиционных электростанций - более 30 тыс. МВт.

 

Рассмотрим  перспективы развития нетрадиционных электростанций по видам используемых НВИЭ.

Геотермальные электростанции:

ГеоТЕС на парогидротермах  географически “привязаны” к районам парогидротермальных месторождений (Камчатка, Курилы). Поэтому в целом в энергетике России этот вид ГеоТЭС не может играть значительной роли, но для указанных районов они могут почти полностью удовлетворить потребности в электроэнергии. В этих районах ГеоТЭС уже сейчас имеют коммерческую привлекательность с учетом высокой стоимости привозного топлива. Перспективы ГеоТЭС для указанных районов на ближайшую перспективу уже определились. В дополнение к Верхне-Мутновской ГеоТЭС мощностью 12 МВт (3 блок-модуля по 4 МВт, которые предполагалось запустить летом 1999 г.), в ближайшие 3-5 лет будут созданы Мутновская ГеоТЭС мощностью 50 МВт (первая очередь), затем Океанская ГеоТЭС в Сахалинской области мощностью первой очереди 12 МВт. С учетом существующей Паужетской ГеоТЭС мощностью 11 МВт, которая однако требует модернизации, суммарная мощность перечисленных парогидротермальных ГеоТЭС в указанных районах может составить через 5-8 лет 85 МВт. Дальнейшее развитие ГеоТЭС данного типа в этих районах будет зависеть от состояния инвестиционного климата и темпа роста потребности в электроэнергии.

Гораздо большее  распространение в электроэнергетике  России могут получить ГеоТЭС не на парогидротермах, а на термальной воде с температурой 100-200оС, месторождения которой значительно более распространены. Такая ГеоТЭС должна быть двухконтурной, с низкокипящим рабочим телом во втором контуре. Однако эти ГеоТЭС, в отличие от парогидротермальных, требуют опытно-промышленного освоения для отработки этой технологии и достижения коммерческой привлекательности.

Ветроэлектростанции:

Если к настоящему времени мировая системная ветроэнергетика  превратилась в отрасль электроэнергетики, вносящую в отдельных странах  ощутимую долю в производство электроэнергии, то практическое развитие ветроэнергетики в России находится на начальном этапе. Разработано несколько типов ветроэлектроустановок (ВЭУ). Установлены и находятся в опытно-промышленной эксплуатации до 10 ВЭУ мощностью 250 кВт и одна - мощностью 1 МВт. Последняя смонтирована в 1994 г., однако из-за недостатка средств до сих пор не сдана в эксплуатацию. В стадии проектирования находится несколько ветроэлектростанций (ВЭС). Однако, в отличие от ГеоТЭС, прогнозы масштабов развития ВЭС содержат существенный элемент неопределенности.

Незавершенность стадии опытно-промышленных испытаний  созданных ВЭУ, отсутствие достаточного опыта эксплуатации многоагрегатных  ВЭС затрудняют ответ на вопрос, могут ли разработанные ВЭУ являться серийными образцами или требуется  их существенная доработка. От этого в значительной степени будут зависеть перспективы и масштабы применения ВЭС. Кроме того, расчетный анализ показывает, что технико-экономические показатели ВЭС еще не являются удовлетворительными, и требуется поиск условий и видов применения ВЭУ и ВЭС, которые могут обеспечить их конкурентоспособность.

Солнечные электростанции:

Перспективы развития солнечных электростанций (СЭС) также  являются неопределенными вследствие их сегодняшней неэкономичности. Вместе с тем, только на лабораторном уровне без достаточно масштабного эксперимента, то есть без создания экспериментальных и опытно-промышленных СЭС мегаваттной мощности как фотоэлектрических, так и термодинамических, невозможна отработка технологий солнечной электроэнергетики, определение путей повышения их технико-экономических показателей. С этой точки зрения целесообразно, по нашему мнению, вернуться к разработке Кисловодской экспериментальной фотоэлектростанции мощностью 1 МВт, по которой уже выполнены некоторые проектные проработки.

