Предложения по комплексному решению отдельных вопросов энергосбережения в Российской Федерации

Предложения по комплексному решению отдельных вопросов энергосбережения в Российской Федерации.

Неравномерность потребления электроэнергии, в течение суток, составляет по РФ тысячи мегаватт. Как показывает существующая мировая практика суточный график потребления электроэнергии выравнивается за счет применения гидроаккумулирующих электростанций (ГАЭС). В РФ, из десятков ГАЭС запланированных еще в советское время, к строительству, построена только одна на 1200 МВт. В мире работает 460 ГАЭС на общую мощность 300 000 МВт. Потребление электроэнергии в РФ регулируется отключением, в ночное время, энергогенерирующего оборудования электростанций. При частом отключении или снижения электрической нагрузки ухудшаются экономические и технические показатели работы оборудования. Потери в линиях электропередач, от перетоков электроэнергии от Владивостока до Санкт-Петербурга, достигают 13 %, что превышает мировой уровень в 2 раза и распыляет в атмосферу земли ежегодно до 20 млрд. кВт/час электроэнергии на 30 млрд. рублей.

Консорциум в составе: Центр передачи технологий (Отраслевой центр Роскосмоса); -стэ»; Петрозаводский государственный университет; РАН «Объединенный институт высоких температур» при финансовой поддержки Министерства науки и образования РФ в 2006-2009 годах разработали и опробовали технические решения по созданию твердотельных (твердофазных) теплоаккумуляторов для использования ночной (провальной) электроэнергии в целях организации высокоэффективного отопления, горячего водоснабжения и обеспечение технологических нужд в т. ч. атомных электростанций (АЭС). Теплоаккумулирующим материалом в твердотельных теплоаккумуляторах может быть тальковый камень или магнезиальные породы, выдерживающие рабочую температуру до 1000оС, а также многократные циклы остывания и нагрева.

Зимой необходимая электрическая мощность может повышать в дневное время ночную только по г. Москва на 5 500 МВт. Правительству г. Москва участниками консорциума предложено за счет применения твердофазных теплоаккумуляторов снизить дневную нагрузку на 2 200 МВт переведя ее на ночное время.

Вместо гидроаккумулирующих электростанций планируемых к строительству в РФ предлагается строить, непосредственно на АЭС, твердотельные теплоаккумуляторы единичной мощностью до 200 МВт. Один теплоаккумулятор может обеспечить в ночное время потребление до 20% электронагрузки от блока АЭС мощностью 1000 МВт. Одновременно в крупных городах расположенных, как правило от АЭС, на удалении более чем 50 км необходимо, устанавливать твердотельные теплоаккумуляторы аналогичной мощности, которые можно будет использовать для отопления и горячего водоснабжения городов через имеющиеся в городе системы водяного отопления. Например, Нововоронежская АЭС может частично или полностью обеспечить город Воронеж теплом, при этом снизив стоимость отопления в 2-3 раза и повысив эффективность работы АЭС минимум на 5%, что позволяет сэкономить на отоплении города значительные средства. В летнее время город Воронеж будет обеспечиваться от твердотельных теплоаккумуляторов горячим водоснабжением, а основная часть электроэнергии, в ночное время, будет расходоваться на подогрев питательной воды и другие технологические нужды Нововоронежской АЭС. Предлагаемая схема отопления, позволит отказаться от планируемого к строительству в 5 км от г. Воронежа теплофикационной атомной электростанции (АСТ).

От существующих в РФ и планируемых к строительству АЭС с электрогенерирующим оборудованием общей мощностью 31 800 МВт, (выработка электроэнергии 300,6 млрд. кВт/часов), экономия энергии может составить 3,00 млрд. кВт/час, или 4500 млн. руб. в год. Кроме экономии средств на АЭС, произойдет стабилизация работы энергосистемы РФ, что улучшат качество электроэнергии, обеспечит снижение ее потерь и поддержание частоты.

Повышение эффективности, безопасности, устойчивости и надежности работы АЭС, обеспечение городов недорогим теплом.

Применение твердотельных теплоаккумуляторов мощностью от 1 до 10 Мвт совместно с имеющимися на территории РФ электрокотельными электрической мощностью от 0,3 до 10 Мвт позволит повысить качество электроэнергии и снизить стоимость отопления в 3-4 раза. Теплоаккумуляторы мощностью 1-10 Мвт можно устанавливать непосредственно в подвалах многоэтажных домов для отопления подъездов или полностью дома.

