Энергоэффективные технологии: взгляд из Томска

Использование новых технологий с применением источников возобновляемой энергии

Смена приоритетов на рынке энергоресурсов заметна все сильнее. Модернизация оборудования генерирующих станций, замена топлива на более экономичное, тенденции развития возобновляемой энергетики – каждый шаг, по сути, направлен на повышение эффективности использования энергоресурсов и снижение стоимости генерации каждого кВт часа электричества или Гкал тепла.

Бизнес, как и положено, в условиях рыночной экономики всегда первым реагирует на перспективы. В том числе и в необычной для Томской области сфере использования возобновляемых источников энергии. В Томске уже существуют компании, готовые предлагать технологии и оборудование, становясь недостающим звеном между имеющимися в области возобновляемыми ресурсами и потребителями в отдаленных районах, которым нужна энергия.

134063114c77ba0863c8017d37ea4043.jpg      f931e616c158efb170ca9f1aba894f5e.jpg

Двойная польза: энергия из отходов

Первое, о чем хотелось бы рассказать – это газогенераторная электростанция (ГГЭС), позволяющая вырабатывать электроэнергию из отходов лесозаготовки и деревообработки или торфа. Идея разработки такой установки появилась не случайно – губернатор области Сергей Жвачкин поставил задачу обеспечить сборщиков дикоросов мобильными электростанциями, которые смогут обеспечить заморозку продукции прямо на местах сбора. Сейчас перспектива использования гораздо шире – возможно применение установок в населенных пунктах, где отсутствует система центрального энергоснабжения, и обеспечение энергией осуществляется, в основном, за счет привозного жидкого и твердого топлива, стоимость которого имеет устойчивую тенденцию к росту. И это не включая стоимость доставки. Субсидии Томской области на возмещение расходов энергогенерирующим компаниям ежегодно составляют до 300 млн руб. Использование собственных ресурсов – отходов лесозаготовок и деревообатывающих предприятий, которых в Томской области более 50, можно решить сразу две насущные проблемы.

Идейный вдохновитель и разработчик ГГЭС – главный металлург НПЦ «Полюс» Владислав Даммер: «Такие установки уже производятся, хоть и единично, в Брянске и Тюмени. Но существуют различные трудности, которые мешают внедрению технологии в широкое производство. Например, нынешние производители не могут добиться стабильности в работе системы выработки газа, и обеспечить универсальность ГГЭС – возможность работы на разных видах топлива: опилках, щепе, ветках, дровах, торфе, угле, производственно-бытовых и твердо-бытовых отходах. Совместно со специалистами завода ООО «Сибирская электротехническая компания» мы решили все эти проблемы. В настоящее время к производству готова первая модель установка на 15 кВт, в будущем планируем освоить серийный выпуск установок на 15кВт и 25 кВт».

Первый опытный образец ГГЭС томского производства мощностью 5кВт уже собран на территории завода ООО «Сибирская электротехническая компания». Несомненным достоинством разработки томских специалистов является возможность реализации полного цикла производства в Томске, на существующем заводе. Уже сейчас коллектив готов к этой работе, но требуется финансирование для изготовления опытных образцов и запуска станции в серийное производство.

Равиль Дусеев, генеральный директор ООО «СЭТК»: «Главным аргументом в пользу широкого использования наших станций станет цена самого изделия и экономическая выгода, которую она принесет. Перед нами стоит задача: к началу серийного производства в 2015 году добиться стоимости установки не более 60 000 рублей на 1 кВт. Сейчас для сравнения такие установки стоят от 50 000 до 80 000 рублей за кВт. Получается, что сегодня стоимость установки колеблется в пределах $ 2000 – 2500 за 1 кВт производимой мощности. По нашим подсчетам, при минимальной стоимости продуктов сгорания, а именно, торфа и производственных отходов лесозаготовки, себестоимость 1 кВт/час электроэнергии может снизиться со 100 руб. в некоторых районах до 4 – 12 руб. — то есть более чем в 10 раз».

