журнал Альтернативный киловатт_1_2010

#1_2010_AL-kW_obl:Layout 1 26.03.2010 09:34 Page 1


СОДЕРЖАНИЕ

УЧРЕДИТЕЛЬ:ООО «Издательский дом«Газотурбинные технологии»

ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР:Александр Горшков

ЧЛЕНЫ РЕДАКЦИОННОГО СОВЕТА:Богданов В.И.Грибков С.В.Жуков В.А.Новиков Н.Н.Орберг А.Н.Сударев В.Б.

ЗАМ. ГЛАВНОГО РЕДАКТОРА:Илья Затеев

РЕДАКЦИЯ:Александр СмирновВладимир СмирновМарина Малышева

МЕНЕДЖЕРЫПО РЕКЛАМЕ И ПОДПИСКЕ:Максим ТишиновАнна ЩербаковаНаталья СиневаИрина АлябьеваЮлия Кругликова

МЕНЕДЖЕР ПО ИНФОРМАЦИОННЫМТЕХНОЛОГИЯМ:Эдуард Орлов

ДИЗАЙН И ВЕРСТКА:Ольга ЛебедеваНаталья РепинаИрина Лебедева

ОТПЕЧАТАНО: «4COLOR»

АДРЕС РЕДАКЦИИ:Россия, 152900, Ярославская обл., г. Рыбинск, а/я 55

ТЕЛЕФОН/ФАКС:(4855) 295-235, 295-236, 295-237

Web: www.akw-mag.ru

E-mail: [email protected]

Распространяется по подпискеПодписной индекс в объединенном каталоге «Пресса России»:39791 – журнал «Альтернативный киловатт»87483 – Каталог энергетического оборудования

Перепечатка материалов или их фрагментов допускаетсятолько по письменному согласованию с редакцией, ссылка на журнал «Альтернативный киловатт» ОБЯЗАТЕЛЬНА.

Редакция не несет ответственности за содержание рекламы

Мнение редакции не обязательно совпадает с мнением автора

№1 (1)/2010

Альтернативному читателю. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОРВозобновляемая энергетика в России . . . . . . . . . . . . 6

ВЕТРОУСТАНОВКИ Бипланная коробка – экономически выгодный эквивалент лопасти ветроэнергетической установки . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

БИОЭНЕРГЕТИКАОтработанные железнодорожные шпалы –экологически безопасный, возобновляемый вид топлива . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

ПОРШНЕВАЯ ЭНЕРГЕТИКАСнижение тепловых потерь в двигателях внутреннего сгорания. . . . . . . . . . . . . . 22

НОВОЕ/ХОРОШО ЗАБЫТОЕДвигатель Стирлинга. История, перспективы . . . . 28

ДИСКУСCИОННЫЙ КЛУББермуторно на сердце и бермутно на душе . . . . . . 34

ТВОРЧЕСКАЯ МАСТЕРСКАЯВысокие технологии начинаются с детских проектов . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

ВЫСТАВКИ, КОНФЕРЕНЦИИФорум ENERGY FRESH 2009 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42Альтернативная энергетика 2009 . . . . . . . . . . . . . . . 46Выставки, конференции - 2010 . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

В СЛЕДУЮЩЕМ НОМЕРЕ:

1. Децентрализация теплоснабжения как резервэнергосбережения

2. Автономный энергетическийцентр по утилизации отходовсельскохозяйственных предприятий

AltKW-#1-2010:Layout 1 29.03.2010 10:57 Page 1

Александр Горшков – главный редактор

АЛЬТЕРНАТИВНОМУЧИТАТЕЛЮ


№ 1, 2010/Альтернативный киловатт, www.akw-mag.ru

Уважаемый читатель!Издательский дом «Газотурбинные технологии» пред-

лагает Вашему вниманию новый журнал «Альтернативныйкиловатт», где планируется освещение вопросов энерго-обеспечения малых субъектов рынка энергопотребления,и Каталог энергетического оборудования, в котором будутпредставлены генерирующие установки, не вошедшие в зарекомендовавший себя как инструмент для выбораоборудования Каталог, выпускаемый с журналом «Газо-турбинные технологии».

Почему «Альтернативный…»?В названии заложено несколько вариантов интерпре-

тации такого определения. Во-первых, это отличие от тра-диционных способов полу-чения энергии, связанныхсо сжиганием топлива. Мыбудем рассматривать сол-нечную, ветровую, гидрав-лическую, геотермальнуюи другие, так называемые«нетрадиционные» видыэнергии, используемые в различных установках. Во-вторых, речь пойдет об альтернативе централи-зованному энергоснабже-нию. В-третьих, будет сделанакцент на использовании альтернативных углеводород-ному ископаемому топливу видов горючего. Следуя пословице «сэкономленный рубль – заработанный рубль», мы планируем обратить серьезное внимание на вопросы энергосбережения. Лейтмотивом публика-ций, как и в других наших технических журналах, будетпомощь потенциальному потребителю в выборе обору-дования и популяризация идей высокоэффектив-ного использования ресурсов, данных человечеству природой.

Давно и много говорят о том, что ресурсы газа, нефтии угля небесконечны. Растет внимание к экологическойчистоте, являющейся одним из важнейших параметровуровня жизни на планете. Одной из причин безалаберногоотношения к окружающей среде является отсутствие достоверных экономических, как более понятных для нас,критериев оценки влияния загрязняющих факторов на жизнь, нехватка правовых и экономических инструментовизмерения воздействия на окружающую среду и проблемыадекватной компенсации за загрязнение со стороны тех,кто ухудшает ситуацию, тем, кто становится жертвамиэтого воздействия.

Прекрасно сознавая мощь и величие компаний, кото-рым мы и наши партнеры – производители оборудованияальтернативных киловатт «перебегаем дорогу», мы ждемжесткой критики и с интересом будем предоставлять имнашу трибуну. Мир меняется, и противиться этому – значитуподобляться средневековым «оппонентам» Коперника и Бруно, надеявшимся силой удержать Землю в центремироздания. Пришло время поставить и этот ресурс

в энергетический строй, вырабатывающий гигаватты энер-гии на благо человечества.

Мы приглашаем специалистов, не заключенных в оковытрадиционных представлений об энергетическом будущемчеловечества, высказывать свои идеи и самые смелыесуждения.

Традиционной поддержкой издания станет Каталогэнергетического оборудования, основной задачей которого является помощь потенциальному потребителюв выборе оборудования для получения независимости от сети (а в ряде случаев и как единственно возможногоспособа энергоснабжения), повышения надежности энер-гообеспечения, экономической эффективности. Техническое

описание энергоустановокподкреплено маркетинговой информацией, референцией,экономическими сведениями.В Каталоге подробно описанаконструкция, даны схемы и параметры энергоустановок,использующих различныевиды возобновляемой энер-гии, приведены графики зави-симости основных технико-экономических параметровот внешних факторов, изло-жены географические харак-

теристики энергоресурсов. Таблица введенных объектов и заключенных контрактов позволяет оценить рынок и долюразличных его участников. Приведены ценовые характери-стики большинства оборудования, предлагаемого на рынке.Особый интерес представляет справочный раздел в концекаталога. Он позволяет получить дополнительные сведенияи самостоятельно выполнить прикидочный расчет и техни-ко-экономический анализ использования того или иногооборудования, ознакомиться с достоинствами и недостаткамиразличных установок в конкретных условиях.

О чем журнал? Вкратце суть издания можно охарак-теризовать знакомой с детства поговоркой «солнце, воздухи вода – наши лучшие друзья», дополнив ее пословицей«чистота – залог здоровья». А если всерьез, мы будем ста-раться доступным языком рассказывать о возможностяхи перспективах нового для России направления – развитиядецентрализованной энергетики. Мы будем рассказы-вать об опыте эксплуатации различного оборудования.Это солнечные, ветроэнергетические, гидравлические,биоэнергетические, геотермальные, волновые, приливныеи другие энергоустановки на основе ВИЭ; бензиновые, дизельные, газопоршневые электростанции, в т.ч. рабо-тающие на альтернативных видах топлива; микротурбины;двигатели Стирлинга; двигатели Ванкеля и другие роторныемашины. Не будет забыто малое паротурбинное оборудо-вание с парогенераторами на биотопливе; установки, использующие энергию биомассы, мусоросжигательныегенерирующие установки; топливные ячейки и другое раз-рабатываемое и перспективное оборудование. Учитывая 3

Инновационную экономику нашей страныневозможно построить на песке, онадолжна на что-то опираться. Россия – крупная энергетическая держава,и логично развивать инновации именно в этом направлении.

Михаил Прохоров



зависимость ряда ЭУ от энергетических характеристикВИЭ, будет уделяться внимание комбинированным энер-гоустановкам. Мы рассмотрим также аккумулирующееоборудование, которое в комплексе с различными энер-гоустановками позволяет повысить эффективность и обес-печить бесперебойность работы электростанций. Отдельноевнимание будет уделено совершенствованию правовогообеспечения. Обзор иностранной прессы позволит сфор-мировать мировую картину данного направления. Ново-стной блок расскажет о новейших разработках, проектахи вводах нового оборудования в различных отраслях и регионах. Дискуссионный клуб откроет широкие воз-можности обсуждения различных аспектов малой энер-гетики от перспектив внедрения запатентованных решенийдо видения долей рынка для различных направлений ВИЭи независимой энергетики.

Задачи проектаМы ставим своей задачей не просто выдачу информа-

ции, но и всевозможные способы информационного управ-ления процессом с целью улучшения ситуации. Изданиепризвано изменить отношение к малой и нетрадиционнойна сегодняшний день энергетике. Большинство цивили-зованных стран в Европе, на Американском континентеотдают приоритет экологически чистым технологиям выработки энергии, юридически и экономически закреп-ляя его в законодательстве. Производители и потреби-тели, несмотря на то что сегодня в силу относительной

новизны данных технологий они еще дороги, внедряютих в свою жизнь. Ежегодный прирост как по числу, так и по мощности установок в отдельных странах состав-ляет сотни процентов. Россия же отчасти в связи с кажу-щимся благополучием в топливных ресурсах, отчасти из-за негибкости законотворчества топчется на месте. Мы планируем рассматривать вопросы целесообраз-ности применения тех или иных источников энергии комплексно, начиная с доступности энергоресурсов, выбора оборудования, особенностей конструкции, опытаэксплуатации, экономических аспектов и заканчивая долгосрочной перспективой получения экономическогоэффекта.

Все новое с трудом пробивает себе дорогу, особеннов России. На наш взгляд, важно, чтобы люди не толькоимели свое мнение (при себе), но и делились им с другими.Мы надеемся, что данный проект станет интерактивным.Обсуждение будет вестись на страницах журнала, на сайте,в рамках конференций, в которых будет принимать участиередакция. Мы планируем иметь право голоса и в вопросах,обсуждаемых в законотворческих мастерских. Приглашаемспециалистов, заинтересованных в будущем энергетики,экологии и экономики России, принять участие в дискуссиях,организуемых журналом. Вы можете направлять в редакциюлюбые идеи по тематике журнала, мы будем обсуждать ихв форуме на сайте, выносить на страницы журнала и при необходимости транслировать в соответствующиеинстанции.

4



Илья Затеев – зам. главного редактораАН

АЛИ

ТИЧЕ

СКИ

Й О

БЗО

Р

ВОЗОБНОВЛЯЕМАЯЭНЕРГЕТИКАВ РОССИИ

6

До недавнего времени по целому ряду причин, прежде всегоиз-за огромных запасов традиционного энергетическогосырья, вопросам развития использования возобновляемыхисточников энергии (ВИЭ) в энергетической политике Россииуделялось сравнительно мало внимания. В последние годы ситуация стала заметно меняться. Новые экологические тре-бования, стремление повысить энергоэффективность эконо-мики, логика международного сотрудничества – эти и другиесоображения способствовали активизации усилий по созда-нию более «зеленой» энергетики, движению к низкоуглерод-ной экономике.



Совокупные ресурсы ВИЭ более чем в 5 тысяч разпревышают мировой уровень потребления энергии13 ТВт. Существенно, что эти ресурсы значительно

доступнее и равномернее распределены по поверхностиЗемли, чем месторождения угля, нефти, газа или урана.

Однако на фоне общемирового роста интереса к аль-тернативной энергетике Россия продолжала наращиватьдобычу нефти и вышла по этому показателю на первоеместо (9,5 млн барр./сутки).

Сложившаяся структура энергобаланса России нера-циональна. Из 1 ТВт производимой энергии более 65%вырабатывают тепловые электростанции, примерно 18%ГЭС, около 16% атомные станции и только чуть больше1% все объекты альтернативной энергетики.

Между тем Россия имеет колоссальный потенциал ис-пользования возобновляемых источников энергии (табл.)

К примеру, уникальными ресурсами обладает Красно-дарский край: геотермальная, солнечная, ветровая энергия,гидроэнергия малых рек и водотоков, низкопотенциальнаяэнергия моря, окружающего воздуха, стоков техническоговодоснабжения потребителей. Технический потенциал ВИЭв крае на два порядка превышает энергопотребление.

Во многих регионах России по экономическим, эколо-гическим и социальным условиям целесообразно прио-ритетное развитие возобновляемой энергетики, в томчисле нетрадиционной и малой. К ним относятся:

å зоны децентрализованного энергоснабжения с низкой плотностью населения, в первую очередь районыКрайнего Севера и приравненные к ним территории;

å зоны централизованного энергоснабжения с боль-шим дефицитом мощности;

å города и места массового отдыха и лечения насе-ления со сложной экологической обстановкой;

å зоны с проблемами обеспечения энергией инди-видуального жилья, фермерских хозяйств, мест сезоннойработы, садово-огородных участков.

По сути, широкое использование возобновляемых источников энергии соответствует высшим приоритетами задачам энергетической стратегии России.

Однако эти слова, часто звучащие с высоких трибун,носят пока еще декларативный характер.

Институт энергетической стратегии еще в 2000 г. опуб-ликовал достаточно пессимистичный прогноз, касающийсяреальных возможностей развития альтернативной энер-гетики в России (рис. 1).

Пока что, к счастью, прогноз не оправдывается. Пред-полагалось, что к 2010 году доля ВИЭ в производстве элек-троэнергии, включая малые ГЭС, составит 1,0%. Этот пока-затель достигнут в 2005 году. С опережением прогнозоврастет производство тепловой энергии на базе ВИЭ, котороесоставило в 2005 году 95 млн Гкал. при прогнозируемыхна 2010 год 70 млн Гкал.

Тем не менее следует иметь в виду, что этот рост про-изошел в основном за счет увеличения прямого исполь-зования древесины и древесных отходов, а также уве-личения производства электроэнергии за счет более пол-ного использования малых тепловых станций, работающихна отходах целлюлозно-бумажных и деревообрабатываю-щих производств. Подвижки же в использовании новыхвозобновляемых технологий крайне малы. Так что проблемыстимулирования использования ВИЭ остаются и требуютнезамедлительного решения.

Современная ситуация по направлениям

Солнечная энергетикаБытует мнение, что в России солнечного излучения

недостаточно и использовать его нецелесообразно. Однако детальные исследования специалистов Институтавысоких температур РАН (в том числе с использованиемспутниковых данных NASA) показали, что более 60% территории России, включая многие северные районы,характеризуются существенным среднегодовым поступ-лением солнечной энергии 3,5-4,5 кВт•ч/м2•день.

Наиболее «солнечными» являются регионы Даль-него Востока и юга Сибири (4,5-5,0 кВт•ч/м2•день). А боль-шая часть Сибири, включая Якутию, по среднегодо-вому поступлению солнечной радиации относится к той же зоне, что и районы Северного Кавказа и Сочи,(4,0-4,5 кВт•ч/м2•день).

В целом технический потенциал солнечной энергии в России не менее 2 ТВт•ч и примерно в два раза превышаетсегодняшнее суммарное энергопотребление по стране. 7

Валовый Технический Экономический Ресурсы потенциал, потенциал, потенциал, млн т у.т./год млн т у.т./год млн т у.т./год

Энергия ветра 44 326 2216 11

Малаягидроэнергетика 402 126 70

Солнечная энергия 2 205 400 9695 3

Энергия биомассы 467 129 69

Геотермальнаяэнергия(гидротермальные 29,2 трлн 11 869 114

ресурсы)

Низкопотенциальноетепло 563 194 53

ИТОГО по ВИЭ 2 251 158 24 229 320

Доля возобновляемых источников в производствеэлектроэнергии в России

Рис. 1



До последнего времени развитию солнечной энергетикив России не уделялось должного внимания. Однако уже в 2008-09 гг. российская фирма «Солнечная энергетика»приступила к выпуску основных элементов для производ-ства солнечных батарей мощностью до 30-40 МВт в год.Инвестиции в данный проект превысили $100 млн.

В России планируется создать 7 новых заводов по про-изводству поликремния. Самый большой завод Nitol Solarвблизи Иркутска уже приступил к производству. Другиероссийские компании, планирующие основать заводы поликремния – Russian Silicon, Renova Orgsyntes, Poldosky,Baltic Silicon Valley и Synthetic Technologies. В планывключено производство поликремния, солнечных ячеек,модулей и преобразователей для национального и миро-вого рынка.

Наибольшее развитие солнечные установки для обо-грева помещений получили в Краснодарском крае и Рес-публике Бурятия. В Бурятии солнечными коллекторамипроизводительностью от 500 до 3000 л горячей воды (90-100 °С) в сутки оснащены различные промышленныеи социальные объекты и частные жилые здания.

Ветроэнергетика Технически достижимые ресурсы ветровой энергии

в России оцениваются в 16 млрд МВт•ч. Самая длинная на Земле береговая линия, обилие ровных безлесных про-странств, большие акватории внутренних озер и морей –

все это наиболее благоприятные места для размещенияветропарков. К сожалению, большая часть побережий малолюдна, лишена крупных промышленных потребителейи развитых высоковольтных сетей. В результате суммарнаямощность всех ВЭУ России только 16,5 МВт.

Развитие ветроэнергетики целесообразно, прежде всего,на Крайнем Севере, побережье и островах северных и вос-точных морей от Мурманска до Находки, Балтийского, Чер-ного, Азовского и Каспийского морей и ряде других мест.При среднегодовой скорости ветра свыше 5 м/с применениесовременных ВЭУ уже оправдано, а во многих местах онапревышает 6 м/с, что соответствует примерно 3–5 тыс.часов использования установленной мощности ВЭУ в год.

Одна из самых больших ВЭС России мощностью 5,1 МВт (среднегодовая выработка около 6 млн кВт•ч) расположена в Калининградской обл. На Чукотке дейст-вует Анадырская ВЭС мощностью 2,5 МВт (10 ветроагре-гатов по 250 кВт) со среднегодовой выработкой более 3 млн кВт•ч, параллельно станции установлен ДВС, выра-батывающий 30% энергии установки. На о. Беринга дей-ствует ВЭС мощностью 1,2 МВт. В Республике Коми строитсяЗаполярная ВДЭС мощностью 3 МВт.

На разных стадиях проработки находятся более десяткапроектов ВЭС.

Планируется, что ветропарк мощностью не менее 200 МВт создадут в районе пос. Териберка (Мурманскаяобл.). Стоимость проекта оценивается в 58 млрд рублей.

Началось строительство «Морского ветропарка» мощностью 50 МВт в Калининградской обл., однако в 2007 году этот проект был заморожен.

В целом строительство ветряных электростанций эко-номически целесообразно только в отдаленных районах.Во многих из них электричество вырабатывают дизельныегенераторы. Ветряки позволят сэкономить деньги, идущиена покупку топлива и на ремонт двигателей.

Ветроэнергоустановки, работая вместе с традиционнымиисточниками энергии, способны вытеснить до 30-50%, а в наиболее ветреных районах до 70% дефицитного органического топлива.

Малая гидроэнергетикаПримеры малых ГЭС в Рос-

сии: Республика Тыва – МГЭСустановленной мощностью 168 кВт, Республика Алтай (400 кВт), Камчатская обл. – ГЭС-1 (1,7 МВт) на реке Быстрая,каскад Толмачевских ГЭС.

40 лет назад в Кольскойэнергосистеме была введенав эксплуатацию пионерная в России приливная электро-станция – экспериментальнаяКислогубская ПЭС. Ее зданиесооружено наплавным спо-

8

Калмыцкая ВЭС

Кислогубская ПЭС



собом, что позволило на треть сократить стоимость станции.

В 2006 году в соответствии с Инвестиционной про-граммой ОАО РАО «ЕЭС России» по заказу ОАО «ГидроОГК»на ФГУП «ПО «Севмаш» (Северодвинск) был изготовленэкспериментальный металлический наплавной энергоблокМалой Мезенской ПЭС с ортогональным гидроагрегатомс диаметром рабочего колеса 5 м и установленной мощ-ностью 1500 кВт. После вывода модуль-блока со стапелязавода он был отбуксирован и установлен в проектноеположение в створе Кислогубской ПЭС. Сейчас на энерго-блоке ведутся работы по программе комплексных натурныхиспытаний ортогональных гидроагрегатов и вспомога-тельного оборудования. Полученные результаты испытанийбудут использованы при промышленном изготовлениигидроагрегатов приливных электростанций.

Впоследствии технологии и конструкции, отработанныена Кислогубской ПЭС, будут применены при создании пер-спективных ПЭС, таких как Мезенская (проектная мощность4000 МВт) и Тугурская (3580 МВт).

БиотопливоОбщие доступные запасы биомассы в России эквива-

лентны 300 млрд кВт•ч. Только переработка отходов жи-вотноводства и растениеводства способна не менее чем на четверть увеличить суммарное производство энергии.

