МАЛАЯ ЭНЕРГЕТИКА РОССИИ
КЛАССИФИКАЦИЯ, ЗАДАЧИ, ПРИМЕНЕНИЕ
Алексей Михайлов
, д.т.н., профессор
Александр Агафонов
, д.т.н., профессор
Виктор Сайданов
, к.т.н., доцент
Военный инженерно-технический университет, г. Санкт-Петербург
Малая энергетика позволяет потребителю не зависеть от централизованного энергоснабжения и его состояния, использовать оптимальные для данных условий источники производства энергии. Закономерно, что такие технологии находят себе место и в промышленно развитых, и в развивающихся районах с различным климатом.
До настоящего времени публикации, посвященные малой энергетике, появлялись в нашем журнале эпизодически. Теперь редакция планирует сделать эту тему одной из ключевых и регулярно представлять ее, в том числе и в рамках специальной рубрики. Сегодня о задачах российской малой энергетики, ее роли в обеспечении энергетической безопасности страны, возможностях в повышении надежности энергообеспечения – в материале специалистов Военного инженерно-технического университета.
Общепринятого термина «малая энергетика» в настоящее время нет. В электроэнергетике наиболее часто к малым электростанциям принято относить электростанции мощностью до 30 МВт с агрегатами единичной мощностью до 10 МВт. Обычно такие электростанции разделяют на три подкласса:
- микроэлектростанции мощностью до 100 кВт;
- миниэлектростанции мощностью от 100 кВт до 1 МВт;
- малые электростанции мощностью более 1 МВт.
Малая электроэнергетика России сегодня – это примерно 49000 электростанций (98,6% от их общего числа) общей мощностью17 млн кВт (8% от всей установленной мощности электростанций России), работающих как в энергосистемах, так и автономно. Общая годовая выработка электроэнергии на этих электростанциях достигает 5% от выработки всех электростанций страны. Если учесть приведенные данные, то средняя мощность малых электростанций составляет примерно 340 кВт. Энергетическая безопасность и малая энергетика
В настоящее время значимость малой энергетики увеличивается в связи с изменяющейся в стране социально-экономической обстановкой. Большую роль играет малая энергетика в обеспечении надежности электроснабжения и энергетической безопасности (ЭБ) потребителей электроэнергии, которая является важной компонентой национальной безопасности страны и трактуется как состояние защищенности граждан, общества, государства, экономики от обусловленных внутренними и внешними факторами угроз дефицита всех видов энергии и энергетических ресурсов. По ситуативному признаку при анализе ЭБ выделяют три основных варианта, соответствующих нормальным условиям функционирования, критическим ситуациям и чрезвычайным ситуациям.
ЭБ в условиях нормального функционирования связывается с необходимостью обеспечения в полном объеме обоснованных потребностей в энергетических ресурсах. В экстремальных условиях (то есть в критических и чрезвычайных ситуациях) ЭБ требует гарантированного обеспечения минимально необходимого объема потребностей в энергии и энергоресурсах.
Непосредственно на ЭБ нашей страны сказываются острый дефицит инвестиционных ресурсов, недофинансирование капиталовложений в топливно-энергетический комплекс и многие другие угрозы экономического характера. В связи со значительной выработкой технического ресурса энергооборудованием всё большее влияние на ЭБ оказывают аварии, взрывы, пожары техногенного происхождения, а также стихийные бедствия.
События последних лет показали существенную неустойчивость в обеспечении электроэнергией и теплом потребителей различных категорий от централизованных энергетических систем. Одна из причин этого – состояние «отложенного кризиса» в энергетике страны, обусловленное быстрым старением основного оборудования, отсутствием необходимых инвестиций для обновления и строительства новых энергетических объектов и их ремонта, сложности со снабжением топливом.
Другой причиной потери энергоснабжения являются природные (прежде всего климатические) катаклизмы, приводящие в ряде случаев к тяжелым последствиям для значительных территорий и населенных пунктов.
Весьма уязвимыми являются централизованные системы энергоснабжения и с военной точки зрения. Например, с помощью сравнительно недорогих боевых блоков, разбрасывающих проводящие нити или графитовую пыль, НАТО удалось всего за двое суток вывести из строя до 70% электроэнергетических систем Югославии.
Кроме того, стратеги ядерных держав в качестве одного из вариантов начала войны рассматривают «ослепляющий удар»: взрыв над территорией противника на большой высоте ядерного боеприпаса, в том числе и специального, с усиленным выходом электромагнитных излучений. Электромагнитный импульс (ЭМИ) высотного взрыва охватывает огромные территории (с радиусом в несколько тысяч километров) и может выводить из строя не только системы управления, связи, но и системы электроснабжения, прежде всего за счет наведения перенапряжений на воздушных и кабельных ЛЭП. Характерно, что одним из стандартов МЭК рекомендуется проверка устойчивости энергетических систем к воздействию ЭМИ высотного ядерного взрыва. Насколько известно, в России работа в этом направлении практически не ведется.
Уязвимыми являются централизованные системы энергообеспечения и для террористических актов.
Опасность потери энергоснабжения вследствие указанных выше причин весьма значительна. Устранить ее средствами централизованного энергоснабжения по тем же причинам затруднительно. Однако задача повышения ЭБ ответственных объектов может быть решена средствами малой энергетики.
Государство должно поощрять повышение энергетической безопасности объектов за счет строительства собственных электростанций малой мощности, например, снижением налогов или их отменой на определенное время с момента ввода электростанции в строй (опыт такого поощрения есть за рубежом).
Несмотря на относительно скромную долю малой энергетики в общем энергобалансе страны по сравнению с большой энергетикой, которой уделяется основное внимание нашей науки и промышленности, значимость малой энергетики в жизни страны трудно переоценить.
Во-первых, по разным оценкам, от 60 до 70% территории России не охвачены централизованным электроснабжением. На этой огромной территории проживает более 20 млн человек и жизнедеятельность людей обеспечивается главным образом средствами малой энергетики.
Во-вторых, обширной сферой применения средств малой энергетики является резервное (иногда его называют аварийным) электроснабжение потребителей, требующих повышенной надежности и не допускающих перерывов в подаче энергии при авариях в зонах централизованного электроснабжения.
В-третьих, малая энергетика может быть конкурентоспособна в тех зонах, где большая энергетика до сего времени рассматривалась как безальтернативная. Например, на промышленных предприятиях, когда постоянное повышение платы за подключение к централизованным сетям или за увеличение мощности подталкивает потребителей к строительству собственных источников энергии.
На рис. 1 представлена классификация различных по характеристикам энергетических установок (ЭУ) малой энергетики, которые в настоящее время широко распространены на энергетическом рынке России.
Рассмотрим возможности и перспективы использования ЭУ различного вида в указанных выше основных сферах их применения, а также современное состояние малой энергетики, её характерные проблемы и возможности в обеспечении надежности электроснабжения и ЭБ.
