Целесообразность использования возобновляемых источников энергии на Алтае

О.Э.Муратов // Академия Энергетики. - 2006. - № 5. - С. 46-51.

2. Анискин, ВИ, Голубкович, А.В, Курбанов К.К. Топливо из сельскохозяйственной биомассы/

В.И.Анискин, А.В.Голубкович, К.К. Курбанов // Энергия: экономика, техника, экология. - 2005. -№ 1. - С. 47-50.

3. Панцхава, Е.С., Пожарнов, В А В перспективе Россия - крупнейший поставщик биотоплива на мировой рынок / Е.С. Панцхава, В.А. Пожарнов // Энергия: экономика, техника, экология. - 2005 -№ 6. -

С. 10-19.

4. Технологические аспекты сжигания биотоплива // Альтернативная энергетика. - 2007. -№ 1. - С. 17-21.

ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ НА АЛТАЕ О.Г. Шалагина, к.э.н., доц., А.С. Панарин, ассист. Алтайского государственного аграрного университета

По самым оптимистическим оценкам, к XXII столетию окажутся полностью израсходованными не только разведанные запасы всех ископаемых органических топлив, но и прогнозные ресурсы. Поэтому XXI в. будет для человечества веком поиска путей решения энергетической проблемы. Такая же проблема будет стоять и перед Россией, несмотря на ее огромные природные богатства. Развитие нашей цивилизации сопровождается увеличением потребностей человечества в энергии. Удовлетворение этих потребностей происходит в основном за счет переработки традиционного топлива. Однако его запасы ограниченны, а темпы потребления возрастают с каждым днем. Это грозит возникновением серьезных энергетических проблем. Но даже если энергетического кризиса удастся избежать, человечество неизбежно столкнется с тем, что запасы традиционных энергетических ресурсов будут исчерпаны. Поэтому необходимо искать такие источники энергии, которые не иссякли бы с течением времени. Такими источниками должны стать энергия солнца, ветра, воды и биомассы.

По оценкам специалистов, до 80% возобновляемых источников энергии (ВИЭ) могут быть использованы в сфере сельского хозяйства, что будет способствовать повышению надежности энергообеспечения, экологической чистоте и повышению продуктивности сельскохозяйственного производства России.

В условиях завершающейся реформы электроэнергетического комплекса России говорить о полной энергетической независимости Алтая, включая баланс производства и потребления электрической энергии, вряд ли целесообразно. Для края актуальной является проблема развития мощностей по генерации тепла для обеспечения бытовых и производственных потребностей крупных и средних городов, а также сельской местности, удаленных от линий электропередач. Вероятно, имеет смысл вернуться к рассмотрению вопроса о строительстве малой Красногородской ГЭС, проектные работы по которой велись по заданию ОАО «Алтайэнерго» в середине 90-х гг., но были приостановлены в связи с отсутствием фи-

нансовых средств. В нынешних условиях этот проект может при определенных условиях привлечь внимание частных инвесторов.

Учитывая, что энергетические системы Алтайского края и Республики Алтай представляют собой единое целое, в энергетической стратегии, вероятно, должно найти свое отражение строительство Горно-Алтайской ГЭС на р. Катунь. И хотя экологическая общественность возражает против этого проекта, его энергетическая и экономическая значимость, скорее всего, будут со временем возрастать. До 90% стока рек Республики Алтай приходится на лето, и только 10% - на зимний период. Энергопотребление возрастает в зимний период (потребление зимой составляет 85 МВт-ч, а летом 22 МВт-ч). При средней плотности населения 1,5 чел./км2 затраты на прокладку электрических сетей не окупятся никогда.

МикроГЭС - надежные, экологически чистые, компактные, быстроокупаемые источники электроэнергии для деревень, хуторов, дачных поселков, фермерских хозяйств, а также мельниц, хлебопекарен, небольших производств в отдаленных, горных и труднодоступных районах, где нет поблизости линий электропередач, а строить такие линии сейчас и дольше, и дороже, чем приобрести и установить микроГЭС. Алтайский край, особенно Республика Алтай, обладают достаточными водными ресурсами для удовлетворения потребностей в воде населения, промышленного и сельскохозяйственного производства. Неравномерное распределение этого вида ресурсов может быть скорректировано техническими и практическими приемами. В последнее время со всей остротой встает вопрос о более рациональном использовании водных ресурсов Алтая. Из 53,5 км3 воды, формирующейся в средний по водности год на Алтае, 33,4 км3, или 62,5%, приходится на Горный Алтай, из них 18 км3 дает р. Катунь. Многолетний средний расход р. Катуни после впадения р. Аргут составляет 419 м3/сек.; р. Бухтармы - 243 м3/сек.; р. Аргут - 126 м3/сек. Наибольшее количество рек и водноэнергетических ресурсов сосредоточены в бассейне р. Бухтармы. В этом