Правительство планирует принять программу развитияпроизводства биотоплива и увеличения его до уровня 2 млн т в год.

Крупные производители продовольствия приступилик организации вертикально-интегрированных компаний,которые объединяют производство растительного сырья,животноводческие фермы, перерабатывающие предприятияи установки по переработке биоотходов в электроэнергию,тепло и органические удобрения. Дополнительно такиекомпании могут создавать энергетические плантации и установки для производства биодизеля и метанола.

Так, холдинг «Юг Руси» объявил о запуске производствабиодизеля, Волгоградская ассоциация промышлен-ных предприятий «АсАгро» намерена построить завод

по переработке рапса на масло и биодизель. Аналогичныенамерения высказывает и ассоциация производителейрапсового масла, созданная агрохолдингами Липецкойобласти.

Проблема в том, что большинство этих проектов ори-ентировано не на внутреннее потребление, а на экспортбиотоплива в страны, делающие ставку на альтернативнуюэнергетику. Причины, названные самими инвесторами,–отсутствие в России рынка биотоплива и госпрограммы,поощряющей создание работающего на биодизеле транс-порта. Нет в нашей стране и законов, определяющих обя-зательную долю биотоплива в общем балансе дизельноготоплива, в то время как в Европе эта величина равна2,75%, а в будущем должна вырасти до 5,75%. Более того,действующее налоговое законодательство препятствуетиспользованию этанола в качестве альтернативного топливаили хотя бы как присадки к бензину, позволяющей умень-шить потребление горючего и снизить вредные выбросы.Любой раствор, содержащий от 5% этанола, считаетсяспиртовым и облагается акцизом в размере 159 рублей с литра этанола.

С одной стороны, создание подобных энергонезави-симых компаний может принести существенную социаль-ную, экономическую и экологическую пользу как сельскому,так и городскому населению. Увеличение доходов фермеров и диверсификация рынка, увеличение конку-рентоспособности на международном рынке, общее ожив-ление экономики в сельских районах, уменьшение нега-тивного воздействия на окружающую среду – все этоважные причины использования биомассы в качестве источника энергии.

Но у производства биотоплива в России есть другаясторона: выпускать его планируется в основном из пше-ничных зерен. Рапс, используемый для этого во всем мире,у нас в стране выращивается лишь на отдельных небольшихучастках.

Геотермальная энергетикаБольшими геотермальными ресурсами обладают Кам-

чатка, Чукотка, Курилы, Приморский край, Западная Сибирь,Северный Кавказ, Краснодарский и Ставропольский края,Калининградская область.

Высокопотенциальное термальное тепло (пароводнаясмесь свыше 100 °С) позволяет производить электроэнергиюнапрямую.

На Камчатке действуют Паужетская, Верхне-Мутновскаяи Мутновская ГеоЭС суммарной мощностью более 70 МВт.Это позволяет на 25% обеспечить потребности региона в электроэнергии и ослабить зависимость от поставок дорогостоящего привозного мазута.

В Сахалинской обл. на о. Кунашир введены первыйагрегат мощностью 1,8 МВт Менделеевской ГеоТЭС и теп-ловая станция ГТС-700 мощностью 17 Гкал/ч.

Большая часть низкопотенциальной геотермальнойэнергии применяется в виде тепла в жилищно-коммуналь-ном и сельском хозяйстве. Так, на Кавказе общая площадьобогреваемых геотермальными водами теплиц составляетсвыше 70 га. В Москве построен и успешно эксплуатируется 9


экспериментальный многоэтажный дом, в котором горячаявода для бытовых нужд нагревается за счет низкопотен-циального тепла Земли.

Водородная энергетикаВ 2003 г. компания «Норильский никель» и РАН подпи-

сали соглашение о ведении научно-исследовательскихработ в сфере водородной энергетики. Компания вложилав исследования $40 млн. В 2005 г. «Норильский никель»основал инновационную компанию «Новые энергетическиепроекты», задачей которой является разработка и внедрениетопливных элементов.

В 2006 г. «Норильский никель» приобрел контрольныйпакет американской инновационной компании Plug Power,одного из лидеров в сфере водородной энергетики.

Предполагается, что на основе российских и амери-канских разработок начнется производство водородныхэнергетических установок в России.

Глава «Норильского никеля» заявил еще в феврале2007 года, что компания вложила в разработку водородныхустановок $70 млн и уже есть «не просто лабораторные, а действующие образцы», на внедрение которых уйдетнесколько лет.

Возможные подходы к стимулированию генерации энергии на основе ВИЭ

Схема поддержки развития использования ВИЭ с точкизрения объекта стимулирования может быть принципи-ально построена на основе двух базовых подходов:

1. Стимулирование по отдельным элементам затратинвестиционного цикла проекта: снижение стоимости капитала, снижение эксплуатационных затрат, снижениестоимости заемного капитала и т.д.

2. Стимулирование по конечному продукту генерациина основе ВИЭ – электрической энергии уже после завер-шения инвестиционного цикла проекта.

Все факторы, оказывающие влияние на уровень и структуру себестоимости производства энергии на основеВИЭ, были нами разделены на экономические (внутренниеи внешние) и неэкономические. Особняком стоят факторы,влияние которых вряд ли можно будет нивелировать в обозримом будущем.

Анализ внутренних экономических факторов с оче-видностью продемонстрировал, что показатели всех основныхвнутренних факторов стоимости энергии на основе ВИЭимеют очень большой разброс как в рамках одного видаВИЭ, так и при сравнении разных видов.

Значения показателей по видам ВИЭ отличаются в разы,а иногда и на порядок. Например, эксплуатационные рас-

ходы имеют разброс от 2,0 до 42,6%, обслуживание заемныхсредств колеблется от 5,2 до 82% в себестоимости 1 кВт•чи т.д. Доля амортизации в себестоимости 1 кВт•ч минимум9,4% (приливные станции), максимум – 75,2% (малые ГЭС).Соотношение затрат на закупку оборудования и другиеинвестиционные расходы также весьма различаются дляразных видов ВИЭ.

Применительно к поддержке ВИЭ это означает, что в принципе поддержка отдельных факторов стоимостипроизводства энергии возможна. Однако такая формаподдержки будет представлять собой довольно масштабную,многоуровневую и дробную систему мер, чтобы учестьне только особенности каждого вида ВИЭ, но структурузатрат по каждому из них.

При втором подходе в цене энергии каждого генераторасохранится свойственная именно этому типу генерацииструктура затрат, но распределение выручки в соответствиис ней уже становится задачей самого владельца генери-рующей установки.

Стимулирование на основе второго подхода позволяетрешить сразу несколько задач:

1. Система стимулирования становится простой и при-вязанной к одному показателю, общему для всех генера-торов на основе ВИЭ;

2. Система избежит сложной и дробной доказательнойбазы справедливости поддержки по объемам и видамзатрат и одновременно опасности коррупции в процессетакого их обоснования;

3. Такая система всегда будет стимулировать конечныйрезультат, полученный и подтвержденный де-факто. Этопозволит избежать ситуации, когда поддержка была оказана,а производство энергии так и не началось.

Исходя из особенностей российского электро-энергетического рынка и ограничений, накладываемыхна организации отрасли ФЗ «Об электроэнергетике», в схеме поддержки ВИЭ предлагается вариант специаль-ного сбора с участников рынка как источника выплат фиксированных надбавок к цене. Если использовать имею-щийся набор инструментов поддержки из Бюджетного кодекса и установленные процедуры формирования бюджета, то создать эффективную систему поддержкибудет крайне затруднительно главным образом по двумпричинам. Во-первых, бюджет не позволяет создать самовоспроизводящуюся, повторяющуюся систему сбора и перераспределения средств на длительный (15–20 лет) срок. Во-вторых, бюджетные инструменты поддержки нацелены на отдельные элементы в струк-туре затрат на производство энергии. Для ВИЭ эта структура очень сильно отличается от вида к виду. Поэтому эти средства поддержки будут важны для однихвидов ВИЭ (где значение этого элемента затрат велико) и слабо будут влиять на другие (где доля этого вида затрат мала).

Система поддержки генераторов ВИЭ на основе сти-мулирования производства и продажи электроэнергии по специальным закупочным тарифам (feed in tariffs)широко распространена в мире и имеет на практике двеосновные формы.


10

Мутновская ГеоЭC



Первая форма предполагает установление специальныхзакупочных тарифов на такую энергию и возложение государством обязанности покупать энергию ВИЭ по такимтарифам на тех или иных субъектов. Это могут быть сетевыекомпании, распределительные или оптовые сбытовыекомпании, потребители или только их отдельные группы.Такая схема принята во многих странах мира. При такойсхеме генераторы на основе ВИЭ фактически уходят с рынка за счет продажи энергии по устанавливаемым государством ценам или тарифам. При малой доле такихгенераторов в общем объеме потребляемой энергии этобудет незаметно. Но с ростом доли ВИЭ в общем энерго-балансе страны могут начаться искажения на рынке.

Сценарии для участников рынка

Сам факт господдержки еще не гарантирует стабильногоразвития альтернативной энергетики: ее будущее в Россиипока неясно. Различные формы стимулирования развитияВИЭ (в т.ч. и присоединение к Киотскому протоколу) ещене возымели должного эффекта. Пока понятно одно: чтобыВИЭ в России хотя бы частично заменили традиционныетехнологии генерации, необходимы коренные структурныесдвиги в экономике. Последние 20 лет показали, что сдвигиэти быстро не происходят.

Использование возобновляемых источников для про-изводства электрической и тепловой энергии требуетновых подходов к управлению и диспетчеризации энер-госистемы. Тем не менее генерация на основе ВИЭ будетразвиваться, пусть даже не так быстро, как этого хотелосьбы. И в основе этого процесса будет лежать банальнаяэкономическая логика. Нефть и газ выгоднее перераба-тывать и отправлять на экспорт, чем сжигать в котлах.

Есть две группы существенных вопросов, возникающиху каждого участника энергорынка в связи с развитием ВИЭ.C точки зрения инвестора, они касаются соответственновозможностей и рисков, вытекающих из развития ВИЭ. Несмотря на относительно невысокую прогнозную долювозобновляемой энергетики в энергетическом балансе,представляется целесообразным строить долгосрочнуюстратегию бизнеса с учетом ее потенциального воздействия.

В условиях неопределенности сценарное прогнози-рование может служить инструментом, с помощью которогоучастник энергетического рынка строит базу для решенийотносительно своего будущего. Задача стратегическогопланирования в данном случае – ответить на вопросы:

1. При каких условиях наше видение будущего ВИЭбудет реализовано?

2. Каковы сроки реализации нашей стратегии в отно-шении ВИЭ?

3. Какие перспективные технологии ВИЭ будут разви-ваться в первую очередь?

4. Каковы приоритетные территории для развития ВИЭ?Первый шаг при разработке сценариев – задать их ка-

чественные характеристики, которые служат основой дляпредположений относительно количественных значенийкаждого из факторов, воздействующих на развитие воз-обновляемой энергетики. Здесь необходимо сказать,

что количество сценариев растет геометрически по отно-шению к числу качественных характеристик. В деловойпрактике, как правило, количество сценариев редко пре-вышает 3-4 – учет большего количества развилок нецеле-сообразен, т.к. не оправдывает усложнения процесса при-нятия решений.

Заключение

В ближайшие годы ВИЭ вряд ли будут играть существен-ную роль в энергетическом балансе страны. Со временем, в зависимости от сценариев развития, эта роль может изме-ниться. Это может произойти и как результат некоторыхдействий России в области охраны окружающей среды, например:

å введения квот на выбросы парниковых газов – подобные квоты действуют в ЕС. Может оказать суще-ственное воздействие на бизнес производителей различныхвидов энергоустановок;

å принятия новых технологических стандартов, в т.ч. выдвигающих повышенные требования к технологиямгенерации и распределения электрической и тепловойэнергии;

å возможного снижения темпов роста потребления,если энергосбережение будет внедряться ускореннымитемпами;

å требования к утилизации попутного газа. Эффектможет быть двоякий: снижение цен в результате увеличе-ния предложения на рынке газа или увеличение цен как результат инвестиционной составляющей.

Дальнейшие действия России в соответствии с «Рамочной конвенцией об изменении климата ООН»могут породить инициативы по дальнейшему сокращению выбросов парниковых газов (сертификация выбросов, создание законодательной базы для торговли зеленымисертификатами). Подобные шаги могут позитивно повлиятьна эффективность альтернативной и возобновляемой энергетики.

Литература1. Russia Renewable Energy Markets and Policies: Key Trends. Inter-

national Energy Agency, 2007.2. Российская энергетика: в поисках альтернативы. Грызлов

Б.В. «Эксперт» №31 (620)/11 августа 2008.3. Указ Президента РФ №889 от 04.06.08 «О некоторых мерах

по повышению энергетической и экологической эффективностиРоссийской экономики».

4. «Концепция долгосрочного социально-экономического раз-вития РФ», утверждена Распоряжением Правительства РФ от 17 ноября 2008 года № 1662-р.

5. Распоряжение Правительства РФ «Основные направлениягосударственной политики в сфере повышения энергетическойэффективности электроэнергетики на основе использованиявозобновляемых источников энергии на период до 2020 года» №1-р от 8 января 2009 года.

6. Постановление Правительства РФ №426 от 03.06.2008«О квалификации генерирующего объекта, функционирующегона основе использования возобновляемых источников энергии». 11


Пётр Антипов – КБ «Автолет»ВЕ

ТРО

УСТА

НО

ВКИ

БИПЛАННАЯКОРОБКА –ЭКОНОМИЧЕСКИВЫГОДНЫЙЭКВИВАЛЕНТ ЛОПАСТИВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙУСТАНОВКИ

Сегодня ветроэнергетика копирует авиационные технологии.Суть подхода производителей крупных ветрогенераторов –как можно больше электроэнергии с квадратного метра лопа-сти. И как следствие, абсолютно совершенный внешний вид.Но аэродинамическое совершенство еще не означает, что стои-мость киловатта будет минимальной.12



Как можно больше электроэнергии с вложенногорубля – принцип, которым необходимо руководство-ваться в серьезных проектах. Иначе любой проект

для экономики может стать убыточным – ветроэнергетикане исключение.

Поэтому при проектировании ветроустановок надоуделять внимание следующему:

å уменьшать удельную массу конструкции; å увеличивать общие размеры – диаметр ротора

200 м и более, т.е. при номинальной скорости ветра 10 м/смощность будет более 10 МВт.

å располагать станции только в зонах стабильноговетра (издержки от строительства линий электропередачпредпочтительней издержек от простоя);

å наличию надежного потребителя, которым можетбыть только единая энергосистема.

Газотурбинные и даже угольно-паровые электростанциидешевле монопланных ветряков, а значит, сегодня ветро-энергетика в ее немецко-американском виде экономиче-ского смысла не имеет.

Стоимость конструкции ветроустановки – функция еемассы. Масса обусловлена необходимостью создать задан-ную прочность. Масса зависит не только от прочности материалов, но и от способа конструкции. Покажем, какможет быть снижена стоимость (масса) самой дорогой детали ветроэлектростанции – ее лопасти.

Доказательство

1. Предлагается следующий ход рассуждений (рис. 1):предположим, что у нас есть ротор с предельно нагру-женными лопастями. Поэтому произвольное сечение лопасти выполняется сплошным из высокопрочного материала с высоким модулем упругости. Другими словами,хорошие лопасти – тяжелые и дорогие. Таким образом,мы достигаем предельно большого удлинения (отноше-ния радиуса к хорде) на лопастях при их необходимойпрочности и жесткости. В результате получаем высокоеаэродинамическое совершенство, иначе качество (отно-шение подъемной силы Y к лобовому сопротивлению X):К = Y/X.

2. На произвольном участке лопасти от силы Y действуетизгибающий момент Mх. Качество К > 50, а значит, напря-жениями от момента Mу и другими силами мы пренебрегаемввиду их малости.

3. Рисуем «стандартный 15% профиль» с хордой b = 1и высотой h = 0,15.

4. Заменяем его для наглядности прямоугольникомтой же прочности со сторонами b = 0,7 и h = 0,14 с пло-щадью сечения S = b • h = 0,1; момент сопротивлениясечения относительно оси ОХ Wx = b • h2/6 = 0,0023.

5. Заменяем аэродинамический профиль b=1 эквива-лентной бипланной схемой b = 0,5 – площадь аэродина-мической поверхности остается неизменной.

6. На все три схемы действует одинаковый Mх, в трехсиловых схемах предельные напряжения совпадают, такимобразом момент сопротивления Wx указанных сеченийодинаков.

7. Разделив Wx = 0,0023 на строительную высоту бипланной коробки (БК) h = 1, принимаем суммарнуюплощадь сечения лонжеронов (БК) S∑ = 0,002. Их сечения

обведены кружками и обозначены с точностью до одногознака. Точность в данном случае не нужна, так как отличиеплощади исходного профиля от площади сечения лонже-ронов БК на два порядка!

Немного о законе квадрата-куба

В технике при увеличении размеров изделий приходитсяуменьшать запас прочности или изменять способ кон-струкции. Получается, что чем изделие меньше, тем большуюнагрузку (относительно собственной массы) оно можетвоспринять и при этом будет изящнее.

С точки зрения закона квадрата-куба невыгодно делатьбольшие ветряки.

å Масса (стоимость) растет в кубе, а мощность тольков квадрате, так как она снимается с ометаемой площади.

Вывод: при равной скорости ветра один килограммВЭУ-015 может дать энергии почти в 180 раз больше, чем5M! Это предостережение от гигантомании.

Аргументы в пользу увеличенияразмеров ветрогенераторов

1. В приземном воздушном слое (до высоты 50 м)ветер имеет суточные колебания скорости, кроме того,его скорость возрастает с высотой. Увеличение скоростис 8 м/с до 10 м/с дает почти двукратный прирост мощности. 13

Преобразование монокрыла в бипланную коробку (БК) Рис. 1

ВЭУ-015 «Пчела» 5M

Производитель ООО «Энергетика и климат» REpower Systems AG

Расчетная скорость ветра, м/с 8 13

Номинальная мощность, кВт 0,15 5 000

Диаметр ротора, м 1,2 126

Масса конструкции, кг 9 более 1 250 000

Удельная мощность, кВт/кг 0,017 0,004

Приведенная к 13 м/судельная мощность, кВт/кг 0,73 0,004

Сравнение ВЭУ-015 «Пчела» от ООО «Энергетика и климат» и 5M компании REpower Systems AG


14№ 1, 2010/Альтернативный киловатт, www.akw-mag.ru

Чем установка больше, тем она выше и может обладатьбольшей относительной энергоотдачей за счет приростаскорости ветра. Как деревья в лесу тянутся к свету, такветроустановки стремятся захватить стабильные и быстрыеслои атмосферы. В борьбе за доступ к энергии размерыпобеждают.

2. Большие ветряки при заданной выработке электро-энергии занимают меньше земной площади.

3. Чем электростанция больше, тем легче налаживаетсявокруг нее инфраструктура и упрощается возможностьобслуживания.

Сколько будет стоить бипланный эквивалент 5M?

На создание ветротурбины 5M компанией REpowerбыло затрачено €12,5 млн (относительно этой суммы естьсомнения, 5М должна стоить значительно дороже – как-никак авиационные технологии). Таким образом, 1 кВтобошелся в €2,5 тыс. Для сравнения: киловатт тепловойстанции (самой выгодной в энергетике) примерно в 2-3раза дешевле. «Бипланная технология», то есть увеличение«строительных высот» как способ борьбы с доминирующимисилами в конструкции от изгибающих моментов, позволитуменьшить массу 5М примерно в 6 раз. То есть ко всейконструкции должен быть применен совершенно инойподход. При сохранении технологического уровня в 6 разуменьшится и стоимость киловатта. Получается, что бипланный киловатт может стоить меньше €500. При таких низких строительных издержках ветряки вполнеспособны конкурировать с тепловой электрогенерацией.

Насколько важна сила ветра?

Люди строят города в тех местах, где есть хорошиеусловия для жизни. Хорошие погодные условия – это ветердо 5 м/с. Но посмотрите на график (рис. 2), построенный

по материалам сайта компании REpower Systems AG. Мощность при таком ветре ничтожно мала. В идеале онане больше 1 МВт. Но и в этом случае срок окупаемостистановится очень долгим.

Мощность воздушного потока по скорости растет в кубе,а мощность ветрогенератора по своему закону, предписан-ному системой регулирования. В средней области мощностейэлектроника отслеживает «идеальную» кубическую параболус КПД 40%. При 11 м/с максимальная мощность 5М достигает4 МВт (80% от номинала), а мощность воздушного потокачерез окружность, равную диаметру ротора, – 10 МВт. Далееэлектроника по соображениям прочности и долговечностиограничивает мощность достижением номинала 5 МВт при 13 м/с. Ограничение приводит к резкому уменьшениюКПД, но, к счастью, ветер в море совершенно бесплатный.

Перевести скорость ветра на человеческий язык помогает шкала Бофорта:

С началом жестокого шторма ротор 5М может бытьостановлен, а при урагане ветряная электростанция без-условно должна быть выключена. Но главным врагом на море является штиль, а не ураган. Именно по этой при-чине парусники были побеждены пароходами, а на сушеветряные мельницы были вытеснены паровыми машинами.

Почему БК не нуждаются в поворотной ступице?

Исторически сложилось так, что авиация для многихпоколений стала символом прогресса. В свою очередьвоздушный винт – символ авиации. Если хотите, квинтэс-сенция совершенства. Но все это иллюзии: и авиациясверхконсервативна, и воздушный винт по ряду причинне может быть совершенным.

