Гелиоэнергетика и перспективы ее развития в РБ

Солнечные водонагревательные установки

Сейчас во всем мире в эксплуатации находится более 5 млн. солнечных водонагревательных установок, используемых в индивидуальных жилых домах, централизованных системах горячего водоснабжения жилых и общественных зданий, включая гостиницы, больницы, спортивно-оздоровительные учреждения и т.п. По принципу работы солнечные водонагревательные установки можно разделить на два типа: установки с естественной и принудительной циркуляцией теплоносителя. В последние годы все больше производится пассивных водонагревателей, которые работают без насоса, а следовательно, не потребляют электроэнергию. Они проще в конструктивном отношении, надежнее в эксплуатации, почти не требуют ухода, а по своей эффективности практически не уступают солнечным водонагревательным установкам с принудительной циркуляцией.

Непременным условием эффективной работы солнечной водонагревательной установки термосифонного типа является тепловая изоляция всех нагретых поверхностей - прежде всего бака-аккумулятора, подъемной и отпускной труб, патрубка для отвода горячей воды к водоразборным кранам или душу и воздушника.

Гелиоэнергетика (от греческого Helios — солнце) или солнечная энергетика - один из наиболее перспективных видов альтернативной энергетики. Полное количество солнечной энергии, поступающей на поверхность Земли за неделю, превышает энергию всех мировых запасов нефти, газа, угля и урана.

Имеется несколько технологий солнечной энергетики. Получение электроэнергии от лучей Солнца не даёт вредных выбросов в атмосферу, производство стандартных силиконовых батарей также причиняет мало вреда. Но производство в широких масштабах многослойных элементов с использованием таких экзотических материалов, как арсенид галлия или сульфид кадмия, сопровождается вредными выбросами.

Для всей территории республики поступление солнечной энергии составляет около 208∙1012 кВт∙ч в год или 256∙109 т у. т. при планируемом потреблении в 2020 г. всех видов топливно-энергетических ресурсов 32,8∙106 т у. т. Это в 7800 раз превышает потребность нашей республики в энергоресурсах и говорит о больших потенциальных возможностях гелиоэнергетики. На нашей планете за счет естественных процессов и производственно-хозяйственной деятельности человека происходит преобразование солнечной энергии в другие виды. В Республике Беларусь целесообразны 3 варианта использования солнечной энергии:

• пассивное использование солнечной энергии методом строительства домов «солнечной архитектуры». Расчёты показывают, что количества энергии, падающее на южную сторону крыши домов площадью 100 кв. м. на широте Минска, вполне хватает даже на отопление зимой. Размеры дешёвого гравийного теплового аккумулятора под домом вполне приемлемы. Однако в настоящее время полностью игнорируются даже принципы пассивного солнечного отопления. Единственное здание в Беларуси, построенное с использованием этого принципа – немецкий Международный Образовательный Центр;

• использование солнечной энергии для целей горячего водоснабжения и отопления с помощью солнечных коллекторов;

• использование солнечной энергии для производства электроэнергии с помощью фотоэлектрических установок.

Если проектирование зданий проводить с учётом энергетического потенциала климата местности и условий для саморегулирования теплового режима зданий, то расход энергии на теплоснабжение можно сократить на 20-60%. Так, строительство на принципах «солнечной архитектуры» может снизить годовое теплопотребление до 70-80 кВт\кв. м.

В настоящее время финансируется создание отечественной установки на фотоэлементах. Одна солнечная электростанция установлена в Беловежской пуще и отапливает два дома, ещё несколько установлены в чернобыльской зоне. Солнечные коллекторы рекомендуется устанавливать в коттеджах, загородных домах. Они экономичнее традиционных угольных котлов.

Создано опытное производство систем горячего водоснабжения, базирующихся на использовании солнечной энергии. Эти устройства включают в себя солнечные коллекторы и теплонакопители. Оптимальный для местного климата вариант – система с четырьмя коллекторами – позволяет обеспечить потребности в горячем водоснабжении семьи из 4-5 человек. Зимой установку можно интегрировать со стандартной системой отопления.

