- •Лекция 9. Нетрадиционные источники энергии
- •1.Неисчерпаемые источники энергии,их классификация и использование
- •Виды фотоэлектрических преобразователей.
- •Солнечная стена
- •Опреснитель
- •Солнечные аксессуары сл 19,
- •2. Вторичные энергетические ресурсы, их классификация и использование
- •3.Использование возобновимых источников в рб
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: СЛ 30
– 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 СЛ 31:
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». СЛ 32:
Возможный сценарий изменения общего потребления энергоресурсов в Беларуси до 2050 года в пикоджоулях). СЛ 33:
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.
Для ветроэнергетики Беларуси энергетический ресурс ветра практически неограничен. В стране имеется развитая централизованная электросеть и большое количество свободных площадей, не занятых субъектами хозяйственной деятельности.
Возможности приобретения зарубежной ветротехники весьма ограничены вследствие отсутствия достаточного выбора именно того оборудования, которое соответствует климатическим условиям Беларуси.
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». СЛ 34
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 СЛ36
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.