ГЕПИ0РЕСУРСЫ1 БвЙКвПЬСКОГО РЕГИ0НЯ: ЦЕПЕСООБРвЗНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СПЯ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ
Доктор технических наук Б.Г. САНЕЕВ, кандидат экономических наук И.Ю. ИВАНОВА, кандидат технических наук Т.Ф. ТУГУЗОВА, Н.А. ХАЛГАЕВА (Институт систем энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН, г. Иркутск)
Гелиоэнергетический потенциал
Одним из приоритетных для использования видов возобновляемых природных энергоресурсов, которыми богата территория Байкальского региона1 является энергия солнечного излучения. Здесь сосредоточено 43% гелио-
потенциала Восточной Си- _
бири, что оценивается в 228 млрд т у.т. (см. таблицу)2.
Однако технически возможно в настоящее время использовать лишь 0.5%, а экономически оправданно - совсем незначительную величину от валового гелиопотенциала региона. При этом более 90% этого потенциала пригодно только для производства тепла.
Использование гелиопо-тенциала для энергетических целей считается целесообразным, если годовой приход солнечной ра-
1 Байкальский регион включает территорию Иркутской области, Республики Бурятия и Забайкальского края.
2 Справочникпоресурсам возобновляемых источников энергии России и местным видам топлива (показатели по территориям). М, 2007.
диации на горизонтальную поверхность составляет не менее 1200 кВтч/м2 и продолжительность солнечного сияния -более 2000 ч/год. Приход солнечной радиации на территории Байкальского региона носит достаточно обусловленный поясной характер и изменяется от 900 кВтч/м2 на севере до
Гелиоэнергетический потенциал Байкальского региона
Вид гелиопотенциала
Валовый Технический, Экономичес-
Субъект РФ млрд т у.т. млн т у.т. кий, тыс. т у.т.
в том числе в том числе
всего на про-извод-ство тепла всего на про-извод-ство тепла
Иркутская область 106.7 470 426 32.3 31.4
Республика Бурятия 52.7 366 344 34.0 33.2
Забайкальский край 69.0 451 422 38.8 37.7
ИТОГО по Байкальскому региону 228.4 1287 1192 105.1 102.3
20
© Б.Г. Санеев, И.Ю. Иванова, Т.Ф. Тугузова, Н.А. Халгаева
1400 кВтч/м2 на юге (рис. 1)3. Продолжительность солнечного сияния достигает на юге 2600 ч/год.
Лучшими условиями для использования солнечного излучения на цели энергетики по показателям природного потенциала обладают южные территории Республики Бурятии и Забайкальского края, а также котловина оз. Байкал. Особо можно выделить юго-западные районы Республики Бурятия (Тункинский и Окинский) и самые южные районы Забайкальского края (Кыринский, Акшин-ский, Ононский, Борзинский, Забайкальский, Краснокаменский, Приаргунский), которые располагают гелиоэнергетиче-ским потенциалом, не уступающим черноморскому побережью и Кавказу.
Современное состояние использования
Возобновляемые источники энергии (ВИЭ), использующие гелиоэнергетиче-ские ресурсы, представляют собой плоские поверхности гелиоприёмников, на которые падает солнечное излучение.
В зависимости от угла установки рабочих поверхностей гелиоприёмников возможно регулировать величину получаемой энергии. Поверхность, перпендикулярная к солнечному излучению в течение всех световых суток, называется "следящей за солнцем" и позволяет получить максимальную производительность гелиоприёмников, но организация такого поворотного механизма является достаточно сложной, что ведёт к значительному удорожанию ВИЭ.
Чаще всего на практике рабочие поверхности гелиоприёмников ориентируют на юг, и угол наклона принимают равным широте местности: такой наклон считается оптимальным и наиболее технически реализуемым. Увеличить величину полу-
3 Справочник по климату СССР. Вып. 22. Иркутская область и западная часть Бурятской АССР. Ч. 1. Солнечная радиация, радиационный баланс и солнечное сияние. Л., 1966; Справочник по климату СССР. Вып. 23. Бурятская АССР и Читинская область. Ч. 1. Солнечная радиация, радиационный баланс и солнечное сияние. Л., 1966; Атлас солнечного и ветрового климатов России / Ред. М.М. Борисенко,
B.В. Стадник. СПб., 1997; Попель О.С., Фрид
C.Е., Коломиец Ю.Г., Киселева С.В., Терехова Е.Н. Атлас ресурсов солнечной энергии на территории России. М., 2010.
чаемой энергии позволяет сезонная корректировка угла расположения гелиопри-ёмников.
Для преобразования солнечного излучения в электрическую энергию используются фотоэлектрические преобразователи (ФЭП) или так называемые солнечные модули, а в тепловую - солнечные коллекторы (СК).
Солнечные модули преобразуют прямое солнечное излучение в электрический ток постоянного напряжения. ФЭП применяются в составе фотоэлектрических станций для питания жилых и дачных домов, бытовой техники, домашнего и уличного освещения, населённых пунктов, удалённых от централизованного электроснабжения, сельскохозяйственных объектов и т.д.
Солнечные коллекторы предназначены для преобразования солнечного излучения в тепловую энергию путём нагрева теплоносителя, протекающего через них. СК используют для создания систем горячего водо- и теплоснабжения промышленных, коммунальных, бытовых и сельскохозяйственных объектов. Применяются СК как в одноконтурных, так и двухконтурных системах с естественной и принудительной циркуляцией теплоносителя.
Двухконтурные системы солнечного теплоснабжения (ССТ), в отличие от одноконтурных, могут использоваться круглогодично, включая отрицательные зимние температуры, при этом в первом (наружном) контуре употребляется незамерзающий теплоноситель.
В настоящее время гелиоустановки в основном применяются в системах теплоснабжения: в мире эксплуатируется более 180 млн м2 солнечных коллекторов, „ из них почти половина установлена в Ки- ° тае. Несмотря на высокую капиталоём- г кость, довольно быстро развивается фо- | тоэлектрическая энергетика: мощность § всех типов фотоэлектрических установок ™ в мире превысила 21 тыс. МВт4. Среди | стран, обеспечивающих весомый вклад в | этом направлении, - Германия, Испания, | США, Япония. ||
В России суммарный объём введённых | мощностей солнечной генерации состав- £
ляет не более 5 МВт, большая часть из |
- р
4 Фортов Е.В., Попель О.С. Энергетика в современном мире: научное издание. Долгопрудный, 2011.
Годовое суммарное солнечное излучение, падающее на горизонтальную поверхность 0, кВт-ч/м2
Рис. 1.
Зонирование территории Байкальского региона по показателям гелиопотенциала.
которых приходится на домохозяйства. Самым крупным промышленным объектом в российской гелиоэнергетике является введённая в 2010 г. солнечная электростанция в Белгородской области мощностью 10о кВт (для сравнения, мощность крупнейшей солнечной электростанции в мире, расположенной в Канаде, 80 тыс. кВт)5.
Несмотря на отсутствие поддержки возобновляемой энергетики со стороны государства, в последние годы на территории России начата реализация проектов гелиоэнергетики. Пока это единичные и маломощные объекты. К примеру, почти год успешно эксплуатируется фотоэлектрическая станция мощностью 10 кВт в п. Батамай Кобяйского улуса Республики Саха (Якутия). На территории Сочинского Государственного университета туризма и курортного дела функционирует фотоэлектрическая установка, обеспечивающая работу насосов системы теплоснабжения. На большом оптичес-
ком телескопе в Карачаево-Черкесской Республике установлена солнечная система мощностью 600 Вт для энергоснабжения ин-формационно-вычисли-тельного комплекса телескопа. Все потребности в электроэнергии жилого дома на полигоне Объединённого института высоких температур РАН в Республике Дагестан обеспечиваются солнечной установкой6.
В Москве солнечные модули стали устанавливать в подъездах и дворах жилых домов для освещения, на крышах автобусных остановок для обеспечения работы справочно-информа-ционной транспортной системы и Wi-Fi. Подобные проекты находят распространение и в других городах РФ.
Что касается ближайших перспектив, то развитие солнечной генерации в России наиболее интенсивно идёт, естественно, в южных регионах, где есть уже проекты станций промышленной мощности. И в первую очередь - это проекты двух крупных фотоэлектрических солнечных станций в районе Кисловодска - Кисловодская СЭС-1 (13 МВт) и Кисловодская СэС-2 (5 МВт), а также солнечной электростанции в Республике Дагестан (10 МВт).
На территории Байкальского региона гелиоэнергетические установки в настоящее время применяются, в основном, в качестве пилотных и демонстрационных объектов. В Республике Бурятия организованы и успешно работают Институт солнечной энергии и Центр энергоэффективных технологий, который является единственным предприятием на территории Сибири и Дальнего Востока, освоившим промышленное производство гелиоустановок.
В республике для получения тепловой энергии введено в эксплуатацию 86 гелиоустановок общей площадью 3660 м2. Их энергией обеспечиваются санатории,
URL: gisee.ru/articles/solar-energy/24510/
6 URL: rgo/ru/wp.. ,/10/Malaya-Energetika-Severno-go-Kavkaza.ppt
дома отдыха, больницы, детские сады, промышленные предприятия, жилые дома общей площадью более 2000 м2. Здесь действует одна из самых мощных солнечных установок в России - ПО "Наран" с площадью солнечных коллекторов 500 м2 и производительностью 30 тыс. л горячей воды в сутки7.
В пригороде г. Улан-Удэ строится экспериментальный экологически чистый жилой посёлок. На этом объекте отрабатывается технология использования солнечной энергии для нужд отопления и горячего водоснабжения в различных системах. Экопосёлок является демонстрационной зоной, где все желающие могут ознакомиться и получить консультацию по вопросам использования ВИЭ.
В Иркутской области в п. Онгурен (Ольхонский район) сооружается пилотный проект - энергокомплекс, состоящий из дизельной электростанции (ДЭС) в ка-
7 URL: energo-sops.ru/edu/doc/pdf/20.12.2011/011-
20.12.2011.pdf; stroyprofile.com/archive/1067
Рис. 2.
Совмещение графиков потребления электроэнергии и её выработки ФЭП различной площади. (Заштрихованная область - полезная выработка электроэнергии ФЭП суммарной площадью гелиоприёмников 1500 м2).
честве базового энергоисточника (планируется замена существующей ДЭС на новую мощностью 100 кВт), фотоэлектрических преобразователей и ветроэнергетической установки (ВЭУ). Суммар
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.