Приливные электростанции:

Несколько особняком  от других нетрадиционных электростанций находятся приливные электростанции (ПЭС). Если ГеоТЭС, ВЭС и СЭС являются по преимуществу модульными, мощность их относительно невелика и может наращиваться постепенно, то мощность предполагаемых к созданию в России ПЭС исключительно велика (Тугурская ПЭС на Охотском море мощностью 7800 МВт, Мезенская на Белом море мощностью 19200 МВт), а число их агрегатов исчисляется сотнями.

Огромная мощность этих ПЭС требует чрезвычайно  больших капитальных вложений как непосредственно в строительство ПЭС, так и в мероприятия, необходимые для адаптации в энергосистеме ПЭС с переменной мощностью в суточном цикле. Сроки строительства этих гигантских сооружений также весьма велики. Все это отодвигает создание указанных ПЭС в России по крайней мере до того времени, когда экономика страны позволит приступить к проектам такого масштаба. Вместе с тем задельные НИР в этой области должны быть продолжены.

Малые гидроэлектростанции:

Малые гидроэлектростанции (МГЭС) с единичной мощностью агрегата от 0,1 до 10 МВт и суммарной мощностью до 30 МВт также обычно относят к НВИЭ. По отчетным данным, в 1990 г. в России оставалось в эксплуатации 55 МГЭС суммарной мощностью 545 МВт. Практически все эти МГЭС находятся в Европейской части России.

Основные направления  развития малой гидроэнергетики  на ближайшие годы следующие:

• строительство малых ГЭС при сооружаемых комплексных гидроузлах,
• модернизация и восстановление ранее существовавших МГЭС,
• сооружение МГЭС на существующих водохранилищах и малых реках, на имеющихся перепадах на каналах и трубопроводах подвода и отвода воды на объектах различного хозяйственного назначения.

В соответствии с проработками “Гидропроекта”, выполненными в 1996 г., можно рассматривать в  качестве первоочередных 42 МГЭС суммарной мощностью 490 МВт. В настоящее время разработаны проекты нескольких МГЭС, имеющих солидное экономическое обоснование. Главной задачей для их реализации является поиск и нахождение инвестиций.

Наиболее существенным препятствием для развития нетрадиционной электроэнергетики является ее неконкурентоспособность как следствие низкой эффективности производства электроэнергии на установках на НВИЭ. Отсюда - трудности привлечения инвестиций. Ориентация на традиционный путь бюджетного финансирования вряд ли перспективна. Требуется поиск нестандартных решений этой проблемы.

Помимо экономических, существуют и технические ограничения. Так, при подключении к энергосистеме  нетрадиционных электростанций с нерегулируемой мощностью (ВЭС, СЭС, ПЭС, в некоторой мере МГЭС), для сохранения стабильности параметров энергосистемы их доля (по мощности) не должна превышать величины, оцениваемой в 10-15%. Для нетрадиционных электростанций, присоединяемых к крупным энергосистемам, это ограничение не актуально, поскольку доля мощности этих электростанций не скоро сможет приблизиться к указанному пределу, но для изолированных энергоузлов оно должно учитываться уже теперь.

Этих технических  ограничений не имеют геотермальные  электростанции. ГеоТЭС на парогидротермах имеют постоянную мощность и могут являться системообразующими. Максимальная доля ГеоТЭС в системах Камчатскэнерго и Сахалинэнерго в перспективе будет определяться соотношением базовой мощности на основе ГеоТЭС и требуемой пиковой мощности, обеспечиваемой какими-либо маневренными энергоустановками.

Существуют  и некоторые экологические ограничения  на применение нетрадиционных электростанций, однако они значительно менее  жесткие, чем для традиционных.