å Начнем с того, что максимального КПД винт дости-гает при установочном угле лопасти 45º, но при этомлопасть не плоская, она должна иметь аэродинамическуюзакрутку. В результате оптимальный угол может быть лишьна определенном радиусе.

å Теория говорит: чем меньше лопастей, тем вышеКПД; но чем их больше, тем большую мощность можно передать винту.

å Чем уже лопасти, тем выше их качество, но меньшежесткость, и возможно разрушение.

Зависимость мощности от скорости ветраРис. 2

Баллы Скорость ветра, м/с Характеристика

0 0…0,5 штиль 1 0,6…1,7 тихий 2 1,8…3,3 легкий 3 3,4…5,2 слабый 4 5,3…7,3 умеренный 5 7,4…9,8 свежий 6 9,9…12,4 сильный 7 12,5…15,2 крепкий 8 15,3…18,2 очень крепкий 9 18,3…21,5 шторм 10 21,6…25,1 сильный шторм 11 25,2…29,0 жестокий шторм 12 более 29,0 ураган



Конечно, возможен баланс противоречий, но он будетсвой не только для каждого режима полета, но и длякаждого аэропорта (имеются в виду ограничения по шуму).

Стоит ли говорить о том, что на ветряных установкахвинт не только работает наоборот (не забирает, а генерируетмощность), но к условиям авиации не имеет никакого отношения! Задача получения максимального КПД вообщене стоит. Тем не менее роторы ветряных электростан-ций – практически полная копия авиационных воздушныхвинтов. Просто авиационных инженеров некому научить«правильным» мельничным крыльям. Сколько было попытокпривнести авиационные идеи в морское дело, где они?Может, и есть, но их не видно.

Поворот лопастей воздушного винта вызван необходи-мостью получить максимальную тягу на взлете (углы малы),а в крейсерском полете максимальный КПД (угол 45º). По-воротная ступица значительно повышает стоимость винта,прежде всего по причине возрастания массы этого агрегата.

Крылья – это не лопасти. Зачем поворачивать огромноекрыло целиком, когда есть механизация – элероны, закрылкии предкрылки. По сравнению с крылом их масса ничтожна,то же можно сказать и про цену. Поворачивать крыло целиком можно и на самолетах, но только вместо полезногогруза придется возить поворотный узел.

Напрашивается вывод – тормозить ротор закрылками(рис. 3). Только в отличие от самолетных они должны отклоняться в сторону большей кривизны профиля.

На скоростях ветра до номинальной включительно за-крылок не отклонен (режим 1). При увеличении скоростиветра стоит задача уменьшить кривизну профиля, снизитьКПД, увеличить установочный угол. Решение достигаетсяотклонением закрылка (режим 2). При остановке роторапрофиль крыла вырождается в воздушный тормоз (режим3). Кроме цены, у закрылков есть и другие преимущества:

– разукрупнение крыла по хорде, что очень важнопри больших размерах;

– легкая замена наиболее хрупкой части профиля (тол-стый материал находится в носке и центре);

– малая инерция – их можно быстро отклонять;– закрылки могут состоять из множества секций, от-

рабатывая в реальном времени неоднородность воздуш-ного потока, и выставлять плоскость ротора в нужном направлении. Разгружается поворотный узел башни, которыйпри этом можно сделать меньшей массы (дешевле).

Интересно сравнить силу от ветра на концах лопастейна режиме 3, с подъемной силой на номинале (режим 1).Воспользуемся данными компании REpower Systems AG.При скорости ветра 13 м/с угловая скорость вращенияротора 12,1 мин–1, или 1,27 с–1. Тогда окружная скоростьконца лопасти V = 63 (м) • 1,27 (рад/с) = 79,8 (м/с). Радиусротора мы умножили на угловую скорость в радианах. Результирующая скорость воздушного потока есть векторнаясумма окружной скорости и скорости ветра Vр

2 = V2 + Vв2;

Vр = 81 м/с. Подъемная сила пропорциональна Су • Vр2 .

На номинальном режиме коэффициент подъемной силыСу = 0,5. При остановленном роторе в условиях ураганаVур = 40 м/с; Сy = 1. Сила режима срыва пропорциональнаСy • Vур2. Отношение сил 0,5 • 812/402 = 2. Расчет, конечно,

очень грубый, но позволяет сделать вывод, что для оста-новленного бипланного ротора без поворотной ступицыураган не страшен.

Российские перспективы бипланных ветрогенераторов

Почему мы гордимся Дмитрием Ивановичем Менделе-евым? Проще говоря, порядок он навел в российской науке (и мировую прихватил). И от нефтяников ему спасибо,дал понять, что нефть и ассигнации – одно и тоже. А нефтяникиу нас где? На Севере! И ветры сильные на Севере. Так вот, десятимегаваттные бипланные ветрогенераторы нужны,чтобы не топить ассигнациями. Понятно, что максималь-ная прибыль за период эксплуатации нефтегазового место-рождения будет получена, если все запасы продать. Без-умные фонтаны и факелы – не что иное, как упущенная прибыль.

Литература1. Феодосьев В.И. Сопротивление материалов. – М.:

Наука, 1979.2. Петров К.П. Аэродинамика элементов летательных

аппаратов. – М.: Машиностроение, 1985.3. Васильев В.В., Протасов В.Д., Болотин В.В. и др.

Композиционные материалы: Справочник. – М.: Машино-строение,1990.

4. www.repower.de5. www.powerinfo.ru/wind-generator.php 6. www.airvan.co.cc

Три режима работы закрылков БК:1 – закрылок в режиме максимальной угловой скорости;2 – закрылок в режиме пониженной угловой скорости;3 – закрылок в режиме нулевой угловой скорости;

Рис. 3

15


16

Павел Шишкарёв – ЗАО «Энергетические схемы и технологии»БИ

ОЭН

ЕРГЕ

ТИКА ОТРАБОТАННЫЕ

ЖЕЛЕЗНО-ДОРОЖНЫЕШПАЛЫ –ЭКОЛОГИЧЕСКИБЕЗОПАСНЫЙ, ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЙ ВИД ТОПЛИВА

Проблема утилизации железнодорожных шпал – острейшаядля транспортной отрасли. Замененные шпалы подлежат захоронению на местных полигонах промышленных отходов,однако из-за их переполненности зачастую складируются в местах, не предусмотренных для их хранения. В соответствиис законодательством несанкционированное размещение вредных отходов нередко дорого обходится их владельцам.Между тем утилизация не только замыкает жизненный циклпродукта, но и одновременно может стать альтернативным источником энергии и ценного сырья.



Сравнение шпал деревянных и железобетонных, как наиболее применяемых сейчас

Деревянные шпалы обладают многими достоинствами:– легки в изготовлении и обработке; – обладают легкостью, упругостью и устойчивостью

к перепадам температур;– имеют высокие диэлектрические свойства и хорошее

сцепление с щебеночным балластом;– не имеют ограничений по регионам, их укладывают

на недавно построенные железнодорожные пути с неста-билизированным земляным полотном и вечномерзлымоснованием, а также на направлениях следования тяжелыхгрузов;

– исключительно деревянные шпалы применяютсяна крутых кривых с радиусом меньше 350 м.

Срок службы деревянных шпал (в зависимости от типадревесины, внешних условий и интенсивности эксплуатации)от 7 до 40 лет. Деревянные шпалы в России изготавливаютпреимущественно из сосны. Основная проблема деревян-ных шпал – их загнивание в местах крепления рельсов.

Железобетонные шпалы представляют собой железо-бетонные балки переменного сечения. На таких балкахимеются площадки для установки рельсов, а также отверстияпод болты рельсошпального скрепления (при забиваниив отверстия деревянных пробок используются также костыльные и шурупные скрепления).

Срок службы железобетонных шпал больше вследствиевысокой механической прочности и неподверженностигниению, что обуславливает возможность их повторногоиспользования и применения на грузонапряженных участ-ках пути. В эксплуатации они экологичнее деревянных.

Недостатки железобетонных шпал: – более высокая стоимость изготовления; – большая жесткость, уменьшающая срок службы

рельсов;– повышенная электропроводимость, что вынуждает

применять электроизолирующие элементы в скрепленияхрельсов со шпалами;

– значительная масса (250-265 кг) и хрупкость, что требует больших усилий и осторожности при одиноч-ной замене шпал в пути, при их перевозке и подбивкебалластом;

– возможность усталостного разрушения бетона;– проблемы при механической утилизации шпал после

использования.

Проблемы утилизации отработанных железнодорожных шпал

Для увеличения срока службы деревянных шпал в РФприменяют в основном угольные (масло каменноугольное)и нефтяные (жидкость термокаталитическая – ЖКТ) анти-септики. Они содержат органические соединения, обла-дающие высокой летучестью, токсичными, канцерогеннымисвойствами.

Каменноугольное креозотовое (пропиточное) масло –продукт перегонки каменноугольной смолы при темпе-

ратуре 200…400 °С. Это жидкость темно-коричневогоцвета (удельный вес 1,05-1,10 г/см3, температура кипения 180-200 °С) с едким запахом.

Периферийная часть шпалы на 80% состоит из камен-ноугольного масла, которое, в свою очередь, содержит20,1% фенолов, 17,2% фенантренов, 16,9% пиренов, 22%ацетона и 12% бутанола. Эти соединения, попав в воздух,способны вызвать тяжелые отравления и онкологическиезаболевания.

Сейчас до 75% железнодорожных путей на территорииРоссии и ближнего зарубежья проложено с использованиемдеревянных шпал. Сравнение достоинств и недостатковдеревянных и железобетонных шпал дает основание пред-полагать, что это соотношение вряд ли будет изменяться в пользу последних. Общий годовой объем продук-ции шпалопропиточных заводов (ШПЗ) – 7,75 млн шпал и 3770 комплектов брусьев для стрелочных переводов.Кроме того, в подразделениях ОАО «РЖД» накоплено более500 тыс. тонн деревянных шпал, пропитанных антисепти-ками. Региональные полигоны промышленных отходовпереполнены, и транспортники вынуждены складироватьотслужившие срок шпалы в местах, не предусмотренныхдля их хранения (фото). Такое несанкционированное раз-мещение отходов приводит к экологическим выплатам,которые при размещении отходов 3 класса опасности на полигонах токсичных отходов составляют 1288,2 руб.за тонну.

Анализ существующих методов утилизации отработанных железнодорожных шпал

Рассмотрим наиболее известные на сегодняшний деньспособы утилизации отработанных деревянных шпал.

1. Сжигание – наиболее применяемый метод утилиза-ции шпал. Благодаря креозотовой пропитке, теплотворнаяспособность шпал может превышать НТС абсолютно сухойдревесины. Конечные продукты прямого сжигания – золаи значительный объем токсичного летучего вещества (бен-запирена), выбрасываемый в окружающую среду! С учетом

Хранение использованных шпал на полигонах без утилизации



этого эффективная (экологически чистая) утилизациядолжна строиться не на простом сжигании, а на глубокойпереработке с промежуточной нейтрализацией креозота.

2. Использование в качестве строительного материала.Оба эти способа категорически не рекомендуется спе-

циалистами по экологическим соображениям. 3. Пиролиз (термическое разложение без доступа воз-

духа) отработанных деревянных шпал с дистилляцией каменноугольного масла. Есть надежда, что применениепиролиза для утилизации шпал даст возможность не толькопредотвратить загрязнение окружающей среды, так какпроцесс идет в герметичных условиях, но и получить эко-номическую выгоду. По мнению авторов, при правильнойорганизации технологического процесса этот метод ути-лизации позволит не только покрыть энергетические потребности процесса пиролиза, но и использовать излишкивырабатываемого тепла в технических или бытовых нуждах.

Однако опыт производства древесного угля в пиро-лизных установках показывает, что в зимних условиях выделяющегося пиролизного газа часто не хватает дажедля собственных нужд при производстве угля, не говоряуж об излишках. Кроме того, сейчас газообразные и жидкиепродукты пиролиза в гораздо большей степени можноотнести к отходам производства, нежели чем к товарномупродукту. Доведение их до требуемого уровня потребуетзначительных материальных и временных затрат.

Вывод: все рассмотренные способы не могут решитьпроблемы утилизации имеющихся и вновь образующихсяотработанных деревянных шпал с учетом требованийОАО «РЖД».

Специалистами ЗАО «Энергетические схемы и техно-логии» предлагается оборудование по утилизации отра-ботанных шпал на основе технологии газификации, поз-воляющее решить все насущные проблемы, обеспечив:

1. Необходимую производительность утилизации отходов в соответствии со сроками, указанными в эколо-гической стратегии ОАО «РЖД».

2. Требуемые экологические показатели в процессеутилизации.

3. Использование шпал в качестве топлива для про-изводства электрической энергии для собственных нуждРЖД.

4. Замещение значительного количества угольноготоплива в ведомственных котельных на возобновляемыйвид топлива – отработанные железнодорожные шпалы.

Все это позволит логично замкнуть жизненный циклиспользованных деревянных железнодорожных шпал, дав им возможность вторично эффективно отработать на заключительной стадии существования

Утилизация отработанных железнодорожных шпалс использованием технологии газификации

Известно, что диспергирование и гомогенизированиебиотоплива снижает неполноту сгорания углеводородныхсоединений, при этом степень обезвреживания имеющихсявредных примесей многократно увеличивается по сравне-нию с обычным сжиганием.

Необходимым условием для последующей успешнойи экологически чистой утилизации шпал является их пред-варительное измельчение в щепу на рубительной машинеи возможная предварительная сушка до относительнойвлажности не более 20%. Для обеспечения нормальнойработы рубительной машины все металлические предметыиз шпалы необходимо удалить. При наличии простейшеговспомогательного инструмента один работник в состоянииочистить от оставшегося металла до 100 отработанныхшпал в смену.

Базовым в составе предлагаемого комплекса являетсягазогенератор обращенного процесса газификации. Природа получения каменноугольной смолы аналогичнаприроде образования пиролизных смол в процессе газификации древесины.

Газификация шпал, предварительно измельченных в щепу и высушенных до необходимой влажности, осу-ществляется путем термического разложения с недостаткомкислорода при температуре 900-1100 °С. При этом имеющийсяв щепе антисептик (креозот) параллельно с выделениемлетучих веществ из древесины переходит в газообразноесостояние. Последовательно происходящие при газифи-кации сначала окислительные, затем при прохождениигазами слоя раскаленного угля восстановительные процессыобеспечивают в результате термохимических реакций получение генераторного газа. Полученный в газогенера-торе газ, содержащий горючие газы (водород, окись угле-рода и некоторое количество метана), может использоватьсякак для теплового применения путем сжигания в специальныхгорелках, так и для производства электроэнергии послеего предварительной очистки и охлаждения.

При утилизации железнодорожных шпал по предла-гаемой технологии образуются следующие виды побочныхпродуктов: отработанный агент сушки щепы, мелкая фрак-ция щепы после мультициклона сушилки, сухая зола изустья газогенератора и летучая зола после циклона, отра-ботанная оборотная вода, сгущенный осадок на выходеБМОС, конденсат на выходе мокрой газодувки и выхлопные(дымовые) газы.

Отработанный агент сушки щепы после прохождениямультициклона (очистка от мелких твердых примесей) рас-сеивается в атмосфере. В случае необходимости просчи-тываются параметры рассеивания (высота дымовой трубы)с целью обеспечения ПДК возможных вредных примесей.

Поскольку содержащийся в составе щепы антисептикпрактически полностью переходит в летучую фракцию,образующаяся сухая зола не имеет в своем составе вредныхвеществ и может рассматриваться как отдельный товарныйпродукт (удобрение).

Отработанный фильтрующий материал (на основе древесных опилок, щепы и активированного угля в системерегенерации оборотной воды) отправляется на гази-фикацию.

Сгущенный осадок на выходе БМОС после анализа на присутствие пиролизных смол отправляется или на по-вторную газификацию, или переходит в категорию золы.

Выхлопные газы на выходе электроагрегата соизмеримыпо составу и концентрации вредных веществ с выхлопными



газами, где в качестве топлива используется природныйгаз, и не представляют экологической угрозы.

Оборотная вода после многократной очистки в системерегенерации по результатам анализа подвергается необходимой химической (механической) очистке и сли-вается в канализацию.

В систему оборотной воды закачивается свежая тех-нологическая вода.

Полученная энергия может быть использована для элек-троснабжения и отопления депо, мастерских, станционныхсооружений.

Технологически и экологически возможен двухступен-чатый вариант утилизации отработанных деревянныхшпал, когда:

– все горючие отходы газификации, включая мелкуюфракцию щепы после мультициклона сушилки, углеродныеостатки щепы из устья газогенератора, отработанныйфильтрующий материал, сгущенный осадок на выходеБМОС, а также низкокачественный отсев после измельченияшпал брикетируются по стандартной технологии;

– далее сжигаются в специальных высокотермичныхпечах при температуре 1700-1900 °С;

– или утилизируются в пиролизных установках небольшой производительности.

При этом до 90% объема шпал утилизируется по тех-нологии газификации, остальная часть сжиганием или пиролизом.

В год из 140 000 отработанных деревянных шпал с использованием предлагаемого оборудования можнополучить:

– 21 млн м3 генераторного газа с общей теплотой сгорания 25 200 Гкал;

или– 7 000 МВт•ч электроэнергии;– более 6000 Гкал тепла в виде горячей воды в режиме

когенерации;– 170 тонн минеральных удобрений.

Газогенераторные котельные

Одним из вариантов утилизации отработанных желез-нодорожных шпал является использование их в качестветоплива в газогенераторных котельных и мини-ТЭЦ. В общем случае генераторный газ может производиться в трех режимах (рис. 1-3):

– режим горячего газа: горячий газ из газогенераторапосле очистки в циклоне без охлаждения подается в газовую горелку для производства тепла;

– режим охлажденного очищенного газа: горячийгаз из газогенератора охлаждается и очищается в скруббереВентури, после чего подается в газовую или газомазутнуюгорелку для производства тепла;

– режим охлажденного глубокоочищенного газа: горячий газ из газогенератора охлаждается и очищается в скруббере Вентури, дополнительно очищается в меха-нических фильтрах грубой и тонкой очистки и подается в двигатели внутреннего сгорания для производства электроэнергии.

В зависимости от типа котельного оборудования на выходе можно получать как горячую воду для отопления,так и технологический пар нужных параметров.

Для этого необходимо:– установить один или несколько газогенераторов

Woodbio необходимой производительности;– дополнить или заменить существующие горелки

на водогрейных (паровых) котлах горелками, сжигающимигенераторный газ.

Режим горячего газа:1 – бункер; 2 – загрузка биомассы; 3 – подача воздуха;4 – магистраль горячего газа; 5 – газоочиститель;6 – подвод холодной воды от насоса газоочистителя;7 – гибкая трубка ПВХ; 8 – клапан факела; 9 – отсечной клапан; 10 – впуск воздуха для горения;11 – горелка рабочего газа; 12 – факел (для контроля качества газа);13 – нагнетатель газа (подводит газ к горелке);14 – клапан контроля газа; 15 – дренаж; 16 – фильтр грубой очистки; 17 – отделительный бак;18 – сетчатый фильтр

Режим охлажденного очищенного газа Рис. 2

Рис. 1

Режим Температура, °С Содержание примесей

смол, мг/нм3 золы, г/нм3

Горячий 250-500 5 1-2

Охлажденный очищенный не более 30 < 5 < 0,3

Глубокоочищенный не более 30 < 3 < 0,003

Свойства генераторного газа в различных режимах



Если требуется иметь резервное топливо, то сжиганиегенераторного газа можно проводить в комбинированныхгорелках, позволяющих сжигать также природный газ илижидкое топливо.

После очистки от летучих зол и удаления влаги гене-раторный газ в состоянии обеспечить на выходе специ-альной горелки температуру факела 1050-1100 °C, что сравнимо с показателями жидкотопливных горелок.

Горелка, сжигающая весь объем газа, вырабатываемогогазогенератором типа WBG 1100 производительностьюне менее 2500 нм3/ч, обеспечивает теплопроизводитель-ность примерно 4,0 МВт. Для увеличения тепловой мощ-ности можно использовать комбинированные газожид-костные горелки. Например, сжигание того же объемагаза с добавлением 200 кг мазута или солярки позволитполучать уже до 6,0 МВт тепла с несколько более высокойтемпературой факела.

В общем случае газогенераторная тепловая станциясостоит из:

– одного или нескольких газогенераторов Woodbio;– одного или нескольких трубопроводов для подачи

генераторного газа к горелке; – одной или нескольких комбинированных горелок

для сжигания генераторного газа.Имеется возможность поставки следующих модифи-

каций горелок для сжигания генераторного газа:

– cерия 4795 для сжигания холодного очищенногогаза после газогенераторов Woodbio серии S и, если тре-буется, природного газа. Тепловая мощность горелок серии4795 от 0,75 до 5,2 Гкал/ч при работе на 100% генераторномгазе и от 2,0 до 14,1 Гкал/час при работе на 100% природномгазе;

– cерия 6795 для сжигания холодного очищенного газапосле газогенераторов Woodbio серии S и, если требуется,жидкого топлива. Тепловая мощность горелок серии 6795от 0,75 до 5,2 Гкал/час при работе на 100% генераторномгазе и от 2,0 до 14,1 Гкал/час при работе на жидком топливе;

– cерия S определяет степень очистки генераторногогаза в составе поставляемого газогенератора.

Имеются и другие модели горелок, в том числе рос-сийского и немецкого производства.

Вариант применения охлажденного глубокоочищенногогенераторного газа в качестве топлива для производстваэлектрической энергии в двигателях внутреннего сгоранияприведен на рис. 3.

