Основы энергосбережения и нетрадиционные источники энергии

Технически доступный потенциал – это часть валового потенци-

ала, преобразование которого в полезную энергию целесообразно при соответствующем уровне развития технических средств (при соблюдении требований по охране окружающей среды).

Экономически-обоснованный (целесообразный) потенциал ВИЭ – часть технического потенциала, который экономически целесообразно преобразовывать в полезную энергию при конкретных экономических условиях (при уровне цен на ископаемое топливо, тепловую и электрическую энергию, оборудование, материалы, транспортные услуги, оплату труда и др.). С точки зрения практического использования ВИЭ наиболее важным является информация об экономи- чески-обоснованном потенциале.

Особенности оценки потенциала, применяемые методы рассматриваются в монографии «Методы расчета ресурсов возобновляемых источников энергии / под ред. В. И. Виссарионова, М.: МЭИ, 2009, 144 с.». В БНТУ разработана также информационная система для анализа потенциала возобновляемых источников энергии, с помощью которой возможно производить их автоматизированную оценку для выбора оптимальных площадок для размещения ВИЭ [18].

Республика Беларусь имеет определенный потенциал практически всех видов возобновляемых источников энергии.

ПотенциальнаямощностьводотоковвБеларусисоставляет850 МВт.

Технически доступный потенциал – 520 МВт (3,6 млрд кВт ч/год, около 10 % от потребления электроэнергии в стране, экономически целесообразный потенциал 250 МВт.

В результате проведенных в 90-х годах исследований было определено в Беларуси 1840 потенциальных площадок, пригодных для размещения ветроустановок, которые могли бы обеспечить ветроэнергетический потенциал порядка 1600 МВт (теоретический). Ветроэнергетический потенциал составляет порядка 9 млрд кВт·ч/год или 24 % от потребления электроэнергии в стране. Для строительства ветроустановок пригодны 8 % территории Беларуси. Как видно на рис. 2.4, 2.5 наиболее по скорости ветра и ее повторяемости районы Гродненской и Минской областей. Возможно также использование ветровой энергии в Могилевской и Витебской области.

При анализе потенциала ветровой энергии следует учитывать ограничения на размещения таких установок (экологические, сани- тарно-гигиенические и др.).

61

Рис. 2.4. Карта ветров Республики Беларусь на высоте 80 м

Что касается потенциала солнечной энергии Республики Беларусь (рис. 2.6) среднее годовое поступление энергии лежит в диапазоне 1150–1350 кВт ч/м2, он также достаточно большой. По метеорологическим данным в нашей стране ежегодно (в среднем) 150 пасмурных дней, 185 дней с переменной облачностью, 30 солнечных дней, а средняя энергия, падающая на поверхность Земли (с учетом ночей и облачности) 2,8 кВт ч / (м2 сут.), и с 12%-й эффективностью преобразования можно получать 0,3 кВт ч / (м2 сут.), т. е. эти значения близки к значениям среднеевропейских стран (рис. 2.7)

62

и позволяют достаточно эффективно использовать этот вид возобновляемой энергии.

Рис. 2.5. Наиболее перспективные районы Республики Беларусь для развития ветроэнергетики

63

Рис. 2.6. Потенциал солнечного излучения территории Беларуси

Около 38 % территории страны покрыто лесами (рис. 2.8). Возможный среднегодовой объем заготовки древесных топливных ресурсов в лесах Республики Беларусь в 2016 году составил 13,6 млн м3, что эквивалентно 3,7 млн т у.т. (9 % потребления ТЭР в стране). Страна имеет большой неиспользуемый энергопотенциал – более 3 млн т у.т. За счет использования всех видов биомассы (древесная

64

биомасса, отходы с/х, коммунальные отходы) возможно покрыть до 15 % потребностей страны в ТЭР.

Рис. 2.7. Потенциал солнечного излучения европейских стран

Биоэнергетический потенциал включает энергию древесной биомассы, сельскохозяйственных и муниципальных отходов.

Перспективным источником древесного биосырья являются быстрорастущие насаждения, прежде всего, ива, тополь (одна тонна ивовой щепы (сырой массы) дает 8,9 ГДж, то есть примерно столько, сколько и одна тонна торфяных брикетов (для сравнения: 1 тонна мазута – 38,5 ГДж). Ива дает первый урожай спустя 4–5 лет. Затем

65

он снимается каждые три года. Урожайность составляет примерно 45–50 тонн (сырой массы) древесины с 1 га (рис. 2.9).

