WWW.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 

Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 14 |
-- [ Страница 1 ] --

Российская академия сельскохозяйственных наук

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

Государственное научное учреждение

Всероссийский

научно-исследовательский институт

электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ)

Московский государственный агроинженерный университет

им. В.П. Горячкина (МГАУ)

ФГНУ "Российский научно-исследовательский институт

информации и технико-экономических исследований

по инженерно-техническому обеспечению АПК" (ФГНУ "РОСИНФОРМАГРОТЕХ") ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ ТРУДЫ 6-й Международной научно-технической конференции (13 - 14 мая 2008 года, г.Москва, ГНУ ВИЭСХ) Часть 4

ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ.

МЕСТНЫЕ ЭНЕРГОРЕСУРСЫ.

ЭКОЛОГИЯ

Москва УДК 621.383+621.548+662.63+631.

ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ В

СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ. Труды 6-й Международной науч но-технической конференции (13 – 14 мая 2008 года, г. Москва, ГНУ ВИЭСХ). В 5-ти частях. Часть 4. ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ

ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ. МЕСТНЫЕ ЭНЕРГОРЕСУРСЫ.

ЭКОЛОГИЯ. – М.: ГНУ ВИЭСХ, 2008. – 512 с.

РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ:

Д.С. Стребков, академик Россельхозакадемии, доктор техн. наук В.М. Евдокимов, доктор физ.-мат. наук Н.Ф. Молоснов, канд. техн. наук Л.Д. Сагинов, канд. физ.-мат. наук И.И. Тюхов, канд. техн. наук Научный редактор, ответственный за выпуск:

канд. техн. наук, Заслуженный энергетик России Н.Ф. Молоснов ISSN 0131 – © Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрифи кации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ), 2008.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ СТРАТЕГИЯ РОССИИ

И РАЗВИТИЕ ВОЗОБНОВЛЯЕМОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

Канд. физ.-мат. наук А.В. Бажанов (ДВГУ, Владивосток;

Queen’s University, Canada), канд. техн. наук И.И. Тюхов (ГНУ ВИЭСХ) Большая часть России находится в зоне децентрализованно го энергоснабжения. Огромный потенциал возобновляемых источ ников энергии (ВИЭ), экологические проблемы традиционной энер гетики, проблемы глобального изменения климата и энергетической безопасности ставят вопросы о существенно большем внимании к ВИЭ, чем это отражено в официальном документе «Энергетическая стратегия России» (ЭСР), принятом в 2003 г. [1, 2].

В то же время, российские энергетики до сих пор относятся к возобновляемой энергетике как к «маргинальной» отрасли, как буд то они не знают, на какой уровень она поднялась в европейских странах, США, Японии. До сих пор не решена поставленная в нем задача: «Разработать и принять федеральный закон “О возобновляе мых источниках энергии” и соответствующий акт Правительства Российской Федерации».

Уже на самом высоком уровне отмечается, что «нам пока не удалось уйти от инерционного энергосырьевого сценария развития»

и ставятся задачи «формирования современного, лучшего в мире энергетического сектора».

В статье рассматриваются агрегированные сценарии разви тия возобновляемой энергетики в России с учетом планов по увели чению темпов добычи нефти, представленных в ЭСР [1]. Сценарии предполагают устойчивое развитие экономики в смысле неубываю щего потребления на душу населения в долгосрочном периоде. Со гласно правилу Хартвика [10] постоянное во времени потребление в экономике достигается за счет инвестирования ренты от невозоб новляемого ресурса в воспроизводимый капитал. Этот результат был получен для модели Дасгупта-Хила-Солоу-Стиглица (ДХСС) [8, 12, 13] с производственной функцией Кобба-Дугласа и существен ным для производства невозобновляемым ресурсом. Нами предпо лагается, что при фиксированной структуре производства и потреб Рис. 1. Сценарии темпов добычи нефти в России, начиная с 2008 г.

[млн.т./млн.чел. в год], t в годах: требления в долгосрочном пе ЭСР (сплошная);

устойчивое риоде. В данной работе срав исчерпание с 2008 г. (пунктир) ниваются траектории нефтя согласно используемой модели может быть получена а) в случае реализации ЭСР и б) в случае перехода к устойчивому развитию экономики с 2008 г. Предположение об инвестировании ренты в альтернативные источники энергии дает соответствующие сценарии развития возобновляемой энергетики.

Модель ДХСС в нашем случае имеет вид q (t ) = f [k (t ), r (t )] = = k (t )r (t ), где q - подушевой валовой продукт 1, k - подушевой капитал и r - темпы добычи нефти в расчете на душу населения, капитала и ресурса определяются как Мы будем иногда опускать зависимость переменных от времени.

Предполагается, что население и, соответственно, труд L, константы.

Тогда, поделив выражение для производственной функции в абсолютных единицах Q = K R L1 на L, получим выражение в единицах на ду шу населения. В данной работе мы оставляем открытым вопрос о погреш ности «закрытой» модели для российской экономики.

на r f r = q из чего следует, что предполагаемое правило инвестирования и потребление на душу населения имеют вид:

k dk / dt = q и c = q k = (1 )q. То есть, правило Хартвика предполагает, что инвестирование в альтернативные технологии до ли валового продукта, равной эластичности невозобновляемого ре сурса позволяет поддерживать постоянное потребление на душу населения при условии выполнения стандартного правила Хотел линга: f r / f r = f k. Однако, стандартное правило Хотеллинга подра зумевает экспоненциальный рост цены ресурса и убывающие темпы добычи, начиная с t = 0, что противоречит мировым данным по раз личным видам ресурсов [9]. В нашей работе мы предполагаем, что в экономике присутствуют внешние эффекты, аддитивно модифици рующие правило Хотеллинга: f r / f r = f k + (t ). Такое обобщение по зволяет использовать стандартную модель ДХСС для численных примеров, основанных на данных из реальной экономики. Кроме того, предположим, что правительство владеет инструментами (на логи, законодательство, образование) способными влиять на внеш ние эффекты и определять траекторию исчерпания ресурса, опти мальную в смысле некоторого заданного критерия, определяющего устойчивое развитие экономики. Как пример экономически устой чивой траектории исчерпания, рассмотрим кривую r (t ), вдоль кото рой подушевое потребление ограниченно растет или, другими сло вами, стремится к некоторой константе в долгосрочном периоде 3. В [7] показано, что в классе рациональных переходных кривых вида Для корректного рассмотрения растущей экономики и упрощения модели предполагается, что имеющийся технический прогресс (совокупная произ водительность факторов производства) в точности компенсирует амортиза цию капитала [6]. Это предположение позволяет рассматривать стандарт ную модель ДХСС для экономики с ограниченным и неограниченным рос том потребления.

такому условию удовлетворяет кривая с параметром d = / + 2.

Зная r (t ), определяем траекторию капитала, решив дифференциаль ное уравнение, задаваемое инвестиционным правилом: k = k r.

Начальное значение для капитала k 0 выражается в нашей модели в единицах начальных значений для темпов исчерпания ресурса r0, ускорения темпов r0 и процентного изменения ВВП q0 / q0 [5]:

Рис. 2. Нефтяная рента [млн. долл. США в год] начиная с 2008 г. (врем годах) в случае реализации РЭП (сплошная) и в случае экономически устойчивой добычи с 2008 г. (пунктир): (а) краткосрочный период ( лет);

(b) долгосрочный период.

Следуя Нордхаузу и Бойеру [11] положим = 0.3 и опреде лим = 0.25. Положим q0 / q 0 = 0.06, население – 142 млн. человек, данные о запасах s 0 и добыче нефти ( r0, r0 ) приводятся в [14].

Предположив, что темпы добычи нефти в случае реализации ЭСР растут линейно до 2020 года до значения r12 = 520 / 142 = 3.66 (Рис.

1), получим уравнение для капитала k k = (r + r t ), где r0 = (r12 r0 ) / 12, решение которого имеет вид Капитал k (t ) вдоль кривых вида (1) находится численно. То гда для сценариев исчерпания российской нефти (Рис.1) получаем соответствующие траектории ренты (Рис. 2). Начальное значение ренты (0) для нефти марки Urals нормализуем исходя из значения (0) = 10 6 365 [дней] 60 [$US баррель] 9720 [баррель день] = = 212,868 [mln.$US ].

