ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БИОМАССЫ И ВЕТРОВАЯ ЭНЕРГИЯ:
ВОЗМОЖНОСТИ В РОССИИ

Г.Дмитриев, компания «Ветр-Энерго», Мурманск,
Гуннар Бойе Ольсен, Форум по энергетике и развитию/OVE-Европа, датская организация по возобновляемым источникам энергии

Россия обладает одними из самых значительных потенциальных возможностей по возобновляемым источникам энергии в мире. В случае если мировое сообщество примет решение следовать по пути устойчивого развития, Россия сможет полностью удовлетворить потребность в энергии за счет возобновляемых источников и может даже экспортировать энергию, полученную от возобновляемых источников, в другие Европейские страны, которые в меньшей степени наделены этими природными ресурсами. Настоящая статья представляет краткий обзор двух возобновляемых источников энергии.

Использование биомассы в России

Россия обладает огромными ресурсами биомассы лесов и сельского хозяйства, которые могут использоваться в энергетических целях. Шведская компания “НУТЕК” оценила ресурсы биомассы только Европейской части России в объеме 400 TBaтт-час/год, которые складываются из следующего:

-265 TBaтт –час/год неиспользованной древесины, которая потенциально может быть собрана в лесах и использована, например, древесная щепа для отопления

-109 TBaтт –час/год – уже используется в качестве дров

-58 Tbaтт – час/год сельскохозяйственных остатков, включая неиспользованную солому и остатки, уже используемые в целях получения энергии

-37 TBaтт - час/год излишних древесных отходов деревообрабатывающей промышленности.

При более поздней оценке потенциала Северо-восточной части России было подсчитано, что отходы лесопильных и целлюлозно-бумажных заводов составляют до 45-50 TBaтт –час/год в Мурманской, Архангельской, Вологодской, Псковской, Новгородской и Ленинградской областях, Республиках Коми и Карелии. При сжигании этих остатков на теплоэлектроцентралях может быть получено 13 000 мВт.

Биомасса может быть использована для отопления в небольших и крупных объемах в коммунальном хозяйстве и промышленности. Она также может быть использована для производства электроэнергии и для комбинированного производства тепла и электроэнергии. Одной из наиболее важных возможностей применения биомассы является замена газа, нефти и угля в теплоцентралях. Во многих местах биомасса может заменить ископаемое топливо, а необходимые инвестиции будут возвращены в течение 2-5 лет.

В дополнение к растущему использованию биомассы, важно отметить, что существующие потребители биомассы используют чистые и эффективные технологии, что приведет к значительному росту потенциальных возможностей применения биомассы, а также, будет способствовать решению проблемы локального загрязнения.

В настоящее время разрабатывается несколько проектов по использованию биомассы в России. Один из них – Российско-Скандинавская программа по переходу на биомассу в качестве топлива на северо-западе России. Она направлена на развитие в стране промышленности по производству бойлеров, работающих на биомассе, и перевод на биомассу 100-200 теплоэлектроцентралей, замещая до 2,5- 5 TBaтт –час/год ископаемого топлива. Инвестиции на реализацию данной программы оцениваются в объеме 100-200 миллионов Евро, часть из которых, как ожидается, поступят за счет международного финансирования.

Ветровая энергия в России

Ветротурбины имеют долгую историю во всем мире. На территории современной юго-восточной России ветряки были построены еще в III-IV веке н.э., а в 1913 г. в России существовало более 1 миллиона ветряных мельниц.

Систематические разработки современных ветротурбин начались в 1920 году в окрестностях Москвы – городке Кучино. Первая пилотная ветряная электростанция Д-30 с мощностью 100 кВт была разработана и построена в Центральном Аэрогидродинамическом институте в 1931-1941 вблизи поселка Балаклава (Крым). Диаметр ротора ветряка был равен 30 метрам. На тот момент данная ветряная электростанция была самой мощной в мире. В 1935 году был опубликован первый “Атлас ресурсов энергии ветра”.

Развитие ветроэнергетики после Второй мировой войны претерпело существенные изменения. Дешевое топливо и тенденция к увеличению мощности отдельного энергетического агрегата с целью повысить его эффективность практически вытеснили ветровую энергетику в область мелких и изолированных потребителей. Однако в сельском хозяйстве старые механические ветряные мельницы заменялись ветряными мельницами, оснащенными электрогенераторами.

