16+
Регистрация
РУС ENG
Расширенный поиск
http://www.eprussia.ru/epr/17/1006.htm
Газета "Энергетика и промышленность России" | № 1 (17) январь 2002 года

Состояние топливно-энергетического комплекса России и энергосберегающий путь развития энергетики

Энергетика к.т.н., с.н.с. Н.Г. Кириллов ,Военный инженерно-космический университет

(Окончание)

Учитывая важность решения проблемы использования местного топлива, Правительством Республики в 1998 году была принята Программа внедрения теплоэнергетических станций (котельных), работающих на древесной щепе, отходах лесозаготовок , лесопиления и смешанном биотопливе на территории Республики Карелия. В настоящее время в плане реализации данной программы введены в эксплуатацию модульные котельные на биотопливе в населенных пунктах: Шуйская, Деревянное, Деревянка, Пряжа, Хюмпеля, Медвежьегорск, Калевала, Харлу, Вещколица, Беломорске и т.д.

Увеличение доли местных топлив в энергетическом балансе характерен практически для всех развитых стран. Наиболее значительных результатов в применении местных биотоплив достигла Швеция. Например, природный газ как энергетическое топливо, в шведской энергетике занимает не более 2%, и в тоже время местное топливо - биомасса (древесина, торф, бытовые отходы) дает не менее 21%. Аналогичные показатели использования биомассы характерны для топливного баланса и других промышленно развитых стран. В Австрии она составляет 12%, в Финляндии - 23%. В целом, в странах Европейского Союза, в среднем, около 14% общей энергии получено из биомассы. В Индии программа децентрализации производства энергии, инициированная в 1995 году, обеспечила поддержку проектов применения местных видов топлив. Такая политика позволяет уже в ближайшее время обеспечить получение энергии из биомассы, эквивалентной 44% запланированного потребления электроэнергии.

Одним из видов местных топлив являются городские твердые отходы (ГТО). Использование ГТО в качестве топлива для систем теплоснабжения позволит решить сразу несколько проблем крупных городков РФ: уменьшение площадей городских свалок, утилизация твердых городских отходов и использование неископаемых источников топлива. В нашей стране за год, в среднем, образуется более 360 кг бытовых отходов на одного жителя, что примерно эквивалентно 100 кг условного топлива или 11 тоннам горячей воды в год. Технологии использования ГТО как местного топлива широко применяется в Англии, Германии, США и других развитых странах. В Дании более 10% потребностей в тепле покрывается за счет сжигания отходов. В России твердые городские отходы как местное энергетическое топливо практически не применяется.

Производство альтернативных метаносодержащих газов для замещения природного газа

Шахтный метан. Ежегодно в странах СНГ дегазационными установками из угольных шахт извлекается и выбрасывается в атмосферу около 3 млрд. м3 метана, в том числе в России - более 1 млрд. м3. Однако, шахтный метан - превосходное топливо. Во многих странах, например, Чехии, Англии, США, утилизируется практически весь попутный метан. Несмотря на перспективность, практика использования шахтного метана как энергетического топлива в России находится на уровне 5-10% от общего объема дегазации.

Целевым назначением широкомасштабной добычи метана из угольных пластов является полное обеспечение потребностей шахтерских регионов России собственным местным газом, который является наиболее доступным, наиболее дешевым и наиболее экологически чистым резервом из известных газов, альтернативных природному газу. Так, прогнозные ресурсы метана в пластах Кузнецком угольном бассейне (Кемеровская область), перспективных для добычи газа, оцениваются в 13,1 трлн. м3, при средней плотности (концентрации) ресурсов 717 млн.м3/км2. При оживлении промышленного производства и развития энергетики потребление газа в Кемеровской области может составить около 32 млрд. м3, вес объем которого предполагается покрыть за счет шахтного метана.

