DOI 10.57112/22022-08

УДК 620.91; 550.367


ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ТЕХНОЛОГИЙ ВИЭ В АЛТАЙСКОМ КРАЕ


Хижинков Олег Вячеславович



Аннотация:

В статье представлена необходимость и актуальность перехода от топливно-сырьевой к инновационной модели развития экономики. Раскрыта актуальность и перспективы развития ВИЭ в Алтайском крае. Затронут вопрос актуальности «зеленой» энергетики в Алтайском крае. Исследованы вопросы о техническом потенциале ресурсов ВИЭ. Показаны перспективы, связанные с развитием ветро-, солнечной, гидро-, биогазовой, геотермальной энергетиками. Представлены аспекты работы Министерства промышленности и энергетики Алтайского края в направлении развития ВИЭ. Рассмотрены вопросы развития, связанные с одним из перспективных направлений «зеленой» энергетики в Алтайском крае – биогазовой генерации. Приведены примеры успешной реализации проектов солнечной, биогазовой и геотермальной генерации в крае. Приведены примеры реализуемых в настоящее время проектов.


Ключевые слова: ВИЭ, низкоуглеродная «зеленая» энергетика, биогазовая генерация, геотермальное отопление, ветроэнергетика, солнечная энергия, малые ГЭС.



Мировое сообщество постепенно переходит к низкоуглеродной «зеленой» энергетике. Данный процесс стимулируется изменениями климата, однако связан не только с ними. Среди других причин: рост производства и затрат энергии, рост мирового населения, проблемы экологической безопасности, расширение глобальной экономической активности. Развитие низкоуглеродных технологий в мире - одно из ключевых направлений снижения воздействия на климатическую систему [1].


В нашей стране основным документом, определяющим развитие низкоуглеродной энергетики, является «Энергетическая стратегия России на период до 2035 года» [2]. Основной задачей энергетической политики в Стратегии декларируется переход от топливно-сырьевой к инновационной модели развития экономики. Стратегия определяет среди приоритетов: атомные технологии, гидроэнергетику, а также развитие генерации возобновляемых источников энергии. Вовлечение в топливно-энергетический баланс низкоуглеродных возобновляемых источников энергии, к которым относятся геотермальная, солнечная, ветровая, биоэнергетическая и некоторые другие виды генерации, позволили бы сбалансировать энергетический спрос и снизить экологическую нагрузку со стороны предприятий энергетики на окружающую среду.


В этой связи формирование и распространение лучших практик использования альтернативных и возобновляемых источников электро- и теплоснабжения в Алтайском крае, регулярно включаются в планы работы профильных органов исполнительной власти.


Алтайский край располагает существенным потенциалом возобновляемых источников энергии.

Суммарный ресурсный технический потенциал составляет 118,9 млн. т.у.т./год., самые значительные показатели приходятся на ветро- и солнечную энергию (таблица 1).



Таблица 1 – Технический потенциал ВИЭ Алтайского края


Ресурсы ВИЭ

Технический потенциал,

млн. т у.т./год

Энергия малых рек

1,7

Энергия биомассы

0,3

Энергия ветра

87,4

Энергия солнечной радиации

26,0

Энергия низкопотенциальных источников тепла

3,4

Итого ВИЭ

118,8



Ветровая энергетика. Ветроэнергетические установки на территории Алтайского края наиболее благоприятны для размещения в районах со среднегодовой скоростью ветра более 4 - 4,5 м/с. Районам с наиболее интенсивным темным оттенком соответствуют наибольшие скорости ветра (рисунок 1).



Картограмма распределения среднегодовой скорости ветра по территории Алтайского края

Рисунок 1 - Картограмма распределения среднегодовой скорости ветра по территории Алтайского края



В Алтайском крае можно выделить 2 территории, в которых средние скорости превышают пороговое значение. Это равнинная западная часть и северо-восток края.


Здесь можно выделить Кулундинский и Славгородский районы, на территории которых планируются к возведению ветропарки.


Города и районы, на территории которых возможна реализация пилотных проектов по сооружению ветрогенерирующих установок, приведены в таблице 2.



Таблица 2 - Характеристики проектов по сооружению ВЭС на территории Алтайского края


Город, район

Количество установок,

шт.

Расчетная среднегодовая (потенциальная) выработка электроэнергии в год,

млн кВтч

г. Алейск

6

5,67

г. Барнаул

2

3,15

г. Камень-на-Оби

4

6,30

г. Рубцовск

8

12,60

Завьяловский район

1

0,15

Кулундинский район

25

39,40

Ключевский район

5

7,88

Ребрихинский район

4

6,30

Славгородский район

50

78,80

Третьяковский район

3

4,73



Малые ГЭС. Гидроэнергетический потенциал рек Алтайского края способен в значительной степени уменьшить дефицит электроснабжения удаленных от существующей энергосистемы сельских районов, а также районов с одноцепными и радиальными физически изношенными линиями электропередачи 10 кВ.