В зонах децентрализованного энергоснабжения роль малой энергетики в обеспечении ЭБ является определяющей. Рабочие (постояннодействующие) электростанции малой мощности обеспечивают постоянное электроснабжение объектов, размещенных в регионах, где отсутствуют централизованные системы электроснабжения, или удаленных от этих систем на такое расстояние, что строительство линий электропередачи экономически менее эффективно, чем создание рабочей электростанции. Рабочие электростанции должны обеспечивать потребности объектов в энергии в полном объеме в режиме нормального функционирования и в минимально гарантированном объеме в критических и чрезвычайных ситуациях.
Для таких объектов все аспекты обеспечения ЭБ (наличие на рынке, цена, качество, способ транспортировки, создание запасов топлива; технико-экономические характеристики, ресурс, состояние энергетического оборудования, возможность его замены и модернизации и т.п.) имеют значение не меньшее, чем для объектов большой энергетики. Более того, поскольку зоны децентрализованного энергоснабжения охватывают главным образом северную и северо-восточную часть территории нашей страны с суровым климатом, тяжелыми и дорогими условиями доставки грузов, удаленностью от центров снабжения, а маневрирование ресурсами и мощностью на малых объектах затруднительно, проблемы ЭБ для таких объектов становятся особенно острыми.
Рабочие электростанции являются, как правило, стационарными и прежде всего должны по возможности удовлетворять требованиям большого срока службы и малой удельной стоимости вырабатываемой электроэнергии. Однако рабочие электростанции малой энергетики по этим показателям, конечно, уступают крупным электростанциям централизованных систем электроснабжения.
Сегодня в малой электроэнергетике преобладающими являются дизельные электростанции (ДЭС). Из 49 тысяч малых электростанций России примерно 47 тысяч являются именно дизельными. Такое широкое применение ДЭС определяется рядом их важных их преимуществ перед другими типами электростанций:
- высокий КПД (до 0,35–0,4) и, следовательно, малый удельный расход топлива (240–260 г/кВт·ч);
- быстрота пуска (единицы-десятки секунд), полная автоматизация всех технологических процессов, возможность длительной работы без технического обслуживания (до 250 часов и более);
- малый удельный расход воды (или воздуха) для охлаждения двигателей;
- компактность, простота вспомогательных систем и технологического процесса, позволяющие обходиться минимальным количеством обслуживающего персонала;
- малая потребность в строительных объемах (1,5–2 м3/кВт), быстрота строительства зданий станции и монтажа оборудования (степень заводской готовности 0,8–0,85);
- возможность блочно-модульного исполнения электростанций, сводящая к минимуму строительные работы на месте применения.
Российская промышленность предлагает широкий выбор ДЭУ во всем необходимом диапазоне мощностей и исполнений (табл. 1). Однако следует отметить, что наши отечественные установки существенно уступают лучшим зарубежным образцам этой техники прежде всего по массогабаритным показателям, характеристикам шумности и экологическим показателям. Кроме того, например, ДЭУ на базе дизельного двигателя фирмы «Waukesha» P9390G при номинальной мощности 800 кВт имеет удельный расход топлива 0,215 кг/кВт ч и ресурс до капитального ремонта 180000 ч.
Данные табл. 1 свидетельствуют о том, что все ДЭС мощностного ряда от 315 до 2500 кВт имеют относительно высокие значения моторесурса (32000–100000 часов) и высокие показатели топливной экономичности (значения коэффициента использования топлива 0,33–0,4). Стоимость электроэнергии, вырабатываемой ДЭС, составляет 5–7,5 руб./кВт·ч, а стоимость 1 кВт установленной мощности – порядка 5–6 тыс. руб. В стоимости электроэнергии доля топливной составляющей (для работы на дизельном топливе) доходит до 80–85%. Дизельные электротепловые станции
Большое распространение получают рабочие дизельные электротепловые станции (ДЭТС), обеспечивающие комбинированную выработку электрической и тепловой энергии за счет комплексной утилизации тепловых потерь. На таких электротепловых станциях в выхлопной тракт дизеля включаются пассивные или активные котлы-утилизаторы, в которых тепло горячих газов передается воде системы теплоснабжения объекта. В тепловую схему ДЭТС могут включаться также тепловые насосы для повышения температурного уровня охлаждающей дизель воды до уровня, на котором возможно ее использование в системе теплоснабжения. Проведенные в Военном инженерно-техническом университете исследования показали, что применение ДЭТС особенно эффективно для небольших объектов с потребляемой электрической мощностью до нескольких тысяч киловатт и относительно ограниченным теплопотреблением при соотношении между тепловой и электрической нагрузкой от 1,0 до 4,0. Коэффициент использования топлива при раздельном получении электроэнергии от ДЭС и тепла от котельной на таких объектах находится в пределах 0,45–0,65. Применение ДЭТС увеличивает этот коэффициент до 0,8–0,85.
Газодизельные и газопоршневые электростанцииВ последнее время всё большее внимание как во всем мире, так и в нашей стране уделяется газодизельным (ГДЭС) и газопоршневым (ГПЭС) электростанциям, использующим в качестве топлива природный газ. При современных отпускных ценах на дизельное топливо и природный газ топливная составляющая стоимости электроэнергии для газодизельных электростанций в несколько раз меньше, чем у обычных ДЭС. Наряду с высокой экономичностью ГДЭС и ГПЭС обладают хорошими экологическими характеристиками, поскольку состав выхлопных газов у них отвечает самым строгим мировым экологическим стандартам. При использовании газа значительно увеличивается и ресурс собственно дизельного агрегата.
Применение ГДЭС и ГПЭС целесообразно в зонах, имеющих систему газоснабжения. В этих условиях по стоимости электроэнергии они могут конкурировать с системами централизованного электроснабжения, использующими мощные традиционные электростанции, а по срокам окупаемости капиталовложений существенно опережать их. В зонах без систем газоснабжения возможно применение ГДЭС и ГПЭС, использующих привозной сжиженный природный газ. Однако экономическая сторона этого варианта их применения требует дополнительного анализа.
К сожалению, ГДЭС и ГПЭС еще не нашли в нашей стране широкого применения, хотя за рубежом они используются уже достаточно широко. Характеристики выпускаемых в нашей стране ЭУ с поршневыми двигателями, работающими на газе, приведены в табл. 2, а комбинированных ЭУ с системами комплексной утилизации тепла (назовем их мини-ТЭЦ) – в табл. 3.
Анализ данных табл. 2 свидетельствует о том, что в настоящее время в России налажено серийное производство электростанций мощностного ряда от 100 до 2500 кВт на базе ПДВС, работающих по газовому и газодизельному циклам. При этом все электростанции, за исключением 100 и 200 кВт, имеют относительно высокие показатели по ресурсу и топливной экономичности. Стоимость электроэнергии, вырабатываемой такими станциями, снижается за счет топливной составляющей до 0,5–1 руб./кВ т ч, а стоимость установленной мощности повышается примерно в 1,5 раза по сравнению с ДЭС.
Эффективность мини-ТЭЦ достаточно высока. Так, для мини-ТЭЦ с электрической мощностью 100 кВт и тепловой мощностью 120 кВт себестоимость электрической энергии составляет 6 руб./кВт·ч, а полной энергии (электрической и тепловой) – 2,5 руб./кВт·ч. Срок окупаемости мини-ТЭЦ составляет 2,2 года.
