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...
Первого декабря основателю первой в России экологической радиостанции Открытый город Александру Михайлову исполнилось бы восемьдесят лет. Наше поколение — последнее, которое ещё может сохранить дикие леса Земли как регулятор климата планеты и резерв её биологического разнообразия. Коренная община на юго-западе Колумбии создала охраняемую территорию, чтобы защитить свой лес и сохранить золотую лягушку, которую они используют в своих дротиках во время охоты. Эти и другие темы в нов...
20 декабря 1947 г. учрежден Чаткальский государственный биосферный заповедник. Во Франции приступили к полевым испытаниям технологии воздушного паруса для грузовых судов. Не менее 50 млн. га заброшенных сельхозземель в России могут быть использованы для развития сельского лесоводства без ущерба для современного и будущего развития сельского хозяйства. В России развивается мощный дровяной кризис, который может привести в следующем году к настоящей топливной катастрофе. Эти и другие т...
Формирование экоустойчивой городской среды: архитектура биоразнообразия : учебное пособие / П.А. Казанцев. - Владивосток : ДВФУ, 2021. - 268 с. : ил. Вторая книга курса "Основы экологической архитектуры", рассматривает антропогенный ландшафт как основу восстановления биоразнообразия в городской среде архитектурно-градостроительными средствами. Заказ книги сайт Издательства ДВФУ. Подписано в печать 6.12.2021  ISBN 978-5-7444-5143-1 тираж 300 экз. АННОТАЦИЯ Солнечная архитектура -...
Dear friends and co-fighters, Welcome to the next issue of Positive News. Let you spread it among your friends and co-fighters in your countries and around the Earth. I will be glad to receive and publish your positive news from the fields and offices. Sviatoslav Zabelin, SEU coordinator   Digest of Socio-Ecological Union International for January 15, 2022. №41 The Monks Wood Wilderness experiment was a rewilding study before the term existed. This is what we can learn from it. In the...
5 января исполняется 125 лет со дня рождения Петра Петровича Смолина – гениального воспитателя, стоявшего у начал юннатского движения в СССР. Опубликовано заявление о предотвращении ядерной войны и недопущении гонки вооружений, сделанное от лица лидеров Китая, России, Великобритании, США и Франции. Союз охраны птиц России выбрал "Птицей года 2022" домового воробья, переживающего глубочайшую депрессию численности. Эти и другие темы в новом выпуске Обзора эконовостей Междунар...

Материалы данного раздела

Фотогалерея

Активность на сайте

сортировать по иконкам
7 недель 14 часов назад
YВMIV YВMIV
YВMIV YВMIV аватар
Ядовитая река Белая

Смотрели: 20,876 |

Спасибо, ваш сайт очень полезный!

9 недель 2 дня назад
Гость
Гость аватар
Ядовитая река Белая

Смотрели: 20,876 |

Thank you, your site is very useful!

9 недель 3 дня назад
Гость
Гость аватар
Ядовитая река Белая

Смотрели: 20,876 |

Спасибо, ваш сайт очень полезный!

37 недель 5 дней назад
Евгений Емельянов
Евгений Емельянов аватар
Ядовитая река Белая

Смотрели: 20,876 |

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

9 недель 3 дня назад
Гость
Гость аватар
Ситуация с эко-форумами в Бразилии

Смотрели: 1,826 |

Спасибо, ваш сайт очень полезный!

размешен 24.01.22 | Тип: Новость

Новое в экологических рассылках на текущий день.

...
размешен 24.01.22 | Тип: Статью

24 января 1993 года в южной части Тыва на границе с Монголией создан заповедник «Убсунурская котловина».

В России и Белоруссии продол...

размешен 24.01.22 | Тип: Статью

Dear friends and co-fighters!

...
размешен 23.01.22 | Тип: Новость

Новое в экологических рассылках на текущий день.

...
размешен 23.01.22 | Тип: Статью

23 января 1935 года был организован Тебердинский заповедник.

Углубление неравенства, растущая инфляция, климатический кризис, потеря биоразнообра...

Подпишись на рассылку

Будьте в курсе последних новостей!

RSS-материал