Перспективы развития энергетики на основе возобновляемых источников энергии

06 января 2010 г.

[Информационно-аналитический журнал «Новости науки и технологий» / учредитель ГУ «БелИСА». — Минск: ГУ «БелИСА», 2009, № 4(13)]

В.А. Пашинский,
заведующий кафедрой инженерной экологии Международного государственного экологического университета им. А.Д. Сахарова, канд. техн. наук, доцент

А.А. Бутько,
преподаватель Международного государственного экологического университета им. А.Д. Сахарова

Государственная политика энергосбережения с учетом требований директивы Президента Республики Беларусь от 14 июня 2007 г. № 3 «Экономия и бережливость — главные факторы экономической безопасности государства» позволила снизить энергетическую составляющую в затратах на производство промышленной продукции с 12,2% в 2007 г. до 11,3% в 2008 г. При этом энергоемкость внутреннего валового продукта (ВВП) составила 315 кг н. э. на 1000 долларов США. К 2010 г. планируется снизить энергоемкость ВВП до 270 кг н. э. Финансирование мероприятий по энергосбережению с 2006 по 2010 г. приведено в табл. 1. С 1998 по 2008 г. рост ВВП составил 204,9%, а потребление топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) увеличилось до 105,7%.

Таблица 1

Финансирование мероприятий по энергосбережению в 2006–2010 гг.

Годы	2006	2007	2008	2009	2010
Финансирование, млн долларов США	599,9	863,4	1213,9	1260,1	более 1600

Финансирование энергосберегающих мероприятий в 2008 г. происходило по схеме: 30,8% — собственные средства предприятий, 24% — средства инновационных фондов Министерства энергетики и других министерств и ведомств, 27,3% — средства республиканского и местных бюджетов, 17,9% — кредиты и займы.

Прогноз, сделанный в 2005 г. [1], предусматривал, что в 2010 г. энергопотребление в Республике Беларусь составит 36,9 млрд кВт•ч, а в 2020 г. достигнет 41 млрд кВт•ч, что потребует увеличения установленной мощности примерно на 650 МВт.

Республика Беларусь, как и многие страны мира, должна принять решение о том, как будет выглядеть энергетика в ближайшие десятилетия. Выбор технологий в энергетике будущего относительно невелик. В соответствии с позицией российского экспертного сообщества [2], источники энергии, которые изменят сложившиеся экономические, балансовые и экологические представления, определены следующим образом:

• ядерная энергетика на быстрых нейтронах с полным топливным циклом;
• нетрадиционные возобновляемые энергоресурсы;
• возможно, термоядерная энергетика.

Среди всех технологий самыми перспективными и надежными являются технологии на основе возобновляемых источников энергии (ВИЭ), так как они неиссякаемы, есть в каждой стране и экологически безопаснее, чем ТЭР, получаемые при сжигании органического топлива. К ВИЭ, которые имеют место и могут быть использованы в Республике Беларусь, относятся: энергия ветра, солнца, малых рек, водосбросов, различных видов биомассы, низкопотенциальное тепло рек, озер, земли. Лидерами в области ВИЭ являются четыре технологии: энергетика на основе биомассы, ветра, солнца и гидроэнергетика.

Специалистами ряда организаций проведены оценки энергетических потенциалов ВИЭ Республики Беларусь [3] (табл. 2), что позволит уменьшить импорт органического топлива в объеме 10,5–17,9 млн т у. т.

Таблица 2

Потенциал возобновляемых источников энергии и вторичных ресурсов

К видам биотоплива, которые могут использоваться в Беларуси для получения тепла и электроэнергии, следует отнести: древесную щепу, дрова, опилки, солому, все сельскохозяйственные культуры, биогаз. Древесные ресурсы для производства энергии предполагается увеличить с 1,8 млн т у. т. в 2007 г. до 2,6 млн т у. т. в 2011 г. В настоящее время на древесном топливе работают мини-ТЭЦ в г. Осиповичи и г. Вилейка, а также Белорусская ГРЭС с годовым потреблением плотной древесины 145 тыс. м³. За последние три года многие котельные переоборудованы в мини-ТЭЦ.

