Белорусский опыт развития малой и нетрадиционной энергетики

Окончание. Начало в "СиН" N№7



Возобновляемым источником сырья для получения жидкого и газообразного топлива является фитомасса. Площадь месторождений фитомассы в республике составляет около 180 тыс. га. Привлекательность этого вида энергетического сырья состоит в его стабильности и экологической чистоте.

Еще одним возобновляемым источником энергии могут служить отходы растениеводства. Практический опыт их применения в качестве энергоносителя накоплен в Бельгии и скандинавских странах. Использование отходов растениеводства в первую очередь в хозяйствах, специализирующихся на производстве зерна, может позволить в ближайшей перспективе сократить расход энергоресурсов на отопление и горячее водоснабжение на 1,46 млн т у.т. в год.

И, наконец, особенно интересным для республики как с энергетической, так и с экологической точек зрения представляется получение биогаза из животноводческих отходов. В республике насчитывается около 300 животноводческих комплексов и более 60 птицефабрик, из отходов которых ежегодно можно получать 1,7 млрд м3 биогаза, что эквивалентно 0,9 Мтнэ. Кроме того, применение биогазовых энергетических установок позволит существенно улучшить экологическую обстановку вблизи крупных ферм и комплексов, где к настоящему времени скопились огромные количества непереработанной биомассы. К тому же можно рассчитывать на получение значительного количества высококачественных органических удобрений, что позволит сократить энергоемкое производство минеральных удобрений.

В 1992 г. в Брестской области была введена в эксплуатацию первая в республике биогазовая установка "Кобос", спроектированная и изготовленная по аналогии с установками Западной Европы. Ее ежесуточная производительность составила 500 м3 биогаза при потреблении навоза крупного рогатого скота в объеме 50 м3/сутки. Несмотря на значительный расход энергии на собственные нужды, установка была способна компенсировать расход до 47 тнэ органического топлива в год. В настоящее время опыт ее эксплуатации используется для создания опытно-промышленной установки производительностью 200 м3 биогаза в сутки.

Германская фирма ОНВ предлагает биогазовые станции с комбинированной выработкой тепла и электроэнергии на базе установок, перерабатывающих путем ферментации 6500 т жидкой биомассы в год с получением 455 тыс. м3 биогаза, что позволяет произвести 910 тыс. кВт·ч тепловой энергии; 10 тыс. т твердых отходов (50%) и навоза крупного рогатого скота (50%) с выходом 625 тыс. м3 биогаза, позволяющего произвести 1250 тыс. кВт·ч электрической и 2500 тыс. кВт·ч тепловой энергии; 15000 т смеси древесных (растительных) отходов, ферментируемой фитомассы, городских и домашних отходов, производя 600 тыс. т биогаза, генерирующего 1200 тыс. кВт·ч электрической и 2400 тыс.кВт·ч тепловой энергии; 50 тыс. т навоза крупного рогатого скота, дающего 620,5 тыс. м3 биогаза, производящего 1,241 тыс. кВт·ч электрической и 2482 тыс. кВт·ч тепловой мощности.

Использование такого рода установок позволяет оценивать возможный потенциал в республике как близкий к 3 млн тнэ в год.

Для существенного удешевления немецких биогазовых и газификационных (на древесине) станций возможно частичное применение отечественного оборудования, например, дизель-генераторов.

Ветер представляет собой один из наиболее распространенных возобновляемых источников энергии. Целесообразность его определяется скоростью ветра. В Беларуси среднегодовая скорость ветра по данным Гидромета РБ не превышает 4,1 м/с. Поэтому можно сказать, что Беларусь не входит в разряд зон с высоким потенциалом скоростей ветра и не обладает достаточным энергетическим потенциалом для создания мощных ветроэлектростанций. Использование ветроэнергетических установок (ВЭУ) в республике может быть эффективным для автономных потребителей в сельской местности с достаточным ветроэнергетическим потенциалом.