бассейне 124 реки обладают суммарной энергией 18,9 млрд кВт-ч в год, 39% этого количества приходится на основное русло самой р. Бухтармы. Следующим по запасам ресурсов является бассейн р. Аргут, в котором учтено 72 реки с суммарной энергией 14,1 млрд кВт-ч в год. В бассейне Верхней Катуни количество рек 59, суммарные водноэнергетические ресурсы их составляют 11,5 млрд кВт-ч в год.

В России есть примеры перехода на энергоснабжение от возобновляемых источников в сельских районах, удаленных от высоковольтных линий электропередач. В России и странах СНГ накоплен определенный опыт по использованию солнечной энергии, в первую очередь, для получения низкопотенциального тепла.

В Казахстане разработаны гелиоустановки для горячего водоснабжения коровников на 200 и 400 голов - соответственно ГГВ-2500 и ГГВ-5000 и для доильной площадки на 200 голов - ГГВ-1000, производительностью соответственно 2 500, 5 000 и 1 000 л в сутки горячей воды с температурой 50-60° С. Установки работают в режиме естественной циркуляции. Оптимальный расход теплоносителя составляет 0,012-0,015 л/с м2, удельная вместимость бака-аккумулятора - 70-75 л/м2. Для обеспечения оптимальной скорости циркуляции теплоносителя используется последовательно-параллельная схема соединения коллекторов. Доля нагрузки за счет солнечной энергии для коровника на 200 голов составила 45-60%, или 6-8 т у.т.; на 400 голов - 50-70%, или 8-17 т у.т.; на доильной площадке - 4560%, или 2,3-3,2 т у.т., в зависимости от региона республики.

В Израиле, например, в соответствии с законом, требующим, чтобы каждый дом был снабжен солнечной водонагревательной установкой, установлено около 800 тыс. солнечных коллекторов, которые производят 15 млн гДж энергии и обеспечивают горячей водой 70% населения.

В России действуют солнечные системы теплоснабжения с площадью солнечных коллекторов до 100 тыс. м2. Они служат для теплоснабжения как индивидуальных, так и общественных зданий и для горячего водоснабжения производственных потребителей.

В Ростовской области разработаны ге-лионагревательные установки для животноводческих ферм - для теплоснабжения свинарников-маточников, горячего водоснабжения доильных площадок КРС и гелиодушевые, рассчитанные на объекты производственного и коммунально-бытового назначения. В свинокомплексе гелиоустановка обеспечивала обогрев бетонных полов, при площади солнечных коллекторов 20 м2, объеме бака-аккумулятора 800 л, мощности дублирующего источника

18 кВт. Для доильной площадки на 200 голов разработана гелиоустановка на базе алюминиевых солнечных коллекторов ГК-1 площадью

8,5 м2 с объемом аккумулятора 400 л, мощностью резервного источника 12 кВт.

На Южном Урале для горячего водоснабжения летней доильной площадки на 400 голов КРС спроектирована гелиоустановка площадью 16 м2, объемом аккумулятора 1 600 л и мощностью дублирующего источника 12 кВт.

В перспективе солнечная энергия может использоваться для энергоснабжения в районах децентрализованного теплоснабжения, преимущественно в сельской местности, для маломощных, сезонных, коммунально-бытовых или производственных потре-бителей (турбаза, дом отдыха, летний лагерь, бригадный стан, доильная площадка и т.п.); в системе централизованного теплоснабжения гелиосистема может подогревать воду для дальнейшего нагрева ее в котельной до высокой температуры и нагревать воду летом, когда котельная установка для профилактики или ремонта выводится из работы.