В соответствии с [1] предполагается также использовать биомассу быстрорастущих растений на выработанных торфяниках площадью 180 тыс. га. В качестве таких культур могут быть использованы ива, береза, тополь, ель. В Международном государственном экологическом университете им. А.Д. Сахарова в настоящее время проводятся исследования по выращиванию быстрорастущей ивы.

В Республике Беларусь насчитывается около 9000 животноводческих ферм, комплексов и птицефабрик. Ежегодно в стране образуется около 30 млн м³ животноводческих стоков и отходов растениеводства, что позволило бы получить биогаз потенциалом около 2 млн т у. т. Теплотворная способность одного кубического метра биогаза составляет в зависимости от содержания метана от 20 до 25 МДж/м³. Кроме того, переработанные в биогазовых установках органические отходы превращаются в биомассу, которая содержит значительное количество питательных веществ и может быть использована в качестве биоудобрения и кормовых добавок. Значительным преимуществом биоудобрений перед навозом, перепревшим в естественных условиях, является то, что при сбраживании навоза в биогазовых установках погибает более 98% яиц гельментов, патогенных микроорганизмов. После биогазовой установки 99% семян сорняков теряют всхожесть.

В Минском районе на РУСП «ППЗ “Белорусский”» введена в строй одна из трех введенных по республике биогазовых установок, которая за 2008 г. выработала 2,41 млн кВт•ч электроэнергии и 2640 Гкал тепловой энергии. Планируется ввести в ближайшее время еще одиннадцать биогазовых установок различной мощности.

Мощность ветроэнергетических установок (ВЭУ) в мире возросла с 1,1 ГВт в 1985 г. до 74,2 ГВт в 2006 г. [4]. Среднегодовые темпы прироста мощности ВЭУ по отношению к предыдущему году составили 29,3% и к 2020 г., согласно прогнозам Европейской ветроэнергетической ассоциации, должны достичь 180 ГВт. Доля ветроэнергии в производстве электроэнергии в странах Европейского Союза в 2020 г. составит 12,7–15,7%, а к 2030 г. — 22,3–30,3%.

Ветроэнергетический потенциал Беларуси, технологически возможный для использования выпускаемыми ВЭУ при среднегодовой скорости ветра 5,7 м/с, составляет 15,65 млрд кВт•ч [4]. Для этой элетроэнергии необходимо ввести около 3500 ВЭУ общей установленной мощностью 7028 МВт. При этом себестоимость 1 кВт•ч электроэнергии составит 3,01 цента США при стоимости ВЭУ 1000 долларов/кВт установленной мощности без учета финансовых услуг при строительстве.

В Мядельском районе работают две ВЭУ суммарной мощностью 850 кВт, введенные в эксплуатацию в 2000 и 2002 гг. За это время отпущено в энергосистему более 1,5 млн кВт•ч электроэнергии. Но дальнейшее развитие ветроэнергетики сдерживается из-за ряда факторов:

• высокой стоимости оборудования;
• срок реализации проектов от проектирования до ввода в эксплуатацию составляет около 2 лет;
• окупаемость проектов — 8–10 лет.

Использование солнечной энергии в Республике Беларусь возможно по двум направлениям: фотоэнергетика и гелиоэнергетика. Первая связана с прямым преобразованием солнечной энергии в электрическую, вторая — с утилизацией тепла с помощью теплоиспользующих систем. Сегодня себестоимость электроэнергии, вырабатываемой на промышленных солнечных станциях, составляет 0,15–0,2 доллара США/кВт•ч. Однако ожидается, что после 2020 г. лидером роста ВИЭ станет солнечная энергетика, вследствие снижения затрат на производство высококачественного кремния, который используется для изготовления фотоэлементов, что позволит снизить себестоимость электроэнергии в 4–5 раз.

Принято решение о строительстве фотоэлектрической станции в железнодорожном депо г. Витебска. В Беларуси выпускаются электрические изгороди с источниками питания генераторов импульсов на основе фотоэлементов, а также дорожные знаки вне населенных пунктов.