24 апреля 1997 г. СМ РБ принимает Постановление №400 "О развитии малой и нетрадиционной энергетики". В ходе интенсивных научно-исследовательских разработок создана роторная ветроэнергетическая установка, способная развивать максимальную мощность при сравнительно малых ветрах.

СМ РБ, ознакомившись с промежуточными результатами разработок, поддержал инициативу фирмы "Аэролла". В результате, согласно протоколу СМ РБ №03/30 от 12 марта 1999 г., намечена программа поддержки ветроэнергостроительства, поставлена задача сооружения на базе роторной ветроустановки опытной электрической станции мощностью 5 МВт, состоящей из 20 роторных агрегатов. Намечено место сооружения комплекса.

(Подробнее о деятельности ООО "Аэролла" можно узнать из статьи Владимира Кинчикова "Источник энергии - ветер", опубликованной в "СиН" № 28 от 20 июля 1999г.)

В районе Минска в среднем за год насчитывается 28 ясных дней, 167 пасмурных и 170 дней с переменной облачностью, поэтому можно сказать, что Республика Беларусь не является благоприятным районом для использования солнечной энергии.

Солнечная энергия, как и энергия ветра, имеет малую пространственную плотность, для трансформации в электрическую ее приходится собирать с больших площадей. Расчеты показывают, что страна, расположенная в средней географической широте, может полностью обеспечить свою потребность в электроэнергии, заняв СЭ примерно 0,2 своей территории. В Беларуси нет пустынь, нет морей, которые можно безболезненно использовать для строительства промышленных станций такого типа, однако имеется значительная область Чернобыльской зоны, временно непригодная для земледелия или сосредоточенного проживания людей. Эта зона вполне может использоваться для площадок строительства ветровых или солнечных электростанций.

Важным аспектом солнечной энергетики в РБ может стать промышленное производство солнечных элементов на экспорт. Ряд стран экваториального пояса (Индия, страны Юго-Восточной Азии и Африки, Китай) проявляют высокий интерес к вопросам широкомасштабных закупок СЭ. При достаточной маркетинговой проработке это вполне может стать рентабельным производством.

Другим направлением в использовании энергии солнца является гелиоэнергетика. Гелиоколлекторы в основном применяются для подогрева воды. И возможности ее эффективного использования с учетом временного фактора (периода года, времени суток и т.п.) в основном определяют потенциал. Средняя суммарная (с учетом дополнительного оборудования) стоимость гелиоколлектора составляет примерно $115/м2, срок окупаемости его - 1,5-3 года.

Одна из минских фирм создала опытное производство систем горячего водоснабжения, базирующихся на использовании солнечной энергии. Эти устройства включают в себя солнечные коллекторы (их число и площадь может варьироваться в зависимости от требований конкретного проекта) и бойлеры-накопители. Оптимальный для местного климата вариант - система с четырьмя коллекторами - позволяет обеспечить потребность в горячем водоснабжении семьи из 4-5 человек. Благодаря большой площади поверхности коллекторов система аккумулирует достаточное количество энергии даже в пасмурную погоду, а бойлер большой вместимости (более 500 л) позволяет создавать стратегический запас горячей воды. В период с марта по октябрь система полностью удовлетворяет потребности в горячей воде. Зимой установку можно интегрировать со стандартной системой отопления.

Несколько лет назад о себе заявила и другая отечественная компания, организовавшая производство гелиосистем для нагрева воды. Они представляют собой легкие, компактные конструкции, собираемые по модульному принципу. Основой гелиосистемы является пленочно-трубочный коллектор. Он обладает высокой абсорбирующей способностью, благодаря чему даже небольшие дозы солнечного излучения превращает в полезную тепловую энергию. Теплообменники, входящие в состав систем, изготавливаются из специальных полимерных материалов, исключающих коррозию или замерзание. Подобные гелиосистемы устанавливают на земле, плоских и скатных крышах, в вагонах-бытовках. Гелиоустановки могут подключаться к централизованной системе отопления или работать автономно с заправкой бака-накопителя требуемой емкости.

