Стаття присвячена проблемам розвитку нетрадиційної енергетики Півночі на прикладі Баренцрегіона. Розглядаються приклади використання місцевих нетрадиційних джерел енергії, таких як енергія вітру, гідроенергія малих річок, енергія сонця, морських припливів і ін. У статті аналізується світовий досвід практичного застосування нетрадиційної енергетики.

Анотація наукової статті з енергетики та раціонального природокористування, автор наукової роботи - Безуглова Марина Альбертівна


Область наук:
  • Енергетика і раціональне природокористування
  • Рік видавництва: 2007
    Журнал: Суспільство. Середовище. Розвиток (Terra Humana)

    Наукова стаття на тему 'Проблеми розвитку нетрадиційної енергетики Півночі Росії на прикладі Баренцрегіона '

    Текст наукової роботи на тему «Проблеми розвитку нетрадиційної енергетики Півночі Росії на прикладі Баренцрегіона»

    ?(ВВДД шмша

    ЕКОЛОГІЯ ТА ЕНЕРГЕТИКА

    УДК 620.9 ББК 31

    М. А. Безуглова

    ПРОБЛЕМИ РОЗВИТКУ НЕТРАДИЦІЙНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ СЕВЕРА РОСІЇ НА ПРИКЛАДІ Баренцрегіона

    Стаття присвячена проблемам розвитку нетрадиційної енергетики Півночі на прикладі Баренцрегіона. Розглядаються приклади використання місцевих нетрадиційних джерел енергії, таких як енергія вітру, гідроенергія малих річок, енергія сонця, морських припливів і ін. У статті аналізується світовий досвід практичного застосування нетрадиційної енергетики.

    Росія зараз займає особливе місце в світовій енергетиці і розглядається як ключова ланка в системі міжнародної енергетичної безпеки, причому це стосується не тільки до традиційних для неї ринків збуту енергоносіїв (Європа, США), а й до нових: Китаю, Індії та інших країн Азії, розвиває своє енергоспоживання випереджаючими темпами.

    На сьогоднішній день Росія знаходиться на сьомому місці в світі за обсягом запасів нафти, а по експорту «чорного золота» посідає друге -вслед за Саудівською Аравією. Ще більш солідними виглядають російські позиції в області природного газу, де наша країна є світовим лідером як з видобутку, так і по експорту. На думку експертів, Росія, на частку якої припадає 34% світових запасів природного газу, близько 13% світових розвіданих запасів нафти і 12% вугілля, збереже лідируючі позиції до 2030 р Все це говорить про зростання ролі нашої країни в поставках і світової торгівлі вуглеводневим сировиною, що неминуче матиме вирішальні наслідки для світової енергетичної безпеки. Значним є участь Росії і в програмах розвитку електроенергетики, зокрема атомної, в наукових розробках альтернативних джерел енергії.

    Проблема енергетичної безпеки вперше привернула до себе увагу світової громадськості лише після 1973 року коли відбулося багаторазове підвищення цін на нафту через ізраїльсько-арабського конфлікту. Загроза повного припинення її поставок послужила при-

    Середовище проживання

    Terra Humana

    чиною прийняття країнами радикальних заходів щодо забезпечення енергетичної безпеки, наприклад, Франція дуже швидко переорієнтувала електроенергетику на атомну. Почалися пошуки альтернативних джерел постачання нафти, що не залежать від Близького Сходу; покращилися відносини з Алжиром та іншими нафтовидобувними країнами, що призвело до диверсифікації енергопостачання, що виключає залежність від одного джерела.

    Останнім часом економічна ситуація як в цілому в Росії, так і в її північних регіонах істотно ускладнилася. Стрімке зростання цін на паливо значно посилив цей стан справ. Енергопостачання основної частини споживачів Баренцрегіона здійснюється за рахунок використання привізного палива. Тому на сьогоднішній день в Мурманської і Архангельської областях, Республіці Карелія існує гостра необхідність вдосконалення структури паливно-енергетичного балансу, зменшення його залежності від зовнішніх поставок палива. Одним з варіантів розв'язання проблеми є більш широке використання місцевих нетрадиційних джерел енергії (НІЕ), таких як енергія вітру, гідроенергія малих річок, енергія сонця, морських припливів і ін. Розвиток малої енергетики найбільший інтерес представляє стосовно невеликим розосередженим споживачам і зонам децентралізованого енергопостачання, де ситуація з паливо-і енергопостачанням дуже напружена.