Последние два года отмечены ростом интереса к солнечной энергетике на Украине. Частный гостиничный сектор использует для нагрева воды только солнечные батареи украинского производства. Опыт эксплуатации солнечной установки для горячего водоснабжения и отопления производственного корпуса в районе г. Алушта показал ее эффективность, полученная тепловая энергия достигала 500-600 кВт-ч/м2 в год, обеспечивая в год экономию до 150 кг у.т./ м2 при сроке окупаемости от пяти до десяти лет. В Киевской области на молочной ферме на 100 коров установлена гелиоустановка площадью 8 м2 с баком-аккумулятором объемом 2 м3; экономия электроэнергии достигает 112 кВт-ч в сутки. Особое внимание наши соседи стали уделять использованию биомассы - солома, стебли и початки кукурузы, отходы подсолнечника, бытовые отходы, сточные воды с ферм - все идет на производство энергии. Метановое брожение, или биометано-генез, - это процесс превращения биомассы в энергию. Он был открыт в 1776 г. Вольтой, который установил наличие метана в болотном газе. Биогаз, получающийся в ходе этого процесса, представляет собой смесь из 65% метана, 30% углекислого газа, 1% сероводорода и незначительных количеств азота, кислорода, водорода, закиси углерода. Энергия, заключенная в 1 м3 биогаза (20-25 МДж), эквивалентна энергии 0,6 м3 природного газа, 0,74 л нефти или 0,66 л дизельного топлива. Остатки, или шлаки, метанового брожения используются в сельском хозяйстве как удобрение.

1 т навоза или другой биомассы, подвергаемой сбраживанию в специальных уста-

новках (метантенках), дает 500 м3 биогаза, что эквивалентно 350 л бензина. Количество биогаза, которое получается, например, в хозяйстве с 50 тыс. свиней, покрывает все его потребности в тепле, подогреве воды и электричестве. К тому же на выходе из метантенков (помимо биогаза) получается компост (1 т навоза - около 300 кг). Если оборудовать биога-зовую установку фасовочным блоком, то компост можно продавать, например, дачникам. При всей привлекательности переработки отходов в биогаз крупные компании внедрять ее не торопятся, считая, что для рентабельного производства биогаза поголовье, например, свиней, должно составлять не менее 50 тыс. голов, иначе навоз выгоднее компостировать или перерабатывать в биогумус.

Более 70% территории России и 30% населения страны в настоящее время не имеют централизованного энергоснабжения. Это обусловлено прежде всего тем, что довольно часто расстояние между двумя населенными пунктами составляет сотни и даже тысячи километров, а 1 км ЛЭП стоит около 1 тыс. долл. В этих районах проблема решается за счет дизельных электростанций, доставка топлива на которые обходится весьма дорого. Поэтому в России сегодня, как нам кажется, актуальны возобновляемые источники энергии локального и комбинированного типа.

Ветроэнергетика - это древнейший способ получения энергии человеком. 4 тыс. лет тому назад человек уже использовал ветер в своей хозяйственной деятельности. На протяжении столетий торговые и военные парусные суда передвигались за счет энергии воздушных потоков, повсюду крутились лопасти ветряных мельниц. Сейчас вырабатываемое ветроэлектростан-циями электричество обеспечивает потребности в электроэнергии 14 млн хозяйств, в которых проживают 35 млн человек. В мире действуют более 2 млн ВЭУ общей мощностью 60 гВт. В Германии суммарная мощность ВЭУ составляет

18,5 гВт, Испании - 10,1 гВт, США - 9,2 гВт, Индии - 4,5 гВт, Дании - 3,2 гВт, и т.д. Порог 1 гВт установленной мощности перешагнули Италия, Великобритания, Нидерланды, Китай, Япония и Португалия. В России ветер использовался в крестьянских ветряках, перемалывающих зерно. На этом фоне ситуация в России, 75% территории которой пригодны для получения энергии при помощи ветра, с ее 15 МВт установленной мощности от ветровых установок, выглядит удручающе. Технический потенциал ветровой энергии России в целом составляет свыше 50 млрд кВт-ч/год. Этот показатель более чем в 60 раз превышает общее реальное электропотребление страны, а экономический потенциал составляет примерно

260 млрд кВтч/год, т.е. около 30% производства электроэнергии всеми электростанциями России. Крайний Север, Юг России и Дальний Восток - территории, где использование энергии ветра экономически выгодно. Российские ученые работают над созданием новых аппаратов, адаптированных к российским ветрам, которые могут работать со скоростью 2 м/сек. В Алтайском крае, на наш взгляд, экологически и экономически целесообразнее использовать энергию ветра не только в степных и прибрежных районах Алтая, а на большей его территории, так как средняя скорость ветра в течение года - 5 м/сек. (рис. 1). По оценкам специалистов это достаточный уровень для использования ветроустановок, поэтому в последние годы их все чаще стали использовать жители нашего региона (для обеспечения электроэнергией своих домов, коттеджей), торговые и рекламные фирмы (для освещения и вращения рекламных щитов) и фермеры.

