Нетрадиционные источники энергии на Украине и в Крыму - Экология - Скачать бесплатно
возможность на современном этапе развития научных
достижений, позволяет достичь в ближайшие 15 лет до 10-15 % использования
этого потенциала и получить до 15 млрд. МВт. ч. дополнительной тепловой
энергии для целей теплоснабжения в северных и северо-западных районах
Крыма.
Наибольший потенциал геотермальной энергетики выявлен в районах
Тархан-кутского и Керченского полуостровов.
Современное развитие геотермальной энергетики предполагает
экономическую целесообразность использования следующих видов подземных
геотермальных вод:
— температурой более 140°С и глубиной залегания до 5 км для выработки
электроэнергии;
— температурой около 100°С для систем отопления зданий и сооружений;
— температурой около 60-70°С для систем горячего водоснабжения.
Основные перспективные направления использования геотермальной
энергии в Автономной Республики Крым и технические решения по их
реализации определены и разработаны институтом технической теплофизики
Национальной Академии наук (НАН) Украины. В настоящее время доведены до
опытно-промышленной и промышленной стадии внедрения следующие технологии
и установки по использованию геотермальной энергии:
— системы геотермального теплоснабжения населенных пунктов,
промышленных, сельскохозяйственных, социальных, коммунально-бытовых и др.
объектов;
— геотермальные электростанции;
— системы тепло- и хладоснабжения с подземными аккумуляторами
теплоты;
— геотермальные сушильные установки для сушки различной сельхоз-
продукции, лекарственных трав и др.;
— геотермальные холодильные установки;
— системы геотермального теплоснабжения теплиц.
В то же время, для широкого развития геотермальной энергетики в Крыму
требуется проведение первоочередных научных и технических работ в
следующих направлениях:
. обоснование ресурсо-сырьевой базы; составление кадастров
перспективных месторождений, перечень скважин, которые показывали
наличие геотермальных ресурсов; постановка задач по организации
поисковых геологоразведочных работ;
. обоснование возможности и определение целесообразности создания
промышленных теотермальных электростанций установленной мощностью
от 10 до 100 МВт;
- разработка обоснований, проектирование и создание сети
геотермальных энергоустановок небольшой мощности (0,5-3,0 МВт), которые
бы работали на основе эксплуатации отдельных высокопродуктивных скважин
на маломощных месторождениях и максимальной унификацией оборудования
(создание блочно-модульных установок заводской подставки);
- обоснование возможности и целесообразности создания систем и
установок для комбинированного использования геотермального тепла
(от70°С) и органического топлива и строительства специальных ГеоТЭЦ на
перспективных месторождениях;
- обоснование создания систем геотермального теплоснабжения крупных
населенных пунктов в перспективных районах мощностью 10-100 МВт;
- привлечение в топливно-энергетический комплекс Крыма тепловых
геотермальных ресурсов, имеющихся на действующих нефтегазовых
месторождениях с использованием существующего и вводимого фонда скважин и
действующего оборудования, создание сети мелких установок геотермального
теплоснабжения и горячего водоснабжения мощностью 1-5 МВт с
использованием отдельных высокопродуктивных скважин, а также создание
систем и установок за пределами нефтяных и газовых месторождений;
- создание технологий и оборудования для привлечения тепла «сухих»
горных пород и строительство на их основе систем геотермального
теплоснабжения.
Общая экономия котельно-печного топлива в Крыму за счет использования
геотермальной энергии позволит сэкономить к 2000 г. - 33,8 тыс. т у.т. .
за период 2001-2005 гг. - 73,6 тыс. т у.т. и за период с 2006 по 2010 г.
- 135,6 тыс. т у.т.
При этом необходимые капитальные вложения в реализацию этих
технологий составляют соответственно - 6,68; 10,55; 13,58 млн. грн.,
кроме того, затраты на научно-исследовательские и проектно-
конструкторские работы до 2010 г. могут составить до 3,4 млн. грн.
Институтом технической теплофизики НАН Украины проработаны также
технические предложения по строительству в Крыму опытно-экспериментальной
Тарханкутской геотермальной электростанции, общей суммарной мощностью до
180 МВт. Введение в действие Тарханкутской ГеоТЭЦ позволит получать
дополнительно 760-1010 млн. кВт/ч. электроэнергии в год. Однако,
предварительные оценки стоимости строительства ГеоТЭЦ показывают, что
необходимые капитальные вложения составят 547-600 млн грн. (295-323 млн.