В 1947 году в СССР было начато производство первой серии высокоскоростных трехлопастных ветряных двигателей Д –18 с горизонтальной осью вращения и с мощностью агрегата 25 кВт. Эта ветряная мельница и ее модификации Д-12 и Д-18 в течение нескольких лет были основными и использовались для внедрения ветроэнергетики в промышленности и сельском хозяйстве. В последующие годы вплоть до мировых нефтяных кризисов, разразившихся в середине 70-х, практическая деятельность и развитие ветроэнергетики, а также мелкомасштабной гидроэнергетики, значительно снизилась.

Современное состояние

Развитие ветровой энергетики продолжается с ориентацией на сельское хозяйство и небольших, локальных и удаленных потребителей. Ведется производство ветряков небольшой мощности для эксплуатации в основном в качестве источников энергии для изолированных потребителей. В области крупномасштабной ветровой энергетики разрабатываются проекты агрегатов мощностью 100 и 250 кВт. За последние двадцать лет в России было выполнено большое количество региональных исследований по оценке ветрового режима и ветроэнергетических ресурсов.

В настоящее время ученые Датско-Российского института энергоэффективности подготовили “Российский Атлас ветров”, составленный в соответствии с Европейской методологией, используемой для стран ЕС.

Говоря о крупномасштабной ветроэнергетике, следует отметить, что в настоящее время эксплуатируются 7 турбин Заполярной ветроэлектростанции, расположенной в республике Коми около города Воркута. Крупнейшая ветротурбина, изготовленная в России, мощностью 1 мВт установлена в республике Калмыкия, однако для того, чтобы выйти на расчетную мощность ветряной электростанции требуется длительное время. Производство еще четырех новых агрегатов мощностью 1МВт для республики Калмыкия уже закончено, однако они все еще находятся на складах завода-изготовителя, поскольку у заказчиков нет денег, чтобы их оплатить.

Первая крупная ветряная электростанция мощностью 600 кВт, произведенная в Дании компанией “Уинд Уорлд А/С», была запущена в эксплуатацию в Калининградской области, ее производство было полностью оплачено правительством Дании. Две ветротурбины НЕГ Микон мощностью 250 кВт были установлены на Командорских островах при техническом и финансовом содействии Дании.

В республике Башкирия планируется установить четыре ветряка ЕТ-550/41 расчетной мощности 500 кВт каждая. В случае, если эксплуатация окажется успешной, планируется установка еще нескольких ветряков в ближайшем будущем.

За последние два года в Мурманской и Архангельской областях было установлено 11 небольших ветротурбин (10 кВт каждая), поставленные сюда из США по программе Гора-Черномырдина. Несколько десятков небольших ветряных электростанций действуют в настоящее время в других регионах России для нужд отдельных потребителей. Принимая этот факт во внимание, совокупная мощность ветряных электростанций в России может составлять примерно 5 мВт (на конец 2000).

Огромные потенциальные возможности ветровой энергетики

Россия – одна из крупнейших стран мира, расположенная в разных климатических зонах, что создает значительный ветроэнергетический потенциал. Самые высокие потенциальные возможности производства ветровой энергии характерны для побережий Российской Федерации, а также обширных территорий степей и гор (см. карту ветров). Оценка потенциала ветровой энергетики России проводилась несколько раз. Результаты последних расчетов представлены в таблице ниже.