Выводы: Мы рассмотрели гипотетические сценарии финан сирования (и, соответственно, развития) возобновляемой энергетики в России, предположив, что согласно правилу Хартвика нефтяная рента полностью инвестируется в альтернативные технологии. Сце нарии, основанные на модели ДХСС показывают, что увеличение добычи нефти, предусмотренное ЭСР, действительно дает увеличе ние ренты и, соответственно, подушевого потребления 4 в кратко срочном периоде (Рис. 2а). Однако, в силу конечности и существен ности ресурса для экономики, этот рост не является устойчивым и приводит к снижению как ренты так и подушевого потребления в долгосрочном периоде (Рис. 2b). Заметим, что этот вывод, получен ный для = 0.25, качественно совпадает с выводом, полученным в [3] при = 0.05,, что говорит в пользу устойчивости модели ДХСС по отношению к выбору параметров в задачах сравнительного ана лиза.

1. Официальная энергетическая стратегия России на сайте:

http://www.energypolicy.ru/files/Russian%20energy%20strategy%202003.pdf.

2. Безруких.П.П, Стребков.Д.С. Возобновляемая энергетика: стратегия, ресурсы, технологии. М.: ГНУ ВИЭСХ, 2005. - 264 с.

3. Андреева А.А., Бажанов А.В. Сценарии перехода к устойчивым темпам добычи нефти в России. MPRA Paper No. 5343, October 16, 2007. Online at http://mpra.ub.uni-muenchen.de/5343/ Напомним, что согласно модели ДХСС с инвестиционным правилом Хартвика, качественное поведение инвестируемой ренты и подушевого потребления совпадают.

4. Юсуфов И.В. Стратегия успехов. // Нефть России, 2004, № 3, с. 12-14.

5. Bazhanov A.V. The peak of oil extraction and a modified maximin princi ple. In: Proceedings of the International Conference «Comparative Institu tion and Political Economy: Theoretical, Experimental, and Empirical Analysis», Waseda University, Tokyo, 22-23 December 2006, pp 99-128.

Online at http://mpra.ub.uni-muenchen.de/2019/ 6. Bazhanov A.V. The peak of oil extraction and consistency of the govern ment’s short- and long-run policies. Paper presented at the Seminar of School of Economics, Seoul National University, Seoul, 14 March 2007.

Online at http://mpra.ub.uni-muenchen.de/2507/ 7. Bazhanov A.V. The transition to an oil contraction economy. Ecol. Econ.

2007, 64(1):186-193.

8. Dasgupta P., Heal G. The optimal depletion of exhaustible resources. Rev.

Econ. Stud. 1974, 41:3-28.

9. Gaudet G. Natural resource economics under the rule of Hotelling. Can. J.

Econ. 2007, 40:1033-1059.

10. Hartwick J.M. Intergenerational equity and the investing of rents from ex haustible resources. Amer. Econ. Rev. 1977, 67: 972-974.

11. Nordhaus W.D., Boyer J. Warming the World: Economic Models of Global Warming. MIT Press, Cambridge Mass., 2000. 258 p.

12. Solow R.M. Intergenerational equity and exhaustible resources. Rev. Econ.

Stud. 1974, 41: 29-45.

13. Stiglitz J. Growth with exhaustible natural resources: Efficient and optimal growth paths. Rev. Econ. Stud. 1974, 41: 123-137.

14. Worldwide look at reserves and production. Oil & Gas Journal, 2007,

ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРОБЛЕМЫ

КОМПЛЕКСНОЙ ОЦЕНКИ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ

ЭНЕРГОРЕСУРСОВ ТЕРРИТОРИЙ

Канд. физ.-мат. наук С.В.Киселева, (НИЛ ВИЭ географического ф-та МГУ им. М.В. Ломоносова) В настоящее время существует большой пласт исследова ний, посвященных оценкам ресурсов различных видов возобновляе мых источников энергии (ВИЭ). Основные трудности таких оценок связаны в первую очередь с природным генезисом этих энергопото ков и высокой пространственно-временной изменчивостью;

особен но это касается ресурсов солнечной, ветровой энергии, энергии ма лых рек. В то же время современные методы наблюдения, междуна родные и национальные базы данных, а также возможности матема тического моделирования открывают новые возможности для полу чения достоверных оценок ресурсов, их анализа, картографирова ния, районирования территорий по обеспеченности ресурсами ВИЭ.

Как видно, характер задач и методы их решения определяют боль шую роль географических исследований.

Для комплексной оценки ресурсов ВИЭ территории необхо димо: 1) собрать и проанализировать современные методы оценки ресурсов ВИЭ;

2) выявить существующие массивы данных натур ных измерений величин, определяющих эти ресурсы;

3) провести сравнительный анализ имеющихся расчетов и выявить наиболее адекватные методы решения поставленных задач;

4) выявить воз можности пополнения исходных массивов данных путем использо вания современных дистанционных методов измерений и математи ческого моделирования;

5) провести картирование ресурсов терри тории;

6) провести районирование территорий по отдельным ресур сам, а также по комплексным параметрам, характеризующим ресур сы ВИЭ.

В соответствии с выбранными подходами в Лаборатории во зобновляемых источников энергии МГУ в течение ряда лет прово дятся исследования в области оценки комплексного потенциала ВИЭ территорий. Разработана методика оценки суммарного норми рованного потенциала (СУНП), исходя из удельной обеспеченности территорий ресурсами солнечной, ветровой, геотермальной энерги ей, а также потенциалом энергии малых рек и биоустановок. Пока зано, что для комплексного районирования территорий необходим учет группы ресурсов ВИЭ, имеющих наиболее высокие удельные значения (по площади или в зависимости от количества потребите лей) в данном регионе. Выполненные нами расчеты СУНП для Юж ного федерального округа показали наиболее высокую обеспечен ность ресурсами Краснодарского края [Нефедова, 2007].

Совместно с Лабораторией возобновляемых источников энергии и энергосбережения Института высоких температур РАН осуществляются работы по всесторонней оценке ресурсов солнеч ной энергии на территории России. При этом было показано, что в условиях ограниченности сети актинометрических станций возмож но использовать базу данных, созданную американским космиче ским агентством (NASA) на основе спутниковых измерений радиа ционного баланса на верхней границе атмосферы, состояния облач ности, концентрации аэрозолей в атмосфере Земли, альбедо земной поверхности, а также математического моделирования особенностей распространения радиации в атмосфере. Полученный массив данных о различных характеристиках падающей солнечной радиации, ме теорологических параметрах и т.д. охватывает всю территорию Зем ли и имеет разрешение 1х1. Для проверки возможности использо вания этого источника актинометрической информации было прове дено сравнение «модельных» данных и данных наземных измерений на 50 российских актинометрическим станциях. Результаты позво лили с достаточным обоснованием использовать массив данных NASA для картографического представления характеристик падаю щей солнечной радиации по территории России [Попель и др., 2007], Наличие в массиве данных NASA результатов моделирова ния ветровых режимов над поверхностью Земли, открывает опреде ленные возможности и для региональных оценок ресурсов энергии ветра. Известно, что для такого рода расчетов важны режимные ха рактеристики, а интегральные оценки являются достаточно услов ными и представляют интерес лишь для некоторых сравнений и ил люстраций масштабов возможных перспектив ветроиспользования.

Поэтому построенные карты распределения средних скоростей вет ра на основе данных NASA носят справочный характер и дают лишь общее представление о ветроэнергетических характеристиках.. Од нако, в этом же массиве данных представлены и другие характери стики ветра: градации скоростей и направлений ветра на уровне м, среднесрочные значения скоростей ветра и др. Кроме того, имеет ся возможность получить данные о скоростях ветра на высоте 100 м с учетом характера подстилающей поверхности, Это дает основу для оперирования функциями распределения скоростей ветра, и, следо вательно, - проведения расчетов мощностей энергопотоков и ряда других характеристик ветропотенцала.

