Новая парадигма энергоснабжения и технологические сдвиги в промышленности

 

Современной экономикой к источникам энергии предъявляются жесткие и противоре­чивые требования:

  • непрерывность энергоснабжения (воз­можность в любое время обеспечить базовое энергопотребление);

  • маневренность (возможность энергос­набжения в условиях резких скачков потре­бляемой мощности), производство электроэ­нергии в любой момент времени определяет­ся потреблением;

  • удовлетворение спроса на электриче­скую и тепловую энергию в полном объеме в любое время года и суток;

  • возможность прогнозирования и пла­нирования;

  • повсеместная доступность;

  • концентрация большой мощности для крупных энергопотребителей;

  • экологические и экономические харак­теристики.

Однако ресурсоемкость энергетики тако­ва, что выполнение указанных условий требу­ет огромных капиталовложений в строитель­ство генерирующих мощностей и огромного расхода ископаемого топлива.

Неравномерность потребления электри­ческой и тепловой энергии (днем больше, чем ночью, зимой больше, чем летом) привела к тому, что электростанции должны работать в переменном режиме.

Разные виды электростанций имеют раз­ные технологические возможности для «сле­жения» за потребителем (табл. 1).

 

Для тепловой и особенно атомной гене­рации необходимость работы в пиковом ре­жиме создает технологические опасности и экономические потери. С целью снижения этих потерь проектируются ядерные реакто­ры, тепловые котлы, турбины повышенной маневренности, строятся ГАЭС. Однако это не решает проблемы.

Выходом может быть взаимная адап­тация объемов производства и потребления электрической и тепловой энергии.

До сих пор эта адаптация производилась экономическими инструментами. В России для крупных потребителей (от 750 кВт) суще­ствуют тариф за мощность (в пиковые часы, кВт) и количество электроэнергии (кВтч), для остальных - дневной и ночной тарифы. Этих инструментов совершенно недостаточ­но. Для сравнения: во Франции существует около 80 видов тарифов на электроэнергию.

Некоторые виды возобновляемых источ­ников энергии в принципе не могут обеспе­чить непрерывную выдачу электрической или тепловой мощности.

В таблице 2 приведены характеристики разных видов ВИЭ.

По вариациям выработки и маневренно­сти все ВИЭ можно разделить на 4 группы:

  • погодозависимые (ветровая, солнечная, энергия волн). Зависимость от погоды тем не менее позволяет с достаточной для энергети­ки точностью предсказывать выработку этих видов энергии на сутки вперед;

  • частично погодозависимые, климатоза- висимые (гидроэнергия, биогаз);

  • долгосрочно предсказуемые (прилив­ная, солнечная);

  • стабильная (геотермальная).

Следовательно, в системах энергоснаб­жения необходимо комбинировать разные

 








 

Непрерывность (работа в базе)

Маневренность

Сезонность

Зависимость от погоды

Предсказуемость сезонных и суточных колебаний

Доступность (повсеместность)

Технический потенциал

Ветровая

 

+

 

 

+++

++

Фотоэлектрическая

 

 

-

--

*

+++

+++

Солнечная тепловая

 

 

--

*

++

+++

Тв. биотопливо

+++

+

 

 

 

+

+

Биогаз, свалочный газ

+++

+

-

 

 

++

+

Геотермальная

+++

+

 

 

 

+

++

Гидро

+

+++

--

 

*

+

+

Приливная

 

+

 

 

***

 

+

Волновая

 

 

-

--

 

+

+

Т а б л и ц а 2

* Для ГЭС существенная часть потерь на пуск / останов. агрегатов связана с воздействием волн попуска на нижний бьеф.

виды ВИЭ друг с другом и с аккумуляторами энергии (это требование имеет место и для «традиционных» видов энергетики).

Возможен и другой подход к проблеме - отказаться от парадигмы энергоснабжения круглый год и круглые сутки в любом объеме и адаптировать потребителей к техническим возможностям генерации.

Если тепловая и атомная энергетика нуж­даются в базовой (ночной) нагрузке, то сол­нечная, ветровая, приливная, наоборот, требу­ют минимизации базы.

Отказ от базы требует разделения по­требления на непрерывное и прерывное. Для этого выделим то, что должно работать не­прерывно: основное освещение, частично приготовление пищи, инженерные системы жизнеобеспечения (поставки воды, тепла, отчасти теплоснабжение, вентиляция и кон­диционирование), медицина, связь, приборы наблюдения, хранение продовольствия. Для энергоснабжения указанных потребностей необходимы соответствующие базовые мощ­ности и емкость аккумуляторов энергии. Остальные потребители - это преимуще­ственно промышленные. Большая часть из них может гибко изменять график работы.

Большая часть энергоемких непрерыв­ных производств связана с термическими процессами и тепловой инерционностью. Это металлургия (25 % энергопотребления про­мышленностью), химия (20 %), производство стройматериалов (15 %), бумаги (10 %). Даже если основным энергоносителем является ис­копаемое топливо, работа оборудования тре­бует большого количества электроэнергии.

