научная статья по теме ОЦЕНКА ПОТЕНЦИАЛА ТЕРРИТОРИИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ География

Текст научной статьи на тему «ОЦЕНКА ПОТЕНЦИАЛА ТЕРРИТОРИИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ»

ИЗВЕСТИЯ РАИ. СЕРИЯ ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ, 2009, № 1, с. 83-93

^ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ ^^^^^^^^^^^^

ГЕОЭКОЛОГИЯ

УДК 911.3: 553.9(620.9)

ОЦЕНКА ПОТЕНЦИАЛА ТЕРРИТОРИИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

ЭНЕРГИИ

© 2009 г. Г. А. Гоголев

Институт географии РАИ Поступила в редакцию 30.05.2008 г.

Рассмотрены перспективы использования отдельных видов возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в России. Предложено проведение крупномасштабного национального исследования ВИЭ и создания атласов и карт. Проведено районирование территории России по потенциалу использования ВИЭ.

ВВЕДЕНИЕ

Рост числа публикаций по тематике использования ВИЭ связан с обострением глобальных экологических проблем (парниковый эффект и глобальное потепление, истощение запасов углеводородного сырья и загрязнение окружающей среды). Использование ВИЭ - не панацея от глобальных проблем, но оно может играть существенную роль в переходе на модель устойчивого развития человечества. Надо отметить, что российские авторы, как правило, связывают развитие использования ВИЭ со снабжением электроэнергией труднодоступных районов с децентрализованным энергоснабжением и районов с неустойчивым электроснабжением. При этом не рассматриваются возможности ВИЭ в районах централизованного энергоснабжения, в то время, как современное развитие рынков энергоносителей уже сделали энергию ВИЭ экономически конкурентоспособной не только в странах ЕЭС и США, но и во многих регионах Российской Федерации. Кроме того, для России следует учитывать не только ВИЭ, пригодные к преобразованию в электроэнергию, но и ресурсы ВИЭ, которые можно использовать для получения тепловой энергии.

Особый интерес ВИЭ должны вызывать у географов, так как именно природные ресурсы обуславливают развитие и размещение этой отрасли, и без разномасштабных комплексных географических исследований ресурсной базы развитие отрасли не представляется возможным.

Эколого-географические проблемы сопутствуют развитию любой отрасли промышленности, и развитие энергетики, использующей ВИЭ - не исключение. В начале XXI века использование ВИЭ нашим обществом часто рассматривается не как аспект экономического и промышленного развития, а скорее, как попытка получить более "чистую энергию", что нам представляется не совсем корректным. Кроме того, любые крупные электростанции на ВИЭ представляют определенную угрозу окру-

жающей среде, и эти риски необходимо рассматривать с не меньшим вниманием, чем при строительстве тепловых или атомных станций.

Географические проблемы развития возобновляемой энергетики ложатся не только в русло экономической, но и физической географии. Эколого-географические вопросы, связанные с развитием ВИЭ изучались крайне слабо.

Существуют зарубежные оценки потенциала различных ВИЭ на территории б. СССР, среди которых можно выделить "Атлас энергетики СССР", выпущенный Центральным разведывательным управлением США [18]. Особенно следует отметить работы последних лет сотрудников Главной геофизической лаборатории им. А. И. Воейкова [15] и П. П. Безруких [2, 3, 4] по комплексному определению ресурсов ВИЭ в Российской Федерации.

РЕСУРСЫ ВИЭ

Рассмотрим наиболее распространенные технологии получения электрической и тепловой энергии на основе ВИЭ.

Предлагаемая классификация ВИЭ (табл. 1), несколько отличается от классификаций международного энергетического агентства [17] и П.П. Безруких [3], но не противоречит им. Данная классификация не относит торф к ВИЭ, так как ресурсы торфа не возобновляются во временной промежуток человеческой жизни, хотя некоторые авторы [3, 16] относят торф к ВИЭ. Различные виды ВИЭ разделены по технологическим признакам, и даны комментарии по их технологическому использованию. Данная классификация позволяет оценить все разнообразие ВИЭ и технологий получения энергии. На основе данной классификации в этом разделе даны описания технических и географических аспектов использования ВИЭ, а далее проведено районирование территории РФ по перспективности использования ВИЭ.

83

6*

Таблица 1. Классификация ВИЭ и технологий их преобразования в энергию

Виды Области использова-

ВИЭ ния ВИЭ

Энергия Малая гидроэнергети-

водных ка

потоков Большая гидроэнерге-

тика

Энергия Индивидуальная

ветра

Промышленная

Технологии использования ВИЭ

Отрасли применения ВИЭ

Энергия солнца

Геотермальная энергия, (по [7])

Энергия морей

Энергия биомассы

Фотоэлектрическая энергия

Пассивная энергия Тепловая энергия

Низкотемпературные источники

Среднетемпературные

Высокотемпературные

Приливно-отливных течений

Волн Течений

Разницы температур Жидкая форма

Твердая форма

Газообразная форма

Станции установленной мощностью до 30 МВт

Станции установленной мощностью более 30 МВт

Станции из одного или двух-трех резервных ветрогенераторов Ветропарки, состоящие из четырех и более крупных ветрогенераторов, индивидуальной установленной мощностью более 100 КВт Физическое преобразование света в электроэнергию