    Енергопотенціал малих річок. Територія Баренцрегіона характеризується добре розвиненою гідрографічної мережею. Тут є десятки тисяч середніх і малих річок, що представляє, з точки зору розвитку малої енергетики, хорошу базу.

    Валовий теоретичний гідроенергопотенціалу малих річок Мурманської і Архангельської областей становить відповідно 9,8 і 11,8 млрд кВт-год, що порівнянно з валовим енергопотенціалом великих і середніх річок - 19,3 і 24,0 млрд кВт-год. Технічні гідроенергоресурси малих річок Мурманської і Архангельської області становлять 5,9 і 5,3 млрд кВт-год відповідно.

    У післявоєнний період в регіоні було побудовано близько 60 малих сільських ГЕС потужністю від 6 до 100 кВт. Останнім часом все вони виведені з експлуатації через складний економічний стан і поганого менеджменту.

    Передумови використання ветроенергоресурсов. Сприятливими передумовами для використання енергії вітру в прибережних районах Баренцрегіона є:

    1. Високий потенціал вітру, що характеризується середньорічними швидкостями 6-9 м / с на висоті 10 м від поверхні землі.

    2. Стабільність надходження вітрової енергії в багаторічному розрізі. Коливання середньорічних швидкостей вітру становить в середньому 3-6%, річного виробітку енергії вітроенергетичної установкою (ВЕУ) - близько 9%.

    3. Зимовий максимум швидкостей, що співпадає з сезонним збільшенням споживання електричної і теплової енергії. Істотно, що зростання інтенсивності вітру взимку знаходиться в протифазі з ходом го-

    дового стоку річок, це створює сприятливі умови для спільного використання вітрової енергії і гідроенергії річок.

    4. Наявність в розглянутих районах переважають (панівних) напрямків вітру. Наприклад, на північному узбережжі Кольського півострова більше половини річного часу (54%) дмуть вітри південно-західної чверті, що дозволяє більш компактно і з меншими витратами розміщувати групи ВЕУ на місцевості.

    Таким чином, Баренцрегіона своєму розпорядженні величезний потенціал вітрової енергії, який зосереджений головним чином в прибережних районах Баренцева і Білого морів. Технічні ветроенергоресур-си регіону оцінюються в 2150 млрд кВт-год при сумарною встановленою потужністю ВЕУ більш 700 млн кВт. Найбільшим потенціалом вітрової енергії має північне узбережжя Кольського півострова, що є самим вітряним місцем на всьому європейському Півночі Росії. Використання тут всього 1% наявних ресурсів, найдоступніших і вигідних (а це 3-4 млрд кВт-год вироблення і близько 1 млн кВт потужності), може мати велике значення.

    Висока питома вага гідроелектростанцій в Кольської і Карельської енергосистемах, наявність при них водосховищ добового, сезонного і багаторічного регулювання надають додаткові можливості для згладжування нерівномірності надходження вітрової енергії від ВЕУ і здійснення паралельної роботи парків ВЕУ в складі енергосистем.

    Системну вітроенергетику доцільно розвивати в першу чергу там, де високий потенціал вітру, є дороги для доставки ВЕУ, є можливість підключення ВЕУ до енергосистеми. Переважно, щоб такий район був поблизу діючих або споруджуваних гідроелектростанцій. Цим вимогам відповідає район, що охоплює Серебрянські і Теріберского ГЕС на північному узбережжі Кольського півострова. Це чотирикутник зі сторонами приблизно 40x40 км, в вершинах якого розташовані селища Териберка і Дальні Зеленці, Серебрянська ГЕС-1 і 81-й км автодороги Мурманськ-Туманний. Розрахунки показують, що якщо на 5% охоплюється площі розмістити ВЕУ, причому раціонально, з урахуванням місцевої рози вітрів, то їх сумарна потужність може скласти більше 1 млн кВт, т. Е. Перспективи великомасштабного використання ветроенергоресурсов в цьому районі надзвичайно великі.

