Глава 8 Использование производственных и сельскохозяйственных отходов, энергии малых рек и тепловых насосов

1. Рациональное использование биомассы 187

2. Энергетическое использование твердых бытовых

отходов 195

3. Малая гидроэнергетика 205

4. Использование тепловых насосов 208

Глава 9

■ Перспективы использования новых видов топлива

и развития возобновляемых источников энергии

1. Новые виды жидкого и газообразного топлива 216

2. Синтетическое топливо из углей 217

3. Горючие сланцы 219

4. Битуминозные породы 220

5. Спиртовые топлива 220

6. Водородная энергетика 221

7. Перспективы развития ВИЭ 223

Список литературы 225

■

«

ВВЕДЕНИЕ

Проблема внедрения нетрадиционных возобновляемых ис­точников энергии является в настоящее время одной из наиболее актуальных для всего народного хозяйства России. Ее необходи­мо решать в кратчайшие сроки, так как это позволит повысить эффективность использования топливно-энергетических и мате­риальных ресурсов при производстве широкого спектра промыш­ленной и сельскохозяйственной продукции и снизить энергопо­требление создаваемых в РФ машин, промышленных и энергети­ческих объектов.

Современное общество к концу XX в. столкнулось с энерге­тическими проблемами, которые приводили в известной степени даже к кризисам. Человечество старается найти новые источники энергии, которые были бы выгодны во всех отношениях: просто­та добычи, дешевизна транспортировки, экологическая чистота, восполняемость. Уголь и газ отходят на второй план: их применя­ют только там, где невозможно использовать что-либо другое. Все большее место в нашей жизни занимает атомная энергия: ее мож­но использовать как в энергетике, металлургии, ядерных реакто­рах космических челноков, так и в легковых автомобилях.

Все традиционные источники энергии обязательно закончат­ся, особенно при постоянно возрастающих потребностях людей. Поэтому на рубеже XXI в. человек стал задумываться о том, что станет основой его существования в новой эре. Есть и другие причины, в связи с которыми человечество обратилось к альтер­нативным источникам энергии.

Во-первых, непрерывный рост промышленности как основ­ного потребителя всех видов энергии.

Во-вторых, необходимость значительных финансовых затрат на разведку новых месторождений, так как часто эти работы свя­заны с организацией глубокого бурения (в частности, в морских условиях) и другими сложными и наукоемкими технологиями. И, в-третьих, экологические проблемы, связанные с добычей энергетических ресурсов. Не менее важной причиной необходи­мости освоения альтернативных источников энергии является проблема глобального потепления. Суть ее заключается в том, что двуокись углерода (С0₂), высвобождаемая при сжигании угля, нефти и бензина в процессе получения тепла, электроэнергии и обеспечения работы транспортных средств, поглощает тепло­вое излучение поверхности нашей планеты, нагретой Солнцем, и создает так называемый парниковый эффект.

Благодаря трудам выдающихся отечественных ученых и ин­женеров: Н. К. Байбакова, А. С. Басина, П. П. Безруких, В. В. Бу-шуева, С. Н. Ятрова, А. Ф. Дьякова, Б. П. Варнавского, Л. П. Гуж-новского, А. И. Гриценко, Л. В. Жилиной, А. Г. Завалко, Д. Г. За-кирова В. М. Зыкова, Ю. Д. Кузнецова, Р. В. Орлова, Е. В. Паш­кова, С. И. Помазанова, В. И. Потапова, Н. К. Праведникова, М. М. Пчелина, М. Б. Плущевского, А. Ф. Лютенко, С. П. Сушо-на, Ю. А. Церерина и других проблема внедрения в России не­традиционных возобновляемых источников энергии будет пози­тивно решаться поэтапно до 2020 г.

9

ПРЕДИСЛОВИЕ

Стратегическая задача, поставленная Президентом и Прави­тельством России перед обществом и государством, заключается в том, чтобы определить пути более эффективного использования природных энергетических ресурсов как важнейшего националь­ного достояния страны для существенного повышения произво­димого социально-ориентированного внутреннего валового про­дукта (ВВП) и качества жизни населения при снижении удель­ных энергетических и, как следствие, материальных затрат обще­ства на свое развитие.

Структурная реорганизация экономики России требует от энергетиков решения ряда новых специфических задач.

В электроэнергетике работает более 1 млн человек. На произ­водство электрической и тепловой энергии в России в 2007 г. было израсходовано более 50% всех добываемых в стране ТЭР. Экономия энергии в электроэнергетике обеспечивается путем улучшения использования мощностей в максимуме нагрузок, расширения использования межсистемного эффекта, снижения удельных расходов топлива на электростанциях за счет модерни­зации оборудования, ввода крупных высокоэкономичных блоков, повышения уровня теплофикации и др. Значительное количество горючих энергоресурсов за период 2007-2020 гг. будет сэконом­лено в результате ввода более совершенного оборудования на но­вых и реконструируемых ТЭС, а также использования нетради­ционных возобновляемых источников энергии.

В России и за рубежом накоплен значительный опыт по совершенствованию конструкции электрогенераторов для ветро­вых электростанций. Этот опыт должен быть использован для ветровых электростанций уже в 2008 г. при создании генераторов мощностью до 1000 кВт, способных работать с переменной частотой вращения. Внедрение таких станций обеспечит эконо­мию топлива на ТЭС порядка 6...7% при высокой экологической чистоте.

Имеющийся в настоящее время в России потенциал гидро­ресурсов используется недостаточно. Это обусловлено больши­ми экологическими издержками при создании традиционных ГЭС и применением традиционного оборудования.

ВНИИэлектромаш совместно с АО «Уралэлектротяжмаш» и АО «ЭлСиб» разрабатывают и внедряют гидрогенераторы мощ­ностью от 0,5 до 10 МВт в вертикальном и горизонтальном исполнениях для малых ГЭС. Эффект от экономии топлива на

'ГЭС и дизельных станциях за счет внедрения малых ГЭС соста­вит 10%.

В НИИ и производственных предприятиях страны проводят­ся работы направленные на:

-ф- создание и внедрение экологически чистых ПГУ с внутри-цикловой газификацией твердого топлива мощностью 300...320 МВт для ТЭЦ, что позволит снизить выбросы оксидов азота, углекислого газа в 10 раз, золы в отходящих газах до 8 мг/м³ вместо 50 мг/м³, уменьшить расходы топлива на 10...12%, металла на 12...15%, воды на 25...40%; ■ф- освоение производства котлов утилизаторов для ПГУ раз­личной производительности, что позволит сэкономить до 20% топлива; 4 создание экологически чистых мусоросжигающих станций с котлами единичной производительностью 5 т/ч по сжи­ганию 100 тыс т/год твердых бытовых отходов. Учебное пособие предназначено для студентов вузов по специальности 650800 «Нетрадиционные возобновляемые источ­ники энергии».

В учебном пособии рассмотрены традиционные и нетради­ционные источники энергии, запасы и ресурсы источников энер­гии, приведена динамика потребления энергоресурсов в мире, обосновано место нетрадиционных источников в удовлетворении энергетических потребностей человека.

Проанализированы вопросы перспективного использования энергии солнца, ветра, геотермального тепла, рассмотрены кон­струкции солнечных коллекторов, аккумуляторов тепла, солнеч­ных электростанций, ветроэнергетических установок, приливных электростанций, ГеоТЭС и др.

Даны понятия о вторичных энергоресурсах (ВЭР), приведе­ны примеры их использования в настоящее время и на перспек­тиву до 2020 г.

Гл а в а 1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЭНЕРГЕТИКИ