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
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). 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
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
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 кВт⋅ч. 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. 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 кВт⋅час. 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). 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 кВт⋅ч. 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 кВт⋅ч, 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. 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. - |