По продолжительности солнечного сияния Беларусь имеет близкие показатели, а по поступлению среднемесячной солнечной радиации даже превосходит северную часть Германии, Швецию, Англию, которые считаются лидирующими в Европе по выпуску и применению гелиоэнергетического оборудования, что свидетельствует о целесообразности развития этого направления.

Гелиосистемы в РБ разрабатываются в таких организациях, как НПО "Белсельхозмеханизация" и АНК "Институт тепломассообмена" НАНБ.

Гидроэнергетические ресурсы составляют один из наиболее изученных возобновляемых источников энергии. В настоящее время в республике функционируют построенные в 50-е годы Чигиринская и Осиповичская ГЭС с общей мощностью 3,7 МВт и восстановленные в 1992-94 гг. (и составляющие целую сеть) ГЭС с общей мощностью около 2 МВт, что обеспечивает среднегодовую выработку электроэнергии примерно 20 млн кВт·ч, то есть всего 1% от возможного для использования гидроэнергетического потенциала.

В 1998 г. в РБ действовало свыше 170 ГЭС, в том числе 5 малых ГЭС суммарной мощностью 3,5 тыс. кВт с годовой выработкой 16,5 млн кВт·ч. Как показал опыт восстановления таких гидроэлектростанций, гидромеханическое оборудование может быть отремонтировано и лишь в отдельных случаях заменено новым, а электротехническое оборудование и системы управления практически везде требуют замены. Анализ строительства новых малых ГЭС в Беларуси был проведен для притоков первого и второго порядков бассейнов рек Западная Двина, Неман, Вилия, Днестр, Припять и Западный Буг. В перспективе на притоках перечисленных рек может быть построено около 50 малых ГЭС суммарной мощностью 50 тыс. кВт и среднегодовой выработкой электроэнергии 160 млн кВт·ч. Представляется также целесообразным строительство новых ГЭС на достаточно многоводных реках - таких, как Западная Двина, Неман, Днепр. Так, практически без затопления прилегающих к руслу земель может быть сооружен каскад гидроэлектростанций на участке Верхнего Днепра, обеспечивающий ежегодную выработку до 20 млн кВт·ч.

Мировой уровень стоимости 1 кВт установленной мощности на микроГЭС составляет $2000-2500. Стоимость оборудования, изготовленного в странах СНГ, позволяет удерживаться на уровне $250-800/кВт. Срок окупаемости микроГЭС составляет менее 3 лет.

Наиболее значительный объем электроэнергии может быть получен при строительстве каскада ГЭС на реках Западная Двина (Витебская, Полоцкая, Верхнедвинская) и Неман (Гродненская). Эти гидроэлектростанции при относительно небольшой площади затопления пойменных территорий позволят получить до 800 млн кВт·ч электроэнергии в год при установленной мощности около 240 МВт.

К началу 90-х годов Беларусь представляла собой одну из наиболее развитых республик бывшего Советского Союза. Но так как экономика республики при наличии в СССР относительно дешевых ТЭР развивалась, прежде всего, исходя из общей политики централизованного управления и принципа разделения труда, распад СССР и разрыв связей между бывшими республиками не мог не сказаться на ее экономическом состоянии. Обеспеченность же республики местными энергоресурсами в 1990 г. составила 12,8% (к 1998 г. она возросла до 18,3%). Суммарный возможный потенциал ежегодной экономии ТЭР за счет малой и нетрадиционной энергетики к 2010 г. может составить около 8 млн т у.т./год, или примерно 28% прогнозной потребности Беларуси. С учетом географических, климатических и социально-экономических условий РБ, энергетического потенциала возобновляемых источников энергии, мирового опыта и сложившихся в мире тенденций эффективность использования ВИЭ и объектов малой энергетики, а также перспективность дальнейшего развития малой и нетрадиционной энергетики представляются несомненными.

Инна МАКСИМОВА, фото Сергея ШАРУБЫ