Возобновляемые источники энергии: состояние, проблемы, перспективы использования в Республике Беларусь

Так, еще в 1999 г. в главном  корпусе МГЭУ им. А. Д. Сахарова смонтированы и успешно используются для обеспечения  горячего водоснабжения  плоский  солнечный  коллектор  производства  австрийской  фирмы «DOMA  Solartechnik»,  а  также  фотоэлектрические  панели  для  электроснабжения аварийного освещения подвального помещения [2].

    Примером успешного внедрения солнечной фотоэлектрической установки в реальных условиях является подобная установка, действующая на базе УНК «Волма» – Центра возобновляемой энергетики МГЭУ им. А. Д. Сахарова.

Полученные  экспериментальные  данные  свидетельствуют  о  перспективности  использования солнечной энергетики в качестве возобновляемого источника  энергии в летнее время в условиях Центральной зоны Республики  Беларусь.  Размеры  одного  модуля  составляют:  длина  – 1425 мм, ширина – 652 мм, толщина – 36 мм, вес – 12,2 кг. Фотоэлектрическая система позволяет подавать электрический ток в однофазную сеть района. По информации Департамента по энергоэффективности Государственного комитета по стандартизации Республики Беларусь, в 2011 г. была смонтирована и запущена в эксплуатацию первая в г. Могилеве солнечная электростанция. [4].

В  2010 г.  в  Солигорском  районе  введена в эксплуатацию  отечественная гелиоводонагревательная  установка тепловой  мощностью 160 кВт.  Аналогичную установку планируется внедрить  в пансионате «Озерный» Национального банка Республики Беларусь.

Подводя итог, можно сказать, что государство заинтересовано в построении электрических станций, использующих энергию возобновляемых источников. И на данный момент, мы видим, что попытки реализовать это  увенчиваются успехом. Таким образом, в Республике Беларусь вопрос об увеличении в энергетике страны доли установок, работающих на энергии возобновляемых источников, остается открытым. Поэтому была поставлена тактическая задача, что после 2012 г. сохранять долю местных ВЭР на уровне 25 %, что составит значительную долю в энергосбережении страны.

 

 

 

 

 

 

 

ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ В РБ

 

На четверти территории нашей  страны среднегодовая скорость ветра  превышает 5 м/с (при среднегодовой  скорости ветра равной 4,3 м/с по стране). Такая скорость соответствует мировым требованиям по показателям коммерческой  целесообразности  внедрения ветроэнергетических установок. Выборочные обследования зон внедрения этого оборудования на территории Республики Беларусь показали, что при правильном выборе места постановки ветроагрегата (на возвышениях, открытой местности, на берегах водных активов и т. п.) среднегодовая скорость ветра может достигать 6–7 м/с. Наиболее  эффективно  использовать  ветротехнику  на  территориях зон со скоростью ветра выше 5 м/с. К ним относятся возвышенности севера  и северо-запада  республики,  центральная  зона  Минской области, Витебская возвышенность.  Использование ВЭУ в указанных зонах гарантирует выработку электроэнергии в обьеме 6,5–7,5 млрд кВт·ч. Согласно  стратегии развития  энергетического потенциала  Республики  Беларусь,  на  территории  нашей страны  выявлено  1840 площадок для размещения ветроустановок с теоретически возможным энергетическим потенциалом более 1600 МВт. Выявленные площадки – это в основном ряды холмов высотой от 20 до 80 м, где фоновая скорость ветра может достичь 5–8  м/с и на  каждой  из  них можно разместить  от  3  до 20 ВЭУ с номинальной рабочей скоростью ветра 12–15 м/с.

В ближайшие годы в области  ветроэнергетики в Беларуси планируются  к реализации следующие крупные проекты:

1. ветропарк в Лиозненском районе Витебской области (электрическая мощность 60 МВт);
2. ветропарк  в Дзержинском районе  Минской области (электрическая мощность 160 МВт; возведением ветропарка будет заниматься немецкая фирма Enertrag, сроки реализации проекта 2011–2014 гг.); 
3. ветропарк  в Новогрудском  районе  Гродненской области (электрическая мощность 25 МВт);
4. ветропарк в Ошмянском  районе  Гродненской области (электрическая мощность 15 МВт);
5. ветропарк в Сморгонском районе Гродненской области (электрическая мощность 15 МВт).[8]

В  целом  ветропарков  в 2011–2015  гг.  может быть  построено суммарной мощностью до 300 МВт.  Требование  уменьшения  минимальной стартовой скорости  ветра было одной из причин разработки отечественных ВЭУ. Как указывалось выше,  в Беларуси  разработкой ветроэнергетических установок занимается ООО «Аэрола». Одна из последних разработок предприятия – модульная ветроэнергетическая установка М-75 мощностью 75 кВт.