Инженерная адаптация сооружений

Использование поступающего тепла для нагрева воды, приготовления пищи и т.п. Менее 90-100°С

От 90-100° до 150°С

Более 150°С

Плотинные станции

Бесплотинные станции

Различные типы станций в разработке и тестировании

Различные типы станций в разработке и тестировании

Различные типы станций в разработке и тестировании Биодизель

Биоэтанол

Биотопливо второго и третьего поколений

Дрова

Пеллеты

Биогаз

Для обеспечения электроэнергей индивидуальных потребителей Для подачи электроэнергии в сеть или обеспечения крупных промышленных, жилищно-коммунальных или военных объектов

Для получения электроэнергии и подачи индивидуальным потребителям или в сеть Для освещения, обогрева/охлаждения помещений

Используется для получения тепла напрямую или тепловыми насосами Используется для получения тепла напрямую или тепловыми насосами Используется для производства электроэнергии

Плотиной перегораживают залив и используют его, как резервуар для аккумулирования воды, затем набравшуюся воду спускают через турбины Энергию получают непосредственно из регулярно возникающих течений, без строительства плотин

Производится из масличных культур, используется либо в чистом виде либо в смеси с минеральным дизельным топливом в дизельных двигателях

Производится из сахаристых культур, используется либо в чистом виде, либо в смесях с бензином в двигателях внутреннего сгорания.

В разработке. Топливные продукты более высокой степени переработки растительного сырья, в частности древесины. Прямое сжигание биомассы обеспечивает значительную степень мирового энергопотребления для обогрева и приготовления пищи

Контролируемое сжигание спрессованных брикетов биомассы (дерева, соломы и т. п.) дает более высокое КПД, чем ее прямое сжигание

Биогаз получают при анаэробном сбраживании биомассы, используют в быту, при производстве тепловой и электроэнергии

Энергия водных потоков. Основу Российской гидроэнергетики составляют 40 станций единичной мощностью более 100 МВт. Гидропотенциал России использован примерно на 20% [11], что соответствует уровню промышленно развитых стран. Тем не менее, в работах по ВИЭ принято рассматривать только малые ГЭС - мощностью менее 30 МВт, данная работа тоже будет следовать этой традиции.

В России эксплуатируется около 300 малых ГЭС, суммарной мощностью примерно 1000 МВт [5]. Они производят 2.2 млрд. кВт-ч [3]. В 1950-1960-е годы их было около 10 тыс. За последние 20 лет в России прибавилось всего несколько малых ГЭС, в основном на Северо-западе, Северном Кавказе и Алтае. При этом малые реки составляют 94% длины речной сети России, и на них приходится 50% стока [6]. В целом в России экономический потенциал малых и микроГЭС составляет около 200 млрд. кВт-ч/год (табл. 2), но используется он пока плохо, менее чем на 1-2%.

Энергия ветра. На сегодняшний день наиболее широко используемыми являются трехлопастные горизонтальные ветрогенераторные установки мощностью от 1.5 до 5 МВт. Для снижения проектных издержек, уменьшения риска поломок индивидуальных агрегатов и уменьшения стоимости прокладки кабелей и дорог, а также в целях установки общих трансформаторных мощностей, такие крупные агрегаты объединяют в ветропарки, часто размещаемые на шельфе, где ветер сильнее, а турбу-ленция потока меньше. Подобные ветропарки негативно влияют на окружающую среду. Во-первых, они оказывают сильное шумовое воздействие, которое, впрочем, в последние годы уменьшилось благодаря улучшению аэродинамики и ограничению угловой скорости вращения лопастей. Во-вторых, они воздействуют на популяции птиц в период их миграций. В-третьих, процессы строительства и обслуживания ветропарков на шельфе оказывают сильное воздействие на морскую среду. В-четвертых, подобные ветропарки оказывают влияние на местный климат, изменяя скорость и увеличивая турбуленцию ветра.

Установка мелких единичных ветроэнергетических установок от 1 до 20 кВт, практически не оказывает негативного влияния на среду. В России следует использовать ветровую энергию в крупных масштабах. Имеются разработки, позволяющие использовать ветроагрегаты в Арктике. Единственное ограничение - старые сети, которые без модернизации не смогут принять более 20-30% энергии из-за непостоянства ее потока и необходимости быстрого включения резервных мощностей.

Энергия солнца. Солнечные фотоэлементы используются для получения электроэнергии, а коллекторы - для обогрева воды. Конечно, и те и другие получают распространение в регионах с большим количеством солнечных дней. Главными

Таблица 2. Ресурсы малой гидроэнергетики Российской Федерации (по: [5])

Потенциал, млрд. кВт-ч в год

Район Валовый Технический Экономический

Северо-Западный 81.6 31.5 24.1

Центральный 8.2 3 2

Волго-Вятский 3.4 1.3 0.9

ЦентральноЧерноземный 1.5 0.6 0.3

Поволжский 21.5 10.4 5.5

Северо-Кавказский 31.5 19.3 11.5

Уральский 34.6 17.2 11.5

Западно-Сибирский 74.7 24.6 12.5

Восточно-Сибирский 390.8 128.4 66.77

Дальне-Восточный 452 146 65.38

Всего 1105.6 382.3 200

недостатками фотоэлементов в настоящий момент являются их высокая стоимость и низкое К

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.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «География»