Несмотря на то, что альтернативная энергия всегда дороже традиционной, считаем целесообразным использование ветроэнергетических установок для горячего водоснабжения и других нужд алтайских сельскохозяйственных потребителей. Тем более, что для эксплуатации ветрогенератов не требуется топлива, следовательно, нет выбросов вредных веществ в атмосферу. Во-первых, они, в отличие от тепловых электростанций, не требуют воды. Во-вторых, эти установки не нуждаются в значительном отчуждении земель, достаточно площадки под фундамент и дороги к ней, а для строительства можно выбрать земли, непригодные для хозяйственной деятельности. В-третьих, современные ветроэнергетические установки полностью автоматизированы и не требуют дежурного персонала. Монтируются и устанавливаются они очень быстро. К тому же сейчас выпускают такие ветро-установки, которые не создают помех радиоволнам (это, пожалуй, был единственный их недостаток), а шумовой эффект сведен до минимума.

В связи с чрезвычайно низким уровнем платежеспособности населения в настоящее время тарифы на электроэнергию значительно ниже себестоимости. В отсутствии ввода новых мощностей с 1998 г. Алтайэнерго объявил мораторий на подключение новых потребителей, что еще больше усложняет социальную ситуацию в регионе. С учетом того, что отгонное животноводство составляет основной вид деятельности традиционного алтайского этноса, дальнейшее существование животноводов в отсутствии гарантированного энергоснабжения тормозит национальное развитие. При этом монгольские животноводы в последние годы успешно внедряют практику использования ми-ни-солнечных батарей, за счет чего в юрты пришли свет, тепло и средства телекоммуникации.

Рис. 1. Среднегодовая скорость ветра в Алтайском крае и Республике Алтай

Для того чтобы алтайский животновод чувствовал себя наравне с соседом, нужно сделать немного - инициировать строительство мини-ГЭС на небольших горных реках (в каскадном варианте, что позволит эффективно работать в разное время суток и в разные сезоны), строить ветряные станции в комплексе с мини-ГЭС в тех районах, природные условия которых позволяют наиболее эффективно использовать такие источники (например, в Чуйской котловине летом штиль, а зимой часто бывают ураганные ветры), шире использовать природные особенности резко континентального климата Алтая (например, в регионе расположен пос. Кошагай, в котором отмечено максимальное количество солнечных дней в году для территории России).

Для координации и управления энергосбережением на территории Алтайского края создан Алтайский региональный центр нетрадиционной энергетики и энергосбережения, принят закон краевого уровня об энергосбережении, согласно которому «организациям и физическим лицам, использующим возобновляемые источники энергии, местное топливо и бытовые отходы, могут быть предоставлены льготы по оплате за оборудование и услуги из средств, выделяемых на программы энергосбережения». Но в настоящее время нет достаточной законодательной базы и региональных программ развития возобновляемой энергетики, финансирования, необходимой инфраструктры и т.п.

Альтернативная энергетика всегда дороже сетевой (рис. 2), но даже большие вложения в альтернативную энергетику быстро окупаются,

особенно в благоприятных для использования ВИЭ районах (тарифы на электроэнергию постоянно растут, а затраты на приобретение и установку оборудования НВИЭ хоть и значительны, но единовременны). К тому же нетрадиционные источники долговечны и не требуют техобслуживания.