Отопление многоэтажных зданий с использованием теплоаккумуляторов серии СТЭ, мощностью от 1 до 10 МВт

Для отопления индивидуальных и малоэтажных домов наиболее эффективны твердотельные теплоаккумуляторы единичной мощности от 2 до 100 кВт позволяющие обогревать помещения до 400 кв. м. Некоторые модели твердотельных теплоаккумуляторов электрической мощностью до 20 кВт имеют второй источник энергии в виде твердого топлива или газа, что позволяет на их основе создавать оптимальные отопительные системы для малоэтажного и индивидуального домостроения. В рамках имеющихся в РФ программ, ежегодно планируется строительство до 35 млн. кв. м индивидуальных жилых домов. При переводе 15% от планируемого к строительству малоэтажного жилья, на систему отопления с аккумуляцией тепла, экономия, от использования ночной электроэнергии, составит до 5,0 млрд. кВт/час, что позволит получить экономный эффект в целом по РФ до 10 000 млн. руб.

Система отопления здания на основе теплоаккумуляторов СТЭ

Твердотельные теплоаккумуляторы могут накапливать тепловую энергию от автономных систем электроснабжения (ветроэлектростанции, проточные, приливные или волновые гидроэлектростанции). При этом, не обязательно, устанавливать дорогую аппаратуру по регулированию точных параметров частоты и проводить синхронизацию с централизованными электросистемами. Применение твердотельных теплоаккумуляторов увеличивает КПД автономных источников электроэнергии на 20-40%. В РФ 70% территории не имеет централизованного электроснабжения. В зимнее время, как правило, ветровая нагрузка увеличивается, это позволит, при наличие ветроустановок обеспечить здания имеющие твердотельные теплоаккумуляторы недорогим и надежным теплоснабжением. С учетом имеющихся программ, в РФ до 2020 планируется ввести 1200 МВт ветроустановок с общей производительностью 6,0 млрд. кВт/ч. Теплоаккумуляторы работающие совместно с автономными ветроустановками могут обеспечить на 2,0 млрд. кВт/час потребителей практически бесплатной тепловой энергией и достичь экономии от снижения потребления органического топлива на 3000 млн. рублей.

Энергообеспечение коттеджа и хозяйственной постройки от автономных источников энергии (ВЭС, микроГЭС), ночной электроэнергии централизованной электросети и твердого топлива.

Твердотельные теплоаккумуляторы малой, средней, большой и сверхбольшой мощности могут в достаточно короткий срок (до 5 лет) обеспечить в РФ экономию энергии за счет мероприятий перечисленных выше на 25 млрд. кВт/час или 37 млрд. руб.. Кроме того можно отказаться от строительства или капитального ремонта устаревших. Тепло и электрогенерирующих мощностей. При средней стоимости ввода 1 кВт электрической мощности в 1000 $ и стоимости твердотельного теплоаккумулятора в 100 $ экономия по РФ может составить 150 000 млн. рублей. В расчетах неучтены снижения затрат на добычу и доставку к потребителям тепла органического топлива, а также экологическую составляющую связанную с сохранением природного ландшафта, страдающего при добыче топлива и от рукотворных морей при строительстве гидроаккумулирующих электростанций.

Анализ затрат на создание электрической мощности

Усилиями участников консорциума разработаны, изготовлены, испытаны и сертифицированы стационарные теплоаккумуляторы с воздушным теплоносителем мощностью от 2 до 100 кВт теплоаккумуляторы СТЭ установлены и испытаны на пилотных объектах.

Установка стационарного (твёрдотельного) теплоаккумулятора СТЭ типа «Стена» мощностью 18 кВт, использующего в качестве источника энергии низкий ночной тариф на электроэнергию

Проведены совместно с работниками ВНИИАЭС концерна «Росатом» предварительные расчеты по созданию и применению твердотельных теплоаккумуляторов мощностью от 1 до 200 Мвт.

Наибольший энергосберегающий эффект в целом по РФ может быть получен при одновременном создании и применение всего диапазона мощностей теплоаккумуляторов от 2 до 200 000 кВт. Для реализации такого подхода надо согласовывать интересы разных министерств и ведомств РФ. Необходимо найти способ довести до сведения должностных лиц государства, которые могут принимать межведомственные решения, предлагаемые технологии, обеспечивающие быстрое повышение энергоэффективности в отдельных отраслях народного хозяйства, социальном секторе и в целом по РФ. При полной реализации проекта по «созданию высокоэффективных систем отопления на основе аккумуляции тепла» будет обеспечена по РФ, ежегодная эффективность до 25 млрд. кВт/часов или 40 млрд. рублей.

Инновационный проект создание высокоэффективной систем отопления на основе аккумуляции тепла может при комплектном его применении решить проблемы энергосбережения и в разы снизить стоимость отопления в целом по РФ, и отдельным отраслям народного хозяйства особенно в сельской местности и в небольших городах. Кроме того системы отопления с твердотельными теплоаккумуляторами большей мощностью повысят эффективность работы электростанций в т. ч. атомных и энергосистемы в целом. Высокоэффективных систем отопления на основе теплоаккумуляции тепла с применением твердофазных теплоаккумумляторов, значительно расширят возможности потребителей тепла, по выбору оптимальных, для каждого конкретного случая, способов отопления помещений, отдельных зданий, кварталов и микрорайонов городов.