Ориентировочная стоимость базового технологическогооборудования станции по утилизации отработанных дере-вянных шпал производительностью 140 тыс. шпал/год, раз-работки ТЭО и проектных работ составит 55-65 млн рублей.При этом только экономия на экологических выплатахпри размещении отходов 3 класса опасности на полигонахтоксичных отходов предполагается в год: 1288,2 руб. за тонну × (140 000 × 0,08) = 14 428 000 рублей.

Режим охлажденного очищено газа: 19 – трубка ПВХ; 20 – дренажная камера; 21 – газогенератор (преобразует биомассу в газ);22 – подача воды от углеотводящего насоса; 23 – реактор; 24 – металлический трубопровод;25 – энергоустановка (работает в двухтопливном режиме или в режиме полного сжигания производимого газа);26 – предохранительный клапан; 27 – второй фильтр тонкой очистки; 28 – первый фильтр тонкой очистки

Рис. 3



НАБЛЮДАТЕЛЬНЫЙ СОВЕТ РОСНАНО ОДОБРИЛ ФИНАНСИРОВАНИЕ ПРОЕКТА ПО СОЗДАНИЮ ПЕРВОГО В РОССИИ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА ДВУХСТОРОННИХ СОЛНЕЧНЫХ МОДУЛЕЙ НА ОСНОВЕ МОНОКРЕМНИЯ

Реализация проекта позволит вывести на мировойрынок двухсторонние солнечные модули с КПД выше односторонних на 10-70% (10% при варианте инсталляции без использования дополнительных конструкций, 70% при использовании отражательных конструкций и тре-керных систем). Преобразование солнечного света в такихмодулях возникает при попадании солнечных лучей не только на лицевую поверхность, но и на тыльную сторону,когда возникает отражение от естественных поверхностейили от специальных отражательных конструкций.

В процессе производства элементов осуществляетсяформирование слоев толщиной порядка 20-80 нанометров,наличие которых делает тыльную сторону светочувстви-тельной, а сам элемент прозрачным для инфракрасногоизлучения с длиной волны больше 1,1 мкм. При этом себе-стоимость производства таких модулей конкурентоспособнас односторонними.

Проект предусматривает дальнейшую разработку тех-нологии для полной реализации специфических преиму-ществ двухсторонних солнечных элементов и дальнейшегоснижения себестоимости.

В основе разработок лежит авторская технология, разработанная фирмой «Солнечный Ветер» совместно с Научно-производственной фирмой «Кварк». Запуск основной производственной линии намечен на 2012 г.Выход на полную проектную мощность предполагается в 2015 г., при этом объем производства составит около 120 МВт в год, а годовая выручка проекта 11,4 млрдруб. Сумма инвестиций РОСНАНО в проект составит около2,5 млрд руб.

По оценкам специалистов, ежегодный рост установ-ленной мощности солнечных модулей составит 29% и уве-личится с 5,9 ГВт в 2009 г. до 18,5 ГВт в 2013 г. Наибольшаядоля потребления приходится на рынок Европы.

Для продукции предприятия рассматривается большейчастью экспортный рынок: Италия, Испания, Греция, Чехия,Болгария, Германия и другие страны Европы. Уже сейчасНПФ «Кварк» имеет контракты на поставки, покрывающиебольшую часть планируемых производственных мощностей.

Схема участка элемента из монокристалличе-ского кремния (масштабслоев не соблюден)

Особенности двустороннего солнечного элемента

ОАО «АСТОН» ЗАПУСТИЛО ТЭЦ, РАБОТАЮЩУЮ НА БИОРЕСУРСАХ

ТЭЦ, построенная в рамках проекта реконструкцииМиллеровского завода растительных масел (Миллеровскийфилиал ОАО «АСТОН»), полностью переведена на исполь-зование возобновляемых биоресурсов для производстватеплового пара и электроэнергии. Основным топливомдля ТЭЦ являются лузга подсолнечника, солома, а такжеиное растительное сырье, резервным – природный газ.Мощность ТЭЦ составляет 50 тонн технологического параи 6,5 МВт электроэнергии в час. Строительство когенера-ционной ТЭЦ, работающей на альтернативном топливе, –уникальный проект для российской масложировой отрасли.

Весной 2010 г. завершится строительство аналогич-ной ТЭЦ на Морозовском комбинате растительных масел(Морозовский филиал ОАО «АСТОН»). В создание двухэнергетических объектов компания инвестировала около$20 млн, планируемый срок окупаемости вложений – 4 года. Проектная документация разработана компаниейCamco Internetional.

По расчетам, объем произведенного технологическогопара и электроэнергии будет превышать потребностипредприятий, поэтому прорабатываются возможные вариантыпродажи излишков энергии сторонним потребителям.

Применение инновационной технологии полученияэнергии повышает энергоэффективность предприятийАСТОН, позволяет снизить стоимость продукции для по-требителей, а также сократить выбросы парниковых газовв атмосферу до 200 тыс. тонн в год.

РЕ

КЛ

АМ

А


Владимир Жуков – Рыбинская государственная авиационнаятехнологическая академия им. П.А. Соловьёва

ПО

РШН

ЕВАЯ

ЭН

ЕРГЕ

ТИКА СНИЖЕНИЕ

ТЕПЛОВЫХ ПОТЕРЬВ ДВИГАТЕЛЯХВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Поршневые двигатели внутреннего сгорания (ДВС) прочновошли в нашу жизнь. Современные ДВС, имеющие агрегатнуюмощность от десятых долей ватта до десятков и сотен мегаватт,являются сейчас одними из основных источников энергии: имивырабатывается более 70% потребляемой человечествомэнергии. ДВС в качестве источников энергии используются на железнодорожном, морском, речном транспорте, в малойавиации, на стационарных генераторных, насосных, газопере-качивающих станциях. 22



ВРоссии суммарная мощность ДВС составляет при-близительно 1400 млн кВт, что в 5,5 раза выше сум-марных мощностей ТЭЦ, ГЭС и АЭС [1]. Широкое

распространение и использование ДВС обеспечиваютсяих неоспоримыми достоинствами:

– высокой надежностью за счет достаточно хорошопроработанной конструкции основных узлов и систем;

– эффективностью преобразования теплоты в работу,характеризуемой эффективным КПД;

– высокой универсальностью, позволяющей компо-новать ДВС с различными потребителями в широком диа-пазоне мощности и частоты вращения.

Широкое распространение ДВС и их высокая доля в суммарном производстве потребляемой человечест-вом энергии обусловливают актуальность энергосбере-жения применительно к данному виду энергетическихустановок.

Комплексный подход к проблеме энергосбереженияв процессе эксплуатации ДВС предполагает снижение рас-хода топлива без уменьшения эффективной мощностидвигателя и сокращение затрат энергии, необходимой для обеспечения циркуляции теплоносителя по контурусистемы охлаждения.

Подавляющее большинство современных ДВС имеютжидкостные системы охлаждения, которые обеспечиваютотвод теплоты от деталей и узлов, нагревающихся в резуль-тате контакта с горячими газами и вследствие трения.

Для анализа путей повышения тепловой эффективностидвигателя целесообразно использовать уравнение тепло-вого баланса в относительных величинах

qт = qе + qог + qохл + qм + qнп, %,где

qe – относительное количество теплоты, эквивалентноеэффективной работе;

qог – относительное количество теплоты, уносимоеотработавшими газами;

qохл – относительное количество теплоты, теряемоев систему охлаждения двигателя;

qм – относительное количество теплоты, теряемое в систему смазки двигателя, без учета теплоотвода черезохлаждаемый поршень;

qнп – неучтенные потери теплоты.Наиболее подробные данные по составляющим теп-

лового баланса приведены в работе [2].Относительные величины отдельных составляющих

теплового баланса для разных типов двигателей приведеныв табл. 1, где

qм* – относительное количество теплоты, теряемое

в систему смазки двигателя, без учета теплоотвода черезохлаждаемый поршень;

qж – относительное количество теплоты, уносимоеохлаждающей жидкостью.

Повышение эффективности использования тепла, выражающееся в увеличении доли теплоты, эквивалент-ной эффективной работе, может быть обеспечено за счет снижения непроизводительных потерь теплоты с отработавшими газами через системы охлаждения и смазки.

В качестве основного ресурса повышения энергети-ческой эффективности ДВС традиционно рассматриваюттеплоту, уносимую отработавшими газами qог, количествокоторой соизмеримо с количеством теплоты, превращен-ной в эффективную работу. Системами газотурбинногонаддува, использующими энергию отработавших газовдля сжатия свежего заряда, подаваемого в цилиндры,оснащается подавляющее большинство выпускаемых дизелей и некоторые модели двигателей с искровым зажиганием. Целесообразно использовать не только кинетическую энергию газового потока, что реализуетсяв турбокомпрессорах, но и более полно утилизироватьтепловую энергию газов после их расширения в турбине.Теплоту отработавших газов, имеющих достаточно высо-кую температуру, можно рационально использовать при помощи утилизационных котлов. Использование современных материалов и технологий позволяет обес-печить высокую компактность таких агрегатов и расширитьобласть их применения.

В наиболее совершенных двигателях через системуохлаждения отводится 10-12% теплоты, выделяющейсяпри сгорании топлива, без снижения надежности деталейи ухудшения условий их смазывания.

Анализ приведенных данных показывает, что боль-шинство существующих форсированных двигателей имеютчрезмерные потери теплоты с охлаждающей жидкостьюдаже при работе на номинальной мощности, а при переходена долевые нагрузки эти потери становятся еще болеезначительными, снижая эффективность использованиятепловой энергии.

Идеальным с точки зрения сокращения тепловых потерь является адиабатный двигатель, о возможностисоздания которого еще в 80-х годах ХХ века заявила японская фирма «Кусто Керамикс» [3]. Уровень тепло-изоляции ДВС харак теризуется коэффициентом адиабатности

Тип двигателя qе qохл qж qм* qог qНП

Двухтактные малооборотные 38-42 8,5-12 7,5-11 1-4 32-37 2-8

Среднеоборотные четырехтактные со средней степенью форсирования 37-40 10-17 9-16 1-3 37-42 2-5

Среднеоборотные четырехтактные высокофорсированные (1,5 МПа) 39-42 10-13 7-10 3-4 33-38 6-9

Форсированные повышенной оборотности 37-40 13-23 11-21 2-6 35-41 3,5-8

Высокооборотные форсированные 35-39 14-30 11-27 3-6 30-41 3-7

Бензиновые 23–32 20–35 19–34 – 30–55 –

Таблица 1. Внешний тепловой баланс (в % от теплоты сгорания топлива)



def qw0 – qwизол ,

Кад = qw0

гдеqw0 – теплоотвод в двигателе без изоляции;qwизол – теплоотвод в теплоизолированном двигателе.

В идеальном случае Кад = 1, т.е. ДВС работает без тепловыхпотерь. При нулевом теплоотводе в систему охлаждениядолжен повышаться КПД двигателя и уменьшаться удельныйрасход топлива. Отказ от системы охлаждения позволилбы существенно упростить конструкцию двигателя.

Однако последующие исследования и попытки создатьтакой двигатель с использованием керамических мате-риалов оказались безрезультатны, главным образом из-за высокой хрупкости и трудности обработки керамики.Актуальной остается задача сокращения тепловых потерьв двигателях, изготовленных из традиционных материалов,как некоторое приближение к адиабатному двигателю.

Снижение теплоотвода от деталей двигателей можетбыть обеспечено за счет нанесения на их поверхностьтеплоизоляционных покрытий или путем воздействия на теплофизические свойства охлаждающих жидкостей.

Первый способ требует изменений технологии изго-товления деталей, а его эффективность оценивается некоторыми исследователями скептически.

В конце 80-х годов ХХ в. начались исследования кера-мических покрытий как одного из способов качественноулучшить эксплуатационные показатели двигателей, в частности рабочий процесс дизельных поршневых ДВС.Некоторые исследователи в своих прогнозах предсказы-вали 30%-ное повышение экономичности в двигателях с теплоизоляцией камеры сгорания. Предполагалось, что сэкономленная энергия будет затрачиваться на работу,в результате значительно возрастет мощность двигателя.Кроме того, керамические материалы обладают значительнобольшей твердостью, чем чугун или тем более алюминий.

В результате должен повысится и ресурс, так как известно,что при повышении твердости хотя бы одной поверх-ности трения из пары износостойкость пары трения уве-личивается.

Согласно расчетным данным [2], при теплоизоляциипоршня быстроходного дизеля Кад ≈ 0,26. Именно анало-гичные результаты, полученные путем предварительныхрасчетов различными исследователями независимо другот друга и не подкрепленные достоверным экспериментом,породили радужные перспективы. Однако Г. Вошни в своихработах показал несостоятельность идеи адиабатного двигателя. Приводимые в литературе экспериментальныеданные показывают, что нанесение теплоизоляционныхпокрытий на поршень приводит к повышению его темпе-ратуры с 250 ºС до 800 ºС, при этом удельный эффективныйрасход топлива снижается на 13–15 г/(кВт•ч). Причинойтакого ухудшения рабочего процесса является конвектив-ное ускорение теплопередачи от пламени к поршню при повышении температуры поверхности во время вос-пламенения. Происходит так называемый конвектив-ный всплеск (эффект Вошни). Возникает более крутой гра-диент температуры на поверхности поршня, а с ростомтемпературы поверхности теплоизоляции повышаетсякоэффициент теплопроводности. Так, при повышении тем-пературы поверхности камеры сгорания в два раза коэф-фициент теплопроводности α увеличится в пять раз. Напрашивается вывод, что теплоизолирующие покрытияне просто неэффективны, но даже вредны для рабочегопроцесса.

Необходимо отметить, что исследования Г. Вошни относятся к теплоизоляционным покрытиям толщиной1…20 мм. Покрытия толщиной менее 1 мм не исследовались,а из построенных зависимостей видно, что при малой тол-щине слоя теплоизоляции происходит снижение расходатоплива. В работе [4] на основе экспериментальных данныхуказывается на имевшее место снижение эффективногорасхода топлива примерно на 7…8 г/(кВт•ч) за счет болееполного сгорания и уменьшения потерь теплоты. Удельныйрасход топлива снизился на 1,7…10% на всем интерваленагрузок испытуемого двигателя. Таким образом, приме-нение теплоизоляционных покрытий по-прежнему можетрассматриваться как одно из возможных мероприятий по снижению тепловых потерь в ДВС, однако его реализациятребует дальнейших исследований.

Не менее перспективным является способ сокращениятепловых потерь за счет изменения теплофизическихсвойств теплоносителей жидкостных систем охлаждения.Этот метод может быть применен для двигателей, находя-щихся в эксплуатации, без конструктивных и технологи-ческих мероприятий модернизации системы охлаждения.

Теплоносителями жидкостных систем охлаждения являются вода и низкотемпературные жидкости на основеэтиленгликолей.

Теплофизические свойства воды и этиленгликоля, приведенные в табл. 2 [5], позволяют сделать следующиевыводы:

– температурный диапазон возможного использованияэтиленгликоля шире чем у воды примерно в два раза,

Вода Этиленгликоль

Коэффициент рефракции nD20 – 1,4318

Температура замерзания, °С 0 11,5

Температура кипения при 0,1 МПа, °С 100 197,7

Удельная теплоемкость, кДж/(кг•°С):– при 20 °C 4,184 2,422– при 0 °C 2,04 –

Давление насыщенного пара при 105 °С, мм рт. ст. – 18

Удельная теплопроводность, кДж/(ч•м•°С) 2,179 0,955

Кинематическая вязкость при 20 °C, мм2/с 1,0 19 – 20

Теплота испарения, Дж/кг 2258 800

Теплота плавления, Дж/кг 532,7 182,3

Коэффициент объемного расширения (в пределах 0…100 °С) 0,00046 0,00062

Температура вспышки, °С:– в открытом тигле – 116– в закрытом тигле – 122

Температура воспламенения, °С – 140

Температура самовоспламенения на воздухе, °С – 416

Таблица 2. Теплофизические характеристики воды и этиленгликоля



однако нижний предел этого диапазона явно недостаточенс эксплуатационной точки зрения;

– теплоемкость и теплопроводность этиленгликолязначительно меньше тех же показателей воды, что снижаетинтенсивность теплоотвода от охлаждаемых деталей при его использовании;

– более высокая вязкость этиленгликоля увеличи-вает затраты мощности на его прокачивание по системеохлаждения;

– больший коэффициент объемного расширения этиленгликоля необходимо учитывать при определенииобъемов расширительных бачков.

К недостаткам этиленгликоля как высококипящейохлаждающей жидкости относится:

– низкая температура вспышки и определяемая ейповышенная пожароопасность;

– повышенная гигроскопичность, вследствие чего в процессе эксплуатации в этиленгликоле постепенно уве-личивается содержание воды и понижается его температуракипения;

– высокая подвижность (проницаемость) этиленгликоля,вызывающая необходимость предъявлять повышенныетребования к соединениям и уплотнениям системы охлаж-дения двигателя.

Отрицательным свойством этиленгликоля как состав-ной части антифриза является его коррозионное действиена металлы.

Проведенное сравнение подтверждает, что в чистомвиде этиленгликоль применять для охлаждения двигателейнецелесообразно.

Лучшие эксплуатационные свойства имеют смеси эти-ленгликоля с водой, которые обладают свойством эвтекти-ческих растворов, т.е. их температура застывания ниже, чему каждого компонента смеси в отдельности. Самую низкуютемпературу застывания (–75 °С) имеет смесь, содержащая33% воды и 67% этиленгликоля. Этим свойством эвтектическихрастворов пользуются при приготовлении антифризов. Эти-ленгликоль весьма устойчив при высокой температуре,распад наступает при 520 °С [6]. Термическая устойчивостьэтиленгликоля и явилась одной из причин широкого при-менения его в качестве охлаждающей жидкости.

Сейчас в нашей стране выпускаются два типа авто-мобильных антифризов: ТОСОЛ-А40М и ТОСОЛ-А65М (используется исключительно в районах с очень низкойтемпературой в зимний период). Первый имеет температурукристаллизации не выше –40 °С, второй – не выше –65 °С.Состав антифриза ТОСОЛ-А40М: 53% этиленгликоля, 44% воды, 3% – присадки; ТОСОЛ-А65М: 63% этиленгликоля,33% воды, присадки – 4%.

Анализ физико-химических характеристик низко-температурных охлаждающих жидкостей, приведенных в табл. 3 [5], позволяет сделать следующие выводы.

Кроме понижения температуры кристаллизации водныерастворы этиленгликоля имеют по сравнению с чистым

Таблица 3. Физико-химические показатели низкозамерзающих жидкостей

Антифриз ТОСОЛ

марка 4А марка 40 марка 65 ТОСОЛ-А ТОСОЛ-А40 ТОСОЛ-А65

Внешний вид Светло-желтая, слегка мутная жидкость Желто-зеленая жидкость

Цвет красителя – – оранжевый – голубой красный

Плотность при 20 °С, г/см3 1,100-1,116 1,067-1,072 1,085-1,090 1,120-1,140 1,075-1,085 1,085-1,095

Температура кристаллизации, °С, не более – –40 –65 – –40 –65

Температура кипения, °С, не менее – 108 115 170 108 115

рН, не более 8,5 7,5-8,5

Коэффициент преломления (рефракции) при 20 °С nD20, не менее 1,429-1,431 1,390 1,400 1,435 1,390 –

Теплоемкость при 55 °С Ср, кДж/(кг•°С) – 3,290 3,120 – 3,190 –

Теплопроводность при 55 °С λ, кДж/(кг•°С) – 0,406 0,358 – 0,400 0,363

Кинематическая вязкость при 60 °С ν•106, м2/с – 1,25 1,80 – 1,25 1,80

Фракционная разгонка, % вес.

Фракция, выкипающая до 150 °С, не более – 47,0 35,0 – – –

Остаток, кипящий выше 150 °С, не менее – 52,0 64,0 – – –

Потери, не более – 1,0 1,0 – – –

Содержание золы, %, не более – 0,4 0,4 – – –

Массовая доля компонентов

Этиленгликоль, %, не менее 94,0 52,0 64,0 91,0 53,0 63.0

Вода, %, не более 5,0 47,0 35,0 3,0 44,0 33,0

Декстрин, г/л (должен выдержать испытание по ГОСТ 159-52*) 1,80-1,85 1,0 1,0 – 0,4 0,5

Динатрийфосфат (Na2HPO4), г/л 4,4-5,6 2,5-3,5 3,0-3,5 – – –

Антивспенивающая присадка, г/л – – – 0,10 0,05 0,08

Антикоррозийная присадка, г/л – – – 5,0 2,55 2,95

Содержание хлоридов (Cl), %, не более – 0,0007 0,0007 – – –



этиленгликолем более высокую теплоемкость и меньшуювязкость. Однако и растворы уступают воде по этим пока-зателям. В табл. 3 приведены также вещества, применяемыев качестве присадок при производстве серийно выпус-каемых антифризов. Назначение присадок – снижение интенсивности коррозионных разрушений под действиемтеплоносителей.

Склонность охлаждающей жидкости к вспениваниюможет послужить препятствием к ее применению в качестветеплоносителя, т.к. при вспенивании возможно нарушениенормальной работы системы охлаждения и утечка жидкостииз системы; поэтому в антифризе должен содержаться пеногаситель (например, силоксанового ряда).

Следует отметить, что если основные свойства и пара-метры низкозамерзающих охлаждающих жидкостей рег-ламентируются ГОСТ 28084-84, то на охлаждающую водустандарт отсутствует, и ее свойства определяются лишьотраслевыми нормативами или рекомендациями заводов-изготовителей двигателей.