Одним из направлений использования  ветроэнергетических установок  в Республике Беларусь на ближайшую  перспективу будет их применение для привода насосных станций  небольшой мощности и подогрева  воды  в  сельскохозяйственном  производстве.  Эти  области  применения характеризуются  минимальными  требованиями  к  качеству  электрической  энергии, что позволяет резко  упростить и удешевить ветроэнергетические  установки.

Примером  установки  небольшой  мощности,  которая  находится  на территории учебно-научного комплекса  МГЭУ им. А. Д. Сахарова «Волма» –  Центра возобновляемых источников энергии, является ветроэнергетическая установка  ВЭУ-6 производства ООО «Аэролла» для автономного использования вырабатываемой электрической энергии на территории комплекса. Конструкция ВЭУ-6 позволяет получать энергию при скорости ветра уже около 2 м/с.

Согласно данным, приведенным  в Концепции энергетической безопасности  Республики  Беларусь,  в  настоящее  время  осуществляется строительство  первой геотермальной установки  с тепловой мощностью 1–1,5 МВт  для  обеспечения  тепловой  энергией  тепличного  комбината в пригороде  г. Бреста.

В  соответствии  с  Постановлением  Совета  Министров  Республики Беларусь от 17 декабря 2010 г. № 1838 в стране реализуется Государственная  программы строительства в 2011–2015 гг. гидроэлектростанций.  Программа  предусматривает  строительство  и  реконструкцию 33 ГЭС суммарной  мощностью 102,1 МВт, в т. ч. 20 микроГЭС суммарной мощностью 0,75 МВт, 9 малых и мини-ГЭС суммарной мощностью 2,34 МВт и 4 крупные ГЭС суммарной мощностью 99 МВт.

Суммарная  годовая  выработка  электроэнергии  вводимыми  ГЭС  должна составить около 463 млн кВт·ч, в т. ч.: микроГЭС – 3,8 млн. кВт·ч; малые и мини-ГЭС – 8,7 млн кВт·ч; крупные ГЭС – 450 млн кВт·ч [5]. 

С учетом ежегодной выработки  электроэнергии на существующих ГЭС  производство  электроэнергии  на  ГЭС  республики  к  2015 г.  будет  составлять  порядка  510  млн кВт·ч.  Суммарная экономия  топлива при вводе в эксплуатацию новых ГЭС мощностью 102,2 МВт будет составлять 120 тыс. т у. т..

По  метеорологическим  данным  в  Республике  Беларусь  в  среднем  250 дней в году пасмурных (185 с переменной облачностью) и 30 ясных, а среднегодовое поступление  солнечной энергии на земную поверхность  с учетом ночей и облачности составляет 245 кал на 1 см2 в сутки, что эквивалентно 2,8 кВт·ч на 1 м2 в сутки, а с учетом коэффициента полезного действия преобразования 12 % – 0,3 кВт·ч на 1 м2 в сутки.[8]

Анализ  распределения  интенсивности  падающего  излучения  в  европейском  регионе  показывает,  что  хотя  территория  нашей  страны и не находится в южных  широтах, природные условия для  развития солнечной энергетики у  нас даже лучше, чем в Германии – стране, являющейся одним из мировых  лидеров в солнечной энергетике.

С учетом климатических условий  Республики Беларусь основными направлениями  использования энергии солнца будут  гелиоводонагреватели и различные гелиоустановки для интенсификации процессов сушки и подогрева воды в сельскохозяйственном производстве и других бытовых целей.

Энергия солнца может также  использоваться для кондиционирования  воздуха, а также для получения  холода. При этом, как правило, используют  абсорбционные  холодильные  установки.  Такие  холодильные установки  используют в сельском хозяйстве  во многих странах.

Одна  из  перспективных  областей  использования  солнечной  энергии – это гидротеплицы. В этих теплицах днем осуществляется аккумуляция солнечной энергии за счет теплопоглощающих материалов. Ночью аккумулированная  теплота передается  потоку  воздуха,  направляемому вентиляторами в теплицу. Наиболее проста конструкция гелиотеплицы, в которой грунт и основание под ним служат аккумуляторами теплоты, а солнечные коллекторы размещают на строительных конструкциях теплицы или совмещают с ними. В гелиотеплицах чаще всего используют систему воздушного отопления.

Для сушки зерна, сена, для  сохранения сухофруктов, овощей и т. д. используют  коллекторы, состоящие  из  полиэтиленовых ребристых воздуховодов,  окрашенных  в  черный  цвет.  Воздух,  проходя  через  трубы, нагревается, а затем направляется по назначению.

В целом, энергетический потенциал  использования солнечной энергии  оценивается в величину до 10 тыс. т у. т.

Леса  являются  основным  источником  производства  биомассы.  В  Республике  Беларусь  площадь  лесных земель составляет 9 248 тыс. га (38 % территории). Общий запас древесины  на корню оценивается в 1,56 млрд м3, в т. ч. спелой и перестойной – 196,7 млн м3, а ежегодный средний прирост – 25 млн м3.

