Новое в экологических рассылках на текущий день.
- Главная
- О нас
- Проекты
- Статьи
- Регионы
- Библиотека
- Новости
- Календарь
- Общение
- Войти на сайт
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
![]() |
|
---|---|
1 год 25 недель назад YВMIV YВMIV |
Ядовитая река БелаяСмотрели: 274,441 | |
1 год 27 недель назад Гость ![]() |
Ядовитая река БелаяСмотрели: 274,441 | |
1 год 28 недель назад Гость ![]() |
Ядовитая река БелаяСмотрели: 274,441 | |
2 года 4 недели назад Евгений Емельянов |
Ядовитая река БелаяСмотрели: 274,441 | Возможно вас заинтересует информация на этом сайте https://chelyabinsk.trud1.ru/ |
1 год 28 недель назад Гость ![]() |
Ситуация с эко-форумами в Бразилии Смотрели: 6,150 | |