Применение альтернативных источников энергии в Омском регионе

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ №16-08-00243 а

В статье рассмотрена проблема внедрения альтернативных источников энергии в России. Представлены виды альтернативных источников энергии и предъявляемые к ним требования. Проведен анализ потребления электрической энергии в энергетической системе Омской области. Определены достоинства и недостатки каждого альтернативного источника и перспективы их применения в Омской области. Рассмотрены гелиоэнергетика, ветрогенерация, генерация на биогазе и перспективы применения тепловых насосов в Омском регионе.

Ключевые слова: альтернативный, источник, энергия, гидроэлектростанция, гелиоэнергетика, ветрогенерация, тепловой, насос, биогаз.

В настоящее время люди начинают широко использовать альтернативные источники энергии. Сегодня существуют следующие виды АИЭ: биомасса, солнечная, ветровая, гидро- и геотермальная энергия, энергия океана. На данный момент Россия очень сильно отстаёт от Зарубежных стран по внедрению данных источников. Может всё дело в потребителях? Разберёмся, что им нужно. Ознакомившись, со статьёй [1] выяснено, что все потребители электроэнергии делятся на следующие группы: промышленные (сюда входят к ним приравненные); производственные сельскохозяйственные; бытовые; общественно-коммунальные. Чего же они хотят от альтернативных источников энергии?

1) высокий КПД;

2) малогабаритность (малозатратность);

3) соответствие условиям окружающей среды;

4) дешевизна электроэнергии;

6) безвредность.

Тогда назревает вопрос: Какой же вид альтернативного источника энергии выбрать? Рассматривая электроэнергию как товар, можем сказать, что она неосязаема, не имеет заменителей и обладает следующими свойствами: надёжность, частота, качество поставки. В чём тогда будет состоять конкуренция видов электроэнергии? Элементарно, в цене и обслуживании.

Рассмотрим на примере города Омска и Омской области. Оценка состояния электроэнергетики на 2016 год представлена в таблице 1 [2].

Таблица 1

Баланс производства и потребления электрической энергии и мощности в Омской области

Регион потребляет энергии больше, чем генерирует, следствие, дефицит Омской энергосистемы. Структура генерации неэффективна, так как осуществляется в основном на твёрдом топливе. Это ведёт к повышению тарифов на электроэнергию. Следствие – появление неплатёжеспособных потребителей, что приводит к экономическому кризису. И завершающей точкой является отсутствие единого центра руководства электроэнергетической отрасли [3]. Но не всё так плохо, как, казалось бы, на первый взгляд. Для Омска характерно использование следующих видов АИЭ: малые гидроэлектростанции, ветрогенерация, тепловые насосы и генерация на биогазе. Но тут тоже не всё гладко. Оборудование, необходимое для АИЭ в основном закупается у иностранных производителей, и оно дорогостоящее, вследствие этого, в период окупаемости установки, электроэнергия немного выше, период составляет 15–20 лет. В последующее время цена ниже относительно цены энергии, поставляемой традиционными источниками. Так же альтернативная энергетика будет выгоднее в тех местах, где необходима малая генерация, и можно обойтись без строительства крупной электростанции [4, 5].

Малые гидроэлектростанции хорошо использовать в качестве дополнительного источника энергии в энергодефицитных районах, если этого позволяет местность, иначе получается экономически нецелесообразно. Срок службы составляет до 70 лет, затраты на технологическое обслуживание небольшие, несмотря на то, что срок окупаемости составляет 7–10 лет. Эти электростанции сезонные. Грамотная установка и правильный расчёт помогут избежать отрицательного воздействия на окружающую среду [6, 7].

Гелиоэнергетика используется в основном в солнечных регионах. Экологична, бесшумна, не требует для установки большой территории. Оборудование – долговечное и надёжное, тщательный уход не нужен. Так как установка быстро окупается, то она конкурентоспособна.Качество поставляемой энергии – высокое. В это же время, солнечная энергия является неустойчивой и её невозможно запасти в большом количестве. При установке фотоэлементов необходимо соблюдать определённые меры.Большая эффективность достигается при равномерном освещении в ясную погоду. Панели могут быть повреждены (уничтожены) при урагане, граде. Ещё один недостаток – это низкий КПД всего 16%. У дорогих образцов КПД достигает 43,5%.

Таким образом, солнечную энергию хорошо использовать как дополнительный источник энергии, т. к. потребности городов, областей, государства слишком велики [8, 9].

Ветрогенерация – экологически чистый вид энергии. Лёгкое строительство, дешёвое обслуживание, расположить можно как на земле, так и в океане. Но ресурс – ветер. Он неустойчив, а от этого зависит показатель производительности, который невелик. Электростанция, использующая данный ресурс, зависит от погодных условий из–за этого невозможно точно прогнозировать график выработки энергии. Ещё один минус – шум. Ужасно то, что его нельзя локализовать, хотя и электростанции строятся в основном на пустыре, вдали от людей. При сильных ветрах происходит эрозия почвы. Меняется ландшафт. Данная установка является угрозой для жизни животных и птиц. Так же она создаёт помехи различным системам связи, телевидению. Но человечество не стоит на месте. Разработаны методики для выбора площадок для размещения ВЭУ [10, 11].