Дальнейшей задачей при составлении комплексных оценок ресурсов ВИЭ должны стать оценки потенциала малых рек, биомас сы и геотермальных источников энергии. В целом распределение энергопотенциала гидроресурсов по территории РФ зависит от ус ловий увлажнения территорий и соответственно водности малых водотоков. Предварительное картирование потенциала малых вод ных потоков на равнинных территориях может быть произведено по картам среднего слоя поверхностного стока. Будут использованы также данные о суммарном валовом и техническом потенциале по регионам [Гидроэлектростанции…, 2004], а также оценки техниче ского гидропотенциала малых рек по федеральным округам России, приведенные в работе [Справочник …, 2007]. Однако экономиче ский и экологический потенциалы, определение конкретных створов МГЭС могут быть оценены только на основании подробных обсле дований водотоков и изучения их режима. Малые реки являются элементами ландшафта, и их изменения может оказать влияние на стабильность всей экосистемы. Поэтому гидроэнергетическое ос воение требует не только знания морфологических особенностей реки и ее режима, но и ландшафтных особенностей территории, возможного подъема уровня грунтовых вод и других последствий;

водохранилище МГЭС должно обеспечивать сохранение экосисте мы. С этой целью предельный объем регулирования реки не должен превышать 20-30% среднего годового стока в устье.

Картографическое представление и районирование террито рии по ресурсам биомассы как наиболее масштабно используемого в настоящее время возобновляемого источника энергии на территории России, проводится на основе подробного анализа и обширного фактического материала, представленного в [Справочник, 2007].

При этом учитываются ресурсы лесной биомассы, отходов лесозаго товок, деревоперерабатывающих и сельскохозяйственных предпри ятий, а также органических отходов населенных пунктов, Комплексные оценки ресурсов возобновляемых источников энергии для территорий различного административного масштаба – от федеральных округов до области и района – представляются весьма важной задачей для определения перспективной роли ВИЭ в топливно-энергетических комплексах регионов и определения уров ня инвестиционной привлекательности.

1. Гидроэлектростанции малой мощности: Учебн. пособие. / Под ред.

В.В. Елистратова. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2004.

2. Нефедова Л.В. Метод типологии территорий на основе комплексной оценки потенциала ресурсов возобновляемых источников энергии. http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2007/146.pdf 3. Попель О.С., Фрид С.Е., Киселёва С.В., Коломиец Ю.Г., Терехова Е.Н.

Распределение ресурсов энергии солнечного излучения по территории России // Энергия: экономика, техника, экология. 2007, №1, С.15-23.

4. Справочник по ресурсам возобновляемых источников энергии России и местным видам топлива /показатели по территориям/. – М.: «ИАЦ Энергия», 2007. – 272 с.

ЗАДАЧИ И ПРОБЛЕМЫ СТАНДАРТИЗАЦИИ

В ВОЗОБНОВЛЯЕМОЙ ЭНЕРГЕТИКЕ

Канд. физ.-мат. наук Н.А. Рустамов, канд. биол. наук Т.И. Андреен ко, К.В. Чекарев (НИЛ ВИЭ Географического факультета По прогнозам Курчатовского атомного центра России по требление энергии в мире к 2030 году возрастет на 60%. Очевидно, что при этом потребуется увеличение производства различных энер гоносителей. В складывающейся на сегодняшний день ситуации по степенного истощения запасов традиционных энергоресурсов и воз растанием озабоченности мирового сообщества проблемой загряз нения окружающей среды важнейшей особенностью решения про блемы энергообеспечения в XXI веке является максимально эффек тивное использование нетрадиционных возобновляемых источников энергии (ВИЭ). По прогнозам, к 2040 году общее потребление энер гии в мире достигнет 13,5 млрд. т. нефтяного эквивалента (н.э.), вклад всех ВИЭ составит 6,44 млрд. т н.э.

Очевидно, масштабное развитие использования ВИЭ нужда ется в государственной поддержке и регулировании, что проявляет ся, в частности, в принятии различных государственных стандартов ([1]) в этой отрасли. Создание стандарта, воплощающего результаты существующего передового опыта и нацеленного на освоение опыта будущего, преследует цель достижения упорядоченности в сферах производства и обращения продукции и тем самым создание усло вий для интенсивного развития отрасли.

Следует отметить, что даже в США и развитых странах Ев ропы, где уделяется большое внимание использованию возобнов ляемых источников энергии, существуют определенные пробелы в создании системы государственных стандартов и известны примеры, когда отсутствие нужных стандартов приводило к торможению раз вития некоторых направлений использования ВИЭ [2].

В России ещё в 1993 году были выявлены неотложные по требности развития ВИЭ и осознана роль стандартизации в этом процессе. По инициативе Минтопэнерго была принята первая про грамма создания стандартов по нетрадиционной энергетике, в реа лизации которой принимали участие сотрудники лаборатории во зобновляемых источников энергии Географического факультета МГУ им. М.В.Ломоносова. Были разработаны и приняты 8 осново полагающих стандартов РФ по возобновляемым источникам энер гии:

ГОСТ Р 51990-2002. Нетрадиционная энергетика. Ветроэнер гетика. Установки ветроэнергетические. Классификация ГОСТ Р 51991-2002. Нетрадиционная энергетика. Установки ветроэнергетические. Общие технические требования.

ГОСТ Р 51596-2000. Нетрадиционная энергетика. Солнечная энергетика. Коллекторы солнечные. Методы испытаний.

ГОСТ Р 51594- 2000. Нетрадиционная энергетика. Солнечная энергетика. Термины и определения.

ГОСТ Р 51595-2000. Нетрадиционная энергетика. Солнечная энергетика. Коллекторы солнечные. Общие технические условия.

ГОСТ Р 51597- 2000. Нетрадиционная энергетика. Модули солнечные фотоэлектрические. Типы и основные параметры.

ГОСТ Р 51237-98. Нетрадиционная энергетика. Ветроэнерге тика. Термины и определения.

ГОСТ Р 51238-98. Нетрадиционная энергетика. Гидроэнерге тика малая. Термины и определения.

Этих стандартов, безусловно, недостаточно для успешного развития отрасли. После 2002 года вследствие недостаточного вни мания со стороны государственных органов к этим работам насту пил период затишья. Повторный толчок работы по стандартизации получили когда в обеспечение Киотского Протокола согласно зако ну №128- ФЗ от 4 ноября 2004 года «О ратификации Киотского Про токола и Рамочной Конвенции ООН об изменении климата» Феде ральное агентством по техническому регулированию и метрологии запланировало разработку проектов нескольких стандартов по во зобновляемым источникам энергии на 2007- 2009 годы. Первый из этих стандартов «Нетрадиционные технологии. Энергетика биоот ходов. Термины и определения», представляющий собой стандарт взаимопонимания по терминам и определениям в биотехнологии, призванный исключить дублирование и разночтение одних и тех же терминов, которое неизбежно имеет место в новых быстро разви вающихся областях, разработан и находится на стадии принятия в Федеральном Агентстве по техническому регулированию и метро логии России.

Технологии использования биомассы в качестве источника энергии подразделяются на термохимические (прямое сжигание, газификация, пиролиз, быстрый пиролиз) и биотехнологические (производство биогаза из отходов в биогазовых установках и на по лигонах твердых бытовых отходов, производство низкомолекуляр ных спиртов и биодизельного топлива).

В разработанном стандарте установлены термины и опреде ления, относящиеся к биотехнологическим методам преобразования энергии биомассы.

Термины расположены в систематизированном порядке, от ражающем систему понятий в области энергетики биоотходов.

Для каждого термина в стандарте установлено одно опреде ление, которое сопровождается при необходимости примечаниями.

Приведенные определения можно, по мере накопления зна ний, дополнять, вводя в них производные признаки, раскрывая зна чения используемых в них терминов и указывая объекты, входящие в объем определяемого понятия. Изменения не должны нарушать объем и содержание понятий, определяемых в стандарте.

В стандарте приведены алфавитные указатели на русском и английском языках.

В алфавитных указателях термины приведены с указанием номеров статей.

Для сохранения целостности системы терминов в стандарте приведены термины из Распоряжения Европейского парламента и Со вета Европейского союза от 8 мая 2003 г. № 30 «О мерах по стимули рованию использования биологического топлива в транспортном сек торе», отмеченные в тексте знаком «*». Также приведена терминоло гическая статья из другого стандарта, действующего на том же уровне стандартизации, а за ним в квадратных скобках приведена ссылка на данный стандарт с указанием года его утверждения и номера терми нологической статьи.