Опыт эксплуатации транспортных двигателей различ-ного назначения показывает, что как при использованииводы, так и при использовании тосолов не удается пол-ностью исключить кавитационно-коррозионные разруше-ния и образование накипи в полостях охлаждения. В связис этим актуальной остается задача совершенствованияэксплуатационных свойств теплоносителей.

Теплофизические свойства охлаждающих жидкостеймогут быть изменены введением в них в малых концент-рациях поверхностно-активных веществ и водорастворимыхполимеров. Незначительное изменение состава теплоно-сителя способно за счет ламинаризации пристеночногослоя и гашения турбулентных пульсаций в потоке суще-ственно повлиять на интенсивность теплоотвода в охлаж-дающую жидкость. Проведенные лабораторные исследо-вания и моторные испытания показали, что изменениесостава теплоносителя путем введения присадок приводитк «утеплению» омываемых деталей на 5…10 °С, перерас-

пределению составляющих теплового баланса (снижениюдоли теплоты, отводимой с охлаждающей жидкостью, на 3-4% и увеличению доли теплоты, эквивалентной эффективной работе, на 1-1,5%). Это обеспечивает повы-шение топливной экономичности двигателя, составляющее2,5-4,5% снижения удельного эффективного расхода топлива,без снижения ресурсных показателей двигателя [7].

Таким образом, совершенствование режимов охлаж-дения ДВС и оптимизация теплового состояния деталейцилиндропоршневой группы представляют собой резервэнергосбережения в поршневых двигателях с целью повышения их эффективности.

Литература1. Гутиеррес Охеда М. К. Метод снижения тепловых

потерь и теплонапряженности дизелей с использованиемполупрозрачных керамик//Дисс. …канд. техн. наук. – М.:МАМИ, 2008. – 115 с.

2. Кавтарадзе Р.З. Локальный теплообмен в поршне-вых двигателях: Учеб пособие для вузов. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. – 592 с.

3. Гурвич И.Б. Теория рабочих процессов ДВС. – НижнийНовгород: НПИ, 1992. – 145 с.

4. Шпаковский В.В., Линьков О.Ю. Анализ эффективностиприменения поршней с корундовым слоем для снижениярасхода топлива//Авиационно-космическая техника и тех-нология. – 2008. – № 10. – С. 140–144.

5. Негорючие теплоносители и гидравлические жид-кости. Справочное руководство//Под ред. А.М. Сухотина. –Л.: Химия, 1979. – 360 с.

6. Жидкостное охлаждение автомобильных двигателей.//А.М. Кригер, М.Е. Дискин, А.Л. Новенников, В.И. Пикус. – М.: Машиностроение, 1985. – 176 с.

7. Жуков В.А. Повышение ресурса и экономичности судовых дизелей совершенствованием свойств охлаждаю-щих жидкостей//Дисс. …канд. техн. наук. – СПб.: СПбГУВК,1992. – 262 с.

ВВЕДЕНА В ЭКСПЛУАТАЦИЮ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ НА СТРОЯЩЕМСЯ ЗАВОДЕ HYUNDAI В САНКТ-ПЕТЕРБУРГЕ

Поставку, монтаж и пусконаладочные работы энерге-тического оборудования осуществила компания «Прези-дент-Нева» Энергетический центр». Источником энерго-снабжения является дизельная электростанция (ДЭС) FGWilson Р2000, смонтированная на раме (открытое испол-нение) с расходным топливным баком.

Мощность электростанции составляет 1600 кВт при1500 об/мин. Силовым агрегатом является дизельный 16-цилиндровый V-образный двигатель Perkins 4016TAG2A.Данное оборудование рассчитано на постоянную работу.При необходимости допускается 10%-ная перегрузка в течение одного часа каждые 12 часов работы.

Помещение, где установлена ДЭС, оборудовано системойавтоматических впускных клапанов для притока воздухана горение. Смонтирован газоход с выводом наружу до козырька здания. Дизельная электростанция FG Wilson Р2000



Компания «Энерготех» признана победителем в тендерена организацию энергоснабжения Лыдушорского место-рождения, разработку которого ведет нефтяная компания«Северное сияние» (г. Усинск). Энергоцентр будет построенна базе двух газопоршневых генераторных установок(ГПГУ) Waukesha VHP5904GSI и ДГУ Cummins C1100D5.

Общая электрическая мощность энергоцентра составит2,5 МВт. Топливом для ГПГУ будет служить попутный неф-тяной газ месторождения, отличающийся крайне высокимсодержанием тяжелых углеводородов – более 14,5%. Его калорийность составляет 57,7 МДж/нм3 (по методикеWaukesha WKI=44).

В комплект поставки также включены низковольтныекомплектные устройства с повышающим трансформатором0,4/10,5 кВ 1600 кВА. Управление генерирующим обору-дованием и инженерными системами энергоцентра будетосуществляться с автоматизированного рабочего местаоператора, расположенного в отдельном блок-модуле, с применением EnergoSoft — программно-аппаратногокомплекса собственной разработки «Энерготех».

Все генерирующее оборудование электростанции, уста-новка подготовки топливного газа и операторская разме-стятся в индивидуальных блок-модулях. Принимая во вни-мание климатические условия и вечную мерзлоту площадкистроительства, в качестве фундамента будут примененысваи, а сами блок-модули будут располагаться на расстоянии1-1,5 м от уровня земли.

Согласно условиям контракта «Энерготех» проведетвсе работы под ключ: разработку технической документации,поставку энергетического оборудования и пакетиро-вание блок-модулей на своем производственном участкев г. Электросталь, транспортировку готовых блок-модулейна площадку строительства, строительно-монтажные и пусконаладочные работы на объекте.

Новый энергоцентр станет уже вторым объектом этойнефтяной компании, где будут использоваться газопорш-

невые установки Waukesha. В 2006 г. была запущена элек-тростанция Мусюршорского месторождения, в составекоторой ГПГУ этого же производителя. Сервисное обслу-живание энергоцентра ведет «Энерготех».

«ЭНЕРГОТЕХ» ПОСТРОИТ ЭНЕРГОЦЕНТР ЛЫДУШОРСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

ГПЭС на Мусюшорском МР

Паротурбинная установка Р-0,7-4,0/0,45

Газопоршневая генераторная установка Waukesha VHP5904GSI

В конце 2009 г. в ОАО «Максам-Чирчик» (г. Ташкент),производящем минеральные удобрения и другую хими-ческую продукцию, были введены в эксплуатацию две тур-богенераторные установки Р-0,7-4,0/0,45 производстваООО «Ютрон - паровые турбины».

Паровые турбины малой мощности (номинальная мощ-ность 693 кВт при частоте вращения турбины 3000 об./мин.)предназначены для привода дымососа печи первичногориформинга в комплекте с редуктором левого и правоговращения.

За период с начала эксплуатации и до настоящего вре-мени отказов и замечаний к работе оборудования со сто-роны персонала не было.

Ввод в эксплуатацию паровых турбин малой мощностиспособствует решению важной проблемы энергосбереженияна предприятии.

ООО «ЮТРОН - ПАРОВЫЕ ТУРБИНЫ» ПОСТАВИЛО ОБОРУДОВАНИЕ В УЗБЕКИСТАН


28

Николай Кириллов – Инновационно-консультационный центр стирлинг-машиностроенияИлья Затеев – зам. главного редактора

НО

ВОЕ/

ХОРО

ШО

ЗАБ

ЫТО

Е

ДВИГАТЕЛЬСТИРЛИНГА.ИСТОРИЯ, ПЕРСПЕКТИВЫ

Развитие техники практически всегда обусловлено многимифакторами – это и уровень развития науки, и конъюнктурарынка, и экономическая оправданность. Но наличие всех необходимых факторов вовсе не означает, что то или иное изделие, пусть даже очень хорошее во всех отношениях, успешно покажет себя на рынке и будет востребовано покупа-телем. Зачастую второстепенные обстоятельства, такие кактенденции технической моды, ограниченность знаний и кон-серватизм простого обывателя, плохо адаптирующегося к новому и необычному, существенно тормозят дальнейшеепродвижение на рынке техники, готовой в сегодняшних усло-виях приносить огромную пользу обществу. Некоторые направления технической мысли требуют нового взгляда…



С чего все начиналось

Термодинамический цикл рассматриваемых двигателей,состоящий из двух изотерм и двух изохор, был предложеноколо 200 лет тому назад, в 1816 году, шотландским свя-щенником Робертом Стирлингом. По мнению изобретателя,циклические процессы сжатия и расширения в замкнутомвнутреннем контуре двигателя должны были происходитьпри различных уровнях температур, а управление потокомрабочего тела осуществляться путем изменения его объема.Для повышения эффективности двигателя Роберт Стирлинг,также впервые в мире, предложил использовать регене-ратор.

Принцип работы двигателя Стирлинга заключается в постоянно чередующихся циклах нагрева и охлаждениягаза в закрытом внутреннем контуре. Цикл двигателя Стир-линга состоит из четырех процессов:

1-2 – процесс изотермического сжатия, теплота от рабочего тела с температурой Тсж передается окружаю-щей среде;

2-3 – процесс при постоянном объеме, теплота от насадкирегенератора передается рабочему телу;

3-4 – процесс изотермического расширения, теплотаот внешнего источника с температурой Тmax передаетсярабочему телу;

4-1 – процесс при постоянном объеме, теплота от ра-бочего тела передается насадке регенератора (рис. 1).

Серийно двигатели Стирлинга начали производится с 1834 года и широко применялись во многих отрасляхпромышленности. Теоретически это потенциально самыевысокоэффективные тепловые машины, так как наличиедвух изотерм определяет равенство термодинамическойэффективности идеального цикла Стирлинга и цикла Карно. Однако из-за сложности описания нестационарноготепло-массового обмена во внутреннем контуре первый упрощенный математический аппарат для их расчета был разработан только в 1871 году пражским профессоромГ. Шмидтом. Поскольку предложенный Шмидтом методрасчета основывался на идеальной модели цикла Стирлинга,он позволял создавать машины Стирлинга с низким эффективным КПД (до 10-12%). В результате в начале 20 века двигатели Стирлинга были вытеснены более эффективными на то время двигателями внутреннего сго-рания (ДВС) и более чем на 50 лет преданы забвению.

И только с середины 60-х годов, благодаря успехамголландской фирмы Philips, создавшей первые современ-ные образцы высокоэффективных двигателей Стирлинга,конкурентоспособные по своим характеристикам с ДВС,интерес мировых производителей двигателей стал воз-вращаться к этой машине.

Необходимо отметить, что рядом зарубежных фирмуже начато серийное производство двигателей Стирлингамощностью до 100 кВт, технические характеристики которыхуже сейчас превосходят характеристики традиционныхдвигателей внутреннего сгорания. Достигнутый в настоящеевремя КПД в лучших зарубежных образцах двигателейСтирлинга даже при умеренных температурах нагрева(600…700 °С) представляется весьма внушительными циф-

рами – до 40%, ресурс около 80 тыс. часов, уровень шума60-65 дБ на расстоянии 1 м, а стоимость соответствуетстоимости современных дизелей.

Сегодня перспективы производства и использованиямашин Стирлинга в различных областях промышленности,техники и энергетики стали очевидны для всех промыш-ленно развитых стран мира. Это подтверждается тем, что во многих крупных компаниях США, Великобритании,Японии, Германии, Швеции, Нидерландов, а в последнеевремя и Китая, Австралии, Израиля, Канады и Индии при-ступили к интенсивным исследованиям по машинам Стир-линга. Объективно в последние 10-15 лет в мире началаформироваться новая перспективная отрасль – стирлинг-машиностроение.

Это объясняется тем, что двигатель Стирлинга, в отличиеот других типов двигателей, является уникальной тепловоймашиной, поскольку относится к классу двигателей с внеш-ним подводом теплоты (ДВПТ). Это исключительное свойствопозволяет применять в двигателях Стирлинга любые видытоплива, как традиционные (нефтепродукты, природныйгаз, пропан), так и нетрадиционные (древесину, биогаз,уголь, отходы деревообрабатывающей промышленностии сельского хозяйства), а также использовать солнечнуюи любые другие виды энергии.

Современные двигатели Стирлинга конструктивнопредставляют собой удачное сочетание в одном агрегатекомпрессора, детандера и теплообменных устройств: теплообменника нагрузки (нагревателя), регенератора и холодильника (рис. 2).

Поскольку процесс горения идет вне рабочих цилинд-ров и протекает равновесно, рабочий цикл реализуется в замкнутом внутреннем контуре при относительно малыхскоростях повышения давления в цилиндрах двигателя,плавном характере теплогидравлических процессов рабо-чего тела внутреннего контура и при отсутствии газо-распределительного механизма клапанов.

В мировых обзорах по энергопреобразующей техникедвигатель Стирлинга рассматривается как двигатель, обла-дающий наибольшими возможностями для дальнейшейразработки в XXI веке. Низкий уровень шума, малая ток-сичность отработанных газов, возможность работы на раз-личных топливах, большой ресурс, сравнимые размеры и масса, хорошие характеристики крутящего момента –

Р,V и T,S-диаграммы цикла двигателя Стирлинга Рис. 1



все эти параметры дают возможность применять их в самыхразличных целях. Многотопливность двигателей Стирлингаделает их особенно привлекательными в области исполь-зования энергии из возобновляемых и местных источниковэнергии.

Отечественное стирлинг-машиностроение

До 1991 года Россия входила в ведущую пятерку странмира, где было освоено серийное производство отдель-ных образцов машин Стирлинга. С 1959 по 1991 г. в СССРвопросами создания машин Стирлинга занималось более15 предприятий и научных организаций. Работы, связанныес созданием машин данного цикла, проводились в основномв рамках оборонных ведомств и организаций с целью ихприменения в различных видах военной техники и поэтомуне имели широкой огласки. Производителями оборудованияс машинами Стирлинга являлись ОАО «МЗ «Арсенал», НПО«Гелиймаш», ОАО «Сибкриотехника», ГУП «НПО «Орион» и др. На этих предприятиях было организовано производ-ство машин Стирлинга (КГМ), на основе которых выпускалисьвоздухоразделительные установки ЗИФ-700, ЗИФ-1002 и ЗИФ-2002, а также машины с несмазываемыми поршне-выми уплотнениями и ромбическим приводом КГМ 1500/80и КГМ 900/80. Однако в 1990-1995 гг. из-за отсутствия в России платежеспособных заказчиков производство обо-рудования данного типа в России было полностью пре-кращено.

В 1991-94 гг. в России проводились работы по созданиюхолодильных установок для авторефрижераторной техники.Были созданы опытные образцы холодильных машин производительностью до 5 кВт, работающих в диапазонеот 285 К до 230 К, которые по эффективности и массогаба-ритным характеристикам соответствовали современнымПКХМ для авторефрижераторной техники. Однако в связис общим спадом в экономике и финансовыми трудностямизаказчика в 1994 году работы по данному проекту былиостановлены. В 1972-91 гг. в ЦНИДИ и ряде других органи-заций России проводились работы по созданию отече-ственных двигателей Стирлинга. За это время были созданыобразцы двигателей Стирлинга мощностью от 200 Вт

до 250 кВт. К сожалению, их КПД не превышал 15-20%. Однако в ходе работ были получены интересные научно-практические результаты по конструкции камер сгораниядля двигателей Стирлинга, математическому моделиро-ванию процессов во внутреннем контуре двигателя и т.д.

Научные исследования по тематике машин Стирлингапроводились МВТУ им. Баумана, ВНИИГТ, ОмПИ и в рядедругих технических университетов.

К сожалению, после распада СССР из-за общего соци-ально-экономического кризиса работы по этой тематикебыли полностью прекращены с практически полной утратойнаучного и кадрового потенциала. Анализ результатовдеятельности советских предприятий показывает, что мно-голетние работы по созданию высокоэффективных, кон-курентоспособных на мировом рынке двигателей и холо-дильных машин Стирлинга не привели к положительномурезультату. Основной причиной всех неудач явилось отсутствие в то время мощных компьютерных комплексови методологии проектирования и расчета машин Стирлингана основе применения многопараметрической оптимизациии математического программирования.

Современный период развития отечественного стир-линг-машиностроения открывается началом поисковыхнаучно-исследовательских работ в Военно-космическойакадемии им. А.Ф. Можайского в 1990 году. С 1990 по 2004год эта организация была единственной в России, где про-водились системные теоретико-экспериментальные работыпо всему спектру применения машин Стирлинга в интересахМинистерства обороны РФ. За 15 лет интенсивных работбыл накоплен значительный научно-технический потенциал,во многом превышающий потенциал ведущих зарубежныхкомпаний. В ходе работ была сформирована новая рос-сийская научная школа проектирования и расчета машинСтирлинга.

На базе этого научного потенциала с 2004 по 2008 г. в Санкт-Петербурге было создано несколько научно-про-изводственных компаний для реализации ряда крупныхпроектов в области отечественного стирлинг-машино-строения. Так, в эти годы специалистами ООО «Иннова-ционно-исследовательский центр «Стирлинг-технологии»,ЗАО «Русский Стирлинг» и ЗАО «Научно-исследовательскийи проектный институт стирлинг-машиностроения» былипроведены опытно-конструкторские работы по созданиюгаражных заправочных станций сжиженного природногогаза и систем улавливания паров нефтепродуктов на основекриогенных машин Стирлинга. Была разработана про-ектно-сметная и конструкторская документация на серийноеизготовление этих систем. Был реализован проект созданияконтейнерной электростанции с двигателем Стирлинга,работающим на угольном метане.

Применение результатов данных проектов позволяетвыйти на мировой рынок с принципиально новой высо-коэффективной и экологической техникой для нефтегазо-вого комплекса и автономной энергетики. Однако мировойфинансовый кризис конца 2008 –начала 2009 гг. и резкийспад в финансировании инновационных проектов не поз-волили приступить к серийному производству разрабо-танных систем.

Рис. 2 Компоновочная схема двигателя Стирлинга



Тенденции развития двигателей Стирлинга

Работы по созданию конкурентоспособных двигате-лей Стирлинга, отличающихся чистотой выбросов и высо-кой топливной экономичностью, ведутся во многих странах.

Анализ информации различных технических источни-ков и данные паспортов производителей энергетическихустановок на основе двигателей Стирлинга показывают,что практически все выпускаемые сейчас модели являютсямодернизированными копиями двигателей Стирлинга,созданных в середине прошлого столетия компаниейPhilips, или двигателей других компаний, разработанныхпо ее лицензиям. Эти разработки предназначались в ос-новном для автомобилестроительных фирм и компаний,разрабатывавших энергоустановки для военных нужд –General Motors Co, Ford Motor Co, MAN-MBW, United Stirlingи т.д., где стоимость самих двигателей достаточно низка по сравнению со стоимостью системы в целом (автомобиля,катеров, подводной лодки, объектов космического назначения и т.д.). При создании транспортных двигате-лей Стирлинга с учетом большого количества циклов пуска-остановки и часто меняющейся мощности, жесткихтребований по массе и размерам применялись дорого-стоящие материалы (кобальт, цинк, медь, никель и т.д.) и технологически сложные оригинальные конструктив-ные элементы. Такой подход позволял добиваться тре-буемых показателей, но значительно повышал себестои-мость производства изделий. В частности, этим объясняется достаточно высокая стоимость некоторых двигателей Стирлинга.

Однако полное копирование транспортных типов дви-гателей Стирлинга для стационарных энергетических установок нельзя считать оправданным, поскольку приих серийном производстве и в эксплуатации наиболеезначимым показателем является стоимость, связанная со сложностью изготовления и обслуживания. Массовыеи габаритные характеристики для стационарных установокне являются определяющими.

Сейчас наиболее перспективным направлением для применения двигателей Стирлинга является созданиекогенерационных установок для одновременного про-изводства электроэнергии и тепла, которые относятся к стационарным энергетическим системам. В связи с этимк работам по созданию двигателей Стирлинга приступилипрактически все крупные энергетические компании. О своих программах в этом направлении заявили ведущиефирмы по производству энергетических установок TЕDОM,Cummins Power Generation, Toshiba Corp., Mitsubishi ElectricCorp., МСС, Hoval, Volvo, SAAB и др.

За последние 2-3 года появились новые мощные объ-единения, например европейский швейцарско-немецкийконцерн, включающая в себя компании Stirling SystemsAG (Швейцария) и Stirling Systems GmbH (Германия), транснациональная компания, в состав которой входятамериканские, японские, итальянские и немецкие фирмы(Merloni Termosanitari (MTS Group), Bosch Group, Rinnai,Infinia).

Появление столь крупных компаний, объединяющихзначительные финансовые и производственные мощности,объясняется новым, более высоким уровнем требованийк эффективности энергетических систем, их экологическойчистоте, возрастанием требований к использованию воз-обновляемых и чистых местных энергоресурсов. Безусловно,уже в ближайшее время это приведет к жесткой конку-рентной борьбе на рынке двигателей Стирлинга и авто-номных энергетических установок в целом.

Экономическая рентабельность любой энергоустановкиопределяется в основном затратами на ее изготовление и эксплутационными расходами. Корректная оценка стои-мости двигателя Стирлинга достаточно затруднительна(пока еще нет серийного отечественного производства),но ее прогноз позволяет говорить о рентабельности про-изводства двигателя Стирлинга в целом. Стоимость соз-даваемой продукции определяется прежде всего затратамина разработку конструкции, капитальное оборудование,производственными затратами, расходами на материалы,эксплуатацию и техническое обслуживание. Многие из этих составляющих зависят от массовости производства.Имеющийся опыт мелкосерийного производства двигателейСтирлинга показывает, что при массовом производстве от 1000 двигателей (малой мощности) стоимость одногодвигателя по сравнению с индивидуальным изготовлениемможет уменьшиться в 30 раз.