долларов США), что требует привлечения отечественных и зарубежных
инвесторов.
Таким образом, использование теплоты геотермальных вод представляет
пока еще определенную сложность, связанную со значительными капитальными
затратами на бурение скважин и обратную закачку отработанной воды,
создание коррозийно-стойкого теплотехнического оборудования. Поэтому,
основными направлениями развития геотермальной энергии на ближайшую
перспективу будут являться:
- разведка месторождений, оценка ресурсов, подготовка базы для
ГеоТЭЦ;
- строительство установок по утилизации теплоты на существующих
геотермальных скважинах для теплоснабжения близлежащих населенных
пунктов, промышленных и сельскохозяйственных объектов;
- создание коррозийностойкого специального тепломеханического
оборудования;
- организация предприятия по добыче и утилизации отработанного
горючего теплоносителя,
- создание установок по использованию низкопотенциальной теплоты
подземного грунта и подземных вод из источников, залегающих на глубине до
150 м, которые имеют постоянную температуру среды до 20 С.[8]
ЭНЕРГИЯ БИОМАССЫ
Большие возможности в собственном энергообеспечении
сельскохозяйственных предприятий и экономии ТЭР заложены в использовании
энергии отходов сельхозпроизводства и растительной биомассы. В
сельскохозяйственном производстве в качестве источников тепла можно
принять любые растительные отходы, непригодные для использования по
прямому назначению или не нашедшие иного хозяйственного применения.
За последнее время использование биомассы в различных ее формах (дерево,
древесный уголь, отходы сельскохозяйственного производства и животных) в
мире в целом снизилось.
Однако, в развивающихся странах этот вид энергоресурсов составляет в
среднем 20%. При этом в ряде стран Африки использование биомассы для
энергетических целей равно примерна 60% общего энергопотребления, в
азиатских странах- 40%, в странах Латинской Америки 0 до 30% и в ряде
стран Европы, Ближнего Востока и Скверной Африки до 10%.
В ряде стран использование древесного топлива, древесного угля и
сельскохозяйственных отходов поставлено на коммерческую основу. Следует
отметить, что в сельских районах бывшего СССР доля использования
древесного топлива весьма значительна и при переходе на новые
энергоносители можно ожидать определенного роста самозаготовок.
Указанное особенно важно в странах с тропическим климатом и в крупных
городах, где проблема ликвидации и одновременно энергетического
использования отходов играет особенно важную роль. За прошедшие 10 дет
только три страны – США, Дания и Швеция довели производство
электроэнергии но установках, использующих биомассу отходов до 400 МВт.
Значительное развитие получила переработка биомассы, основанная на
процессах газификации, теролиза и получения жидких топлив. Начиная с 1980
г. ежегодное производство этанола достигло, например в Бразилии, 10
млн.л.
При переработке биомассы в этанол образуются побочные продукты,
прежде всего – промывочные воды и остатки перегонки. Последние являются
серьезным источником экологического загрязнения окружающей среды.
Представляют интерес технологии, которые позволяют в процессе очистки
этих отходов получать минеральные вещества, используемые в химической
промышленности, а также применять их для производства минеральных
удобрений.[5]
Теплотворная способность сжигания 1 т сухого вещества соломы
эквивалентна 415 кг сырой нефти, теплотворность 1 кг пшеничной соломы и
сухих кукурузных стеблей равна 15,5 МДж, соевой соломы - 14,9 , рисовой
шелухи - 14,3 , подсолнечной лузги - 17, 2 МДж. По этому показателю
растительные отходы полеводства приближаются к дровам - 14,6-15,9 МДж/кг
и превосходят бурый уголь - 12,5 МДж/кг.
Получение промышленного биогаза растительного и животного
происхождения возможно за счет их сбраживания (метанового брожения) с
получением метана и обеззараженных органических удобрений. Теплотворная
способность 1 куб. м биогаза, состоящего из 50-80% метана и 20-50%
углекислого газа, равна 10-24 МДж и эквивалентна 0,7-0,8 кг условного
топлива.[8]
Проблемы утилизации твердых бытовых отходов (бытового мусора) остро
стоят перед всеми странами. Выход мусора составляет 250-700 кг на душу
населения в год, увеличиваясь на 4-6% в год, опережая прирост населения.
Решение проблемы переработки мусора найдено в использовании
технологии твердофазного сбраживания на обустроенных полигонах с
получением биогаза. Эта технология самая дешевая, не оперирует с
токсичными выбросами и стоками.
