Катунской ГЭС - разумную альтернативу!

Михаил Немцев, Сибэкоцентр, Новосибирск

Ни один из этих способов получения энергии не безупречен с экологической точки зрения, но все-таки одни способы ее получения признаются менее вредными для окружающей среды, чем другие. В поисках способов "электрификации всего Алтая" взоры обращаются к малой и нетрадиционной энергетике. 

В статье использованы материалы журнала "Оборудование: рынок, предложение, цены", №8 (56), август 2001, http://www.obo.ru

Контакт: 
630090, Новосибирск, а/я 547, 
Тел./факс: (3832) 39 78 85 
Электронная почта: nemets@ecoclub.nsu.ru

АЭС часто считаются специалистами наиболее экономичными, экологичными (как это ни странно) и технически совершенными из мощных источников энергии. В мире сейчас работают около 400 АЭС, но их общее количество почти не увеличивается, поскольку после Чернобыля призрак возможности повторения этого кошмара неизменно присутствует при обсуждении перспектив развития этой области энергетики ("дешевизну" электроэнергии, полученной на АЭС, мы обсуждали и ранее; см. № 7-8 СЭВ - ред.).

На ТЭС результатом горения топлива становятся сажа, дым, углекислый газ и многие другие неприятные "материалы", в том числе и радиоактивные. Но наиболее важный минус подобных энергоисточников состоит в том, что они используют очень дорогие и невозобновимые ресурсы (такие, как нефть).

Применение мощных ГЭС связано с сооружением больших дорогостоящих плотин. Эти плотины, как показывает специальный отчет Всемирной Комиссии по плотинам, очень редко оправдывают связываемые с ними ожидания. Кроме малой экономической эффективности, они негативно влияют на природную среду в том месте, где сооружаются, разрушают долины рек, часто приводят к исчезновению рыбы и требуют отселения иногда довольно крупных населенных пунктов из зоны затопления. Если в 70-х годах большие плотинные ГЭС во всем мире считались одним из символов прогресса и индустриальной мощи, сейчас необходимость их использования часто оказывается крайне сомнительной. В развитых странах (в тех же США) даже демонтируют ранее сооруженные и стабильно работающие плотинные ГЭС: сохранение природной среды для них важнее.

Итак, существующие способы получения энергии сами создают для человечества ряд проблем. Но электростанции, о которых шла речь выше, - это мощные источники энергии, предназначенные для снабжения энергией крупных производств и целых регионов. Мощность их достигает многих сотен киловатт, они стоят миллионы долларов. Они связаны между собой единой энергетической сетью, которая позволяет, в принципе, перебрасывать в регионы с недостатком электроэнергии мощности из тех регионов, где ее производится больше, чем необходимо. На подключение к таким сетям прежде всего и рассчитаны такие электростанции. Но использование сетевого электричества далеко не всегда эффективно и вообще возможно. Зачастую необходимо обеспечить энергией маленький завод, небольшой удаленный поселок или отдельно стоящий дом (например, туристический приют). В России эта проблема в связи с ее географическими масштабами возникает особенно часто. Тянуть к такому объекту линию электропередачи дорого и сложно, а защитить ее от повреждений (и объект - от "перебоев со светом") еще сложнее. Потому необходимо получать энергию прямо на месте. Для этого существует т.н. "малая энергетика" - погружные бесплотинные ГЭС, ветрогенераторы, фотоэлектрические установки и др.

Иногда специалисты отличают "малую", или "нетрадиционную" энергетику, т.е. сравнительно маломощные источники энергии, использующие самые разные (часто - возобновляемые) ресурсы, от "альтернативной" энергетики - разнообразных проектных разработок источников энергии, основанных на принципиально новых теоретических подходах, еще малоизученных, недавно открытых законах природы и т.п. Эти конструкции часто представляют собой очень смелые изобретения, но пока не выходят за рамки новаторских разработок. Лишь в будущем может начаться их широкое применение и промышленное производство. В отличие от альтернативной, малая энергетика - это серийно выпускаемые и реально работающие источники энергии, мировой рынок которых постоянно расширяется, и его формирование началось также и в нашей стране (поскольку ряд отечественных предприятий выпускает вполне современные малые энергоустановки, в основном на экспорт). Их несомненные плюсы - экономичность, возможность быстрой организации энергоснабжения в самых глухих, труднодоступных районах, малый ущерб окружающей среде, независимость от больших энергосетей (которыми в России не охвачено 50-70% территории).

Мы кратко рассмотрим основные варианты конструкций "малых" источников энергии, т.е. таких, которые могут иметь только местное, локальное значение (фабрика, поселок, турбаза), а затем особенно выделим конструкции, которые могут быть применены в условиях Республики Алтай.

Бензиновые генераторы. Это самые маленькие из миниэлектростанций; они пока еще мало распространены в России, но широко применяются в США и Европе. Он малошумны, транспортабельны, но, к сожалению, имеют малый срок службы (несколько сот моточасов), и поэтому чаще всего используются как сезонные (например, на время экспедиции) источники энергии. Кроме того, они используют дорогое и малоэкологичное топливо. Наиболее популярны генераторы мощностью 2-8 кВт. Но т.н. профессиональные бензогенераторы имеют мощность до 20 кВт, работают до 4000 часов и применяются для электрификации жилых домов и торговых точек.

Дизельные электрогенераторные установки (ДЭУ). Такие миниэлектростанции, имеющие мощности 30-200 кВт, хорошо известны и распространены в России, и чаще всего именно они используются в северных и горных районах. ДЭУ имеют длительный срок эксплуатации, низкий расход топлива, надежны. Применяемое топливо может долго храниться. В России ДЭУ на многих предприятиях выпускались по военным заказам, поэтому хорошо налажено их производство. Отечественные ДЭУ на порядок дешевле импортных, и поэтому успешно с ними конкурируют. К недостаткам ДЭУ необходимо отнести высокую себестоимость вырабатываемой ими энергии и высокий уровень шума. Впрочем, во всем мире именно ДЭУ находят себе применение как резервные источники энергии (на случай неполадок в основном, сетевом электроснабжении).