Для сравнения: мини-ТЭЦ на базе газопоршневого двигателя фирмы «Deutz» TCG2016V12 при номинальной электрической мощности 580 кВт и тепловой 556 кВт имеет удельный расход газа с теплотворностью 33520 кДж/нм3 – 0,26 нм3/кВт ч, коэффициент использования топлива 0,8 и ресурс до капитального ремонта 64000 ч.
В среднем стоимость энергии для мини-ТЭЦ, работающих на дизельном топливе, составляет 3–3,5 руб./кВт·ч, а на газовом топливе – 0,4–0,6 руб./кВт·ч. Стоимость установленной мощности для таких станций порядка 15–20 тыс. руб./кВт.
Пока еще относительно скромное применение в малой энергетике находят газотурбинные электроустановки (ГТУ), которые обладают исключительно высокими массогабаритными показателями даже по сравнению с ДЭУ кратковременного использования. Их удельная массовая мощность составляет 0,11–0,14 кВт/кг, в то время как для ДЭУ этот показатель лежит в пределах 0,03–0,05 кВт/кг.
Однако эти установки имеют по сравнению с ДЭУ меньший КПД (порядка 0,25–0,29), увеличенный расход топлива, требуют большого количества воздуха для охлаждения, обладают высокой шумностью. Поэтому ГТУ используются главным образом на передвижных резервных и автономных электростанциях.
К сожалению, отечественные ГТУ обладают в настоящее время существенно худшими показателями по сравнению с зарубежными. Характеристики некоторых видов ГТУ, выпускаемых в нашей стране, приведены в табл. 4, а ГТУ с комплексной утилизацией тепла – в табл. 5.
Общая черта
Малая энергетика позволяет потребителю не зависеть от централизованного энергоснабжения, использовать рациональные для местных критерий источники производства энергии. Закономерно, что такие технологии находят для себя место и в промышленно развитых, и в развивающихся районах с разным климатом.
Принятого термина «малая энергетика» в текущее время нет. В электроэнергетике более нередко к малым электрическим станциям принято относить электростанции мощностью до 30 МВт с агрегатами единичной мощностью до 10 МВт. Обычно такие электростанции делят на три типа:
Микроэлектростанции мощностью до 100 кВт
миниэлектростанции мощностью от 100 кВт до 1 МВт
малые электростанции мощностью более 1 МВт.
Малая электроэнергетика Рф сейчас – это около 50 000 электрических станций общей мощностью более 17 млн кВт (8% от всей установленной мощности электрических станций Рф), работающих как в энергосистемах, так и автономно. Общая годичная выработка электроэнергии на этих электрических станциях добивается 5% от выработки всех электрических станций страны. Средняя мощность малых электрических станций составляет приблизительно 340 кВт.
В текущее время значимость малой энергетики возрастает в связи с изменяющейся в стране социально-экономической обстановкой. Действия последних лет проявили существенную неустойчивость в обеспечении электроэнергией и теплом потребителей разных категорий от централизованных энергетических систем. Одна из обстоятельств этого – состояние «отложенного кризиса» в энергетике страны, обусловленное резвым старением основного оборудования, отсутствием в достаточном объёме нужных инвестиций для обновления и строительства новых энергетических объектов и их ремонта, трудности со снабжением топливом.
Другой предпосылкой утраты энергоснабжения являются природные (сначала климатические) катаклизмы, приводящие в ряде всевозможных случаев к томным последствиям для значимых территорий и населенных пт. Очень уязвимыми являются централизованные системы энергоснабжения и с военной точки зрения. Уязвимыми являются централизованные системы энергообеспечения и для террористических актов.
Также предпосылкой роста популярности малой энергетики в ближайшее время является неизменный рост цен на классические энергоэлементы (газ, мазут, дизельное горючее, бензин). Всё огромную популярность получают энерго установки, использующие в качестве горючего возобновляемые источники энергии (ветер, солнце, биомассу).
Области внедрения малой энергетики
Невзирая на относительно умеренную долю малой энергетики в общем энергобалансе страны, значимость малой энергетики в жизни страны тяжело переоценить.
Во-1-х, по различным оценкам, 60-70% местности Рф не окутаны централизованным электроснабжением. На этой большой местности проживает более 20 млн человек, и жизнедеятельность людей обеспечивается приемущественно средствами малой энергетики.
Во-2-х, широкой сферой внедрения средств малой энергетики является запасное (время от времени его именуют аварийным) электроснабжение потребителей.
В-3-х, малая энергетика может быть конкурентоспособна для новых объектов индустрии и новых поселений, к примеру, когда неизменное увеличение платы за подключение к централизованным сетям либо за повышение мощности подталкивает потребителей к строительству собственных источников энергии.
Дизельные электростанции
Сейчас в малой электроэнергетике преобладающими являются дизельные электростанции, что определяется рядом принципиальных преимуществ перед другими типами электрических станций:
Высочайший КПД (до 0,35-0,4) и, как следует, малый удельный расход горючего (240-260 г/кВт ч)
быстрота запуска (единицы-десятки секунд), полная автоматизация всех технологических процессов, возможность долговременной работы без технического обслуживания (до 250 часов и поболее)
малый удельный расход воды (либо воздуха) для остывания движков
компактность, простота вспомогательных систем и технологического процесса, дозволяющие обходиться наименьшим количеством обслуживающего персонала
малая потребность в строй объемах (1,5-2 м?/кВт), быстрота строительства построек станции и монтажа оборудования (степень заводской готовности 0,8-0,85)
возможность блочно-модульного выполнения электрических станций, сводящая к минимуму строй работы на месте внедрения.
Главными недочетами дизельных электрических станций являются высочайшая цена горючего и ограниченный по сопоставлению с электрическими станциями централизованных систем срок службы (ресурс).
Русская индустрия предлагает широкий выбор дизельных установок. Но необходимо подчеркнуть, что наши российские установки значительно уступают наилучшим забугорным образчикам этой техники сначала по массогабаритным показателям, чертам шумности и экологическим показателям. Цена электроэнергии, вырабатываемой дизельными электрическими станциями, составляет 5-7,5 руб./кВт ч, а цена 1 кВт установленной мощности – порядка 5-6 тыс. руб. В цены электроэнергии толика топливной составляющей (для работы на дизельном горючем) доходит до 80–85%.
Газодизельные и газопоршневые электростанции
В ближайшее время всё большее внимание уделяется газодизельным (ГДЭС) и газопоршневым (ГПЭС) электрическим станциям, использующим в качестве горючего природный газ. При современных отпускных ценах на дизельное горючее и природный газ топливная составляющая цены электроэнергии для газодизельных электрических станций в пару раз меньше, чем у обыденных ДЭС. Вместе с высочайшей экономичностью ГДЭС и ГПЭС владеют неплохими экологическими чертами, так как состав выхлопных газов у их отвечает самым серьезным мировым экологическим эталонам. При использовании газа существенно возрастает и ресурс фактически дизельного агрегата.
