Энергия ветра

Одним из перспективных направлений развития возобновляемой энергетики является ветроэнергетика.

Ветроэнергетические ресурсы представлены на той же карте Челябинской области. К первой ветровой зоне относятся горные районы, а точнее, открытые вершины хребтов, поветренные склоны, где среднемноголетние скорости ветра больше 4 м/с. Рельеф района в предгорьях и горах очень разнообразный, что обуславливает большую изменчивость скорости ветра на близких расстояниях. Благодаря местной циркуляции здесь возникают горно-долинные ветры – ветры, дующие вдоль долин. Перспективными для размещения ВЭУ являются участки с абсолютной высотой 1000 – 1200 м. Этот район располагает большими потенциальными ветроэнергетическими ресурсами – 28597 МДж/м2 (103 МВт·ч/м2) за год. К первой зоне относится Кусинский район. Ко второй зоне относятся районы: Октябрьский, Троицкий, Чесменский, Варненский, Карталинский, Брединский, Кизильский, Агаповский, Увельский, находящиеся в степной зоне Челябинской области, а также Аргаяшский, где среднегодовые скорости варьируют в интервале от 4 до 3 м/с. Потенциальные ресурсы в данной зоне составляют 3601 МДж/м2 (12,9 МВт·ч/м2) за год, а полезная энергия – 1260 МДж/м2 (4,5 МВт·ч/м2).

К третьей ветровой зоне относятся лесостепные районы: Сосновский, Верхнеуральский, Нагайбакский, а также районы горно-лесной зоны среднего Урала: Каслинский и Нязепетровский, где среднегодовые скорости изменяются от 3 до 2 м/с, потенциальные ветроэнергетические ресурсы составляют 1841 МДж/м2 (6,63 МВт·ч/м2).

К четвертой зоне относятся Ашинский, Катав-Ивановский, Саткинский районы, где среднегодовые скорости не превышают 2 м/с. Поэтому эта зона не перспективна для ветроэнергетики.

Использование энергии ветра не только помогает решить многие проблемы энергоснабжения отдаленных объектов и загородных домов, но и получить независимость от местных энергоснабжающих организаций.

Для небольшого загородного дома при наличии среднегодовой скорости ветра более 4 м/с достаточно установок мощностью:

— около 500 Вт — для покрытия базовых потребностей в электроэнергии – освещение, телевизор, связь, радио и другая маломощная нагрузка;

— от 1,5 до 4 кВт — для электроснабжения почти полностью потребителей в типовом загородном доме, включая стиральную машину, холодильник, компьютеры и т.п.

В периоды сильного и продолжительного ветра излишки вырабатываемой электроэнергии могут использоваться для отопления.

Энергия биомассы

В сельскохозяйственных районах, имеющих развитое животноводство, заготовку леса, перерабатывающие предприятия, имеются источники значительного количества биомассы, пригодной для получения в местах потребления дешевого, экологически чистого топлива – биогаза.

Биогаз — это один из продуктов анаэробного (без доступа кислорода) брожения навоза или другого вида биомассы при температуре +30-37°С. В этих условиях под действием имеющихся в биомассе бактерий часть органических веществ разлагается с образованием метана (60-70%), углекислого газа (30-40%), небольшого количества сероводорода (0-3%), а также примесей водорода (аммиака и окислов азота). Биогаз не имеет неприятного запаха. Теплота сгорания 1м3 газа достигает 25 МДж, что эквивалентно сгоранию 0,6 л бензина, 0,85 л спирта, 1,7 кг дров или использованию 1,4 кВт электроэнергии. Он может использоваться и как обычный природный газ для приготовления пищи, обогрева. Его можно сжимать, использовать для заправки автомобиля, накапливать, перекачивать излишки, продавать.

Основой любой биогазовой установки является метантенк (реактор), в котором происходят процессы сбраживания биомассы. Объемы метантенков могут варьироваться в больших пределах — от 3 мЗ до 5 тыс. мЗ.

Биогаз можно использовать для получения электроэнергии: из одного м3 биогаза можно выработать 2-3 кВт электроэнергии. Удобрения, получаемые в виде переброженной массы — это экологически чистые жидкие и твердые удобрения, лишенные нитритов, семян сорняков, патогенной микрофлоры, яиц гельминтов, специфических запахов.

Индивидуальная БГУ для крестьянского хозяйства на 5-6 голов крупного рогатого скота может перерабатывать в сутки от 100 до 200 кг исходного сырья при влажности не менее 85% и вырабатывать до 10 м3 газа. На семью из пяти человек для трехразового приготовления пищи, для приготовления кормов для скота, для санитарно-гигиенических потребностей семьи нужно не более 5 м3 биогаза в сутки.

В Челябинской области в хозяйствах имеется достаточный потенциал по производству биогаза (табл. 1).

Таблица 1. Потенциал получения биогаза на сельскохозяйственных предприятиях области

 Таким образом, получение энергии только от использования отходов животноводства в различные годы могло бы составить от 1,5 до 6,0 ГВт электроэнергии.