Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии

 До начала 20 века ситуация в Беларуси была аналогичной ситуации во всем остальном мире: то, что сейчас называется «альтернативной» энергетикой сейчас, было «безальтернативной» энергетикой в прошлом – и цивилизация была сбалансирована с биосферой, и ее функционирование не разрушало биоту, атмосферу и гидросферу. Белорусы использовали то, что бесплатно дает Бог – энергию Солнца, ветра и воды для решения повседневных нужд: помола зерна, распиловки леса, обмолота, производства сукна и т.д.

Устройства были стационарными и передвижными: очень широко были распространены плавучие мельницы –«водяки» и сукновальни, передвижные «ветряки».

На зимовку такие «водяки» заводились в тихие затоны в стороне от фарватера. Производились они для собственных нужд и на «экспорт» – в Украину и Россию. Эти устройства не требуют сооружения плотин и не наносят вреда окружающей среде, в отличии от плотинных. Некое представление о распространении и использовании «ветряков» и «водяков» на территории Беларуси дает карта типологии устройств альтернативной энергетики (схема 1), взятая из монографии А.И.Локотко «Белорусское народное зодчесство», 1991г.

Нетрадиционные  и возобновляемые источники энергии 

(ситуация в 2000 году и перспективы к 2005 году)

В качестве возобновляемых и нетрадиционных источников энергии с учетом природных, географических и метеорологических условий республики рассматриваются дрова и древесные отходы, гидроресурсы, ветроэнергетический потенциал, биогаз из отходов животноводства, солнечная энергия, фитомасса, твердые бытовые отходы, отходы растениеводства, геотермальные ресурсы. Их динамичное широкое применение в республике очень важно по нескольким причинам. Во-первых, работы по их использованию будут способствовать развитию собственных технологий и оборудования, которые впоследствии могут стать предметом экспорта; во-вторых, эти источники, как правило, являются экологически чистыми; в-третьих, развитие таких источников повышает энергетическую безопасность государства.

Для обеспечения быстрой окупаемости  затрат на нетрадиционную энергетику во всех случаях предпочтение следует отдать техническим решениям с использованием оборудования, выпускаемого на предприятиях республики и с максимальным использованием местных материалов.

Дрова и древесные  отходы

Централизованная заготовка дров и отходов деревообработки осуществляется предприятиями Министерства лесного хозяйства и концерна "Беллесбумпром".

Наряду с использованием отходов  деревообработки для получения  тепла целесообразно предусмотреть  экономически обоснованное вовлечение лигнина в топливный баланс республики.

В целом по республике годовой объем  использования дров и отходов  лесопиления составлял около 1,0-1,1 млн. т у.т. Часть дров поступает населению за счет самозаготовок, объем которых оценивается на уровне 0,3-0,4 млн.т у.т.

Предельные возможности  республики по использованию дров в  качестве топлива можно определить, исходя из естественного годового прироста древесины, который приближенно оценивается в 25 млн.куб.м или 6,6 млн.т у.т. в год, в т.ч. в загрязненных районах Гомельской области – 20 тыс.куб.м или 5,3 тыс.т у.т. Для использования древесины из данных районов в качестве топлива необходимо разработать и внедрить технологии и оборудование по газификации и параллельной дезактивации. Исходя из планируемого к 2015 г. роста заготовок древесины в 2 раза, а также с учетом увеличения объемов использования отходов деревообработки, лесопиления и переработки древесины прогнозируемый годовой объем древесного топлива к 2005 г. может возрасти до 1,6 млн. т у.т.

Гидроэнергетические ресурсы

Установленная мощность ГЭС на 01.01.2000 г. составила 6,8 тыс. кВт. В 1999 г. за счет использования гидроресурсов было выработано 19,2 млн. кВтч электроэнергии, что эквивалентно вытеснению импортного топлива в 7,0 тыс. т у.т..

Потенциальная мощность всех водотоков Беларуси составляет 850 МВт, в том числе технически доступный - 520 МВт, а экономически целесообразный – 250 МВт. За счет гидроресурсов к 2005 г. возможна выработка 115 млн.кВтч и соответственно вытеснение 40 тыс.т у.т.

29

Биогаз из отходов животноводства

Результаты испытаний  биогазовых установок для производства биогаза из отходов животноводческих комплексов подтвердили требование комплексной оценки их эффективности, т.к. их использование только для получения биогаза экономически не конкурентоспособно с другими видами топлива. Основная составляющая эффекта состоит в том, что без дополнительных энергетических затрат можно получить экологически чистое высококачественное органическое удобрение и вследствие этого пропорционально сократить энергоемкое производство минеральных удобрений. Применение биогазовых установок позволит существенно улучшить экологическую обстановку вблизи крупных ферм и животноводческих комплексов, а также на посевных площадях, куда в настоящее время сбрасываются отходы животноводства. Потенциально возможное получение товарного биогаза от животноводческих комплексов составляет 160 тыс.т у.т. в год, а к 2005 г. – не более 15 тыс.т у.т.