Применение ГДЭС и ГПЭС целенаправлено в зонах, имеющих систему газоснабжения. В этих критериях по цены электроэнергии они могут соперничать с системами централизованного электроснабжения, использующими массивные классические электростанции, а по срокам окупаемости финансовложений значительно опережать их.
В зонах без систем газоснабжения может быть применение ГДЭС и ГПЭС, использующих привозной сжиженный природный газ. Но финансовая сторона этого варианта их внедрения просит дополнительного анализа.
Гидроэнергетика. Общая установленная мощность всех ГЭС около 50 ГВт, их общее количество около 190 шт.
Гидроэлектростанции мощностью от 1000 МВт и выше
| № | Название ГЭС | Установлен-ная мощность, | Годы ввода агрегатов | Собственник | Река | Регион |
| 1 | Саяно-Шушенская ГЭС | 6 400 | 1978-2014 | РусГидро | р.Енисей | Хакасия |
| 2 | Красноярская ГЭС | 6 000 | 1967-1971 | ЕвроСибЭнерго | р.Енисей | Красноярский край |
| 3 | Братская ГЭС | 4 500 | 1961-1966 | ЕвроСибЭнерго | р.Ангара | Иркутская область |
| 4 | Усть-Илимская ГЭС | 3 840 | 1974-1979 | ЕвроСибЭнерго | р.Ангара | Иркутская область |
| 5 | Богучанская ГЭС | 2 997 | 2012-2014 | РусГидро / | р.Ангара | Красноярский край |
| 6 | Волжская ГЭС | 2 629 | 1958-1961 | РусГидро | р. Волга | Волгоградская область |
| 7 | Жигулёвская ГЭС | 2 383 | 1955-1957 | РусГидро | р. Волга | Самарская область |
| 8 | Бурейская ГЭС | 2 010 | 2003-2007 | РусГидро | р. Бурея | Амурская область |
| 9 | Саратовская ГЭС | 1 378 | 1967-1970 | РусГидро | р. Волга | Саратовская область |
| 10 | Чебоксарская ГЭС | 1 370 | 1980-1986 | РусГидро | р. Волга | Чувашия |
| 11 | Зейская ГЭС | 1 330 | 1975-1980 | РусГидро | р. Зея | Амурская область |
| 12 | Нижнекамская ГЭС | 1 205 | 1979-1987 | Генерирующая компания | р. Кама | Татарстан |
| 13 | Воткинская ГЭС | 1 020 | 1961-1963 | РусГидро | р. Кама | Пермский край |
| 14 | Чиркейская ГЭС | 1 000 | 1974-1976 | РусГидро | р. Сулак | Дагестан |
| Всего | 38 062 |
ГЭС мощностью от 100 до 1000 МВт имеют общую мощность 9259 МВт; ГЭС от 10 до 100 МВт имеют общую мощность 2320 МВт; до 10 МВт – 149 МВт (0.3% от общей мощности ГЭС).
Действуют еще две гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС) для выравнивания электрической нагрузки сети: Загорская ГАЭС мощностью 1200 МВт (1-я очередь), строится 2-я очередь мощностью 800 МВт; Кубанская ГАЭС – 16 МВт. В турбинном режиме днем вырабатывается дорогая электроэнергия в пиковое время, ночью потребляется дешевая электроэнергия из сети и в насосном режиме вода из нижнего водоема закачивается в верхний водоем.
Атомная энергетика. На настоящий момент в общей сложности на 10-ти атомных станциях в эксплуатации находятся 35 энергоблоков (18 энергоблоков с реакторами типа ВВЭР (из них 12 энергоблоков ВВЭР-1000 и 6 энергоблоков ВВЭР-440 различных модификаций); 15 энергоблоков с канальными реакторами (11 энергоблоков с реакторами типа РБМК-1000, четыре энергоблока с реакторами типа ЭГП-6); 2 энергоблока с реактором на быстрых нейтронах с натриевым охлаждением (БН-600 и БН-800), суммарной установленной мощностью 27,2 ГВт.
| № | Название станции | Состав реакторных установок | Общая мощность, МВт |
| Действующие | |||
| 1 | Кольская АЭС | ВВЭР-440 – 4 шт. | 1760 |
| 2 | Ленинградская АЭС | РБМК-1000 – 4 шт. | 4000 |
| 3 | Калининская АЭС | ВВЭР-1000 – 4 шт. | 4000 |
| 4 | Смоленская АЭС | РБМК-1000 – 3 шт. | 3000 |
| 5 | Курская АЭС | РБМК-1000 – 4 шт. | 4000 |
| 6 | Ростовская АЭС | ВВЭР-1000 – 3 шт. | 3070 |
| 7 | Нововоронежская АЭС | ВВЭР-210 – выведен из работы
ВВЭР-365 – выведен из работы ВВЭР-440 – 2 шт. ВВЭР-1000 – 1 шт. |
1800 |
| 8 | Балаковская АЭС | ВВЭР-1000 – 4 шт. | 4000 |
| 9 | Белоярская АЭС | АМБ-100, АМБ-200 по 1 блоку выведены из работы
БН-600 – 1 шт. БН-800 – 1 шт. ввод 10.12.2015 |
1480 |
| 10 | Билибинская АЭС | ЭГП-6 – 4 шт. | 48 |
| Всего | 27,2 | ||
| Строящиеся | |||
| 11 | Ленинградская АЭС-2 | ВВЭР-1200 – 4 шт. | 4800 |
| 12 | Ростовская АЭС, 4-й блок | ВВЭР-1000 – 1 шт. | 1000 |
| 13 | Нововоронежская АЭС-2 | ВВЭР-1200 – 2 шт. | 2400 |
| 14 | Балтийская АЭС, “заморожена” | ВВЭР-1200 – 2 шт. | 2400 |
| 15 | ПАТЭС “Академик Ломоносов”
Место стоянки с 2018 г. г. Певек (Чукотка) |
КЛТ-40C – 1 шт. | 70 МВт эл.,
150 Гкал/ч, либо 10000 м 3 /ч пресной воды из соленой; на замену Билибинской АЭС |
| Проектируемые | |||
| 16 | Смоленская АЭС-2 | ВВЭР-ТОИ (ВВЭР-1300) – 2 шт. | 2600 |
| 17 | Курская АЭС-2 | ВВЭР-ТОИ (ВВЭР-1300) – 4 шт. | 5200 |
Строятся 4 станции, в стадии проектирования 2 станции.
Кроме того, в 2016 г. должен быть сдан заказчику РОСАТОМу для проведения испытаний, в 2018 г. по плану ввод в эксплуатацию головной плавучий энергоблок (ПЭБ) «Академик Ломоносов» электрической мощностью 70 МВт и полезной тепловой мощностью 150 Гкал/ч, либо получение чистой воды за счет опреснения производительностью до 10000 м 3 /ч. Срок службы до 40 лет, раз в 7 лет замена топлива с транспортировкой ПЭБ на завод-изготовитель.
Предполагается, что ПЭБ «Академик Ломоносов» заменит исчерпавшую ресурс Билибинскую АЭС.
