2. Вторичные энергетические ресурсы, их классификация и использование

Вторичные энергетические ресурсы (ВЭР) — энергетический потенциал продукции, отходов, побочных продуктов, образующихся в технологических установках, который не используется в самом агрегате, но может быть использован для других целей.

Рациональное использование вторичных энергетических ресурсов является одним из крупнейших резервов экономии топлива.

По виду энергии ВЭР разделяются на 3 группы:

– Горючие (или топливные) ВЭР (отходы, содержащие углеродные и углеводородные включения: доменный газ, органические отработанные растворители и т.д.);

– Тепловой ВЭР (любые теплоносители, имеющие температуру выше температуры окружающей среды, способные передать тепло для последующего использования: горячие газы и жидкости, являющиеся промежуточными или сбросными в данном технологическом процессе);

– ВЭР избыточного давления (газы и жидкости под давлением, которые можно использовать перед сбросом в окружающую среду).

Использование вторичных энергетических ресурсов.

Наибольшими тепловыми вторичными ресурсами располагают предприятия черной и цветной металлургии, химической, нефтехимической промышленности, тяжелого машиностроения.

В то же время промышленные отходы в виде ВЭР поистине огромны (сбросная горячая вода, вторичный и отработанный пар, конденсат и т.д.). Наиболее эффективное использование ВЭР промышленного производства осуществимо в первую очередь с помощью тепловых насосов, термокомпрессоров и трансформаторов теплоты. Применение теплонасосных установок и трансформаторов для утилизации тепловых ВЭР позволяет на 20–60% снизить расходы топлива. В настоящее время в мире уже работает несколько миллионов теплонасосных отопительных систем. Эти системы используют не только тепловые отходы производства, но и теплоту окружающего воздуха, грунта, воды рек, сточных вод и коммунальных стоков и др. Теплонасосные установки используют при работе моечных машин, сушильных установках, системах очистки, обмывки и сушки подвижного состава на транспорте и др. Следовательно, теплонасосные установки могут заменить паровые котлы, а также калориферные системы, питающиеся от местных либо центральных котельных. Тепловые насосы применяются также для кондиционирования воздуха в промышленных и жилых помещениях в летний период.

3.Использование возобновимых источников в рб

В настоящее время основными проблемами, ослабляющими энергетическую безопасность страны являются:

Беларусь не располагает собственными топливно-энергетическими ресурсами (ТЭР). Добываемых на территории республики (нефть, попутный газ, торф топливный, дрова и пр.), остается на уровне 15% от общей потребности в ТЭР, нереализованный же потенциал энергосбережения оценивается в 30%. Остальные 85% импортируются — в основном из России. В связи с этим для Беларуси чрезвычайно важно включать в топливно-энергетический баланс вторичные энергоресурсы и возобновляемые источники энергии.

Разрабатываются директивы - «12% альтернативной энергетики в энергетическом балансе Евросоюза к 2010 году», обсуждается -«30%- к 2020».

Возможный сценарий изменения общего потребления энергоресурсов в Беларуси до 2050 года в пикоджоулях).

Возможный сценарий изменения производства и потребления электроэнергии по видам топлива до 2050 года в пикоджоулях

Основными нетрадиционными и возобновляемыми источниками энергии для Беларуси являются ветроэнергетические, солнечная энергия, биомасса, твердые бытовые отходы.

Ветроэнергетический потенциал

Территория Республики Беларусь находится в умеренной ветровой зоне. Стабильная скорость ветра составляет 3.6 м/с и соответствует нижнему пределу устойчивой работы отечественных ВЭУ. Поэтому ветроэнергетику можно рассматривать в качестве вспомогательного энергоресурса, решающего местные проблемы, например, отдельных фермерских хозяйств. Готовиться к серийному выпуску ветроустановка мощностью 5–8 кВт, устойчиво работающая при скорости ветра 3,5 м/с. Разрабатывается и готовиться к испытаниям более мощная ВЭУ с горизонтальным ветроколесом. Автономные ВЭУ обязательно должны комплектоваться резервными источниками электроэнергии или аккумуляторными батареями.

Ветроэнергетика, как и любая отрасль хозяйствования, должна обладать тремя обязательными компонентами, обеспечивающими ее функционирование: 1) ветроэнергетическими ресурсами, 2) ветроэнергетическим оборудованием, 3) развитой ветротехнической инфраструктурой.

1. Для ветроэнергетики Беларуси энергетический ресурс ветра практически неограничен. В стране имеется развитая централизованная электросеть и большое количество свободных площадей, не занятых субъектами хозяйственной деятельности.

2. Возможности приобретения зарубежной ветротехники весьма ограничены вследствие отсутствия достаточного выбора именно того оборудования, которое соответствует климатическим условиям Беларуси.

3. Отсутствие практического опыта и квалифицированных кадров можно преодолеть только в ходе активного сотрудничества с представителями зарубежья.

Проезжая мимо Заславля - демонстрационной зоны ветроустановок «Ветромаша»- сегодня можно было наблюдать некие экзотические устройства с пропеллерами и роторами разных типов, повторяющие западные разработки 40-50 летней давности. Они любопытны, но большинство из них морально устарело много лет назад.