Чтобы оценить объемы и перспективность применения шахтного метана в Кемеровской области, необходимо сказать, что эта программа по объемам эквивалентна разработки месторождения Харасавэя на Ямальском полуострове, а по затратам на порядок ниже.

Биометан. Все большее значение в энергетике зарубежных стран принимает другой метаносодержащий газ - биометан (биогаз). Только в одном Китае эксплуатируется более 5 млн. семейных биогазовых реакторов (ферментеров) ежегодно производящих около 1,3 млрд. м3 биогаза, что позволяет свыше 35 млн. человек использовать его для отопления и бытовых нужд. Большое количества биогаза производятся также и при переработке твердых бытовых отходов городов: в США - 9*1015 Дж, Германии - 14*1015 Дж, Японии - 6*1015 Дж, Швеции - 5*1015 Дж. В Дании около 8% современного потребления энергии приходятся на биогазовые технологии, и их доля, как ожидают, к 2035 году увеличиться до 35%. В России биогазовые технологии практически не используются.

Попутный нефтяной газ. В настоящее время в Государственной Думе на обсуждении находиться Федеральный закон "О регулировании использования нефтяного (попутного) газа". Согласно этого закона нефтяные компании при добыче нефти должны собирать до 95% попутного газа. На сегодняшний день на различных нефтяных скважинах собирают не более 40% ПНГ, остальной газ сжигается в факелах. По оценкам специалистов, в России ежегодно сжигается до 10 млрд. м3 попутного нефтяного газа.

Децентрализованные системы теплоснабжения на основе тепловых насосов.

Не затрагивая всего комплекса проблем экономии топливных ресурсов с учетом рассредоточения тепловых нагрузок, необходимо отметить, что только частичная смена системы теплоснабжения с централизованного на автономное (децентрализованное) может позволить экономию топливных ресурсов до 25-35%.

В сложившихся условиях теплоснабжения в крупных городах России (гг. Москвы, Санкт-Петербурга и т.д.), децентрализованные системы теплоснабжения не являются конкурентами ТЭЦ и районных котельных, а служат их разумным дополнением. Целесообразная доля децентрализованных систем в крупных городах должна составлять 25-30% от потенциального рынка тепловой энергии.

Наиболее перспективным направлением в развитии автономного теплоснабжения относятся использование тепловых насосов. Использование уже существующих теплонасосных установок позволяет при удельных затратах в 1 кВт получить на выходе для теплоснабжения 3 - 7 кВт тепла, в зависимости от температурного уровня источника низкопотенциальной теплоты. Применение такого рода установок за рубежом становится нормой и позволяет ежегодно сокращать на 10% потребление топливных ресурсов.

По прогнозам Международного энергетического комитет по тепловым насосам, тепловая мощность, производимая тепловыми насосами к 2020 г. в передовых странах для отопления и горячего водоснабжения, составит 75%. В итоге предполагается снижение расхода топлива на отопление к 2020 году на 90%. Кроме того применение ТНУ установок уже в ближайшее время позволит существенно снизить негативное влияние энергетики на окружающую среду.

Внедрение теплонасосных установок происходит в настоящее время стремительно. Массовое производство и использование тепловых насосов осуществляется в США, Японии, ФРГ, Франции, Швеции, Дании, Австрии, Канаде и других развитых странах. В настоящее время в мире эксплуатируется более 50 млн. ТНУ различной мощности.

Автономные системы для одновременного производства электроэнергии и тепла на основе когенерационных установок.

Когенерационные установки (КУ) позволяют осуществлять комбинированное производство электроэнергии и тепла, за счет передачи теплоты, образующейся в процессе работы двигателя, через систему теплообменников в отопительный контур. При этом в среднем на 100 кВт электрической мощности потребитель получает 150-160 кВт тепловой мощности в виде горячей воды с температурой 90 0С для отопления и горячего водоснабжения. КУ могут использоваться в масштабах от миниблоков для отдельных сооружений и до энергоснабжения крупных промышленных объектов или небольших населенных пунктов.