В ряде случаев тепловые процессы могут быть заменены нетермическими. Например, производство цемента. Это второй по массо­вости промышленный продукт в мире после угля. Объем мирового производства составля­ет 3 млрд. т - около 0,5 т на человека в год. Производство цемента обеспечивает 5 % всех антропогенных парниковых выбросов. Раз­работанная в СССР электронно-лучевая тех­нология позволяет получать цемент с энерго­затратами 1 кВтч/кг в практически безынер­ционном процессе. Электронная обработка воды перед замешиванием раствора позво­ляет повысить марку бетона. Важно, что эта технология позволяет производить цемент на месте из местного сырья при наличии солнеч­ной, ветровой или сезонной гидроэнергии.

Вместо обожженного кирпича (обжиг за­нимает сутки) для малоэтажного строитель­ства успешно применяется технология «Рус­ские качели» - пневмоформование глино- песчаных смесей с энергопотреблением 4 кВтч/м3, также неинерционное.

Электронно-лучевая технология позволя­ет получать высокооктановый бензин из при­родного газа или биогаза, мазута и гудрона, перерабатывать покрышки.

В химии революционным может оказать­ся переход к нетермическим способам акти­вации химических реакций - электронно­лучевым, лазерным, электротермическим, фототермическим, механохимическим. Так, электронно-лучевая активация позволяет проводить расщепление тяжелых фракций нефти с получением газов и ароматических соединений.

Представляют большой интерес разра­ботанные первоначально для Минсредма- ша технологии аккумулирования солнечной энергии в химическую. Ночью можно прове­сти обратимый процесс с выделением тепла и направить горячий газ в турбину, а можно использовать полученные химические про­дукты (аммиак, синтез-газ и пр.).

Прогресс исследований в области фото­термической активации реакций позволит ис­пользовать солнечную энергию как основной источник энергии в химии.

Таким образом, можно создать промыш­ленность, требующую в разы меньше энер­гии и некритичную к непрерывности произ­водства, то есть в безветренную ночь (или в тихую пасмурную погоду зимой) можно зна­чительно снизить потребность в генерации. Можно также использовать периодическую работу приливных электростанций для пери­одически работающих производств (выработ­ки цемента, азотных удобрений и т. п.).

Это резко изменит облик химической промышленности. На смену гигантским заво­дам могут прийти мини-заводы на солнечной и ветровой энергии. Концентрация производ­ства сохранится вблизи крупных ГЭС и ПЭС.

Другой важный возобновляемый источ­ник энергии - гидроэнергетика. Особенно­стью России является очень высокая неравно­мерность гидрографа: в северных районах расход воды во время весеннего паводка в сотни раз больше, чем в зимнюю межень. Для работы ГЭС зимой требуется создавать боль­шие водохранилища сезонного регулирова­ния.

При этом значительная часть паводковых вод проходит через водосбросы мимо турбин. Установка дополнительных гидроагрегатов на существующих плотинах позволяет полу­чить дополнительную электроэнергию. Рас­ходы на прирост мощности в 3-5 раза ниже, чем на новое строительство.

В районах северного завоза целесообраз­на сезонная (весенне-летняя) работа целого ряда производств, прежде всего для произ­водства стройматериалов: переплавка метал­лолома в электропечах, производство цемен­та, каменного литья, лесопиление и пр. Для этого необходимо устанавливать деривацион­ные и бесплотинные мини-ГЭС, работающие в период высокой воды и не влияющие на ги­дрограф. Порой можно обойтись сезонной ра­ботой добывающих предприятий. Во многих случаях работа связки «ГЭС - производство» даже в течение 1,5-2 тысяч часов в году оку­пится с лихвой.

Многие из описанных технологий разра­ботаны организациями атомной отрасли или по ее заказу. Важно стимулировать конверсию Росатома с целью широкого использования технологий отрасли, не связанных с расще­пляющимися материалами. Целесообразно также продолжить диалог с РусГидро и дру­гими операторами ГЭС с целью дополнитель­ного использования существующих плотин для выработки электроэнергии и переориен­тации на бесплотинные, в т. ч. сезонные, ГЭС.

