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...
Друзья, ну вот, зима теперь точно закончилась! А знаете почему? Да, мы подвели итоги конкурса «Сибирская зима», который проводился с 12 ноября 2019 по 29 февраля 2020 года. Длинная зима выдалась, не правда-ли? Такое раз в 4 года бывает. А уж насколько урожайная: только на iNaturalist было загружено почти в 2,5 раза больше наблюдений, чем за предыдущий сезон, выросло и количество участников проекта. Но вовсе не из-за того, что зима была длинной, получилось так много наблюдений в...
Алтайские особо охраняемы природные территории (ООПТ) имеют длительную историю совместных проектов и мероприятий, как в области охраны природы и науки, так и в экологическом просвещении. Например, с 2010 года проводится Международный фотоконкурс «Живая природа Алтая». Цели и задачи конкурса ежегодно корректировались, но неизменно оставалась одно – популяризация природы ООПТ Алтая через фотографию. С годами росло понимание, что фотографы и фотография могли бы играть ещё более су...
Анализ тезисов антиэкологистов на примере одной публикации. Обращаясь к экологическим темам легко наделать ошибок, особенно когда нет желания глубоко в чем-то разобраться, а хочется быстро добиться внимания большой аудитории. В итоге на выходе может получиться некий коктейль из правды, полуправды и неправды в той или иной мере оправдывающий экологическую безответственность и безудержное потребление. Как, например, это случилось с публикацией в ADME «9 мифов об экологии, в ко...
Уже в 30 странах мира из-за пандемии COVID-19 ощущается значительная нехватка продуктов питания, как минимум в десяти из них люди оказались на грани голодной смерти. Началась реализация программы оценки устойчивости арктических экосистем на основании исследования ключевых видов животных в Арктической зоне Российской Федерации. «Заводами смерти»  прозвали в народе «перепрофилированые» на уничтожение отходов бывшие комплексы по уничтожению химического оружия в Кур...
Современный город нужно делать как парк, а единственная система взглядов, которая как-то организует сегодняшний город будущего,— это экология считает один из самых влиятельных российских архитектурных критиков Григорий Ревзин.  Григорий Ревзин  - кандидат искусствоведения, автор более 50 научных статей по теории и истории архитектуры. Выступает как обозреватель отдела культуры ИД «КоммерсантЪ», занимает пост главного редактора журнала «Проект...

Материалы данного раздела

Фотогалерея

Интересные ссылки

Коллекция экологических ссылок

Коллекция экологических ссылок

Коллекция экологических ссылок

«Спутниковый мониторинг пожаров на Дальнем востоке России». Сервис работает на основе технологии «Геомиксер», разработанной в ИТЦ «СКАНЭКС»

 

Активность на сайте

сортировать по иконкам
42 недели 4 дня назад
Марина Иванова
Марина Иванова аватар
Спелеологи Всех стран объединяйтесь!

Смотрели: 192,473 |

Спасибо за ссылку. Очень пригодилась! ...

4 года 3 недели назад
martaka maminov
martaka maminov аватар
Спелеологи Всех стран объединяйтесь!

Смотрели: 192,473 |

Обращайтесь, отличная компания http://www.ecocentrp.ru/about/...

4 года 14 недель назад
Глеб савельев
Глеб савельев аватар
Спелеологи Всех стран объединяйтесь!

Смотрели: 192,473 |

нужна схема пещер с измерениями

4 года 18 недель назад
Ольга Волобуева
Ольга Волобуева аватар
Спелеологи Всех стран объединяйтесь!

Смотрели: 192,473 |

если Вы обладаете информацией , как составить топокарту пещеры, пишите нам. Очень нужна помощь в составлении паспорта объекта

1 год 23 недели назад
Надежда Бреева
Надежда Бреева аватар
Бутырский район

Смотрели: 5,937 |

Экология в Новой Москве . Поселение Щаповское.

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

размешен 30.05.20 | Тип: Статью

Родословную редких дальневосточных леопардов впервые составили в Приморье. Благоприятная экологическая обстановка и развитая зеленая инфраструктура в городе — предмет общес...

размешен 30.05.20 | Тип: Новость

Новое в экологических рассылках на текущий день.

...
размешен 29.05.20 | Тип: Статью

Ученые бьют тревогу: на грани исчезновения находятся каланы на Курилах. «Затерянные» первобытные леса ...

размешен 29.05.20 | Тип: Новость

Новое в экологических рассылках на текущий день.

...
размешен 28.05.20 | Тип: Новость

Активисты регионального отделения Общероссийского народного фронта направили сигнал о несанкционированной свалке в деревне Петуховы в Кирове региональному оператору. Жители насел...

Подпишись на рассылку

Будьте в курсе последних новостей!

RSS-материал