Довольно драматично складывается судьба Балтийской АЭС. Ее начали строить в 2010 г., но в 2014 г. строительство было приостановлено и фактически заморожено на неопределенное время. Это связано как с отсутствием инвесторов, а главным образом, с отсутствием потребителей электроэнергии из-за непрерывно ухудшающейся политической обстановки. Первоначально были надежды, что энергия будет передаваться в Швецию, Литву, Эстонию, Латвию, но теперь это нереально. Калининградский регион уже после ввода в работу ТЭЦ-2 (двух ПГУ-450) не является дефицитным, поэтому в строительстве нет необходимости. Были попытки рассмотреть замену двух энергоблоков ВВЭР-1200 на ВВЭР-640 и КЛТ40С, но такая станция будет слишком дорогой, сбыт энергии будет по-прежнему проблематичным.
Параллельно в этом регионе идет развитие истории, связанной со строительством атомных станций в Литве. С 1984 г. по 2009 г. работала Игналинская АЭС (1-й блок РБМК-1500 был остановлен в конце 2004 г., 2-й блок в конце 2009 г.). Строительство 3-го блока того же типа было приостановлено, 4-й так и не начали строить. Условием вступления Литвы в ЕЭС было закрытие опасной с точки зрения Европы станции с реакторами РБМК. После закрытия Игналинской АЭС было решено строить вблизи Игналинской новую Висагинскую АЭС с привлечением финансирования Польши, Латвии и Эстонии. Затем состав инвесторов менялся, привлекли производителя основного оборудования американскую компанию Westinghouse Electric Company (AP-1000 реактор повышенной безопасности, двухконтурный водяной) или японскую фирму GE Hitachi (мощность стандартного блока ABWR составляет 1350 МВт, улучшенный кипящего типа). В 2012 г. в Литве состоялся референдум, на котором 65% жителей проголосовали против атомной станции. Польша вышла из этого проекта еще в 2011 г. в связи с желанием строить свою АЭС. Литва задумывается, нужно ли ей строительство, т.к. предполагается строительство энергомостов, связывающих ее энергосистему со Швецией и Польшей. В октябре 2015 г. продолжаются разговоры между руководством стран Прибалтики относительно возможности объединения для финансирования строительства Висагинской АЭС. Дело осложняется тем, что в 2013 г. Беларусь начала строительство Островецкой АЭС по российскому проекту (два энергоблока ВВЭР-1200 общей мощностью 2300 МВт) с помощью российского кредита в 10 млрд. долл., 1-й блок по плану должен быть введен в 2018 г., 2-й блок – в 2020 г.
Большие претензии с точки зрения экологической безопасности Островецкой АЭС предъявляют Литва и Австрия. Тем более, что источником воды для АЭС будет река Вилия, протекающая через Вильнюс (в Литве она называется Нярис).
Но, кроме ГЭС большой и средней мощности, в его составе находятся действующие и строящиеся ТЭЦ и ГРЭС, 1 приливная электростанция, 1 ветроэлектростанция в Калмыкии, 3 геотермальных электростанции на Камчатке, сбытовые компании, научно-исследовательские и проектные организации гидроэнергетики. Общая мощность ТЭЦ и ГРЭС этой компании на Дальнем Востоке равна около 9000 МВт(э).
ОГК. Первоначально на основе региональных энергосистем сформировались 6 ОГК (оптовые генерирующие компании, содержащие, в основном, ГРЭС) – ОГК-1…ОГК-6 со средней мощностью 9 ГВт и 14 ТГК (территориальные генерирующие компании, содержащие, в основном, ТЭЦ и котельные) ТГК1…ТГК14 со средней мощностью 3 ГВт. С течением времени произошли слияние некоторых компаний, смена владельцев, изменение названий. В результате на сегодня владельцы энергокомпаний выглядят следующим образом.
В настоящее время в России работают типовые ГРЭС мощностью 1000-1200, 2400, 3600 МВт и несколько уникальных, используются агрегаты по 150, 200, 300, 500, 800 и 1200 МВт. Среди них следующие ГРЭС, входящие в состав ОГК:
- Верхнетагильская ГРЭС - 1500 МВт;
- Ириклинская ГРЭС - 2430 МВт;
- Каширская ГРЭС - 1910 МВт;
- Нижневартовская ГРЭС - 2013 МВт;
- Пермская ГРЭС - 2400 МВт;
- Уренгойская ГРЭС - 498 МВт.
- Гусиноозёрская ГРЭС - 1130 МВт;
- Костромская ГРЭС - 3600 МВт;
- Печорская ГРЭС - 1060 МВт;
- Харанорская ГРЭС - 655 МВт;
- Черепетская ГРЭС - 1735 МВт;
- Южноуральская ГРЭС и ГРЭС-2 - 1707 МВт.
Пуск в 2016 г.
На ЭС-2 планируется ПГУ.
ЭС-3 – пионер теплофикации в 1924 г. был проложен 1-й теплопровод,
но сейчас ее переводят в режим Введенской перекачивающей насос-ной станции
Еще нужно помнить о Северо-Западной ТЭЦ (владелец ИнтерРАО) 2 блока ПГУ-450 – 900 МВт (э) и 700 Гкал/ч тепловая и о Юго-Западной ТЭЦ – ПГУ-200 сдан в эксплуатацию, ПГУ-300 строится (оба блока на базе итальянских ГТУ) общая мощность 570 МВт (э) и 660 Гкал/ч (т). Владелец город (ГУП “ТЭК СПб”).
ТГК-2 – Области Архангельская, Вологодская, Костромская, Новгородская, Ярославская; 11 ТЭЦ и 5 котельных имеют общую мощность 2341 МВт(э) и 8695 Гкал/ч (т).
ТГК-3 (ПАО “Мосэнерго”) — В Москве и Московская области находятся 15 электростанций (в основном, ТЭЦ и районные станции теплоснабжения, или котельные; на ТЭЦ уже много блоков ПГУ) общей мощностью 13300 МВт(э) и 43400 Гкал/ч (т).
ТГК-4 (ПАО “Квадра”) – Белгородская, Брянская, Воронежская, Курская, Липецкая, Орловская, Смоленская, Тамбовская, Калужская, Рязанская, Тульская области; 21 электростанции (ТЭЦ) и 291 котельная общей мощностью 3272 МВт(э) и 13629 Гкал/ч (т).
ТГК-5 (ПАО “Т-Плюс”) – 15 областей Урала и Поволжья, 53 ТЭЦ, 4 ГРЭС и 2 ГЭС установленная мощность 14300 МВт(э), 58600 Гкал/ч (т). В 2014 г. объединились ТГК-5, ТГК-6, ТГК-7 и ТГК-9. Основные владельцы Энергохолдинг “Комплексные энергетические системы” и “Волжская ТГК”.
ТГК-8 — ООО “Лукойл-Экоэнерго” (бывшая Южная генерирующая компания). В ее составе Цимлянская ГЭС — Ростовская область; Краснополянская ГЭС – Краснодарский край; Белореченская ГЭС – Краснодарский край; Майкопская ГЭС – Республика Адыгея общей мощностью 298 МВт(э).