Шкрадюк И.Э

Координатор программы экологизации промышленной деятельности Центра охраны дикой природы, Москва, Россия

источник http://damba.org/novosti/materialy-k-vi-mezhdunarodnoj-nauchno-prakticheskoj-konferencii-reki-sibiri-krasnoyarsk-2011-god.html

Комментарии материала:

Разместить комментарий

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Другие материалы

  Ветроэнергетика является самой быстро развивающейся отраслью возобновляемой энергетики в мире. Установленная мощность всех ветродвигателей в мире достигла 50.000 МВТ. Только за прошлый, 2004, год было установлено 7,976 MW ветровой мощности. Лидирует в этом отношении Германия, решившая заменить все свои ядерные электростанции на...
As a result of economic activity of human being biocenozy is under the negative influence. Practically all technological operations at the gasket of trench of gas pipeline or his repair, in most cases, are accompanied the negative affecting water object. In the area of maximal influence it is the mechanical violation of bottom and destruction of...
The report presents the results of the work to validate methods for developing decision support systems for integrated water resources management River basin of North Sosva adequately guarantee the achieve­ment of the level of sustainable environmental management, with the realization of economic and social goals megaproject «Ural...
Неустаревшее предисловие Аурелио Печчеи к докладу Римскому клубу "Нет пределов обучению" “No limits to learning. Bridging the Human Gap”,James W. Botkin, Mahdi Elmandjra, Mircea Malitza, 1979.  Аурелио Печчеи — итальянский учёный и общественный деятель, основатель и первый президент Римского клуба, исследующего глобальные проблемы развития человечества. Этот доклад  должен был - по замыслу Аурелио Печчеи - указать человечес...
16 октября 1997 года  – день рождения ENWL – Environmental North West Line - экологической сети Северо-Запада России. На Амуре пропала кета из-за многолетней варварской добычи лососевых. В Подмосковье взорвался мусорный полигон. Эти и другие темы в новом выпуске Обзора эконовостей Международного Социально - экологического союза от Света Забелина. Охрана природы, проблемы окружающей среды и развития человечества. Всё важное и интересное, что про...
На Кубани есть "аномальные пожарные зоны": места, которые горят каждый год, как по расписанию. Китай официально запустил систему торговли квотами на выбросы парниковых газов. Пандемия коронавируса привела к наибольшему годовому снижению индекса продолжительности жизни с периода Второй мировой войны. Эти и другие темы в новом выпуске Обзора эконовостей Международного Социально - экологического союза от Света Забелина. Охрана природы, проблемы окружающей среды и развития челове...
29 сентября 1957 года произошла Кыштымская трагедия — взрыв на комбинате «Маяк», в результате которого в атмосферу было выброшено в 19 раз больше радиоактивных веществ чем в Чернобыльской аварии. Движение соларпанк продвигает децентрализованные подходы к экономике, ориентированные не только на экологическое благополучие, но и на благосостояние людей. Успех «зеленых» на прошедших в Германии выборах дает стране шанс стать мировым флагманом в вопрос...
23 сентября 1979 г был учреждён национальный парк Карула. «Мы успешно сдали экзамен по науке, но за этику получаем двойку», – резюмирует глава ООН вопиющее неравенство, которое обнажила пандемия. В Грузии после акций протеста расторгнут контракт на строительство на западе страны Намахвани ГЭС. Эти и другие темы в новом выпуске Обзора эконовостей Международного Социально - экологического союза от Света Забелина. Охрана природы, проблемы окружающей среды и развития...

Материалы данного раздела

Фотогалерея

Активность на сайте

сортировать по иконкам
23 недели 4 дня назад
Евгений Емельянов
Евгений Емельянов аватар
Ядовитая река Белая

Смотрели: 10,458 |

Возможно вас заинтересует информация на этом сайте https://chelyabinsk.trud1.ru/

24 недели 2 часа назад
andrejpireswolski@gazeta.pl...
andrejpireswolski@gazeta.pl andrejpireswolski@gazeta.pl аватар
Бутырский район

Смотрели: 9,174 |

Como se llamo esto i am from SPAIN

2 года 43 недели назад
Надежда Бреева
Надежда Бреева аватар
Бутырский район

Смотрели: 9,174 |

Экология в Новой Москве . Поселение Щаповское.

Щапово (Александрово) — посёлок в Троицком административном округе Москвы (до 1...

2 года 43 недели назад
Надежда Бреева
Надежда Бреева аватар
Бутырский район

Смотрели: 9,174 |

Проверить качество воды в Бутырском районе Москвы можно в независимой лаборатории...

2 года 10 недель назад
Марина Иванова
Марина Иванова аватар
Спелеологи Всех стран объединяйтесь!

Смотрели: 229,557 |

Спасибо за ссылку. Очень пригодилась! ...

размешен 15.10.21 | Тип: Новость

Новое в экологических рассылках на текущий день.

...
размешен 15.10.21 | Тип: Статью

16 октября 1997 года  – день рождения ENWL – Environmental North West Line - экологической сети Северо-Запада России. На Амур...

размешен 14.10.21 | Тип: Статью

15 октября 1987 г. организован заповедник Севличский. Постепенное восстановление объемов промышленности после локдаунов 2020 года привело и к росту объема вредных выбро...

размешен 14.10.21 | Тип: Новость

Новое в экологических рассылках на текущий день.

...
размешен 13.10.21 | Тип: Статью

14 октября отмечается День работника заповедного дела. Более 2600 экспертов и заинтересованных граждан из 113 стран подписали декларацию, в которой выражается озабоченность по по...

Подпишись на рассылку

Будьте в курсе последних новостей!

RSS-материал