Обзор нетрадиционной энергетики и теплоэнергетики

Состояние и перспективы использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии в электроэнергетике России

Основатель современной отечественной электроэнергетики Глеб Максимилианович Кржижановский уделял внимание самым различным ее аспектам. Одним из первых в стране он оценил значение и перспективы использования возобновляемых источников энергии для производства электроэнергии и тепла. Еще в 30-е гг., вскоре после создания Энергетического института, возглавивший его Г. М. Кржижановский, обладавший талантом глубокого научного предвидения, организовал в институте проведение исследований по использованию солнечной и ветровой энергии. Вначале этим направлением занималась небольшая группа специалистов, а в 40-е гг. в институте была создана специализированная лаборатория для проведения исследований и разработок в данной области.

Сегодня в мире использование нетрадиционных возобновляемых источников энергии (НВИЭ) достигло промышленного уровня, ощутимого в энергобалансе ряда стран. Масштабы применения НВИЭ в мире непрерывно и интенсивно возрастают. Это направление является одним из наиболее динамично развивающихся среди других направлений в энергетике.

Существенный импульс развитию НВИЭ во многих западных странах придал нефтяной кризис 1973 г., который по существу перевел это направление из стадии разрозненных НИР к стадии реализации целенаправленных государственных программ НИОКР и создания опытных образцов оборудования и демонстрационных объектов по использованию НВИЭ. Эти работы являлись составной частью предпринятых энергосберегающих мероприятий, направленных на снижение зависимости от импорта нефтепродуктов.

По мере стабилизации нефтяного рынка и снижения мировых цен на нефть в 80-е гг. главным стимулом развития НВИЭ стали экологические соображения, тем более, что природоохранная идеология к этому времени прочно укоренилась в общественном сознании в развитых странах. В целом же использование НВИЭ рассматривается как альтернативная резервная технология в области энергетики, развитие которой необходимо, поскольку наперед неизвестно, в какие сроки и какие масштабные ограничения могут быть наложены на традиционную топливную и ядерную энергетику вследствие ее влияния на окружающую среду. Поэтому данное направление признано во многих странах одним из приоритетных направлений в энергетике.

Государственная техническая политика, направленная на развитие НВИЭ, реализуется в этих странах через систему законодательных и нормативных актов, которыми при всем их разнообразии в различных странах устанавливаются некоторые общие для всех принципиальные положения, составляющие правовую, экономическую и организационную основу применения НВИЭ.

Правовая основа – право производителей электроэнергии на основе НВИЭ на подключение к сетям энергоснабжающих компаний при обязанности последних покупать эту электроэнергию.

Экономическая основа – различные экономические льготы (налоговые и кредитные льготы, благоприятные тарифы, дотации и т.п.) производителям и потребителям электроэнергии от НВИЭ, что необходимо на начальном этапе для становления и адаптации на рынке.

Организационная основа – разработка государственных программ поддержки НИОКР в области НВИЭ, финансирование за счет федерального и региональных бюджетов ряда практических мероприятий по использованию НВИЭ.

Научно-исследовательские работы и практические меры по использованию НВИЭ в России в настоящее время сталкиваются с рядом трудностей общего и частного порядка. Общие причины состоят в кризисном положении экономики страны в целом – падении производства, отсутствии средств на инвестиции, снижении платежеспособного спроса, резком сокращении НИОКР с угрозой потери научно-технического потенциала. Все это в полной мере касается и сферы использования НВИЭ.

Дополнительные трудности в развитии этого направления состоят в следующем. Как правило, эксплуатационные затраты для установок на НВИЭ ниже, а капиталовложения выше, чем для традиционных энергоустановок. Этот фактор связан с природой используемых источников энергии и не зависит от состояния экономики, но в настоящих кризисных условиях играет существенную негативную роль. Кроме этого, в условиях значительного падения объема промышленного производства существенно снизилось и энергопотребление, вследствие чего в целом нет острой потребности в изыскании и использовании новых источников энергии, хотя на региональном уровне, в районах Севера и других энергетически дефицитных районах, такая потребность имеется.

В результате этих трудностей и негативных явлений Россия весьма значительно отстает от многих зарубежных стран как по масштабам практического применения НВИЭ, так и по объемам научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в данной области. Так, Федеральной целевой программой «Топливо и энергия» на 1996-2000 гг. предусматривалось создание девяти нетрадиционных электростанций на различных видах НВИЭ, однако ни один из этих проектов не был реализован.

Рассмотрим перспективы развития нетрадиционных электростанций по видам используемых НВИЭ.