В настоящее время в мире действуют десятки установок для получения
биогаза из мусора с использованием его в основном для производства
электроэнергии и тепла суммарно мощностью сотни МВт. Решается вопрос
возврата для использования под застройку земель после извлечения газа.
Создана модульная биоэнергетическая установка «КОБОС». С ее помощью могут
быть переработаны отходы фермы крупного рогатого скота на 400 голов и
свинофермы на 3000 голов. Комплекс оборудования обеспечивает подготовку,
транспортировку, сбраживание навозной массы, сбор биогаза и управление
процессом .
Биогаз частично сжигается в топках котлов, подогревающих техническую
воду, частично подается в дизель-генератор. Перебродившая навозная масса
используется в качестве полноценного органоминерального удобрения. Выход
биогаза составляет 500 м куб/сут.
ВИЭСХом разработан анаэробный биофильтр, предназначенный для
производства биогаза из сточных вод сельскохозяйственного производства и
коммунального хозяйства, пищевой и микробиологической промышленности.
В последние годы в связи с лавинообразным накоплением изношенных
автомобильных шин, особенно в учетом ужесточения требований по их
хранению ( на ряде свалок возникли пожары (которые не удавалось потушить
годами), активно развивается технология их сжигания.[5]
Биогаз с высокой эффективностью может трансформироваться в другие
виды энергии, при этом коэффициент его полезного использования в качестве
топлива на газогенераторах может составлять до 83%. Производство биогаза
в некоторых зарубежных странах уже заняло ведущее положение в
энергетическом балансе сельскохозяйственного производства.
Автономная Республика Крым располагает достаточными ресурсами
органических отходов, обладает необходимым научным и техническим
потенциалом для разработки и создания современного оборудования для
превращения биомассы в газообразное топливо.
Мощная установка по переработке птичьего помета используется на
птицефабрике «Южная» Симферопольского района. Производительность ее по
помету естественной влажности 110 т/сут., по производству биогоза – 3500
м куб./сут.
Гелиобиогазовая установка для переработки свиного навоза действует в
колхозе «Большевик» Нижнегорского района. Она позволяет перерабатывать до
115 т. свиного навоза в сутки.
Для развития биоэнергетики в Крыму с целью получения биогаза и
высококачественных удобрений необходимо:
- разработка инновационных проектов на строительство биогазовых
установок в населенных пунктах на предприятиях сельскохозяйственной
промышленности;
- создание экономического механизма, стимулирующего научно-
технические и проектно-конструкторские работы в данной области;
- производство и внедрение необходимого соответствующего
технологического оборудования.
Комплексной научно-технической программой развития нетрадиционных
возобновляемых источников энергии в Крыму до 2010 г. было предусмотрено
строительство двух установок по получению и использованию биогаза на
городских очистных сооружениях и 9 установок по комплексному
использованию сельскохозяйственных отходов в хозяйствах Крымского
региона.
Необходимые капитальные вложения для их реализации составят до 2000
г. -0,4 млн грн., за период с 2001 по 2005 г. - 1,5 млн. грн. и за период
с 2006 по 2010 г. -1,5 млн. грн.
Затраты на научно-исследовательские и проектно-конструкторские
разработки составят-0,35 млн. грн.
При этом, за счет работы биогазовых установок, может быть получена
экономия топлива до 2000 г - 0,05 тыс. т у.т., за период с 2001 по 2005
г. - 1,4 тыс. т у.т. и за период с 2006 по 2010 г. - 3.15 тыс. т у.т.[8]
5.6. Малая гидроэнергетика
В республике практически не используется энергия малых рек. Хотя,
как показывают расчеты, выполненные на географическом факультете
Симферопольского госуниверситета профессором Л. Н. Олиферовьм и доцентом
В. Б. Кудрявцевым, в Крыму имеется большое количество рек с расходом воды
2 м/сек, достаточным для работы турбины, на которых можно установить
каскад микроГЭС. Турбины малой мощности (опытные образцы) уже изготовлены
и ждут своего внедрения. МикроГЭС — это экологически чистые предприятия,
они могли бы снабжать электроэнергией туристские предприятия горного
Крыма, службы заповедников и другие удаленные точечные объекты.[9]
Освоение потенциала малых рек и использование свободного напора в
существующих системах водоснабжения и канализации городов Крыма с
использованием установок малой гидроэнергетики помогает решить проблемы
улучшения энергоснабжения многочисленных потребителей и их экологической
безопасности.
