ПРОБЛЕМЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СОЛНЕЧНОЙ И КОМБИНИРОВАННОЙ ЭНЕРГИИ В КАЗАХСТАНЕ

, академик,

Общеизвестно, что мы живем в мире энергии, но для своей деятельности используем только ее ничтожную часть, в основном запасенную Землей (нефть, газ, уголь, дрова).

Основной долей окружающей нас энергии является прямая солнечная и ее производные: ветровая, гидравлическая, тепловая, энергия волн и др.

Основные причины малого использования возобновляемой энергии это:

-  изменчивость поступления по времени и количеству, что не соответствует требованиям людей «по потребностям»;

-  рассеянность и неравномерность по поверхности Земли, что зачастую не соответствует плотности населения и потреблению;

-  недостаточно высокая эффективность преобразования и стоимость оборудования и энергии, значительно превышающие традиционные, основанные на сжигании запасенного Землей топлива;

-  приобретенная населением привычка к «эффекту розетки» – «включай и ток идет», что не всегда возможно при использовании возобновляемой энергии, так как «розетка» зависит от генерирующих, аккумулирующих и преобразующих устройств, которые требуют системного выбора, обслуживания и ремонта.

Поэтому, несмотря на такие достоинства возобновляемой энергии, как экологическая чистота, отсутствие затрат на топливо и потерь энергии на ее транспорт проблемы ее широкого использования в последнее время, в связи с ростом цен на топливо, весьма актуальны.

При системном подходе на современном уровне эти актуальные проблемы вполне разрешимы.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Так проблема изменчивости солнечной и ветровой энергии решается при использовании комбиированных солнечно-ветровых установок и агрегатов с аккумулированием электрической и тепловой энергий, так как поступление солнечной и ветров энергии разнесены по времени суток, месяца, года.
Технически проблема уже решена в проектах бытовых солнечно-ветровых электростанций с потребляемой мощностью от 1 до 12 кВт, фотоэлектрических концентраторах (1 – 12 кВт) [3], ветро-солнечного комплекса Джунгарских ворот (до 80 х 106 МВт).

В ближайшие годы возможна их реализация в южных и ветровых регионах РК.

Рассеянность, низкая концентрация энергии успешно решается за счет использования недорогих параболоцилиндрических концентраторов со следящими за солнцем устройствами и многомодульных ВЭС, разработанных для мощности модуля до 200 кВт [3].

Эффективность преобразующего оборудования в последние годы увеличена за счет повышения к. п. д. рабочих элементов (2 – 3 раза), повышение диапазона использования возобновляемой энергии и снижения удельной стоимости.

Так, например гелиоустановка с зеркальными отражателями позволили поднять суточную выработку электроэнергии и теплп в 3- 5 раз по сравнению с серийными.

Чтоже касается проблемы «розетки», то здесь еще многое предстоит разрешить, как по обучению, так и по менеджементу, а главное по совершенствованию техники альтернативной энергетики.

По совершенствованию техники в последние годы в связи со все возрастающим мировым спросом на средства альтернативной энергетики отмечаются существенный скачок.

Так к. п. д. кремниевых фотопреобразователей возрос с 8 – 10 % до 20 – 25 %, разработаны AsInGaN, 2n MnTe фотоэлементы с к. п. д. 0,50 и низкой стоимостью изготовления.

Тепловые параболические концентраторы со следящими устройствами подняли к. п. д. плоских неподвижных коллекторов типа «горячий ящик» с 0,3 – 0,4 (среднесуточно) до 0,7 – 0,8, а электрические фотопреобразователи повысили электротепловую мощность в 3 – 5 раз. В то же время удалось поднять коэффициент использования энергии ветра солнечно-ветровых установок с 0,3 до 0,6.

Серьезные успехи отмечаются в разработке горных каскадных ГЭС с использованием солнечной энергии для выработки пара для парогенераторов и горячей воды для отопления.

Появились положительные результаты по гелиопереработке, добыче и транспорту высоковязких нефтей, фотохимическому получению водорода из воды и др.

Все это с учетом системных разработок СКБ АЛЭНТ позволило выполнить сравнительную оценку наиболее совершенной техники и разработать рейтинг средств альтернативной энергетики, приведенной в таблице.

С учетом этого рейтинга гидрометеоусловий территории РК предлагается более глубокая разработка следующих региональных комплексов альтернативной энергетики:

1.  Джунгарский ветро-солнечный – со среднегодовй мощностью до (70 – 80)х 106 МВт при себестоимости электроэнергии 0,0035 долл США /кВт-ч, рентабельности 40 – 50 % при поставке электроэнергии в Китай.

2.  Заилийский горный солнечно-гидро-ветровой– мощностью до 20 000 МВт при себестоимости электроэнергии 0,002 – 0,004 долл США/кВт-ч и рентабельности до 160 % для электротеплоснабжения южных предгорных областей РК.

3.  Балхашский солнечно-ветровой – мощностью до 10 000 МВт при себестоимости электроэнергии около 0,004 долл США/кВт-ч и рентабельности до 200 %.

4.  Прикаспийский солнечно-ветровой – м ощностью до 15 000 МВт при себестоимости электроэнергии 0,003 долл США/ кВТ-ч и рентабельности до 200 % для поставки энергии на нефтеразработки.

Таблица 1 - Технико-экономическая оценка и рейтинг средств альтернативной энергетики

Наименование средств

Годовая выработка энергии,

МВт-ч

Коэффициент энергообес-

печенности

Себестоимость

1 кВт-ч

Рейтинг

Каскадные горные ГЭС с гелионагревом и сезонным теплоаккумулированием

100 –

100 000

1,0

0,001

I

Солнечно-ветровые системы с сезонным теплоаккумулированием

10 – 10 000

0,90

0,003

II

Роторные и поплавковые мини ГЭС

1 – 1 000

0,90

0,005

III

Фотоэлектротепло-вые станции

1 – 200

0,70

0,010

IV

Параболоцилиндрические гелиостанции

5 – 100

0,60

0,10

V

Параболоидные гелиостанции

3 – 20

0,60

0,10

VI

Плоские гелиоколлекторы

1 – 10

0,30

0,12

VII

Кремниевые фотопанели

0,2 – 0,5

0,20

0,12

VIII

Прогнозные доходы от продаж энергии этими комплексами могут достигнуть по нашим расчетам 200 млрд долл США в год, что значительно превысит доходы от продажи нефти.

При условии акционирования этих доходов в будущем через 10 – 15 лет средний доход на душу населения может достигнуть 25 000 долл США.

Для ускорения внедрения этих комплексом в РК считаем необходимым:

1.  Ускорить принятие закона РК О возобновляемых источниках энергии без исключения льгот и преференций.

2.  Министерству энергетики и минеральных ресурсов, министерству индустрии и торговли совместно с министерством экологии и охраны окружающей среды РК необходимо разработать и принять к исполнению конкретные программы работ по этим комплексам.

3.  Правительству РК следует принять меры по организации и бюджетному финансированию создания этих комплексов в течение 10 – 15 лет.

4.  Инвестиционным и венчурным фондам необходимо начать финансирование НИР и ОКР этих проектов с 2006 года.