Разработка этого стандарта, несомненно, будет способство вать дальнейшему развитию биогазовых технологий, способных пе рерабатывать биоотходы в экологически чистое газообразное топли во, тепловую и электрическую энергию и производству высокорен табельных установок, работающих в любой климатической зоне России.

Авторами подготовлен и представлен в Федеральное агент ство по техническому регулированию и метрологии перспективный план создания новых стандартов по возобновляемой энергетике. Эти стандарты нужно считать началом большой работы по обеспечению интенсивно развивающейся области необходимым нормативно правовыми документами, согласованнымы с принятыми в междуна родном сообществе правилами.

1. Закон Российской Федерации «О техническом регулировании». 2002.

2. Рустамов Н.А., Андреенко Т.И., Чекарев К.В. Стандартизация и нетра диционная энергетика // Энергия, экономика, техника, экология. 2006.

№12. С. 34-39.

ЭКСТРАКЦИЯ НИЗКОПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ЭНЕРГИИ

ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Канд. техн. наук Е.Д. Сорокодум (ГНУ ВИЭСХ, ООО "Вихре-колебательные технологии" г. Москва) Нас интересует возможности переноса энергии от окру жающей среды (источник энергии) к потребителю. Потребитель это наши производственные, домашние и другие потребности в энергии. Энергия может быть любой физической природы. Между источником энергии и потребителем может находиться некий пре образователь, в задачу которого входит экстракция энергии из ок ружающей среды и преобразование характеристик этой энергии до вида, пригодного потребителю. Обобщенные смещения происходят по связям. Под связями подразумеваются степени свободы, по ко торым может происходить перенос энергии между окружающей средой и потребителем. Степени свободы связывают перенос энер гии любой физической природы между различными областями пространства. Границы и связи преобразователя могут взаимодей ствовать с макромиром и микромиром. Под обобщенной силой подразумевается физическая величина, которая производит сило вое воздействие на среду, в результате которого вызывается дви жение в среде. Обобщенная сила для каждой физической среды имеет определенный физический вид. Например, для механических сред - это сила, для тепловых сред - температура, для электриче ских цепей - электрическое напряжение. Движение в среде зависит от величины обобщенной силы. Если величина обобщенной силы в окружающей среде больше, чем величина обобщенной силы у по требителя, то энергия будет переноситься к потребителю (в этом случае в дальнейшем внешнюю среду будем называть высокопо тенциальной). Если величина обобщенной силы в окружающей среде будет меньше, чем имеет величину обобщенной силы потре битель, то энергия в простом случае не будет переноситься от ок ружающей среды к потребителю (в этом случае внешнюю среду будем называть низкопотенциальной). Все источники энергии можно разделить на два типа: высокопотенциальные (эксплозия) и низкопотенциальные (имплозия), см. рис.1.

Рис. 1. Схема уровня энергий внешней окружающей среды и потребителя По сегодняшним научным представлениям простой прямой переход низкопотенциальной энергии из окружающей спокойной среды к потребителю, имеющего потенциал выше окружающей сре ды, невозможен. Это будет противоречить известным законам: ме ханики (передача энергии возможна телу, которое перемещается под воздействием внешней силы, большей, чем сила сопротивления те ла), термодинамики (второй закон термодинамики), электротехники и аналогичным законам в других видах энергии.

На рис. 1 показан способ экстракции низкопотенциальной энергии (сплошная линия в форме деформированной синусоиды), который заключается в следующем. Между окружающей средой и потребителем помещается преобразователь, состоящий из трех час тей: приемной, трансформирующей и передающей. Преобразователь имеет два входа (от низкопотенциальной среды и от источника энер гии потребителя) и один выход - на потребителя. В общем случае, низкопотенциальными могут являться все виды энергии, от макро мира до микромира, от известных видов энергии до еще неизвест ных. В приемном устройстве создается потенциал энергии ниже, чем имеет соприкасающаяся с ним низкопотенциальная окружающая среда. Тогда, благодаря этому, определенная величина энергии из окружающей среды Qe будет переходить в потенциальную яму (на рис. 1 нижний участок синусоиды). Затем характеристики экстраги рованной энергии изменяются (трансформируются) с низкого по тенциала до потенциала выше, чем имеет потребитель (на рис. часть синусоиды между впадиной и вершиной). Передающая часть (на рис. 1 верхняя часть синусоиды) передает энергию потребителю Q. В этих трех частях преобразователя энергии необходимо соз дать физические процессы в соответствии с поставленными выше задачами. На это необходимо расходовать определенное количество энергии от электросети потребителя E p. Энергия, поступающая по требителю - Q Qe + E p - будет всегда меньше, чем сумма энер гий, поступающих на входы преобразователя (из-за потерь в прием ной, трансформирующей и передающих частей преобразователя).

Тогда коэффициент полезного действия преобразователя энергии Этот преобразователь выполняет функцию экстрактора энер гии низкопотенциальной окружающей среды (усилитель энергии, энергетический насос, инвертор и др. названия). Для оценки эффек тивности его работы можно использовать коэффициент усиления (преобразования) n =.

Коэффициент усиления может быть как больше, так и мень ше единицы. Естественно, что практический интерес будут пред ставлять преобразователи с коэффициентом усиления намного больше единицы. Потребитель платит только за энергию E p, а по лучает энергии в n раз больше, чем получил от электросети.

Если коэффициент усиления достаточно велик, то энергию для работы преобразователя можно брать не от сети, а как часть экс трагированной энергии. В этом случае источник энергии будет ав тономным, т.е. работать без специального источника энергии и обеспечить потребителя надежной и дешевой электрической и теп ловой энергией.

В публикациях, особенно в газетных, часто встречаются за явления, что кем-то придуман или даже сделан источник энергии с коэффициентом полезного действия намного большим единицы.

Этого не может быть. Эти заявления можно объяснить следующим:

или изобретатель ошибается при определении кпд, или при подсчете кпд не учитывает поступление энергии от микромира (вид энергии, который может быть даже неизвестен сегодня), или путает понятия кпд и коэффициент усиления, или информация ложная.

Экстракция тепловой энергии окружающей среды Величина низкопотенциальной тепловой и энергии давления воздушного и водяного столба окружающей среды огромная. Ни чтожной доли этой энергии достаточно, чтобы текла вода во всех реках мира, бушевали ураганы и торнадо и т.п. Отбор ее небольшой части достаточен для удовлетворения всей потребности человечест ва в энергии сейчас и на будущее. Экстракция этой энергии не со провождается загрязнением и повышением температуры окружаю щей среды.

Экстракцию низкопотенциальной тепловой энергии и энер гии давления можно производить по общим принципам преобразо вателя энергии, изложенным выше (см. рис.1). Для экстракции низ копотенциальной тепловой энергии необходимо, чтобы преобразо ватель энергии имел: приемное устройство, создающее потенциаль ную тепловую яму на входе, устройство трансформирующее харак теристики экстрагированной энергии от низкого потенциала до по тенциала выше, чем имеет потребитель и устройство, передающее энергию потребителю (см. рис. 2).

Рис. 2. Схема отбора тепловой энергии от низкопотенциальной окружающей среды и перенос ее потребителю Создание потенциальной тепловой «ямы». В случае теп ловой низкопотенциальной энергии окружающей среды для получе ния тепловой «ямы» уже известны различные способы. Информация о них имеет разрозненный характер, поэтому на рис. 3 сделана по пытка систематизировать ее.

Рис. 3. Способы создания низкопотенциальной тепловой ямы Одним из устройств по экстракции низкопотенциальной теп ловой энергии окружающей среды является известный тепловой на сос. Тепловой насос отбирает низкопотенциальную энергию от ок ружающей среды и передает ее потребителю (процесс показан на рис. 2). В приемной части преобразователя энергии (теплового насо са) с помощью компрессора и других устройств создаются физиче ские условия (потенциальная яма, в которой температура ниже, чем в окружающей низкопотенциальной), когда рабочее тело (фреон, хладон) испаряется, при этом забирает тепловую энергию из низко потенциальной окружающей среды. Затем характеристики рабочего тела изменяются до уровня потенциала выше, чем имеет потреби тель и переносится в передающий часть преобразователя (тепловой нагреватель), где рабочее тело конденсируется и при этом выделяет тепловую энергию, которая отдается потребителю. Чтобы этот про цесс происходил, надо создать температуру в приемном преобразо вателе ниже окружающей холодной среды, а в передающем преоб разователе выше, чем имеется у потребителя. Для поддержания это го процесса используется энергия от внешнего источника энергии (от электросети). Выгода потребителя заключается в том, что он платит только за электроэнергию, а получает тепловую энергию, равную сумме энергий (с учетом потерь) от сети и тепловой энергии от окружающей среды. Тепловая энергия от окружающей среды по лучается «даром» и может в несколько раз превышать величину электрической энергии, необходимой для поддержания физического процесса. Таких устройств уже изготовлено в мире более 12 млн.

