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...
Корниловский заказник – удивительное место! Здесь крутихинским школьникам из отряда «Экопатруль» и государственному инспектору в области охраны окружающей среды на особо охраняемых природных территориях регионального значения КГБУ «Алтайприрода» Николаю Миронову каждая поездка преподносит удивительные чудеса из мира живой природы. А вы знали, что 2020 год у этой заповедной территории юбилейный? 04 мая 1975 года Корниловский заказник был организован Постановлением Ал...
Пандемия меняет образование, в «Лесу Победы» без ухода погибли именные деревья и очередная утечка отходов в окрестностях обогатительной фабрики "Норникеля". Эти и другие темы в новом выпуске Дайджеста Международного Социально - экологического союза от Света Забелина. Охрана природы, проблемы окружающей среды и развития человечества. Всё важное и интересное, что произошло в России и мире на текущий день. Дайджест за 28 июня 2020 года.   ЧЕЛОВЕЧЕСКИЙ КАПИТ...
Составлен Гражданский обзор о реализации Целей Устойчивого Развития в России, экспертная рабочая группа Правительства РФ проигнорировала собравшую 100 тысяч подписей петицию о запрете вылова китообразных для развлекательных целей, в Якутии введен режим ЧС в связи с лесными пожарами. Эти и другие темы в новом выпуске Дайджеста Международного Социально - экологического союза от Света Забелина. Охрана природы, проблемы окружающей среды и развития человечества. Всё важное и интересное, что про...
Крестьянское школьное лесничество уже несколько лет сотрудничает с КГБУ «Алтайприрода» и краевой программой «Усынови заказник». В этом году нам удалось разработать совместный план взаимодействия на регулярной основе с егерем Мамонтовского заказника. Владимир Алексеевич Шевченко с большим энтузиазмом всегда откликается на практическую природоохранную и исследовательскую помощь со стороны учащихся Мамонтовского района. Нам очень нравится бывать с ним на природе!   Днев...
Координационный Совет FSC России, главный орган управления процессами добровольной сертификацией лесопользователей в стране, провел свое очередное заседание – первое после послабления карантина. Главными вопросами повестки были доработка новой версии национального стандарта лесоуправления и уточнение позиции авангардного сообщества лесопромышленников по отношению к малонарушенным и девственным лесам. Судьба нового российского стандарта складывается, прямо скажем, непросто. За несколько лет...

Материалы данного раздела

Фотогалерея

Активность на сайте

сортировать по иконкам
1 год 6 дней назад
Марина Иванова
Марина Иванова аватар
Спелеологи Всех стран объединяйтесь!

Смотрели: 196,319 |

Спасибо за ссылку. Очень пригодилась! ...

4 года 13 недель назад
martaka maminov
martaka maminov аватар
Спелеологи Всех стран объединяйтесь!

Смотрели: 196,319 |

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

4 года 25 недель назад
Глеб савельев
Глеб савельев аватар
Спелеологи Всех стран объединяйтесь!

Смотрели: 196,319 |

нужна схема пещер с измерениями

4 года 28 недель назад
Ольга Волобуева
Ольга Волобуева аватар
Спелеологи Всех стран объединяйтесь!

Смотрели: 196,319 |

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

1 год 34 недели назад
Надежда Бреева
Надежда Бреева аватар
Бутырский район

Смотрели: 6,585 |

Экология в Новой Москве . Поселение Щаповское.

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

размешен 11.08.20 | Тип: Статью

Спутники будут наблюдать за выбросами углекислого газа, коронавирус не помог климату, экологические проблемы в России, под прикрытием пандемии COVID-19, отодвигают на задний план...

размешен 11.08.20 | Тип: Новость

Новое в экологических рассылках на текущий день.

...

размешен 10.08.20 | Тип: Статью

На change.org идет сбор подписей под петицией в защ...

размешен 10.08.20 | Тип: Новость

Новое в экологических рассылках на текущий день.

...

размешен 09.08.20 | Тип: Статью
Томас Эдисон и АМАК-система

Томас Эдисон и АМАК-система

Великий и гениальный изобретатель Томас Эдисон за 83 года своей жизни только в США получил 1098 патентов на свои изобретения, и...

Подпишись на рассылку

Будьте в курсе последних новостей!

RSS-материал