ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
INFORMATION TECHNOLOGIES
Статья поступила в редакцию 05.06.2014 Ред. Рег. № 2028
The article has entered in publishing office 05.06.2014Ed. Reg. No 2028
УДК 620.91; 620.92; 911.6
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГИС-ТЕХНОЛОГИЙ В ОБЛАСТИ ВОЗОБНОВЛЯЕМОЙ ЭНЕРГЕТИКИ: ЗАРУБЕЖНЫЙ И ОТЕЧЕСТВЕННЫЙ ОПЫТ
Ю.Ю. Рафикова, C.B. Киселева, Л.В. Нефедова
Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова 119991 Москва, Ленинские горы, д.1, географический факультет, НИЛ ВИЭ
ranel@pochta.ru
Заключение совета рецензентов 11.06.14 Заключение совета экспертов 18.06.14 Принято к публикации 25.06.14
В работе рассматриваются возможности использования геоинформационных технологий для ресурсных оценок и выделения территорий с максимальным потенциалом возобновляемых источников энергии. Анализируются результаты использования методов картографии и геоинформатики для визуализации и анализа энергетических и инфраструктурных характеристик: атласы, базы данных, интерактивные карты, геоинформационные системы, созданные за рубежом и в России. Показывается продуктивность указанных методов, разбирается информационная основа ГИС-продуктов. В настоящее время наряду с ресурсными оценками поставлена более комплексная задача районирования территорий, предполагающая учет факторов, способствующих, ограничивающих или полностью препятствующих сооружению объектов на ВИЭ. К таковым относят как физико-географические условия, так и возможные негативные последствия экологического, экономического и социального характера.
Ключевые слова: возобновляемая энергетика, ветроэнергетика, геоинформационные системы, картографирование, базы данных, критерии размещения энергообъектов.
THE USE OF GIS -TECHNOLOGY IN THE FIELD OF RENEWABLE
ENERGY:
INTERNATIONAL AND NATIONAL EXPERIENCE
Y. Y. Rafikova, S.V. Kiseleva, L.V. Nefedova
Renewable Energy Sources Laboratory Geographical Faculty of Lomonosov Moscow State University 1 Leninskiye Gory, Moscow, 119991
Referred 11.06.14 Expertise 18.06.14 Accepted 25.06.14
This paper considers the possibility of using GIS technology for resource assessment and allocation of territories with the greatest potential of renewable energy sources. The results of the using methods of cartography and geoin-formatics for visualization and analysis of energy and infrastructure characteristics (atlases, databases, interactive maps, geographic information systems, created abroad and in Russia) were considered. The productivity of these methods is shown; informational basis of GIS products is considered. Currently, along with resource estimates there was given more complex task of zoning areas that take into account the factors promote, restrict or completely prevent construction of facilities for renewable energy. Such factors include as a physical and geographical conditions, and possible adverse effects of environmental , economic and social nature .
Keywords: renewable energy, wind energy, geographic information system, mapping, database, criteria of power stations location.
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 12 (152) 2014
© Scientific Technical Centre «TATA», 2014
Рафикова Юлия Юрьевна
Сведения об авторе: младший научный сотрудник НИЛ ВИЭ, аспирант кафедры картографии и геоинформатики географического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова. Автор активно занимается исследованиями геоинформационного картографирования ресурсов возобновляемых источников энергии России на национальном и региональном уровнях. Рафиковой Ю.Ю. разрабатываются карты ресурсов солнечной, ветровой, геотермальной энергии для проекта «Геоинформационная система «Возобновляемые источники энергии России»», ведутся работы по геоинформационному картографированию факторов, ограничивающих развитие возобновляемой энергетики на региональном уровне.
Образование: геологический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова по специальности гидрогеология и инженерная геология и факультет дополнительного образования МГУ им. М.В.Ломоносова по специальности рациональное природопользование.
Область научных интересов: возобновляемые источники энергии, оценка и картографирование ресурсов ВИЭ, ГИС для возобновляемой энергетики.
Публикации: более 20, соавтор 1учебного пособия.
Нефедова Людмила Вениаминовна
Сведения об авторе: кандидат географических наук, старший научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории возобновляемых источников энергии географического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова.
Образование: географический факультет МГУ.
Область научных интересов: методы оценки ресурсов ВИЭ и эффективности их использования, проблемы комплексного использования возобновляемых источников энергии; региональный анализ использования ВИЭ (страны Африки и Азии).
Публикации: более 60.
«Конденсируя колоссальную и безгранично многообразную пространственную информацию, комплексные атласы представляют ее в систематизированной, сопоставимой, легко обозримой и наглядной форме. Они выполняют одновременно две важные роли: хранилищ накопленной информации, удобных для использования в практических целях, и могучего средства научных исследований для приобретения, производства новых знаний о мире»
К.А. Салищев
Введение
В последние годы в области возобновляемой энергетики (ВЭ) обозначилось еще одно направление работ - использование геоинформационных технологий как для информационного обеспече-ния(картографирование ресурсов, инфраструктуры энергетики и других аспектов), так и для разработки специализированного программного обеспечения. Признано, что применение геоинформационных систем (ГИС) позволяет обеспечить принятие стратегических решений фактологической основой, упростить и удешевить процесс реализации проектов возобновляемой энергетики. Многие современные ГИС предназначены для широкого публичного использования, обладают простым интерфейсом и доступны в сети Интернет. Таким образом, они решают, помимо профессиональных, задачи широкого информирования населения, повышения уровня знаний в области возобновляемой энергетики, создания благоприятного общественного мнения, дефицит которых является одним из сдерживающих факторов развития этой отрасли[1].
ГИС предоставляют пользователю следующие возможности:
• получение данных в удобной (заданной потре-
бителем) форме, в том числе в виде электронных карт, таблиц, графиков;
• проведение выборки, преобразования и анализа больших массивов данных; инструменты расчета и визуализации результатов в картографическом виде;
• использование инструментов, позволяющих на основе исходных данных (физико-географических, экологических и социально-экономических) выявлять территории, которые могут стать перспективными нишами использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ).
Тенденции развития геоинформационных систем в области возобновляемой энергетики
Предшественниками геоинформационных систем по возобновляемой энергетике можно считать специализированные базы данных (БД), которые были ориентированы на оценки возобновляемых энергетических ресурсов на территориях или в отдельных географических точках (таблица 1). Некоторые из них находятся в свободном доступе в сети Интернет, другие являются коммерческими продуктами. Указанные БД предлагают исходные массивы, позволяющие проводить количественные оценки (или ка-
Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 12 (152) 2014 © Научно-технический центр «TATA», 2014
чественную характеристику), в основном ресурсов солнечной, ветровой энергии и энергии биомассы, а также моделирование работы соответствующих энергетических установок и систем. Информационной основой для БД служат данные наземных изме-
рений, результаты спутникового мониторинга и математического моделирования (модели общей циркуляции атмосферы и распространения солнечной радиации в атмосфере); статистические данные (для оценок энергетического потенциала биомассы).
Таблица 1 Table 1
Базы данных, специализирующиеся в области возобновляемой энергетики [2] Database specializing in renewable energy [2]
Название Условия доступа Web-адрес Охват территории
European Solar Radiation Atlas Коммерческий http://www.helioclim.org/esra/ Европа, Северная Африка, Средиземноморский бассейн, Северная Атлантика
METEONORM, Швейцария Коммерческий http://www.kornicki.de/meteonorm/ EN/ Всемирная
Climate 1, Германия Коммерческий http://www.climate1.de Всемирная
WRDC (Мировой центр данных ФГБУ «ГГО имени А.И. Воейкова»), Россия Свободный http://www.voeikovmgo.ru/ru/ mirovoy-tsentr-radiatsionnyih-dannyih-mtsrd.html Всемирная (наземные метеорологические данные)
S@tel - Light (The European Database of Daylight and Solar Radiation) Свободный http://www.satel-light.com Западная и Центральная Европа (в т.ч. Европейская часть России)
NASA SSE (Surface meteorology and Solar Energy), США Свободный http:/www/.eosweb.larc.nasa. gov/sse/ http://power.larc.nasa.gov Всемирная (данные спутниковых наблюдений и математического моделирования)
Global Biofuel Center Database Коммерческий http://www.globalbiofuelscenter. co m/ Всемирная
До начала развития тематических электронных баз данных информация о ресурсах различных видов ВИЭ предоставлялась в виде карт и атласов, а также оцифрованных данных климатических справочников. Такого рода опыт был накоплен и в России [4, 5]. Развитие картографических программных продуктов привело к созданию статичных и интерактивных электронных карт, состав и назначение которых варьируется в соответствии с научными и практическими задачами ВЭ. В существующем сегодня опыте картографирования ресурсов ВИЭ можно выделить несколько уровней охвата территорий:
• локальный
• региональный
• национальный
• глобальный.
По содержанию карт можно выделить одноком-понентные (рассматривается только один из ВИЭ:
солнце, или ветер, или биомасса и т.п.) и многокомпонентные (включающие в себя несколько ВИЭ). Следует отметить расширение номенклатуры карт, которые до недавнего времени отображали преимущественно самые общие характеристики ресурсов ВИЭ. Так, для ветровой энергетики, помимо среднегодов
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.