Энергетическая ценность 1 тонны условного топлива (т у. т.) эквивалентна приблизительно 2,33 т  древесины при влажности 10 %. Таким  образом, суммарный годовой энергетический потенциал лесных остатков в Беларуси,  которые  можно  использовать  без  ущерба для  окружающей среды, составит от 3 до 4 млн т у. т.

При проведении плановых рубок  с одновременной уборкой естественного  отпада в лесах лесного фонда  республики ежегодно заготавливается  около 6 млн м3 дровяной древесины. Наращивание объемов заготовки древесного  топлива до 1 млн т у. т., предусмотренных Концепцией энергетической безопасности Республики Беларусь в 2020 г., возможно и за счет уборки естественного отпада.

Экономически  и  экологически  целесообразный  объем  использования  отходов  лесозаготовок  в  энергетических целях  составляет  около  0,5  млн м3.[1]

Одним из источников биомассы являются твердые бытовые отходы. На одного жителя планеты в среднем  приходится до 300 кг отходов в год, часть из которых пригодна для  получения энергии.

Объемы перерабатываемой древесины на лесопильных и деревообрабатывающих производствах республики позволяют в настоящее время ежегодно получать и использовать в энергетических целях до 1,5 млн м3 отходов деревообработки, самого дешевого сырья для производства древесной топливной щепы.

Отходы  деревообработки  являются  одновременно  сырьем  и  для производства  гранулированного  древесного  топлива –  экспортной  продукции, пользующейся повышенным спросом  на зарубежном рынке. 

В настоящее время в  республике древесное топливо используется на 7 мини-ТЭЦ и в более 3000 котлов.

Государственная программа  строительства энергоисточников на местных видах топлива в 2010–2015 гг.  (Национальный  реестр  правовых актов Республики  Беларусь,  2010 г.,  № 183,  5/32215)  предусматривает строительство 161 энергоисточника на местных видах топлива суммарной электрической мощностью около 48 МВт и тепловой мощностью до 1026 МВт. Требуемый объем древесного топлива для эксплуатации указанных мощностей составляет 286 тыс. т у. т.

С  учетом  природно-климатических  и хозяйственных условий нашей  страны наиболее перспективными для  биоэнергетики культурами являются кукуруза, рапс, многолетние травы, зерновые и зернобобовые культуры.

В  Беларуси  площадь  пашни,  занятая  зерновыми  культурами,  составляет около 2 млн га. С этой площади можно получить приблизительно 2 млн т соломы. Общий потенциал отходов растениеводства оценивается до 1,46 млн т у. т.  в год. 

В соответствии с балансом использования соломы в сельскохозяйственных  организациях  Республики  Беларусь  за  2009 г.  из  8 000 тыс. т, полученных  из  зерновых  и  зернобобовых  культур,  свободные  ресурсы соломы составили 957,1 тыс. т, что эквивалентно 230 тыс. т у. т.

На территории УНК «Волма»  МГЭУ им. А. Д. Сахарова имеется котельная, в которой эксплуатируются 2 котла, работающие на древесном биотопливе.

Одним из наиболее перспективных  направлений, как с экономической, так и с экологической точек  зрения, является сельскохозяйственное лесоводство, которое  основано на  использовании  специальных  быстрорастущих  древесных  насаждений.  Изучение  энергетических  возможностей быстрорастущих ивы, тополя, осины и других растений сегодня активно проводится в ряде зарубежных стран. В этой связи особый интерес для Беларуси вызывает ива.

Среднегодовой урожай при 4-летнем периоде роста ивы может достигать  до 10–15 т древесины с 1 га. Однократно заложенная плантация может быть использована для получения 3–4 урожаев  ивы. В масштабах страны можно  получить около 2–3 млн т сухой древесины, что составляет от 4 до 6 млн т у. т.

Перспективы развития этого  направления в Беларуси не в последнюю  очередь обусловлены возможностью использования для плантаций  быстрорастущих растений низкопродуктивных и деградированных земель.

Основным  сырьем  для  производства  биодизеля  является  рапсовое масло.

Рапс – это однолетняя с/х культура, семена которой могут использоваться для получения масла.

В дальнейшем масло может  использоваться двумя путями:

1. Этерификация рапсового  масла до кондиций дизельного  топлива. В  этом  случае  образуется  метило-эфир,  известный  как биодизель.  Это горючее можно использовать во всех видах моторов.

2. Модификация дизельного  двигателя под чистое рапсовое  масло. 1 т семян рапса обеспечивает 300 кг рапсового масла и 270 кг  биодизельного горючего. Урожай рапса достигает 2–3 т семян с 1 га и можно получить до 1 т биодизельного топлива с 1 га. 

Недостатки биодизельного топлива:

1. высокая вязкость;
2. высокая температура воспламенения;
3. повышенная коксуемость и образование нагара.