ТГК-10 – Fortum (финская компания, открывшая российский филиал). В состав энергокомпании входят 7 ТЭЦ (Тобольска, Тюмени, Челябинска и обл.), 2 ГРЭС (Няганская и Челябинская), энергосистемы Урал и Западная Сибирь, тюменские и челябинские тепловые сети. Суммарная установленная мощность 4903 МВт(э), 10916 Гкал/час. На ТЭЦ и ГРЭС устанавливаются ПГУ, в т.ч. по схеме сброса отходящих газов в энергетический котел.
ТГК-11 – Омская и Томская области, 4 ТЭЦ и районные котельные г. Омска имеют установленную мощность 1517 МВт(э) и 4964 Гкал/ч(т).
ТГК-12 (Кузбассэнерго) – Кемеровская область и Алтайский край; 7 ТЭЦ и 3 ГРЭС имеют установленную мощность 4500 МВт(э), 8744 Гкал/ч(т).
ТГК-13 (Енисейская ТГК) – Красноярский край, Хакассия; 4 ТЭЦ имеют установленную мощность 1028 МВт(э), 2991 Гкал/ч(т). ТГК-13 и ТГК-12 входят в группу «Сибирская генерирующая компания».
ТГК-14 – Забайкальский край и Бурятия; 8 ТЭЦ имеют 668 МВт(э) и 2798 Гкал/ч(т).
Итого, все ТГК имеют суммарную установленную электрическую мощность 50345 МВт(э) и 168988 Гкал/ч(т).
Таким образом, общая установленная мощность ТЭЦ и ГРЭС рассмотренных выше форм собственности (ОГК, ТГК, РусГидро) равна 120 ГВт. Примерно 39 ГВт(э), или 25% мощностей тепловых станций приходятся на других собственников, в том числе ТЭЦ промышленных предприятий (блок-станций).
На фоне такой структуры большой энергетики за последние 20 лет в России возникла рассмотрены ее особенности.
Представляет интерес рассмотрение терминологии энергетики, приведенной в профильных стандартах.
Терминология. Терминология по электростанциям и теплоэнергетике приведена в ГОСТ 19431-84 “Энергетика и электрификация. Термины и определения” и в ГОСТ 26691-85 “Теплоэнергетика. Термины и определения”. Здесь приводятся определение терминов, в том числе разрешенных упрощений и недопустимых терминов, применяемых на практике, их переводы на другие языки.
В названных ГОСТах есть понятие блок-станции, оно, видимо, ближе всех к термину мини-ТЭЦ. Кроме того, есть понятия ГеоТЭС, ГТУ, ПГУ, ПТУ, ПТЭС, ПГЭС, ГТЭС, ТЭЦ, ТЭС, ГЭС, СЭС, стационарная ДЭС, МГДЭС, Термоядерная электростанция, АЭС и другие.
Часть из этих понятий имеет непосредственное отношение к практике, часть относится только к теории или будущему энергетики.
Например, газотурбинные установки (ГТУ), газотурбинные электростанции (ГТЭС), геотермальные электростанции (ГеоТЭС), парогазовые установки (ПГУ), парогазовые электростанции (ПГЭС), паротурбинные установки (ПТУ), тепловые электростанции (ТЭС), конденсационные электростанции (КЭС), теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), стационарные дизельные электростанции (ДЭС), атомные электростанции (АЭС), атомная теплоэлектроцентраль (АТЭЦ), атомная станция теплоснабжения (АСТ), солнечная электростанция (СЭС) получили большее или меньшее распространение.
Относительно редким видом в мировой энергетике являются воздушно-аккумулирующие газотурбинные электростанции (ВАГТЭС). Это станции, выполняющие функции сглаживания нагрузки электрической сети в течение суток. Отличие от обычных ГТУ состоит в том, что сжатый воздух после компрессора может закачиваться в подземные аккумуляторы при снижении электрической мощности ГТУ и в периоды пикового потребления напротив он добавляется из аккумуляторов к сжатому воздуху после компрессора. Это позволяет производить дорогую пиковую электроэнергию в значительных количествах при меньших затратах топлива. Функция ВАГТЭС такая же, как и ГАЭС. Состояние по видам и распространенности ВАГТЭС в мире приведено в книге РФФИ . В России таких станций нет.
Солнечно-топливная электростанция (СТЭС) практически не получила распространения, за исключением единичных установок малой мощности, термоядерная электростанция, возможно, появится в далеком будущем, магнитогидродинамическая электростанция (МГД-электростанция) имеется в единственном экспериментальном варианте и вряд ли в ближайшие годы будет востребована в промышленности.
В указанных ГОСТах отсутствуют термины: мини-ТЭЦ, газопоршневые агрегаты (установки) — ГПА, газопоршневые электростанции — ГПЭС, ветряные электростанции — ВЭС, БиоТЭС – станции, работающие на пеллетах, гранулах, отходах деревообработки, биогазовые ТЭС – работающие на газах метантенков, ПЭС – приливные электростанции.
В разных городах используются разные названия источников теплоснабжения. В Москве Районная станция теплоснабжения (РТС), в Петербурге Котельная (разрешенное сокращение) – или полное название Котельная станция теплоснабжения.
Малая энергетика. Состояние и перспективы.
Несмотря на отсутствие термина мини-ТЭЦ в нормативной документации, в последние 20 лет произошло негласное фактическое разделение на большую и малую теплоэнергетику.
Приведенный на сайте включает станции разных типов, работающих на разных видах топлива, кроме дизельного, мощностью от 15 кВт до десятков МВт. Общая мощность ПТУ – около 2 ГВт, ГТУ – около 4,5 ГВт, ГПА – около 1,2 ГВт. Общее количество мини-ТЭЦ порядка 1,5 тысяч, их общая мощность 7,7 ГВт, то есть, средняя мощность мини-ТЭЦ равна 5 МВт. В США количество станций мощностью менее 60 МВт — 12 миллионов, общая мощность 220 ГВт, темп ввода новых мощностей 5 ГВт в год.
Официальные цифры. На сайтах, где представлена информация по малой энергетике, говорится о том, что тепловые станции мощностью менее 100 МВт имеют общую мощность около 4,5 ГВт, тепловые станции мощностью более 100 МВт – имеют общую мощность около 150 ГВт.
По Генеральной схеме размещения объектов электроэнергетики до 2030 года должно быть введено в работу от 3,1 (базовый вариант) до 5,9 ГВт (максимальный вариант) объектов малой энергетики. Агентство прогноза балансов в энергетике (АПБЭ) предлагает ввести до 2030 г. объекты распределенной генерации общей мощностью до 50 ГВт за счет снижения ввода мощностей средней и большой энергетики. Фактически приведенные цифры означают, что реальный учет объектов малой энергетики Министерство энергетики России не ведет.
Анализ объектов Перечня мини-ТЭЦ показывает, что есть несколько групп станций: энергоисточники топливодобывающих компаний, энергоисточники ведомственных предприятий, энергоисточники муниципальные, электростанции малой мощности ОГК и ТГК.
Стихийное понимание сути термина мини-ТЭЦ обсуждается в №7 журнала “Новости теплоснабжения”, 2004 г. В этой статье предлагается под мини-ТЭЦ понимать только вновь сооружаемый машзал с электро- и теплогенерирующим оборудованием при единичной мощности агрегатов до 25 МВт(э).