    Найбільший досвід практичного застосування ВЕУ накопичений в США: в штаті Каліфорнія встановлено близько 18 тисяч ВЕУ сумарною потужністю понад 1,7 млн ​​кВт, які виробляють близько 3 млрд кВт-год на рік. Країни ЄС також активно взялися за освоєння ветроенергоресурсов. Починаючи з 1994 р лідерство від Данії перейшло до Німеччини, на території якої на поточний момент встановлено 3027 ВЕУ сумарною потужністю 837 МВт1. Слід зауважити, що основна частина ВЕУ (66% загального числа і 71% потужності) встановлена ​​поблизу узбережжя Балтійського і Північного морів - землі Шлезвіг-Гольштейн і Нижня Саксонія. В цілому в Європі за останні 10 років середня потужність серійної ВЕУ зросла з 50 до 500 кВт, майже вдвічі знизилася вартість встановленого кіловата і 1 кВт-год виробленої енергії; вітроустановки досягли

    Середовище проживання

    Terra Humana

    високого рівня досконалості, істотно підвищилася їх надійність. Данські та німецькі ВЕУ випускаються з гарантією 2 роки.

    Таким чином, вітроенергетика за кордоном в даний час досягла такого рівня розвитку, коли вона існує вже як самостійна галузь енергетики, що вносить в окремих районах світу істотний внесок у виробництво електроенергії.

    На жаль, в Росії розвиток вітроенергетики не отримало поки належної уваги. В даний час випускаються серійно лише ВЕУ малої потужності, їх якість і надійність в експлуатації залишає бажати кращого. Є численні розробки по ветроустанов-кам середньої потужності, однак роботи знаходяться на стадії відпрацювання дослідних екземплярів або малосерійного виробництва. Сформована економічна кон'юнктура дозволяє розраховувати на швидкі позитивні зрушення в цій галузі в найближчі роки. Однак для Півночі Росії, з огляду на високий вітровий потенціал Баренцрегіона і реальні виходи Кольської енергосистеми на узбережжі Баренцевого моря, а також гостру необхідність поліпшення екологічної обстановки, розробка проблеми великомасштабного (промислового) використання ветроенергоресурсов видається важливою і актуальною.

    Європейський досвід розвитку вітроенергетики свідчить, що застосування ВЕУ в прибережних районах Данії, Німеччини, Нідерландів базується на вітровому потенціал, яке характеризується середньорічними швидкостями вітру 4-6 м / с на висоті 10 м. Для цих умов вартість електроенергії, що виробляється сучасними ВЕУ, доведена до 0 , 04-0,05 EUR / кВт-год). У Баренцрегіона, зокрема на північному узбережжі Кольського півострова, потенціал вітру характеризується середньорічними швидкостями 6-9 м / с, що в півтора рази вище. Оскільки потужність вітрового потоку пропорційна швидкості вітру в кубі, то за рахунок більш високого потенціалу вітру вироблення енергії збільшиться принаймні в 2,0-2,5 рази, відповідно собівартість електроенергії, що виробляється данськими і німецькими ВЕУ в вітрових умовах Кольського півострова, складе приблизно в півтора рази менше.

    Сказане свідчить, що системна вітроенергетика на Кольському півострові має право на існування, а вітрова енергія цілком може конкурувати з іншими джерелами енергії.

    Радіаційний баланс Баренцрегіона. Можливе річне надходження сумарної сонячної радіації в ясні дні на територію регіону становить 4600-5100 МДж / м2. Велика хмарність, характерна для північних широт, знижує кількість прямої сонячної енергії, що потрапила на земну поверхню. В результаті при реальних умовах хмарності річний прихід сумарної радіації становить близько 60% від можливого, т. Е. 2300-3100 МДж / м2, або 650-850 кВт-год / м2 2.

