Нетрадиционные источники электроэнергии

     Новейшие  исследования направлены преимущественно на получение электрической энергии из энергии ветра. Стремление освоить производство ветроэнергетических машин привело к появлению на свет множества таких агрегатов. Уже в 1941г. по 1945г. в США в штате Вермонт непрерывно работала ветроэлектрическая станция мощностью 1250 кВт. Однако после поломки ротора опыт прервался – ротор не стали ремонтировать, поскольку энергия от соседней тепловой электростанции обходилась дешевле. По тем же причинам в то время прекратилась эксплуатация ветроэлектрических станций и в других(развитых) странах. Но на данный момент времени ситуация резко поменялась, теперь в достоинствах таких установок практический некого не надо убеждать.

     Последнее десятилетие ветроэнергетика развивается  очень интенсивными темпами. В 2006 году во всем мире были построены ветроэлектрические установки общей мощностью 15197 МВт. Наибольшая мощность – 2454 МВт была введена в США, далее следует Германия 2233 МВт, Индия 1840 МВт, Испания 1587 МВт и Китай 1347 МВт. Общая установленная на конец 2006 года мощность ветроэлектрических установок составила 74223 МВт, причем 20,5% из них было введено в 2006 году. Прирост мощности в 2006 году по отношению к прошлому году составил 31,8% , что несколько ниже динамики годичной давности, 40,5%.

     Если  рассматривать распределение суммарной установленной на конец 2006 года мощности по странам, то лидером на протяжении уже нескольких лет является Германия, на территории которой установлено более четверти от всей мировой мощности ветроэлектрических установок. Далее следует Испания и практический догнавшее её США. Но если в этих странах темпы прироста установленной мощности стабилизировались на уровне 12 – 26% в год, то целый ряд государств по данному показателю осуществил в 2006 году настоящий прорыв.

     Так, в Китае, Франции и Канаде за 2006 год было введено больше ветроэнергетических мощностей, чем существовало на конец 2005 года. В Португалии прирост составил более 67%, в Великобритании – 48%, а в Индии – 41,5%.

     Что касается доли ветроэнергетики в  общем балансе электропотребления, то здесь наиболее впечатляющие показатели демонстрируют Дания (более 20%), Шотландия (около 16%) и Германия (более5%).

     Что касается ситуацией в России, то можно отметить следующее. По данным международного ветроэнергетического совета (GWEC), суммарная установленная мощность ветроэлектрических установок в России составляла на конец 2006 года всего 13 МВт, то есть никакой заметной роли  в общемировых показателях не играла. Из этих 13 МВт чуть более 5 МВт установлено в Калининградской области, а остальные 8 МВт – еще в восьми российских регионах. Но также намечено сооружение ветроэлектрической станции общей мощностью 5 МВт в Краснодарском крае в городе Анапа, в Ростовской области – мощностью 20 МВт и опытнопромышленной ветростанции с теплонаносной установкой общей мощностью 4,3 Гкал/ч в пос. Маргаритово.

     Стоит отметить, что целый ряд российских предприятий выпускает установки малой мощности (от десятых долей, до нескольких киловатт). По последним данным, выпуск установок мегаваттного класса в состоянии осуществлять только волгоградское ЗАО НПО «Ветротехника», а так же Тушинский машиностроительный завод. Но о масштабном внедрении данных ветростанций пока говорить, к сожалению, не приходится.

     Одной из важнейших задач российских энергомашиностроителей и энергетиков, на данный момент времени, является разработка и организация производства ветродизельных комплексов.

     Как показал анализ, выполненный в  ЗАО НПО «Нетрадиционная электроэнергетика», на большинстве дизельных электростанций используются дизельные агрегаты мощностью 100 – 200 кВт. Параллельно с такими агрегатами могут работать автономные ветроэлектрические установки мощностью 100 кВт. Создание на базе подобных ветроустановок ветродизельных комплексов мощностью до 10 МВт позволит экономить до 80% завозимого дизельного топлива. Поэтому это и является такой важной задачей для энергетиков.

     Хочется отметить, что ветроэнергетический  потенциал целого ряда регионов нашей  страны очень существенный, что позволяет, не смотря на низкие показатели на данный момент времени, надеяться на интенсивное развитие данной отрасли в будущем.

     Оффшоры (это установки крупных ветропарков в прибрежных зонах морей). В 2006 году продолжилась важная тенденция развития оффшорной ветроэнергетики, имеющей ряд достоинств по сравнению с наземной ветроэлектрической установкой. Именно это направление начинает преобладать  в стратегических планах таких государств, как Великобритания, Германия, Дания и Голландия. В Дании уже более 20% от установленной мощности ветроэлектрических установок приходится на оффшоры.

     Малая гидроэнергетика. Малые и микро ГЭС – надежные, экологически чистые, компактные, быстро окупаемые источники электроэнергии для деревень, хуторов, дачных поселков, фермерских хозяйств, а также мельниц, хлебопекарен, небольших производств в отдаленных, горных и труднодоступных районах, где нет поблизости линий электропередачи, а строить такие линии сегодня и дольше, и дороже, чем приобрести и установить малую или микро ГЭС.