В Республике Беларусь организовано производство гелиосистем для нагрева воды. Они представляют собой лёгкие, компактные конструкции, собираемые по модульному принципу. В зависимости от конкретных условий можно получить установку любой производительности. Основой гелиосистем является плёночно-трубочный адсорбирующий коллектор. Теплообменники, входящие в состав систем, изготавливаются из специальных материалов, исключающих коррозию при замерзании. Гелиоустановки могут подсоединяться к централизованной системе отопления или работать автономно с заправкой бака-накопителя требуемой ёмкости. Однако в целом в ближайшее время на значительное увеличение доли солнечной энергетики в Беларуси рассчитывать не приходится.

12. Биоэнергетика – это энергетика, основанная на использовании биотоплива. Она включает использование растительных отходов, искусственное выращивание биомассы (водорослей, быстрорастущих деревьев) и получение биогаза. Биогаз – смесь горючих газов (примерный состав: метан – 55-65%, углекислый
газ – 35-45%, примеси азота, водорода, кислорода и сероводорода), образующаяся в процессе биологического разложения биомассы или органических бытовых расходов. Способы промышленного получения биогаза известны с конца прошлого века (1885 г.).
В мире эксплуатируется более 8 млн. установок для получения биогаза.

Биомасса – наиболее дешевая и крупномасштабная форма аккумулирования возобновляемой энергии. Под термином «биомасса» подразумеваются любые материалы биологического происхождения, продукты жизнедеятельности и отходы органического происхождения. Биомасса будет на Земле, пока на ней существует жизнь. Ежегодный прирост органического вещества на Земле эквивалентен производству такого количества энергии, которое в десять раз больше годового потребления энергии всем человечеством на современном этапе.

Источники биомассы, характерные для нашей республики, могут быть разделены на несколько основных групп:

1. Продукты естественной вегетации (древесина, древесные отходы, торф, листья и т.п.).

2. Отходы жизнедеятельности людей, включая производственную деятельность (твердые бытовые отходы, отходы промышленного производства и др.).

3. Отходы сельскохозяйственного производства (навоз, куриный помет, стебли, ботва и т.д.).

4. Специально выращиваемые высокоурожайные агрокультуры и растения.

Переработка биомассы в топливо осуществляется по трем направлениям.

Первое: биоконверсия, или разложение органических веществ растительного или животного происхождения в анаэробных (без доступа воздуха) условиях специальными видами бактерий с образованием газообразного топлива (биогаза) и/или жидкого топлива (этанола, бутанола и т.д.). В настоящее время в Бразилии на этаноле, полученном в результате разложения биомассы из отходов сахарного тростника, работает городской автотранспорт и многие личные автомобили. В США этанол получают из отходов кукурузы. Этанол является хорошим заменителем бензина, при этом в отличие от нефти биомасса является достаточно быстро возобновляемым ресурсом. К биоконверсии относится также получение тепловой энергии при аэробном микробиологическом окислении органических веществ. Так по научному называется компостирование и биоподогрев, о чем знает каждый огородник.

Второе: термохимическая конверсия (пиролиз, газификация, быстрый пиролиз, синтез) твердых органических веществ (дерева, торфа, угля) в «синтез-газ», метанол, искусственный бензин, древесный уголь.

Третье: сжигание отходов в котлах и печах специальных конструкций. В мире сотни миллионов тонн таких отходов сжигаются с регенерацией энергии. Прессованные брикеты из бумаги, картона, древесины, полимеров по теплотворной способности сравнимы с бурым углем.

13.Малая гидроэнергетика. В настоящее время признанных единых критериев причисления ГЭС к категории малых гидростанций не существует. У нас принято считать малыми гидростанции мощностью от 0,1 до 30 МВт, при этом введено ограничение по диаметру рабочего колеса гидротурбины до 2 м и по единичной мощности гидроагрегата – до 10 МВт. ГЭС установленной мощностью менее 0,1 МВт выделены в категории микро-ГЭС.

Малая гидроэнергетика в мире в настоящее время переживает третий виток в истории своего развития. Строительство первых ГЭС началось еще в прошлом веке, когда они предназначались для энергоснабжения отдельных заводов и поселков. Затем темпы их строительства замедлились из-за конкуренции небольших тепловых электростанций. Второй этап массового строительства малых ГЭС пришелся на конец 40-х – начало 50-х гг., когда тысячи малых гидростанций строились колхозами, совхозами, предприятиями и государством. В 70-80-х гг. сотни итысячи малых ГЭС были выведены из эксплуатации либо законсервированы, либо ликвидированы из-за быстрого развития большой энергетики на базе крупных тепловых гидравлических и атомных станций. На третьем витке возрождение малых ГЭС, естественно, происходит на новом техническом уровне основного энергетического оборудования, степени автоматизации и компьютеризации.