штук. Общепринятое название этого устройства - тепловой насос (подразумевается качание тепловой энергии из окружающей среды) - камуфлирует физический процесс происходящего. Это устройство является усилителем мощности (усиливает энергию от электриче ской сети благодаря структуре устройства и поступления в устрой ство внешней энергии от окружающей среды). Коэффициент усиле ния энергии n (отношения полученной тепловой мощности к элек трической энергии внешнего источника) составляет 2-4 раза. Таким образом, за полученную тепловую энергию потребитель платит в 2- раза меньше, чем он платил бы при прямом преобразовании элек трической энергии в тепло.

В последнее десятилетие сделаны серьезные попытки поиска других способов и устройств для экстракции низкопотенциальной тепловой энергии окружающей среды. Было обнаружено, что в аку стических волнах высокой интенсивности образуются зоны с низкой и высокой температурой и между ними возможен перенос энергии.

Это процесс аналогичен тепловому насосу. Эти устройства назвали термоакустическими тепловыми насосами.

Экстракция энергии давления окружающей среды Для экстракции низкопотенциальной энергии давления ок ружающей среды необходимо, чтобы преобразователь энергии имел:

приемное устройство создающее потенциальную «яму» давления на входе, устройство, трансформирующее характеристики экстрагиро ванной энергии от низкого потенциала до потенциала выше, чем имеет потребитель и устройство, передающее энергию потребителю (см. рис.1).

Давление атмосферы или водяного столба связано с гравита ционными силами. При определенных физических условиях (см.

рис. 1) возможна экстракция низкопотенциальной энергии давления окружающей среды. Способы создания области потенциальной энергии давления атмосферы и водяного столба среды представлены на рис. 4.

поверхность ные поверх Рис. 4. Способы создания низкопотенциальной ямы для давления Функции преобразователя энергии может выполнить вихрь со структурой, специально созданной для выполнения этих задач (см. рис. 5). Специальные вихри могут исполнять роль усилителей энергии в полях любой физической природы. Естественно, что для каждого физического поля будут использоваться свои преобразова тели энергии со специфическими элементами.

Рис. 5. Схема экстракции низкопотенциальной энергии с помощью вихря Вихревое движение является одним из наиболее перспектив ных направлений. Но вихри в известных устройствах создаются с помощью вращения различных тел, компрессора и т.п. Коэффициент полезного действия этих приводов невелик. Поэтому нет положи тельных результатов. Нами создан привод, в котором с помощью колебаний специальной формы создаются очень интенсивные вихри при очень малых затратах энергии (вихре-колебательный преобразо ватель энергии). Это достигается тем, что генерация вихря происхо дит с помощью колебаний (это отличается от малоэкономичных способов генерации вихря с помощью различных вращений, ком прессора, трубки Ранка и т.п.). См. наш сайт http://www.vortexosc.com/modules.php?name=Content&pa=showpage&pid= http://www.vortexosc.com/modules.php?name=Content&pa=showpage&pid= http://www.vortexosc.com/modules.php?name=Content&pa=showpage&pid= Эксперименты подтвердили эти эффекты и очень низкие энергетические затраты на генерацию вихря. Следует подчеркнуть, что наши исследования опираются на классическую фундаменталь ную физику и являются продолжением работ Константина Циолков ского, Никола Тесла, Виктора Шаубергера, профессора Александра Предводителева, нобелевского лауреата Ильи Пригожина и многих других.

Торнадо, ураганы и ряд других физических явлений возмож но вначале рождаются как крупномасштабное и относительно мало мощное вращение, генерируемое в атмосфере при определенной комбинации волн. Затем, при определенных условиях, это враща тельное движение экстрагирует низкопотенциальную энергию ок ружающей среды (тепловую, энергию давления атмосферы и других физических полей). И получаются мощные ураганы, торнадо и др.

Само существование торнадо и ураганов подтверждает реальность получения энергии из окружающей среды с помощью вихревого движения, объединяющего в себе аэродинамические, тепловые про цессы и другие процессы многофазных сред.

Вихре-колебательный преобразователь может экстрагиро вать низкопотенциальную энергию спокойной окружающей среды двух типов: тепловую и энергию давления атмосферы или воды рек и океанов.

Для экстракции тепловой энергии необходимо внутри вихря создать потенциальную тепловую яму (вокруг центральной зоны), создать зону с температурой ниже, чем имеет окружающая среда.

Это реально, т.к. такие понижения температуры уже известны, на пример, в трубке Ранке, в интенсивных вихревых циклонах. Затем не представляет принципиальных проблем пропускать через эту хо лодную зону окружающий воздух или воду, которые будут отдавать свою тепловую энергию еще более охлаждаясь (см. рис. 5). Затем эта экстрагированная энергия переносится частицами вихря во внешнюю область вихря, где, благодаря высоким давлениям, вы званным центробежными силами, можно поднять температуру вы ше, чем имеет потребитель. Затем эту, уже высокопотенциальную тепловую энергию, можно известными способами передать потре бителю. В основе описанного выше вихре-колебательного преобра зователя энергии положен принцип теплового насоса созданный с помощью колебаний (без компрессора, без фреона, без лопастей, без дисков).

Для экстракции энергии давления атмосферного воздуха или воды водоемов необходимо создать физические условия, чтобы че рез деформацию внешней или внутренней поверхности вихря про исходила экстракция энергии давления внешней среды.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

ЭНЕРГИИ ДЛЯ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ ОБЪЕКТОВ

АКВАКУЛЬТУРЫ

Канд. техн. наук В.Е. Молотков, А.В. Волков гидробионтов в России, в частности в Дальневосточных морях, в промышленных масштабах находится в стадии становления.

Индустриализация морской аквакультуры определяет развитие новых инженерно-технических решений для создания заводов, цехов, различных подводных технических систем, искусственных рифов и модульных установок для культивирования биообъектов на берегу и акваториях. При этом разрабатываемые гидротехнические системы должны иметь широкий спектр автоматизированного контроля и управления параметров водного технологического потока (температура, соленость, рН, содержание О2 и др.) [1].

Условия климата Дальневосточного региона (прибрежье Японского и юга Охотского морей) определяют ряд проблем развития марикультуры, важнейшей из которых является энергообеспечение современных технологий воспроизводства и выращивания морских организмов в технических сооружениях, расположенных на берегу и прибрежье.

Значительную роль в обеспечении теплом и электричеством технических систем марикультуры могут сыграть солнечная и ветровая энергии.

В мировой практике накоплен опыт использования солнечной энергии для выработки как тепловой, так и электрической энергий. В частности, солнечная энергия широко используется в средних широтах для теплоснабжения бытовых, производственных и сельскохозяйственных объектов (Великобритания, Канада, Италия, Франция, США, Швеция). В Германии эксплуатируются открытые плавательные бассейны емкостью 2100 и 3500 м3 с солнечными нагревателями, установленными на крыше раздевалок, в США более 60 % плавательных бассейнов обогревается за счет солнечной энергии, [2].

По данным Глобального совета по ветровой энергии (GEWC www.gwec.net ) мировое состояние по ветровой энергетике на конец 2006 год по установленной мощности ветроэнергетических станций в мире составила более 74223 МВт против 59091 МВт в 2005 году.