Геотермальные электростанции. ГеоТЭС на парогидротермах географически «привязаны» к районам парогидротермальных месторождений (Камчатка, Курилы). Поэтому в целом в энергетике России этот вид ГеоТЭС не может играть значительной роли, но для указанных районов они могут почти полностью удовлетворить потребности в электроэнергии. В этих районах ГеоТЭС уже сейчас имеют коммерческую привлекательность с учетом высокой стоимости привозного топлива. Перспективы ГеоТЭС для указанных районов на ближайшую перспективу уже определились. Кроме Верхне-Мутновской ГеоТЭС мощностью 12 МВт (три блок-модуля по 4 МВт, которые предполагалось запустить летом 1999 г.) в ближайшие 3-5 лет будут созданы Мутновская ГеоТЭС мощностью 50 МВт (первая очередь), затем Океанская ГеоТЭС в Сахалинской области мощностью первой очереди 12 МВт. С учетом существующей Паужетской ГеоТЭС мощностью 11 МВт, которая, однако, требует модернизации, суммарная мощность перечисленных парогидротермальных ГеоТЭС в указанных районах может составить через 5-8 лет 85 МВт. Дальнейшее развитие ГеоТЭС данного типа в этих районах будет зависеть от состояния инвестиционного климата и темпа роста потребности в электроэнергии.

Гораздо большее распространение в электроэнергетике России могут получить ГеоТЭС не на парогидротермах, а на термальной воде с температурой 100-200 °С, месторождения которой значительно более распространены. Такая ГеоТЭС должна быть двухконтурной, с низкокипящим рабочим телом во втором контуре. Однако эти ГеоТЭС, в отличие от парогидротермальных, требуют опытно-промышленного освоения для отработки этой технологии и достижения коммерческой привлекательности.

Ветроэлектростанции. Если к настоящему времени мировая системная ветроэнергетика превратилась в отрасль электроэнергетики, вносящую в отдельных странах ощутимую долю в производство электроэнергии, то в России развитие ветроэнергетики находится на начальном этапе. Разработано несколько типов ветроэлектроустановок (ВЭУ). Установлены и находятся в опытно-промышленной эксплуатации до 10 ВЭУ мощностью 250 кВт и одна - мощностью 1 МВт. Последняя смонтирована в 1994 г., однако из-за недостатка средств до сих пор не сдана в эксплуатацию. В стадии проектирования находится несколько ветроэлектростанций (ВЭС). Однако, в отличие от ГеоТЭС, прогнозы масштабов развития ВЭС содержат существенный элемент неопределенности.

Незавершенность стадии опытно-промышленных испытаний созданных ВЭУ, отсутствие достаточного опыта эксплуатации многоагрегатных ВЭС затрудняют ответ на вопрос, могут ли разработанные ВЭУ являться серийными образцами или требуется их существенная доработка. От этого в значительной степени будут зависеть перспективы и масштабы применения ВЭС. Кроме того, расчетный анализ показывает, что технико-экономические показатели ВЭС еще не являются удовлетворительными и требуется поиск условий и видов применения ВЭУ и ВЭС, которые могут обеспечить их конкурентоспособность.

Солнечные электростанции. Перспективы развития солнечных электростанций (СЭС) также являются неопределенными вследствие их сегодняшней неэкономичности. Вместе с тем, только на лабораторном уровне без достаточно масштабного эксперимента, т. е. без создания экспериментальных и опытно-промышленных СЭС мегаваттной мощности как фотоэлектрических, так и термодинамических, невозможна отработка технологий солнечной электроэнергетики, определение путей повышения их технико-экономических показателей. С этой точки зрения целесообразно, по нашему мнению, вернуться к разработке Кисловодской экспериментальной фотоэлектростанции мощностью 1 МВт, по которой уже выполнены некоторые проектные проработки.

Приливные электростанции. Некоторые особенности приливных электростанции (ПЭС). Если ГеоТЭС, ВЭС и СЭС являются по преимуществу модульными, мощность их относительно невелика и может наращиваться постепенно, то мощность предполагаемых к созданию в России ПЭС исключительно велика (Тугурская ПЭС на Охотском море мощностью 7 800 МВт, Мезенская на Белом море мощностью 19 200 МВт), а число их агрегатов исчисляется сотнями.

Огромная мощность этих ПЭС требует чрезвычайно больших капитальных вложений как непосредственно в строительство ПЭС, так и в мероприятия, необходимые для адаптации в энергосистеме ПЭС с переменной мощностью в суточном цикле. Сроки строительства этих гигантских сооружений также весьма велики. Все это отодвигает создание указанных ПЭС в России, по крайней мере, до того времени, когда экономика страны позволит приступить к проектам такого масштаба. Вместе с тем начатые НИР в этой области должны быть продолжены.

Малые гидроэлектростанции. Малые гидроэлектростанции (МГЭС) с единичной мощностью агрегата от 0,1 до 10 МВт суммарной мощностью до 30 МВт также обычно относят к НВИЭ. По отчетным данным, 1990 г. в России оставалось в эксплуатации 55 МГЭС суммарной мощностью 545 МВт. Практически все эти МГЭС находятся в Европейской части России.


На главную