Геотермальная энергетика – получение энергии от внутреннего тепла Земли. Различают естественную и искусственную геотермальную энергию – от природных термальных источников и от закачки в недра Земли воды, других жидкостей или газообразных веществ («сухая» и «мокрая» геотермальная энергетика). Данный вид энергетики широко применяется для бытовых целей и отопления теплиц. Имеются геотермальные ТЭС. Недостаток – токсичность термальных вод и химическая агрессивность жидкостей и газов.

14. Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) является важнейшей структурной составляющей народного хозяйства Республики Беларусь в обеспечении функционирования экономики и повышения уровня жизни населения. ТЭК включает системы добычи, транспорта, хранения, производства и распределения всех видов энергоносителей: газа, нефти и продуктов ее переработки, твердых видов топлива, электрической и тепловой энергии. Отрасли комплекса занимают значительное место в народном хозяйстве республики. На них приходится 26% капитальных вложений в промышленность, почти пятая часть основных производственных фондов, 14% валовой продукции промышленности отрасли.

В топливно-энергетический комплекс Республики Беларусь входят:

• Министерство энергетики, которому подчинены:

- Белорусское государственное предприятие по транспортировке газа «Белтрансгаз»;

- Белорусский государственный энергетический концерн «Белэнерго»;

- Белорусский концерн по топливу и газификации «Белтопгаз»;

• Белорусский государственный концерн по нефти и химии «Белнефтехим», подчиненный непосредственно Совету Министров Республики Беларусь.

Целью программы является обеспечение повышения энергетического производства на базе развития в республике малых ТЭЦ. Поставлены три задачи:

- организация работы по выявлению потенциала развития электро-генерирующих мощностей в республике на базе паротурбинных, парогазовых и газотурбинных установок;

- определение подходов и реализация имеющегося потенциала, объемов и источников инвестирования в создание малых ТЭЦ;

- разработка планов ввода электроэнергетического оборудования в котельных на 2000 г. и порядка осуществления этой работы в последующие годы.

15. В концерне «Белнефтехим» сосредоточена вся добыча нефти и попутного газа Лимит добычи нефти на территории Республики Беларусь установлен в объеме 1850,5 тыс. т в год. Концерном совместно с производственным объеди-нением «Беларуснефть» ведется активная работа по участию в разработке российских нефтяных месторождений в Ненецком автономном округе Российской федерации. Для этой цели создана на паритетных условиях Ненецко-Белорусская нефтяная компания, которая получила лицензию на геологическое изучение недр Лигинского участка. Концерн обеспечивает все отрасли экономики Беларуси жидким топливом и смазочными материалами через находящиеся в его подчинении производственные объединения нефтепродуктов. Кроме этого в его ведении находятся все предприятия химической промышленности, крупнейшими из которых являются Светлогорское РУП «Химволокно», Могилевские РУП «Химволокно» и «Лавсан».

16. Государственное предприятие по транспортировке и поставке газа - «Белтрансгаз» явилось правопреемником созданного в 1960 г. в республике Управления магистральных газопроводов. В 2001 г. оно стало Республиканским унитарным предприятием по транспортировке и поставке газа "Белтрансгаз". За 40 лет газовая система на территории нашей республики возросла настолько, что может транспортировать по своим ма-гистральным артериям до 50 млрд м3 газа. Белтрансгаз» эксплуатирует 6,4 тыс. км газопроводов диаметром от 100 до 1400 мм. Подача природного газа потребителям республики обеспечивается функционированием 6 линейных компрессорных станций, 201 газораспре-делительной станции, 8 узлов редуцирования. Устойчивое газоснабжение поддерживается 6 газоизмерительными станциями, 632 станциями катодной защиты. В его ведении два подземных хранилища газа: Осиповичское с объемом активного газа 0,36 млрд м3 и Прибугское, первая очередь которого позволяет создать запасы активного газа в объеме 0,48 млрд м3, - в определенной мере обеспечивают удовлетворение неравномерного сезонного спроса на газ хозяйствующих субъектов.