перспективными районами использования солнечной и ветровой энергии для энергообеспечения потребителей различного назначения. Приморский край имеет значительный потенциал возобновляемых источников энергии [3] и относится к регионам России, где солнечную и ветровую энергии целесообразно использовать для целей энергообеспечения и в частности аквахозяйств марикультуры расположенных, как правило, вдали от традиционных энергокоммуникаций (прибрежные и островные территории). Число солнечных дней в году в среднем по краю составляет 310 дней. Наибольшая продолжительность солнечного сияния отмечена для районов акваторий б. Восток, б. Находка, побережья от м. Поворотного до м. Островной, зал. Посьета, о-ва Русский, Попова, Рейники и районы Амурского и Уссурийского продолжительность солнечного сияния в указанных районах акваторий составляет 2300-2400 количество часов в год. В прибрежных районах Приморского края и островных территориях зал. Петра Великого среднемесячное значение скорости ветра составляет для прибрежья 5,1-7,8 м/с., а для островных территорий 4,8-12,4 м/с., среднегодовые значения составляют 5,7 м/с. и 7,1 м/с.

соответственно [4, 5].

В Приморском крае разработаны различные типы водонагревательных установок (СВНУ), преобразующие солнечную энергию в тепловую, которые применяются для круглогодичного теплоснабжения индивидуальных домов, коттеджей и административных зданий [6]. Научные и конструкторские разработки по практическому использованию ветроэнергетических установок в Приморье для обеспечения электроэнергией социальных объектов и производственных предприятий только начинаются [7].

В наиболее простом варианте разработана функциональная схема гидротехнической системы цеха марикультуры для круглогодичного культивирования морских организмов (ракообразных и иглокожих), в которую входят модульные системы тепло- и электрообеспечения, использующие возобновляемые источники энергии рис 1.

Рис. 1. Функциональная схема водо и энерго обеспечения цеха марикультуры:

1 - станция управления, 2 - СВНУ, 3 - ВДЭУ, 4 - резервная емкость морской воды, 5 - емкость подготовки морской воды, 6 – регулировочные клапаны, 7 -элементы нагрева воды, 8 - бассейны культивирования морских организмов, 9 - модули очистки, циркуляционные насосы оборотного водообеспечения, 11 - насос подачи морской воды, 12 - устройство забора морской воды стандартным методикам, и составили:

через ограждающие элементы здания:

на нагрев вентиляционного воздуха:

где: tн - среднемесячная температура наружного воздуха, °С;

tвн температура воздуха в помещении принята равной температуре воды в бассейнах, °С;

n – кратность воздухообмена на м отапливаемого помещения, м3/(ч·м2);

cp – теплоемкость воздуха, кДж/кг·°С.

Среднемесячная температура морской воды в прибрежной полосе на глубине 10 м (б.б. Находка и Восток по [8]) и необходимый температурный режим бассейнов с морской водой по месяцам представлены в таблице 1.

Таблица 1. Температурные режимы в бассейнах и в море

Месяц I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII

бассейнах t0C в море глубина 10 м Затраты энергии на подогрев морской воды, кВт.ч Тепловые потери объекта с учетом ограждения и вентиляции (воздухообмен в помещении принят 0,5 м3/(м2 час.)) составляет 12,2 кВт. Тепловая мощность источника при наличие коэффициента запаса К=1,5 составит N=18 кВт.

Среднемесячная тепловая производительность СВНУ, при установки солнечных коллекторов на стене здания, зависит от сезона года и изменяется от 777 в июле до 1934 кВт.ч/месяц.

Вклад СВНУ в теплоснабжении объекта, с учетом подогрева морской воды в бассейнах (из расчета 200 л/сут. на один бассейн), составляет до 30 % в отопительный сезон, а средний за год ~ 40 % (рис. 2). При применении системы вентиляции с регенерацией теплоты затраты тепловой энергии на вентиляцию можно снизить на 70-90 %.

Используя тепловую энергию сбрасываемой морской воды из бассейнов для подогрева свежей морской воды, можно дополнительно уменьшить затраты тепловой энергии на теплоснабжение, включив систему теплоснабжения тепловой насос.

Также для повышения доли солнечной энергии в теплоснабжении здания возможно последовательное увеличение площади солнечных коллекторов.

Рис. 2. Вклад солнечной энергии в теплоснабжении цеха На данном объекте для теплоснабжения, согласно расчетам возможно применение солнечной водонагревательной установки с площадью солнечных коллекторов 32 м2 и электроподогревом.

Система работает круглогодично в автоматическом режиме. В отопительный период, при недостатке теплоты поступающей от СВНУ, вода в баке водоподготовки догревается электроэнергией, вырабатываемой ВДЭУ. Рассмотренная система теплоснабжения реально осуществима и способна обеспечить круглогодичные потребности объекта. Автоматическое управление работой систем не требует вмешательства, кроме экстренных случаев. Современные солнечные и ветроэнергетические системы рассчитаны на длительный срок эксплуатации. Для повышения доли солнечной энергии в отопительной нагрузке объекта возможно последовательное увеличение площади солнечных коллекторов.

Модельные расчеты рассмотренной схемы теплоснабжения здания цеха с круглогодичным обогревом бассейнов в гидротехнической системе культивирования морских гидробионтов показали, что возобновляемые источники энергии могут быть использованы для обеспечения энергетических потребностей промышленного цеха марикультуры в климатических условиях прибрежья южной части Приморского края. При использовании вентиляции с регенерацией теплоты затраты тепловой энергии на вентиляцию можно снизить до 70-90 %, что в свою очередь увеличит долю солнечной энергии в теплоснабжении объекта.

Расширение выше указанной схемы энергоснабжения от возобновляемых источников энергии возможно, включив дополнительно, наряду с перечисленными нетрадиционными источниками энергии, теплонасосную установку. В качестве источника тепловой энергии служит грунтовый теплообменник или сбросовые подогретые воды из бассейнов.

1. Молотков В.Е. Модели оценок выживаемости морских беспозвоночных в гидротехнических системах марикультуры // Мат. межд. конф.

Технические проблемы освоения мирового океана. ИПМТ ДВО РАН, 2005. С.280-282.

2. Solar thermal technologies for buildings /THE STATE OF THE ART.

Published by James & James (Science Publishers) Ltd 2-12 Camden High Street, London, NW1 0JH, UK, 2003. 240 p.

3. Ильин А.К., Ковалев О.П. Нетрадиционная энергетика в Приморском крае: Ресурсы и технические возможности. Владивосток: ДВО РАН, 1994. 41 с.

4. Научно-прикладной справочник по климату СССР Серия 3, части 1–6, выпуск 26 Приморский край. Приморское территориальное управление по гидрометеорологии, 1988. 417 с.

5. Справочник по климату СССР / Вып. №26. Ветер. Л.: Гидрометеоиздат, 1967. – 189 с.

6. Ковалев О.П., Волков А.В., Лощенков В.В. Использование солнечной энергии в Приморском крае // Вестник ДВО РАН, №5, 2001. С. 92-98.

7. Ковалев О.П., Волков А. В., Лощенков В.В., Фунтусов В.В. Энергия ветра в энергосбережении островных территорий Приморского края (на примере о. Попова) // Тр. Межд. науч. чтен. «Приморские зори-2007», Владивосток, ТАНЭБ, 2007. С. 249-253.

8. Лучин В.А., Тихомирова Е.А., Круц А.А. Океанографический режим вод залива Петра Великого (Японское море) // Известия ТИНРО, 2005, т. 140. С. 130-169.

ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

СЕВЕРО-ЗАПАДА РОССИИ И ПЕРСПЕКТИВЫ

ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В СЕЛЬХОЗПРОИЗВОДСТВЕ

Академик РАСХН В.Д. Попов, канд. техн. наук В.Н. Судаченко, канд. техн. наук Э.А. Папушин (ГНУ СЗНИИМЭСХ) На территории Северо-Запада России, даже в районах с раз витой электроэнергетической системой, имеется значительное коли чество мелких изолированных потребителей, электроснабжение ко торых осуществляется от автономных энергоисточников. [2]. У изо лированных потребителей Севера-Запада России проблемы энерго снабжения стоят наиболее остро. Главными причинами являются плохое техническое состояние энергоисточников, дальний транспорт топлива и зависимость от его поставок. В наиболее труднодоступных районах эта проблема усугубляется ограниченностью сроков сезонно го завоза. У наиболее удаленных потребителей транспортная состав ляющая стоимости привозного топлива достигает 70—80 % [3].

В последние годы тенденция роста использования возобнов ляемых источников энергии (ВИЭ) на территории Северо-Запада Рос сии становится достаточно явной. Использование возобновляемых источников энергии обусловлено:

- экономической нецелесообразностью (в отсутствие господ держки) строительства линий электропередач на территориях с малой плотностью электрических нагрузок;

- дороговизной завоза в отдаленные от промышленных цен тров и низкий коэффициент использования жидкого топлива и угля;

- необходимостью сохранения экологии среды обитания чело века и производства продуктов питания[1].

На территории Северо-Запада России имеются достаточные для практического использования в сельхозпроизводстве запасы всех видов возобновляемых источников энергии.

Наиболее перспективными для освоения ветроэнергетических ресурсов являются арктическое побережье, острова морей Северного Ледовитого океана, а также горные районы и возвышенные места континентальной части, имеющие особые ветровые режимы;

побере жье Финского залива, острова Ладожского и Онежского озер.

В дореволюционной России действовало более 20 тыс. ветря ных мельниц общей мощностью 1 млн кВт. Еще до второй мировой войны ветровые электрогенераторы успешно использовались для энергоснабжения гидрометеостанций на побережье и островах морей Северного Ледовитого океана, характеризующихся высокой интен сивностью и стабильностью ветра [4].

В 1950-е годы отечественными заводами выпускалось до тыс. ветроэнергетических установок (ВЭУ) в год, правда, сравнитель но небольшой мощности (до нескольких десятков киловатт). Более поздний период характеризуется снижением интереса к ветроэнерге тике, и только в конце 1980-х годов разработки ВЭУ возобновились.

На территории Европейского Севера находятся относительно крупные ветроэлектростанции: Заполярная мощностью 8 МВт (г. Воркута), Морская — 30 МВт (Карелэнерго) [5, 6].

Мелкие ВЭУ единичной мощности несколько десятков кило ватт пока не находят у нас широкого применения вследствие невоз можности приобретения их частными владельцами из-за высокой стоимости и отсутствия поддержки со стороны государства.

Гидроресурсы малых рек на территории региона значитель ны, но они практически не используются в целях энергетики. Так, на пример, валовой гидроэнергетический потенциал незарегулирован ных рек Мурманской области равен 1119.7 МВт, валовая энергия 9.808 ТВт.ч.

Валовые гидроэнергетические ресурсы Архангельской облас ти всего в 1.2—2 раза превышают аналогичные ресурсы Мурманской области. При этом удельная насыщенность гидроресурсов в Архан гельской области самая низкая на европейском Севере России (около 4000 кВт ч/км2 в год). Однако до начала 70-х гг. в области существо вало более 60 малых ГЭС, которые затем были заменены на более дешевые (для условий бывшего СССР) дизельные энергоустановки [7].

В последнее время в стране возобновились работы по проек тированию и строительству малых и микроГЭС. Например, в Респуб лике Карелия в дополнение к существующим с середины 1990-х годов эксплуатируются новые МГЭС: 60 кВт в Киви-Койву и 5 кВт в Лах денпохском районе.

Запасы геотермальной энергии подразделяются на запасы термальных вод, которые могут быть использованы для отопления и горячего водоснабжения, и запасы пароводяной смеси, которые могут быть использованы для производства электроэнергии на геотермаль ных электростанциях (ГеоТЭС). В районах Европейского Севера со средоточено 10 % перспективных геотермальных ресурсов России [3].

Особое место среди ВИЭ занимает древесина, внимание к ко торой как к топливу для производства не только тепла, но и электро энергии заметно усиливается с начала 1990-х годов. На практике же среди энергоисточников, использующих в качестве топлива древеси ну, широко распространены лишь печи индивидуального жилого сек тора и мелкие котельные. Однако эффективность бытовых отопи тельных печей не превышает 10 %.

Вместе с тем лесные ресурсы Севера велики, здесь находятся до 50 % общих запасов древесины и более 40 % всех запасов эксплуа тационного лесного фонда страны. Прирост древесины в лесистых районах колеблется от 0,8 до 1,4 м3/га. Доля древесины хвойных по род в общих ее запасах составляет 80—95 % [8].

Промышленные запасы торфа сосредоточены в основном в Карелии и Архангельской области.

Запас торфа Архангельской области в границах промышлен ной залежи по данным «Торфяного фонда РСФСР» [10] оценивается в 47.5 млрд. м3 торфа-сырца или в 7180.2 млн. т топливного торфа процентной влажности.

В районах Северо-Запада России применение энергоустано вок, использующих солнечную энергию, может быть целесообразно только в локальных зонах особого природопользования при отсутст вии других видов ВИЭ. Солнечная энергия эффективно используется в летнее время в сельскохозяйственном производстве как источник лучистой и низкопотенциальной тепловой энергии. [9] С учетом наличия возобновляемых энергоресурсов и сущест вующих систем автономного энергоснабжения сельских территорий Северо-Запада России возможны три основных варианта автономно го энергоснабжения объектов сельхозпроизводства:

дизель-электрическая станция (ДЭС) для электроснабжения и печей (водогрейных котлов) для теплоснабжения;

использование ВИЭ (ВЭС, Микро ГЭС, Мини ТЭЦ и т.д.);

гибридной энергоустановки, которая включает какие-либо ВИЭ, которые работают совместно с традиционными (ДЭС, ВИЭ отличаются неравномерным графиком выработки энергии.

Для обеспечения гарантированного энергоснабжения целесообразно использовать третий вариант, то есть комбинировать ВИЭ с традици онными энергоисточниками.

На сельскохозяйственных объектах имеются следующие основ ные потребители тепловой энергии: системы отопления, микроклима та, сушки, горячего водоснабжения и т.п.

В общем случае потребитель может использовать все имеющие ся на его территории ВИЭ с экономическим потенциалом достаточ ным для целей энергообеспечения его объектов.

Наиболее общий вариант энергоустановки, сочетающей тради ционные и возобновляемые энергоисточники, приведен на рис.1 [11].

Рис. 1. Схема энергоустановки, сочетающей нетрадиционные В данном случае осуществляется централизованное тепло снабжение всех потребителей. В схеме имеется теплоаккумулирую щий бак. От солнечного коллектора вода нагревается при помощи теплообменника, расположенного в нижней части бака. От ВЭУ и МикроГЭС вода нагревается при помощи ТЭНов, которые находятся в средней части бака. Для нагрева воды от печи имеется дополни тельный контур. Вода забирается из бака проходит через печь и воз вращается обратно в бак. Из теплоаккумулирующего бака забирает ся вода с температурой 50-60° для нужд отопления, микроклимата и сушки. Внутри теплоаккумулирующего бака имеется бойлер горя чей воды. Подобное размещение бойлера позволяет понизить потери тепловой энергии, так как вода в бойлере имеет высокую температу ру – 70-80°С. Из бойлера вода забирается на нужды горячего водо снабжения. Печь может работать на твердом топливе (дрова, уголь) и жидком (биотопливо, дизельное топливо). Для хранения дизельно го топлива и биотоплива, которое производиться пиролизной уста новкой, имеются 2 резервуара.

ВЭУ и МикроГЭС через выпрямитель заряжают аккумуля торную батарею. Инвертор преобразует энергию, запасенную в АКБ, в стандартное трехфазное напряжение 380В/50Гц. Когда АКБ разря диться ниже допустимого уровня, инвертор переключает нагрузки на ДЭС. При наличии биотоплива ДЭС работает на биотопливе, при отсутствии биотоплива ДЭС работает на дизельном топливе. ДЭС имеет мощность равную пиковой мощности электропотребления.

Если АКБ полностью заряжена, ВЭУ и МикроГЭС переключаются на ТЭН, который нагревает воду в теплоаккумулирующем баке, а цепь ФЭП размыкается.

Для реализации данной методики оптимизации проектиро вания энергоустановок с использованием ВИЭ разработана матема тическая модель оптимизации.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 14 |
 




Похожие материалы:

«Российская академия сельскохозяйственных наук Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ) Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина (МГАУ) ФГНУ Российский научно-исследовательский институт информации и технико-экономических исследований по инженерно-техническому обеспечению АПК (ФГНУ РОСИНФОРМАГРОТЕХ) ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ И ...»

«Российская академия сельскохозяйственных наук Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ) Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина (МГАУ) ФГНУ Российский научно-исследовательский институт информации и технико-экономических исследований по инженерно-техническому обеспечению АПК (ФГНУ РОСИНФОРМАГРОТЕХ) ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ И ...»