Проектные Чарышская, Красногорская и Сибирячихинская малые ГЭС имеют суммарную установленную мощность 28,0 МВт (таблица 3).



Таблица 3 - Основные характеристики потенциала малых ГЭС Алтайского края


Наименование малой ГЭС

Место расположения

Установленная электрическая мощность, МВт

Расчетная
выработка, млн. кВтч

Солонешенская МГЭС

р. Ануй, Солонешенский район

1,2

4,8

Гилевская МГЭС

Гилевское водохранилище, Локтевский район

2,4

8,3

Чарышская МГЭС

р. Чарыш, Чарышский район

15,0

51,8

Красногородская МГЭС

р. Песчаная, Смоленский район

8,0

27,6

Сибирячихинская МГЭС

р. Ануй, в 9 км выше пос. Сибирячиха Солонешенского района

5,0

20,0



Солнечная энергия. Перспективным направлением развития ВИЭ может стать солнечная энергетика технический потенциал которой оценивается в 26 млн. т.у.т./год.


Одним из показательных примеров реализации данного направления является сетевая солнечная электростанция (СЭС), установленная на крыше ПАО «Сбербанк России» в г. Барнауле в 2021 году (рисунок 2) [3].


В составе системы солнечные модули SANWAYS FSM 450 TP и сетевой инвертор SOFAR на 80 кВт. Установленная мощность солнечных панелей 76,5 кВтч. Мощности электростанции хватает, чтобы обеспечить потребность отделения банка на протяжении светового дня. Данная СЭС предполагает эксплуатацию без аккумуляторных батарей, благодаря чему срок окупаемости станции минимален.



Солнечная электростанция ПАО «Сбербанк» в г. Барнауле


Рисунок 2 – Солнечная электростанция ПАО «Сбербанк» в г. Барнауле



Биогазовая энергетика. Перспективным направлением развития «зеленой» энергетики в Алтайском крае, где традиционно развито растениеводство и животноводство, становится использование биогазовых установок.


В Алтайском крае разработан проект по созданию производственных комплексов по переработке отходов животноводства с использованием биотехнологий для генерации электроэнергии и выпуска органических удобрений.


Оценка потенциала коммерциализации проекта показывает, что только в Алтайском крае при существующих животноводческих комплексах может быть создано около 200 биотехнологических производств по мощности переработки от 30 до 60 тонн отходов в сутки с установленной мощностью когенераторов в диапазоне от 0,1 до 0,25 МВт.


Суммарный потенциал отдачи от реализации проекта на 200 животноводческих комплексах только по электроэнергии ежегодно может составить 0,9 млрд кВтчас.


В 2020 году в Романовском районе Алтайского края реализована пока первая очередь данного проекта - создан производственный комплекс по переработке отходов животноводства для генерации электроэнергии и выпуска органических удобрений. В настоящее время осуществляется опытная эксплуатация данной установки, генерации электроэнергии здесь пока не ведется, а образующийся биогаз идет на отопление установки в зимний период. Выработка удобрений составляет около 11 т/сут. (рисунок 3).



Биогазовая установка (Романовский район, Алтайский край)


Рисунок 3 – Биогазовая установка (Романовский район, Алтайский край)



В 2021 году при Министерстве промышленности и энергетики Алтайского края создана рабочая группа, занимающаяся рассмотрением проектов развития в сфере биоэнергетики. В состав группы вошли не только представители министерства и подведомственного ему КАУ «РИРЭ», но и других заинтересованных министерств и ведомств, а также представители АО «Алтайэнергосбыт» и АО «Алтайкрайэнерго». По итогам работы рабочей группы принят план перспективного развития биоэнергетики края.


В 2022 году в адрес Министерства промышленности и энергетики подан запрос от московской инвестиционной группы «GreenVectorCapital» о возможности строительства за счет собственных средств в Алтайском крае биогазовой установки на базе животноводческого предприятия. В настоящее время группа «GreenVectorCapital», при поддержке Минпромэнерго края и КАУ «РИРЭ» прорабатывает вопрос о сотрудничестве с заинтересованными сельхозпредприятиями края.


Малые (частные) объекты. Одним из наиболее востребованных установок ВИЭ в крае являются малые (частные) объекты, что называется «для собственных нужд». Это как правило личные подсобные хозяйства, базы отдыха, магазины и иные потребители применяющие установки, использующие геотермальную, солнечную и ветроэнергию. На данный момент в крае функционируют несколько десятков малых объектов, оснащённых установками, использующими ВИЭ. Среднегодовая суммарная выработка энергии этими установками составляет более 2000 кВтч.


В бюджетной сфере. Важным примером использования нетрадиционных источников энергии в Алтайском крае является система геотермального отопления, внедренная в средней школе №93 в селе Лебяжье в пригороде Барнаула. В регионе это первый проект геотермального отопления, реализуемый в бюджетном учреждении.


