Возобновляемые источники энергии: развивать или выжидать?

В рамках VI всероссийского совещания по энергосбережению 23 марта в Институте высокотемпературной электрохимии прошло заседание секции «Использование нетрадиционных и возобновляемых источников в энергетике». Здесь в шестой раз встретились специалисты из институтов Уральского отделения РАН, УГТУ-УПИ, ученые из Томска и Новосибирска, представители научно-производственных фирм и предприятий. Как отметил директор ИВТЭ доктор химических наук В.А. Хохлов, открывший заседание секции, круг ее участников стал уже традиционным, уровень с каждым годом растет, актуальность обсуждаемых проблем очевидна. 

С обзором международных и национальных программ развития энергетики США, Японии, ведущих европейских стран и России, а также современных технологий получения электроэнергии выступил руководитель секции, профессор кафедры энергосбережения УГТУ-УПИ А.Ф. Рыжков. В мире активно реализуется идея создания распределенных энергосистем, обеспечения регионов энергией, полученной на базе собственных источников, с использованием местных топлив. Согласно прогнозам, основным источником энергии для современной цивилизации в среднесрочной и долгосрочной перспективе будет служить твердое органическое топливо различных видов: биомасса, угли, нефтеотходы. Главная задача — научиться наиболее эффективно его использовать.

В УГТУ-УПИ разрабатываются современные газогенераторные установки разной мощности всех основных типов: плотного, кипящего слоя, вихревого потока, предназначенные для работы с газовыми тепловыми двигателями в большой и малой энергетике; проводятся исследования по активации взаимодействия твердых топлив и окислителя с целью повышения эффективности процессов горения и газификации. Основная цель — разработка способов и устройств для газификации топлив с получением «бессмольного» газа, уход от «мокрых» систем газоочистки, повышение энергетической эффективности и экологических характеристик газификаторов.

Состояние и перспективы использования нетрадиционных и возобновляемых источников энергии проанализировал доцент кафедры атомной энергетики УГТУ-УПИ В.И. Велькин. Сегодня энергетическая политика России во многом определяется двумя факторами: вступлением в силу Киотского протокола, направленного на снижение экологически вредных выбросов, и предстоящим в 2006 г. вхождением нашей страны в ВТО. К плюсам последнего события относится то, что оно послужит сильным стимулом притока прямых иностранных инвестиций, расширит присутствие российских производителей на международных рынках. Есть и минусы, в частности требования стран — членов ВТО о ликвидации действующих механизмов государственных субсидий и о приведении тарифов на продукцию и услуги естественных монополий в соответствие со среднемировыми. Низкие цены на нефть и газ были важным конкурентным преимуществом российских производителей. Одно из важнейших условий сохранения конкурентоспособности — снижение энергоемкости выпускаемой продукции. Сегодня российские показатели энергоемкости продукции в 2 — 3 раза превышают показатели развитых стран. Снизить энергозатраты можно за счет перехода к малой энергетике, создания небольших электростанций на крупных предприятиях, вовлечения в топливно-энергетический баланс местных источников энергии, прежде всего возобновляемых (ВИЭ).

Сегодня доля ВИЭ (ветростанции, малые ГЭС, теплоэлектростанции на биомассе, геотермальные станции) в общем объеме выработки электроэнергии в России очень мала: в 2004 году она составила 5711,2 миллионов кВт/ч., т.е. всего 0,59% от вырабатываемых российскими электростанциями 916,3 миллиардов кВт/ч* . Отпуск тепловой энергии на базе ВИЭ (теплоэлектростанции и малые котельные на биогазе, солнечные коллекторы, тепловые насосы, мусоросжигательные заводы, геотермальные электростанции) составил 64 406 тыс. Гкал, или 4, 38% от всего отпуска теплоэнергии в России. Между тем в стране немало потенциальных потребителей ВИЭ: сельчане, жители малых городов Севера и вахтовых поселков, охотники, рыбаки, кочевники, геологи, строители ЛЭП и трубопроводов.               

Перед нами стоит вопрос: развивать возобновляемые источники энергии или выжидать? В ближайшие 15 лет в России с ее нефтегазовыми ресурсами нет критической необходимости массового внедрения ВИЭ. Однако Азия, Африка и Южная Америка, не нуждавшиеся в поиске мер защиты от холода в целях выживания, технологически проиграли странам с умеренным климатом — Северной Америке и Европе. Такая же участь в области ВИЭ может постигнуть и Россию.

