Сравнительные показатели использования различных источников энергии (в сравнении с централизованным электроснабженем)

Источник	Стоимость единицы	Стоимость ед. уст. мощности	Уд. показ., масса на	Надежность электро- снабжения	Квалифик. обслуж.	Эколог.
энергии	произв. энергии		Ед. уст. Мощности		персонала	опасность
1. Невозобновляемые	Высокая	Средняя	Высокая	Высокая	Высокая	Высокая
2. Химические	Высокая	Высокая	Высокая	Высокая	Высокая	Высокая
3. Возобновля-емые	Низкая	Высокая	Средняя	Средняя	Низкая	Низкая
4. Малая гидроэнерг.	Низкая	Средняя	Средняя	Высокая	Низкая	Низкая

5.2. Малые гэс.

Наиболее доступным и дешевым источником электрической энергии, особенно в горных условиях, является гидроэнергетический потенциал. Традиционным способом его освоения до последнего времени было строительство крупных станций, которое требовало больших капиталовложений и длительного срока строительства. Нетрадиционным решением этой проблемы является строительство малых и сверхмалых ГЭС на реках и ручьях (рис.2.1). Эти установки не могут оказать большое влияние на общий энергобаланс региона. Однако, их массовое строительство позволит улучшить условия жизни, увеличит отдачу сельскохозяйственных угодий, повысит отдачу капиталовложений в энергетику, учитывая, что срок строительства малых и сверхмалых ГЭС колеблется от 1 месяца до 1 года, в зависимости от конкретных гидрологических условий и мощности. Уменьшается и срок окупаемости строительства, что важно при дефиците инвестиционных ресурсов.

Необходимо отметить, что во многих субъектах Федерации имеется возможность начать выпуск мобильных гидроэнергетических установок мощностью до десятков кВт на базе серийных асихронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором (рис.2.2). Их производств и коммутационной аппаратуры к ним можно оперативно организовать на имеющихся производственных мощностях с помощью малых предприятии.

Для выбора того или иного типа малой или микро ГЭС с соответствующей мощностью определяют график изменения нагрузок потребителей в зависимости от времени суток и в соответствии с характером технологических процессов. Рассмотрим в качестве примере животноводство в горной зоне, для которого необходимо обеспечить переработку и раздачу кормов, обеспечение микроклимата для молодняка, и т.д. Представляется, что одна ферма на несколько сот голов овец будет обеспечена энергией с помощью стационарной микро ГЭС мощностью не более 20кВт, а для покрытия бытовых нагрузок потребителей, работа которых связана с частыми перемещениями с места на место, могут быть использованы мобильные микро ГЭС мощностью от 1 до 3,0 кВт. Гидрологические и морфометрические характеристики горных территорий страны, например, Северный Кавказ, допускают использование всех типов выпускаемых в России и странах СНГ микро ГЭС и оборудования для малых ГЭС.

Рис. 2.1. Схема установки микроГЭС

Рис. 5.2. Общий вид микроГЭС на базе асинхронного электродвигателя

с КЗ ротором.

Условные обозначения:

1. Энергоблок, 2. Блок регулирования, 3. Балластная нагрузка,

4. Водоприемник, 5. Заслонка, 6. Водопроводный рукав 100 м.,

7. Щиток распределитель, 8. Заземлитель, 9. Искожа, 10. Переходник,

11. Разъемное соединение, 12. Электрокабель с разъемом 100 м.

Следует отметить, что многие небольшие селения в горной местности, часто остаются без энергии из-за низкой надежности распределительных сетей в горах и дефицита электроэнергии. Учитывая, что горная зона изобилует нетрадиционными источниками энергии (малые реки, ветер, солнце), можно обеспечить энергией не электрифицированные жилые и производственные помещения, а для сел и аулов иметь аварийные источники. В основном это могут быть микро ГЭС мощностью 1,5 - 16 кВт для обеспечения децентрализованных технологических потребностей отгонного

животноводства и бытовых нагрузок.

Основными потребителями электрической энергии в горной зоне являются:

-небольшие села и аулы;

-турбазы и базы отдыха;

-хозяйственные и технологические объекты отгонного животноводства (летние лагеря, овчарни, пункты стрижки, станы по заготовке корма, пункты ветеринарной обработки, пункты хранения и обслуживания техники, жилые и складные помещения и т.п.);

-пункты приема и первичной переработки продукции животноводства и растениеводства;

-предприятия по переработке и освоению ресурсов (заготовка и переработка строительных материалов, розлив воды, экспедиционная работа различного направления). Все эти потребители в основном создают нагрузки, которые носят нерегулярный сезонный характер.

Рассмотрим более подробно отрасль животноводства, которая в горной зоне имеет различные объекты. Некоторые из них имеют автономные бензо- и дизельэлектрогенераторы, работающие на привозном жидком топливе, которое постоянно дорожает, использование же возобновляемых источников существенно повышает экономическую эффективность производства и облегчает жизнь людей.