Fig. 2.2. Ресурсы ветра на высоте 50 м над уровнем моря для пяти различных топографических условий

 Ресурсы энергии ветра в России:

К сожалению, большая часть потенциала ветроэнергетики сосредоточена на малозаселенных территориях, на которых плотность населения составляет менее 1 человека на кв. км. Во многих наиболее ветреных местах, ветровая энергия может использоваться только как источник энергии для небольших изолированных потребителей. Использование энергии ветра в таких местах может сберечь огромное количество топлива, а также расходы на его транспортировку и улучшение условий жизни местного населения. Однако такие области не являются теми территориями, которые позволят за счет ветровой энергии на 10% сократить потребность страны в электроэнергии к 2010 году

Системное крупномасштабное использование ветровой энергии возможно: на восточном побережье острова Сахалин, на самом юге полуострова Камчатка, возле поселков Певек и Билибино, на полуострове Чукотка, на побережье Магаданского региона, внутри зоны высоковольтной сети “Магаданэнерго”, южном побережье Дальнего Востока России и в зоне высоковольтной сети Владивосток - Николаевск-на-Амуре – Комсомольск-на-Амуре, степи вдоль реки Волга вблизи высоковольтных линий цепи волжских гидроэлектростанций, степей и гор Северного Кавказа и, наконец, на Кольском полуострове, где ветровые условия особенно благоприятны, где существует инфраструктура производства электроэнергии в виде стандартных электростанций и крупномасштабных промышленных потребителей.

Помимо этого, на упомянутых территориях расположены почти незаселенные участки, которые могут быть использованы для обустройства парка ветряков без необходимости дорогостоящего развития ветровой энергетики в море, как это планируется сделать во многих западноевропейских странах. Более того, в Магаданском регионе и, особенно на Кольском полуострове существуют значительные компенсационные сооружения в виде действующих гидроэлектростанций, для периодов снижения ветра или полного штиля в неустойчивом ветровом режиме.

Европейская часть России – наиболее высокоразвитая территория с высокой плотностью населения. Более того, на Европейской части страны ежегодно потребляется 65% электроэнергии или около 700 ТВатт –час/год.

Доля производства гидроэлектроэнергии в энергетическом балансе Европейской части страны составляет около 8,5%, а доля атомной энергии составляет коло 13%. Оставшаяся часть баланса энергии – производство электроэнергии на традиционных теплоэлектростанциях. Количество станций, работающих на природном газе, составляет 71%, а оставшиеся 29% - электростанции, работающие на угле.

В следующей таблице показано распределение совокупного и технического потенциала в соответствии с экономическими регионами Европейской части России. В Северный экономический регион включены следующие территории согласно официальному административному делению: Мурманская, Архангельская и Вологодская области, республики Коми и Карелия. Сравнение данных таблицы и технических ресурсов гидроэлектроэнергии подтверждает возможность великого будущего для ветровой энергетики.

Распределение ветроэнергетических ресурсов по экономическим регионам Европейской части России

Сравнивая с потребностью в электроэнергии Европейской части России, составляющие около 700 ТВатт –час, ясно, что развитие ветровой энергетики не сдерживают ее потенциальные возможности.

Экономика

Для развития ветряков решающим моментом является экономика. Стоимость новых проектов, связанных с ветротурбинами, в Дании составляет около 900 Евро за кВт-час, включая фундамент и подсоединение к энергосистеме. Принимая во внимание подобный расчетный объем инвестиций и процентную ставку в 10%, можно рассчитать затраты ветровой энергетике, которые представлены в таблице ниже для различных средних скоростей ветра.

Цифры в скобках указывают на условия ветряков, выходящие за пределы стандартных, а также укрепление сооружений, которое необходимо сделать. Допущения: срок службы – 20 лет, эксплуатация и обслуживание 0.01 Евро/кВт-час, курс обмена 0,86 Евро/$ США, площадь ротора 2,3 м2/кВт.

Представленные цифры дают лишь общее представление. Для первых проектов характерны более высокие объемы затрат вследствие внедрения новой технологии. С другой стороны, возможно, производство ветряков в будущем станет в России дешевле. Также возможны проекты с использованными ветряками, для которых необходимы меньшие инвестиции.

Литература:

Торговля биотопливом, НУТЕК, Стокгольм, 1993 (ISSN 1102-2566)

Руководство по оценке потенциальных возможностей возобновляемых источников энергии, Барьеры и результаты. ИНФОРСЕ-Европа, 1997 (доступно на сайте www.orgve.dk/inforse-europe)

Информация, предоставленная лично Дагом Хойестадом, Норвежская Ассоциация Охраны Природы

Возможности ветровой энергетики в России. Отчет Григория Дмитриева для ветровой кампании ИНФОРСЕ-Европа, 2001.