К объектам малой гидроэнергетики относятся мини-ГЭС - мощностью до
100 кВт, микро-ГЭС - до 100 кВт и собственно малые ГЭС - 15-25 МВт.
Общая устанавливаемая мощность малых гидроэлектростанций в Крыму
может составить около 6900 кВт, в том числе на : Чернореченском
водохранилище - 3200 кВт, Партизанском - 250 кВт, Межгорном - 730 кВт,
Ялтинской системе - 2100 кВт, Феодосийском водохранилище - 170 кВт,
канализационных очистных сооружениях Феодосии - 200 кВт, Керчи - 250
кВт.
Внедрение данных энергосберегающих мероприятий позволит сократить на
25 -80% потребление электроэнергии на существующих инженерных сооружениях
и сетях жилищно-коммунального хозяйства Автономной Республики Крым и
улучшить экологическую обстановку в санаторно-курортных зонах Крыма.
Эксплуатация малых ГЭС в Крыму дает возможность дополнительно
производить до 5 млн кВт/ч электроэнергии в год, что эквивалентно
ежегодной экономии до 1,5 тыс. т дефицитного органического топлива.
Необходимые капитальные вложения составят к 2000 г. - 1 млн. грн., за
период 2001 по 2005 г. - 1,4 млн. грн. и за период с 2006 по 2010 г. -
1,37 млн. грн.; затраты на научно-технические и проектно-конструкторские
разработки составят 0,38 млн. грн. К основным направлениям развития малой
гидроэнергетики в Крыму следует отнести:
1. установку на малых реках свободнопотоковых микро-ГЭС мощностью от 0,5
до 5,0 кВт;
2. проведение работ по созданию атласа малых рек Крымского региона с
определением сезонных расходов воды, скорости течения на разных
уровнях высоты паводков и др. данных;
3. уточнение потенциала гидроэнергетических ресурсов малых рек и
существующих инженерных гидросооружений для строительства микро-ГЭС;
4. разработку инвестиционных проектов по строительству объектов малой
гидроэнергетики;
5. разработку системы государственного стимулирования внедрения установок
малой гидроэнергетики.[8]
Волновая энергия.
Основной источник возобновляемой энергии – солнце. Второй по величине
– Мировой океан, являющийся одновременно и природным концентратором
солнечной энергии. Формы аккумуляции энергии в океане разнообразны.
Энергетические источники океана имеют различные по потенциалу ресурсы.
Значительные энергетические возможности заключают в себе: тепловая
энергия океана, течения и волны, приливы, перепады солености, биомасса.
Исследования дают основание сделать вывод, что волны в сравнении с
другими возобновляемыми источниками энергии океана обладают довольно
хорошими показателями, что позволит в будущем эффективно использовать их
энергию.[5]
Каждая волна моря, направляющаяся к берегу, несет с собой огромную
энергию (например, волна высотой в 3 м несет около 90 кВт мощности на 1 м
побережья). В настоящее время имеются реальные инженерные и технические
возможности для эффективного преобразования волновой энергии в
электрическую. Однако надежные волноустановки пока не разработаны. Опыт
использования волновых электростанций уже имеется и в СНГ, и в других
странах мира.[9]
В перспективе энергию морских волн можно вовлечь в общий баланс
энергетических ресурсов, используемых человеком в хозяйственной
деятельности.
5.7. Использование низкопотенциальной энергии с помощью теплонасосных
установок
В условиях Крыма вся окружающая природная среда теоретически может
рассматриваться как неисчерпаемый источник низкопотенциальной энергии.
Использование этой энергии для теплоснабжения жилых и общественных зданий
возможно с помощью специального энергетического оборудования - тепловых
насосов (ТН).
Источниками низкопотенциального тепла, обеспечивающими энергетически
эффективную и экономически целесообразную работу теплонасосных установок
(ТНУ), на территории Автономной Республики Крым являются:
а) возобновляемые источники энергии:
• грунтовая вода, сохраняющая в течение всего года постоянную
температуру на уровне+8-+12°С;
• подземный грунт на глубине от 2-х до 50 м при температуре +10 -+14
°С;
• морская вода с минимальной температурой в зимний период до + 8 -
+10 °С;
• солнечная энергия при использовании в течение всего года с
сезонными и суточными аккумулирование теплоты,
• наружный воздух с температурой в зимний период до -5 - -8°С.