Концерн «Белтопгаз» был создан в 1992 году для снабжения природным и сжиженным газом, а также твердым топливом (торфяными брикетами, дровами) на основе существовавшего Государственного комитета БССР по газификации. Он занимается также эксплуатацией, строительством, проектированием газовых сетей. В его ведении 20 тыс. км трубопроводов, свыше 2 тыс. газорегуляторных пунктов, свыше 3 тыс. групповых установок сжиженного газа. Им обслуживается более 3,5 млн квартир, более 30 тыс. объектов социального назначения, 3700 предприятий промышленности, энергетики, сельского и коммунального назначения. Концерн отвечает за производство топливных брикетов, других видов топлива.

17. Энергосбережение - это организационная научная, практическая, инфор-мационная деятельность государственных органов, юридических и физических лиц, направленная на снижение расхода (потерь) топливно-энергетических ресурсов в процессе их добычи, переработки, транспортировки, хранения, производства, использования и утилизации.

Современное энергосбережение базируется на трех основных принципах:

· во-первых, не столько жесткая экономия электроэнергии, сколько ее рациональное использование, включая поиск и разработку новых источников энергосбережения;

· во-вторых, повсеместное использование как бытовых, так и промышленных приборов учета и регулирования расхода электрической и тепловой энергии;

· в-третьих, внедрение новейших технологий, способствующих сокращению энергоемкости производства.

18. Основные задачи энергоаудита и паспортизации сле-дующие:

1. Выявление неэкономичных режимов работы энергетиче-ского и технологического оборудования, что осуществляется на основе обследования работы и энергопотребления предприятия и системного анализа результатов.

2. Определение возможного потенциала энергосбережения на предприятии по видам энергоносителей и оценка размера ин-вестиций на энергосберегающие мероприятия.

3. Разработка комплексной программы по энергосбережению, включающей в себя технико-экономические обоснования эффективности применения конкретных мероприятий, с учетом динамики развития или реструктуризации предприятия.

4. Составление энергетического паспорта с отражением всех основных сведений об энергохозяйстве предприятия и оценка эффективности использования ТЭР по объектам предприятия.

Цели энергетического аудита:

• определение форм используемой энергии;

• изучение потребления энергии, сбор данных по затратам энергии;

• проверка текущей информации по энергетике и иссле-дование рабочих процессов и операций;

• определение структуры тарифов на электроэнергию;

• разработка и совершенствование методики выполнения записи расхода энергии;

• определение потребления энергии на единицу выпус-каемой продукции (удельного потребления энергии);

• определение потенциальных зон производства, где имеются наиболее существенные потери энергии;

• разработка мероприятий по сокращению потребления энергии.

19. Норма расхода – это максимально допустимое количество тепловой и электрической энергии для производства единицы продукции или работы установленного качества. Такое определение нормы предполагает, что это постоянно изменяющаяся в результате совершенствования условий производства величина.
В понятие «норма расхода» включено определенное требование к качеству выпускаемой продукции.

Нормы расхода тепловой и электрической энергии в производстве классифицируются по следующим важнейшим признакам:

· масштабу применения;

· составу расхода;

· времени действия.

По масштабу применения нормы подразделяются на индивидуальные и групповые; по составу расхода – на технологические и общепроизводственные; по времени действия, т.е. в зависимости от периода, в течение которого действуют нормы расхода, – на годовые и квартальные. В отдельных случаях на предприятиях могут устанавливаться также нормы и по месяцам.

При соблюдении указанных условий технологическая норма равна:

Nтех = (W_пол + ΔW) / П,

где W_пол – полезная составляющая расхода электроэнергии;

ΔW – потери электроэнергии;

П – выпуск продукции в натуральном выражении.

Общепроизводственная цеховая норма определяется следующим соотношением:

N_ц = (W_Tex + W_вс_n + ΔW_n_._c)/ П_ц,

где W_Tex – расход электроэнергии на технологические нужды;

W_вс_n – расход электроэнергии на вспомогательные нужды;

ΔW_n_._c – потери электроэнергии в цеховых сетях и преобразовательных установках;

П_ц – объем выпуска продукции цехом.

Общепроизводственные заводские нормы равны: