Перспективы внедрения энергосберегающих технологий на рынки России

• 1.    Введение _______

• 2.    Современное состояние энергопотребления в России _______

  Нефть, природный газ, каменный уголь относятся к невозобновляемым источникам энергии, а, следовательно, когда-нибудь закончатся. Значительные денежные поступления в бюджет страны от экспорта энергоресурсов, очевидно, не гарантируют низких и стабильных цен на аналогичные ресурсы для российского потребителя. Ожидается, что в ближайшей перспективе цены на электричество и бензин как для простых граждан, так и для предприятий достигнут общемировых показателей. Такое повышение цен является одним из условий вступления РФ во Всемирную торговую организацию. Энергосбережение имеющихся ресурсов, а также поиск альтернативных источников энергии становится актуальными_национальными_задачами_( Логунов , 2009). ______

  Федеральный закон определяет энергосбережение как "реализацию правовых, организационных, научных, производственных, технических, экономических мер, направленных на повышение эффективности использования энергетических ресурсов". Относительно ситуации в России, потребление электроэнергии после спада 1992-2000 гг., в 2000-2007 гг. неуклонно росло и в 2007 г. достигло уровня 1995 г. При этом пиковая нагрузка в единой энергетической системе России зимой 2006 года превысила показатели 1993 г. и составила 153,1 ГВт ( Об энергосбережении… , 2003).

В последние годы тема энергосберегающих технологий выходит на уровень государственной и международной политики во всем мире. Истощение природных ресурсов, изменение климата на планете, удорожание энергоресурсов для потребителя, переход на альтернативные источники энергии – каждый день можно услышать самые разнообразные мнения по этим вопросам. Но всегда есть необходимость в экономии_энергии.

Россия – одна из самых богатых по обеспеченности природными ресурсами страна мира. Наша страна обладает около 13 % мировых запасов нефти, 35 % природного газа и 12 % угля, не говоря о значительных потенциальных гидроресурсах, возможности использования энергии приливов и геотермальных вод. На сегодняшний день доход от экспорта нефти и газа приносит огромные доходы российской казне. Однако все большее количество специалистов, экспертов, политиков и экономистов осознает необходимость поиска выхода из ситуации зависимости от экспорта энергоресурсов.

В соответствии с основными параметрами прогнозного баланса электроэнергетики на 2008-2012_гг., энергопотребление в России к 2012 году вырастет до 1045 млрд кВтч по сравнению с показателем 2007 г. – 939 млрд кВтч. Соответственно, ежегодные темпы роста электропотребления прогнозируются на уровне 2,2 %. Среднегодовые темпы увеличения зимнего максимума нагрузки прогнозируются на уровне 2,5 %. В результате к 2012 г. этот показатель может вырасти на 18 ГВт – с 143,5 ГВт в 2007 году до 160 ГВт в 2012 году. Таким образом, общая потребность в установленной мощности электростанций в России к 2012 г. возрастет на 24,9 ГВт до 221,2 ГВт. При этом увеличение потребности в резерве мощности в период с 2007 до 2012 г. составит 3 ГВт, а потребность в мощности электростанций для обеспечения экспортных поставок в 2012 г. вырастет на 3,4 ГВт – до 5,6 ГВт ( Комолов , 2008).

Для того чтобы страна приблизилась к индустриально развитым странам по показателям удельной энергоемкости промышленного производства, необходимо разработать новую государственную программу по развитию топливно-энергетического комплекса.

Осуществление широкой модернизации как добычи, так и переработки топливно-сырьевых ресурсов, изменение самой структуры ресурсопотребления в теплоэнергетических системах и широкое_применение_энергосберегающих_технологий – вот основные направления государственной программы.

Для_ее_реализации_необходимо_проведение_следующих_мероприятий:

• -    перевод ТЭЦ и крупных котельных с природного газа на уголь;

• -    перевод средних и мелких котельных с мазута и угля на местное низкокалорийное топливо (биомассу, торф, бытовые твердые отходы и т.д.);

• -    развитие производства и широкое применение_в_энергетике_нетрадиционных метансодержащих газов, альтернативных природному газу (биометана, угольного метана, попутного нефтяного газа и т.д.);

• -    широкое применение децентрализованных систем теплоснабжения на основе тепловых насосов и применение автономных систем для одновременного производства электроэнергии и тепла на основе когенерационных установок;

• -    широкое внедрение в малую энергетику стирлинг-технологий и т.д.

• 3.    Альтернативные источники энергосбережения

Технология перевода небольших газовых и мазутных котельных на местное топливо получает все более широкое распространение по мере роста цен на ископаемое углеводородное топливо. Возврат к биоресурсам – это не возврат в прошлое, а разумный подход к экономике и экологии. КПД современных малых котлов на местном топливе достигает 90 %. Потери тепла и затраты электроэнергии при транспортировке_теплоносителя_сводятся_к_минимуму.

Наиболее передовой опыт перевода региональных энергетических комплексов на местное дешевое топливо накоплен в Республике Карелия. Запасы торфа в Карелии оценены в 2 млрд тонн, и ресурсы древесного сырья лиственных пород около 2 млн м3/год. Только за счет использования торфа и древесного сырья можно на 60 % уменьшить объем привозного топлива, а это практически третья часть бюджета_Республики_Карелия.

Учитывая важность решения проблемы использования местного топлива, правительством республики в 1998 г. была принята Программа внедрения теплоэнергетических станций (котельных), работающих на древесной щепе, отходах лесозаготовок, лесопиления и смешанном биотопливе. В настоящее время в плане реализации данной программы введены в эксплуатацию модульные котельные на биотопливе в населенных пунктах: Шуйская, Деревянное, Деревянка, Пряжа, Хюмпеля, Медвежьегорск,_Калевала,_Харлу,_Вещколица,_Беломорск.

Увеличение доли местного топлива в энергетическом балансе характерно практически для всех развитых стран. Наиболее значительных результатов в применении местных биотоплив достигла Швеция. Природный газ как энергетическое топливо в шведской энергетике занимает не более 2 %, а местное топливо – биомасса (древесина, торф, бытовые отходы) дает не менее 21 %_( Рогов ,_2004).

Аналогичные показатели использования биомассы характерны для топливного баланса и других промышленно развитых стран. В Австрии она составляет 12 %, в Финляндии – 23 %. В целом в странах Европейского Союза в среднем около 14 % общей энергии получено из биомассы. В Индии программа децентрализации производства энергии, инициированная в 1995 г., обеспечила поддержку проектов применения местных видов топлива. Такая политика позволяет уже в ближайшее время обеспечить получение энергии из биомассы, эквивалентной 44 % запланированного потребления электроэнергии ( Кокошин , 2006).

Существуют методы замещения природного газа:

• -    шахтный метан. Ежегодно в странах СНГ дегазационными установками из угольных шахт извлекается и выбрасывается в атмосферу около 3 млрд м³ метана, в том числе в России – более 1 млрд м³. Однако шахтный метан – превосходное топливо. Во многих странах, например Чехии, Англии, США, утилизируется практически весь попутный метан. Несмотря на перспективность, практика использования шахтного метана как энергетического топлива в России находится на уровне 5-10 % от общего_объема_дегазации.

Целевым назначением широкомасштабной добычи метана из угольных пластов является полное обеспечение потребностей шахтерских регионов России собственным местным газом, который является наиболее доступным, наиболее дешевым и наиболее экологически чистым резервом из известных газов, альтернативных природному газу. Так, прогнозные ресурсы метана в пластах Кузнецкого угольного бассейна (Кемеровская область), перспективных для добычи газа, оцениваются в 13,1 трлн м3, при средней плотности (концентрации) ресурсов 717 млн м3/км2. При оживлении промышленного производства и развитии энергетики потребление газа в Кемеровской области может составить около 32 млрд м3, весь объем которого предполагается покрыть за счет шахтного метана.

• -    биометан. Все большее значение в энергетике зарубежных стран принимает другой метансодержащий газ – биометан (биогаз). Только в одном Китае эксплуатируется более 5 млн семейных биогазовых реакторов (ферментеров), ежегодно производящих около 1,3 млрд м³ биогаза, что позволяет свыше 35 млн человек использовать его для отопления и бытовых нужд. В Дании около 8 % современного потребления энергии приходится на биогазовые технологии, и их доля, как ожидают, к 2035 г. увеличится до 35 %. В России биогазовые технологии практически не используются.

• -    попутный нефтяной газ. Сегодня на различных нефтяных скважинах РФ собирают не более 40 % попутного нефтяного газа, остальной газ сжигается в факелах. По оценкам специалистов, в России ежегодно сжигается до 20 млрд м³ попутного нефтяного газа.

• 4.    Заключение

В настоящее время как для традиционных, так и для замещаемых источников энергии получили широкое распространение энергоэффективные технологии переработки. Наиболее перспективным направлением в развитии автономного теплоснабжения является использование тепловых насосов. Использование уже существующих теплонасосных установок (ТНУ) позволяет при удельных затратах в 1 кВт получить на выходе для теплоснабжения 3-7 кВт тепла, в зависимости от температурного уровня источника низкопотенциальной теплоты. Применение такого рода установок за рубежом становится нормой и позволяет ежегодно сокращать на 10 % потребление топливных ресурсов ( Рогов , 2004).

По прогнозам тепловая мощность, производимая тепловыми насосами для нужд населения, в развитых странах к 2020 году составит 75 %. В итоге предполагается снижение расхода топлива на отопление к 2020 году на 90 %. Кроме этого, применение ТНУ уже в ближайшее время позволит существенно_снизить_негативное_влияние_энергетики_на_окружающую_среду.

Внедрение теплонасосных установок происходит в настоящее время стремительно. Массовое производство и использование тепловых насосов осуществляется в США, Японии, ФРГ, Франции, Швеции, Дании, Австрии, Канаде и других развитых странах. В настоящее время в мире эксплуатируется более 50 млн ТНУ различной мощности ( Логунов , 2009).

Высокоэффективным использованием первичного источника энергии – газа – для получения двух форм полезной энергии – тепловой и электрической – является когенерация. Главное преимущество этой технологии перед обычными технологическими процессами, применяемыми на теплоэлектростанциях, состоит в том, что преобразование энергии происходит с большей эффективностью. Иными словами, система когенерации позволяет использовать то тепло, которое обычно просто теряется. При этом снижается потребность в покупной энергии на величину вырабатываемых тепловой и электрической энергии, что способствует уменьшению производственных расходов. Применение когенераторов в центральной части крупных городов позволяет эффективно дополнять рынок энергоснабжения без реконструкции старых перегруженных сетей. При этом значительно увеличивается качество электрической и тепловой энергий ( Энергетическая стратегия… , 2003).

Наряду с другими подходами в решении стоящих перед Российской Федерацией экологических и энергетических проблем наиболее перспективным путем является разработка и широкое внедрение энергопреобразующих систем на основе машин, работающих по прямому и обратному циклам Стирлинга (машины Стирлинга). Двигатели Стирлинга зарубежных фирм мощностью от 5 до 1200 кВт имеют высокий эффективный и общий КПД, соответственно 42 % и 95 %, ресурс более 40 тыс. часов, удельную массу от 1,2 до 3,8 кг/кВт. В качестве горючего для двигателей Стирлинга могут использоваться природный газ, традиционные нефтепродукты, бутан-пропан, древесная щепа, торф, биогаз_и_отходы_сельского_хозяйств.

Широкое применение автономных систем электроснабжения двигателей Стирлинга позволяет разработать и быстро реализовать Концепцию энергоснабжения северо-западных, центральных и сибирских регионов РФ на основе использования автономных электрогенераторов, работающих_на_местном_топливе.

Любое реформирование требует изменения мировоззрения, выработку нового мышления. Российский менталитет формировался в условиях огромной территории страны и обладания богатейшими ресурсами. Став частью мировой экономической системы, российская экономика сегодня просто вынуждена совершить технологический рывок, или она окончательно превратится в топливносырьевую периферию развитых стран. Энергосбережение – ключевое слово новой экономической_политики_страны.

В условиях сложившихся темпов развития научно-технического прогресса в мире если не провести настоящей реформы в энергетике страны, то в ближайшем будущем ТЭК окажется тормозом ее развития. Объемы производства топливно-энергетических ресурсов смогут обеспечить лишь внутренние потребности страны. В этом случае экспорт этих энергоресурсов из России должен быть практически прекращен с потерей внешних рынков, валютного дохода и источников финансирования отечественной промышленности.