В недалеком будущем планируется проектирование и изготовление каскадных ГГЭС: тогда и появится возможность оснащения электроэнергией, а в будущем и теплоэнергией, целых населенных пунктов. Уже сейчас в Томске и Томской области есть потребители, готовые приобрести и использовать ГГЭС, а значит, внедрение технологии может развиваться быстро.

ff528220242f255fd7aa0ba139979b36.jpg   acb47bb4f00b5cef901b4349356b8d36.jpg

Силы ветра, энергия солнца

В основе еще одной технологии использования возобновляемых источников лежит энергия ветра и с олнца. Эта идея уже давно перешла из разряда научной фантастики в реально воплощаемые проекты, причем успешно осуществляемые за рубежом, но пока мало применяемые в России. Хотя еще 20 лет назад учеными НИ ТПУ было доказано, что Томская область обладает достаточными ветро- и гелиоресурсами, которые способны стать неисчерпаемым источником энергии.

— Если посмотреть, как на нашей территории расположены населенные пункты и объекты энергетики, мы увидим, что Томская область – уменьшенная модель России в целом. Если для страны разделительной чертой является Транссибирская магистраль, то для нашей области – это Обь. То есть, большинство районов, прилегающих к реке, подключены к системе центрального энергоснабжения, тогда как в юго-западном и в северо-восточном районах наблюдается острая нехватка энергоносителей, — рассказал директор ООО «НПК «ГелиоТом» Виталий Саврасов. — Для некоторых районов использование энергии ветра и солнца — реальный выход из сложившейся ситуации.

Получение энергии ветра и солнца электростанцией происходит с помощью солнечных батарей либо ветроэлектрических установок, причем вырабатываемая энергия может накапливаться в аккумуляторах. В настоящее время компания «НПК «Гелиотом» в Томске серийно производит портативные солнечные электростанции мощностью 20, 50, 100 и 200 Вт, которые имеют статус полезных изобретений. Накоплен также значительный опыт разработки и установки стационарных ветро-солнечных станций, которые могут обеспечивать энергией целые населенные пункты.

— За счет масштабного использования ветровой и солнечной энергии появится возможность значительно экономить невозобновляемые природные ресурсы, — пояснил Виталий Федорович. — Уникальность наших разработок и изделий заключается в том, что они функционируют круглогодично: просчитываются до мелочей и меняются параметры установки в зависимости от сезона и погодных условий в отдельно взятом районе. При расчетах необходимой для потребления энергии мы анализируем целый спектр показаний: пиковое суточное, среднегодичное потребление энергии, все показатели метеоданных. Далее мы просчитываем соотношение солнечной и ветровой энергии, которое ляжет в основу техно-экономического решения автономного источника электропитания. Исходя из этого, энергия от солнца и ветра аккумулируется в нужной пропорции и сохраняется. Благодаря этому ветро-солнечную электростанцию можно без прикрас назвать бесперебойным автономным источником электроэнергии. Причем такие установки на территории Томской области имеют срок окупаемости от 1,5 до 8 лет.

Интересно, что по итогам трехлетних исследований было вычислено, что сибирские снежные зимы не только не помеха для солнечных электростанций – сибирские условия способствуют выработке энергии.

— Снег — это дополнительный ресурс получения энергии от фотоэлемента за счет эффекта отражения. Более того, зимой количество снимаемой энергии с 1 м2 часто бывает больше, чем летом. Более того, при отрицательной температуре КПД такой установки даже выше, чем при положительной – это объясняется свойствами кремния, используемого в фотоэлектрических преобразователях солнечных батарей.

На сегодняшний день при поддержке областной Администрации разработана вся проектная документация для установки и монтажа ветро-солнечной станции мощностью 25 кВт в поселке Алатаево Парабельского района, и ветро-дизельной станции мощностью 100 кВт в селе Новоникольское Александровского района. Пока проекты не реализованы, существует еще много вопросов, связанных с обслуживанием таких станций: неясно, кто будет отслеживать показания, отвечать за сервисное обслуживание, найдется ли столько специалистов, подготовленных для выполнения подобных работ. Специалисты уверены, что в недалеком будущем эти проблемы решатся. Пока же томичи могут увидеть работающую ВСЭ в Институте неразрушающего контроля и на здании 8-го корпуса НИ ТПУ. В стадии монтажа находится демонстрационная установка для Департамента природных ресурсов и охраны окружающей среды.

74623e97604328f4746bacb2fb6ecb54.jpg     53c5ae08e9c8fda0cd25390088ddc56d.jpg

Из недр Земли

Самым интересным способом энергообеспечения считается использование низкопотенциальной энергии земли с помощью тепловых насосов. Эта технология достаточно широко применяется в странах Европы (Нидерланды, Дания, Германия). В Томске она с каждым годом все больше приобретает вес и авторитет: малые и средние предприятия, социальные учреждения, владельцы коттеджных построек уже по достоинству смогли оценить экономическую выгоду и удобство этой технологии.

Благодаря современным технологиям и использованию надежных компрессоров, существуют уникальные методы преобразования тепла, годные для отопления любых помещений. Основой системы геотермального отопления является тепловой насос: это небольшой агрегат, предназначенный для отопления, горячего водоснабжения и кондиционирования дома.

—В основу геотермальных систем положен физический процесс передачи тепла от окружающей среды к хладагенту, подобный тому, что происходит в обыкновенном холодильнике, только наоборот, — рассказывает директор ООО «Экоклимат» Георгий Гранин. – Также как морозильная камера, он отлично переносит низкие температуры, только находится при этом в земле, а конденсатор превращен в систему отопления или теплый пол. Тепловой насос не производит тепло, он только перекачивает его.

Система отопления представляет собой помещенную в земле на глубине около 1,5 м полиэтиленовую трубу, внутри которой циркулирует незамерзающий этиленгликоль. Он забирает тепло из земли. На входе насоса температура хладагента составляет всего 5 – 8 °С. На выходе – до + 55°C. Тепло в земле сохраняется даже зимой. Для эффективной работы такого оборудования достаточно тепла нашей Сибирской земли при правильном проведении проектных расчетов. Точно так же происходит кондиционирование, только цепочка действий обратная: земля «забирает» излишнее тепло с поверхности.

В результате на 1 кВт потраченной электроэнергии тепловой насос возвращает 4 – 7 кВт тепловой энергии и чуть меньше в режиме кондиционирования. То есть от 75 до 84 % энергии получаются бесплатными. Например, при использовании инновационных технологий отопления в коттедже площадью 300 м2, ежегодные платежи составят до 14 000 руб. в год.

— Очень важно, что система полностью автоматизирована, — говорит Георгий Викторович. — Она самостоятельно переключается с режима отопления на кондиционирование и наоборот в зависимости от климатических условий, причем без вмешательства человека.

Для Томской области использование этой технологии особенно привлекательно, поскольку позволяет строить здания в ранее бесперспективных для газификации районах, расположенных вдали от теплотрасс.

На сегодняшний день уже около 200 объектов на территории Томска и Томской области, включая частные дома, социальные учреждения, промышленные предприятия, перешли на эту систему отопления и по достоинству оценили ее преимущества.

Что дальше?

По словам Александра Дмитриева, генерального директора Томского центра ресурсосбережения и энергоэффективности, использование новых технологий с применением источников возобновляемой энергии – неотъемлемая часть развития экономики Томской области. Этот процесс должен быть естественным, учитывая, что определяющим фактором являются эффективные технологии, действующие по принципу «больше энергии с наименьшими затратами». Но хотя ориентиры ясны, важно грамотно использовать ресурсы, поддерживать развитие технологии, в том числе на законодательном уровне. Только правильно выстроив цепочку взаимодействия, можно двигаться в направлении повышения уровня жизни в области.

Источник: Журнал «Технологии Строительства» 6-7, 2013

Текст: Евгения Серебрякова, Томский центр ресурсосбережения и энергоэффективности.

Комментарии