Очевидно, что для успешного вхождения на рынокэнергетических установок необходимо иметь следующиетехнико-экономические показатели опытных образцовдвигателей Стирлинга для их серийного производства:

Мощность, кВт 1…50

Стоимость 1 кВт•ч установленной мощности, тыс. $/кВт 0,8-1,6

Моторесурс, ч более 30 000

Эффективный КПД, % 30-40

Основные проблемы создания машин Стирлинга

К основным проблемам, возникающим при созданиисовременных высокоэффективных машин Стирлинга и сдерживающим до сих пор их широкое применение в различных областях техники, можно отнести:

1. Сложность математического описания и методоврасчета проектируемых машин Стирлинга:

– непрерывное движение рабочих поршней реальноймашины;

– нестационарный тепломассообмен во внутреннемконтуре машины;

– решение нелинейных дифференциальных уравнений;– решение оптимизационных задач.2. Сложность разработки конструктивного исполнения

основных узлов:– высокое давление (1,5…40 МПа);– особенности рабочих тел (Не, Н2);– многообразие компоновочных схем;– внешний подвод теплоты.



3. Сложность технологического исполнения основныхузлов:

– применение специальных материалов, работа с ними(сварка, пайка);

– изготовление и упаковка насадки регенератора и т.д.Анализ достижений в серийном производстве машин

Стирлинга показывает, что на современном уровне развитияматериаловедения конструктивные и технологическиесложности изготовления практически полностью преодо-лены. Именно это позволило ряду компаний приступить к серийному производству двигателей и холодильных машин Стирлинга. Решены проблемы уплотнений движу-щихся деталей, выбора материалов, пайки теплообменникови т.д.

Однако наиболее критичными в создании высоко-эффективных машин Стирлинга продолжают оставатьсявопросы расчета и проектирования. Мировой опыт созданиясовременных высокоэффективных машин Стирлинга показывает, что без точного математического моделиро-вания рабочих процессов и оптимального конструиро-вания основных узлов доводка проектируемых машин превращается в многолетние дорогостоящие эксперимен-тальные исследования. Сложность расчета проектируемоймашины определяется трудностями реализации термо-динамического цикла Стирлинга в реальных машинах, что обусловлено нестационарностью тепломассообменаво внутреннем контуре из-за непрерывности движенияпоршней.

Отсутствие адекватных математических моделей и методов расчета является главной причиной неудачмногих известных фирм и предприятий, пытавшихся без серьезной научной проработки, только за счет при-близительного расчета и экспериментальных доводок создать двигатели и холодильные машины Стирлинга.

Говоря о проблемах, необходимо отметить следующее:– высокая наукоемкость, значительные капитальные

затраты на НИОКР являются основными сдерживающимифакторами широкого распространения машин, работающихпо циклу Стирлинга;

– успех в создании конкурентоспособных на мировомрынке машин Стирлинга может быть достигнут только как результат синтеза высокого уровня научных исследо-

ваний, тщательной конструктивной проработки основныхузлов и передовой технологии производства.

– копирование существующих технических решенийведет к созданию морально устаревшей техники. Именноэтим объясняются невысокие показатели эффективностии ограниченный мощностной ряд большинства существую-щих машин Стирлинга.

Поскольку в технических вузах мира не готовят студентовпо профилю «Машины Стирлинга», процесс формированиявысококвалифицированного специалиста происходит непосредственно в соответствующих производственныхи научно-технических коллективах. Срок подготовки сред-него по уровню специалиста занимает до 8 лет.

Поэтому крупные фирмы, ориентированные на про-изводство или использование машин Стирлинга в своихизделиях, вынуждены либо создавать собственные инно-вационные компании, либо затрачивать значительныесуммы на проведение теоретических и экспериментальныхисследований в технопарках, созданных в профильныхтехнических университетах.

Успех в создании конкурентоспособных на мировомрынке, высокоэффективных и экологически чистых машинСтирлинга может быть достигнут только как результат син-теза тщательной конструктивной проработки основныхузлов, передовой технологии производства и высокогоуровня научных исследований.

Литература1. Уокер Г. Двигатели Стирлинга. – М.: Машиностроение,

1985.2. Смирнов Г.В. Двигатели внешнего сгорания, М., 1967.3. Кириллов Н.Г. Производство машин Стирлинга –

новое перспективное направление в развитии отече-ственного машиностроения//Вестник машиностроения. –2005. № 8. С. 3-8.

4. Кириллов Н.Г. Найдут ли двигатели Стирлинга при-менение в российской экономике?//Энергетика и промыш-ленность России. – 2005. № 2. С. 31.

5. Hargreaves C. M. The Philips Stirling Engine, Amsterdam-London-NewYork-Tokio, 1991.

6. www.stirling.ru7. www.wikipedia.org

В БУРЯТИИ ОПРЕДЕЛЕНЫ ПЯТЬ ПЛОЩАДОК ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА МИНИ-ГЭС

Малые ГЭС будут построены на реках Баргузин, Джида и Большой Курумкан.Технико-экономические обоснования для строительства новых станций уже разработаны, для одной мини-ГЭС

готова проектно-строительная документация. Правительство республики уже заключило соглашение о строительстве мини-ГЭС «Баргузин-1» с петербургской

компанией «МНТО ИНСЭТ» (специализируется на разработке, серийном изготовлении, комплектной поставке и монтаже гидроагрегатов для малых ГЭС единичной мощностью до 5000 кВт и микроГЭС мощностью от 3 до 100 кВт).



34

Мир достаточно велик, чтобы удовлетворитьнужды любого человека, но слишком мал, чтобы удовлетворитьлюдскую жадность.

Махатма Ганди

ДИ

СКУС

СИО

НН

ЫЙ

КЛУ

Б

БЕРМУТОРНО НА СЕРДЦЕИ БЕРМУТНО НА ДУШЕ

Мир постоянно меняется, и основным критерием измененийявляются все возрастающие возможности цивилизованногочеловека. Иерархическая система потребностей человека,предложенная американским психологом А. Маслоу, выделяетпять уровней: физиологические, экзистенциальные, социаль-ные, престижные и духовные. Нетрудно заметить, что все онисвязаны с получением информации. Естественно, большин-ство нормальных людей стремится к получению так называе-мой положительной информации.



Если задуматься, все, что с нами случается, будь тоудовлетворение естественных потребностей в еде и питье, наше здоровье, душевное равновесие, реа-

лизация творческих потребностей или социальных: поло-жение в обществе, благополучие, статус, признание –связано с информацией. Есть критерии оценки (они несколько различаются в зависимости от принятых системизмерения – морали, права, уровня жизни), разработанашкала измерения с положительными и отрицательнымивеличинами. Оценка эта субъективна, однако существуютнекие усредненные, принятые большинством критерии.Достижение конечного результата зависит от возможностейобщества, в котором находится человек, стартовых воз-можностей (у родившегося в нищете они ниже), способ-ностей самого человека, его амбициозности и в некотороймере удачи. Постиндустриальное общество в период гло-бализации выработало некий стандарт для сравнительнойоценки уровня жизни различных людей. Абсолютно ясно,что среднестатистическому миллиардеру, входящему в рейтинги Forbes, в течение всей своей жизни не исполь-зовать (хоть и в три горла) несметных накопленных богатств.Тем не менее основным мерилом успешности являетсяматериальный достаток, поскольку начиная с некоторойвеличины он, не увеличивая возможностей, обеспечиваетрост социального статуса. И несмотря на то что комфорт-ность проживания у какого-нибудь вождя племени мум-бо-юмбо может быть выше, чем у вынужденного каторжнымтрудом удерживать лидерство в профильном журналебанкира, пределом мечтаний многих является уровеньжизни второго. Часто обоснованием такого критерия являются возможности, которые достаются потомкам сегодняшних магнатов. Но задумываемся ли мы, какое будущее готовим нашим детям и внукам? Какие критериистанут решающими через 50-100-200 лет?

Не секрет, что львиная доля сегодняшнего высокогоуровня жизни обеспечивается высоким потреблениемэнергоресурсов. Потребление ресурсов существенно зависит от условий обитания (естественно, в Арктикетолько на физическое выживание нужно израсходовать в десятки, а то и сотни раз больше топлива, чем в теплойстране на комфортные условия). Но даже в развитыхстранах одного климатического пояса эти показатели раз-личаются в разы. И одним из основных показателей уровняжизни является потребление нефти и газа. Все последниекрупные войны велись за энергоресурсы или систему логистики по их доставке. Часто этот аспект маскировалсядругими предлогами, не всегда развязывавшие войну руководствовались своей выгодой или даже интересамисвоего государства. Таково уж устройство современногомира и технологий управления. Порой сильные державывнедряют «своих» а чаще покупают местных политическихдеятелей в различных странах. Эта система отработана и тиражируется по всему миру. За примерами далекоходить не надо. И сегодня в России трудятся на благо СШАтысячи «демократически» настроенных политиков и биз-несменов, участвующих в разбазаривании российскихэнергоресурсов, оставляя будущим поколениям шиш безмасла (т.к. откуда же будет взяться маслу)? Самая холодная

в мире страна с ресурсами хотя и низкорентабельными,но способными на долгие годы решать энергетическиепроблемы, обеспечивая разбросанные на тысячи кило-метров населенные пункты, продает не только углеводо-родные запасы, но и продукцию глубокого технологическогопередела, в себестоимости которой заложена, казалось бы,дешевая (оставшаяся от плановой экономики) энергети-ческая составляющая и на вырученную валюту покупаетзарубежную продукцию, убивающую неконкурентоспо-собные отечественные заводы. Когда-то самоизолировав-шееся государство, выстоявшее в неравной схватке с мировым капиталом, титаническими усилиями народа,сплоченного войной и послевоенной разрухой, сегодняготово открыться мировой экономической системе, чтобыона окончательно смяла остатки неконкурентоспособной(по объективным причинам) промышленности, и превра-титься из великой державы в компанию по добыче и транс-портировке нефти и газа с персоналом, пожизненно рабо-тающим за паек в условиях, где зарубежные специалистытрудятся вахтовым методом за приличное вознаграждение.Те, кто не вписывается в систему логистики и обслуживаниятрубопроводного и другого транспорта, предназначенногодля перемещения ресурсов к месту потребления «золотыммиллиардом», очевидно, не рассматриваются как потре-бители исчерпаемых ресурсов, они вроде как лишние.Пусть обеспечивают сами себя или … исчезнут? Благопуть исчезновения прост – алкоголь, наркотики, сигареты,разврат, подмена ценностей – все опробованное когда-тона американских индейцах. Только сегодня это ору-жие подкреплено современным информационным арсеналом.

Однако и вариант с продолжением самоизоляции врядли имел серьезные исторические перспективы. Представимсебе прежний неконвертируемый рубль, предприятия,выпускающие даже лучшие в стране, но далеко не лучшиев мире товары, и дикую зависть наших сограждан, хотя и живущих в дешевом тепле, к образу жизни остального«цивилизованного» мира. И в дальней перспективе – нехватка органического топлива в развитых странах и наша страна как лакомый кусок с большими его запасами.Кинострашилки снимать можно!

Информация – ресурс возобновляемый, ее месторож-дения неисчерпаемы, их разработка дешева, способы переработки доступны и разнообразны, а стоимость можетпревышать все мыслимые размеры, причем транспорти-ровка современными способами коммуникации дешева,а таможенные пошлины необременительны. Рентабельностьновой информации прямо пропорциональна невежеству(вере) и обратно пропорциональна осведомленности, независимости и критичности. Несмотря на рост образо-ванности во всем мире, основным способом зарабатыванияна информационных потоках является мошенничество,связанное с тягой человечества к халяве и безосновательнойверой в справедливость. Уже ни для кого не секрет, чтонашими умами манипулируют специалисты, поставившиеинформационное оружие на службу своим интересам, однако большинство людей не задумываются над истиннымимасштабами такого воздействия.



Что является реальными проблемами человечества, а что раздувается в корыстных целях завуалированно уча-стием столь мощных и серьезных организаций, как разо-браться, где истина, а где фальсификация, весьма пробле-матично. Мы помним, как весь мир обсуждал проблемуозоновых дыр (пока не выявились конкретные финансовыеинтересы), а наша страна – вопрос усыхания Каспийскогоморя (которое сейчас без всякой переброски рек активнонаступает на берега). Информационные атаки ведутся изовсех возможных орудий: обыватели, коллеги, учителя, начальство, СМИ (Интернет, телевидение, радио, газеты,журналы…), статистика, общественное мнение, мораль,право. В ход идет весь имеющийся арсенал – слухи, факты,комментарии, история, исследования, изыскания, анализ,прогноз. Действующая армия хорошо обучена и имеетопыт борьбы – очевидцы, свидетели, экономисты, журна-листы, политики, юристы, военные… Как это чаще всегобывает, в этой войне львиная доля борцов используетсявтемную, они ничего не выигрывают и защищают чьи-тоинтересы, будучи введены в заблуждение и не имея понятияоб истинных целях битвы. Отрадно то, что, как и любоеоружие массового поражения (пусть даже воображения),зачастую оно может обратиться против сотворивших его.Сколько военных конфликтов закончилось победой слабых,но отстаивавших свои национальные интересы народов с последующим расцветом экономики. Особенно непред-сказуемы последствия при совместном действии данноговооружения и применении на неподготовленных аренах,а иногда отдача (реакция) может быть более существенна,нежели само воздействие.

Мир постоянно меняется, эволюционирует, находя лекарство от вчера считавшихся неизлечимыми хворей(еще один фронт информационной войны, на которомцелые отрасли постоянно одерживают победу за победой),человечество вырабатывает иммунитет, и, вероятно, раноили поздно появится противоядие и против лжи, корысти,зависти, однако поступит ли оно в розничную продажу?Вряд ли.

Между тем, даже понимая, что большая часть имею-щейся информации об окружающем нас мире лжива, имеяаналитические способности и так называемую первичнуюинформацию, ни человек, ни целые сообщества не имеюти доли ресурсов, которыми обладает противник. Его редутыобнесены высоченным забором человеческой косности,стадности и формирующимися в веках убеждениямиложной морали, общественного мнения и солидарности.А забор бдительно охраняется толпой, массами, электоратоми избранными народными партиями. В крайнем случае,для того, чтобы изолировать отдельные пытливые умы,ищущие истину, существуют сумасшедшие дома или тюрьмы.

Недавно по радио я слышал совет одного из экономи-стов. Он давал консультации по управлению инвестицион-ным портфелем. Речь шла о перспективах доллара и евро.Мне кажется, он дал весьма дельный, хотя и кажущийсяпротивоестественным совет: поступать строго противо-положно тем рекомендациям, которые даются в СМИ. И мне кажется, если говорить не о какой то частной ситуа-ции, а комплексно (или в среднем) обо всем, что происходит

на различных рынках, сравнивая с консультациями авто-ритетнейших специалистов, его совет будет работать. Логично предположить, что большая часть таких специа-листов не просто методично ошибаются, а выполняютзаказ заинтересованных людей или групп. И мы здесь не исключение. Это касается как частного уровня, так и рекомендаций всемирной торговой организации, котораязагнала в долговую яму не одну нефтедобывающую державу.И что поистине удивительно, приемы мошенничества, ко-торые применяются в межличностном общении, на бытовом,государственном и межгосударственном уровне работаютподобно. Только ответственность за участие в МММ (однаиз первых крупных послеперестроечных финансовых пирамид) несут конкретные люди, а за ГКО государствов целом, т.е. не только мы, но и наши еще не родившиесядети и внуки.

Итак, чем же нас пугают? Речь не только о России, весьмир живет по единым законам, работает по одним и темже схемам одурачивания и, в принципе, не Россия или ееграждане являются непримиримыми врагами – конкурен-тами за комфортный уровень жизни. Просто нужно сократить население планеты, особенно в тех регионах,которые потребляют слишком много энергетических (невозобновляемых) ресурсов, и проще всего это сделатьлокально и массово, чем выборочно и повсеместно. Поэтомудля того, чтобы противостоять, нужно знать врага в лицо.

Мифы XXI века. Большая часть из них описана в книгахА.П. Паршева «Почему Россия не Америка» и «Почему Аме-рика наступает». Подробно останавливаться на них я не буду. Да и не призываю безоговорочно приниматьданную точку зрения, есть там и противоречивые выска-зывания, часть инженерных прикидок сделаны без учетавсех аспектов, предложенные модели упрощены. Однакоавтор справедливо замечает, что основная часть страшилоксвязана не с реальными опасностями сегодняшнего дня,а с некими серьезнейшими проблемами дня грядущего,являющимися катастрофическими для всего человечестваи поэтому требующими огромных инвестиций в борьбу.Вот где собака по рыло! Среди них, например, глобальноепотепление, требующее сокращения выбросов СО2, и последовавшее за ним Киотское соглашение или угрозыпандемии птичьего, свиного (следующий овощной?) гриппа.Еще, как известно, земная ось постоянно смещается и, какпел В.С. Высоцкий «то тарелками пугают, дескать, подлыелетают, то у них собаки лают, а то руины говорят».

Политика, как известно, дело грязное, но деньги не пахнут. Ни одна из проблем не станет так существенна,пока к ней не обратятся политические деятели. Ученые,конечно, их поддержат (им же тоже надо что-то кушать),но политики лучше других разбираются в поистине ката-строфических вопросах современности и будущего нашейпланеты. Нам же желательно попробовать понять, как защититься не только от катастроф, связанных с глобальнымпотеплением (для России-то оно особенно неприятно –испортимся), но и что противопоставить наступлению «золотого миллиарда»? Кстати, откуда взялся этот термин?Неужели просочился от заговорщиков через предателя?И есть ли заговор?


Я склонен думать, что развитие – процесс самодостаточный и необязательно приписывать некоторые закономерности, как, например, естественный отбор или эволюция Чарльзу Дарвину или упорядоченность химических элементов Дмитрию Ивановичу Менделееву.

А различие между людьми или даже целыми обществами в социальном статусе – потоках информации и инструментарии для ее обработки. Оно передается не только на физическом, химическом, коммуникационном уровне, но и на генетическом. А те, кто управляет информационными потоками, обучаются этому, отрабатывают новые технологии, анализируют различные методы воздействия и реакцию, имея в качестве лаборатории весь мир, всегда будут находиться в более выигрышном положении. Информационное оружие, пожалуй, посильнее любого другого, по крайней мере, оно способно запустить любые механизмы или остановить их при необходимости. И вопросы морали весьма субъективны. Например, нет ничего аморального в нацизме для нацистов – мораль иная.

Так чем же можем мы противостоять в борьбе за углеводородные ресурсы, пока их концентрация в мире не стала взрывоопасной? А первые раскаты грома, предвестники приближающейся мировой грозы уже прогремели: Ближний Восток, Кавказ, накаляется атмосфера в Латинской Америке. Либо нужно научиться работать с информацией (мы уже однажды создали себе проблему, когда нашли, или, вернее, обнародовали информацию об обнаруженных запасах нефти и газа в 70-80-х годах прошлого столетия), либо что-то противопоставить на технологическом или идеологическом уровне – все это суть информационные вопросы. Россия на протяжении современной истории, несмотря на отсталость, часто оказывалась на острие в самых передовых вопросах развития науки. Причиной тому нестандартный, вынужденный постоянно бороться, в т.ч. с климатическими условиями, разрываемый противоречиями восточного и западного менталитета цепкий и гибкий мозг.

Как остановить самоуничтожение? Встав на путь демократии, мы собственноручно разрушили и без того малонадежную иммунную систему, кое-как защищавшую нас от западных вирусов, а разоружившись и утратив за 20 лет военное превосходство (или паритет), сделались уязвимы сами, прежде всего из-за запасов топливно-энергетических ресурсов, столь необходимых длительными холодными зимами. Привыкший к комфорту и уюту Запад быстро трансформирует свою мораль и найдет уязвимое место в нашей, чтобы в очередной раз поставить нас на край пропасти. Что предложить миру взамен зависимости от углеводородов? Можно, конечно, стараться противостоять ему на уровне информационной войны. Однако более перспективен путь новых технических и технологических решений.

Почему «Альтернативный киловатт»? В первую очередь потому, что традиционный углеводородный становится весьма взрывоопасным. А инфраструктура современных развитыхстран, и особенно ведущей мировой державы – США (одноэтажная Америка) выстроена с высоким уровнем зависимости от нефти, и аппетиты постоянно растут.

Приглашаю всех заинтересованных в будущем России к обсуждению перспектив развития техники и технологий в энергетике. Журнал ставит своей задачей выход на новый уровень работы с информацией. Приветствуются любые альтернативные традиционным идеи. В данном слу-чае ставится задача разбудить мозг, привыкший пользоваться чужими мыслями, пытающийся полу-чить результат перестановкой слов в предложении. Мир на пороге катастрофы или нового будуще-го? С чем связано это будущее? С новыми источниками энергии и традиционным ееприменением (автомобиль, самолет, телевизор) или рачительным использованием оставшихся ре-сурсов и войной, а может быть, пришло время для идей, заложенных писателями фантастами: теле-портация, джонтирование, кейворит?

Надеюсь, мы сможем найти ответы на эти вопросы, а наши внуки встретят грядущий век не в пещерах и при лучине, а в достойном цивилизованном государстве с запасами углеводородноготоплива – ценнейшего минерального сырья, а не только горючего.

Александр Горшков


38

Александр Яковенко – МТК «Изобретатель»

ТВО

РЧЕС

КАЯ

МАС

ТЕРС

КАЯ

ВЫСОКИЕТЕХНОЛОГИИНАЧИНАЮТСЯ С ДЕТСКИХ ПРОЕКТОВ

Молодежным изобретательским творчеством в нашей странезанимались еще в 1970-е годы, тогда существовали множестводетских, юношеских и молодежных технических журналов и газет. Перечислять нет смысла, старшее поколение ученых,инженеров и изобретателей выросло с ними, и многие благо-даря этим журналам состоялись как специалисты. Творчестворабочих, инженеров, крестьян, студентов, школьников и дажедетей именовалось «народной творческой лабораторией»,такую лабораторию не имело ни одно государство в мире…

Стыдно жаловаться на недостаток энергии и буквально купаться в ней, даже «тонуть»,таким странам как Россия, США, Канада, Испания, Англия, Япония, Австралия, островныегосударства, да почти вся планета.



Следующим кризисом в России может быть уже энер-гетический – из-за падения добычи нефти и газа как основной топливной составляющей. Следом

за кризисом может последовать спад всей экономики. А начало кризиса «было уже вчера», в 90-е годы. Чтобыдолго не объяснять, обратимся к журналу «В мире науки»№ 1 за 2007 г., посвященному энергетике нашего времении будущего «без углерода». Весь мир планирует к 2056 годуперейти на нетопливную (безуглеродную) энергетику, вкла-дывая в нее уже сейчас гораздо больше денег ($140 млрд),чем в традиционные виды топливной энергии ($110 млрд).

Топливо просто покупается, естественно, в любой момент можно от него отказаться, как от потерявшегоценность товара. Это будет почти безболезненно для эко-номики топливно-зависимых стран, если при этом есть50% и более альтернативы. Топливо тогда нужно будеттолько для химии и некоторое время для транспорта, на переходный период.

Уже на сегодня Европа и США имеют средний процентчистой энергетики 21, а некоторые (Норвегия) до 50%,причем она сама экспортирует нефть и газ, а в 2020 г. передовые страны будут иметь чистой энергетики болееполовины. Они думают о будущем своих народов, включаяздоровье.

Энергетическая стратегия России на развитие топливныхэнергоносителей предусматривает выделение в будущемоколо $800 млрд. Причем для альтернативной энергетикиназывают более чем скромную цифру. США выделили $260 млрд (из $2 трлн до 2050 г.) только на альтернативнуюэнергетику до 2015 г., причем «заморозили» разработкипо водороду, как неперспективные, а к 2035 г. планируют80% энергии на ВИЭ.

Представим, как будет выглядеть Россия даже в 2020 г.в сравнении с Западом, если сейчас у нас на долю альтер-нативной энергетики приходится 0,6%. Правда, есть проект увеличить альтернативу до 4,5% к 2020 г., и то за счет неудобных и дорогостоящих источников, таких какводородная энергетика и биотопливо, ветроэнергетика, а также за счет АЭС.

При возрастании среднего уровня мировой альтерна-тивной энергетики до 40% потребность в топливе для про-изводства электричества и тепла для населения сократитсяна 15-20%. Эта цифра для экономики России катастрофична,а все говорят о «масштабах проблем, которые предстоитрешать» в энергетике, наверное, имея в виду, что маловыделили денег монополистам для развития топливнойэнергетики, в т.ч. и ядерной (на будущие 50 АЭС по Россиии 20 плавающих АЭС). При 80%-ном уровне альтернативнойэнергетики углеводородное топливо вообще не нужно,оно перейдет в категорию химического сырья. Это можетслучиться уже к 2050 году.

На Западе на развитие альтернативной энергетикитратят до 25% от общих вложений в энергетику, а у нас в России на нее приходится только 0,6%.

К примеру, Индия и Китай активно ищут пути к альтер-нативной энергетике, в Индии создано даже министерствонетрадиционных ресурсов (MNFS), а в Китае этим зани-маются все три академии под внимательным взглядом

правительства и ЦК. У них доля альтернативы на сегоднядоходит до 10-12%, а планируется на 2014 год довести до 20%. Сравним: Россия планирует на 2020 год только4,5% энергии на ВИЭ.

Америка на будущие 50 лет запланировала около $2 трлн на борьбу с кризисом через новации, в т.ч. в аль-тернативной энергетике – $700 млрд на ближайшие годы.Кто-нибудь может назвать точную цифру выделенныхсредств в России на чистую энергетику (кроме ядерной)?А вот для развития топливной энергетики созданы двекорпорации.

Подойдем к теме с несколько другой стороны.«И мы должны всегда помнить о том, что где-то

в Америке есть предприниматель, ищущий кредит для начала своего дела, который может сделать революциюв производстве, но пока не может его получить. Есть исследователь с идеей для эксперимента, результатом которого может быть новое лекарство от рака, но он ещене нашел финансирования. Есть девочка с пытливым умом, которая смотрит в ночное небо. И, быть может, у нее есть потенциал, чтобы изменить мир, но она еще не знает об этом.

Как вы знаете, для научных открытий нужно гораздобольше, чем отдельные неожиданные прозрения, скольбы важными они ни были. Чаще всего нужно время, нуженупорный труд, нужно терпение. Нужна профессиональнаяподготовка. Нужна поддержка страны. Но они обещаютнам гораздо больше, чем любой другой вид человеческойдеятельности.

В-пятых, поскольку мы знаем, что прогресс и процве-тание будущих поколений будет зависеть от того, как мысейчас обучаем следующее поколение, я объявляю о новомрешении о поддержке математического и естественно-научного образования.

Это то, что мне в особенности не безразлично. Благодаряэтому решению, американские школьники в течение сле- 39

Иван Жигуленко (8 кл.) с макетом башенной ГЭС на берегу моря



дующего десятилетия поднимутся со средних на верхниепозиции – на верхние позиции в математике и естественныхнауках. Ведь мы знаем, что страна, которая опередит нас в образовании сегодня, завтра обгонит нас и в другихобластях. И я не намерен мириться с тем, чтобы мы уступалидругим по уровню образования».

Эта пространная цитата из выступления американскогопрезидента Барака Обамы вряд ли нуждается в пространныхкомментариях.

Молодежным изобретательским творчеством в нашейстране занимались еще в 1970-е годы, тогда существовалимножество детских, юношеских и молодежных техническихжурналов и газет. В то время темпы научно-техническогопрогресса сравнивали с ускорением экспресса, «в которыйзабыли посадить машиниста и указать станцию назначения».Даже существовали понятия – «скорость внедрения новыхидей», «вал технической и идейной информации». Считалось,что «прозевать идею, затянуть с ее внедрением ... чреватосерьезными экономическими срывами».

А в 1990 году все это рухнуло, вот почему сейчас Рос-сия отстает от передовых стран, в экономике и уровнежизни – лет на 50. Это как в спорте: не будет развиватьсядетский и молодежный спорт, не будет побед и у взрослых.

Многие передовые и быстро развивающиеся страны,как Китай и Индия, наоборот, резко увеличили привлечениеноваторов разных возрастов и особенно молодых. Россиядля них стала почти бесплатным рынком брошенных нова-ций и талантов, подбирали все что плохо лежало или всечто выбросили (на инновационный рынок) чиновники.

Сейчас, правда, уже стало труднее что-то подобратьбесплатно. Стали проводить в массовом количестве раз-личные конкурсы молодежного творчества, теперь не только разработки уходят, но и их авторы, т.е. победителиполучают гранты на учебу или работу за рубежом.

Например, в Китае (информация за 2003 год) выданособственным новаторам 23 тыс. патентов, а иностранцамболее 28 тыс. Ясно, что условия патентования там совер-шенно иные, чем в России.

Нам хочется еще раз обратить внимание всех уровнейвласти, глав различных производств на то, что изобрета-тельская мысль – один из важнейших резервов экономики,своеобразное энергетическое «топливо». Однако отношениек изобретателям и результатам их деятельности до сихпор оставляет желать лучшего.

Если, например, довести до сведения изобретателей,рационализаторов, наконец просто талантливых «само-дельщиков» все проблемы, в т.ч. энергетические, стоящиеперед предприятиями, отраслями, в целом перед страной,то это может дать неожиданный и положительный эффект.

Не секрет, что множество интересных идей и их решенийисходило от людей, не связанных профессионально с про-блемами предприятий, даже дилетанты иногда давали необходимые результаты. Правда, проводится много раз-личных выставок, конкурсов, но почти все они платные и достаточно дорогие, особенно для народных умельцеви молодежных изобретательских коллективов. Участие в российском «Архимеде» обойдется в $1-2 тыс., а в зару-бежной выставке «Эврика» еще больше. У изобретателя

даже на патент $300 нет (с 2009 г. стоимость оформленияпатента удвоилась), поэтому и текут заявки на патенты и с ними мозги за рубеж.

За последний год более 1500 патентов наши согражданеполучили в других странах. Интересная ситуация: одно-временно с появлением в голове достойной патента идеичеловек должен подумать, сможет ли вырвать из семейногобюджета $300-600 или проще махнуть рукой на идею и прожить эти деньги спокойно.

А если этих идей десятки? И сколько новаторских идейне получит страна? А что делать с детским и молодежнымтворчеством? Они тоже за счет семейного бюджета должныизобретать? За их собственные деньги трудно что-тосоздать, бесплатно они могут только вдохновиться на творчество.

Кто же заинтересован в молодежном творчестве? Например, учредители конкурсов среди талантливой молодежи (по энергетике на ВИЭ), Siemens, французскиеэнергетические компании, фирмы Швеции и др. (теперьиностранные фирмы радеют за наши будущие таланты)скорее всего для себя стараются, потому что дально-видные.

Конкурс старшеклассников по малой гидроэнергетикеи экологии, опять же учредитель Stockholm Junior WaterPrize. Заметим, участие бесплатное.

А участие в выставках, в т.ч. «Архимед» – пока с труд-ностями, потому что это российское мероприятие – оченьдорогое. Правда, руководство округов берет на себя рас-ходы на участие молодежи, в т.ч. и школьников. Но с оформлением стендов, изготовлением плакатов и макетов, особенно действующих образцов изделий, покаматериально трудно, нужно искать спонсоров.

Специальные детские и технические молодежные журналы даже по цене недоступны юным читателям, не во всех школах их увидишь, по телевидению техническиепередачи для детей не увидишь. Осталась только программа«Галилео», но надолго ли?..

Не ввести ли в противовес этому в каждом уважающемсебя журнале, газете и др. изданиях (по возможности)страничку детского и молодежного творчества, публикуявсе технические идеи, даже вечные двигатели. Когда-тоФранцузская академия, на мой взгляд, сделала ошибку,прекратив рассматривать вечные двигатели, цивилиза-ция потеряла множество идей и прогресс во времени.Многие не признаются, боясь быть смешным, но более50% ученых и академиков, начинали свою интеллектуаль-ную деятельность с вечных двигателей, некоторые тайкоми сегодня этим грешат. Что медицина наполовину начина-лась с колдовства и поиска философского камня – этоничего, а признать, что почти вся наука начиналась с поиска вечного двигателя и вечной энергии, стесняемся.

Наш коллектив, объединяющий и фантазеров-школь-ников, и молодые таланты, и маститых изобретателей,имеет множество идей-проектов и разработок в различныхпрактических областях, во многих отраслях. Среди нихможно отметить:

å разработки в области альтернативной энергетики,в частности в малой бесплотинной гидроэнергетике 40


на речках с расходом от 50 л в секунду, предполагающиестроительство из сборных железобетонных простран-ственных и кольцевых ячеистых элементов бесплотинныхбашенных и бассейновых ГЭС;

å микро- и мини-ГЭС для русловых потоков глуби-ной от 0,15 м и скоростью от 1м/с, мощностью от 1 кВт(без нарушения структуры русла и без вреда фауне и флоре рек и водоемов);

å мини- и микроГЭС для приливных морских тече-ний и волн высотой до 2 м или речных и искусственныхбыстротоков, а также крупных ПЭС (нового поколения),без перегораживающих барьеров и плотин на глубинахприлива до 19 м;

å ГЭС для донных течений, как автономные энерго-блоки, так и в составе донных плотин с сотнями гидротурбингоризонтального вращения;

å проект-идея создания микроГЭС в трубах от 0,6 до 3 м, уложенных в русло реки или параллельно руслу,составляющих «каскад» в одной трубе и монтируемых из гидроблоков цилиндрического или квадратного сечения;

å горизонтально-лопастные ГЭС для глубинных и поверхностных течений морей и рек с горизонтальнымвращением лопастей в потоке. Возможно их применениеи в прибрежных речных потоках, но вне русла реки (в искусственных каналах и быстротоках). Создание ком-бинированных комплексов типа гидро-ВЭС;

å электроэнергетические установки на волновых колебаниях или на гидроимпульсах, работающие и какнасосы для подачи воды в резервуары, питающие гидро-турбины прибрежных мини- и микроГЭС или обеспечиваю-щие предприятия прибрежных хозяйств горячей водой;

å мини-ГЭС на использовании энергии взрывной волны в жидкостях с ожидаемой мощностью 5…600 кВт и больше (новое направление в гидроэнергетике);

å ГЭС на энергии разгонной волны в замкнутых коль-цевых резервуарах или спиральных лотках мощностью10…1000 кВт (разрабатывается проект-идея создания «гид-роколлайдера»);

å башенные (бесплотинные) ГЭС вдоль рек и речек с питающим водоводом (напорной деривацией) от водо-забора на расчетном расстоянии вверх по течению, равномотношению расчетного напора на средний уклон потока.Эти ГЭС и их каскады могут быть вынесены далеко от рекии максимально приближены к потребителю (разработкапроекта для прибрежных городов Черного моря, возвы-шенных и горных районов Урала, Сибири, Алтая, ДальнегоВостока, Камчатки и т.д.);

å турбинные (нового типа) электроветростанции на тепловых аэростатах (в т.ч. баллонах на перегретомпаре) и на газовых дирижаблях. Турбинные ВЭС под про-летами крупных мостов, на мачтах связи и высотныхзданиях, не нарушающие архитектуру;

å ветростанции нового поколения (без пропеллер-ных ветряков), комбинированного типа гидро-гелио–ВЭС, где солнце и ветер являются вспомогательными энерго-источниками в качестве стартеров для локальных гидро-станций. Размещение подобных энергокомплексов воз-

можно везде; в горах, в море, в подвалах и на крышах высотных домов, на крупных судах и т.д. Альтернатива существующим традиционным энергосистемам, заполняю-щим землю и воду, солнечным элементам и пропеллернымВЭС (эскизы проектов и модели участвовали в выставках«Архимед» и «Альтернативная энергетика»).

Многие проекты и разработки уже участвовали в выставках и конкурсах. Поэтому призываем заинтересо-ванные в перечисленных новациях компании и фирмыпомочь нам в начале нашего пути или участвовать в соз-дании опытного производства для экспериментальныхобразцов или моделей.

Я думаю, для наших практических тем по «средним» и «ниже средних» технологиям в сельском хозяйстве, в мелиорации и гидротехнике, в энергетике нового поко-ления когда-либо найдется место для пары добрых строк,ведь любая высокая технология начиналась с «пустячка».Например, воздухоплавание и дирижаблестроение началосьс надутой горячим воздухом от камина широкой юбкигоспожи Монгольфье, случайно замеченной отдыхающиммужем. А ракетостроение – от обычного фейерверка.Почему бы и в наших молодежно-студенческих и дет-ских инновационных разработках не быть зерну буду-щих высоких технологий, может даже и для космическихорбит?

Младшая группа на выставке Фестиваля науки в МГУ 2008 г.

Студенты МГУ Природообустройствана выставке «Альтернативная энергетика-2008»


42

Илья Затеев – зам. главного редактораВЫ

СТАВ

КИ, К

ОН

ФЕР

ЕНЕЦ

ИИ

ФОРУМ ENERGY FRESH2009

Ветроэнергетическая установкакомпании «Русский Ветер»



ВМоскве на территории ЦВК 23-24 сентября компа-ния SBCD Expo провела международный форум по использованию альтернативных, возобновляемых

источников энергии ENERGY FRESH 2009. В рамках форумасостоялись специализированная выставка и конгресс.

В форуме приняли участие представители 14 стран Европы и Азии, региональные и муниципальные власти,ведущие российские и международные промышленныекомпании, научно-исследовательские институты, проектныебюро – всего более 200 организаций.

По замыслам организаторов, ENERGY FRESH проводилсяс целью придать импульс развитию безопасных, экологи-чески чистых и доступных источников энергии в России,привлечь внимание ведущих международных и российскихкомпаний, научно-исследовательских институтов, потен-циальных инвесторов, в том числе правительства РФ, региональных и муниципальных властей. Тема форуматесно связана с основными целями правительства РФ. По словам В.В. Путина, «Россия должна стать инициатороми «законодателем мод» в энергетических инновациях, в новых технологиях преобразования энергии, в поискесовременных форм ресурсо- и недропользования. Россияможет и должна стать альтернативным мировым энерге-тическим центром». Россия может стать крупнейшимрынком по использованию ВИЭ (солнечной, ветряной, гидро- и биоэнергетики). Внедрение ВИЭ позволит Россиив условиях кризиса приобрести серьезные конкурентныепреимущества, создать новые рабочие места и улучшитьсоциальную обстановку.

На стендах компаний-участников было представленобольшое количество оборудования, которое посетителимогли увидеть и обсудить со специалистами компаний, как говорится, на месте его конструктивные и эксплуата-ционные особенности. Среди представленного оборудо-вания можно отметить ветроустановки ООО «Мельников»и компании «Русский Ветер»; солнечные элементы, панелии коллекторы ООО «Солнечная энергия», ООО «Престиж»,ООО «СоларИннТех», ООО «Солар Моторс» и др., энерго-сберегающее светодиодное освещение холдинга «Инкотекс»,ООО «Неосвет», ООО «Фокус Центр»; электрические транс-портные средства компании «Эко Моторс» и многое другое.

Форум ENERGY FRESH показал себя отличной демонст-рационная площадкой, на которой компании из различныхстран мира смогли собраться и презентовать все самоелучшее, что есть на рынке, обсудить перспективы развитияальтернативной энергетики в России.

Конгресс был поделен на две секции – 23 сентябряпрослушаны доклады по теме возобновляемых источниковэнергии, а днем позже состоялся круглый стол «АЭС: тех-нологии безопасности», организаторами которого высту-пили РНЦ «Курчатовский институт» и журнал «Атомкон».

Открыл конгресс и выступил с докладом о перспективахразвития альтернативной энергетики в России ГеоргийЛеонтьев, председатель Подкомитета по малой энергетикеКомитета по энергетике ГД РФ. По его словам, «есть поручение правительству от президента до конца 2009 г.сформулировать позицию правительства по внедрению в коммунальную энергетику альтернативных источниковэнергии». В докладе особое внимание было уделено пер-спективам развития альтернативной энергетики в России.Возобновляемые источники энергии объявлены одним из энергоприоритетов. Альтернативная энергетика должнапослужить импульсом для экономического развития страныи решить целый ряд глобальных задач. Правительство намерено сделать упор на российские разработки и про-изводство, а также на продукцию совместных предприятийотечественных и зарубежных компаний.

Пристальное внимание к вопросам энергосбереженияи внедрения ВИЭ на примере Краснодарского края привлекдиректор государственного автономного центра энерго-сбережения и новых технологий Валерий Науменко. С 2002 по 2009 гг. в крае было реализовано проектов на общую сумму более 1,1 млрд руб. со средним срокомокупаемости до 5 лет. Годовой экономический эффект от реализуемых мероприятий составил 100 млн рублей,или 7136 тонн условного топлива.

В докладе Александры Мочаловой, исполнительногодиректора Национального агентства малоэтажного и кот-теджного строительства, было отмечено, что строить жильепо устаревшим технологиям – это преступление. «На обогрев1 кв. м жилья в России расходуется в среднем 13 литров

Торжественная церемония открытия форума

Георгий Леонтьев рассказывает о перспективах отрасли в России



условного топлива в год. В близкой по климатическимусловиям Канаде этот показатель составляет 3,5-4 литра.Потенциал энергосбережения только в сфере строительстваи ЖКХ составляет не менее 400 млн тонн условного топливав год, или 30-40% всего энергопотребления страны», –сказала А. Мочалова. России необходима продуманная и последовательно реализуемая политика энергосбере-жения, причем основанная не только на стимулированиивнедрения энергоэффективных технологий и ужесточениимер за бесхозяйственность, но и включающая комплекспропагандистских мероприятий.

По мнению директора по инновационной деятельностикомпании ОАО «Группа Е4» Валерия Тропина, наиболееперспективным направлением ВИЭ является солнечнаяэнергетика. Солнце является самой мощной в мире элек-тростанцией. К примеру, создание солнечной электро-станции в пустыне Сахара размером 300×300 км может

удовлетворить потребность в электроэнергии всей Европы.В настоящее время разработано уже третье поколениегибких фотобатарей. По прогнозам специалистов, через 4 года энергия от солнечной батареи будет стоить неболее 20 евроцентов за киловатт, рассказал старший ме-неджер по проектам ООН Европейской экономическойкомиссии Ханс Янсен.

В конгрессе также приняли участие представителиSiemens, Alstom, Woltag, Mitsubishi, «РусГидро» и многихдругих фирм и организаций. На официальном открытиифорума участников и гостей приветствовали Günter Benik(Energieteam AG), Александра Мочалова (НАМИКС), ОлегВитер (Alstom).

Прошедший форум получил высокую оценку от рос-сийских и международных деловых кругов, ведущих пред-ставителей профессионального сообщества, позволил Рос-сии заявить о себе как об активном участнике мировыхрынков альтернативной энергетики.

В ходе проведения форума Павел Понкратьев, начальникдепартамента возобновляемых источников энергии «Рус-Гидро», провел переговоры с Д. Краевым (Hyundai) об уча-стии этой корейской компании в строительстве бинарногоблока и ветропарка на острове Русский во Владивостоке.

Форум посетили делегации из Государственной думыРФ, ОАО «Мосэнерго», ОАО «ИНТЕР РАО ЕЭС», Союза про-мышленности «РосПром», специалисты научно-исследо-вательских институтов, электромонтажных, телекомму-никационных, девелоперских и строительных компаний,архитекторы. Общее количество посетителей превысило3000 человек.

Компания SBCD Expo намерена и впредь популяри-зировать использование альтернативных источников энергии в России. 2-й международный форум Energy Fresh состоится 23-24 сентября 2010 года в Экспоцентре наКрасной Пресне.

Валерий Науменко делится с участниками форумаопытом Краснодарского края в реализации проектов



В компании прошло расширенноезаседание секции возобновляемых источников энергии научно-техниче-ского совета по рассмотрению основ-ных технических и проектных решенийстроительства Дальневосточной вет-роэлектростанции (ДВЭС). На основеанализа ветропотенциала острововРусский и Попова (г. Владивосток При-морского края) были проведены про-гнозные расчеты выработки электри-ческой энергии ВЭС и отдельными вет-роэлектрическими установками (ВЭУ).Были утверждены основные критериивыбора оборудования ДВЭС, определенаосновная схематика проекта: размеще-ние ВЭУ и основных объектов (в томчисле инфраструктурных), выдача мощ-ности и главная электрическая схемаэлектростанции, а также программалогистики. Итогом заседания стало со-гласование генерального плана ДВЭС.

Ранее, согласно заключенному в мае 2009 г. между ОАО «РусГидро» и японскими компаниями Mitsui и J-Power Меморандуму о сотрудни-честве, на площадке будущей стан-ции были установлены мачты для про-ведения цикла ветроизмерений. Наблюдения ведутся одновременнопо нескольким параметрам: скорости,направлению ветра, давлению и влаж-ности воздуха. Результаты замеров используются для точного моделиро-вания параметров ВЭС. Цикл ветро-измерений проводится в течение 12месяцев – он должен завершиться к июню 2010 г.

В июле-августе проектная доку-ментация будет передана на утвер-

ждение Госэкспертизы. В текущем годупланируется провести тендер на закупкуоборудования для ВЭС, начать строи-тельно-монтажные работы и форми-рование соответствующей инфра-структуры на островах. Окончаниестроительства ВЭС намечено на первыйквартал 2012 г.

Генеральным проектировщикомстроительства ДВЭС является входящеев состав холдинга «РусГидро» ОАО «НИИЭС», в котором создана специ-альная группа по ветроэнергетике.

Дальневосточная ВЭС является пер-вым крупным проектом использованиявозобновляемых источников энергиив Приморском крае. Мощность ветро-станции может составить до 36 МВт:до 16 МВт на острове Русский и до 20 МВт на острове Попова. Все уста-новки будут объединены единой си-стемой выдачи мощности. Годовая вы-работка – не менее 90 млн кВт•ч.

Сетевые решения, используемыепри подключении ВЭС, смогут обес-печить электроэнергией остров Поповаи остров Русский. Часть мощности планируется использовать для энер-гообеспечения Дальневосточного фе-дерального университета, объектовсаммита АТЭС и материковой части города.

Сооружение ветропарков на тер-ритории России проходит в рамках ис-полнения Распоряжения ПравительстваРФ № 1-р от 08.01.2009 г. в части до-стижения целевых показателей ис-пользования возобновляемых источ-ников энергии до 2020 г. (4,5 % в энер-гобалансе РФ).

ОАО «РУСГИДРО» ПРОДОЛЖАЕТ РЕАЛИЗАЦИЮ ПРОЕКТАСТРОИТЕЛЬСТВА ДАЛЬНЕВОСТОЧНОЙ ВЕТРОЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

Схема размещения ветроустановок на островах Русский и Попова

ВВЕДЕНА В ЭКСПЛУАТАЦИЮ ПЕРВАЯ В ЯРОСЛАВСКОЙ ОБЛАСТИКОГЕНЕРАЦИОННАЯ ГАЗОПОРШНЕВАЯ УСТАНОВКА

В д. Сельцо Большесельского муниципального района запущена модернизированная котельная, пере-веденная на природный газ. В ее технологической схеме применена когенерационная газопоршневая уста-новка (КГУ) GTK 195 электрическоймощностью 195 кВт и тепловой 330 кВт. КГУ изготовлена компаниейWOLF GmbH (Германия) с участиемсовместного российско-германскогопредприятия «Энерджи Волд-Яро-славль» на базе двигателя Ярослав-ского моторного завода ЯМЗ-240 HM2,модифицированного под работу на природном газе. В серийном про-изводстве это позволит снизить экс-плуатационные расходы и стоимостьКГУ по сравнению с аналогичнымиустановками зарубежного производ-ства до 30 %.

Технологическое присоедине-ние объекта проводили специалистыОАО «МРСК Центра».

Ярославская область стала пилот-ным регионом Российской Федерации,на территории которого будет реали-зован один из шести Федеральныхпроектов в сфере энергоэффективно-сти - «Комплексная малая энергетика».Потребность в подобных КГУ на тер-ритории только Ярославской областисоставляет до 150 единиц. В 2010 г.запланирован монтаж еще 10 подоб-ных газопоршневых КГУ в различныхмуниципальных районах.

Когенерационная газопоршневаяустановка GTK 195


46

Илья Затеев – зам. главного редактораВЫ

СТАВ

КИ, К

ОН

ФЕР

ЕНЕЦ

ИИ

АЛЬТЕРНАТИВНАЯЭНЕРГЕТИКА2009

C 9 по 12 октября 2009 г. в Москве на крупнейшей в России и СНГ агропромышленной выставке «Золотая осень» состоя-лась II экспозиция «Альтернативная энергетика», занявшая2000 кв. м в современном специализированном павильоне«Электрификация». Мероприятие отразило актуальные направ-ления в современном развитии альтернативной энергетики.



Выставка «Альтернативная энергетика – 2009» – спе-циализированное мероприятие, на котором ведущиероссийские и зарубежные компании продемонстри-

ровали современные технологии, оборудование и инно-вационные разработки в сфере альтернативной энергетики.

Почетное право открывать выставку предоставили заместителю генерального директора НП «Национальноеагентство по энергосбережению и возобновляемым источникам энергии» Х.Б. Артикову. В своей речи он поблагодарил устроителей за отличную организациюработы выставки, участников и посетителей – за проявлен-ный интерес к темам экологии и энергоэффективности.

В тематических разделах выставки были представленыальтернативные моторные топлива; переработка отходовв биогаз и твердое топливо; солнечная, ветровая, геотер-мальная и гидроэнергетика; экология; инновационныетехнологии выращивания, хранения и транспортировкисырья для производства биотоплива; программы регионовРоссии по развитию альтернативной энергетики; условияфинансирования биоэнергетических проектов, сертифи-кации и контроля качества конечной продукции.

Популярность данного направления с каждым годомрастет. Потенциал отечественного рынка в области развитияиспользования оборудования, работающего на основеальтернативных видов энергии, таков, что в недалекомбудущем он должен стать ведущим в мире. В России поне-многу приходит понимание того, что наша страна не сможетвечно расходовать запасы газа и нефти и может претен-довать на звание энергетической державы лишь в томслучае, если всерьез задумается не только о количествепроизводимой энергии, но и о ее качестве.

Причем под словом «альтернативная» организаторымероприятия явно понимали кроме использования воз-обновляемой энергии как противопоставления тради-ционному углеводородному топливу еще и эксплуатациюпривычного нам оборудования (поршневые электростан-ции) как альтернативу централизованной энергосистеме.Посетители выставки смогли увидеть инновации, касаю-щиеся практического использования альтернативного моторного топлива, биогаза, твердого биотоплива. Боль-шое внимание было уделено малой энергетике, совре-менным технологиям выращивания, хранения и транс-портировки сырья для производства биотоплива. Например,компания Energieteam AG (Швейцария) предоставляет воз-можность инженерно-консалтинговой обработки проектовв области возобновляемой энергетики, энергоэффектив-ности и энергосбережения. В частности, речь идет о строи-тельстве ветропарков, солнечных парков, объектов малойгидроэнергетики, электростанций на биомассе, блочныхэлектростанций.

Российский рынок, в частности сельское хозяйство,обладает колоссальным потенциалом в области развитияальтернативных видов энергетики, и в будущем Россияможет стать одним из ключевых игроков в этом секторемирового рынка. Перебои с электричеством, постояннорастущие цены на энергоносители и электроэнергию всечаще заставляют сельхозпроизводителей задумыватьсяоб альтернативных источниках энергоснабжения. Именно

поэтому автономные системы для обеспечения беспере-бойного электропитания котельных и других систем жизнеобеспечения пользовались такой популярностью.

Главным мероприятием деловой программы выставкистал Международный форум «Альтернативная энерге-тика – 2009», в работе которого приняли участие предста-вители государственных органов управления и ведущиеэксперты из России, Германии, США, Дании, Индии, Украины,Италии, Латвии и других стран.

В рамках форума состоялся круглый стол «Состояниеи перспективы развития возобновляемой и малой энер-гетики в АПК России». В нем принял участие директорЦЭСТ Ю.Л. Булкин. Поднятый им вопрос о государственнойпомощи в вопросах малой энергетики нашел поддержкуу всех присутствующих. Заместитель директора Департа-мента научно-технологической политики и образова-ния Министерства сельского хозяйства Российской Феде-рации Н.Т. Сорокин рассказал о том, что делается в этомнаправлении.

Наиболее обширно было представлено НП «Нацио-нальное агентство по энергосбережению и возобновляемымисточникам энергии» – семью разнопрофильными орга-низациями. Среди них ООО «Экспертиза-Р», ЗАО «Гельве-тика-Т», ООО «ИНТЭН», ООО «Компания Межрегионэнер-госервис», ООО «ПКК Электродизель XXI», ООО «Солнечнаяэнергия» и ООО «Телком-СТВ». Посетителей ждали стендыизвестных иностранных производителей Dantherm Filtration(один из мировых производителей пылеулавливающего и газоочистного оборудования), австрийской Politechnik(проектирование и производство котельного оборудованияна древесных отходах и биомассе), RIELA (строительствокомплексов по производству биогаза и биодизеля), Energieteam AG (группа инженерно–консалтинговых ком-паний, специализирующихся в области использованиявозобновляемых источников энергии). Из отечественныхкомпаний можно отметить ООО «БиоХимЗавод», ООО«ЭнергоСервисПроект», ООО «СтройТэк», НПО «Ранд», «ВВСи группа компаний», ООО «Мельников» и др.

В общей сложности в выставке приняли участие около60 предприятий из России, Германии, Австрии, Швейцарии,Италии, Чехии, Латвии и Казахстана.



В марте между правительством республики и ОАО«МРСК Сибири» был подписан протокол о начале строи-тельства ГЭС «Чибит» на р. Чуя. Уже создана управляю-щая компания, в ближайшее время будет объявлен конкурсна проведение работ. Начало строительства намечено на июль 2010 г. Все работы планируется завершить в течение двух лет.

Сметная стоимость проекта с учетом инвестиций составляет 2,9 млрд руб. Установленная мощность ГЭС 24 МВт, среднегодовое производство – 108,5 млн кВт•ч,что составляет примерно пятую часть потребности рес-публики.

Чибитская ГЭС входит в каскад еще двух малых ГЭС,строительство которых позволит увеличить мощность до 72-74 МВт.

Строительство каскада малых ГЭС на Чуе, в том числеего нижней ступени - ГЭС «Чибит» - серьезное подспорьедля республики в решении проблемы энергодефицита и тарифной политики. Реализация проекта будет способ-ствовать устойчивому снабжению электроэнергией жилищно-коммунального сектора, развитию промышлен-ного производства, добычи полезных ископаемых, пере-

работки сельскохозяйственной продукции, созданию болеекомфортных условий проживания для населения высоко-горья, трудоустройству местных жителей.

Также в Республике Алтай планируется построить мини-ГЭС на р. Уймень в Чойском районе расчетной мощностью10 МВт, с годовой выработкой – 47,7 млн кВт•ч. Общийобъем инвестиций на строительство гидрообъекта, вклю-чая создание вахтового поселка и инфраструктуры, составит1,6 млрд руб. Срок ввода объекта в эксплуатацию – IV квартал 2011 г.

По оценкам правительства Республики Алтай, в на-стоящее время регион располагает двумя третями всехгидроресурсов Западной Сибири. Гидроэнергетическийпотенциал оценивается в десятки миллиардов киловатт-часов годовой выработки. Однако пока Горный Алтай не производит на своей территории электроэнергии, за исключением небольших дизельных электростанций в труднодоступных горных селах, Чемальской гидроэлек-тростанции и малых ГЭС на реках Кайру и Тюнь. Использо-вание энергии горных рек за счет естественного пере-пада высот является одним из наиболее перспективныхнаправлений развития энергетики в Республике Алтай.

ПЕРВЫЙ В РОССИИ БИНАРНЫЙ ЭНЕРГОБЛОК ПОСТРОЯТ НА ПАУЖЕТСКОЙ ГЕОЭС НА КАМЧАТКЕ

Цель проекта – создание опытно-промышленной геотермальной энер-гетической установки комбиниро-ванного цикла, способной более эффективно использовать ресурсыгеотермального месторождения.

На территории действующей Пау-жетской ГеоЭС уже подготовлена пло-щадка под строительство бинарногоблока, залиты фундаменты под корпусстанции. Начато изготовление основ-ного оборудования: турбогенераторпроизводит ОАО «Калужский турбин-ный завод», испаритель-пароперегре-ватель и конденсатор – ООО «НПОСпецНефтеХимМаш». После проведе-ния комплексных испытаний обору-дование доставят на Камчатку.

В настоящее время производятсязакупки материалов и вспомогатель-ного оборудования для новой элек-тростанции. Строительство и ввод в эксплуатацию бинарного энергобло-ка планируется завершить в 2010 г.Заказчиком строительства выступаетОАО «Инженерный Центр Возобнов-

ляемой Энергетики». ОАО «ПаужетскаяГеоЭС» является 100% дочерним Обществом ОАО «Геотерм».

Установка бинарного энергоблокаувеличит мощность Паужетской ГеоЭСна 2,5 МВт. Это позволит решить про-блему дефицита электроэнергии в период пиковых нагрузок в Озер-новском энергоузле. Кроме того, новаястанция позволит существенно улуч-шить экологическую обстановку в рай-оне Паужетского геотермального

месторождения за счет охлаждениясбрасываемой на рельеф термальнойводы.

При успешной реализации пилот-ного проекта ОАО «РусГидро» готовок тиражированию этого техническогорешения на новых площадках как на Камчатке, так и в других регионах,обладающих геотермальным потен-циалом: на Курилах, в Калининграде,в Ставропольском крае и на СеверномКавказе.48

МАЛУЮ ГЭС «ЧИБИТ» В РЕСПУБЛИКЕ АЛТАЙ НАЧНУТ СТРОИТЬ В ЭТОМ ГОДУ

Паужетская ГеоЭС


ВЫСТАВКИ, КОНФЕРЕНЦИИ - 2010 Дата Место Название

18 – 21.01 ОАЭ, Абу Даби World Future Energy Summit. Международный энергетический форум01 – 03.02 США, Феникс EUEC. Конференция, посвященная энергии и окружающей среде09 – 12.02 Словакия, Нитра Aqua-Therm Nitra. 12-я Международная выставка, посвященная энергетике, экономному расходованию

энергии, санитарии, охране окружающей среды, кондиционированию воздуха и отопительным технологиям09 – 11.02 ОАЭ, Дубаи M.E. ELECTRICITY. Выставка и конференция по производству электроэнергии и электротехники10 – 12.02 Россия, Набережные Челны Энергетика Закамья. Камский энергетический форум11– 13.02 Россия, Воронеж Энергоресурс. ЖКХ. Специализированная выставка индустрии энергетики14 – 17.02 Индонезия, Джакарта Renewable Energy. Торговая выставка, посвященная возобновляемым источникам энергии

и водным технологиям16 – 18.02 Россия, Екатеринбург Энергетика настоящего и будущего. Евроазиатская выставка-конференция по вопросам энергетики16 – 20.02 Германия, Берлин SolarEnergy 2010. 10-я Международная выставка возобновляемой энергетики03 – 05.03 Польша, Киелце ENEX New Energy. Международная выставка альтернативных источников энергии03 – 05.03 Япония, Токио FC EXPO 2010. 6-я Международная выставка топливных элементов и использования водорода

в качестве топлива09 – 12.03 Россия, Москва Мир климата. 6-я Международная специализированная выставка климатического оборудования11 – 14.03 Турция, Стамбул Güneş Enerjisi (Solar Energy) 2010. 3-я Международная выставка технологий солнечной энергетики15 – 17.03 Россия, Москва Биотехнология: экология больших городов. Московская международная научно-практическая

конференция16– 18.03 Россия, Москва Russia Power 2010. 8-я Международная конференция и выставка «Электроэнергетика России»17 – 19.03 Вьетнам, Ханой ENEREXPO Vietnam 2010. 1-я Международная выставка технологий возобновляемой энергетики

и децентрализованного производства энергии23 – 25.03 Россия, Волгоград Энергетика. Энергосбережение. Электротехника. 10-я межрегиональная специализированная выставка

энергетического и энергосберегающего оборудования и технологий, электротехнической продукции24 – 26.03 Россия, Санкт-Петербург ТЭК 2010. Петербургский специализированный форум отечественного топливно-энергетического

комплекса. Одна из специализированных выставок - «Возобновляемая энергетика»26 – 28.03 Польша, Катовице Globalcon. 20-я специализированная выставка в сфере энергетики07 – 09.04 Южная Корея, Тегу GREEN ENERGY EXPO 2010. Выставка возобновляемых источников энергии13 – 15.04 Россия, Москва ЕвразияБио-2010. Международная конференция, конгресс и выставка14 – 16.04 Украина, Львов Тепло Вода Воздух. 3-я специализированная выставка тепло-, энерго-, ресурсосберегающих технологий16 – 18.04 Польша, Катовице INTERECO-ECODOM 2010. 21-я Международная выставка-ярмарка технологий экономного

использования тепла и энергии20 – 23.04 Польша, Варшава European Wind Energy Conference and Exhibition (EWEC). Выставка-конференция по ветровой энергетике21 – 23.04 Индия, Дели POWER-GEN India & Central Asia 2010. Международная энергетическая выставка и конференция27 – 29.04 Китай, Шанхай EPTEE & CWS. 11-я Специализированная Международная выставка водной и воздушной переработки

энергии и ее сохранения27 – 29.04 Китай, Шанхай Wind Power Energy. Международная специализированная выставка энергии ветра01 – 02.05 Россия, Тверь Новое в энергосбережении. 15-я специализированная выставка энергосберегающих технологий,

оборудования и услуг05 – 08.05 Турция, Стамбул ISK-SODEX. Международная выставка в сфере системы солнечной энергетики, отопления, охлаждения,

кондиционирования, вентиляции05 – 07.05 Италия, Верона Solar Expo. 11-я Международная выставка и конференция, посвященные возобновляемым источникам

энергии05 – 07.05 Китай, Шанхай SNEC PV Power Expo 2010. 4-я Международная выставка и конференция по фотовольтаическим методам

преобразования энергии12 – 14.05 Россия, Екатеринбург Энергосбережение. Отопление. Вентиляция. Водоснабжение.

13-я Международная специализированная выставка18 – 20.05 Польша, Познань EXPOPOWER. Международная выставка энергетики18 – 21.05 Беларусь, Минск Энерго- и ресурсосбережение 2010. 11-я Международная специализированная выставка25 – 28.05 Россия, Санкт-Петербург КОТЛЫ и ГОРЕЛКИ - 2010. VIII Международная специализированная выставка по теплоэнергетике01 – 04.06 Китай, Пекин Achema. Международная выставка по химическим разработкам и биотехнологиям08 – 10.06 Нидерланды, Амстердам POWER-GEN Europe 2010. Международная энергетическая выставка и конференция09 – 11.06 Германия, Мюнхен Intersolar. Международная выставка и конференция по солнечным технологиям10 – 12.06 Франция, Лион Renewable Energy. Специализированная выставка возобновляемых источников энергии16 – 18.06 Швейцария, Лозанна Hidroenergia 2010. Конференция и выставка по малой гидроэнергетике23 – 25.06 Китай, Пекин Wind Power Asia. Азиатская специализированная выставка энергии ветра21 – 24.09 Россия, Москва Energy Fresh 2010. Крупнейший в России форум по возобновляемой энергетике21 – 25.09 Германия, Хусум HUSUM WindEnergy 2010. Крупнейшая в мире выставка ветровой энергетики22 – 24.09 Украина, Киев Энергетика в промышленности Украины. Международная специализированная выставка энергетики25 – 30.09 ОАЭ, Абу Даби World Renewable Energy Congress & Exhibition (WREC).

Международный конгресс - выставка в области возобновляемых источников энергии28 – 01.10 Украина, Львов Отопительная техника на твердом топливе. Выставка отопительной техники на твердом топливе01 – 01.10 Германия, Гамбург H2EXPO 2010. Международная специализированная выставка по водороду

и технологиям топливных элементов07 – 10.10 Германия, Аугсбург RENEXPO 2010. Международная выставка и конгресс по вопросам возобновляемых источников энергии,

использования энергии, строительства и реновации28 – 30.10 Россия, Кисловодск Кавказ-энерго. 3-й Южно-Российский энергетический форум01– 01.11 Канада, Монреаль E world energy and water. Международная выставка энергии воды14 – 16.12 США, Орландо POWER-GEN International 2010. Крупнейшая в мире энергетическая выставка



Documents

журнал Альтернативный киловатт_1_2010