История создания объекта такова. Городские власти были вынуждены пойти на такой эксперимент, поскольку владелец ведомственной котельной отказался отапливать школу, а подключить ее к муниципальной угольной котельной или построить газовую было технически невозможно или сопряжено со значительными затратами.

После анализа возможных вариантов самым оптимальным оказалось использовать тепло земли, получая его с глубины 25 метров.


В результате специалистами группы «РАТИВЭ» был установлен тепловой насос с контуром прямого испарения DX и тепловой мощностью 100 кВтч, который перекачивает низкопотенциальное тепло земли и преобразует его в энергию, пригодную для отопления. Насос работает по принципу холодильника: за две минуты забирает тепло у грунта на той глубине, где температура всегда плюс 5-7 градусов. Затем преобразует его в высокопотенциальную тепловую энергию, и в систему она поступает уже с температурой около 50 градусов. При этом грунт охлаждается до минус 1 - 2 градусов. Летом идет восстановительный процесс: система отдает тепло земле за счет пассивного кондиционирования школы.


Данный проект был реализован в 2017 и в настоящее время окупил вложения на 85%. Полная окупаемость вложений произойдет в следующем году.


По результатам положительного опыта применения теплового насоса в бюджетном учреждении, а также с целью дальнейшего использования данного опыта в бюджетной сфере, в июне текущего года было проведено совещание в Министерстве промышленности и энергетики Алтайского края под председательством министра В. С. Химочки, с участием директора КАУ «РИРЭ» и представителей группы «РАТИВЭ». В результате обмена мнениями было высказано предложение о включении мероприятия под условным названием «Перевод систем отопления и горячего водоснабжения на использование возобновляемых источников энергии, в том числе установки геотермальных тепловых насосов и солнечных тепловых источников энергии (солнечных коллекторов)» в состав краевой госпрограммы «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности».


По результатам встречи было направлено письмо органам исполнительной власти края на предмет заинтересованности государственных учреждений в реализации данного мероприятия. В ответ Минпромэнерго Алтайского края получил потенциальные запросы от 19 муниципалитетов и 2 ведомств (по объектам это около 85 учреждений).


В настоящее время полученные сведения анализируются и рассчитываются технико-экономические обоснования.


Для примера приведен расчет окупаемости мероприятия по переводу системы отопления с электрокотла на тепловой насос для условной школы, площадью 1000 кв. м., таблица 4.



Таблица 4 – Пример расчета окупаемости при переводе с электрокотла на тепловой насос для школы S= 1000 кв. м.



Пример расчета окупаемости при переводе с электрокотла на тепловой насос для школы S= 1000 кв. м



Как видно средние затраты на отопление с помощью теплового насоса в 4,2 раза ниже, чем электрокотла. А срок окупаемости вложений составляет 7 лет.


В заключение хотелось бы отметить, что развитие генерации ВИЭ в Алтайском крае продолжается. Пускай не теми темпами, которыми хотелось бы, но тем не менее развитие идет и нам есть к чему стремиться.

Вот примеры нескольких реализуемых в крае в настоящее время проектов, находящихся на стадиях НИОКР и реализации:


- установка ветросолнечной генерации на текстильном предприятии г. Новоалтайск мощностью до 1 МВт;

- биогазовая установка открытого типа для собственных нужд агрохозяйства (Зональный район);

- установка геотермальной станции общей мощностью 18 кВт (Первомайский район);

- установка электроводородного генератора в аграрном комплексе мощностью 30 кВт (Шипуновский район).


Руководителем предприятия была запатентована установка, работающая на сельскохозяйственных отходах, способная разлагать на 70 % выделяющийся биогаз на водород и углерод в виде сажи [4].





Список используемой литературы


1. Ротанова И. Н., Харламова Н. Ф. Низкоуглеродная энергетика в Алтайском регионе в контексте стратегии развития «один пояс - один путь» и адаптации к глобальным климатическим изменениям // Совещание Специального комитета по изменению климата и энергии Ассоциации региональных администраций стран Северо-Восточной Азии (АРАССВА). Статья в справочнике совещания, 2018, С. 48-57.

2. Энергетическая стратегия России на период до 2035 года // Министерство энергетики РФ.

3. Сетевая электростанция для ПАО «Сбербанк России» // Информация на сайте группы «Sunways Group». – Режим доступа: https://s-ways.ru/blog/projects/11011.html  (дата обращения:  08.09.2022).

4. Шумилов Е. В. Уникальный способ получения водорода разработал в Алтайском крае владелец зерноперерабатывающего предприятия // Газета «Алтайская правда», 13 февраля 2022 . – Режим доступа: https://www.ap22.ru/paper/Ya-znayu-kak-nado-delat.html (дата обращения:  08.09.2022).  


Информация об авторах


Хижинков О. В. – к.т.н., директор КАУ «Региональный институт развития энергоэффективности и альтернативной энергетики», РФ, Алтайский край, г. Барнаул.



              



  






-