б) низкотемпературные вторичные энергоресурсы:
• сбросные промышленные низкотемпературные стоки и воздушные выбросы
предприятий;
• сточные воды очистных сооружений городов и крупных населенных
пунктов Крыма;
• тепло молока на мелочно-товарных фермах и др. источники
сельхозпроизвод-ства.
Применение ТН является наиболее подготовленной технологией по широкое
использованию всех видов низкотемпературных источников тепловой энергии
для теплоснабжения зданий и сооружений и создания комфортных условий для
проживания людей. Работа ТНУ при коэффициенте преобразователя от 3-х и
выше обеспечивает до 60-80% снижение расхода дефицитного органического
топлива на существующих отопительных котельных.
Применение энергетически эффективного теплонасосного оборудования
Крыму позволит также решить проблему снижения выбросов вредных веществ в
атмосферу на существующих теплоисточниках, что значительно повысит
экологическую безопасность, особенно в районах санаторно-курортной
застройки Южного берега Крыма, где к охране окружающей среды
предъявляются особо повышенные требования.
Значение органического топлива на существующих отопительных котельных за
счет применения ТНУ должно составить до 2000 г - 56 тыс. т у.т., за
период с 2001 по 2005 г. - 100,1 тыс т у т и за период с 2006 по 2010 г.
- 143,9 тыс. т у.т. При этом необходимые капиталовложения должны
соответственно составить: до 2000 г. - 7,4 млн. грн, с 2001 по 2005 г. -
10,15 млн. грн. и с 2006 по 2010 г. - 11,03 млн. грн. ; затраты на научно-
исследовательские и проектно-конструкторские разработки составят 2,77
млн. грн.[8]
5.8. Оценки и объемы возможностей энергосбережения за счет использования
альтернативных источников энергии
В результате реализации предложений и мероприятий по использованию
альтернативных источников энергии к 2010 г. общая экономия котельно-
печного топлива на отопительных котельных Крыма должна составить 569,8
тыс. т у. т., в том числе до 2000 г - 93,8 тыс. т у. т, за период с 2001
по 2005 г. - 181,6 тыс. т у. т. и за период с 2006 по 2010 г - 294,4 тыс.
т у. т.
Дополнительная выработка электроэнергии за счет строительства и ввода
в эксплуатацию объектов малой энергетики составит 86 млн. кВт /ч, в том
числе до 2000 г. - 14,2 млн. кВт/ ч, за период с 2001 по 2005 гг. - 27,6
млн. кВт/ ч и за период с 2006 по 2010-44,2 млн. кВт/ ч.
Кроме того строительство и введение в эксплуатацию к 2010 г.
Тарханкутской малой электростанции мощностью 180 МВт позволит выработать
дополнительно в Крыму 760-1010 кВт ч электроэнергии в год.
Капитальные вложения для реализации этой программы должны составить
128 млн. грн , в том числе до 2000 г. -30,5 млн. грн в течение 2001-2005
г. - 44,8 млн. грн., в течение 2006-2010 - 52.7 млн. грн.
Кроме того, для строительства и пуска в эксплуатацию Тарханкутской
ГеоТЭЦ требуется дополнительно 547 млн. грн.[8]
Заключение.
В мире уже наработан положительный опыт использования нетрадиционных
источников энергии. Специалистам ПЭО "Крымэнерго" совместно с учеными и
конструкторами Крыма, Украины и других стран остается лишь реально
воплотить теорию в экономику республики.
Существуют определенные трудности и с доставкой электроэнергии,
распределяющейся по линиям электропередач напряжением 220 – 110 - 35 кВ,
протяженность которых составляет около 3000 км.
Поскольку в ближайшей перспективе Крым по-прежнему будет острозависимым
по электроэнергии от сопряженных территорий, необходимо решить проблему
пропуска электроэнергии в республику, для чего на входе построить
дополнительные сети напряжением 330 кВ. В этой связи ПЭО "Крымэнерго"
начато строительство подстанции 330 кВ в Сакском и Симферопольском
районах, подстанции 750 кВ "Каховка" в Херсонской области. Наиболее
сложная ситуация сложилась в Керчи, которая питается от одной линии 220
кВ (резервная линия 110 кВ лишь частично обеспечивает город, а маломощная
Камыш-Бурунская ТЭЦ покрывает его потребности на 14%). Со строительством
второй линии 220 кВ на Керчь и расширением Камыш-Бурунской ТЭЦ город
перестанет испытывать хронический энергетический голод.
|