ЕЕ Э0п

П

% 25----------------------------------------

т

&т 20-----------------------------------------

"Ц п П п п

- 5 Тт—П—П—П----1ГТТ

§ 0|иииииииииии

О 1 2Э456789 10 11

Рис. 2. Стоимость электроэнергии, выработанной различными источниками:

1 - микро- и малые ГЭС; 2 - ВЭС; 3 - геотермальные источники ; 4 - ТЭС на отходах деревообработки; 5 -

газификация биомассы; 6, 7 - солнечные термодинамические и фотоэлектрические станции; 8 - ТЭС на угле; 9 -ТЭС на газе; 10 - газотурбинные с комбинированным циклом; 11 - атомные

Например, ветроустановки работают 10-20 лет и нуждаются лишь в периодической смазке. А фотоэлектрические батареи на основе монокремния практически вечные срок их службы до падения мощности на 20% от заявленной составляет 20 лет. Другие установки

служат 5-10 лет, водогрейные солнечные батареи - 5-15 лет. Они также требуют минимального ухода: их нужно мыть, вытирать с них пыль, в системах с водой менять прокладки, а в системах с теплообменником - незамерзающий теплоноситель (делать это достаточно один раз в несколько лет).

Таким образом, для энергосбережения и сохранности экологической обстановки на Алтае необходимо использовать нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. Исследование природных энергетических кадастров (водных, ветровых и солнечных) показало, что потенциально Алтай обладает большим запасом природной энергии:

- энергией малых рек при правильном использовании можно полностью удовлетворить потребности, не нарушая экологического равновесия;

- ветровые энергетические станции можно устанавливать повсеместно, используя энергию ветра для потребителей, не предъявляющих особо высоких требований к качеству электрической энергии (жесткой стабильности частоты и напряжения);

- учитывая сельскохозяйственную спе-

циализацию региона, целесообразно применение биотоплива путем сбраживания подсолнечнико-вой лузги, свекольной ботвы, соломы, навоза;

- оценка суммарной солнечной энергии, поступающей на этот регион, позволяет рекомендовать широкое использование СЭС, особенно предпочтительно использование солнечной энергии для тепловых станций.

Использование на Алтае энергии солнца, ветра, рек и биомассы позволит не только широко внедрить энергосберегающие технологии, но и обеспечить механической энергией работу сельхозмашин (например, мельниц, кормодроби-лок, водонасосов), удовлетворить потребности в электроэнергии, тепле и горячей воде ЛПХ, полевых станов фермеров, чабанов, мараловодов, дачных участков, удаленных от высоковольтных линий электропередач, отдельных домов и различных населенных пунктов Алтайского края и Республики Алтай. Таким образом, используя современные разработки в области нетрадиционных и возобновляемых источников энергии, можно не только полностью удовлетворить потребности потребителей, но и организовать производство электрической энергии, не нарушая экологического баланса региона.

Раздел 22. УЧЕТ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОСТИ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА В МЕЖДУНАРОДНЫХ ТОРГОВЫХ ОТНОШЕНИЯХ РОССИИ

РОССИЯ И США: ПОДДЕРЖКА СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРАВИЛА ВТО О.А. Александрова, к.э.н., доц. Башкирского государственного аграрного университета

Сегодня торговля сельскохозяйственной продукцией в рамках ВТО является одним из самых проблематичных направлений международной торговли. Причина в том, что международная торговля сельхозпродукцией тесно связана с аграрной политикой стран, правительства которых используют различные инструменты государственной поддержки сельского хозяйства (правительственные программы содействия сельхозтоваропроизводителям, экспортные субсидии, квоты и др.). Правила же торговли сельхозпродукцией в ВТО предусматривают сокращение государственной поддержки сельхозтоваропроизводителей.

Будущее участие России в ВТО ставит перед страной проблему разработки таких направлений аграрной политики, которые предполагают эффективную помощь сельскохозяйственным предприятиям и в то же время, обеспечивают правовое регулирование торговли, осуществляемое в рамках ВТО.

При анализе возможной роли страны на мировом рынке следует исходить из ее природного потенциала в сравнении с ведущими странами-экспортерами, господствующими на мировом рынке. Известно, что средняя природная продуктивность 1 га пашни в России в 2,8 раза ниже, чем в США, и в 2,2 раза ниже, чем в Западной Европе, что необходимо учитывать при определении концепции внешней торговли. Вследствие этих и других различий сельское хозяйство России было и остается значительно более энерго- и металлоемким, чем в США и европейских странах, что отражается на себестоимости и конкурентоспособности отечественного сельскохозяйственного производства. Различия природных условий вообще не устранимы, а повышения эффективности производства, исходя из состояния материально-технической базы, можно добиться лишь в течение длительного времени при изменении аграрной политики.