По пути широкого применения КУ идет большинство стран Европы. Сегодня доля электроэнергии, вырабатываемая КУ в странах Западной Европы, составляет 10%.

Конегерационные установки имеют большой ресурс, низкую стоимость эксплуатации, низкую стоимость установочной мощности 250-500 долл. США за 1 кВт, низкую стоимость производимой электроэнергии и тепла и безопасность. Опыт эксплуатации существующих КУ, показывает, что удается обеспечить экономию до 40% природного газа по сравнению с раздельным получением тепла и электричества.

Применение стирлинг-технологий

Широкая универсальность термодинамического цикла Стирлинга, позволяющая при различном конструктивном исполнении создавать как двигатели, так и тепловые насосы, наивысшая энергетическая эффективность (теоретический к.п.д. цикла идеальной машины Стирлинга равен к.п.д. цикла Карно) и высокая степень экологической чистоты как самих рабочих тел машин Стирлинга, так и отработанных сред, возникающих при их эксплуатации, позволяют создавать на их основе системы автономного энергоснабжения различного функционального назначения (стирлинг-технологии).

Особенности процессов в двигателе Стирлинга - двигателе с внешним подводом теплоты (ДВПТ), по сравнению с двигателями внутреннего сгорания (ДВС), связаны с тем, что процесс горения осуществляется вне рабочих цилиндров, что позволяет использовать различные источники теплоты, добиваться более низкой токсичности при работе на органическом топливе, снижения уровня шумов и вибраций, экономить до 20% топлива по сравнению с ДВС.

В связи со проблемой ресурсосбережения для России представляет значительный интерес возможность серийного производства электрогенераторов средней мощности (от 3 до 500 кВт) с модификацией двигателя Стирлинга под местное топливо. В качестве местного топлива для стирлинг-генераторов может использоваться торф, измельченный уголь, сланцы, отходы сельского хозяйства и лесоперерабатывающей промышленности. Решение данного вопроса уже в ближайшее время позволит обеспечить многие регионы России дешевыми в эксплуатации автономными электроисточниками на местном топливе.

В тепловых насосах Стирлинга, рабочее тело - гелий, в процессе всего цикла не меняет своего фазового состояния. Это позволяет использовать в качестве низкопотенциальной теплоты даже окружающий воздух при температуре ниже минус 300С и нагревать теплоноситель системы теплоснабжения свыше 1000С.

Одним из наиболее перспективных направлений использования криогенных газовых машин (КГМ) Стирлинга, является создание гаражных заправочных пунктов по получению сжиженного природного газа, сжиженного биометана и сжиженного шахтного метана, расположенных непосредственно у пользователей. Производительность гаражных пунктов, созданных на основе отечественных и зарубежных КГМ Стирлинга, колеблется в пределах от 10 до 700 кг/ч криогенного продукта. Сжиженные метаносодержащие газы являются наиболее перспективными моторными топливами, альтернативными традиционным нефтяным топливам.

Заключение

Если не провести настоящей реформы в энергетике страны, то в ближайшем будущем ТЭК окажется "узким местом" в экономике, тормозом ее развития. Объемы производства топливно-энергетических ресурсов смогут обеспечить лишь внутренние потребности страны. В этом случае экспорт этих энергоресурсов из России должен быть практически прекращен с потерей внешних рынков, валютного дохода и источников финансирования отечественной промышленности. Такое положение, связанное с потерей валютной выручки от продажи первичных энергоресурсов за рубеж, может привести к катастрофическим последствиям для всей экономики страны. Только переход на ресурсосберегающий путь развития на основе изменения структуры ресурсопотребления и применения энергосберегающих технологий поможет выйти из складывающейся критической ситуации. Чем быстрей российская экономика встанет на этот путь, тем лучше, поскольку, по прогнозам экспертов, к 2005 году прирост потребности национального хозяйства в энергоресурсах может быть обеспечен за счет увеличения добычи и производства топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) менее чем на 40%. Недостающие 60% возможно восполнить лишь за счет энергосберегающих технологий.