Рис. 2.8. Лесистость районов Республики Беларусь

Рис. 2.9. Использование ивы в качестве древесного топлива

Ресурсной базой для биогазовых технологий являются отходы от выращивания крупнорогатого скота, свиноводства и птицеводства.

66

В Беларуси действуют следующие объекты (как источник биогаза) (рис. 2.10):

–105 крупнейшихсвиноводческихкомплексов(более30 тыс. голов);

–82 комплекса по выращиванию КРС (более 5 тыс. голов);

–55 птицефабрик (более 200 тыс. голов).

Свинокомплексы Комплексы по выращиванию КРС Птицефабрики

Рис. 2.10. Размещение ресурсной базы биогазовых технологий на территории Республики Беларусь

Кроме этого, как возможные источники биогаза, в Республике Беларусь находятся в эксплуатации около 2450 канализационно-на- сосных станций. Годовой пропуск сточных вод через канализацион- но-насосные станции составляет примерно 593,2 млн м3. В стране действуют также 167 объектов захоронения твердых коммунальных отходов с проектным объемом захоронения 239,8 млн м3 (фактический объем захоронения 206,6 млн м3). Потенциальная энергия, заключенная в этих отходах, равноценна 470 тыс. т у.т. При их биопереработке в целях получения биогаза эффективность составит 20–25 процентов, что эквивалентно 100–120 тыс. т у.т.

67

Геотермальные воды Беларуси относятсяк низкоэнтальпийным источникам с невысокой температурой. На большей части Беларуси температура осадочных пород до глубины 1 км изменяется от 6,5–7 °С до 20 °С. В глубоких осадочный бассейнах – Подлясско-Брестской и Оршанской впадинах – она в отдельных случаях на глубине 2 км достигает 35–40 °С, и лишь в Припятском прогибе на глубинах более 3 км ее значения иногда превышают 100 °С в высокоминерализованных водах (рассолах).

Высокое содержание солей осложняет использование подземных вод в качестве источников геотермальной энергии.

2.1.3. Состояние и перспективы развития возобновляемой энергетики в мире и Республике Беларусь

По данным информационного ресурса международной сети возобновляемой энергетики (REN21) вклад ВИЭ в валовое потребление энергетических ресурсов составляет 21,5 % (рис. 2.11). Наибольший объем вносит использование традиционной биомассы (7,8 %).

Рис. 2.11. Вклад ВИЭ в мировое валовое энергопотребление (2016 г.)

Доля ВИЭ в мировом потреблении электрической энергии несколько выше и составляет 24,5 % (рис. 2.12). Максимальный вклад в электропотребление вносит гидроэнергетика (16,6 %).

Наибольшую установленную мощность ВИЭ имеют по состоянию на 2016 г. Китай, США и Германия (рис. 2.13). Следует отметить интенсивное развитие возобновляемой энергетики в последние

68

годы в Китае, в особенности ветро- и солнечной энергетики, что характерно и для Германии. Учитывая, что Германия намного меньше Китая по удельному потреблению она стоит на первом месте в мировом рейтинге.

Рис. 2.12. Вклад ВИЭ в мировое потребление электрической энергии (2016 г.)

Рис. 2.13. Установленная мощность ВИЭ в регионах мира и первые 6 стран в мировом рейтинге (2016 г.)

69

Значительные достижения в развитии возобновляемой энергетики имеют страны Евросоюза (300 ГВт установленной мощности, см. рис. 2.13). Если рассмотреть процентный вклад ВИЭ в энергопотребление стран Евросоюза, то можно отметить значительные достижения скандинавских стран и Латвии (рис. 2.14). Такие успехи Европы в рассматриваемой отрасли обусловлены государственной поддержкой и стимулированием использования ВИЭ.

Рис. 2.14. Тенденция развития ВИЭ в странах Евросоюза

Вдолгосрочной перспективе развития мировой энергетики до 2100 г. планируется снижение использования углеводородной энергетики до 30–35 % за счет замены ее возобновляемыми источниками энергии (рис. 2.15).

ВРеспублике Беларусь, как и мире, наибольший вклад в возобновляемую энергетику вносят источники, работающие на древесном топливе (дрова, щепа, древесные отходы) (табл. 2.1, рис. 2.16).

Впоследние годы в стране введены в эксплуатацию новые фотоэлектрические станции, ветроэнергетические установки и гидростанции, которые будут рассмотрены в соответствующих подразделах пособия.

70