Аналогичные понятия — альтернативная энергетика, распределенная энергетика, мини-ТЭЦ, малая энергетика, когенерация, теплофикация, тригенерация, SSSP (Small-Scale Steam Power), SS CHP (Small-Scale Combined Heat and Power). Несмотря на разнообразие новых терминов, все они относятся к объектам с малым радиусом действия, производящим, как правило, два вида энергии в эффективно работающем оборудовании.
На сегодня выгодные условия работы мини-ТЭЦ – работа в параллель только на собственные нужды без выдачи в сеть. Это связано с действующими Правилами работы электростанций на оптовом и розничном рынках электроэнергии.
Нередко мини-ТЭЦ располагается вблизи существующей котельной, при этом для повышения показателей мини-ТЭЦ часть нагрузки котельной передается мини-ТЭЦ. Удельный расход электрической мощности собственных нужд находится на уровне 10…20 кВт∙ч/Гкал. Районные котельные ГУП “ТЭК СПб” имеют нагрузку 220 Гкал/ч, собственные нужды по электроэнергии — 2,4 МВт.
Благоприятные условия для появления мини-ТЭЦ связаны с разработкой различных технологий, имеющих высокий ресурс на уровне 30000…80000 часов (срок работы до капитального ремонта), достаточно высокий к.п.д., приемлемую стоимость. При существующих тарифах на электрическую и тепловую энергию срок окупаемости таких мини-ТЭЦ для многих объектов находится на уровне 8-10 лет.
Малая энергетика
Малая энергетика - направление энергетики, связанное с получением независимых от централизованных сетей тепла и электричества . Характерной чертой установок в малой энергетике являются компактные размеры генераторных блоков и, как правило, мобильность конструкций.
Например, турбина ТЭЦ вырабатывает 20 МВт, потребляя тепло, сжигаемых в печах отходов лесопереработки, свозимых на ТЭЦ в радиусе 100 км. Эта централизованная схема требует и прокладки сетей электроснабжения, и наличия персонала для ТЭЦ и парка грузовиков для перевозки горючих отходов. Тогда как, 20 малых предприятий могут сжигать отходы на местах, вырабатывая на малых энергоустановках по 100 кВт для собственных нужд и не оплачивать услуги ТЭЦ и парк грузовиков.
Возможность и необходимость утилизировать отходы
Использование горючих отходов сегодня приводит к дополнительному развитию современной экономики. Их неиспользование - к интенсивному загрязнению окружающей среды.
Жителям городов знакома проблема «полигонов» - огромных свалок мусора, который не был отсортирован и утилизирован современными способами. Между тем от 20 до 40 % объёма отходов - это ГБО (горючие бытовые отходы). В крупных городах сегодня и ставят заводы по переработке мусора, а в малых населенных пунктах? Здесь необходимы решения малой энергетики. Цель данной публикации - изучение опыта решения проблем выделения ГБО и их эффективной утилизации.
В лесном секторе России занято около 2 млн человек (свыше 3 % трудоспособного населения страны). Жизнь сотен тысяч людей проживающих в северных областях России, практически полностью зависима от лесных ресурсов . Опилками, корой, стружкой завалены огромные территории, прилегающие к предприятиям лесопереработки.
В сельском хозяйстве проблема утилизации отходов сельскохозяйственной переработки и животноводства стоит не так остро, как в лесной отрасли, но энергия, которую можно получить, может значительно снизить стоимость производимых продуктов.
Направления применения
Удалённые населенные пункты
Огромные территории страны и в ХХI веке не подключены к централизованным сетям электроснабжения, а ещё больше населенных пунктов не имеют магистрального газа. До 1991 года проблемы решались - регулярный «северный завоз» и подобные дорогостоящие мероприятия - привоз бочки солярки часто обходился в тонну авиационного керосина. С 90-х годов такая помощь резко сократилась. Многие удаленные малые населенные пункты либо просто исчезли, либо поставлены на грань выживания. Их судьба сегодня зависит от развития малой энергетики. В шести направлениях «энергоэффективной политики» , утвержденной в 2009 году. Пятый пункт - это «малая комплексная энергетика» и шестой пункт - «инновационная энегетика» (Материалы Комиссии по Энергоэффективности при Президенте РФ) . Задача - как использовать ресурсы, находящиеся на месте для получения тепла и электричества - решается сегодня многими независимыми производителями печей, котлов, микротурбин, генераторов и другого энергетического оборудования. Новые выставки, такие как «Альтернативная энергетика» на ВВЦ и «Energy Fresh» в Гостином дворе Москвы показывают заметный рост предложений предприятий в сфере малых энергомощностей.
Независимые малые производства
Россия обладает более чем 20 % процентами мировых запасов деловой древесины. Компактные и доступные решения в малой энергетике, позволяющие решать проблему утилизации отходов лесопереработки, выработки тепла и электричества необходимы для развития новых малых производств, для увеличения доли переработки леса на местах.
Альтернативные поставки в сеть
На 2011 год поставки в централизованную сеть в России энергии независимыми малыми производителями никак не поощряются. В то же самое время, в странах Евросоюза покупка электроэнергии у независимых «альтернативных» производителей - это важнейший рычаг развития малой и альтернативной энергетики. К примеру, в республике Литва покупка электроэнергии у малых источников генерации производится по тарифам, вдвое превышающим их отпуск предприятиям и населению. Благодаря существенным дотациям и постоянному росту цены углеводородов, расширение альтернативных малых энергопроизводств уже более 10 лет выгодно, и большое количество предприятий находит свою нишу в производстве компактного и доступного оборудования, помогающего получать энергию из энергии ветра, воды, солнца или при сжигании горючих отходов.
Источники энергии
Каждый год открываются новые возможности получения небольшими установками тепловой и электрической энергии. В этом разделе перечисляются основные и будут добавляться новые, интересные решения.
Энергия малых рек
Сегодня серийно выпускаются гидротурбины для малого, среднего и высокого давления потока воды. Даются рекомендации и предлагается рядом предприятий технические решения для сооружения объектов, предполагающих установку гидротурбин. Здесь будет подробно рассмотрен опыт отечественных предприятий и зарубежных компаний, выпускающих подобную продукцию. Развитие малой гидроэнергетики в России сегодня сталкивается с рядом административных барьеров: «Российская газета» Карелия готова сделать ставку на развитие малой гидроэнергетики
Горючие отходы
Отходы лесопереработки, сельского хозяйства, ГБО - «горючие бытовые отходы» - всё что горит должно быть сожжено! И сожжено эффективно. Наука сжигания опилок сегодня значительно опережает науку сжигания дров! [неавторитетный источник? ]
Кратко о применимости процессов пиролиза:
В Советском Союзе Институт Электрификации Сельского Хозяйства ВИЭСХ разработал множество установок по сжиганию лесных и сельскохозяйственных отходов переработки. Главный упор делался и делается на процессы пиролиза - это когда опилки нагревают до 700 С, получая недоокисленный газ СО, а его уже сжигают на выходе интенсивной подачей воздуха, попутно сжигая всё остальное, что выделилось из опилок. СО и другие горючие газы, называемые вместе «пиролизный газ», планировалось подавать на ДВС, в том числе и на дизели. Однако, в ходе экспериментов в лабораториях ВИЭСХ было выявлено серьёзное выделение из пиролизного газа смол, закоксовывающих двигатели, что свидетельствует о нерентабельности данного процесса, несмотря на периодическое появление в СМИ информации о новых фильтрах, с помощью которых пиролизный газ можно сделать «безопасным» для ДВС. Делая вывод из работ учёных института, следует рассматривать полезным процесс сжигания горючих отходов с целью получения давления нагретых газов, в частности паров воды.