ЛИТЕРАТУРА

1. Вяхирев Р.И. и др. Экологические аспекты устойчивого развития теплоэнергетики России. М., 2000. - стр. 51-65.

2. Вяхирев Р.И. Хватит топить "баню по-черному"./ Фактор, №1, 2001.- стр.4-7.

3. Федоров В.А. Состояние топливно-энергетического комплекса в конце века. Энергосбережение. Калуга, 2000. - стр. 7-9.

4. Дубов В.В. Повышение роли местных видов топлив при производстве тепловой энергии в Республике Карелия./Новости теплоснабжения. № 3, 2001. - стр. 8-11.

5. Кириллов Н.Г. и др. Децентрализованные системы теплоснабжения с тепловыми насосами, работающими по обратному циклу Стирлинга./ Теплоэнергоэффективные технологии. №1, 1997. - стр. 38-40.

6. Кириллов Н.Г. Машины Стирлинга для высокоэффективных и экологически чистых систем автономного энергоснабжения./Химическое и нефтегазовое машиностроение, №12, 2000. - стр. 21-24.

7. Кириллов Н.Г. О создании инфраструктуры производства СПГ для автотранспортных средств в Российской Федерации. //Нефтегазовые технологии. № 3, 2001. - стр. 21-24.

Отправить на Email

Для добавления комментария, пожалуйста, авторизуйтесь на сайте

Также читайте в номере № 1 (17) январь 2002 года:

  • Будет профинансирован экологический проект

    Руководство ГМК «Норильский никель» и Nordic Investment Bank (Нордик Инвестмент Банк) подписали ряд документов, в соответствии с которыми будет финансироваться реконструкция металлургического производства комбината «Печенганикель», входящего в состав ОАО «Кольская горно-металлургичекая компания». Как сообщили в пресс-службе ГМК, 19 июня 2001 г. в ходе визита премьер-министра Норвегии в Москву было подписано межправительственное соглашен...

  • Глобальное потепление: рецепты и цены

    «Если не будут приняты адекватные меры, глобальное похолодание приведет к мировому голоду, мировому хаосу и, вероятно, к мировой войне, все это может случиться к 2000 году». Лоуэлл Понте, «Похолодание», 1975 г. ...

  • Энергетики прошли переподготовку

    В Хабаровске финансово-экономические службы акционерных обществ энергетики Дальнего Востока проходили профессиональную переподготовку на информационно-консультативном семинаре «Переход на новый план счетов бухгалтерского учета. Вопросы составления бухгалтерской отчетности на 2001 год». Семинар был организован Дальневосточным представительством РАО «ЕЭС России» «Востокэнерго» с привлечением специалистов компаний «Аудит-энерго» и «Прайс...

  • Статико-импульсная обработка деталей

    Упрочнение деталей машин - одна из актуальных задач технологии машиностроения. Существует группа тяжелонагруженных деталей, таких, как валы, сердечники крестовин стрелочных переводов, ножи и зубья строительно-дорожных машин и т. д., к которым в процессе работы предъявляются высокие требования по глубине упрочненного слоя. В настоящее время известно большое количество способов повышения эксплуатационных характеристик деталей машин. О...

  • Каждый второй россиянин следит за колебаниями цен

    Каждый второй россиянин следит за колебаниями цен на нефть на мировом рынке. Такие сведения были получены в ходе социологического опроса, проведенного Фондом «Общественное мнение» в начале декабря. По данным опроса, наибольший интерес к мировой нефтяной конъюнктуре проявляют мужчины (56%), жители мегаполисов (58%) и люди с высшим образованием (63%). Россияне не сомневаются, что состояние российского бюджета зависит от мировых цен на «...