     Экономический потенциал гидроэнергетики в  мире составляет 8100 млрд. кВтч и используется в настоящее время на 33%. Малые и микро ГЭС составляют в общем экономическом потенциале ГЭС примерно 10%.

     Общепризнанным  лидером в развитии малой гидроэнергетики  является Китай, где строительство  малых ГЭС (МГЭС) ведется огромными темпами, а их установленная мощность превышает 20 тыс. МВт. В ближайшие 10 лет в Китае намечено построить еще 40 тыс. малых ГЭС.

     Большие масштабы строительства МГЭС в Индии. Установленная мощность введенных  здесь в эксплуатацию МГЭС превышает 200 МВт, намечено строительство еще 4 тыс. МГЭС. Широкое распространение малые ГЭС получили в Австрии, Финляндии, Норвегии и Швейцарии.

     В России положение с развитием  малой гидроэнергетики значительно  хуже. В свое время, после создания на реках сети крупных гидростанций, были заброшены тысячи малых электростанций, прежде всего в сельских районах центральной России. А это привело и к ликвидации производства оборудования для них.

     В настоящее время в России эксплуатируется  около 300 малых ГЭС, суммарной мощностью  примерно 1000 МВт. В 50 – 60-е годы их было около 10 тыс. Ныне они могли бы быть снова запущены с использованием нового технологического оборудования и работать в автоматическом или полуавтоматическом режиме, обеспечивая существенный дополнительный вклад в потенциал ЕЭС России.

     В целом в России экономический  потенциал малых и микро ГЭС составляет 200 млрд. кВтч/год (табл. 9 «Малая энергетика России»), но используется он пока плохо, менее чем на 1 – 2%.

     Установленная мощность малых ГЭС, намеченных программой развития малой гидроэнергетики, разработанной в 90-е годы, составляет около 800 МВт; средная многолетняя выработка электроэнергии – более 30000 МВтч.

     Администрацией  Южного Федерального округа одобрена «Программа строительства энергообъектов на базе возобновляемых источников энергии». В ней предусмотрено сооружение: в Республике Дагестан семи МГЭС общей мощностью 21 МВт; в Республике Ингушетия шести МГЭС (7,49 МВт); в Кабардино-Балкарской Республике двух МГЭС (37,6 МВт); в Карачаево-черкесской Республике шести МГЭС (60 МВт); в Краснодарском крае двух МГЭС (3,5 МВт); в Ростовской области пятнадцати МГЭС (30,5 МВт); в Ставропольском крае двух МГЭС (24,2 МВт).

       Правительством Республике Дагестан принята «Программа строительства малых гидроэлектростанций в республике до 2010 года». Здесь в целях ускорения строительства малых ГЭС применена технология типового проектирования ГЭС модульного типа «Прометей». С использованием этой технологии уже построены и сданы в эксплуатацию Гергебильская МГЭС (18,3 МВт) и Бавтугайская МГЭС (600 кВт), строится одна, запроектировано три и в стадии проектирования еще три МГЭС. На Бавтугайской МГЭС создан полигон для испытания оборудования малых ГЭС.

     В Республике Карелия реализуется  «Программа строительства малых  ГЭС», в том числе заброшенных  и разрушенных . (рис. 19 «Малая энергетика России» показанные две малые ГЭС).

     В настоящее время существует большое  число установок, преобразующих  энергию малых водных потоков  с различными напорами и расходами, не требующих создания плотин и водозаборных устройств с напорными трубопроводами, использующих кинетическую энергию напора реки. Мощность таких МГЭС может быть от 20 - 40 кВт, до 1 МВт при скорости течения водотока более 0,6 м/с и напоре воды более 2 м.

     Использование деривационных и русловых ГЭС  в сочетании с возможностью комплектования их генераторами различной мощности позволяет подобрать для каждого конкретного случая оптимальную комбинацию по цене и производительности. Преимущество малых и микро ГЭС и в том, что они не требуют постоянного присутствия обслуживающего персонала при эксплуатации, работая полностью в автоматическом режиме.

     В последние годы все большее распространение  получают микро ГЭС мощностью  от 0,5 до 10 кВт и от 10 до 50 кВт различных  типов, в том числе рукавные (рис. 20, а – г  «Малая энергетика России» показаны гидроагрегаты для малых и микро ГЭС и приведены их основные характеристики).

     Неосвоенной областью проектирования и изготовления оборудования малых ГЭС являются гидроагрегаты, работающие при малых  напорах (2 – 5 м) и больших расходах воды. Именно такие параметры характерны для большинства рек Центральной России и многих рек других регионов. В этих случаях могут применятся наплавные ГЭС, разработанные ОАО «СибНИИЭ» и другими организациями (рис. 21 «Малая энергетика России» ).

     В нашей стране большое число полуразрушенных и законсервированных малых ГЭС. В Ленинградской области, например, в настоящее время бездействует около 30 малых ГЭС, а в Республике Карелия – более 50. В связи с этим, видимо, целесообразно всех их обследовать и подготовить предложение по восстановлению. Переоборудование и реконструкция таких ГЭС важны и необходимы. Разумеется, эти работы со временем окупятся, хотя для этого, возможно, потребуется от 3 до 5 лет.