Опилки и сельскохозяйственные отходы сегодня сжигают и с применением процессов пиролиза, и в «кипящем слое» (сноска) и смешивая с подаваемым воздухом и другими способами (фото установок, фото схемы Тамбовского института сельского хозяйства) - главное при сжигании - это получение тепла и давления нагретого рабочего газа, который, в дальнейшем, очевидно, должен подаваться на Двигатели Внешнего Сгорания, в частности, турбины. Применению турбин и «микротурбин» в комплексах малой энергетики пишется много, но информация собранная автором у производителей котлов, таких как «Heizomat» Германия, «Экодрев» Тверь и «Ковровские котлы» говорит об отрицательном опыте применения паровых турбин в комплексах, утилизирующих лесо- и сельхоз- отходы. Турбины, по отзывам специалистов, очень чувствительны к перепадам давления пара на входе и к нагрузке на выходе, имеют дорогостоящую систему управления и очень дорогое обслуживание. Совместимы ли эти качества сегодня с понятием «малая энергетика»? Автор считает правильным согласиться с мнением практиков, затратившим немалые средства на покупку зарубежных турбин и давшим отрицательное заключение.
Последнее время много пишется о разработке на базе поршневых ДВС «паропоршневых двигателей», которые продолжают эффективно работать и при значительных перепадах давления пара. Это новое слово в двигателестроении означает принятый за основу стандартный ДВС и снижение его эффективности до 10-15 %, а также новый виткок борьбы с коррозией в непредназначенных для работы с паром двигателях. Очевидно что, все меры по защите ДВС от коррозии приближают «паропоршневой» двигатель к стоимости турбин, но оставляют массу ДВС, снижая ещё отдачу по мощности в разы. Однако, набрав в любом поисковике запрос по «паропоршневым двигателям» можно прочитать у производителей более лестные отзывы.
Вышесказанное подлежит обсуждению при получении новой информации от эксплуатирующих различные двигательные установки организаций. Очевидно, что работа над двигательными установками, предназначенными для малых энергетических комплексов, сжигающих отходы, сегодня продолжается.
Ветроэнергетика
До начала 1990-х годов европейское первенство удерживала страна - родоначальник ветроэнергетики - Дания. Тем не менее во второй половине 1990-х гг. Дания уступила его Германии, мощности ветроустановок которой в 1999 году достигли 4 млн кВт, а выработка электроэнергии на них - б млрд кВт ч. К тому же в отличие от Дании, где преобладают мелкие автономно работающие установки, для Германии более характерны крупные «ветровые фермы». Больше всего их на самом «продуваемом» участке её территории - побережье Северного моря в пределах земли Шлезвиг-Гольштейн [уточнить ] .
В России ветроэнергетика сегодня и является малой энергетикой. Потому, что никак не субсидируется. Большое количество IT-коллективов разрабатывают темы тихоходных электрогенераторов и высокотехнологичных редукторов, придумывают разные формы ветро турбин и производят отдельные экземпляры .
Тепло Земли
Средний рост температуры близ поверхности Земли оценивается в 20oС на 1 км. вглубь от поверхности. Наиболее достоверные температурные данные относятся к самой верхней части земной коры, вскрываемой шахтами и буровыми скважинами до максимальных глубин- 12 км (Кольская скважина).Основы геологии Н.В.Короновский, А.Ф.Якушова Преобразование этого тепла в электрическую энергию сложная и дорогостоящая задача. Большинство машин, созданных для этой цели используют принцип тепловых насосов .
Однако, во многих регионах тепло Земли подходит к поверхности так близко, что требует сопоставимых с традиционной энергетикой затрат на освоение. Наиболее известные примеры Курильские острова и Исландия , которая смогла превратить альтернативную энергетику в серьёзную отрасль национальной экономики. По различным данным, более 25% всей электроэнергии в стране производится на гелиотермальных электростанциях.
Энергия Солнца
В настоящее время активно развиваются два направления преобразования энергии Солнца в электрическую. Это "Фотовольтаника" и "Концентрированная солнечная энергия".
Первое направление принято отождествлять с солнечными батареями - пластинами, несущими на себе на себе множество фотоэлементов, преобразующих падающий свет в электрический импульс. Это направление активно развивается - КПД "солнечных батарей" постоянно растет, а стоимость снижается, и они всё чаще применяются в быту и на производстве, покрывая всё больше крыш в Западной Европе. У этого направления появился альтернатива - набор "наноспиралей", объединенных на тонких пленках - инфракрасное излучение сразу преобразуется в электрический импульс
"Концентрированная солнечная энергетика" CSP - более давний способ извлечения энергии Солнца - использует принцип концентрации и направления лучей Солнца на элементы, в котором теплоноситель приобретает более высокую температуру (например нагревается газ), либо меняет физическое состояние (например закипает вода) и далее энергоноситель поступает в расширительную машину, в которой отдает свою энергию электрогенератору (схема). В этих технологиях есть отдельные направления:
- применение солнечных коллекторов - наборов стеклянных трубок с задней зеркальной поверхностью, возвращающей лучи на трубку с теплоносителем, находящуюся внутри стеклянной трубки (как правило в вакууме). Это направление активно развивается - коллекторы становятся всё надежнее, доступнее по цене и составляют активную конкуренцию пластинам с фотоэлементами. Лидерство в производстве солнечных коллекторов прочно держит Китай
- применение зеркал. Существует множество форм современных малых и больших установок, в которых солнечные лучи концентрируются зеркалами самой разнообразной формы на точечные или трубчатые носители нагреваемого газа или жидкости. Огромное внимание этому направлению солнечной энергетики уделяется в Испании, которая стала здесь признанным лидером Бизнес-Испания 2010
- линзы и другие, пока малоприменимые варианты.
Развитие технологий часто приводит к резкому удешевлению ранее дорогостоящих методов. На сегодня первые два направления наиболее применимы. Фотовольтаника имеет явное преимущество, особенно ценное для малой энергетики - непосредственное получение электроэнергии на малых установках, без каких-либо трудоемких преобразований. Направление CSP преобразует энергию Солнца обычно в перегретый пар, который затем направляется на турбину для вращения электрогенераторов. Высокая цена турбин пока сдерживает это направление в малой энергетике, однако множество Европейских программ развития науки и техники время от времени предлагают гранты за создание "Маломощного парового двигателя для устройств Концентрированной Солнечной Энергетики"