В целом развитие нетрадиционной электроэнергетики требует решения нескольких задач. К ним относятся:

• Создание опытных и опытно-промышленных электростанций. Речь идет об электростанциях мощностью 1-10 МВт (ГеоТЭС на геотермальной воде с температурой 100-200оС, многоагрегатные ВЭС, СЭС) для отработки технологий производства электроэнергии и соответствующего оборудования, для приобретения опыта эксплуатации. Эти объекты являются науко- и капиталоемкими, а их создание и эксплуатация отнюдь не гарантируют получения прибыли. Изыскание инвестиций на подобные проекты в существующих экономических условиях представляется исключительно сложной задачей, не имеющей готовых решений.
• Развитие НИОКР. В зарубежных странах суммарные годовые бюджетные затраты на НИОКР в данной области составляют около 1 млрд долл., не считая расходов частных фирм и компаний. В странах-членах Международной Энергетической Ассоциации (МЭА) удельный вес расходов на НИОКР в области НВИЭ составляет 8% от общего объема государственного бюджетного финансирования НИОКР в энергетическом секторе. В ряде стран этот показатель существенно выше: в Швеции 20%, в Испании 23,5%, в Германии 28,3%, в Дании 44,4%, в Португалии 51%. Абсолютно приоритеной статьей всех затрат на НИОКР в области НВИЭ являются расходы на солнечную энергетику. На этом фоне отечественные государственные и отраслевые расходы на НИОКР в сфере НВИЭ являются исчезающе малыми. Если в бывшем СССР 15-20 лет назад они были на порядок ниже, чем во многих зарубежных странах, то в России в 90-е годы они снизились по крайней мере еще на порядок. Объем этих расходов не обеспечивает развитие научно-технического прогресса в данной сфере и поддерживает проведение НИОКР на критически минимальном уровне с угрозой утраты имеющегося научно-технического потенциала в ближайшем будущем. Между тем без опережающего развития НИОКР невозможно развитие данного направления.
• Создание законодательной и нормативной базы. В Законе РФ “Об энерго-сбережении” (1996 г.) заложена правовая основа применения НВИЭ. Этот закон разрешает производителям электроэнергии, в том числе на основе НВИЭ, отпуск энергии в сети энергоснабжающих организаций, которые обязаны обеспечить прием этой энергии “в количествах и режимах, согласованных с энергоснабжающей организацией и региональной энергетической комиссией”.

В настоящее  время в Государственной Думе во втором чтении принят Закон РФ  
“О государственной политике в сфере использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии”. Принятие этого Закона и вступление его в силу в сочетании с упомянутым Законом “Об энергосбережении” составит минимально достаточную на данном этапе правовую, экономическую и организационную основу для развития НВИЭ в России.

В целом решение  перечисленных выше задач необходимо для достижения в ближайшие 10-15 лет  основной стратегической цели в данной области - создания нетрадиционных электростанций промышленного уровня мощности, опыт эксплуатации которых, а также опыт изготовления соответствующего оборудования позволят в последующий период перейти к их применению в масштабах, ощутимых в энергетике страны и особенно значимых для ряда ее регионов.

Из всех видов  НВИЭ наиболее перспективными для децентрализованного  энергоснабжения являются энергия  ветра и солнца, распространенная повсеместно, хотя и неравномерно, и  не имеющая такой локальной “привязки”, как гидроэнергия, энергия приливов, геотермальная энергия.

Децентрализованное  энергообеспечение на основе НВИЭ находит  в мире широкое распространение, а его суммарный энергетический эффект не меньше того, который достигнут  в сфере централизованного энергоснабжения.

 

 

 

 

 

Список  используемой литературы

 

1. Небел Б.  Наука об окружающей среде:  Как устроен мир: В 2 т. - М.:Мир, 1993.

2. Одум Ю.  Экология: В 2 т. - М.: Мир, 1986.

3. Реймерс Н.  Ф. Охрана природы и окружающей  человека Среды: Словарь-справочник . - М.:Просвещение, 1992. - 320 с.

4. Стадницкий Г. В., Родионов  А. И. Экология. - М.: Высш. шк., 1988. - 272 с.

5. Захаров Е.И., Качурин  Н.М., Панферова И.В. Основы общей  экологии:Учеб. пособие. - Тула: ТулГТУ, 1992. - 96 с.

6. Российская экологическая  газета "Зеленый мир".

Федеральное агентство  по  образованию 
Московский  Государственный Строительный  Университет 
Авторы: А.С. Маршалкович, М.И. Афонина, Т.А. Алешина. 
7. Экология - Конспект лекций. Москва 2009