    На території Баренцрегіона, розташованої поблизу полярного кола, місячне число годин сонячного сяйва змінюється протягом року в широких межах - від 0 год в грудні до 250-300 ч в літні місяці. Річна тривалість сонячного сяйва зростає від 1200 год в крайніх північних районах до 1600 год в більш південних. Звичайно, це поступається показникам, які мають місце в Криму або Середньої Азії (до 25003000 ч). Проте в скандинавських країнах, зокрема в Швеції

    і Фінляндії, відомий позитивний досвід використання сонячної енергії на потреби опалення.

    В умовах Півночі є ряд серйозних труднощів у використанні сонячної енергії. В першу чергу вони обумовлені мінімумом надходження сонячної енергії або її повною відсутністю в зимові місяці, коли потреба в енергії з боку споживача максимальна. Скандинавський досвід показує, що ефективним може бути використання сонячної енергії в системах сонячного теплопостачання із застосуванням теплових акумуляторів великої ємності. Одна з найбільших в світі таких систем, що опалює 550 будинків, побудована в Швеції. Наявний досвід виявив чималі труднощі у використанні сонячної радіації для отримання теплової енергії. Тому розробка цієї проблеми для умов Півночі Росії може бути доцільною тільки після отримання позитивних результатів на невеликих об'єктах, розташованих в центральних і південних районах країни.

    Ресурси приливної енергії. Потенційні ресурси приливної енергії європейського Півночі оцінюються в 65 млрд кВт-год / рік, а технічні - близько 52 млрд кВт-год / рік. Однак будівництво приливних електростанцій пов'язано з великим комплексом гідротехнічних споруд, розробкою, освоєнням виробництва і потребують величезних витрат. З огляду на економічну ситуацію, представляється, що реалізація зазначених проектів можлива лише в далекій перспективі.

    Хвильові енергетичні установки. У світі зареєстровано багато пропозицій по способам перетворення енергії хвиль, пристроїв для їх здійснення і окремих вузлах хвильових енергетичних установок. Проблема практичного використання хвильової енергії відрізняється великою складністю. Для її вирішення необхідні великі капітальні вкладення в розробку пристроїв прийому і перетворення енергії, потужних систем кріплення, здатних витримувати великі навантаження, особливо в період ураганів і штормів. Звісно ж, що з-за екстремальних північних умов Баренцрегіона розробка цієї проблеми малоактуальная.

    висновки

    Територія Баренцрегіона своєму розпорядженні значні ресурси сонячної, вітрової, приливної, хвильової енергії, гідроенергії малих річок. Практичні можливості освоєння цих нетрадиційних джерел в умовах Півночі далеко неоднакові. Ефективність використання сонячної енергії сумнівна через її мінімального сезонного надходження в зимовий час, коли потреба в енергії максимальна. Використання енергії морських припливів утруднено віддаленістю об'єктів будівництва та необхідністю залучення величезних фінансових коштів. Перетворення енергії морських хвиль, її концентрація і передача також досить проблематичні, з огляду на суворі умови регіону (шторму, урагани, зледеніння металоконструкцій). В результаті з усіх перерахованих нетрадиційних відновлюваних джерел енергії по рівню технічної і економічної здійсни-

    Середовище проживання

    Terra Humana

    мости і можливим обсягами практичного використання на передній план висуваються енергія вітру і гідроенергія малих річок.

    1 Musgrove, P., Lindley, D. Commercialisation of wind farms in Europe by the year 2000 // Eur. Community Wind Energy Conf .: Proc. Int. Conf., Madrid, 10-14 Sept., 1990. - Bedford, 1990. - P. 408-412.

    2 Мінін, В. А., Степанов, І. Р., Якуніна, Т. І. Перспективи промислового використання енергії вітру на Кольському півострові // Проблеми енергозабезпечення Мурманської області. - Апатити, 1992. - С. 60-73.


    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити