Energy Fresh september

№3(5) сентябрь 2011 www.energy-fresh.ru

солнечная энергетикав мире и россии

50тепловые насосы –

технология настоящего

37Мировая энергетика

на рубеже второго десятилетия нынешнего

века

54энергия биомассы для

выработки электрической и тепловой энергии

56геотермально-солнечная система теплоснабжения

RESPONSIBILITY. OPPORTUNITY. REALITY.

4 В номере | 6 FRESH NEWS | 12 | солнечная энергетика | 12 | специальные аккумуляторы производства GNB Industrial Power для систем с использованием энергии солнца и ветра | 16 | Проблемы и пути развития фотоэнергетики в россии | 20 | Powercom. комплексное решение для солнечной энергетики | 22 | Применение фотоэлектрических станций в системах электроснабжения | 25 | Перспективы в мире и состояние в россии | 28 | Ветроэнергетика | 28 | альтернативная энергетика MAG | 30 | энергосбережение | 30 | локальный источник электрической энергии для энергообеспечения объектов газотранспортной системы магистральных газопроводов | 37 | мировая энергетика на рубеже второго десятилетия нынешнего века | 50 | тепловые насосы – технология настоящего | 54 | биотоПлиВо | 54 | использование энергии пара и биомассы для выработки электрической и тепловой энергии | 56 | геотермальная энергетика | 56 | геотермально-солнечная система теплоснабжения | 60 | Пути разВития | 60 | конференция SUN FRESH 2011. итогив

но

Мере:

25

2 | ENERGY FRESH № 3(5) | сентябрь | 2011

содержание:Издается ООО «SBCD Expo»119992, г. Москва, ул. Льва Толстого, д. 5/1Тел.: +7 (495) 788-88-91Факс: +7 (495) 788-88-92e-mail: [email protected]Периодичность: 4 раза в год.

основатель:Эдвард Ли

Издатель:Эльчин Гулиев

над номером работалИ:Алена БузуеваЮлия ФрайЕкатерина Шлычкова

верстка: Лев Сонин

ФотограФИя на обложке:© Arpad Nagy-Bagoly - Fotolia.com

ФотограФИИ:© Philippe Stark Network 2010

Отпечатано в типографииООО «Тисо Принт»127018, г. Москва, ул. Складочная, д. 3, корп. 6Тел.: +7 (495) 504-13-56

Подписано в печать 19.09.2011.Тираж 999 экз.

Мнение авторов статей не всегда отражает мнение редакции. Редакция не несет ответственности за текст статей и предоставленные авторами материалы, а также за содержание рекламных объявлений. Материалы, опубликованные в журнале Energy Fresh, не могут быть воспроизведены без согласия редакции.

ENERGY FRESH | № 3(5) | сентябрь | 2011

4 В нОмере

6 FRESH NEWS

сОлнечная энергетИка12 Специальные аккумуляторы производства GNB

Industrial Power для систем с использованием энергии солнца и ветра

16 Проблемы и пути развития фотоэнергетики в России

20 Powercom. Комплексное решение для солнечной энергетики

22 Применение фотоэлектрических станций в системах электроснабжения

25 Перспективы в мире и состояние в России

ВетрОэнергетИка28 Альтернативная энергетика MAG

энергОсбереженИе30 Локальный источник электрической энергии для

энергообеспечения объектов газотранспортной системы магистральных газопроводов

37 Мировая энергетика на рубеже второго десятилетия нынешнего века

50 Тепловые насосы – технология настоящего

бИОтОплИВО54 Использование энергии пара и биомассы для

выработки электрической и тепловой энергии

геОтермальная энергетИка56 Геотермально-солнечная система теплоснабжения

путИ разВИтИя60 Конференция SUN FRESH 2011. Итоги


В нОмере

30

54

20

22

энергОсбереженИе

бИОтОплИВО

сОлнечная энергетИка



28

альтернатИВная энергетИка MAGРоссия обладает богатейшими запасами углеводородов, что при постоянно растущем мировом спросе на энергоресурсы позволяет нам успешно латать дыры в бюджете и не думать о том, что будет, когда эти запасы закончатся. Но думать придется, поскольку ресурсы иссякнут гораздо раньше, чем нам кажется. Отговорка «на наш век хватит» потеряла свою актуальность.

poWERCoMкОмплекснОе решенИе для сОлнечнОй энергетИкИОриентируясь на качество солнечных решений, вы снижаете риск потерять вложенные средства.

лОкальный ИстОчнИк электрИческОй энергИИ для энергООбеспеченИя ОбъектОВ газОтранспОртнОй сИстемы магИстральных газОпрОВОдОВГазотранспортная система (ГТС), предназначенная для обеспечения транспортировки к конечному потребителю добываемого в удаленных районах природного газа, сама является крупным энергопотребителем. Так, для обеспе-чения подвода энергии к природному газу в нагнетателях при его доставке от мест добычи до европейской части Российской Федерации и далее в Европу в камерах сгорания ГПА сжигается 6–7% от общего расхода транспортируемого газа.

прИмененИе фОтОэлектрИческИх станцИй В сИстемах электрОснабженИяВ настоящее время известны две основные схемы работы фотоэлектрических станций – так называемые системы off-grid (не подсоединенные к сети – автономные) и grid-tie (связанные с сетью – сетевые). Не все понимают, что и автономные солнечные электростанции могут быть соеди-нены с сетью, но сеть в данном случае используется как еще один из нескольких возможных источников энергии. Коренное отличие этих электростанций кроется в вариантах запасания энергии.

ИспОльзОВанИе энергИИ пара И бИОмассы для ВырабОткИ электрИческОй И теплОВОй энергИИВ статье представлена информация о возможности ис-пользовании энергии пара и биомассы для выработки электрической энергии.


www.ENERGY-FRESH.Ru В нОмере | 5

5612

геОтермальная энергетИкасОлнечная энергетИка


50

37


теплОВые насОсы – технОлОгИя настОящегОТепло – это одна из основных потребностей человека. В наше время для систем отопления важна не только экономичность, но и экологическая безопасность. То, что эти два фактора можно успешно сочетать, доказывает разработка технологии тепловых насосов. Тепловые насосы используют энергию, постоянно присутствующую в воздухе, воде и верхних слоях земли, и преобразуют ее в полезное тепло для отопления. Преимуществом в данном способе получения полезного тепла является то, что мы используем неограниченные ресурсы, не нанося вреда окружающей среде.

геОтермальнО-сОлнечная сИстема теплОснабженИя

мИрОВая энергетИка на рубеже ВтОрОгО десятИлетИя нынешнегО ВекаВ 2010 году и начале 2011 года мировая экономика постепенно выходила из финансово-экономического кризиса, отмеченного в 2009 году сокращением глобального ВВП (на 0,6%) – впервые за более чем полвека.

спецИальные аккумулятОры прОИзВОдстВа GNB INDuStRIAl poWER для сИстем с ИспОльзОВанИем энергИИ сОлнца И Ветра


FRESH NEWS

Электровелосипеды получили коробку-автоматРеволюцию в стане электрических велосипедов пообещала немецкая компания – свои модели 2012 года она будет оснащать семиступенчатым «автоматом».Автоматическая коробка передач так и называется – Automatic Gear Transmission (AGT). За эту разработку компания JD Europe Components GmbH получила золотую медаль Eurobike Award 2011. Оборудованные AGT электровелосипеды марки TranzX PST поступят в продажу в будущем году по неназванным пока ценам.Новая велосипедная система по сути является компьютером, который бес-прерывно получает информацию с нескольких датчиков, узнавая скорость, крутящий момент, количество оборотов в минуту и так далее.На основе этих данных система постоянно вычисляет оптимальное пере-даточное отношение и плавно подтыкает подходящую передачу. Имеется и полуавтоматический режим, при котором велосипедист переключает передачи нажатием кнопок «плюс» и «минус».

дизайнерская новинка: Экосумочка с накопителями солнечной ЭнергииГлавное преимущество новой экосумочки Stick It, автор которой малазийец Джейми Йео (Jamie Yeo), – сменные солнечные батареи. Во-первых, их в дизайнерской сумке целых девять, каждую из них легко достать по от-дельности для подзарядки. Во-вторых, чтобы насытить ячейки солнечной

энергией, дизайнер предлагает крепить их с помощью специальных ли-пучек на окно. Удобство и экономия времени, что называется, налицо: теперь нет нужды прогуливаться часами под палящими лучами, чтобы зарядить свою сумку и, соответственно, мобильный. Достаточно просто «зашторить» ненадолго окна.Накопители солнечной энергии выполнены в форме пла-стичных квадратов, которые крепятся на лицевой части сумки. Когда батарейка полностью заряжена, она за-горается мягким желтым светом, постепенно меняя оттенок и затухая по мере «разрядки». Так что визуально получается своеобраз-ный «тетрис», что до-бавляет аксессуару эстетичности.

первая светодиодная лампа российского производства поступит в продажу в сентябреГруппа компаний «Оптоган», предста-вившая в Москве первую светодиодную лампу российского производства, за несколько лет рассчитывает отвоевать до 40% отечественного рынка.Светодиодная лампа, призванная вы-теснить из обихода привычные рос-сиянам и в 6 раз более энергоемкие 60-ваттные лампы накаливания, по-ступила в магазины в сентябре. Срок службы составляет более 50 тысяч ча-сов, что соответствует 6 годам непре-рывного горения. При использовании не более 3–4 часов в день светодиоды «Оптоган» прослужат свыше 46 лет, обещает производитель.


www.ENERGY-FRESH.Ru FRESH NEWS | 7

в первом в россии «активном доме» поселится Экспериментальная семьяВ начале сентября на территории при-города «Западная Долина» прошло торжественное открытие первого в России «Активного дома» – уникаль-ного архитектурного проекта, спро-ектированного, построенного и осна-щенного в соответствии с европейской концепцией Active House.«Активый дом» объединяет три основ-ных принципа концепции Active House – энергоэффективность, здоровый ми-кроклимат и бережное отношение к природе. Качественная теплоизоляция обеспечивает минимальное энерго-потребление, отопление и горячее водоснабжение дома предусмотрено через геотермальный тепловой на-сос и солнечные коллекторы, в доме большое количество дневного света, применяется гибридная вентиляция с рекуперацией тепла, солнечные бата-реи, система «умный дом». «Активный дом» в течение трех меся-цев будет доступен для свободного посещения. После этого в доме по-селится экспериментальная семья, которая будет делиться с организа-торами проекта своими впечатлениями и позволит им проводить комплексный мониторинг внутреннего микроклима-та и энергопотребления.

ЭнергоЭффективный «гелиодом» построен во францииВ городе Косвиллер провинции Альзас (Франция) построили энергоэффек-тивный дом на солнечных батареях. Архитектор и дизайнер дома – Эрик Вассер.Экологический проект под названием «Гелиодом» своими солнечными ба-тареями направлен на юг, что позволяет с максимальной эффективностью использовать энергию солнца для получения электричества. Его хватает, чтобы полностью обеспечить дом освещением, теплом и прочим. Общая площадь дома 160 м2. Построен он из стекла и натуральной древесины, благодаря чему максимально освещается днем естественным способом. Стены имеют хорошую звуко- и теплоизоляцию.Еще одна особенность дома: летом тепло не попадает в дом, а накапливается к холодной зиме. Потому в жару в нем прохладно и нет необходимости в дополнительном кондиционировании воздуха.

концепт Электрического велосипеда нового поколенияКонцептуальная модель электрического велосипеда Patrolman была раз-работана китайскими дизайнерами Рейфен Бай и Ликунь Чжэнь. Велосипед оснащен индикатором заряда батареи, GPS-навигатором и фарами, также работающими от аккумуляторов. Кроме того, концепция транспортного средства даже выходит за рамки самого транспортного средства. Дизай-неры предлагают построить целую инфраструктуру зарядных станций для велосипедов Patrolman. Естественно, станции будут экологически дружественными и будут работать от солнечных батарей.

Экологически дружественная кухня превращает овощные очистки в удобренияФранцузская компания Faltazi предложила ультрасовременную экологически дружественную кухню под названием Ekokook.Кухня Ekokook, помимо встроенных бытовых приборов, а также довольно ори-гинальных подвесных систем хранения кухонной утвари, предполагает еще и три мощные системы очистки и переработки отходов для битого стекла, бумаги и полиэтилена.Также есть система сбора использованной воды, которая очищает использован-ную воду и собирает ее в специальные резервуары, далее эта вода может быть использована для поливки растений. Но самое интересное, что переработка овощных очистков здесь осуществляется самыми настоящими живыми червями, через три месяца такой обработки очистки превращаются в удобрения.


спроектированы солнечные батареи, напоминающие ползущий плющКомпания SMIT усовершенствовала свои солнечные панели Solar Ivy и на-чала принимать заказы на первую серийно выпускаемую версию Solar Ivy, предлагая как компаниям, так и частным лицам выбрать не только цвет и форму «листьев», но даже и тип используемых фотоэлементов. Solar Ivy – это система солнечных батарей, спроектированная подобно листьям плюща и также крепящаяся на стенах или окнах зданий. Благодаря своей форме фотогальванические элементы способны собирать максималь-ное количество солнечного света, используя при этом те места на домах, на которых обычно подобные конструкции не устанавливаются.

FRESH NEWS

Экологичный транспортный проект Straddling BuS представила китайская компания В Китае разработали проект необычного транспортного средства, получившего название Straddling Bus (трансграничный автобус).Новый автобус возвышается над остальными машинами, и они проезжают под его днищем – таким образом можно уменьшить пробки на дорогах на 25–30 %. Электрический Straddling Bus получает питание от солнечных батарей, установленных на крыше, и передвигается со скоростью 40 км/час. Автобус высотой 6 м и шириной 9 м рассчитан на 1200 пассажиров и может заменить 40 стандартных автобусов.Первый трансграничный автобус начнет курсировать в Пекине по маршруту протяженностью 186 км уже к концу текущего года.

назван самый «солнечный» аЭропорт в миреМеждународный аэропорт Денвер (Ко-лорадо, США) получил статус самого «солнечного» аэропорта в мире. Адми-нистрация здания аэропорта объявила об окончании строительства 4,4-ме-гаваттной наземной солнечной элек-тростанции, которая увеличила его солнечную мощность до 8 МВт. Теперь аэропорт Денвера обеспечивает более 6% своих потребностей в электроэнер-гии за счет энергии солнца. Первые две установки имеют мощность 2 МВт и 1,4 МВт.

необычные «солнечные» деревья первого в мире тропического города-сада18 необычных деревьев высотой 25 и 50 метров. Каждое дерево – отдельный вертикальный сад цве-тущих тропических растений, эпи-фитов и папоротников. Некоторые из них соединены мостами, откры-вающими неповторимую панораму. В течение дня деревья «собирают» в специальные батареи солнечный свет для генерации электроэнер-гии. Днем эти «супердеревья» соз-дают прохладную тень, а ночью оживают волшебным светом. Такие необычные вертикальные сады, оформленные в виде деревьев, являются частью проекта «Сады Залива» в Сингапуре. Программа развития набережной Marina Bay предполагает обустройство юж-ного, восточного и центрального заливов, а также залива в устье реки. Данный проект вполне обо-снованно претендует на звание первого тропического города-сада в мире. Первую очередь са-дов, включающую большую часть южного залива, в которой будут «расти» 18 необычных деревьев, планируется открыть для посети-телей уже в июне 2012 года.


www.ENERGY-FRESH.Ru

первый в мире «солнечный» катамаран совершает кругосветное путешествиеВ середине августа самый большой в мире катамаран на солнечных батареях MS Turanor PlanetSolar прибыл в Сянган, причалив в порту Халл недалеко от туристического городка Хайганчэн. Сянган стал одной из остановок в кругосветном плавании солнечной яхты. Ее длина составляет 31 метр, на палубе установлены фотогальванические модули, благодаря этому судно плывет бесшумно и не загрязняет окружающую среду. Перед прибытием в Сянган катамаран уже пересек Атлантический и Тихий океаны, посетил семь стран, в том числе США, Мексику и Панаму. Это первое в мире солнечное судно, совершающее кругосветное путешествие.

FRESH NEWS | 9

суперсовременный Экомузей планируют открыть на тайванеВ Тайбее (Тайвань) планируют открыть новый музей в форме объемного куба. Такая форма здания была предложена студией дизайна Ooda, которая выигра-ла приз на Международном конкурсе искусств. Концепция этого шедевра – одна из первых и инновационных идей. Суть ее в том, что здание – это два куба, один заключен в другой. В каждом кубе этой сложной структуры располагается музей. Кроме этого, в здании будут учтены все особенности экологических моделей сооружений, поэтому оно станет энергосберегаю-щим. Здесь будут солнечные батареи, а стекла повернутся в окнах под таким градусом, что в музее на протяжении всего дня не нужно будет включать свет, так как он самостоятельно будет рассеиваться по помещению.

разработан компактный моноцикл, помещающийся в багажник любого автомобиляГруппа студентов Мюнхенского техни-ческого университета и Национального независимого университета Мексики при поддержке компании Audi разра-ботала моноцикл A0. Этот компактный легкий моноцикл помещается в багаж-ник любого автомобиля Audi. Мощно-сти электродвигателя хватает, чтобы развивать скорость 15 км/ч, а заряд аккумулятора обеспечит движение в течение часа. Дизайнер моноцикла – Angel S nchez Vargas.

корейские дизайнеры представили проект Экофонаря

Коллектив корейских дизайнеров (Li-Te Lo, Song-Jung Chen, Tai-Yen Lee и другие) начал свою работу над проектом City Context

с одного наблюдения: люди мусорят на свету, если там нет урн. Следовательно, урны должны быть везде, где светло, – то есть в каждом фонаре. Система City Context состоит, во-первых, из фонаря на солнечной энергии, который днем заряжает аккумуляторы, а ночью работает, экономя для городского хозяйства до киловатта электроэнергии ежедневно. Во-вторых, у основания фонаря встроена урна, рас-

считанная на дальнейшую переработку отходов. Ящички для мусора будут четырех видов. В одни нужно кидать пищевые отходы, в другие – бумагу и пластик, в третьи – металл, в четвертые – стекло. У каждого – особый цвет, позволяющий опознать его издалека. Внутри – пакет, извлекать который можно будет с помощью специальной магнитной карты.

дерево Copaifera langSdorffii – источник дизельного топливаДерево Copaifera langsdorffii, най-денное в тропических лесах Брази-лии, содержит смолу, которую мож-но сразу использовать в качестве дизельного топлива. Одно дерево дает примерно 50 литров топлива в год. Широкомасштабное его выра-щивание для этих целей невыгодно, но частные фермеры вполне могут покрыть свои потребности от сада таких растений.


FRESH NEWS

здание «инь и ян» – своеобразный манифест о близости человека к природеБлизнецы из sanzpont [arquitectura] положили в основу концепции своего проекта представления о балансе про-тивоположностей, о природе Инь и Ян. Архитекторы sanzpont [arquitectura] хотят создать здание, представляющее собой культуру, в которой оно будет функционировать, чтобы напомнить местным жителям откуда они родом. К тому же это своеобразный манифест о близости человека, несмотря на техни-ческие достижения, к природе – здание буквально утопает в зелени. Особое значение в sanzpont [arquitectura] придали некоторым техническим ре-шениям. В частности, инновационная кровля снабжена LED-покрытием, све-чение которого обеспечивается за счет установки солнечных батарей. Значи-тельные по площади участки крыши покрыты густой растительностью, участвующей в прогрессивных систе-мах сбора и очистки дождевой воды, а также охлаждения объекта.

представлена новейшая станция для подзарядки «зеленых» автомобилей

Электромобили покорили сердца жителей Земли, и во мно-гих странах в последнее время активно развивается сеть подзарядочных станций. А уже сегодня с гордостью можно представить новейшую станцию для заряжения «зеленых» автомобилей – Sanya Skypump, которая использует энергию

солнца и ветра для производства электроэнергии. Ее разработали компании, создавшие несколько подобных устройств, – Urban Green Energy и GE Energy Industrial Solutions.

Наверху этого сооружения расположены витки с ветряной турбиной между ними и с солнечными панелями на них. Комбинированной энергии, производимой ими, доста-точно, чтобы зарядить электромобиль или другое такое

средство передвижения в течение 4–8 часов. Эта станция есть уже на многих парковках Европы и Аме-

рики, ведь она занимает мало места – не больше, чем фонарный столб, и использует доступные при-

родные ресурсы. Кстати, по ночам она сама превращается в фонарный столб – скопленная за день энергия использу-ется для освещения.

карусель на солнечных батареях пополнит заряд мобильного телефонаКомпания GE представляет карусель на солнечных батареях. Презента-ция является частью цели GE по про-движению инновационных солнеч-ных технологий, которая включает в себя использование новых панелей солнечных батарей, включающих ультратонкие модули пленок и полу-проводников, основанных на теллу-ре. Эти солнечные батареи способны противостоять суровым погодным условиям – высоким температурам, влажности и ультрафиолетовым лу-чам. С помощью зарядных станций, которые установлены вокруг карусе-ли, здесь же можно будет пополнить заряд сотового телефона и других портативных гаджетов.

«солнечные» парковки создает автор идеи «солнечных» дорогПравительство США выделило $750 тыс. компании Solar Roadways на обо-рудование парковок материалом, который может служить одновременно и дорожным покрытием, и солнечной электростанцией.Панели, которыми покроют парковки, представляют собой трехслойные квадраты со стороной 3,6 м. Верхний слой является сверхпрочным и риф-леным, чтобы выдержать вес большегрузных автомобилей и обеспечить сцепление с покрытием. Кроме того, он сделан полупрозрачным: извне через него должны проходить солнечные лучи, а снаружи – излучение светодио-дов. Следующий уровень содержит фотоэлектрические и нагревательные элементы (последние – для самостоятельной очистки от снега и льда), а также светодиоды, микропроцессор и вспомогательную электронику. На-конец, подложка «занимается» распределением электричества и отправкой сигналов, а также изолирует электронный слой от почвы.


www.ENERGY-FRESH.Ru FRESH NEWS | 11

ее величество королева дании маргрете ii открыла вторую очередь завода grundfoSВ рамках государственного визита Ее Величества Королевы Дании Маргрете II в Россию 7 сентября 2011 года состоялось торжественное открытие второй очереди завода по производству насосного оборудования GRUNDFOS.Ее Величество осмотрела производственные линии крупнейшего мирового производителя насосного оборудования и вместе с президентом концерна GRUNDFOS Карстеном Бьергом (Сarsten Bjerg) перерезала символическую ленту. «Дания – общепризнанный лидер в области сбережения энергии. Мы благодарны Ее Величеству и датскому правительству за поддержку идей энергосбережения, заложенных в основу производства GRUNDFOS», – заявил г-н Бьерг.разработано новое гибридное

транспортное средство, работающее на ЭлектричествеУсилиями швейцарской компании Peraves и немецкого автоконцерна BMW разработано новое гибридное транспортное средство, совмещающее в себе автомобиль и мотоцикл и рабо-тающее на электричестве. Называется новинка MonoTracer.MonoTracer имеет всего два колеса, но при этом салон его полностью закрыт. Это первое транспортное средство, которое занимает всего полполосы и использует электричество для пита-ния. Для работы MonoTracer использует литиево-ионные батареи высокой мощ-ности, с помощью которых развивает скорость до 250 км/ч – недостижимая цифра для электромобилей.

компания logiteCh выпустила беспроводную клавиатуру на солнечных батареяхАссортимент периферийной продукции компании Logitech был увеличен за счет новой беспроводной клавиатуры, предназначенной специально для пользователей Apple и выполненной в Mac-стилистике, модели Wireless Solar Keyboard K750. Новинка будет выпускаться в двух цветах – черном и серебристом, толщина корпуса клавиатуры будет равна всего 0,76 см, беспроводная связь будет осуществляться на частоте 2,4 ГГц и позволит практически исключить потерю сигнала при работе в радиусе до 10 метров. Среди особенностей устройства стоит упомянуть наличие встроенных солнечных батарей, заряжающих встроенный аккумулятор, полного заряда которого хватит на три месяца работы, а также конструкции, сделанной без использования поливинилхлорида (ПВХ).

анонсировано зарядное устройство для Электромобилей, работающее на Энергии ветраБританская компания по возоб-новляемой энергетике Ecotricity анонсировала зарядное устрой-ство для электромобилей, которое получает энергию от ветра. Эко-логичная зарядная станция спо-собна одновременно заряжать два электромобиля. Установка оснаще-на панелями солнечных батарей, которые будут дублировать работу ветровых турбин, к примеру, при полном штиле. Зарядная станция будет поддерживать все типы за-рядных разъемов электромобилей. Для полной зарядки обычных элек-тромобилей может понадобиться два часа, однако «быстрозаряд-ные» автомобили следующего по-коления будут готовы к поездке всего через 20 минут.



альтернатИВные ИстОчнИкИ тОкаРост населения Земли и развитие про-мышленности с каждым годом требуют все большего количества полезных ископаемых, на освоение которых приходится затрачивать все больше и больше энергии. Однако запасы тради-ционных источников на сегодняшний день весьма ограничены и находятся на грани исчерпания. Кроме того, их использование загрязняет окружаю-щую среду. Перспективным путем решения про-блемы дефицита природных ресурсов является освоение альтернативных источников энергии. Самыми эколо-гически дружественными в настоящее время являются электроустановки, ис-пользующие возобновляемую энергию воды, солнца и ветра. Энергия солнца и ветра преобразуется в традицион-ную для промышленных и бытовых нужд электрическую энергию посред-ством солнечных панелей и ветроге-нераторов.Непосредственное применение преоб-разованной возобновляемой энергии возможно только тогда, когда склады-ваются благоприятные условия с точки зрения солнечной освещенности или силы ветра. Для того чтобы выработан-ная электроэнергия могла использо-ваться в другие периоды времени, ее необходимо накопить, что достигается включением в схему энергетической

установки автономных источников тока – свинцово-кислотных аккуму-ляторов. При этом днем в случае ис-пользования преобразованной солнеч-ной энергии аккумуляторная батарея

заряжается, а ночью или в пасмурную погоду она отдает накопленный элек-трический заряд. То есть режим экс-плуатации батареи является типично циклическим, в котором наиболее

специальные аккумуляторы производстваGNB Industrial powerдля систем с использованиемэнергии солнца и ветраФ.А.Замышляев, О.С.Скроцкая, С.Г.Скроцкий, ЗАО «Акку-Фертриб», Москва


сОлнечная энергетИка | 13www.ENERGY-FRESH.Ru

сложные условия связаны с длитель-ными разрядами продолжительностью до нескольких дней малыми токами со снятием 100-процентной емкости. Сле-дует также отметить, что в некоторых применениях, например на морских буях, аккумуляторы могут не получать заряда до нескольких месяцев, то есть в течение всего периода навигации работать только на разряд.Очевидно, что аккумуляторные бата-реи, разработанные для традиционного применения в параллельно-резервном или даже циклическом режимах, не справятся со столь сложными усло-виями эксплуатации, и их жизненный ресурс будет заметно сокращен от-носительно расчетных ожидаемых значений. Для указанных условий требуются специальные автономные источники тока, предназначенные для накопления и расходования преоб-разованной возобновляемой энергии со всеми вытекающими требованиями к их устройству и эксплуатационным характеристикам.Технические требования, предъяв-ляемые к аккумуляторным батареям, работающим в составе установок преобразования возобновляемой энергии, определяются их областью применения. Это могут быть неболь-шие системы автономного питания для частных применений или маломощных устройств, таких как парковочные и разменные автоматы, телефоны экс-тренной связи. Установки в среднем диапазоне мощностей, например, не-большие промышленные установки, морские буи, метеостанции. Установки высокой мощности с большой цикли-ческой нагрузкой, к которым относят-ся независимые островные системы электроснабжения, обеспечивающие питание большого количества потре-бителей. Для того чтобы системы преобразо-вания возобновляемой энергии могли успешно конкурировать с такими тра-диционными отраслями, как угольная, газовая и нефтяная, они должны быть экономически оправданны и обладать высокой степенью надежности. В на-стоящее время внедрение альтернатив-ных источников энергии, автономных и децентрализованных, во многих стра-нах уже становится более выгодным как с экологической, так и с экономи-ческой точки зрения, а такой природ-

ный элемент, как кремний, из которого изготавливаются солнечные фотоэле-менты, сейчас называют «нефтью XXI столетия». Современные фотоэлектри-ческие установки имеют относительно невысокий КПД 8–16%, но, несмотря на это, их применение чрезвычайно оправданно, не в последнюю очередь благодаря закону о возобновляемых источниках энергии, который принят в Европе и гарантирует материальное возмещение переданной в сеть общего пользования выработанной энергии.

аккумулятОры прОИзВОдстВа GNB INDuStRIAl poWER – эффектИВнОе решенИе для накОпленИя И ИспОльзОВанИя ВОзОбнОВляемОй энергИИExide Technologies представляет ак-кумуляторные батареи, применяемые в области возобновляемой энергии, которые отличаются высочайшей на-дежностью, эффективностью и отвеча-ют всем современным требованиям.

Старейшие заводы, принадлежащие концерну EXIDE Technologies, ведут свой отсчет от начала прошлого сто-летия. За такой значительный период деятельности в области разработ-ки и производства автономных ис-точников тока накоплен огромный научно-технический потенциал и опыт в части внедрения и эксплуа-тации продукции в реальных жиз-ненных, а не лабораторных условиях. Аккумуляторы для установок преоб-разования возобновляемой энергии являются логическим продолжени-ем технической деятельности EXIDE Technologies и достойным ответом



на вновь возникающие потребности современного рынка. С октября 2010 года промышленное подразделение концерна называет-ся GNB Industrial Power и предлагает специальные автономные источники тока для всех известных на сегодняш-ний день применений в области аль-тернативной энергии. Предлагаемые аккумуляторы выпускаются по всем освоенным технологиям: это, конечно, аккумуляторы с жидким электролитом аккумуляторы с электролитом, загу-щенным до желеобразного состоя-ния, и аккумуляторы, выпускаемые по относительно новой технологии, с впитанным в сепаратор электролитом (AGM). Батареи производятся в огром-ном диапазоне емкостей – от десяти до нескольких тысяч ампер-часов, с разнообразным циклическим ресур-сом – от 600 до 2000 циклов заряда-разряда по МЭК 896-2. Кроме того, про-гнозируемое количество циклов может варьироваться при подборе батареи таким образом, чтобы в процессе ее эксплуатации фактическая глубина разряда оказывалась бы меньше стан-дартной. Батареи изготавливаются, в зависимости от технологии и на-значения, как с плоскими намазными положительными пластинами, так и с трубчатыми, что также обеспечивает

потребителю широчайшие возможно-сти выбора как в эксплуатационной, так и в ценовой категориях.Хотелось бы отметить предлагаемые GNB Industrial Power серии батарей с желеобразным электролитом, кото-рые выпускаются под торговой маркой Sonnenschein Solar, обладают всеми преимуществами всемирно известных батарей dryfit, не требуют обслужива-ния в течение всего срока эксплуатации, включают серии с плоской намазной и трубчатой положительной пластиной, обеспечивают циклический ресурс до 1600 циклов по МЭК, охватывают диапазон емкостей от 10 до 3500 А.ч. Находят применение как в быту, так и на крупных солнечных и ветряных островных электростанциях.Интересным продолжением разработок в области производства малообслужи-ваемых аккумуляторов закрытого типа является их реализация в установках преобразования возобновляемой энер-гии. EXIDE Technologies предлагает как простые недорогие серии типа Classic EnerSol для маломощных применений и промежуточные варианты типа Classic EnerSol T, так и высокомощные цикли-ческие батареи (2000 циклов по МЭК) с трубчатой положительной пластиной и жидким электролитом серии Classic OPzS Solar.Сам по себе вызывает интерес факт выпуска AGM-батарей циклического назначения. Уникальные по своей конструкции, температурному рабо-чему диапазону и диапазону емко-стей (до 6000 А.ч.) батареи Absolyte производятся с 1983 года компанией GNB, которая в настоящее время вхо-дит в концерн EXIDE Technologies. Это первая герметизированная ак-кумуляторная батарея большой емкости, принятая к эксплуатации в области фотоэлектричества. Ба-тареи Absolyte отличаются беспре-цедентным для AGM-аккумуляторов циклическим ресурсом 1500 циклов заряда-разряда при глубине 80% и температуре 25°С.В производственной программе технологии AGM есть также весьма удачное решение для простых при-менений – серия Sunlyte, состоящая всего из одного типопредставителя с емкостью 100-часового режима, рав-ной 100 А.ч. Несмотря на то что серия Sunlyte представлена аккумулятором

только одной емкости, популярность ее чрезвычайно высока, потому что, как показывает опыт, батареи 12 Вольт 100 А.ч. наиболее часто применяются в установках бесперебойного питания средней мощности и подходят как для бытовых нужд, так и для промышлен-ного использования.Выбор аккумуляторной батареи для специального циклического приме-нения требует особого подхода и тщательного анализа данных, свя-занных с условиями ее эксплуатации и возможностями заряда. Поэтому для получения наилучшего и про-гнозируемого результата всегда ре-комендуется проконсультироваться с производителем аккумуляторных батарей или его техническим пред-ставителем. Это поможет сэкономить время и правильно распределить за-траты при построении системы га-рантированного электроснабжения с использованием преобразованной энергии альтернативных возобнов-ляемых источников.

зао «акку-фертриб»119311, г. москва, а/я 69, пр-т вернадского, д. 8а, башня бтел: +7 495 228 13 13факс: +7 495 647 98 88e-mail: [email protected] www.exide-technologies.ru





ОсОбеннОстИ разВИтИя альтернатИВнОй энергетИкИ В рфК настоящему времени Россия, к сожа-лению, существенно отстает в разви-тии нетрадиционной, альтернативной энергетики по сравнению с другими промышленно развитыми странами.Это объясняется несколькими причи-нами, главной из которых, по нашему мнению, является отсутствие понима-ния назревшей необходимости пере-хода на новые виды энергии из-за того, что природно-географическое положе-ние и сырьевая база позволяют России расточительно эксплуатировать свои природные богатства. Перефразируя известную народную поговорку, можно сказать: «Россия сидит на нефтяной/газовой игле».Европейские страны, а также Япония, некоторые африканские и латиноаме-риканские страны весьма болезнен-но реагируют на свою зависимость от стран-производителей нефти и газа и начали задумываться над про-блемой ее уменьшения. Они активно пытаются решить проблему сокра-щения нефтегазовой зависимости путем увеличения альтернативных источников. Например, этим объяс-няется и появление в некоторых так называемых развивающихся странах – Сенегале и Индии – одновременно двух Министров энергетики: одно занимается традиционной, другое – альтернативной.Даже бедные страны Азии и Африки ввели в старших классах курс возоб-новляемой энергетики. Таким образом

школьники понимают важность про-блемы и готовятся к развитию круп-ных комплексов фотоэлектрических установок. Внедрение нетрадицион-ных источников энергии становится для таких стран национальной за-дачей. По нашему убеждению, ошибочно рас-пространенное мнение, что основная территория России расположена в зоне с низкой интенсивностью солнеч-ного излучения, менее 1600 час/год. Южные регионы европейской части России и огромные пространства Си-бири и Приморья, где длительность солнечного свечения превышает 2000 час/год, имеют все основания успешно использовать энергию солнца в народном хозяйстве. Существенным тормозом в развитии альтернативной энергетики в России также является высокая стоимость используемого оборудования и, со-ответственно, себестоимость произво-димой энергии. И в странах Западной Европы, и в Японии, и Южной Корее эту проблему решают за счет предоставле-нии безвозмездной субсидии на 50% стоимости солнечных электростанций. Кроме того, в пользу ВИЭ говорит и факт постоянного роста тарифов на электроэнергию, получаемую от тра-диционных источников, при одновре-менном сокращении стоимости про-изводства устройств альтернативной энергетики.И в то же время, несмотря на проблемы и трудности развития ВИЭ в России, мы убеждены, что в России назревает бум внедрения солнечных технологий.

Примером этому служат следующие события и факты. Еще в 2010 году в Белгородской области построена и запущена в эксплуатацию первая в России 100 кВт-ная фотоэлектриче-ская солнечная электростанция (СЭС). Разрабатывается проект Кисловодской электростанции на солнечной энер-гии мощностью 12 МВт. РЖД начинает внедрять программу «Умный вокзал», которая предусматривает внедрение фотоэлектрических солнечных систем. Принята программа развития «крем-ниевой долины» в Северо-Кавказском ФО. Кроме того, в структуре подразде-лений «гигантов» энергетики России, таких как РусГидро, Росатом, а также в нефтегазовых компаниях появля-ются подразделения, отвечающие за внедрение ВИЭ. Политическая пар-тия «Правое дело» в своей програм-ме предлагает создание специального фонда в размере 10% от инвестиций в атомную энергетику на развитие в России возобновляемой энергетики. Некоторые наши соседи по СНГ уже опережают Россию. Так, например, в Крыму введена в эксплуатацию первая очередь (20 МВт) солнечной электро-станции с заявленной мощностью 80 МВт – первая на постсоветском пространстве промышленная СЭС. Ка-захстан имеет серьезные намерения по развитию солнечной энергетики, развивая собственное производство солнечного кремния, а также планируя строительство СЭС с привлечением за-рубежных компаний.Что касается небольших солнечных систем, мощностью 1,5–3–5 кВт, ко-

проблемы и пути развития фотоэнергетики в россииЧеркасов М.И., Борячок В.В., Хафизов А.Д., ООО «ЭКО МИР»



торые устанавливаются в коттеджах, кафе, на дачах, телекоммуникацион-ных вышках и т.д., в России с каждым годом появляется все больше и больше мелких частных компаний, продающих и устанавливающих такие системы.Распоряжение Правительства РФ от 8 января 2009 года об утверждении «Основных направлений государствен-ной политики…» предусматривает, что к 2020 году 4,5% потребления электро-энергии в России должно быть от ВИЭ. К сожалению, об этом Постановлении редко вспоминают, хотя никто его и не отменял. Но достижение даже та-ких скромных показателей явилось бы революционным шагом для Рос-сии, традиционно делающей ставку на топливную электроэнергетику. А задача действительно стоит весьма серьезная. Ведь эти 4,5% суммарно составят электрогенерацию в размере 80,2 млрд кВт•ч, а общая мощность ВИЭ должна достичь 25 ГВт. К сожалению, даже плановые пока-затели развития ВИЭ в России выгля-дят слишком скромно на фоне многих стран Европы. Так, в частности, приня-тая в 2009 году «Европейская програм-ма 20х20х20» ставит задачу доведения к 2020 году доли выработки энергии от ВИЭ в странах ЕС до 20%. Только один наш итальянский партнер, компания ECOWARE, в течение последних лет про-изводит по собственной технологии и устанавливает СЭС суммарной мощ-ности 60–70 МВт ежегодно. Подводя промежуточный итог, с большой степенью вероятности мож-но сказать, что, учитывая тенденции мирового развития электроэнерге-тики, а также ресурсную базу России по суммарной солнечной радиации в южных регионах европейской части России, в южных и восточных райо-нах Сибири и Приморья, которые по солнечной освещенности почти не уступают средиземноморским странам, вклад фотоэлектрических солнечных электростанций может быть очень су-щественным.

предлОженИя пО стрОИтельстВу сэс В рОссИИВ России еще нет опыта строитель-ства промышленных (сетевых) СЭС. И те компании, которые возьмутся за осуществление таких проектов, не-

пременно столкнутся с рядом проблем проектно-методического характера, отсутствием статистических данных по функционированию сетевых СЭС, подбора подходящего оборудования, проблем в процессе монтажа, подбора опытного персонала и др.Компания ECOWARE является ведущей компанией в Италии по проектиро-ванию, производству оборудования и строительству grid-connected-электростанций, то есть электростан-ций, выдающих электроэнергию в сеть. Она имеет свое представительство в России – ООО «ЭКО МИР».ECOWARE имеет большой опыт в строи-тельстве сетевых СЭС и может служить надежным партнером для инвесторов и заказчиков строительства как сете-вых, так и автономных СЭС в России и СНГ.

Компания ECOWARE на основе выку-пленных лицензий мировых произво-дителей фотоэлектрических модулей самостоятельно производит и вне-дряет большое количество СЭС раз-личного типа, как для grid-connected-электростанций, так и для автономных систем. Например, большой интерес у спе-циалистов вызывают установки типа Elianto – «подсолнух» – это следящая за солнцем система.Она состоит из несущей конструк-ции, механизма слежения за солнцем (трэкер), включающего 2 автоматиче-ских привода, собственно солнечной панели – совокупности солнечных модулей, скрепленных на специаль-ной раме. Применение механизма слежения уве-личивает мощность панели на 30–40%,

рисунок 1. «следящие за солнцем» солнечные панели.

рисунок 2. солнечные панели с фиксированным наклоном.



позволяет ей лучше противостоять ветру. Слежение полностью автома-тизировано.Общий вид таких установок показан на рисунке 1. Системы с фиксированных углом на-клона более просты в производстве, монтаже и эксплуатации, занимают меньше площади (см. рисунок 2).Разработана серия продуктов для го-родской среды и промышленных зон. Это автостоянки с солнечными панеля-ми – от стоянок для нескольких машин до больших паркингов, и остановки для общественного транспорта. С при-сущей итальянской художественной элегантностью в компании разраба-тываются разные варианты остано-вок. Для установки на крышах зданий и сооружений в промышленных зонах компания разработала специальные системы, которые могут работать в

двух режимах – в энергосберегающем и автономном, если произойдет отклю-чение промышленной электрической сети (см. рисунок 3).Что касается сотрудничества с Россией, компания ECOWARE уже начала разра-батывать первый пилотный проект СЭС для Республики Бурятия. Этот регион, как и соседние, отличается высокими показателями солнечной радиации, и одновременно существует проблема «северного завоза» – многие поселки питаются электроэнергией только от дизель-генераторов.Предлагаемый проект СЭС мощностью 100 кВт обеспечит в течение всего года электроэнергией поселок Курорт Ба-унт вместо существующей в настоя-щее время дизельной электростанции. Реализация этого проекта позволит решить по крайней мере две суще-ственные проблемы: а) хозяйственную – практически

полностью отказаться от проблем, связанных с доставкой жидкого то-плива в труднодоступный горный район;

б) экологическую – сделать первый серьезный шаг в деле реализации программы внедрения возобнов-ляемой энергии в повседневную жизнь с целью сохранения уникаль-ной природной среды Байкальского региона.

Предложенный компанией вариант СЭС мощностью 100 кВт имеет хоро-

шие показатели производительности. По произведенным расчетам, значение коэффициента производительности PR равно 80,5% (см. диаграмму на рису-нок 4). Это показывает, что для СЭС в Бурятии этот показатель не уступает показателям PR для СЭС, построенных в средиземноморских странах. А по сложившейся практике именно этот показатель является определяющим среди характеристик СЭС (стандарт 61724 Международной электротех-нической комиссии, секция 82, фото-вольтаика, IEC TC-82).Таким образом, компания ECOWARE обладает самыми современными технологиями и ноу-хау по производ-ству высококачественных солнечных модулей и солнечных систем. Имеет широкий ряд продуктов, что позво-ляет удовлетворить любые запросы заказчиков.

нашИ ОснОВные предлОженИяКомпания ECOWARE совместно со сво-им представительством в России ООО «ЭКО МИР» предлагает строительство в России и СНГ фотоэлектрических солнечных электростанций с при-менением продуктов и передовых, отработанных технологий мирового уровня, а именно:1. Поставка из Италии и монтаж на ме-

сте фотоэлектрических солнечных электростанций мощностью от 1 МВт и выше с передачей электроэнергии в сеть.

2. Строительство автономных СЭС (как крупных, так и малых) в отдаленных районах рядом с предприятиями, небольшими городами и поселками, где существует дефицит электро- энергии и (или) экономически не-целесообразно подведение ЛЭП.

3. Оснащение предприятий, домов, коттеджей, гостиниц, больниц, школ, санаториев солнечными системами для автономного электроснабжения или комбинированными с целью по-вышения надежности электроснаб-жения и энергосбережения.

4. Создание в российских регионах совместных производственных структур с целью использования местных производственных и сы-рьевых ресурсов при реализации крупных программ по альтернатив-ной энергетике.

рисунок 3. солнечные панели на крыше промышленных зданий.

рисунок 4. распределение по месяцам коэффициента производительности pr для сЭс в пос. курорт баунт в республике бурятия.





Начиная с 2006 года компа-ния POWERCOM осуществляет полный цикл производства

решений для солнечной энергетики, который охватывает все этапы: от изготовления сырья до сборки гото-вых изделий. Поликристаллический кремний, служащий сырьем, произ-водится по современной технологии, обеспечивающей замкнутый произ-водственный цикл и снижающей вы-брос вредных веществ. Кремний, очи-щенный от посторонних примесей до уровня, требуемого при изготовлении ячеек солнечных панелей, поступает на технологическую линию в виде пла-

стин стандартного размера. Процесс изготовления полностью автоматизи-рован, последовательно выполняют-ся операции создания антибликового слоя пластин, нанесения контактной сетки на обе стороны, промежуточное и окончательное тестирование сол-нечных ячеек. Завершающей стадией производства является сортировка полученной продукции по партиям в зависимости от измеренной величины эффективности каж-дого элемента. Это важно при после-дующей сборке солнечных па-

нелей, поскольку для снижения потерь в панели необходимо использовать элементы с одинаковым значением эффективности.Линия по производству солнечных па-нелей обеспечивает суммарную годо-вую мощность выпускаемой продукции до 45 МВт с перспективой расширения до 90 МВт. Каждая солнечная панель проходит индивидуальный тест на эф-фективность на специальном стенде,

имитирующем стандартную освещенность, и только по-

сле этого изделию при-сваивается серийный

номер. Дополнительно панели тестируются

на ультразвуковом сканере на наличие скрытых дефек-

тов в конструкции. Высокое качество

солнечных панелей POWERCOM оценено за-

казчиками по всему миру, в том числе Германии, Италии,

Испании, Австралии и США, а также подтверждено сертификатами TUV и UL.Компания POWERCOM не только явля-ется производителем всего спектра продукции для создания решений для солнечной энергетики, но и осущест-вляет внедрение этих решений. На счету компании десятки построенных

powercomкомплексное решение для солнечной энергетики

Ориентируясь на качество солнечных решений, вы снижаете риск потерять вложенные средства.

А. Морозов, менеджер по дистрибуции представительства, POWERCOM Russia



крупных генерирующих станций на солнечной энергии, мощность каждой из них измеряется мегаваттами.В качестве примера можно привести недавно введенную в строй генерирую-щую станцию на Тайване, построенную полностью на оборудовании POWERCOM. Для преобразования солнечной энер-гии используются мультикристалли-ческие солнечные панели PPV-230M6, обеспечивающие при уровне стандарт-ной освещенности 1000 Вт/м2 выходную мощность 230 Ватт.

Панели располо-жены на фиксиро-ванных креплениях под углом к горизонту ~ 22°, который обеспечи-вает на этой географической широте оптимальный угол падения лучей сол-нечного света. Для преобразования постоянного напряжения от солнечных панелей в переменное напряжение электросети используются инверто-ры производства POWERCOM(модели SLK-4000I), располагаемые непосред-ственно под солнечными панелями. Инверторы серии SLK соответствуют стандарту защиты IP65, что позволя-ет использовать их вне помещений. Трехфазная сеть переменного тока генерирующей станции разбита на отдельные сегменты, каждый из ко-торых состоит из трех пар инверторов.

Использование на каждой фазе пары инверторов, работающих в параллель-ном режиме, но получающих питание от двух разных сегментов солнечных панелей, позволяет избежать сниже-ния мощности по фазе при частичном затенении станции. Программа мониторинга генерирую-щей станции позволяет не только по-лучать текущую информацию о выра-ботке энергии, но и общие показатели.

В том числе общую выработанную мощность и количество СО

2,

которое могло быть вы-брошено в атмосферу

при сжигании со-ответс твующего объема дизельного топлива.Для статистики ведется регистра-

ция температуры окружающей среды,

солнечных панелей, величины освещенности

и т.п. На станции предусмо-трен датчик скорости ветра для на-блюдения за безопасностью эксплуа-тации систем.Решения для солнечной энергетики достаточно дорогостоящие, со сро-ком окупаемости не менее 10 лет, и риски не оправдать вложенные инве-стиции, приобретая некачественные непроверенные продукты, достаточно высоки. Одна из причин вертикаль-ной интеграции солнечного бизнеса Powercom – желание контролиро-вать качество не только отдельных элементов солнечных решений, но и качество работающей солнечной электростанции в целом!

poWerCoM Co., ltd москваг. москва, 1-й кабельный пр-д, д. 2, офисы 35-37тел./факс: +7 (495) 651-62-81/82

poWerCoM Co., ltd тайвань8f.no.246, lien Chen rd.,Chung ho City, taipei hsien, taiwanтел.: 886-2-2225-8552факс: 886-2-2225-1776, 2226-0537e-mail: [email protected]

спраВка Компания POWERCOM не только является производителем всего спектра продукции для создания решений для солнечной энергетики, но и осуществляет внедрение этих решений.



Автономная станция запасает энергию в своих собственных аккумуляторных батареях, ем-

кость которых всегда конечна и при сегодняшних ценах часто ограничи-вается кошельком владельца станции. Сетевая же всю выработанную энергию передает в сеть, которая, по сути, явля-ется гигантским аккумулятором с прак-тически неограниченной емкостью. В этих отличиях кроются и достоинства, и недостатки двух конфигураций сол-нечных электростанций.Рассмотрим их подробнее. Начнем с автономной солнечной электростан-ции, конструкция которой более-менее известна широкой публике.Обычно автономная солнечная элек-тростанция (мы рассматриваем только электростанции для стандартного элек-троснабжения 220/380 В переменного тока с частотой 50 Гц) состоит из:• группы фотоэлектрических моду-

лей; • иногда (на этом обычно экономят,

ухудшая условия эксплуатации) – коммутационной коробки для па-раллельного соединения цепочек модулей (String Box) и защиты от короткого замыкания и импульсных перенапряжений;

• контроллера заряда;• аккумуляторного блока с автомати-

ческим выключателем или плавкой вставкой;

• инвертора для преобразования по-стоянного тока в переменный;

• зарядного устройства для подзаряд-ки аккумуляторов от дополнительно-го источника энергии (генератора или сети), часто зарядное устройство встроено в инвертор, и в таком случае в инверторе встроен так называемый AC-switch. При наличии нормального напряжения на входе инвертора это напряжение передается непосред-ственно в нагрузку без преобразова-ния, параллельно производится под-зарядка аккумуляторного блока.

начнем с дОстОИнстВ:• станция может работать везде, где

есть дневной свет (кроме зимы за Северным и Южным полярными кру-гами);

• если расчет компонентов произ-веден верно, такая станция обе-спечивает энергией подключенную нагрузку;

• подобного рода станция имеет не-которую независимость от погодных условий (меньшей инсоляции) при наличии генератора.

теперь нескОлькО слОВ О недОстатках:• если расчет компонентов был оши-

бочным, станция не обеспечит ра-боту подключенной нагрузки либо по мощности (ограничена мощность инвертора) либо по расходу энергии (неправильно рассчитаны количе-ство солнечных модулей и емкость аккумуляторов);

• если необходимо срочно увеличить мощность подключенной нагрузки или расход энергии, необходимо докупать дополнительное обору-дование;

• срок службы аккумуляторов очень ограничен, для большинства при-меняемых в подобных системах он не превышает 900–1200 циклов заряд/разряд, а на практике это означает, что, возможно, вам при-дется заменить весь комплект ак-кумуляторов через 2,5–3,5 года, так как стоимость аккумуляторов составляет от 30 до 50% стоимо-сти всей электростанции – это не очень утешительный факт. За срок рассмотрения (обычно это 25 лет) подобную процедуру придется про-извести несколько раз;

• другая грань этой же проблемы – если нагрузка мала, а аккумуляторы полны, то солнечные модули рабо-тают вхолостую, не производя по-лезной работы, и немалые деньги, затраченные на солнечную электро-станцию, не приносят пользы.

Теперь рассмотрим сетевые электро-станции. Типичный состав оборудо-вания:• группа фотоэлектрических моду-

лей; • иногда – коммутационные коробки

для параллельного соединения це-почек модулей (String Box) и защиты от короткого замыкания и импульс-ного перенапряжения, в зависимо-

применение фотоэлектрических станций в системах электроснабженияП.М. Михалев, Генеральный директор, ООО «ВИЭКО»

В настоящее время известны две основные схемы работы фо-тоэлектрических станций – так называемые системы off-grid (не подсоединенные к сети – автономные) и grid-tie (связан-ные с сетью – сетевые). Не все понимают, что и автономные солнечные электростанции могут быть соединены с сетью, но сеть в данном случае используется как еще один из несколь-ких возможных источников энергии. Коренное отличие этих электростанций кроется в вариантах запасания энергии.



сти от количества и конструкции инверторов (в некоторых инверторах имеются встроенные String Box);

• инверторы, для преобразования постоянного тока в переменный и подачи энергии в сеть.

Как видим, набор оборудования го-раздо меньше и, соответственно, стои-мость станции значительно ниже. По-смотрим на достоинства:• так как в системе отсутствуют акку-

муляторы, КПД которых колеблется от 65 до 82%, мы больше солнечной энергии доставим потребителям;

• так как емкость сети фактически бесконечна, вся выработанная энергия всегда будет передана в сеть – исключена ситуация работы вхолостую;

• так как нагрузка питается от сети в которую мы добавляем солнеч-ную энергию, мощность нагрузки и расход энергии ограничены только параметрами подлючения к сети, а не оборудованием солнечной электростанции.

Но есть один недостаток, который в нашей стране с низким качеством электроснабжения может доставить неприятности:• при отсутствии сети солнечная

электростанция не работает.Можно ли создать такой набор обо-рудования, который уменьшит, а то и вовсе устранит недостатки обоих конструкций, а достоинства оставит нетронутыми?Практика показывает, что да, такой вариант возможен.Для этого нужен всего-навсего спе-циальный блок автоматики, который мы назвали «автомат сеть/нагрузка». Комплект оборудования в таком на-боре выглядит так:• группа солнечных модулей;• String Box, в зависимости от сете-

вого инвертора;• автомат сеть/нагрузка;• автономный инвертор со встроен-

ным зарядным устройством и AC-switch;

• блок аккумуляторных батарей.То есть станция состоит из двух блоков – солнечного и бесперебойного, взаи-модействие которых осуществляется при помощи блока автоматики.Конечно, нужно сделать оговорку, что подобная схема применима не везде, но если у вас есть здание или объект,

подключенный к сети, а стоимость электроэнергии велика и, кроме этого, бывают перебои (все равно нужно ста-вить бесперебойник для ответствен-ных нагрузок), то такая схема вполне применима.Как же работает подобная солнечная электростанция?

В заВИсИмОстИ От сОстОянИя сетИ ВОзмОжны нескОлькО режИмОВ:• сеть в наличии – энергию от сол-

нечного блока автоматика подает на вход бесперебойного блока, и она идет на питание нагрузки, подклю-ченной к бесперебойному блоку, подзарядку аккумуляторов и пита-ние других нагрузок потребителя, не подключенных к выходу беспе-ребойного блока. Если суммарная мгновенная мощность всех нагру-зок объекта больше мгновенного значения мощности солнечного блока, вся энергия используется внутри объекта – счетчик на вводе считает медленнее. Если суммарная мгновенная мощность всех нагрузок объекта равна мгновенному значе-нию мощности солнечного блока, вся энергия используется внутри объекта – счетчик на вводе не счи-тает. Если суммарная мгновенная мощность всех нагрузок объекта меньше мгновенного значения мощ-ности солнечного блока – часть энергии используется внутри объ-екта, остальная энергия поступает за пределы объекта, счетчик на вводе (если он с диском, может крутиться в обратную сторону, как поведут себя другие типы счетчи-ков, неизвестно).

• сеть отключилась – автоматика переключает подачу энергии от солнечного блока на выход бес-перебойного блока, и она идет на питание нагрузки, подключенной к бесперебойному блоку, и подзаряд-ку аккумуляторов (это возможно не со всеми типами автономных инвер-торов – декларируют эту функцию только два европейских изготови-теля). Если суммарная мгновенная мощность всех нагрузок, подклю-ченных к бесперебойному блоку, больше мгновенного значения мощ-ности солнечного блока – вся энер-

гия используется для питания этих нагрузок, недостающая энергия бе-рется из аккумуляторов. Если сум-марная мгновенная мощность всех нагрузок объекта равна мгновенно-му значению мощности солнечного блока – вся энергия используется этими нагрузками, аккумуляторы не заряжаются, но и не разряжаются. Если суммарная мгновенная мощ-ность всех нагрузок объекта мень-ше мгновенного значения мощности солнечного блока – часть энергии используется подключенными на-грузками, остальная энергия идет на подзарядку аккумуляторов; если аккумуляторы полны – часть энер-гии не используется.

Как видим, не все недостатки удалось преодолеть, но большинство из них все-таки отсутствует. Мы обеспечи-ваем как бесперебойность питания важных нагрузок, так и максимально используем солнечную энергию. В связи с тем, что напряжение цепочек модулей, используемых с сетевым инвертором, высокое, обычно выше 300 В, а максимально допустимое на-пряжение на входе контроллера за-ряда не может превышать 150 В, мы уменьшаем сечение проводов и тем не менее уменьшаем и потери в про-водах. В целом КПД такой конструкции солнечной электростанции выше, чем КПД автономной электростанции, хотя и ниже КПД сетевой электростанции. Потребительские свойства выше, а главные недостатки автономных сол-нечных электростанций отсутствуют. Наша компания производит такие бло-ки автоматики сеть/нагрузка и может предложить их всем желающим. Кроме этого, мы производим систему монтаж-ных профилей и крепежа для легкого монтажа солнечных модулей и String Box для различных ситуаций.

ооо «виЭко»109382, г. москва, ул. совхозная, д. 8тел.: +7 (495) 351-67-09факс: +7 (495) 351-11-02www.viecosolar.com





Опыт этих стран показывает, что при определенных кли-матических, экономических и

политических условиях солнечная энергетика уже сегодня может стать реальным конкурентом традиционной энергетике. Количество солнечной энергии, по-ступающей на Землю, превышает энергию всех мировых запасов нефти, газа, угля и других энергетических ре-сурсов, в том числе возобновляемых. Использование всего лишь 0,0125% солнечной энергии могло бы обеспе-чить все сегодняшние потребности мировой энергетики, а использование 0,5% – полностью покрыть потребно-сти в будущем. Потенциал солнечной энергии настолько велик, что, по суще-ствующим оценкам, солнечной энер-гии, поступающей на Землю каждую минуту, достаточно для того, чтобы удовлетворить текущие глобальные потребности человечества в энергии в течение года.По используемому принципу преобра-зования солнечной энергии солнечные энергоустановки делятся на фотоэлек-трические, реализующие метод пря-мого (безмашинного) преобразования солнечной энергии в электрическую с помощью фотоэлектрических пре-образователей (ФЭП, или «солнечная батарея», «солнечный модуль»), и тер-модинамические, в которых солнеч-ная энергия преобразуется сначала в тепло, которое в термодинамическом цикле тепловой машины, в свою оче-

редь, преобразуется в механическую энергию, а затем в генераторе – в электрическую. Наиболее широкое распространение в мире получили именно солнечные фотоэлектрические установки (СФЭУ).В России практическое использование солнечной энергии крайне ограничено, несмотря на широкие исследования, которые проводились и проводятся в этом направлении. В стране суще-ствует лишь несколько производств солнечных модулей, которые являют-ся основой солнечных фотоэлектри-ческих установок (СФЭУ) различных

типов, и очень ограниченный сегмент потребителей, готовых приобретать СФЭУ. Осведомленность о существова-нии и возможностях солнечной энер-гетики находится на низком уровне, отсутствуют законодательные нормы, поддерживающие производство и ис-пользование СФЭУ. Сегодня возникает одновременно целый ряд проектов по созданию и развитию производства СФЭУ в России. Проект строительства завода по производству солнечных модулей на базе передовой тонкопленочной технологии в Чуваш-ской Республике (г. Новочебоксарск),

перспективы в мире и состояние в россии

Солнечная энергетика (СЭ) – одно из наиболее перспективных направлений развития возобновляемых источников энергии. По оценкам специалистов1 (Рисунок 1), к 2100 году солнце станет доминирующим источником энергии на планете. Во многих странах солнечная энергетика получила активную государ-ственную поддержку и стремительно развивается.

О.И. Шуткин, начальник отдела технического сопровождения проектов, ООО «Хевел»

рисунок 1. прогноз энергетического баланса в мире до 2100 года.

1 German Advisory Council on Global change,

2003



реализуемый компанией «Хевел», – один из таких широкомасштабных про-ектов. Производственная мощность за-вода, запуск которого запланирован на конец 2011 года, составит около 1 млн модулей (130 МВт) в год.Российская Федерация обладает огром-ным потенциалом использования сол-нечной энергии. Регионы юга России, Дальнего Востока и Забайкалья отли-чаются высоким уровнем солнечной радиации (инсоляции), сравнимым с южными регионами Европы, где сол-нечная энергетика уже получила ин-тенсивное развитие2 (Рисунок 2).К примеру, в Германии, на большей части которой уровень солнечной ин-соляции значительно ниже, только в 2010 году было установлено более 8 ГВт СФЭУ. Это вдвое больше, чем мощ-ность самой крупной в России атомной электростанции – Ленинградской АЭС, и сравнимо с совокупной мощностью всех электростанций Московского ре-гиона, принадлежащих ОАО «Мосэнер-го» (11,9 ГВт). Всего же, по различным оценкам, в Германии установлено около 15–20 ГВт СФЭУ, а общая установленная мощность СФЭУ в мире – около 40 ГВт по состоянию на конец 2010 года

к фактОрам, кОтОрые В разлИчнОй степенИ ВлИяют на разВИтИе сэ В рф, мОжнО ОтнестИ следующИе:• климатические условия. Данный

фактор влияет не только на год до-стижения сетевого паритета, но и на выбор той технологии СФЭУ, которая наилучшим образом подходит для конкретного региона.

• государственная поддержка. Наличие законодательно установ-ленных экономических стимулов к развитию солнечной энергетики оказывает решающее значение на ее развитие. Среди видов государ-ственной поддержки, успешно при-меняющихся в ряде стран Европы и США, можно выделить: льготный тариф для СЭС, субсидии на строи-тельство СЭС, различные варианты налоговых льгот, компенсация части расходов по обслуживанию креди-тов на приобретение СФЭУ.

• стоимость сфЭу. Сегодня солнечные электростанции являются одними из наиболее дорогих используемых технологий производства электро-энергии. Однако по мере снижения стоимости 1 кВт*ч выработанной электроэнергии солнечная энер-гетика становится конкурентоспо-собной. От снижения стоимости 1 Вт установленной мощности СФЭУ (~3000$ в 2010 году) зависит спрос на СФЭУ. Снижение стоимости до-стигается за счет повышения КПД, снижения технологических затрат и снижения рентабельности про-изводства (влияние конкуренции). Потенциал снижения стоимости 1 кВт мощности зависит от техноло-гии и лежит в диапазоне от 5% до 15% в год.

• Экологические нормы. На рынок солнечной энергетики положитель-но может повлиять ужесточение экологических норм (ограничений и штрафов) вследствие возможного пересмотра Киотского протокола. Совершенствование механизмов продажи квот на выбросы может

дать новый экономический стимул для рынка СФЭУ.

• баланс спроса и предложения электроэнергии. Реализация су-ществующих амбициозных планов по строительству и реконструкции генерирующих и электросетевых мощностей компаний, выделивших-ся из РАО «ЕЭС России» в ходе ре-формы отрасли, существенно увели-чит предложение электроэнергии, может усилить давление на цену на оптовом рынке электроэнергии. Однако выбытие старых мощностей и одновременное повышение спро-са повлечет за собой увеличение цены.

• наличие проблем с технологи-ческим присоединением. За-держки с выполнением заявок на технологическое присоединение к централизованной системе элек-троснабжения являются стимулом к переходу к альтернативным ис-точникам энергии, в том числе к СФЭУ. Такие задержки определяются как объективной нехваткой мощ-ностей, так и неэффективностью организации технологического при-соединения сетевыми компаниями или недостатком финансирования технологического присоединения из тарифа.

• инициативы местных властей. Региональные и муниципальные органы управления могут реали-зовывать собственные программы по развитию солнечной энергетики или, более широко, возобновляе-

рисунок 2. среднегодовая дневная сумма солнечной радиации, приходящей на оптимально ориентированную поверхность.

2 Данные Института высоких температур

(ИВТ) РАН, 2003



мых/нетрадиционных источников энергии. Сегодня такие программы уже реализуются в Красноярском и Краснодарском краях, Республике Бурятия и др.

• развитие собственного произ-водства. Российское производство СФЭУ может оказать положительное влияние на развитие российского потребления солнечной энергетики. Во-первых, благодаря собственному производству усиливается общая осведомленность населения о на-личии солнечных технологий и их популярность. Во-вторых, снижа-ется стоимость СФЭУ для конечных потребителей за счет снижения промежуточных звеньев дистри-бьюторской цепи и за счет сниже-ния транспортной составляющей.

Важным фактором развития СЭ является сравнение себестоимости электроэнер-гии, полученной от СФЭУ, со стоимостью электроэнергии, полученной из тра-диционных источников. Показателем перспективности СЭ, а соответственно и экономической целесообразности применения СФЭУ, в регионе является достижение паритета (равенства) вы-шеуказанных стоимостей.

для централИзОВанных пОтребИтелей ИспОльзуется термИн «сетеВОй парИтет», кОтОрый Означает:• для генератора: равенство себе-

стоимости электроэнергии, выраба-тываемой генератором, и оптового тарифа на электроэнергию (тари-фа, по которому традиционная, «большая» генерация поставляет электроэнергию в сеть);

• для потребителя: равенство се-бестоимости электроэнергии, вы-рабатываемой СФЭУ, и розничного тарифа на электроэнергию (тарифа, по которому энергосбытовая ком-пания поставляет электроэнергию конечным потребителям).

Для автономных потребителей в труд-нодоступных регионах, где нет доступа к общей электрической сети, паритет означает равенство себестоимости электроэнергии, вырабатываемой СФЭУ, и себестоимости электроэнергии, вы-рабатываемой дизель-генераторами. При этом в некоторых регионах РФ, где существует большая доля дизельной генерации, сетевой паритет уже до-стигнут.

По оценке Branan, составленной на основе данных Infomine Research Group и экспертов рынка, совокупный парк (установленная мощность) СФЭУ на конец 2008 года составил 4,3 МВт.По оценке исследования, проведенного в рамках программы TACIS4 в 2009 году, возобновляемая энергетика в России при наличии правовой поддержки и экономического участия государства может стать в перспективе важней-шим энергетическим сектором стра-ны с реальным вкладом в суммарное производство электроэнергии и тепла на уровне 30–35% уже к 2030 году, из которых 15–20% может обеспечить гидроэнергетика, до 5–7% – ветро- энергетика, до 10% – биоэнергетика и до 5% – геотермальная и солнечная энергетика [11]. В рамках данного ис-следования подтверждается, что важ-ность развития новых энергетических направлений на базе ВИЭ в России, по-мимо большого энергетического, эко-номического, экологического эффекта, связана с возрождением и дальнейшим развитием высокого технологического и индустриального уровня страны, соз-данием новых рабочих мест, развитием образовательного и интеллектуально-го уровня населения.

рисунок 3. цена (тариф) на электроэнергию для конечных потребителей3.

3 Данные ФСТ РФ, анализ компании Branan с учетом расчета себестоимости выработки электроэнергии с помощью дизельных генераторов в труднодоступных районах.4 Программа содействия развитию экономических и политических связей Европейского союза со странами Восточной Европы, Кавказа и Средней Азии – Tacis – была инициирована Евросоюзом в 1991 году. Изначально название программы представляло собой английскую аббревиатуру Technical Assistance for Commonwealth of Independent States (Техническое содействие Содружеству Независимых Государств) – TACIS, однако, после того как сфера действия программы распространилась за пределы СНГ, было принято написание Tacis.


ВетрОэнергетИка

Добыча газа и нефти на крупней-ших месторождениях, разра-ботанных еще во времена СССР,

падает с каждым годом, а освоение но-вых скважин ведется очень медленно по причине их низкой рентабельности. По данным «Газпрома», в ближайшие 20 лет добыча газа в России упадет более чем втрое, что приведет к то-пливному дефициту и значительному росту тарифов, по которым мы уже до-гнали США и скоро догоним Западную Европу. А ведь на газе у нас работает

более половины электростанций (в Московском регионе – 95%). Чтобы удовлетворить «энергетический го-лод», нужно уже сейчас осваивать аль-тернативные ресурсы, ведь топливо окружает нас, надо только научиться его использовать. В будущем автомобили с двигателями внутреннего сгорания должны усту-пить место электромобилям, поэтому роль электроэнергетики в мире станет еще более весомой. Сейчас львиная доля всей энергии вырабатывается на теплоэлектростанциях, работающих на углеводородном топливе, однако во многих странах их стремительно теснят станции, генерирующие элек-тричество за счет использования «бесплатных» ресурсов – солнечно-го света, силы ветра и течения рек. «Приручать» эти источники энергии человечество научилось с незапамят-

ных времен, однако прежде использо-валась лишь незначительная часть их потенциала.В России солнечная энергетика может успешно развиваться в Краснодарском крае и на Дальнем Востоке, где ак-тивность солнца достаточно высока. В прочих регионах можно использо-вать ветрогенетаторы, как это дела-ется в Западной Европе, буквально засеянной сетью мощных ветряков. Ветроэнергетика – один из животре-пещущих вопросов нашей промышлен-ности. Россия обладает самым высо-ким в мире ветропотенциалом. Если в европейских условиях коэффициент использования установленной мощ-ности для ветростанций равен около 25%, то в европейской части РФ его можно довести до 30%, а в районах Крайнего Севера – до 40%. Все рабо-тающие российские ветряки созданы

альтернативная энергетика MAG

Россия обладает богатейшими запасами углеводородов, что при постоянно растущем мировом спросе на энергоресурсы позволяет нам успешно латать дыры в бюджете и не думать о том, что будет, когда эти запасы закончатся. Но думать придется, поскольку ресурсы иссякнут гораздо раньше, чем нам кажется. Отговорка «на наш век хватит» потеряла свою актуальность.

Д. Суворова, руководитель отдела маркетинга, MAG Россия


www.ENERGY-FRESH.Ru ВетрОэнергетИка | 29

по устаревшим технологиям с низким КПД, благодаря чему суммарная вы-работка электроэнергии на ветроге-нераторах в нашей стране составляет около 17 МВт. Для сравнения стоит лишь упомянуть, что мощность одного современного ветрогенератора может достигать 5 МВт. На сегодняшний момент ветроэнер-гетика уже давно не экзотическое направление промышленности, тех-нологии разработаны и внедрены по всему миру, России остается только использовать эти технологии. В данной статье мы расскажем о ре-шениях группы компаний MAG для ис-пользования природного потенциала в области ветроэнергетики и приме-нения солнечных батарей.

ВетрОэнергетИкаКомпания MAG представляет техно-логические решения и оборудование для металлообработки, производства и обработки композитных материа-лов. Корпус рабочего колеса турбины, планетарная передача, узел коробки передач, подшипники, валы, лопасти и пр. – все это производится на стан-ках MAG. Конкурентный рынок ветро- энергетики требует высоких стан-дартов качества, повышения произ-водительности, сокращения тактового времени и передового производства при наилучшем сервисе. Идеальные решения этих сложных задач найдены за счет использования новых мате-риалов, передовых производствен-ных технологий и самых современных автоматизированных систем. Одно из

преимуществ р а з р а б о т о к MAG заключает-ся в представлении широкого спектра автоматизации изго-товления компонентов – от простого станка для выкладки композитного материала, способного выкладывать лонжероны лопастей с большой скоростью, – до полной си-стемы быстрой выкладки материалов, способной сократить время выкладки лопасти на 85%, а также вулканизацию форм, системы инверсирования и чи-стовую обработку.Безусловно, опыт в разработке и вне-дрении технологий для производства ветроэнергетических установок MAG будет являться преимущественным вкладом в развитие отечественных технологий: мы предлагаем огром-ный потенциал накопленных за многие годы знаний и технологий, которые восполняются инженерами компании в новом оборудовании и технологиче-ских решениях, опыт, реализованный на предприятиях Европы и США. Ком-пания MAG проводит также постоянную проектно-конструкторскую работу, в рамках которой ведутся научно-исследовательские проекты по ве-троэнергетическому сектору.

сОлнечная энергетИкаБлагодаря инновационным решениям MAG по автоматизации и производ-ству тонкопленочных и кристалли-ческих силиконовых (кремниевых) c-Si-солнечных тепловых панелей

производители могут повысить эф-фективность, улучшить качество деталей, сокращая при этом отходы материала и себестоимость произ-водства единицы продукции. Будучи экспертами в области интеграцион-ных решений и решений «под ключ», мы являемся подходящим партнером для выполнения всех требований в области производства компонентов оборудования для солнечной энер-

гетики.Решения компании MAG

в области солнечной энергетики основы-

ваются на более чем 30-летнем опыте

автоматизации и включают про-изводство тон-

копленочных (a-Si, CdTe, CIS, CIGS) и

гибких фотоэлектри-ческих модулей, кри-

сталлических кремниевых модулей (c-Si), монокри-

сталлических и поликристаллических, а также решения по транспортировке материала, использованию лазера, удалению и очистке кромки, снятия заусенцев, тестированию и пр. В настоящее время проводятся пере-говоры по вопросам применения раз-работок и технологий MAG в области альтернативной энергетики с рядом российских компаний, результатами которых мы надеемся поделиться в ближайших номерах.



Кроме того, объекты ГТС являются потребителями электрической энергии.

1. Компрессорные станции (КС) – энергообеспечение площадки КС (освещение, отопление, связь, си-стемы управления, средства защиты и пр.) – в среднем 0,5–2 МВт.

2. Энергообеспечение электродвига-телей аппаратов воздушного охлаж-дения газа на КС – 0,3–1,5 МВт.

3. Компрессорные станции КС с электроприводными газоперека-чивающими агрегатами (ГПА) – дополнительное энергообеспе-чение электродвигателей ГПА – 58–120 МВт.

4. Газораспределительные станции (ГРС) – в основном до 25 кВт.

5. Потребители линейной части маги-стральных газопроводов (крановые узлы, контролируемые пункты теле-механики, устройства электрохи-

мической защиты, промежуточные радиорелейные станции связи) – 0,5–15 кВт.

Электроснабжение компрессорных станций осуществляется в основном с помощью ЛЭП, что, конечно, оправ-дан и не подвергается сомнению, так как необходимо обеспечить работу компрессорной станции по схеме с высокой категорией по надежности электроснабжения. Потребители линейной части, как правило, удалены от энергетических центров региональных сетевых ком-паний, поэтому при электроснабже-нии от сетей энергосистем требуют-ся большие капитальные затраты на строительство вдольтрассовых линий электропередачи. Однако строитель-ство вдольтрассовых линий, имеющих большую протяженность и проходящих в лесных массивах и труднодоступных местах, весьма затратно и также не в

состоянии в полной мере обеспечить надежность энергообеспечения. Во-просам электроснабжения потреби-телей линейной части с помощью ав-тономных источников в ОАО «Газпром» в последнее время уделяется большое внимание.Снабжение электроэнергией ГРС осуществляется также с помощью ЛЭП. Однако более перспективной представляется независимая подача электроэнергии от автономных источ-ников [1, 2], что позволяет добиться уменьшения в 3–5 раз капитальных вложений, обеспечивает независи-мость от внешних источников, но тре-бует осуществлять постоянный завоз топлива или подачу природного газа к автономному источнику.Кроме того, возможно комбинирован-ное электроснабжение с питанием от централизованных и автономных энер-гоисточников [1]. К преимуществам

локальный источник электрической энергии для энергообеспечения объектов газотранспортной системы магистральных газопроводов

Газотранспортная система (ГТС), предназначенная для обе-спечения транспортировки к конечному потребителю добы-ваемого в удаленных районах природного газа, сама является крупным энергопотребителем. Так, для обеспечения подвода энергии к природному газу в нагнетателях при его доставке от мест добычи до европейской части Российской Федерации и далее в Европу в камерах сгорания ГПА сжигается 6–7% от общего расхода транспортируемого газа.

Беседин С.Н., к.т.н., генеральный директор ООО «нтц «Микротурбинные технологии», Забелин Н.А., к.т.н., доцент, заместитель декана по научной работе энергомашиностроительного факультета, Рассохин В.А., д.т.н., профессор, заведующий кафедрой «турбинные двигатели и установки», Санкт-петербургский государственный политехнический университет (СпбГпу), Фокин Г.А., к.ф.м.н., генеральный директор, Харисов И.С., заместитель по по производству генерального директора, ООО «Газпром трансгаз Санкт-петербург».


www.ENERGY-FRESH.Ru энергОсбереженИе | 31

можно отнести высокую надежность и гибкость, сохранение оптимальной для качества электроэнергии про-тяженности воздушных линий, а к недостаткам – больший в 2–2,5 раза объем капитальных вложений, чем при автономной схеме снабжения.Вопросы энергообеспечения потреби-телей линейной части магистральных газопроводов и газораспределитель-ных станций подробно рассмотрены в работе [3].Весь расход газа, прокачиваемого по ма-гистральному газопроводу, в конечном итоге идет промышленным или бытовым потребителям и, так или иначе, прохо-дит через ГРС. На ГРС перед подачей потребителю природный газ дроссе-лируется от давления в магистральном газопроводе 5,4–9,8 МПа до давления 0,3–1,2 МПа. Так, в ООО «Газпром транс-газ Санкт-Петербург» из перекачивае-мых за год примерно 100 млрд кубоме-тров от 26,9 до 29,95% (28,7–29,1 млрд кубометров) было реализовано в России и передано российскому потребителю. Таким образом, часовое потребление газа составило 3,31 млн кубометров, а вся энергия газа, запасенная при его компримировании, при дросселирова-нии была полностью потеряна. Весьма важным является вопрос вы-бора единичной мощности автоном-ных источников электроэнергии для ГРС, тесно связанный с вопросами резервирования мощности и надеж-ности электроснабжения. Рассмотрим мощностной ряд ГРС (по потреблению электроэнергии) на примере одной из крупнейших газотранспортных си-стем – ООО «Газпром трансгаз Санкт-Петербург», в состав которого входят 13 линейных производственных управ-лений, включающих в себя в настоящее время 25 компрессорных цехов с 163 га-зоперекачивающими агрегатами общей суммарной установленной мощности около 1100 МВт. Для подачи природно-го газа потребителю функционируют 230 газораспределительных станций, обеспечивающих редуцирование дав-ления с давления в магистральном га-зопроводе до 0,3–1,2 МПа. В таблице 1 приведено распределение установленной мощности потребите-лей ГРС для выбранных диапазонов (в анализе рассматриваются 206 экзем-пляров ГРС, для которых существуют достоверные данные).

Как видно из таблицы и гистограм-мы, представленной на рисунок 1, в диапазон установленной мощности 1–25 кВт попадают 197 из 206 ГРС (73,5% потребляемой мощности), а в диапазон 1–45 кВт – 201 ГРС (79,4%). Оставшиеся 5 крупных ГРС с установ-ленной мощностью более 45 кВт пред-назначены для снабжения больших

городов и промышленных предприятий (Выборг, Калининград, Кондопога, Псков и Никольское), расположены вблизи от линий электропередачи и не испытывают дефицита электроэнер-гии. Электроснабжение подобных ГРС целесообразно в основном выполнять от ЛЭП, поэтому они исключены из дальнейшего анализа.

таблица 1. установленная электрическая мощность оборудования грс.

рисунок 1. распределение количества грс по диапазонам установленной мощности.

рисунок 2. относительная суммарная мощность грс в выбранных диапазонах.

Диапазон мощности

Количество ГРС

Суммарная мощностьСредняя

мощность

кВт шт кВт % кВт

1–5 86 350,1 14,3% 4,11

>5–10 59 480,7 19,6% 8,28

>10–15 20 271,04 11,1% 13,55

>15–25 32 696,72 28,5% 22,47

>25–45 4 145,3 5,9% 36,32

>45 5 503 20,6% 100,6



Из гистограммы, представленной на рисунка 2, следует, что 93 процента установленной мощности ГРС со-средоточено в диапазоне 1–25 кВт и лишь 7% – в диапазоне от 25 до 45 кВт. При этом следует учитывать, что практически не встречаются режимы, при которых задействована вся уста-новленная мощность, то есть реально необходимо обеспечивать электроэ-нергией 25–75% установленной мощ-ности. Таким образом, для покрытия

потребностей ГРС в электроэнергии целесообразно выбрать мощность еди-ничного автономного агрегата 20 кВт с возможностью ограниченного при-менения с перегрузочной мощностью до 25–26 кВт. Для ГРС мощностью до 25 кВт необходимо устанавливать 2 ав-тономных источника, один из которых будет резервным, а для ГРС мощностью до 45 кВт – 3 источника.Следующим важным вопросом яв-ляется тип автономного локального

источника электрической энергии. В работе [4] подробно рассматривалась возможность использования солнеч-ных батарей и фотопреобразователей, химических преобразователей сол-нечной энергии, термоэлектрических генераторов, химико-каталитических генераторов (топливных элементов) и ветроэнергетических агрегатов, на-шедших широкое применение в ми-ровой практике. Кроме того, в [5, 6] анализировалась возможность исполь-зования таких автономных источни-ков энергии, как турбогенераторы на базе микротурбин, турбодетандерные агрегаты и газопоршневые двигатели, был проведен подробный технико-экономический анализ.В результате выполненных исследо-ваний в качестве основного варианта был выбран автономный энергоисточ-ник на базе микротурбодетандерного генератора АЭИ МДГ-20 разработки ООО «НТЦ «Микротурбинные техноло-гии» на основе малорасходной турби-ны конструкции ЛПИ-СПбГПУ.Для обеспечения работы микротур-бодетандерного генератора МДГ-20 с электрической мощностью 20 кВт требуется расход газа 1200 кубоме-тров в час. Таким образом, суммарный потенциал выработки электроэнер-гии на ГРС в масштабах ООО «Газпром трансгаз Санкт-Петербург» составляет более 55 МВт (на клеммах генератора). При среднеарифметической величине расхода газа через ГРС 14400 кубоме-тров/час на каждой из ГРС в среднем можно выработать электрическую мощность 240 кВт, что многократно перекрывает все потребности самой мощной ГРС. Отработавший в МДГ-20 газ далее направляется потребителю по обычной схеме. По заказу ООО «Газпром трансгаз Санкт-Петербург» в рамках програм-мы НИОКР ОАО «Газпром» в 2007–10 годах в СПбГПУ был выполнен ряд научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, в результате чего в ООО «НТЦ «Микротурбинные технологии» был разработан и изго-товлен опытный образец микротур-бодетандерного генератора, который в настоящее время проходит стадию испытаний на ГРС «Сертолово». Ха-рактеристики МДГ-20 и его описание были доложены на 2-м международном форуме ENERGY FRESH 2010 [7].

рисунок 3. [6] зависимость стоимости киловатта установленной мощности автономных источников электроэнергии от мощности: 1 – электрогенераторы с приводом на основе микротурбин; 2 – ветроэнергетические агрегаты; 3 – газопоршневые электроагрегаты; 4 – турбодетандеры; 5 – модули солнечных фотоэлементов; 6 – комплектный агрегат цнии сЭт на основе топливного элемента; 8 – установки на основе термоэлектрогенераторов.

рисунок 4. мдг-20 на грс «сертолово».





Смонтированный на ГРС «Сертолово» опытный экземпляр МДГ-20 (рисунки 4, 5), помимо предусмотренной нор-мативными требованиями ОАО «Газ-пром» арматуры и предохранительных средств, включает в себя основные элементы, обеспечивающие его рабо-тоспособность:• входной регулятор давления – для

стабилизации давления на входе в МДГ-20;

• фильтр тонкой очистки – для предотвращения попадания мине-ральных частиц в проточную часть турбины;

• подогреватель, предназначенный для поддержания температуры газа, исключающей возможность гидратообразования и обмерзания элементов конструкции в конце процесса расширения;

• счетчик-расходомер газа для определения текущего расхода газа;

• автоматический регулятор расхода газа, регулирующий подачу техно-логического газа через турбогене-

ратор в зависимости от электриче-ской нагрузки;

• турбогенератор МДГ-20;• выходной регулятор давления, обе-

спечивающий стабильность давле-ния на выходе из турбины;

• система управления, обеспечива-ющая автоматическое управление работой АЭИ МДГ- 20 (рисунок 6);

• система измерения теплофизиче-ских параметров газа, использую-щаяся для фиксации значений параметров на входе и выходе, что позволяет определять режим-ные характеристики опытного об-разца.

Несмотря на то что опытный образец МДГ-20 проходит стадию испытаний, уже сейчас можно сделать некоторые выводы и дать рекомендации.Во-первых, опыт проведения мон-тажных и пусконаладочных работ на конкретной ГРС показал, что гораздо технологичнее выполнять автономные источники электрической энергии в блок-контейнерном исполнении – БК АЭИ МДГ-20. Все монтажные работы и

сдаточные испытания БК АЭИ МДГ-20, в совокупности со вспомогательным оборудованием, будут совершаться в заводских условиях, в ООО «НТЦ «Микротурбинные технологии». На ГРС будет поставляться один блок-контейнер, который необходимо подсоединить к коммуникациям ГРС – входному и выходному газовому коллектору, электрической сети и пр. Такой подход существенно уменьша-ет затраты на проектирование, не-обходимо будет только выполнить и согласовать проект привязки БК АЭИ МДГ-20 к основному технологическому оборудованию ГРС. Проектные работы по блок-контейнерам уже выполнены в ООО «НТЦ «Микротурбинные техно-логии».Во-вторых, подобный подход к ис-пользованию энергии редуцирова-ния газа при его подаче потребителю целесообразно распространить и на топливный газ, подающийся в камеры сгорания ГПА. Так, например, цех, со-стоящий из трех ГПА мощностью по 16 МВт, потребляет за сутки около 450

рисунок 5. входной блок подготовки технологического газа аЭи мдг-20.



тыс. кубометров топливного газа, на базе энергии редуцирования которо-го можно выработать свыше 300 кВт электрической энергии на клеммах генератора, что покрывает большую часть потребности компрессорной станции. КПД преобразования энер-гии давления топливного газа в элек-трическую энергию в микротурбоде-тандерном генераторе находится на уровне 71–82%, при этом необходимо отметить, что электрическая энергия вырабатывается без сжигания допол-нительного топлива, без организации дополнительных расходов газа, а про-цесс выработки энергии органично вписывается в технологический про-цесс и конструкцию основного техно-логического оборудования компрес-сорной станции.

рисунок 6. система управления мдг-20.

спИсОк лИтературы1. Голубев С.В. Варианты построения систем электроснабжения линейных потребителей магистральных газопрово-

дов. Материалы заседания секции «Энергетика» научно-технического совета ОАО «Газпром» (г. Санкт-петербург, 13–15 февраля 2007 года.– М., ООО «ИРц Газпром», 2007. – 160 с.

2. Андреев С.В., Забелин н.А., петров С.п., Рассохин В.А. Создание автономного локального источника электрической энергии для электроснабжения линейных потребителей на базе малорасходной турбины конструкции ЛпИ. Материа-лы заседания секции «Энергетика» научно-технического совета ОАО «Газпром» (г. Санкт-петербург, 13–15 февраля 2007 года.– М., ООО «ИРц Газпром», 2007. – 160 с.

3. Фокин Г.А. проблемы энергообеспечения линейных потребителей магистральных газопроводов и газораспредели-тельных станций. // научно-технические ведомости СпбГпу. 2009. №4. С. 121–131.

4. Фокин Г.А. применение автономных химических и нетрадиционных источников электрической энергии для энерго- обеспечения линейных потребителей магистральных газопроводов и газораспределительных станций. // научно-техническиие ведомости СпбГпу. 2009. №4. С. 131–140.

5. беседин С.н., Рассохин В.А., Фокин Г.А., Харисов И.С. Разработка и создание автономных энергетических установок малой мощности с расширительной турбиной. // Газотурбинные технологии. 2010, № 1. С. 10–13.

6. Фокин Г.А. Сравнительный анализ технико-экономических показателей автономных энергетических установок малой мощности для энергообеспечения линейных потребителей магистральных газопроводов и газораспределительных станций. // М., теплоэнергетика, № 11, ноябрь 2010, с. 65–69.

7. беседин С.н., Забелин н.А., Рассохин В.А., Фокин Г.А. Автономный источник энергетической энергии для газораспреде-лительных станций – микротурбодетандерный генератор МДГ-20. // ENERGY FRESH, № 2, сентябрь 2010, с. 60–62.

«газпром трансгаз санкт-петербург», ооо196128, г. санкт-петербург, ул. варшавская, д. 3тел.: +7 (812) 324-42-45факс: +7 (812) 324-42-43e-mail: [email protected]



мировая энергетика на рубеже второго десятилетия нынешнего века

Это сочеталось с технологически-ми продвижениями и прорывами, что в целом имело разнонаправ-

ленное воздействие на энергетиче-скую сферу и существенно повлияло на облик мирового энергетического рынка, его структуру и перспективы.Спустя год после извержения вулкана в Исландии (весной 2010 года) по-следовало обострение вулканической деятельности в Андах, также серьезно спутавшее авиационное сообщение и топливное распределение; в ряде лесных районов России, как и в преды-дущем году, повторились засуха и мас-штабные пожары. Вслед за катастро-фой нефтедобывающей платформы в Мексиканском заливе последовало

мощное землетрясение в Японии, по-влекшее аварию на АЭС «Фукусима -1» и пересмотр планов развития атомной энергетики в ряде стран ОЭСР.Вместе с тем успехи в области горизон-тального бурения, в частности вдоль пласта с его последующим гидрораз-рывом, позволили расширить возмож-ности извлечения сланцевого газа, что в некоторых государствах облегчило локальное обеспечение топливом.Статистические данные по мировой энергетике за 2010 год, опубликован-ные компанией «British Petroleum», выявляют направленности и масштабы процессов, происходящих в энерго- обеспечении – этом жизненно важном секторе мирового хозяйства.

запасы энергОресурсОВ И структура Их пОтребленИяВ первом десятилетии нового века уси-лия мирового сообщества по разведке новых месторождений углеводородов и определенные достижения науки и техники, используемые в традиционной энергетике, позволили консолидиро-вать мировые разведанные запасы неф-ти и газа. Вместе с тем запасы угля были пересмотрены в сторону уменьшения. Следует отметить, что многие текущие оценки мировых ископаемых энергоре-сурсов значительно расходятся ввиду различия методик подсчетов. В 2010 году вслед за кризисным сдер-живанием энергопотребления произо-

И.Е. Матвеев, заведующий сектором топливно-энергетических ресурсов; А.С. Иванов, ученый секретарь, Всероссийский научно-исследовательский конъюнктурный институт (ВнИКИ)

В 2010 году и начале 2011 года мировая экономика постепенно выходила из финансово-экономического кризиса, отмеченного в 2009 году сокращением глобального ВВП (на 0,6%) – впервые за более чем полвека. Это во многом обусловило (в первый раз с 1982 года) снижение мирового энергопотребления (в 2009 году – на 1,5%) и сопровождалось рядом природных потрясений и техногенных катастроф, оказавших понижательное воздей-ствие на энергопотребление и негативное влияние на окружаю-щую среду, а также серьезными социальными столкновениями в зонах мировой энергетической значимости.

1990 г. 2000 г. 2010 г.Изменения, %

Количество лет разработки ресурсов 1)

1990–2000 гг. 2000–2010 гг. на 2000 г. на 2010 г.

Нефть, млрд барр. 1003 1105 1383 10 25 40 46

Газ, трлн куб. м 126 154 187 23 21 64 59

Уголь, млрд т 982 984 861 0,2 -12,5 210 118

таблица 1. мировые разведанные запасы углеводородов

1) Годы разработки ресурсов исчисляются исходя из объемов текущей добычи на дату оценки.Источник: «BP Statistical Review of World Energy» за соответствующие годы, расчеты авторов.



шло его существенное (на 5,6%) расши-рение, которое оказалось наибольшим за последние 37 лет. В различной мере оно было отмечено практически по всем видам энергоносителей (кроме ядерного топлива) и во всех регионах мира, достигнув в общей сложности 12 млрд т н. э., перекрыв на 4% пред-кризисный пик 2008 года.В мировом энергобалансе нефть про-должала оставаться основным энерго-источником, составляя в нем примерно 1/3. При устойчивой доле природного газа (более 23%) соответствующий по-казатель для угля повысился за про-шедшее десятилетие с 25,6% до 29,6% – наивысшего уровня за последние 40 лет, что привело к росту выбросов СО

2

в атмосферу, а доля атомной энергии сократилась с 6,2% до 5,2%.Впервые за 60 лет ведения учета ми-ровых источников энергии статисти-ческий ежегодник «BP» выделил в от-дельную категорию возобновляемые источники энергии (энергия ветра, солнца, геотермальная энергия, био-масса, бытовые отходы), что свиде-тельствует о возросшей значимости этих энергоресурсов. Согласно при-веденным статистическим данным, в 2000–2010 гг. выработка энергии с использованием ВИЭ выросла более чем в три раза – с 51 млн т н. э. до 159 млн, а ее доля в мировом энер-гобалансе увеличилась с 0,5% до 1,3%. Таким образом с учетом гидро- электростанций суммарная доля ВИЭ приблизилась к 7,8% мирового потребления первичной энергии. В страновом разрезе лидерами по ис-пользованию ВИЭ (без учета ГЭС) яв-

лялись такие государства, как (доля в глобальном производстве энергии на базе ВИЭ, %): США – 25, ФРГ – 12, Ис-пания и Китай – по 8, Бразилия – 5. Структура потребления первичных энергоносителей отдельными страна-ми разнохарактерна и определяется

как наличием природных ресурсов и транспортных возможностей, так и сложившейся спецификой вну-тренних потребностей. Универсаль-ность нефти как источника энергии является общепризнанной. Данный энергоноситель естественным об-

таблица 2. структура мирового энергопотребления по видам энергоресурсов в 2000–2010 г.

Примечание. Учитываются основные ресурсы, поступающие через коммерческие каналы. Возобновляемые источники энергии включают энергию ветра, солнца, геотермальную энергию, бытовые отходы и биомассу. Источник: «BP Statistical Review of World Energy, June 2011», расчеты авторов.

рисунок 1. периоды добычи углеводородного сырья по состоянию на 2010 году, лет 1)

1) Рассчитаны исходя из объемов текущей добычи на дату оценки запасов.Источник: «BP Statistical Review of World Energy», расчеты авторов.

рисунок 2. географическое распределение мирового потребления энергии, произведенной на базе виЭ (без учета гЭс), % глобального потребления «чистой» энергии

Источник: «BP Statistical Review of World Energy, June 2011».

2000 г. 2005 г. 2008 г. 2009 г. 2010 г.Среднегодовые

темпы прироста в 2000–2008 гг., %

Изменение, %

2009 г. к 2008 г.

2010 г. к 2009 г.

Всего, млрд т н. э. 9,4 10,8 11,5 11,4 12,0 2,9 -1,5 5,6

Распределение, %

Нефть 38,1 36,2 34,6 34,4 33,6 1,5 -2,2 3,1

Газ 23,2 23,2 23,7 23,4 23,8 3,2 -2,6 7,4

Уголь 25,6 27,9 29,0 29,1 29,6 4,4 -1,1 7,6

Атомная энергия 6,2 5,8 5,4 5,4 5,2 2,0 -9,6 2,0

Гидроэнергия 6,4 6,1 6,3 6,5 6,5 2,6 1,6 5,3

ВИЭ 0,5 0,8 1,1 1,2 1,3 17,1 13,1 15,4



разом преобладает в энергобалансе многих стран – производителей нефти (в 2010 году в Саудовской Аравии – 62%, Мексике – 52%, Индонезии – 43%, Иране – 40%). Нефтепродукты играют главную роль в транспортном секторе: в государствах с большим количеством автотранспорта (неза-висимо от наличия собственных ре-сурсов) на долю производных нефти приходится 35–46% суммарного энер-гопотребления (Япония, Италия, США, ФРГ, Великобритания и др.). В целом большинство стран ориенти-руется на использование местных и региональных энергоносителей, ко-торые и определяют приоритеты про-мышленного и бытового потребления. Так, в ряде государств основным видом топлива является уголь, доля которого в энергопотреблении в 2010 году со-ставила (%): в Китае – 70, ЮАР – 73, Индии – 53, Польше – 57, Казахстане – 50, Австралии – 37.

В отдельных странах, обеспеченных гидроресурсами, энергия воды явля-ется значительным или даже основ-ным источником энергии. Например, в Норвегии доля ГЭС в суммарном производстве первичной энергии достигла 64%, в Бразилии – 35%, Швеции – 30%, Швейцарии – 28%, Канаде – 26%. В 2010 году уровень обеспечения природным газом оставался высо-ким в странах, производящих этот энергоноситель, таких как (доля в энергобалансе, %): Туркмения – 78, Алжир – 63, Азербайджан – 59, Иран – 58, Россия – 54, Аргентина – 51, Ве-ликобритания – 35, США – 27. По-казательно, что страны Ближнего и Среднего Востока были обеспечены нефтью на 51%, а природным газом – на 47%. Велико значение природного газа (включая СПГ) в энергопотребле-нии и ряда государств, снабжаемых из внешних источников, таких как Бело-

руссия – 73, Украина – 40, Венгрия – 42, Италия – 40, Германия – 23.Отдельные страны, располагая весь-ма ограниченными местными энерге-тическим ресурсами, полагаются на атомную энергию. В 2010 году в энер-гобалансе Франции на ее долю прихо-дилось 38%, Швеции – 26, Финляндии – 18, Швейцарии – 21, Украины – 17, Бельгии – 16, Республики Корея и Японии – по 13, ФРГ – 10. Мировое производство электроэнер-гии на АЭС достигло максимального значения в 2006 году (635 млн т н. э.) и с тех пор постепенно снижается (в 2010 году этот показатель был на 1,5% ниже, чем в 2006 году).Говоря о формах потребления энер-гии, нужно отметить, что значитель-ная часть энергоресурсов (для пе-редвижения, освещения, обогрева, охлаждения и др.) потребляется в виде электроэнергии, основная часть которой вырабатывается угольными

СтраныЭнергопотребление

(млн т н. э.)

Распределение (%)

Нефть Газ Уголь АЭС ГЭС ВИЭ

Китай 2432 18 4 70 0,7 7 0,5

США 2286 37 27 23 8 3 2

Россия 691 21 54 14 6 5 Менее 0,5

Индия 524 30 10 53 1 5 1

Япония 501 40 17 25 13 4 1

Германия 320 36 23 24 10 1 6

Канада 317 32 27 7 7 26 1

Республика Корея 255 41 15 30 13 0,3 Менее 0,5

Бразилия 254 46 10 5 1 35 3

Франция 252 33 17 5 38 6 1

Иран 213 40 58 1 0 1 Менее 0,5

Великобритания 209 35 40 15 7 Менее 0,5 2

Саудовская Аравия 201 62 38 0 0 0 0

Италия 172 42 40 8 0 7 3

Мексика 169 52 37 4 1 5 1

Испания 150 50 21 6 9 6 8

Индонезия 140 43 26 28 0 2 1

ЮАР 121 21 3 73 3 Менее 0,5 Менее 0,5

Австралия 118 36 23 37 0 3 1

Украина 118 10 40 31 17 2 Менее 0,5

Тайвань 111 42 11 36 9 1 1

Турция 111 26 32 31 … 10 1

таблица 3. структура энергопотребления крупнейших стран-потребителей по видам первичных энергоресурсов в 2010 году.

Примечание. Приведены крупнейшие страны, энергопотребление которых в 2010 году превысило 100 млн т н. э. Жирным шрифтом выделены преобладающие виды потребляемого топлива.Источник: рассчитано по «BP Statistical Review of World Energy, June 2011».



электростанциями (примерно 39% глобального производства электро-энергии), при этом на долю крупных ГЭС приходится около 19%, АЭС – 16%, газовые электростанции – 15%, элек-тростанции, использующие нефтепро-дукты, – примерно 10%.1

Во многих странах мира по мере эконо-мического роста наблюдается усиле-ние зависимости от внешних поставок при сохраняющейся ограниченности их внутренних энергоресурсов. Так, с 2000 по 2010 год возросло значе-ние импорта топлива для Германии (с 65% до 66%), Китая (с 3% до 6%), Индии (с 26% до 36%). Характерна также весьма высокая зависимость

от ввоза ископаемых энергоресурсов (около 80–90%) таких государств, как Япония, Республика Корея, Тайвань, Италия (Таблица 4). Несколько меньше зависит от внешних поставок Фран-ция (55%), опирающаяся на атомную энергетику.

параметры нацИОнальных энергетИческИх балансОВСальдо энергетических балансов основных участников рынка топлива (в абсолютных и относительных вели-чинах) показывает в динамике связь отдельных с государств с внешними

рынками, что во многом определяет их энергетическую и внешнеторговую политику. Не менее показательна структура баланса по видам топлива, выявляю-щая энергетическую «специализа-цию» каждого государства, размеры его «избытков» и «дефицитов» по каждому виду топлива. Обращает на себя внимание, в частности, полное отсутствие собственных ресурсов нефти и газа в таких промышленно развитых странах, как Япония, Фран-ция и Испания, а также Республике Корея и на Тайване; крупнейшая

таблица 4. динамика объемов избытка топлива в основных нетто-экспортирующих странах и его нехватки в основных нетто-импортирующих странах в 2000–2010 гг.

Примечание. В таблице указаны расчетные объемы избытков и недостатков, а также доли внешних поставок в отношении топливного производства и потребления указанных стран.Источник: рассчитано по: «BP Statistical Review of World Energy, June 2011».

1 «Oil and Gas Technology», Spring, 2011, p. 56.

Избыток производства над потреблением

(млн т н. э.)

Доля производства, остающаяся для

внешнего рынка (%)

2000 г. 2005 г. 2009 г. 2010 г. 2000 г. 2005 г. 2009 г. 2010 г.

Основные страны – нетто-экспортеры

Россия 362 547 534 570 37 45 49 45

Саудовская Аравия 383 439 348 342 76 74 65 63

Австралия 127 150 172 191 54 56 58 62

Норвегия 191 200 188 180 81 81 81 81

Индонезия 83 94 143 174 46 44 52 56

Катар 46 68 114 144 81 76 83 67

Канада 118 127 131 131 28 28 29 29

Иран 125 126 115 118 51 41 36 36

Алжир 116 133 109 109 81 80 73 73

Кувейт 98 113 104 103 83 80 79 77

Нехватка производства относительно

потребления (млн т н. э.)

Доля потребления, обеспеченного за счет

импорта (%)

2000 г. 2005 г. 2009 г. 2010 г. 2000 г. 2005 г. 2009 г. 2010 г.

Основные страны – нетто-импортеры

США 635 721 517 548 27 31 23 24

Япония 417 436 385 410 81 83 81 82

Республика Корея 161 185 201 219 85 84 85 82

ФРГ 215 215 200 212 65 64 65 66

Индия 77 113 166 188 26 31 34 36

Китай 34 61 107 150 3 4 5 6

Италия 147 159 141 143 83 85 84 83

Франция 142 146 135 137 56 56 55 55

Испания 99 124 114 111 76 81 78 74

Тайвань 77 96 93 99 88 90 89 90


www.ENERGY-FRESH.Ru ВетрОэнергетИка | 41

таблица 5. структура энергетических балансов в основных странах – нетто-экспортерах и нетто-импортерах энергоресурсов в 2010 году.

Всего в мире Нефть Газ Уголь АЭС ГЭС ВИЭ Всего

Производство 3914 2881 3731 626 775 159 12086

Потребление 4028 2858 3556 626 775 159 12002

Нетто-экспортеры

Россия

Производство 505 530 149 39 38 0,1 1261

Потребление 147 373 94 39 38 0,1 691

Баланс 358 157 55 0 0 0 570

Саудовская Аравия

Производство 468 75 0 0 0 0 543

Потребление 126 75 0 0 0 0 201

Баланс 342 0 0 0 0 0 342

Австралия

Производство 24 45 235 0 3 2 309

Потребление 43 27 43 0 3 2 118

Баланс -19 18 192 0 0 0 191

Норвегия

Производство 99 96 0 0 27 0,3 222

Потребление 11 4 0,5 0 27 0,3 42

Баланс 88 92 -0,5 0 0 0 180

Индонезия

Производство 48 74 188 0 3 2 315

Потребление 60 36 39 0 3 2 140

Баланс -12 38 149 0 0 0 175

Катар

Производство 65 105 0 0 0 0 170

Потребление 7 19 0 0 0 0 26

Баланс 58 86 0 0 0 0 144

Канада

Производство 163 144 35 20 83 3 448

Потребление 102 85 23 20 83 3 316

Баланс 61 59 12 0 0 0 132

Иран

Производство 203 125 0 0 2 0,1 330

Потребление 86 123 1 0 2 0,1 212

Баланс 117 2 -1 0 0 0 118

Алжир

Производство 78 72 0 0 0 0 150

Потребление 15 26 0,3 0 0 0 41

Баланс 63 46 -0,3 0 0 0 109

Кувейт

Производство 123 10 0 0 0 0 133

Потребление 18 13 0 0 0 0 31

Баланс 105 -3 0 0 0 0 102

Нетто-импортеры

США

Производство 339 557 552 192 59 39 1738



экономика ЕС – Германия – обеспе-чена собственными ресурсами лишь на 1/3 (Таблица 5).

ВедущИе пОтребИтелИ И прОдуцентыВ мире по масштабам производства и потребления энергоресурсов выделя-ются три крупнейшие энергетические державы – США, Китай и Россия.

США являются масштабным и отно-сительно стабильным потребителем и производителем энергоресур-сов, а также самым крупным нетто-импортером топлива (более 500 млн т н. э. в год). В последние десятилетия страна активно развивала технологии добычи нетрадиционного газа (вклю-чая сланцевый газ, метан угольных пластов, «тяжелый» газ скальных по-

род), и в 2010 году его внутреннее производство выросло на 25 млн т н. э. по сравнению с аналогичным пока-зателем 2009 года. Следует отметить, что в 2010 году нетрадиционный газ составил 12% мировой добычи газа, причем его основные объемы были произведены США.2

Потребление 850 621 525 192 59 39 2286

Баланс -511 -64 27 0 0 0 -548

Япония

Производство … … 0,5 66 19 5 91

Потребление 202 85 124 66 19 5 501

Баланс -202 -85 -123 0 0 0 -410

Республика Корея

Производство … … 1 33 1 0,5 36

Потребление 106 39 76 33 1 0,5 255

Баланс -106 -39 -75 0 0 0 -219

ФРГ

Производство … 10 44 32 4 18 108

Потребление 115 73 77 32 4 18 319

Баланс -115 -63 -33 0 0 0 -211

Индия

Производство 39 46 216 5 25 5 336

Потребление 156 56 277 5 25 5 524

Баланс -117 -10 -61 0 0 0 -188

Китай

Производство 203 87 1800 17 163 12 2282

Потребление 429 98 1713 17 163 12 2432

Баланс -226 -11 187 0 0 0 -150

Италия

Производство 5 7 … … 11 6 29

Потребление 73 68 14 … 11 6 172

Баланс -68 -61 -14 0 0 0 -143

Испания

Производство … … 3 14 10 12 39

Потребление 75 31 8 14 10 12 150

Баланс -75 -31 -5 0 0 0 -111

Франция

Производство 0 0 0 97 14 3 114

Потребление 83 42 12 97 14 3 252

Баланс -83 -42 -12 0 0 0 -138

Тайвань

Производство … … … 9 1 1 11

Потребление 46 13 40 9 1 1 110

Баланс -46 -13 -40 0 0 0 -99

Источник: рассчитано по «BP Statistical Review of World Energy, June 2011».

2 «Upstream», June 17, 2011, p. 24



Народное хозяйство Китая, развивающе-еся в последние несколько лет более вы-сокими темпами, чем другие экономики мира (прирост ВВП в 2008, 2009, 2010 гг. составил соответственно 9,6%, 9,2%, 10,3%), за минувшие 10 лет увеличило в 2,3 раза потребление и производство энергоресурсов. В 2007 году КНР обо-шла США по производству энергоносите-лей, а в 2010 году – по их потреблению, выйдя в мировые лидеры по этим по-казателям. При этом Китай оставался нетто-импортером энергоресурсов (в 2010 году – 150 млн т н. э.), оказывая стимулирующее воздействие на мировой рынок. Кроме того, КНР, ставшая полтора десятилетия назад нетто-импортером нефти, с 2009 года стала ввозить ее в количествах, превышающих внутрен-нюю добычу. Для обеспечения стабиль-ности поставок, помимо коммерческих хранилищ нефти вместимостью 40 млн т, в 2004–2009 гг. в стране было введено в эксплуатацию 4 хранилища общей вме-стимостью 13,7 млн т. Для обеспечения топливом транспортного сектора только в 2009 году было введено в эксплуата-цию 5 новых НПЗ суммарной мощностью первичной переработки нефти в 45 млн. т. Это явилось следствием развития ав-томобильной промышленности страны. Так, в 2005 году в КНР число легковых автомобилей составило 20 млн., а в 2010 году этот показатель увеличился в три раза – до 60 млн. В 2011 году ожи-дается продажа еще 19,5 млн единиц автомобильной техники.3

В Китае быстрыми темпами осущест-вляется «газификация» экономики. За первые 5 месяцев 2011 года внутрен-няя добыча газа выросла на 6,7% (до 43 млрд куб. м), а его импорт удвоился (до 11 млрд куб. м) по сравнению с ана-логичными показателями 2010 года.4

Что касается долгосрочных контрактов на поставку российского газа, то ки-тайская сторона пока занимает жест-кую позицию (вплоть до намерения в марте 2011 года в одностороннем порядке пересмотреть цены по фак-тическим отгрузкам).5

Китай активно развивает возобновляе-мую энергетику и в 2010 г. по такому

показателю, как ввод в эксплуатацию новых мощностей ветроэнергетическо-го оборудования, он вышел в мировые лидеры, обогнав ЕС и США. 6

Государства Евросоюза, проводящие согласованную энергетическую полити-ку, по суммарному объему потребления топлива (в 2010 году – 670 млн т н. э.) вполне сопоставимы со странами – лидерами потребления (в 2010 году – 970 млн т н. э.). Тем не менее ситуация в ЕС неоднородна. Так, Норвегия тра-диционно является нетто-экспортером энергоресурсов (180–190 млн т н. э.), а ФРГ, Франция, Италия и Испания ис-пытывают нехватку энергоресурсов в размере 140–210 млн т н. э. в год. Характерно, что в 2000–2010 гг. усилия по повышению энергоэффективности экономик государств – членов ЕС со-хранили суммарный дефицит Евросою-за в размере примерно 600 млн т н. э. Для смягчения нехватки энергоре-сурсов страны ЕС активно развивают возобновляемую энергетику и добычу альтернативных источников энергии (сланцевого и других видов газа).Россия (третий в мире производитель и потребитель энергоресурсов), экс-портируя энергоносители и наращи-вая их поставки с конца 90-х годов, за последнее десятилетие увеличила совокупный экспорт всех видов то-плива примерно до 550 млн т н. э. В 2009 году страна обогнала по добыче нефти традиционного мирового лиде-ра – Саудовскую Аравию (в опреде-ленной мере сдерживаемую ограниче-ниями ОПЕК), а в 2010 году закрепила мировое первенство в нефтедобыче, произведя рекордные 505,1 млн т, из них 250,4 мл. было экспортировано. В 2010 году добыча газа составила 530 млн т н. э. (21,2% мирового произ-водства), при этом данный показатель был близок к максимальным значени-ям, полученным в 2006–2008 гг. Говоря о добыче углеводородов в России, следует подчеркнуть, что, по мнению ведущих отечественных спе-циалистов, в настоящее время закан-чиваются запасы нефти на глубине до 3 км, поэтому в будущем придется бурить еще глубже – на 5–7 км, и это потре-бует применения более совершенных технологий и оборудования, а также повышения уровня подготовки соот-ветствующих специалистов. Тем не ме-нее в настоящее время в отечественной

геологоразведке и нефтепереработке не происходит должной технологиче-ской модернизации, адекватной воз-можностям и потребностям страны.7

В 2010 году была проведена объемная работа по консолидации нефтегазовой отрасли России. На Северном Каспии было введено в промышленную разра-ботку шельфовое месторождение им. Корчагина, начата промышленная экс-плуатация 1-й очереди Нижнекамского НПЗ мощностью 7 млн т нефти в год. В рамках реализации проекта ВСТО был введен в эксплуатацию магистраль-ный нефтепровод Сковородино – Мохэ мощностью 15 млн т нефти в год и про-должено строительство второй очере-ди ВСТО. К концу 2011 года намечено завершение строительства нефтепро-вода «Балтийская трубопроводная си-стема – 2» пропускной способностью 30 млн т в год с возможностью увели-чения данного показателя до 50 млн. Продолжает рассматриваться вопрос создания транспортного коридора «Бургас – Александруполис» проект-ной мощностью 35 млн т нефти, что по-зволит снизить транзитные риски при экспорте нефти в Европу. В 2010 году началась укладка морского участка газопровода «Северный поток», по-ставки по которому могут начаться в конце 2011 года. Успешно ведутся геологоразведочное и эксплуатаци-онное бурение в Охотском море. Вес-ной текущего года в рамках проекта «Сахалин-1» был установлен мировой рекорд наклонного бурения, при этом протяженность скважины составила 12 345 м, кроме того на проектную мощ-ность вышел завод по производству СПГ проекта «Cахалин-2».8

Экспорт сырья по-прежнему явля-ется одним из основных источников наполнения российского бюджета (в 2010 году поступления от вывоза неф-ти и газа составили 4,1 трлн руб., или около 50% его доходной части).

перераспределенИе энергОресурсОВ через междунарОдную тОргОВлюПри сохраняющейся во многих странах ограниченности энергоресурсов по мере роста ВВП и увеличения числен-ности населения происходит усиле-ние зависимости экономик от внешних поставок (если не удается в должной

3 «Независимая газета», 6 июня. 2011 г.4 «Upstream», June 17, 2011, p. 24.5 «Независимая газета», 6 июня. 2011 г.6 БИКИ, 7 июня, 2011 г., с. 11.7 «Top NefteGas», №3/4, 2011, рр. 34, 35.8 БИКИ, 12 мая 2011 г.



мере снизить энергоемкость произ-водства). Высок уровень зависимости от внеш-него снабжения в таких промышленно развитых странах, как Япония, Фран-ция, Испания, а также в Республике Ко-рея и на Тайване. В 2009–2010 гг. объ-емы фактической торговли основными энергоресурсами заметно выросли.

В 2010 году примерно 60% нефтяной продукции поступило в каналы межре-гиональной торговли (в 2002 – 58,4%), причем из них 29,6% составили нефте-продукты (в 2002 году – 23,3%).В 2010 г. в каналы международной тор-говли поступило 30,5% добытого газа, их них примерно 70% было поставлено по трубопроводам и 30% – в виде СПГ

(в 2001 году на вывоз была направле-на меньшая часть – примерно 23%, из них только четверть – в сжиженном виде). Крупнейшим экспортером газа по трубопроводам была Россия (28% мировой торговли газом, экспорт в 30 европейских стран), за которой сле-довали Норвегия и Канада (по 14%), а также Нидерланды (8%). Что касается поставщиков СПГ, то здесь выделялись Катар (25% мировых поставок), Ма-лайзия и Индия (по 10%), Австралия, Алжир и Тринидад и Тобаго. Основ-ными покупателелями СПГ (более 31% закупок) оставались Япония, а также Республика Корея (15%), Испания и Великобритания (по 6%).

дИнамИка ценВ 2010 году ценовая ситуация на рынке энергоносителей развивалась противо-речиво под влиянием как общерыночных соотношений спроса и предложения, так и социально-политических событий, природных аномалий, региональной специфики, а с середины 2011 года и обострения международной финансо-вой ситуации в связи с угрожающим ростом внешнего долга США и некото-рых государств еврозоны. Природные катастрофы, политические потрясения в ряде стран Ближнего и

рисунок 3. динамика производства и потребления первичных энергоресурсов в сша, китае, россии и странах ес, млн т н. э.

Источник: рассчитано по «BP Statistical Review of World Energy, June 2011».

Источник: составлено по «BP Statistical Review of World Energy, June 2011», p. 19.

2002 г. 2010 г.

(млн т н. э.) Нефть Нефтепродукты Всего Нефть Нефтепродукты Всего

Экспорт 1667 486 2153 1876 768 2644

США 1 42 43 1 102 103

Канада 71 25 96 99 29 128

Мексика 93 4 97 68 9 …

Южн. и Центр. Америка 103 43 146 131 45 176

Европа 67 42 109 19 72 91

Страны бывшего СССР 188 76 264 318 103 421

Ближний Восток 787 108 895 829 107 936

Северная Африка 93 36 129 113 29 142

Западная Африка 152 4 156 221 8 229

Вост. и Южн. Африка 8 … 8 16 0 16

Австралия и Азия 16 4 20 16 8 8

Китай 7 10 17 2 29 31

Индия … … … … 57 57

Япония … 4 4 … 14 14

Сингапур … … … 2 66 68

Прочие страны АТР 48 54 102 40 80 120

таблица 6. межрегиональные поставки нефти и нефтепродуктов в 2002 и 2010 гг.





Среднего Востока, рост спроса на энер-гоносители в крупных экономиках тре-тьего мира обусловили повышенную нестабильность цен на нефть, имевших в целом повышательную тенденцию. В то же время расширение добычи слан-цевого газа в США и другие факторы временно удерживали региональные цены на газ от резкого увеличения.В условиях растущего спроса на уголь (в первую очередь со стороны Китая и Индии) цены на это топливо начиная с 2009 года, резко повысились. При уме-ренных ценах на уран в 2009 – 2010 гг. Китай начал активную закупку ядер-ного сырья впрок, что отразилось на динамике цен.Сопоставление стоимостей тепловых единиц в основных видах топлива по-казало, что в 2010 году ценовое пре-вышение нефти над природным газом достигло рекордных значений – 68%; тепловая единица в СПГ была на 36% дороже, чем в традиционном газе.

неОбхОдИмОсть пОВышенИя технИческОй безОпаснОстИ энергетИческИх ОбъектОВВ последние несколько лет природ-ные и техногенные катастрофы не обходили стороной энергетическую сферу. Вслед за серьезной аварией на одной из крупнейших в мире Саяно-Шушенской ГЭС в Мексиканском за-ливе в апреле 2010 года произошла

трагическая катастрофа на добываю-щей платформе «Deepwater Horizon», повлекшая за собой не только гибель людей, но и продолжительную утечку нефти. На устранение последствий аварии потребовалось три месяца, усилия сотен людей, применение де-сятков судов и привлечение значитель-ных материальных средств. Огромный ущерб был нанесен экономике регио-на. Оператор платформы – компания «British Petroleum» признала расходы на ликвидацию аварии и компенсации ущерба в размере 40,9 млрд долл.9

Указанное событие побудило трансна-циональные нефтегазовые корпорации организовать в мае текущего года в Ставангере встречу, по результатам ко-торой было принято решение о начале работ по созданию устройств, предна-значенных для экстренной остановки и герметизации подводных скважин.10

Одним из способов снижения рисков, связанных с бурением скважин на континентальном шельфе, является использование подводных комплексов добычи (ПКД), устанавливаемых на морском дне и не требующих стацио-

рисунок 4. амплитуда колебаний среднемесячных цен на нефть – средневзвешенной (apSp) в 2008 г. – январе – июне 2011 г., долл./барр.

Источник: World Bank, Washington D.C., Development Prospect Group (Release), July, 11, 2011.

1) На базе средних ежедневных котировок: Брент, Дубай и западнотехасской средней – в равных долях.2) По разовым сделкам американской компании «Nuexco».Источник: «World Bank», Washington D.C., Development Prospect Group (Release) за соответствующие временные периоды (по: July, 2011).

таблица 7. цены на основные виды топлива в 2003 г. – i полугодии 2011 г.

2003 г. 2004 г. 2005 г. 2006 г. 2007 г. 2008 г. 2009 г. 2010 г. I полугодие

2011 г.Июль

2011 г.

Нефть средневзвешенная (APSP) 1) (долл./барр.)

28,9 37,7 53,4 64,3 71,1 97,0 61,8 79,0 104,9 107,9

Природный газ, средняя импортная цена, Европа, франко-граница (долл./млн БТЕ)

3,9 4,3 6,3 8,5 8,6 13,4 8,7 8,3 9,9 11,0

Уголь, ФОБ Ньюкасл, Австралия (долл./т)

27,8 53,0 47,3 52,6 70,4 127,1 71,8 99,0 124,7 120,0

Урановый концентрат U3O8 (долл./фунт) 2)

11,2 18,0 27,9 47,7 99,2 64,2 46,7 46,0 60,3 52,8

9 «BP Annual Report and Form 20-F», 2010 10 «Разведка и добыча», июнь 2011, сс. 38, 39.



нарных или подвижных морских плат-форм. В 2010 году число завершенных и находящихся в процессе реализации проектов с применением ПКД превы-сило 300, из них 70 – на континенталь-ном шельфе Великобритании. Эти про-екты потребовали 1,3 тыс. комплексов скважинного оборудования, 110 цен-трализующих манифольдов и 12 тыс. км подводных трубопроводов. По сравнению со стационарными и пла-вучими платформами ПКД позволяют сэкономить до 40% капиталовложений и до 50% операционных затрат. Со-гласно мнению британских экспертов, одновременно на 20% увеличивает-ся коэффициент извлечения сырья и сокращаются сроки освоения место-рождений. Россия также приступает к

использованию подобных технологий. В арктических условиях ПКД являются одним из оптимальных способов раз-работки ресурсов шельфа. Так, для освоения Штокмановского месторож-дения, удаленного от береговой линии более чем на 600 км, предполагается использовать ПКД, соединенный тру-бопроводом с плавучим комплексом добычи, однако в случае необходимо-сти система будет иметь возможность разъединиться. В марте 2011 года в Японии произошло сильнейшее за всю историю страны землетрясение магнитудой 9 баллов, вызвавшее цунами высотой около 14 метров; погибло более 14 тыс. че-ловек. По предварительной оценке ущерб превысил 200 млрд долл. Оста-

новили работу более 30% НПЗ, причем половина из них потребует серьезных восстановительных работ. Пострадали также 6 крупных угольных электро-станций суммарной мощностью около 8 ГВт и одна газовая (1 ГВт), однако наиболее разрушительные события произошли в атомной отрасли, которая обеспечивала примерно 13% энерге-тических потребностей страны (было повреждено 6 реакторов). На АЭС «Фу-кусима-1» (4,7 ГВт) цунами высотой около 14 м вывело из строя резервные генераторы, что нарушило аварийную систему охлаждения реакторов. Из-за перегрева и расплавления стержней последовали взрывы в 1, 2 и 3-м реак-торах и пожар в хранилище радиоак-тивных отходов. Это привело к выбросу радиоактивных веществ в атмосферу и сбросу радиоактивной воды в море. В результате территория в радиусе 20 км была объявлена зоной отчужде-ния, а население эвакуировано. Было принято решение о выведении этой АЭС из эксплуатации. Кроме того, были зафиксированы повреждения на АЭС «Фукусима-2» (4,4 ГВт), «Онагава» (2,1 ГВт) и «Токай-2» (1,1 ГВт). О сложности положения свидетельствовало высту-пление императора Японии Акихито, голос которого страна услышала всего третий раз за всю многолетнюю исто-рию его правления. В середине июня 2011 года в Японии эксплуатировалось 19 из 54 имеющихся атомных реак-торов (т. е. 34%), а остальные были остановлены для проверки. В связи с протестами местных органов власти многие атомные станции могут быть выведены из эксплуатации, и в этом случае стране придется дополнитель-но расходовать около 40 млрд долл. в год на закупку углеводородов для те-пловых электростанций. Пока что весь объем газа (в виде СПГ), необходимый для компенсации снижения выработ-ки электроэнергии на японских АЭС, в страну поставляет Катар.11

Японская катастрофа побудила мно-гие страны по-новому взглянуть на перспективы атомной энергетики. Так, канцлер ФРГ А. Меркель распорядилась временно остановить 7 АЭС, введенных в эксплуатацию до 1980 года, и назна-чить проверку остальных АЭС. Китай объявил о пересмотре планов разви-

таблица 8. цена британской тепловой единицы в нефти и газе

долл./млн БТЕ Нефть 1) Газ 2) СПГ 3)

2000 г. 4,83 2,89 4,72

2001 г. 4,08 3,66 4,64

2002 г. 4,17 3,23 4,27

2003 г. 4,89 4,06 4,77

2004 г. 6,27 4,32 5,18

2005 г. 8,74 5,88 6,05

2006 г. 10,66 7,85 7,14

2007 г. 11,95 8,03 7,73

2008 г. 16,76 11,56 12,55

2009 г. 10,41 8,52 9,06

2010 г. 13,47 8,01 10,91

1) Средняя цена нефти, сиф, страны ОЭСР.2) Средняя германская цена природного газа, сиф.3) Средняя цена СПГ, сиф, Япония. Примечание. Выделены наиболее высокие удельные цены.Источник: «BP Statistical Review of World Energy, June 2011», p. 27.

рисунок 5. цена тепловой единицы в нефти и газе в 2000–2010 гг., долл./1 млн бте 11 «Независимая газета», 10–11 июня 2011 г., с.4.



тия атомной энергетики. Аналогичные решения были приняты в Швейцарии, Таиланде, Венесуэле. Аварии в США и Японии несомненно вызовут ужесточение технологических и экологических требований к проек-там во всех секторах энергетики.12

разВИтИе ВОзОбнОВляемых ИстОчнИкОВ энергИИОбострение энергетических проблем стимулирует мировое сообщество к активному развитию сферы ВИЭ. По-мимо основного возобновляемого ре-сурса – энергии воды (ГЭС) – на со-временном этапе научно-технического и экономического развития все более широкое применение получают био-масса и энергия ветра. К основному преимуществу биомассы относится универсальность, т. е. воз-можность использовать данный энер-горесурс для производства различных видов энергии (тепловой, электриче-ской), а также жидкого (этанол, био-дизельное топливо) и газообразного топлива (биогаз). В мире за последнее десятилетие суммарная установленная мощность ветроэнергетического оборудова-ния увеличилась примерно в 10 раз. К странам, обладающим наиболее раз-витой ветроэнергетикой, относятся США, ФРГ, КНР и Испания. Широкое распространение получила практи-ка создания крупных ветропарков на суше и морском шельфе, состоящих из мощных ветрогенераторов с диа-метром ветроколеса до 150 м. Одной из современных тенденций и ра-циональных форм, позволяющих исполь-зовать энергию ветра децентрализован-но, является использование ветровых турбин малой мощности (100–500 кВт) для локального производства электро-энергии (в частных домовладениях, на фермах, малых и средних предприятиях и др.). По данным Ассоциации ветроэ-нергетики США, около 250 компаний из 26 стран включились в производ-ство подобных ветрогенераторов. В 2009–2010 гг. в США число таких пред-приятия выросло с 66 до 95.

По мнению европейских экспертов, страны ЕС обладают значительным по-тенциалом ветровой энергии, около 40% которого приходится на Велико-британию, где период окупаемости объектов малой ветроэнергетики со-ставляет всего 3–5 лет. С учетом спе-циальных тарифов, стимулирующих производство и поставку «чистой» электроэнергии в общую силовую сеть, доход от подобной турбины мо-жет достигать 14 тыс. ф. ст. в год; в настоящее время ветропарк Велико-британии насчитывает более 3,5 тыс. ветротурбин, расположенных на суше и морском шельфе. 13

***Энергетика является одной из важ-нейших сфер жизненной деятельности человечества, которая становится все более уязвимой ввиду нарастающих проблем технологического, экономи-ческого, социального и природного характера. И для противостояния этим, порой непредсказуемым, вызо-вам необходимо развивать широкое международное сотрудничество и взаимопонимание на различных уров-нях. Одним из форумов такого взаимо-действия явился традиционный – уже девятый – Российский нефтегазовый конгресс, состоявшийся в Москве в июне текущего года с участием авто-ритетных зарубежных представителей официальных структур и бизнеса. Как отметил министр энергетики России С.И. Шматко, на нем обсуждались мо-дернизационные проблемы отрасли, ценообразование и налогообложение, биржевая торговля, технологические особенности добычи, транспорти-ровки и переработки нефти и газа, освоение континентального шельфа. Ответственные лица министерства подчеркивали, что в числе приорите-тов отрасли – глубокая переработка нефти (за последние 5 лет ее уровень не повысился и балансируется на от-метке 70%). Указывалось на необходи-мость ликвидации в стране дефицита светлых нефтепродуктов. Отмечалось также, что созданная три года назад Межрегиональная биржа нефтегазово-го комплекса, хотя и консолидировала 15% топливной торговли России, пока что не начала в полной мере выпол-нять свою регулирующую функцию. На конгрессе ставились вопросы «интел-

лектуализации» отрасли – сочетания кадров, науки и инноваций.Председатель Нефтегазового союза России Г.И. Шмаль обратил внимание на ряд узких мест отрасли, в частности, на невысокое качество разрабатывае-мых запасов и на низкий коэффициент нефтеизвлечения – 0,29–0,30, тогда как в США – 0,4. Он призвал к активному по-иску и применению новых технологий, сославшись на то, что из многочислен-ных методов извлечения углеводородов мы используем лишь 10%. Посол ЕС в России Ф. Валенсуэла вы-сказался за расширение энергетиче-ского диалога между ЕС и Россией и создание для него юридических рамок. Он сослался на некоторую закрытость российского газового рынка, рефор-мирование которого, по его мнению, могло бы повысить его потенциал. За-рубежные участники конгресса выра-зили также серьезную озабоченность неблагоприятным воздействием не-которых производств в ряде стран на окружающую среду.14

12 Т. Митрова, В. Кулагин, «Японский урок», «ТЭК Стратегии развития», №2, 2011, с. 26–3013 БИКИ, 28 мая, 2011 г., с. 5, 10, 11, 1614 «МIОGЕ Daily», №№ 1–3, 21–23 June 2011.

спИсОк лИтературы1. «BP Statistical Review of World Energy,

June 2011».2. Олейнов А.Г., топливно-энергетический

комплекс мира. учебное посо-бие. (МГИМО-ВР). – М.: навона, 2008. – 472 с.

3. Российская экономика: пути повы-шения конкурентоспособности. Коллективная монография. под общ. ред. проф. А.В. Холопова. (МГИМО-ВР). М.: Журналист, 2009. – 690 с. См.:

– Иванов А.С. Современные тенденции на мировом энергетическом рынке и повышение эффективности рос-сийского экспорта энергоресурсов, с. 476–481.

– Матвеев И.Е. Конкурентоспособ-ность на рынке энергоресурсов и использование альтернативных источников энергии, с. 482–491.

4. тетельмин В.В., Язев В.А. Геоэколо-гия углеводородов – учебное посо-бие – Долгопрудный, Интеллект, 2009. – 304 с.

5. Энергетические измерения между-народных отношений и безопас-ности в Восточной Азии/ под ред. А.В. торкунова, – М.: МГИМО, 2007, с. 759.





Настройка теплового насоса производится в зависимости от температуры наружного воз-

духа. Задача настройки насоса состоит в обеспечении заданной температуры. Результатом является очень высокий показатель отношения полученного тепла для отопления к затраченной энергии. В числовом выражении это означает: при расходовании 1 кВт.ч электрической энергии получаем до 5 кВт.ч полезной энергии из воздуха, грунтовых вод или из грунта собствен-ного земельного участка. Несмотря на компактную конструкцию прибор не занимает много места и отличается простотой монтажа. Благодаря ми-нимальным расходам на монтаж наи-более простым в установке тепловым насосом является насос типа «воздух-вода». Устанавливаемый в доме или на открытом воздухе насос позволяет отбирать полезное тепло для отопле-ния дома из окружающего воздуха при температуре до –20°.В будущем при решении вопроса о приобретении отопительной системы все большее значение будет иметь эко-логическая безопасность прибора. Те-пловые насосы уже сегодня воплощают в жизнь основную идею экономичного и безопасного для окружающей среды отопления квартир и домов.

Применение тепловых насосов в ка-честве климатической инженерной системы является новой для россий-ского потребителя возможностью ото-пления и кондиционирования. Тем не менее в самой технологии нет ничего инновационного, тепловые насосы уже на протяжении 40 лет используются в Европе для отопления помещений. А сам принцип действия теплового на-соса был предложен еще в XVIII веке лордом Кельвином. На сегодняшний день тепловой насос является одной из самых распростра-ненных отопительных систем в Герма-нии, Франции, Австрии, Швейцарии. А в скандинавских странах тепловые насосы применяются в 90 процентах случаев создания отопительных и охлаждающих систем.Компания Stiebel Eltron International Gmbh. открыла собственное производ-ство тепловых насосов в 1976 году. За последние 30 лет компания вложила огромное количество времени и труда в разработку еще более эффективных тепловых насосов. На данный момент Stiebel Eltron является одним из лиде-ров среди мировых производителей теплонасосных систем и безоговороч-ным лидером немецкого рынка. Поэтому сегодня мы можем предло-жить надежную инновационную тех-

нику, обеспечивающую максимальный комфорт при эксплуатации. Программа тепловых насосов предоставляет удоб-ные и экономичные решения почти для всех случаев потребности в области отопительной техники. Помимо ото-пления и производства горячей воды, тепловой насос может полностью заме-нить систему кондиционирования. Тот же источник энергии, что используется для отопления зимой, может служить летом для охлаждения помещений. Таким образом в доме устанавливается единая климатическая система, под-держивающая комфортные условия для проживания круглый год.

прИнцИп дейстВИя теплОВых насОсОВДля обеспечения функционирования теплового насоса основное значение имеет хладагент, в дальнейшем име-нуемый рабочей средой. Ему свой-ственно испаряться при очень низких температурах. При подаче наружного воздуха, воды или теплоносителя на теплообменник (испаритель) циркули-рующая в нем рабочая среда забирает от источника тепла необходимую те-плоту для испарения и переходит из жидкого в газообразное состояние. При этом источник тепла охлаждается на несколько градусов. Газообразная

тепловые насосы – технология настоящегосовременные тепловые насосы экономят энергию и снижают выбросы вредных веществ

Тепло – это одна из основных потребностей человека. В наше время для систем отопления важна не только экономичность, но и экологическая безопасность. То, что эти два фактора можно успешно сочетать, доказывает разработка техноло-гии тепловых насосов. Тепловые насосы используют энергию, постоянно присутствующую в воздухе, воде и верхних сло-ях земли, и преобразуют ее в полезное тепло для отопления. Преимуществом в данном способе получения полезного тепла является то, что мы используем неограниченные ресурсы, не нанося вреда окружающей среде.



рабочая среда поступает в компрес-сор, который производит сжатие среды и тем самым повышает давление. За счет увеличения давления происходит повышение температуры – таким об-разом, рабочая среда «подкачивается» до более высокого температурного уровня. Система требует электроэнер-гия на привод компрессора. Посколь-ку в современных тепловых насосах используются scroll-компрессоры с охлаждением при помощи всасывае-мого газа, эта энергия (в виде тепла мотора) не утрачивается, а направля-ется со сжатой рабочей средой в рас-положенный за компрессором второй теплообменник (конденсатор). Здесь рабочая среда отдает полученное ранее тепло в циркуляционный кон-тур системы водяного отопления, при этом охлаждаясь и совершая обратный фазовый переход, возвращаясь в жид-кое состояние. Затем с помощью рас-ширительного клапана производится снижение имеющегося остаточного давления, и цикл начинается заново.

кОэффИцИент эффектИВнОстИ теплОВОгО насОсаКоэффициент мощности

WP равен от-

ношению мощности нагрева QWP

и элек-трической потребляемой мощности P

WP

в соответствии с уравнением:

WP =

QWP

PWP

Он наглядно показывает, во сколько раз полезное тепло превышает затра-ченную энергию. Коэффициент мощно-сти зависит от температуры источника тепла и от температуры потребителя тепловой энергии. Чем выше темпе-ратура источника тепла и чем ниже температура потребителя тепловой энергии, тем выше коэффициент мощ-ности. Как мгновенное значение он всегда соотносится с определенным режимом работы, то есть с установив-шимися температурными режимами установки.

кОндИцИОнИрОВанИе теплОВым насОсОмОдним из главных преимуществ те-плового насоса является то, что его можно использовать не только для ото-пления и нагрева горячей воды, но и для охлаждения помещений в теплое

время года. Особенно это касается так называемого «пассивного» охлажде-ния, при котором летом используют-ся относительно холодные источники тепла (грунт или грунтовые воды) для охлаждения гидравлической системы в здании (фанкойлов или теплого пола), таким образом температура в помеще-нии снижается. При проектировании теплового насоса следует обратить внимание на то, есть ли у него такая опция и поддерживает ли данный ре-жим панель управления. Любые мо-дели тепловых насосов Stiebel Eltron типа «солевой раствор – вода» можно использовать для охлаждения, но для некоторых приборов потребуется ор-ганизация дополнительной гидравли-ческой развязки.

упраВленИе теплОВымИ насОсамИ на расстОянИИСтандартное устройство управления тепловыми насосами Stiebel Eltron WPMW имеет встроенную функцию дистанционной передачи данных для диагностики и управления теплона-сосной установкой. Для реализации данной возможности необходимо смонтировать модуль дистанционной передачи данных DCO aktiv GSM. Воз-можна передача данных через GSM или аналоговый модемы. Параметры рабо-ты теплонасосной установки (и отсле-живание неисправностей) задаются с помощью телекоммуникационного про-граммного обеспечения ComSoft GSM. В случае появления неисправности или сбоя в функционировании теплового насоса система автоматически отправ-

ляет SMS-сообщение. Данная функция удобна как конечному заказчику, так и представителям сервисной службы, особенно в тех случаях, когда объект находится на большом удалении или не является местом постоянного про-живания.

разлИчные тИпы теплОВых насОсОВ• источник тепла – воздух. Нагре-ваемый солнцем воздух есть везде. Тепловые насосы способны отбирать достаточно энергии из наружного воз-духа даже при температуре –20 °C. Однако в качестве источника тепла воздух обладает тем недостатком, что он максимально холодный имен-но тогда, когда требуется максимум тепла для отопления. Хотя и удается отбирать тепло у воздуха при -20 °C, но коэффициент мощности теплово-го насоса все же снижается вместе с температурой наружного воздуха.

рисунок 1. принцип действия тепловых насосов.



Поэтому часто используется комбина-ция со вторым генератором тепла, ко-торый поддерживает работу теплового насоса в короткий крайне холодный период года. Особым преимуществом теплового насоса типа «воздух-вода» является простота монтажа, поскольку отсутствует необходимость в объемных земляных работах или в бурении сква-жин. В первую очередь применение такого типа тепловых насосов имеет смысл в южных регионах России. Но и в центральной полосе, и в северных широтах использование воздушных тепловых насосов ведет к уменьше-нию эксплуатационных расходов на отопление и производство горячей

воды. При этом в наиболее холодные дни будет использоваться второй те-плогенератор (например, встроенный электрический ТЭН). • источник тепла – вода. Грунтовые воды являются хорошим аккумуля-тором для тепловой энергии. Даже в самые холодные зимние дни они имеют постоянную температуру от +7 ° до +12 °C. За счет постоянного уровня температуры источника тепла коэф-фициент мощности теплового насо-са типа «вода-вода» в течение всего года имеет наибольшую величину. К сожалению, грунтовые воды не везде доступны для использования в достаточном количестве и с подхо-

дящим качеством. Но там, где такая возможность есть, их использование выгодно. Для получения тепла следует обустроить один заборный колодец и один отводящий или дренажный колодец. Использование грунтовых вод должно быть разрешено компе-тентными органами власти, в общем случае – управлением водного хозяй-ства. Справочную информацию о воз-можности использования вод предо-ставляют водные ведомства районных муниципалитетов. • источник тепла – грунт. горизон-тальный коллектор. На глубине от 1,20 до 2,00 м земля даже в холодные дни остается достаточно теплой для

рисунок 2. источник тепла – воздух. рисунок 3. источник тепла – вода.рисунок 4. источник тепла – грунт. горизонтальный коллектор.



того, чтобы можно было рентабель-но эксплуатировать тепловой насос. Предпосылкой для его использования является наличие достаточно большо-го земельного участка для прокладки системы труб, которая воспринимает тепло грунта. Действует простое пра-вило, что земельный участок должен превосходить отапливаемую жилую площадь в два-три раза (в зависимости от степени теплоизолированности зда-ния). Отбираемая грунтовым коллек-тором тепловая мощность составляет от 10 до 15 Вт/м2 в сухом песчаном грунте и до 40 Вт/м2 в насыщенном грунтовыми водами грунте. По тру-бам течет экологически безопасный

солевой раствор, который не может замерзнуть и который передает погло-щенное тепло испарителю теплового насоса. Если вы владеете достаточ-но большим участком земли, то у вас есть неисчерпаемые энергоресурсы и идеальные условия для теплового насоса Stiebel Eltron типа «солевой раствор – вода».• источник тепла – грунт. верти-кальные геотермальные зонды. Вертикальные геотермальные зонды, вводимые в грунт буровым инструмен-том на глубину до 100 метров, требуют меньше места. Геотермальные зонды состоят из основания зонда и верти-кальных зондовых труб из пластмассы. В системе пластиковых труб циркули-рует солевой раствор, отбирающий тепло из грунта. Отбираемая тепловая мощность зависит от строения почвы и находится в пределах 30–100 Вт на метр геотермального зонда. В зависи-мости от теплового насоса и от строе-ния почвы к одной установке подклю-чается сразу несколько геотермальных зондов. Подобные установки требуют декларирования и, при необходимо-сти, разрешения от водных ведомств нижнего уровня.

услОВИя эксплуатацИИОтопительные тепловые насосы также можно встраивать в уже существую-щие системы отопления. Во многих случаях возможен моновалентный режим эксплуатации, т. е. даже в от-дельные крайне холодные дни можно

отказаться от дополнительной тра-диционной системы отопления и от связанных с этой системой дополни-тельных вложений. При решении во-проса о возможности использования теплового насоса необходимо учиты-вать систему распределения тепла, в частности необходимую температуру в подающей линии. В принципе от теплового насоса могут снабжаться горячей водой как низкотемператур-ные системы отопления, так и обычные радиаторные отопительные системы. Тем не менее, при планировании новых систем рекомендуется использование низкотемпературных систем отопления с максимальной температурой на пода-че +55 °C. Существующие установки с традиционным распределением тепла, как правило, можно комбинировать с тепловым насосом без внесения из-менений. Обычно такие системы ото-пления рассчитаны на максимальную температуру воды в подающей линии +75 °C. Однако эти системы часто вы-полнены с завышением параметров, поэтому при проведении дополнитель-ной тепловой изоляции здания во мно-гих случаях достаточно значительно более низкой температуры подачи.

гОрячая ВОдаТепловые насосы не только обогревают здание, но и работают как экономич-ные водонагревательные приборы. С помощью отопительных тепловых на-сосов можно дополнительно готовить горячую воду. Специально адаптиро-ванные под тепловые насосы допол-нительные принадлежности, такие как компактные арматурные блоки и накопительные водонагреватели, обе-спечивают быстрый и надежный мон-таж. Переключение между режимами отопления и приготовления горячей воды производится полностью авто-матически.

рисунок 5. источник тепла – грунт. вертикальные геотермальные зонды.

ооо «штибель Эльтрон»129343, г. москва, ул. уржумская, д. 4, стр. 2тел.: +7 (495) 775-38-89факс: +7 (495) 775-38-87www.stiebel-eltron.ru


бИОтОплИВО

Использование энергии пара и биомассы для выработки электрической и тепловой энергии

Энергетику ожидают большие перемены. За последние годы происходит переход от крупных

генерирующих объектов к гораздо более мелким энергокластерам. И в эту парадигму очень удачно вписы-вается и энергетика на основе других источников энергии, не требующая для собственного развития созда-ния дорогостоящей транспортной инфраструктуры (как для подвоза энергоресурсов, так и для передачи электроэнергии). Распределенная генерация логично вписывается и в проблему энергосбережения и повы-шения энергоэффективности: большая часть энергии потребляется в месте ее производства, что исключает потери электроэнергии.На территориях, где нет готовой ин-фраструктуры (электросетей, газопро-водов) приходится искать альтерна-тивные пути энергообеспечения новых объектов инфраструктуры. В наиболее энергодефицитных регионах выбор все чаще делается в пользу собствен-ной генерации.В настоящее время в России и в мире получают все большее распростране-ние новые технологии энергосбере-жения. К ним, в частности, относится использование энергии пара для вы-работки электроэнергии в котельных и перевода их в мини ТЭЦ. Масштабы применения этой технологии энергос-бережения достаточно велики. Так, в России находятся в эксплуатации около 80 000 паровых котельных с па-ропроизводительностью 10 – 100 т/

час. Эти котельные обычно использу-ются в производственно-отопительных целях и принадлежат небольшим пред-приятиям бумажной, лесопильной, пищевой, текстильной, кожевенной и многих других индустрий. Параметры производимого пара в разных котель-ных сильно различаются в зависимо-сти от назначения использования пара на данном предприятии. Потребление пара сильно меняется по времени года (летний и зимний режимы) и от време-ни суток. Давление пара на выходе из котла зависит от потребностей техно-логии предприятия, а также от степени изношенности котлов. Так, обычные котлы широкого промышленного при-менения проектируются на давление пара 13 ати. Для изношенных котлов, которых в настоящее время очень большое количество, Гостехнадзор ограничивает давление 7-8 ати. Для нужд технологии обычно требуется 4-6 ати, для отопления требуется 1,5-2 ати с расходом пара 3-6 т час. Таким образом, наиболее часто в котель-ных имеется неиспользуемый пере-пад давления пара 3-6 ат с расходом пара от 6 до 50 т/час. Из этого пара можно реально получить 200 – 1500 кВт электроэнергии. Пар после котла направляют в расширительную маши-ну, например, паровую турбину, свя-занную с электрогенератором. Таким образом, можно получить очень деше-вую электроэнергию (дополнительный расход топлива и эксплуатационные расходы незначительны). Однако, ис-пользование паровой турбины здесь

малопродуктивно, поскольку в указан-ной области небольших мощностей она имеет ряд известных недостатков.

парОВые ВИнтОВые машИныВозможно использовать в данном диа-пазоне мощностей паровые винтовые машины (ПВМ). ПВМ по сути является новым типом парового двигателя. ПВМ разработана в России, она уникаль-на, аналогов ее за рубежом нет. На конструкцию ПВМ, ее узлов и систем получено около 25 патентов в России и за рубежом. [1]В диапазоне мощности 200-1500 кВт ПВМ практически по всем показате-лям значительно превосходит обыч-ную лопаточную паровую турбину. ПВМ является наиболее перспектив-ной основой для создания мини-ТЭЦ, особенно в районах Крайнего Севера и в районах к ним приравненным. Здесь ориентация на электростанции на ди-зельном топливе должна быть снижена в связи с многократным повышением цены топлива. В мини-ТЭЦ должны использоваться местные топливные ресурсы: уголь, торф, отходы лесопе-реработки.Расчет экономической эффективности применения ПВМ в котельной пока-зывает, что удельный расход топлива на выработанную электроэнергию со-ставляет 140 – 145 г.у.т./кВт час, а срок окупаемости энергоустановки состав-ляет 1 –1,5 года. В расчете в качестве установленной принята мощность ПВМ, равная 800 кВт. При повышении мощ-

Дубровин А.В., к.т.н., заместитель коммерческого директора ОАО «Волжский дизель имени Маминых»

В статье представлена информация о возможности использо-вании энергии пара и биомассы для выработки электрической энергии.


www.ENERGY-FRESH.Ru бИОтОплИВО | 55

ности эффективность ПВМ еще более повышается.

парОВые пОршнеВые дВИгателИДругим способом получения энергии с помощью пара могут быть паровые поршневые двигатели.[2]Паровые двигатели обеспечат оптималь-ные решения для децентрализованного производства энергии, особенно в сле-дующих областях применения:• энергии, получаемой при сжигании

обрезков и отходов пиломатериа-лов, рисовой соломы, шелухи и рас-тений;

• энергии от процессов со значитель-ным количеством сбросного тепла, таких как стекольное производство, газовые турбины, дизельные двига-тели и установки по переработке отходов.

Используемый для привода генера-тора или как прямой привод, паровой двигатель подходит для паросиловых установок как малых так и средних мощностей благодаря его следующим качествам:• ГибкостьС помощью простой модульной систе-мы, состоящей из стандартизированных компонентов с 1-6 цилиндрами и раз-личными типами цилиндров, возможно адаптировать паровые двигатели для различных эксплуатационных условий. В зависимости от степени повышения рабочего давления пар расширяется одной или несколькими ступенями. Многоступенчатые двигатели позво-ляют контролировать расширение пара под определенное давление.• ЭффективностьОсобая система, регулирующая подачу пара, в сочетании с механическими преимуществами поршневого двига-теля обеспечивают оптимальную ра-бочую эффективность (КПД), широкий диапазон управления и высокую про-изводительность в условиях частичных нагрузок.• Современная технологияПаровые двигатели не нуждаются в смазке цилиндров и таким образом

предохраняют пар от присутствия масла.• НадежностьПаровые двигатели применяются с установками производительностью пара до 40 т/ч и давлением на впуске 6-60бар, выходная мощность может достигать до 1500кВт.

пОлученИе энергИИ с пОмОщью пИрОлИзаЕще одной технологией, которая будет рассмотрена в данной статье, явля-ется получение энергии с помощью пиролиза.[2] Пиролиз – это деком-позиция органических веществ при нагревании в отсутствии кислорода. В результате пиролиза происходит образование синтез-газа и твердых углеродных остатков. Состав каждой из фаз определяется параметрами процесса (температура, скорость на-грева, давление и время пребывания в реакторе). Сырье направляется в про-цесс либо непрерывно, либо порциями (в периодическом режиме).Рассмотрим ее на примере утилизации твердых бытовых отходов, хотя она может применяться и для других отхо-дов, таких как отходы лесотехнической промышленности, сельского хозяйства и ряда других.Рост количества отходов в России за последнее десятилетие превысил тем-пы роста промышленного производ-ства. Ежегодно в стране образуется более 3,5 млрд тонн отходов которые в большинстве своем либо не утили-зируются либо их просто невозможно утилизировать и они отправляются на сжигание или на свалку.Применение пиролиза для перера-ботки различных отходов позволяет рекуперировать как материалы, так и энергию. Эффективная пиролизная система используется для утилизации твердых бытовых отходов (ТБО), поли-мерных отходов, старых автопокрышек, органических и медицинских отходов, отходов электроники, канализацион-ного ила и т.д. В пиролизной системе, построенной по модульному принципу, отходы термически разлагаются, ис-

пользуя непрямой источник тепла при температурах порядка 400-600 граду-сов в отсутствие внешнего снабжения кислорода/воздуха. Летучая фракция сырья термически разлагается, обра-зуя синтез газ, энергия которого затем может быть использована в качестве источника энергии для выработки тепловой и электрической энергии. Отходящие газы очищаются в системе газовой очистки.Пиролизная установка производит электричество, пар и горячую воду. Непрерывные установки пиролиза с мощностью отдельной технологиче-ской линии 250-300 т/д могут быть обьединены в агрегаты для увели-чения суммарной производительно-сти. По сравнению с мусоросжигательны-ми заводами пиролиз обладает рядом преимуществ:а) продукты сгорания, ассоциирован-

ные с сжиганием отходов, не об-разуются,

б) зола нетоксична, в) сточные воды из системы газоочист-

ки не производятся, г) металлы после процесса не окис-

ляются, д) возможна переработка высокока-

лорийных отходов и т.д Рассмотренные технологии могут ис-пользоваться в самых разнообразных сферах промышленности, включая:• деревообрабатывающую и бумаж-

ную промышленности;• коммунальные объекты;• производство стекла и керамики;• химическую промышленность;• пищевую и пивоваренную промыш-

ленности;• мукомольные заводы;• системы по сжиганию отходов.С помощью комбинированного произ-водства тепла и энергии, промышлен-ные и децентрализованные установ-ки по электроснабжению позволяют утилизировать используемую энергию более эффективно. Кроме того, при-менение биомассы в качестве топлива существенно снижает выбросы угле-кислого газа.

спИсОк лИтературы1) Ахметшин Р. М., березин С. Р., петров п. Г., Ямилев И. А. Винтовая энергетическая машина//РОСтЕХнАДЗОР. наш

регион. – 2005. – № 1–2. – С. 38–40.2) Информация с сайта www.vdm-plant.ru


геОтермальная энергетИка

геотермально-солнечная система теплоснабжения

Геотермальная система тепло-снабжения характеризуется следующими особенностями [1]:

большими запасами во многих райо-нах даровой тепловой энергии; полной автоматизацией, безопасностью до-бычи геотермальной энергии – гео-технологический способ разработки с использованием глубоких скважин и тепломассопереноса водой не тре-бует ведения опасных традиционных подземных или открытых горных работ, обеспечивает управляемость процессов, возможность компьютер-ного контроля и отсутствие горнодо-бывающих рабочих; экономической конкурентоспособностью – добыча и использование теплоты недр, по данным действующих зарубежных и отечественных предприятий, проектов, технико-экономических обоснований и прогнозных расчетов, экономически целесообразны и не требуют государ-ственных дотаций; выигрышностью маломощных систем геотермально-го теплоснабжения (СГТ) – технико-экономические показатели СГТ с те-плопроизводительностью 5–10 ГДж/ч сопоставимы с альтернативными то-пливными котельными, что позволяет обеспечить центральным отоплением и горячим водоснабжением сельские районы страны; экологической чисто-той – циркуляционная технология до-бычи теплоты недр обеспечивает зам-кнутый цикл оборота геотермального теплоносителя и не допускает никаких сбросов или выбросов в окружающую среду.Существенные преимущества гео-термального источника энергии, несомненно, создадут условия ши-рокого его освоения. Однако общий вклад геотермальной сырьевой базы

в мировой топливно-энергетический баланс пока не превышает 1 %. Пер-спективы широкого освоения тепло-вой энергии недр в России опираются на высокий уровень ее ресурсообе-спеченности. При прогнозируемой годовой потребности городского (608 млн т и сельского (101 млн т) у.т. теплоснабжения (прогнозирована по регионам с учетом данных ВНИПИ энергопрома) ресурсная база геотер-мального источника энергии превы-шает 40 трлн т у.т. для нужд горячего водоснабжения и 15 трлн т у.т. – для теплоснабжения.

По данным Всемирного геотермаль-ного конгресса 2010 года (о. Бали, Индонезия) суммарная мощность гео-термальных систем теплоснабжения в мире составляет более 50,6 ГВт [2]. Мировыми лидерами являются США – 7,82 ГВт, Китай – 3,7 ГВт, Исландия – 1,98 ГВт. В России общая мощность ге-отермальных систем теплоснабжения не превышает 0,4 ГВт. В наибольших объемах геотермальные ресурсы ис-пользуются на Камчатке, в Дагестане, в Краснодарском крае.Для поддержания внутрипластового давления и заданного срока эксплуа-

Амерханов Р.А., д.т.н., Бутузов В.А., д.т.н., Брянцева Е.В., соискатель, Бутузов В.В., аспирант

рисунок 1. принципиальная схема геотермальной системы теплоснабжения с обратной закачкой: 1 – устье продуктивной скважины; 2 – теплообменник; 3 – сетевые насосы; 4 – химводоподготовка; 5–реинжекционный насос; 6 – устье реинжекционной скважины; 7 – ствол реинжекционной скважины; 8 – призабойная зона реинжекционной скважины; 9 – призабойная зона продуктивной скважины; 10 – ствол продуктивной скважины.


www.ENERGY-FRESH.Ru геОтермальная энергетИка | 57

тации месторождений применяется в основном обратная закачка отрабо-танного теплоносителя. На рисунке 1 представлена принципиальная схема такой системы.Тепловой баланс геотермальной систе-мы с обратной закачкой определяется по формуле:

Qпол

=Qпл

-Q’пл

-Q’с-Q’’

с-Q

тл, (1)

где Qпол

– расчетная мощность систе-мы теплоснабжения; Q

пл – тепловая

мощность продуктивной скважины; Q’

пл – тепловая мощность реинжекци-

онной скважины; Q’с – тепловые поте-

ри в стволе продуктивной скважины; Q’’

с – тепловые потери в теплосетях

между продуктивной и реинжекци-онной скважинами.Подставляя в формулу (1) значения отдельных величин, получаем выра-жение:

Qпол

=1,163G(1i

пл-

2i’

пл)-l(q’+q’’)-l

тq

т, (2)

, (3)

где G – расход геотермального те-плоносителя; l – глубина скважин; q’,q’’ – удельные тепловые потери в стволах продуктивной и реинжекци-онной скважин; l

т – длина теплопро-

вода между продуктивной и реинжек-ционной скважинами; q

т – удельные

тепловые потери в наружном трубо-проводе;

1,

2 – удельные веса гео-

термального теплоносителя в продук-тивной и реинжекционной скважинах; iпл

,i’пл

– энтальпия геотермальной воды в продуктивной и реинжекционной скважинах.Давление на устье реинжекционной скважины определяется по формуле:

Рн=ΔР

с+ΔР

тр+ΔР

изб-ΔР

т, (4)

где Рн – давление на устье реинжек-

ционной скважины; ΔРс – регрессия в

скважине при нагнетании; ΔРтр

– ги-дравлические потери напора на трение в стволе скважины; ΔР

изб – избыточное

давление на ее устье в статическом режиме; ΔР

т – поправка в термоуровне

за счет термолифта.Мощность реинжекционных насосов определяется по формуле:

, (5)

где н,

п – КПД насосов и их привода.

Sp=N.n.c

y , (6)

где n – продолжительность работы в течение года; с

у – удельная стоимость

электрической энергии.По ряду причин, в том числе основ- ных – особые гидрогеологические условия геотермальных месторожде-ний России, обратная закачка приме-няется весьма ограниченно (Дагестан).

Так, для геотермальных месторождений Краснодарского края расчетные значе-ния давления реинжекции институтом НИИгаз (Саратов) были определены для Южно-Вознесенского – 12,8 кгс/см2; Вознесенского – 25,4 кгс/см2; Мо-стовского – 27,5 кгс/см2; Лабинско-го – 46,6 кгс/см2, Ульяновского – 49,7 кгс/см2; Ново-Ярославского – 55,7 кгс/см2; Грязнореченского – 59,8 кгс/см2; Межхокракского – 28 ,9 кгс/см2; Отрадненского – 30,8 кгс/см2. В 1981 году на Вознесен-ском месторождении были выполнены

рисунок 2. принципиальная схема комбинированной геотермально-солнечной системы теплоснабжения: 1 – геотермальная скважина; 2 – солнечные коллекторы; 3 – бак-аккумулятор; 4 – теплообменник гелиоконтура; 5 – насосы сетевые; 6 – теплообменник геотермального контура; 7 – насосы гелиоконтура.

рисунок 3. зависимость капитальных затрат на сооружение геотермальных Sгеот.сист. и солнечных Sсолн.сист. систем теплоснабжения.


геОтермальная энергетИка

работы по реинжекции. При объеме закачиваемой воды 346–518 м3/сут. в скважине 9Т Вознесенского место-рождения давление реинжекции со-ставило 40–50 кгс/см2 при расчетном значении 25,4 кгс/см2 при объеме 1500 м3/сут., после чего обратная за-качка была прекращена.В то же время в условиях Северно-го Кавказа с высокими значениями интенсивности солнечной радиации замещение тепловых нагрузок гелио- установками можно рассматривать как альтернативу обратной закачке. На рисунке 2 представлена принци-пиальная схема комбинированной геотермально-солнечной системы теплоснабжения.Геотермальное и солнечное теплоснаб-жение характеризуется значительными затратами на капитальные вложения. Для геотермальных систем около 80% их стоимости составляют затраты на бурение скважин, пропорциональных квадрату глубины, с увеличением ко-торой возрастает и мощность. Для солнечных систем теплоснабжения с увеличением площади и мощности гелиоустановки пропорционально воз-растает их стоимость. В то же время зарубежный опыт сооружения боль-ших гелиоустановок с площадью более 1000 м2 свидетельствует о значитель-ном снижении их удельной сметной стоимости. На рисунке 3 представлены зависимости капитальных затрат си-стем теплоснабжения от установлен-ной мощности.На основании анализа затрат на ре-инжекцию отработанного геотермаль-ного теплоносителя и сопоставления с затратами на эксплуатацию гелио-установок из рисунка 4 следует, что последние существенно меньше.В 2010 году завершено строительство I очереди системы геотермального ЦТП, включающей в себя геотермаль-ный насосный модуль, геотермальный центральный тепловой пункт (ГЦТП), тепловые сети, автоматизированные узлы учета и регулирования двенадца-ти двухэтажных жилых домов [3].На кровле ГЦТП построена гелиоуста-новка, состоящая из 72 солнечных коллекторов типа TopSon F3 фирмы Wolf (Германия) общей площадью 144 м2. Солнечные коллекторы сбло-кированы по 6 штук и соединены по противоточной схеме. В верхней точке

рисунок 4. зависимость эксплуатационных затрат от мощности геотермальной Cгеот.сист. и солнечной ссолн.сист. систем теплоснабжения.

рисунок 5. принципиальная схема геотермально-солнечной установки: 1 – солнечные коллекторы; 2 – термодатчик; 3 – автоматика гелиоконтура; 4 – теплообменник гелиоконтура; 5 – насосы второго контура; 6 – датчики уровня; 7 – баки-аккумуляторы; 8 – контроллер; 9 – клапан отсечной; 10 – узел смешения; 11 – расходомер; 12 – химводоподготовка; 13 – тепловычислитель; 14 – бак теплоносителя; 15 – мембранный расширительный бак; 16 – насосы гелиоконтура.


www.ENERGY-FRESH.Ru геОтермальная энергетИка | 59

установлен кран для отвода воздуха. Для крепления каждого коллектора разработан специальный узел, позво-ляющий в зависимости от рекоменда-ций производителя применить опор-ные конструкции из угловой стали. Основное оборудование гелиоустанов-ки: баки-аккумуляторы (2х6 м3), насо-сы, теплообменник –смонтированы на нулевой отметке в помещении ГЦТП.Принципиальная схема геотермально-солнечной установки представлена на рисунке 5. Холодная водопровод- ная вода после химводоподготовки через расходомер поступает в два бака-аккумулятора вместимостью по 6 м3. На входе в баки предусмо-трен отсечной клапан, управляемый контроллером по сигналам датчиков уровня. Для резервирования гелио- установки при продолжительной пас-мурной погоде имеется узел смеше-ния с геотермальной водой, на линии которой установлен блокировочный клапан с контроллером и термодат-

чиком. Баки-аккумуляторы могут ра-ботать параллельно или раздельно. Нагрев воды из баков осуществляет-ся в пластинчатом теплообменнике гелиоконтура, циркуляция насосная. Гелиоконтур состоит из солнечных коллекторов, пластинчатого тепло-обменника, насосов, расходомера, мембранного расширительного бака, емкости для теплоносителя. Контур рассчитан на заполнение специальным

теплоносителем. Управление работой гелиоустановки осуществляется при использовании автоматики фирмы «Аристон» с датчиками температуры на выходе из солнечных коллекторов, до и после теплообменника, в баках-аккумуляторах при управлении насо-сами второго контура. Для опреде-ления параметров теплоносителя и расходов тепловой энергии в гелио-контуре установлен тепловычислитель с соответствующими расходомерами и термодатчиками.На рисунках 6, 7 представлены сол-нечные коллекторы и оборудование гелиоустановки.Таким образом, разработана и смонтиро-вана комбинированная геотермально-солнечная система теплоснабжения, которая обеспечит в летнее время горячее водоснабжение объектов без реинжекции, и позволит поднять пла-стовое давление и увеличить сроки на-порной эксплуатации геотермальных месторождений.

рисунок 6. солнечные коллекторы на кровле геотермального цтп.

рисунок 7. основное оборудование гелиоустановки.

спИсОк лИтературы1) Амерханов Р.А. Оптимизация сельскохозяйственных энергетических установок с использованием возобновляемых

видов энергии. – М.: КолосС, 2003. –532 c.2) Lund I., Freeston D., Boyd T. Direct Utilization of Geothermal Energy. 2010. Worldwide Review // Proc. WGC-210. Bali, Indonesia,

25–29 April 2010.3) бутузов В.А., томаров Г.В., Шетов В.Х. Реализация геотермального проекта в Краснодарском крае: I этап модерни-

зации // Альтернативная энергетика и экология. 2011. № 2.


путИ разВИтИя

Вконференции приняли участие представители Министерства промышленности, энергетики и

технологий Самарской области, Мини-стерства промышленности и энергети-ки Красноярского края, Министерства промышленности и энергетики Ростов-ской области, Министерства экономи-ческого развития и торговли Республи-ки Адыгея, Министерства экономики

и торговли Республики Калмыкия, Министерства энергетики Республики Татарстан, Министерства энергетики и ЖКХ Ульяновской области, Мини-стерства регионального развития Ре-спублики Алтай, Департамента ТЭК и ЖКХ Брянской области, Департамента ТЭК Вологодской области, Управления энергетики, нефтегазового комплекса и угольной промышленности Примор-

конференция SuN FRESH 2011.Итоги

30 июня 2011 года в Radisson Slavyanskaya Hotel & Business Centre состоялась I Междуна-родная конференция по сол-нечной энергетике SUN FRESH 2011. Организатором конфе-ренции выступила компания SBCD Expo.


www.ENERGY-FRESH.Ru путИ разВИтИя | 61

ского края, Регионального управле-ния энергосбережения и повышения энергетической эффективности Бел-городской области, Государственного комитета Республики Карелия по ЖКХ и энергетике, Комитета энергетики, тарифов и энергосбережения Ярослав-ской области, Регионального агентства по энергосбережению и повышению энергетической эффективности Са-

марской области, Центра энергосбе-режения и новых технологий Красно-дарского края, Регионального центра энергоэффективности Калужской об-ласти. Также в конференции участво-вали российские и международные компании, научно-исследовательские институты и проектные бюро – всего более 60 компаний из 17 регионов.Открыл пленарное заседание и вы-

ступил с приветственным словом модератор конференции, издатель и главный редактор журнала ENERGY FRESH Эльчин Гулиев. Далее слово было предоставлено Андрею Мар-кину, руководителю отдела продаж POWERCOM Russia. Он выступил с до-кладом о продукции, выпускаемой компанией, и озвучил дальнейшие планы развития компании на россий-

фото 1. а.г. санковский, генеральный директор iCf/eKo

фото 2. л.б. гришина, заместитель директора гку кк «центр энергосбережения и новых технологий»

спраВка I Открыл пленарное заседание и выступил с приветственным словом модератор конференции, издатель и главный редактор журнала ENERGY FRESH Эльчин Гулиев. Далее слово было предоставлено Андрею Маркину, руководителю отдела продаж POWERCOM Russia.


путИ разВИтИя

ском рынке. О применении технологий солнечной электроэнергетики в Рос-сии рассказал генеральный директор компании ECO MIR (представительства итальянской компании ECOWARE) Ми-хаил Черкасов. Заместитель руково-дителя Центра энергосбережения и новых технологий Краснодарского края Лариса Гришина поделилась с участниками опытом внедрения солнечных коллекторов на террито-рии Краснодарского края. Закрывал пленарное заседание генеральный директор компании ICF/EKO Алексей Санковский. В своем докладе он осве-тил актуальные вопросы финанси-рования проектов возобновляемых источников энергии.Вторая часть конференции открылась выступлением Владимира Выборных, директора по развитию бизнеса пред-ставительства норвежской компании Eltek Valere в России, в котором го-ворилось о высокоэффективных си-стемах электропитания для альтер-нативной энергетики. О современных концентраторных фотоэлектрических технологиях рассказал Игорь Тюхов, исполнительный директор кафедры ЮНЕСКО «Техника экологически чи-стых производств» Московского госу-дарственного института инженерной экологии. Игорь Матвеев, старший научный сотрудник Всероссийского научно-исследовательского конъюн-

ктурного института, проанализировал роль солнечной энергетики в энер-гообеспечении стран объединенной Европы.Последнюю секцию конференции открыл Адольф Чернявский, глав-ный специалист по возобновляемым источникам энергии Института «Ро-стовтеплоэлектропроект». Доклад был посвящен использованию солнечной энергии на юге России. О проблемах развития солнечной энергетики в Рос-сийской Федерации рассказал Андрей Черняк, генеральный директор компа-нии «СанЛит Технологии», запустившей первый в России завод по производ-

ству тонкопленочных фотоэлектриче-ских CIGS-солнечных модулей, гелио-систем и тепловых насосов. Бурные обсуждения и много вопросов вызвал доклад Елены Федоровой, начальника Департамента сопровождения возоб-новляемых источников энергии Не-коммерческого партнерства «Совет рынка» по анализу текущей ситуации и развитию механизмов поддержки возобновляемых источников энергии в России. Закрывал конференцию за-ведующий отделом информатизации, к.т.н. Энергетического института им. Г.М. Кржижановского Владимир Каба-ков. В докладе говорилось о солнеч-ных гибридных энергоустановках, их оптимизации и опыте реализации в Узбекистане.Конференция прошла в дружествен-ной атмосфере и получила высокую оценку от деловых кругов и ведущих представителей профессионального сообщества. Участники смогли обсу-дить проблемы и перспективы разви-тия солнечной энергетики в России, поделиться опытом реализации сол-нечных установок, расширить рынок сбыта продукции, продемонстрировать достижения компаний в области про-изводства солнечных панелей, инвер-торов, комплектующих и др., а также укрепить старые и установить новые деловые контакты. Ждем вас на наших конференциях!

спраВка I Участники смогли обсудить проблемы и перспективы развития солнечной энергетики в России, поделиться опытом реализации солнечных установок, расширить рынок сбыта продукции, продемонстрировать достижения компаний в области производства солнечных панелей, инверторов, комплектующих и др., а также укрепить старые и установить новые деловые контакты.

фото 3. м. черкасов, eCoWare (eCo Mir) и Э. гулиев, главный редактор, журнал energY freSh


www.ENERGY-FRESH.Ru путИ разВИтИя | 63


экОархИтектурапОдпИснОй купОн

Пожалуйста, заПолняйте разборчИво ПечатнымИ буквамИ!

Фамилия:

Имя:

должность:

название компании:

Почтовый индекс:

город:

район/область:

адрес:

телефон:

E-mail:

отчество:

Факс:

сайт:

Для получения бесплатной подписки на журнал Energy Fresh заполните данную анкету и отправьте ее по факсу: +7 (495) 788-88-92.

Также Вы можете оформить подписку на сайте: http://energy-fresh.ru/mfresh/podpiska/.

Documents

Energy Fresh september