Бытовые процессы. Создание нормальных бытовых условий, переход на электрическое освещение, приготовление пищи, отопление, использование бытовой электро- и радиотехники, обеспечение санитарно-гигиенических условий (стирка белья, купание, охлаждение продуктов питания, дезинфекция с помощью кварцевых ламп и т.д.). В расчете на персонал, обслуживающий 1000 условных голов животных, необходимо до 16 тыс. кВтч в год.

Производство и заготовка кормов. Электроэнергия расходуется на полив пастбищ от разных водоисточников: требуется от 1,5 до 4,8 кВтч в год на водозабор на 1 га, на орошение с помощью дождевания до 4,4 тыс. кВтч, итого до 9,2 тыс. кВтч. Электроэнергия используется для обеспечения активного вентилирования сена, загрузки сенажных башен, производства травяной муки и т.д. На 1000 условных голов животных необходимо до 9-12 тыс. кВтч в год.

Переработка и раздача кормов. Процессы переработки кормов измельчением, дроблением, гранулированием (3,0 тыс. кВтч в год на 1000 условных голов), транспортировка с помощью шнеков и скребков транспортеров (1,2 тыс. кВтч), запаривание горячей водой и паром (1,6 тыс. кВтч), раздача кормов с помощью транспортеров кормораздатчиков (4,4тыс. кВтч). Итого на 1000 условных голов в год необходимо 15,2 тыс. кВтч электроэнергии.

Водоснабжение. Для фермы в расчете на 1000 овец требуется около 11 м³ воды в сутки. Для этого в годовом исчислении необходимо в среднем: на подъем воды - 3,0 тыс. кВтч, распределение воды по объектам - 1,2 тыс. кВтч, подогрев для поения и санитарно-гигиенических нужд 6,0 тыс. кВтч, итого около 10,2 тыс. кВтч электроэнергии. Кроме того, на обеспечение микроклимата молодняка овец на 1000 голов в год на облучение и освещение - до 5000 кВтч и обогрев - до 22 тыс. кВтч.

Стрижка и купание. Стригальный пункт, состоит из стригальных машинок, точильных аппаратов, пресса для шерсти, 24 машинок для транспортировки шерсти, общей мощностью 11,9 кВт. Расход электроэнергии при стрижке 1000 овец составляет 800 кВтч. Купочное оборудование при этом потребляет около 700 кВтч.

Для выбора типа мощности микро ГЭС необходимо исследовать режимы нагрузок и их величины в соответствии с технологическими процессами и бытовым потреблении. Результаты рекогносцировочных обследований размещения отдельных объектов по отношению к водоисточникам показывают, что в условиях гор животноводческие объекты (стойбища), как правило, располагаются в непосредственной близости к водоисточникам, расстояние между ними составляет 50-700 метров. Поэтому размещение гидроэлектрических установок не представляется особо сложной задачей.

Концепция развития хозяйственного комплекса горных территорий предусматривает освоение этих экономически слабо развитых и необжитых районов. Распределительные сети низкого напряжения для электроснабжения там проходят в сложных рельефных и климатических условиях, имеют значительную протяженность, что осложняет условия их эксплуатации и приводит к неизбежным перебоям электроснабжения потребителей. Поэтому малые ГЭС (МГЭС), расположенные в центре нагрузок, могут стать резервными источниками электроснабжения этих потребителей и способствовать значительному снижению объема электросетевого строительства.

Сооружение МГЭС окажет заметное влияние на развитие хозяйственного комплекса как в районе размещения МГЭС, так и на весь регион в целом. Оно будет способствовать быстрой и качественной перестройке условий жизни местного населения, укреплению производственной базы, развитию местного транспорта, повышению квалификации местных кадров.

Освоение потенциала малой гидроэнергетики рассмотрен по трем направлениям:

1. Строительство новых МГЭС.

1. Восстановление ранее построенных и списанных ГЭС.

3. Пристройка МГЭС к водохозяйственным объектам.

Изучение технических особенностей проектирования и строительства МГЭС показало, что наиболее целесообразным являются следующие проектные решения:

-работа МГЭС в режиме водотока без регулирования стока;

-деривационная схема создания напора;

-применение без плотинных водозаборов, не стесняющих русла реки и позволяющих беспрепятственно пропускать сели и паводки и не нарушающих экологическое состояние;

-применение активных турбин двухкратного действия, простых в изготовлении и имеющих относительно низкую стоимость;

-применение в качестве генераторов серийно изготовляемых отечественной промышленностью электрических машин;

-применение по возможности блочных конструкций заводского изготовления;

Расчеты показывают в некоторых случаях экономическую и экологическую целесообразность переброски стоков других рек в створ действующих гидроэлектростанций, что позволяет увеличить выработку электроэнергии на существующем оборудовании. Целесообразно устройство при ГЭС бассейнов суточного регулирования, что позволяет использовать эти ГЭС для покрытия пиковых нагрузок суточного графика. Так для Гизельдонской ГЭС в РСОА при различных расчетных расходах переброски (от 1 до 3 м³/сек.) стока реки Геналдон, емкости бассейна суточного регулирования (БСР) от 0,086 до 0,26 млн. м³ и мощности перепадной ГЭС до нескольких десятков МВт, выработка с учетом этого увеличится в среднем до 65 млн. кВтч.