ООО «Электрет» более 8 лет разрабатывает и внедряет солнечные водогрейные системы, предназначенные для работы в системах горячего водоснабжения жилых домов, объектов соцкультбыта и промышленных объектов. Продолжительность эффективной эксплуатации этих систем — с апреля по сентябрь. Производительность гелиоколлектора площадью 2 м² составляет 100–150 л/сут при нагреве воды до 55 °С.  На таких предприятиях Республики Беларусь, как РУП «Барановичский АП-2», СК «Белая Русь», РУСП «Слуцкая птицефабрика» и многих других, смонтированы солнечные коллекторы площадью более 1000 м².

В настоящее время в республике функционируют построенные в 1950-е годы Чигиринская и Осиповичская ГЭС с общей мощностью 3,7 МВт, а также восстановленные и вновь введенные в эксплуатацию за последние годы малые ГЭС общей мощностью около 8 МВт, вырабатывающие электроэнергию 30–32 млн кВт•ч в год. На объектах Вилейско-Минской водной системы эксплуатируются четыре малых ГЭС суммарной мощностью 2145 кВт. Турбины для малых ГЭС выпускаются мощностью до 800 кВт, рассчитаны на диапазон напора от 2 до 10 м, расход воды — от 0,3 до 10 м³/с. В 2009 г. введены в эксплуатацию Жодинская, Сычевичская и Гореничская мини-ГЭС суммарной мощностью 130 кВт. Планируется в IV квартале 2009 г. ввод в эксплуатацию мини-ГЭС с двумя турбинами суммарной мощность 420 кВт на Чижовском водохранилище г. Минска.

Проведя анализ имеющихся данных о потенциале ВИЭ, вторичных ресурсов и энергоэффективности в газовой генерации по Республике Беларусь [3], можно сделать вывод, что наиболее перспективными на ближайшие десятилетия направлениями ВИЭ являются ветровая и энергетика на основе биомассы.

Однако сегодняшние низкие темпы развития энергетики Республики Беларусь на основе использования ВИЭ определяются следующими факторами:

• неконкурентоспособностью проектов использования ВИЭ в существующей рыночной среде по сравнению с проектами на основе использования ископаемых видов органического топлива;
• наличием барьеров институционального характера, связанных с отсутствием необходимых нормативных правовых актов, стимулирующих использование ВИЭ в сфере энергетики, отсутствием республиканской программы поддержки широкомасштабного использования ВИЭ;
• отсутствием инфраструктуры, необходимой для успешного развития энергетики на основе ВИЭ, в том числе недостаточностью уровня и качества научного обслуживания ее развития и финансового обеспечения, отсутствием надлежащей информационной среды, включая информацию о потенциальных ресурсах ВИЭ, отсутствием нормативно-технической документации, программных средств, необходимых для проектирования, строительства и эксплуатации генерирующих объектов, недостаточным кадровым обеспечением, отсутствием механизмов использования общественного ресурса для поддержки развития энергетики на основе использования возобновляемых источников энергии.

Литература:
1. Государственная программа модернизации основных производственных фондов белорусской энергетической системы, энергосбережения и увеличения доли использования в республике собственных топливно-энергетических ресурсов в 2006–2010 годах. — Минск, 2005.
2. Проект концепции Энергетической стратегии Российской Федерации на период 2030 года.
3. Снижение потребления природного газа в Беларуси: ядерный и инновационный сценарии: моногр. / О.В. Бодров, В.А. Чупров, И.Э. Шкрадюк. — Минск: Бестпринт, 2009. — 110 с.
4. К вопросу использования ветроэнергетических ресурсов Беларуси / Н.А. Лаврентьев и др. // Материалы междунар. конф. «Энергетика Беларуси: пути развития». — Минск, 2006. — С. 61–71.
5. Возобновляемые источники энергии Беларуси: прогноз, состояние, механизмы реализации: Материалы междунар. конф. «Энергетика Беларуси: пути развития». — Минск, 2006. — С. 37–60.

Ссылки по теме:  

• Оглавление № 4(13) 2009 журнала «Новости науки и технологий»
  
  
• Архив журнала «Новости науки и технологий»
  
  
• Другие издания  БелИСА