-4–5 м/с — при мощности ≥ 200 кВт;

-2–3 м/с — если мощность ≤ 100 кВт [12].

Таблица 2

Средняя скорость ветра в Омске и Омской области [13]

Тепловые насосы используют тепло земли – бесплатный самовозобновляемый источник. Он экологически чистый. Установка автономная, эффективная и при этом дорогостоящая. В процессе эксплуатации существенно позволяет сэкономить как традиционные источники, так и бюджет. Срок работы достигает 30 лет, полный износ – в 50.Используя такой вид отопления домов, нагрузка энергосистемы снижается. Управление лёгкое, т. к. используется «умная» техника. Рентабельна в суровом климате. Особенно эффективно устанавливать данные системы рядом с водоемами и реками, которых в Омской области предостаточно [14, 15].

Генерация на биогазе – это хорошо или плохо? Начнём с того, что данный ресурс – это отходы животного и растительного происхождения. Меньше отходов – чище земля, при этом электростанции, работающие на данном виде топлива – непрерывны. При сжигании топлива выделяется двуокись углерода, которую растения поглощают в процессе роста. Получается замкнутый круг, где всё гармонично. Но это не так… Биогаз хранят в контейнерах, которые необходимо регулярно проверять и сертифицировать. Если этого не делать, то появится омерзительный запах, будут размножаться и распространяться болезнетворные микроорганизмы. Следовательно, должен быть осуществлён контроль за количеством заготовки и способом её хранения, который может быть затратным. Таким образом, данный вид источника энергии широко не используется. Это связано как с технологическими ограничениями, так и с отсутствием государственных стимулов для развития [16, 17].

Литература:

1. Конюхова Е. А. Электроснабжение объектов. – М.: Мастерство, 2001. – С. 11.
2. Объемы производства и потребления электрической энергии и мощности в Омской области [Электронный ресурс] – С. 45. – URL: http://mszhk.omskportal.ru/ru/RegionalPublicAuthorities/executivelist/MSZHK/normotv_dejat/projects_nom_dokum/Proekty_nom_dokum_archive/PageContent/0/body_files/file229/Binder1.pdf (дата обращения: 20.09.2016).
3. Бреусова А. Г., Филимонова М. В. Развитие электроэнергетики в Омской области//Вестник Омского университета. Серия «Экономика». – 2009. – №. 4. – С. 41.
4. Новости энергетики [Электронный ресурс]. – URL: http://www.sibeco.su/sibeco0620 (дата обращения: 25.09.2016).
5. Вафина, Ю. А. Энергосбережение за счет использования альтернативных источников энергии и вторичных энергоресурсов: Россия и мировой опыт//Вестник Казанского технологического университета. – 2012. – Т. 15. – №. 9. – С. 266 –269.
6. Портал по энергосбережению «Энергосовет» [Электронный ресурс]. – URL: http://www.energosovet.ru/entech.php?idd=36 (дата обращения: 26.09.2016).
7. Новая энергия [Электронный ресурс]. – URL: http://www.enersy.ru/energiya/preimuschestva-i-nedostatki-maloy-gidroelektrostantsii.html (дата обращения: 26.09.2016).
8. Информационный ресурс об электрогенераторах и энергооборудовании [Электронный ресурс]. – URL: http://genport.ru/article/dostoinstva-i-nedostatki-ispolzovaniya-solnechnyh-paneley (дата обращения: 27.09.2016).
9. Новая энергия [Электронный ресурс]. – URL: http://www.enersy.ru/energiya/preimuschestva-i-nedostatki-solnechnyh-energotsentrov.html (дата обращения: 27.09.2016).
10. Портал по энергосбережению «Энергосовет» [Электронный ресурс]. – URL: http://www.energosovet.ru/entech.php?idd=5 (дата обращения: 28.09.2016).
11. Новая энергия [Электронный ресурс]. – URL: http://www.enersy.ru/energiya/preimuschestva-i-nedostatki-vetroelektrostantsiy.html (дата обращения: 28.09.2016).
12. Новая генерация [Электронный ресурс]. – URL: http://www.manbw.ru/analitycs/wind-stations.html (дата обращения: 28.09.2016).
13. Новая генерация [Электронный ресурс]. – URL: http://www.manbw.ru/analitycs/windrus.html (дата обращения: 28.09.2016).
14. Сибирское домовладение [Электронный ресурс]. – URL: http://imhodom.ru/node/3250 (дата обращения: 01.10.2016).
15. Гранин Б.Г.,КрауиньшП.Я.Применение геотермальной энергии для малоэтажного строительства в сибирском регионе// Материалы II Всероссийской научной конференции «ЭНЕРГО- И РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ МАЛОЭТАЖНЫХ ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ». – Новосибирск: Институт теплофизики СО РАН, 2015. — С. 201-202.
16. Портал по энергосбережению «Энергосовет» [Электронный ресурс]. – URL: http://www.energosovet.ru/entech.php?idd=35 (дата обращения: 03.10.2016).
17. Новая энергия [Электронный ресурс]. – URL: http://www.enersy.ru/energiya/preimuschestva-i-nedostatki-elektrostantsiy-na-biomasse.html (дата обращения: 03.10.2016).