Однако, в реальности все не так уж и плохо - исследования показали, что есть регионы, где скорость ветра гораздо выше и при правильно выбранной площадке обеспечивает достаточно высокую экономическую эффективность. В Беларуси пока нет ни одной ветряной электростанции, и проблема вовсе не в том, что у нас отсутствуют пло­щадки для их установки. Чтобы поставить ветряную электростанцию, нужно вести наблюдения за участком как минимум в течение года.

По последним оценкам, в Беларуси около 1840 площадок, пригодных для установки таких электростанций, с возможным потенциалом 1600 МВт и годовой выработкой энергии 6,5 млрд. кВТ/ч. Однако, сегодня технически возможно использовать только 5% энергопотенциала, т.е.300 МВт или 1 млрд. кВТ/ч. Данные исследований показывают, что на высотах 20-40 м среднегодовые скорости ветра составляют лишь 3,5-4,8 м/с, чего для успешной эксплуатации ветроэнергетичеких установок недостаточно. Однако на высотах 80-100 м, прежде всего на безлесых холмах белорусских возвышенностей, а также открытых пространствах в районе Слуцка, Копыля и Барановичей среднегодовые скорости ветра уже равны 6-6,8 м/с.

В стране существуют две ВЭУ мощностью 250 кВт и 600 кВт на берегу озера Нарочь и в г. Городок Витебской области. Две реально работающие ВЭУ устанавливались и эксплуатируются силами неправительственных организаций (белорусско-немецкая благотворительная общественная организация «ЭкоДом».

Цена ветра. При стоимости ВЭУ мощностью 1 МВт около 1,5 млн евро при ресурсе 20 лет себестоимость одного киловатт-часа составит 5 евроцентов. Для сравнения: только топлив­ная составляющая производства электроэнергии на тепловой станции равна 6 евро-центам за 1 кВт-ч, даже без учета затрат ка­питальных и эксплуатационных.

Биогаз из отходов животноводства

Но, пожалуй, приоритетным для нашей промышлен­ности альтернативным источником энергии является биогаз. Потенциально возможное получение товарного биогаза от животноводческих комплексов составляет 160 тыс. т у.т. в год. Сегодня в Беларуси существуют два завода но произ­водству газа из биомассы — отходов сельскохозяйствен­ного производства. Один расположен в Заславле, а другой, «Западный» — в Брестской обла­сти. Сегодня на каждом из двух заводов производится около 1 800 м³ биогаза в сутки. За год при использовании биогаза на основе животной биомассы вырабатывается 5 млн кВт-ч энергии, что экономит 2,9 млн тонн топлива.

В климатических условиях Беларуси с 1 га энергетических плантаций можно собирать растений в количестве до 10 т сухого вещества, что эквивалентно примерно 5 т у.т. Сдерживающим фактором являются продолжительные зимы, неполная обеззараженность органических удобрений. Наиболее целесообразно использовать для получения сырья площади выработанных торфяных месторождений. В качестве основных источников масел рассматриваются рапс, а в некоторых случаях – подсолнечник. Впервые вопрос о производстве дизельного биотоплива на основе рапсового масла был рассмотрен ещё в 2005 году. На автозаправках Беларуси появляются колонки, на которых можно заправиться биодизелем. Производство дизельного топлива было начато в Беларуси в ноябре 2007 года «ГродноАзот». ДТ (Б5) производится в следующем соотношении: 95% нефтяного дизельного топлива, производства «Нафтан», и 5% метиловых эфиров рапсового масла, производства «Гродно Азот».

Твердые бытовые отходы (ТБО)

В Республике Беларусь ежегодно накапливается 3 млн т ТБО с потенциальной энергией 470 тыс. т у.т. Их теплотворная способность — 800–2000 ккал/кг. Учитывая бедность республики энергетическими ресурсами, необходимо вовлечь ТБО в энергопотенциал.

Потенциальная энергия, заключенная в твердых бытовых отходах, образующихся на территории республики, равноценна 470 тыс. т у.т. При их биопереработке с целью получения газа эффективность составит не более 20-25%, что эквивалентно 100-120 тыс. т у.т.

Солнечная энергия Для территории Беларуси свойственны относительно малая интенсивность солнечной радиации. По метеорологическим данным, в Республике Беларусь в среднем 150 дней в году пасмурных, 185 с переменной облачностью и 30 ясных. В этой связи необходимо отчуждение значительных участков земли для сбора солнечного излучения, весьма большие материальные и трудовые затраты. Для удовлетворения потребности республики в электроэнергии в объеме 45 млрд. кВт/ч потребуется 450 км² гелиостатов. При их стоимости в $ 450 /м² потребуется 202,5 млрд. $ - минимум. Для нашей республики основные направления использования солнечной энергии – для сушки кормов, семян, фруктов, овощей, подъема и подогрева воды на технологические и бытовые нужды. Количество солнечной энергии достаточно, чтобы обеспечить горячее водоснабжение жилья с апреля по конец сентября.

В результате возможная экономия топливно-энергетических ресурсов оценивается всего в 5000 у.т./год.

Геотермальные ресурсы

Температурные условия недр территории республики изучены недостаточно. По предварительным данным, наиболее благоприятные условия для образования термальных вод имеются в Припятской впадине, однако большая глубина залегания термальных вод, сравнительно низкая их температура, высокая минерализация не позволяют в настоящее время рассматривать термальные воды республики в качестве заслуживающего внимания источника энергии.

Презентация лекция 9.

Учебное пособие 2.

дополнительный материал

дополнительный материал 1.