Солнечная энергия 

По метеорологическим  данным в Республике Беларусь в среднем 250 дней в году пасмурных, 185 с переменной облачностью и 30 ясных, а среднегодовое поступление солнечной энергии на земную поверхность с учетом ночей и облачности составляет 243 кал на 1 см² за сутки, что эквивалентно 2,8 кВтч·м², а с учетом КПД преобразования 12% - 0,3 кВтч/сут·м^2..

Для удовлетворения потребности республики в электроэнергии в объеме 45 млрд.кВтч потребуется 450 км² гелиостатов, что при их стоимости 450 долларов США/кв.м соответствует стоимости 202,5 млрд. долларов США без учета затрат на эксплуатацию выпрямителей, строительно-монтажные работы, конструкции, кабели, системы управления, технические средств для обслуживания, инфраструктуру и т.п. Учет перечисленных составляющих удвоит названную сумму.

С учетом опыта создания солнечной  электростанции в Крыму, а также зарубежного опыта удельные капвложения и себестоимость получаемой электроэнергии десятикратно превышают ее производство на других источниках. Технический прогресс в этой области естественно будет способствовать снижению затрат, однако, для условий Беларуси, в прогнозируемом периоде составляющая производства электроэнергии с помощью солнечной энергии будет практически не ощутима.

Основными направлениями использования  энергии солнца будут гелиоводоподогреватели (ГВН) и различные гелиоустановки для интенсификации процессов сушки и подогрева воды в сельскохозяйственном производстве.

За счет использования солнечной  энергии возможно замещение 25 тыс. т у.т. в год органического топлива к 2005г.

Твердые бытовые  отходы (ТБО)

Содержание органического вещества в бытовых отходах составляет 40-75%, углерода – 35-40%, зольность – 40-70%, горючие компоненты в бытовых отходах составляют 50-88%, теплотворная способность ТБО – 800-2000 ккал/кг.

В мировой практике получение энергии  из ТБО осуществляется несколькими способами: сжиганием, активной и пассивной газификацией. Наиболее перспективна газификация, т.к. в случае прямого сжигания возникают экологические проблемы, для решения которых требуются инвестиции, двукратно превышающие стоимость самих сжигающих установок.

В Республике Беларусь ежегодно накапливается  около 2,4 млн.т твердых бытовых отходов, которые направляются на свалки и два мусороперерабатывающих завода

30

(Минский и Могилевский), на которые ежегодно вывозится, тыс.т в год: бумаги – 648,6; пищевых отходов – 548,6; стекла – 117,9; металла – 82,5; текстиля – 70,8; дерева – 54,2; кожи и резины – 47,2; пластмассы – 70,8.

Потенциальная энергия, заключенная в твердых бытовых отходах, образующихся на территории Беларуси, равноценна 470 тыс.т у.т. При их биопереработке с целью получения газа эффективность составит не более 20-25%, что эквивалентно 100-120 тыс.т у.т. Кроме того, необходимо учитывать многолетние запасы ТБО, которые имеются во всех крупных городах и создают проблемы их складирования. Только по областным городам переработка ежегодных ТБО в газ позволила бы получить биогаза около 50 тыс.т у.т., а по г.Минску до 30 тыс.т у.т. Эффективность данного направления следует оценивать не только по выходу биогаза, но и по экологической составляющей, которая в данной проблеме будет основной. Конкретные показатели эффективности могут быть получены на основании детальных проектных проработок, создания и эксплуатации опытно-промышленного полигона. К 2005г. возможно получение до 10 тыс. т у.т.

Фитомасса

В качестве сырья для  получения жидкого и газообразного  топлива можно применять периодически возобновляемый источник энергии – фитомассу быстрорастущих растений и деревьев. В климатических условиях республики с 1 га энергетических плантаций собирается масса растений в количестве до 10 т сухого вещества, что эквивалентно примерно 5 т у.т. При дополнительных агроприемах продуктивность гектара может быть повышена в 2 раза. Из этого количества фитомассы можно получить 5-7 т жидких продуктов эквивалентных нефти. Наиболее целесообразно использовать для получения сырья площади выработанных торфяных месторождений, на которых отсутствуют условия для произрастания сельскохозяйственных культур. Площадь таких месторождений в республике составляет около 180 тыс.га, которая может стать стабильным, экологически чистым источником энергетического сырья в объеме до 1,3 млн.т у.т. в год. Отсутствие опыта массового использования фитомассы для энергетических целей не позволяет сделать оценку затрат и будущих цен на топливо, т. к. для этой цели потребуется разработка специальной техники, дорожная инфраструктура, перерабатывающие предприятия и т.д. Однако по укрупненным расчетам цена составит около 35$/т у.т. За счет названного источника к 2005 г. может быть получено не более 20 тыс. т у.т. Вопросы цены и объемов требуют уточнения после освоения опытных площадей, которые засеяны в Гомельской области.

Отходы растениеводства 

Использование отходов  растениеводства в качестве топлива  является принципиально новым направлением энергосбережения. Практический опыт их применения в качестве энергоносителя накоплен в Бельгии и Скандидавских Странах, а в нашей республике опыт масового применения отсутствует. Общий потенциал отходов растениеводства оценивается до 1,46 млн.т у.т. в год. Целесообразные объемы их сжигания для топливных целей следует решать в сопоставлении с конкретными нуждами хозяйств в индивидуальном порядке, а к концу прогнозируемого периода эта величина не превысит 20 тыс. т у.т.

Потребление электроэнергии вырастет к 2010-2020 годам на 25-45% по сравнению с 2000 г. Большая часть (75-85%) необходимой электроэнергии будет вырабатываться на ТЭЦ и ГРЭС энергосистемы республики, около 1,3 млрд.кВт.ч − на коммунальных и отраслевых котельных (мини-ТЭЦ) и ТЭЦ. Значительно вырастет доля нетрадиционных и возобновляемых источников − ветроэнергетики и ГЭС. За их счет предполагается к 2020 году вырабатывать около 1,5-2 млрд.кВт.ч или 4% необходимой электроэнергии.

31

Недостающую для полного  удовлетворения потребности республики электроэнергию планируется получать по импорту.

Потребление теплоэнергии в республике в перспективе вырастет меньше, чем электроэнергии, т.к. более половины всего тепла, используемого в республике, идет на отопление и горячее водоснабжение. Производство и использование теплоэнергии – это область, где особенно велики потери и резервы экономии и которой уделяется особое внимание в работе по энергосбережению. К 2020 году потребление вырастет на 20-25%, причем около 5-6% этой потребности будет удовлетворяться за счет тепловых вторичных энергоресурсов. Учитывая климатические условия республики, доля гелиоэнергетики вырастет, но останется незначительной, около 0,5%.

Потребление топлива. Основным видoм топлива в производстве электро- и теплоэнергии и в перспективе останется природный газ. Однако увеличение выработки тепло- и электроэнергии будет осуществляться в основном за счет местных видов топлива (дров, древесных отходов, торфа и торфобрикетов, лигнина и других горючих отходов производства и потребления). Возможно строительство ТЭЦ в системе «Белэнерго» на древесных отходах. Рассматриваются возможности строительства угольной ГРЭС. Проблема использования в республике атомной энергетики пока не находит поддержки и здесь не рассматривалась

Доля транспорта в  валовом потреблении ТЭР республики составляет около 12%. Программа развития транспортного комплекса Республики Беларусь предусматривает дальнейшее расширение парка автотранспортных средств, увеличение пассажироперевозок общественным и личным транспортом к 2020 г. более чем в 1,5 раза и грузоперевозок всеми видами транспорта почти в 2 раза. Дизелизация парка автотранспортных средств республики обеспечит опережающий рост потребления дизельного топлива по сравнению с бензином, кроме того, к 2020 г. предусматривается двукратное увеличение потребления автотранспортом сжиженного и сжатого газа.

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ  ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТОПЛИВА И ЭНЕРГИИ  В РЕСПУБЛИКЕ

В Беларуси большое внимание уделяется энергосбережению, увеличению использования местных видов топлива и нетрадиционных ресурсов. Основные направления энергосбережения в перспективе будут следующие.

Развитие электроэнергетики будет  осуществляться за счет ввода новых  энергетических мощностей, модернизации и технического перевооружения эксплуатируемого оборудования на основе широкого внедрения высокоэкономичных парогазовых установок, позволяющих активизировать энергосбережение в отрасли.

Значительное внимание в плане  повышения эффективности производства электроэнергии в республике уделяется  целенаправленному реформированию коммунальной энергетики. В перспективных схемах теплоснабжения городов, поселков и других населенных пунктов предусматривается сооружение малых (0,5-50 МВт) паротурбинных и газотурбинных мини-ТЭЦ промышленного и коммунального назначения, модернизация действующих теплоисточников с превращением их в мини-ТЭЦ с установкой паровых турбин, газовых турбин, парогазовых установок, турбодетандеров и выработка электроэнергии с удельным расходом 160÷180 г/кВт.ч вместо 320 г/кВт.ч.