Газовые генераторы. Они в последние годы стали реальной альтернативой ДЭУ. Их мощность - до 500 кВт, а тепло от разогретых уходящих газов используется для подогрева воды. Существуют также газотурбинные электростанции (ГТЭС) - эти источники энергии мощностью до 25 МВт признаются специалистами весьма экологичными. Они могут обеспечить электричеством небольшой город, завод и способны запитывать локальные энергосети целых районов. Другие преимущества ГТЭС: экономичность, высокая надежность, полная автоматизация, низкий уровень шума, КПД до 88%. Важный недостаток таких аппаратов - их использование неэффективно без подвода магистрального газа. Кроме того, такие мощные источники энергии должны бы утилизовывать ее периодически возникающие избытки в единые сети, а это в российских условиях становится проблемой из-за нерешенности многих технических проблем и, главное, из-за отсутствия законодательной базы. Ведь в СССР и России никогда не возникала проблема правового согласования взаимодействия национальной энергосети с местными малыми сетями.

Фотоэлектрические установки (ФЭУ), более известные как "солнечные батареи". Они привлекательны возможностью использования такого неограниченного ресурса как солнечный свет. Количество энергии, поступающей с ним на Землю, превышает потенциальную энергию земных запасов урана, угля и нефти вместе взятых. Но получить эту энергию непросто. Используемые в современных ФЭУ фотоэлементы изготавливаются чаще всего на основе кремниевых пластинок высокого качества, технология получения которого была создана много лет назад в космической промышленности. Технология производства этих пластинок имеет высокую себестоимость, сама по себе требует больших затрат энергии и имеет отрицательные экологические эффекты. Кроме того, применение ФЭУ оправдано только в районах, имеющих большую среднегодовую продолжительность солнечного сияния (т.е. время, когда Солнце не закрыто облаками и максимально облучает ФЭУ) - в России это Северный Кавказ (где еще в 1960-х гг. создан ряд экспериментальных солнечных электростанций), Астрахань, Калмыкия, Тува, Читинская область; Алтай не входит в число благоприятных для применения ФЭУ регионов. Но солнечная энергетика быстро развивается, и уже очень скоро, возможно, появятся достаточно эффективные для этого региона установки. Отметим, что в производстве "солнечных батарей" Россия до сих пор занимает лидерские позиции.

Ветрогенераторы. Генераторы, использующие энергию ветра - это самое популярное в мире направление альтернативной энергетики. Ожидается, что к концу 2020 года они будут производить 10% мировой электроэнергии. Они имеют известные достоинства: это наиболее экономичный из альтернативных способов получения энергии, причем сами установки весьма дешевы, текущего обслуживания и ремонта современные ветряки почти не требуют, стоимость каждого кВт снижается, а мощность промышленно производимых установок растет. Ветрогенераторы быстро монтируются, несколько аппаратов с помощью компьютера могут быть настроены на почти бесперебойное производство энергии, даже когда ветер переменчив и непостоянен. В некоторых странах, расположенных в горах или на морском побережье, ветряки дают заметную часть мощностей национальной энергосети. Например, в Бельгии они включены в энергосети крупных городов. В России их внедрение тоже имеет большие перспективы. Такие установки производят (хотя часто только в порядке пилотных разработок) 30 российских предприятий. А территорий баз сетевого электроснабжения, но с постоянными сильными ветрами у нас чрезвычайно много. К таким территориям можно отнести и алтайские плоскогорья, степи, особенно в южных приграничных районах.

Бесплотинные (погружные, деривационные) мини- и микроГЭС. Это - маломощный источник тока, который может использовать силу естественного напора потока горной (а зачастую и равнинной) реки, даже небольшого ручья. Такие аппараты имеют мощность до 100-150 кВт, могут иметь самые разнообразные конструкции и становятся основой автономной энергетики в любых районах, где есть хоть небольшая река. КПД зарубежных мини- и микроГЭС - до 90%, отечественных - до 80-83%. Чаше всего они представляют собой небольшой генератор, турбина которого вынесена в поток на нескольких быстросборных понтонах или подвесной конструкции типа арки. Отечественные установки такого типа имеют неплохое качество и окупаются в течение 3-х лет. Важно то, что на Алтае (в Барнауле и в Бийске) есть специалисты, хорошо знакомые с местными условиями, имеющие свои проекты и готовые быстро обеспечить Горный Алтай мини- и микроГЭС любого типа.

В альтернативной энергетике существует также такое перспективное направление, как использование термальных (т.е. разогретых до 30-60 градусов подземных) вод. Но на Алтае ввиду его географических особенностей развитие этого направления весьма проблематично, поэтому мы не будем на нем останавливаться.

Наиболее перспективными для Горного Алтая малыми источниками электроэнергии являются ветроэнергетические установки и бесплотинные мини- и микроГЭС. В настоящее время наиболее часто используемыми здесь являются, конечно, ДЭУ, которые вообще чрезвычайно популярны в российских регионах. Но есть ведь и альтернативные варианты организации энергоснабжения. Их применение, поначалу потребующее больших инвистиций (вероятно, все же меньших, чем постройка большой плотинной ГЭС, магистральных ЛЭП и ретрансляторов), неизбежно окупится в будущем, когда получаемое из переработанной нефти топливо поднимется в цене, а дикая природа, чистый воздух и непотревоженные горные реки окажутся одним из ценнейших капиталов.