Тем временем в ЕС принимаются различные, в том числе и законодательные, меры, стимулирующие развитие рынка ВИЭ. Местным энергетическим компаниям ежегодно выделяются квоты на производство электроэнергии от возобновляемых источников энергии в размере 2 — 15 % от общего объема продаж электроэнергии. Если энергокомпания по каким-либо причинам не производит и не продает энергию от ВИЭ, она должна покупать зеленые сертификаты.

В странах ЕЭС владельцу электрического генератора, использующего ВИЭ, предоставляются гранты и тарифные льготы, в значительной степени компенсирующие расходы на его покупку и обслуживание, и в течение 20 лет гарантируется прибыль в размере 200–300% от банковского процента по вкладу в объеме израсходованных средств. В России и в Свердловской области в частности можно установить подобные льготы, например, через тарифное регулирование. Вообще наш регион мог бы выступить законодателем мод по части предоставления стимулов для желающих обзавестись установками ВИЭ.

В России животноводство и птицеводство — нетронутый источник электроэнергии. Ежегодный объем навоза составляет около 150 млн т, отходов растениеводства — около 100 млн т, отходов лесо- и деревообрабатывающей промышленности — 70 млн т, ТБО (твердые бытовые отходы) городов — 60 млн т, осадков коммунальных стоков — 10 млн т. К плюсам внедрения биогазовых установок можно отнести как минимум пять факторов: экологический (полная утилизация навоза); энергетический (получение и утилизация биогаза); агрохимический (получение удобрений); социальный (улучшение условий труда и создание новых рабочих мест); экономический (снижение платежей и получение прибыли от реализации удобрений). Вот, к примеру, расчет окупаемости действующей БГУ колхоза «Урал»: стоимость (с монтажом) — 500 тыс. р., годовые затраты на эксплуатацию — 597 тыс. р., годовой доход от использования — 826 тыс. р., годовая прибыль — 229 тыс. р. Срок окупаемости — 2,2 года.

Специалисты кафедры атомной энергетики УГТУ-УПИ сформулировали ряд предложений правительству Свердловской области: принять областной закон о НВИЭ; законодательно ввести по Свердловской области дотацию на НВИЭ от 1 до 2 тыс. р. за 1 кВт установленной мощности в зависимости от вида НВИЭ; разработать систему штрафных экологических баллов для условий Свердловской области и ввести ее с 1 января 2006 года; сформировать управление по ВИЭ при правительстве Свердловской области; предусмотреть выделение 30 млн р. в год для реализации «Программы энергодефицитных территорий области с внедрением ВИЭ»; разработать и установить областные ориентиры по внедрению ВИЭ до 2010 года.

Доклады других участников секции были посвящены конкретным вопросам энергосбережения. Доктор химических наук С.И. Сомов (зав. лабораторией сенсоров ИВТЭ) сообщил о новых разработках датчиков для оптимизации горения топлива. Так, применение кислородных датчиков позволяет достичь трех эффектов: оптимизации процесса горения, снижения вредных выбросов, увеличения срока службы топливных агрегатов и котлов. А.В. Кейко (зав. отделом Института систем энергетики им. Л.А. Мелентьева Сибирского отделения РАН) рассмотрел перспективы создания распределенной энергосистемы. В докладе В.Н. Лейцина (Томский государственный университет) шла речь об использовании жаропрочных сталей и сплавов в энергетике. Ведущий сотрудник ИВТЭ Н.Н. Баталов оценил возможности работы карбонатного топливного элемента на генераторном газе, полученном путем газификации древесных отходов.

Выступили на секции и производственники, заинтересованные во внедрении ВИЭ, в повышении их кпд, улучшении всех других характеристик. Они поделились опытом создания газогенераторного оборудования, мини-теплостанций, разработки технологий получения электрической и тепловой энергии на основе отходов деревообработки и т.д.               

24 марта в УГТУ-УПИ прошла молодежная секция по возобновляемым источникам энергии, где аспиранты и студенты технического университета, в том числе из Ирака и Монголии, представили конкретные научно-технические разработки. По оценке «взрослых» специалистов, они еще не доведены до стадии рабочих проектов, но зато содержат прорывные идеи, задают перспективу. Интерес научной молодежи к этой проблематике вполне естествен: ведь возобновляемые источники энергии — будущее не только мировой, но и отечественной энергетики.

Е. ПОНИЗОВКИНА

Ветроэнергетическая установки УГТУ с видом на энергоэффективный дом, оснащенный комплексом возобновляемых источников энергии. 


Экспериментальная биогазовая установка для утилизации помета и выработки биогаза.

* Цифры взяты из доклада В.И. Велькина.