«Российская академия сельскохозяйственных наук Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ) Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина (МГАУ) ФГНУ Российский научно-исследовательский институт информации и технико-экономических исследований по инженерно-техническому обеспечению АПК (ФГНУ РОСИНФОРМАГРОТЕХ) Открытое акционерное ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ АГРОХИМИИ им. Д. Н. ПРЯНИШНИКОВА ПОЧВЕННЫЙ ИНСТИТУТ им. В. В. ДОКУЧАЕВА УТВЕРЖДАЮ УТВЕРЖДАЮ Министр сельского хозяйства Президент Российской академии Российской Федерации сельскохозяйственных наук _А. В. Гордеев _Г. А. Романенко 24 сентября 2003 г. 17 сентября 2003 г. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ПРОВЕДЕНИЮ КОМПЛЕКСНОГО МОНИТОРИНГА ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ ...»

«МЕЛИОРАЦИЯ: ЭТАПЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ Материалы международной научно- производственной конференции Москва 2006 РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации имени А.Н.Костякова МЕЛИОРАЦИЯ: ЭТАПЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ Материалы международной научно-производственной конференции, посвященной 40-летию начала осуществления широкомасштабной программы мелиорации Москва 2006 УДК 631.6 М 54 ...»

«ПЧЕЛОВОДСТВО А.Г МЕГЕДЬ В.П. ПОЛИЩУК Допущено Государственным агропромышленным комитетом Украинской ССР в качестве учебника для средних специальных учебных заведений по специальностям Пчеловодство и Зоотехния Киев Выща школа 1990 ББК 46.91я723 М41 УДК 638.1(075.3) Рецензенты: преподаватель М. И. Совкунец (Борзнянский совхоз-техникум Черни говской области), И. Ф. Доля (заведующий пчелофермой Республиканского учеб но-производственного комбината по пчеловодству) Переведено с издания: Мегедь О. Г., ...»

«Санкт-Петербургский государственный университет. Институт наук о Земле ГНУ Центральный музей почвоведения им. В.В. Докучаева ГНУ Почвенный институт им. В.В. Докучаева Фонд сохранения и развития научного наследия В.В. Докучаева Общество почвоведов им. В.В. Докучаева МАТЕРИАЛЫ Международной научной конференции XVII Докучаевские молодежные чтения посвященной 110-летию Центрального музея почвоведения им. В.В. Докучаева НОВЫЕ ВЕХИ В РАЗВИТИИ ПОЧВОВЕДЕНИЯ: СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ КАК СРЕДСТВА ПОЗНАНИЯ ...»

«Санкт-Петербургский государственный университет ГНУ Центральный музей почвоведения им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии ГНУ Почвенный институт им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии Фонд сохранения и развития научного наследия В.В. Докучаева Общество почвоведов им. В.В. Докучаева МАТЕРИАЛЫ Международной научной конференции XVI Докучаевские молодежные чтения посвященной 130-летию со дня выхода в свет книги Русский чернозем В.В. Докучаева ЗАКОНЫ ПОЧВОВЕДЕНИЯ: НОВЫЕ ВЫЗОВЫ 4– 6 марта 2013 года ...»

«Санкт-Петербургский государственный университет ГНУ Центральный музей почвоведения им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии ГНУ Почвенный институт им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии Фонд сохранения и развития научного наследия В.В. Докучаева Общество почвоведов им. В.В. Докучаева МАТЕРИАЛЫ Международной научной конференции XV Докучаевские молодежные чтения посвященной 150-летию со дня рождения Р.В. Ризположенского ПОЧВА КАК ПРИРОДНАЯ БИОГЕОМЕМБРАНА 1– 3 марта 2012 года Санкт-Петербург ...»

«Санкт-Петербургский государственный университет ГНУ Центральный музей почвоведения им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии ГНУ Почвенный институт им. В.В.Докучаева Россельхозакадемии Фонд сохранения и развития научного наследия В.В. Докучаева Общество почвоведов им. В.В. Докучаева МАТЕРИАЛЫ Всероссийской научной конференции XIV Докучаевские молодежные чтения посвященной 165-летию со дня рождения В.В.Докучаева ПОЧВЫ В УСЛОВИЯХ ПРИРОДНЫХ И АНТРОПОГЕННЫХ СТРЕССОВ 1– 4 марта 2011 года Санкт-Петербург ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ДЕПАРТАМЕНТ НАУЧНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКИ И ОБРАЗОВАНИЯ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ВЕТЕРИНАРНОЙ МЕДИЦИНЫ СЕВЕРО-ЗАПАДНАЯ ВЕТЕРИНАРНАЯ АССОЦИАЦИЯ МАТЕРИАЛЫ МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНОЙ КОНФЕРЕНЦИИ СТУДЕНТОВ, АСПИРАНТОВ И МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ ЗНАНИЯ МОЛОДЫХ ДЛЯ РАЗВИТИЯ ВЕТЕРИНАРНОЙ МЕДИЦИНЫ И АПК СТРАНЫ Санкт-Петербург 2012 1 УДК: 619 (063) Материалы международной научной конференции студентов, аспи рантов и молодых ученых Знания ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ГРОДНЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ МАТЕРИАЛЫ ХІІ МЕЖДУНАРОДНОЙ СТУДЕНЧЕСКОЙ НАУЧНОЙ КОНФЕРЕНЦИИ (Гродно, 18-20 мая 2011 года) В ТРЕХ ЧАСТЯХ ЧАСТЬ 3 АГРОНОМИЯ ЗАЩИТА РАСТЕНИЙ ЗООТЕХНИЯ ВЕТЕРИНАРИЯ ТЕХНОЛОГИЯ ХРАНЕНИЯ И ПЕРЕРАБОТКИ ОБЩЕСТВЕННЫЕ НАУКИ К 60-летию вуза Гродно УО ГГАУ УДК 63 (06) ББК М Материалы ХІІ Международной студенческой научной конференции. – Гродно, 2011. – ...»

«Казанский (Приволжский) федеральный университет Общество почвоведов им. В.В. Докучаева Институт проблем экологии и недропользования АН РТ НАСЛЕДИЕ И.В. ТЮРИНА В СОВРЕМЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ В ПОЧВОВЕДЕНИИ Материалы международной научной конференции Казань, 15-17 октября 2013 г. И.В.Тюрин (1892-1962) Казань 2013 УДК 631.4 ББК 40.3 Печатается по решению Ученого совета Института фундаментальной медицины и биологии ФГБОУ ВПО Казанский (Приволжский) федеральный университет Наследие И.В. Тюрина в ...»

«ISSN 1561-1124 МАТЕРИАЛЫ ПО ИЗУЧЕНИЮ РУССКИХ ПОЧВ ВЫПУСК 7 (34) Издательство Санкт-Петербургского университета 2012 САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА ПОЧВОВЕДЕНИЯ И ЭКОЛОГИИ ПОЧВ ЦЕНТРАЛЬНЫЙ МУЗЕЙ ПОЧВОВЕДЕНИЯ ИМ. В.В.ДОКУЧАЕВА МАТЕРИАЛЫ ПО ИЗУЧЕНИЮ РУССКИХ ПОЧВ ВЫПУСК 7 (34) Издание основано в 1885 г. А.В. Советовым и В.В. Докучаевым Издательство С.-Петербургского университета 2012 УДК 631.4 ББК 40.3 М34 Редакционная коллегия: Б.Ф. Апарин (председатель), Е.В. Абакумов, ...»

«ISSN 1561-1124 МАТЕРИАЛЫ ПО ИЗУЧЕНИЮ РУССКИХ ПОЧВ ВЫПУСК 6 (33) Издательство Санкт-Петербургского университета 2009 САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА ПОЧВОВЕДЕНИЯ И ЭКОЛОГИИ ПОЧВ ЦЕНТРАЛЬНЫЙ МУЗЕЙ ПОЧВОВЕДЕНИЯ ИМ. В.В.ДОКУЧАЕВА МАТЕРИАЛЫ ПО ИЗУЧЕНИЮ РУССКИХ ПОЧВ ВЫПУСК 6 (33) Издание основано в 1885 г. А.В. Советовым и В.В. Докучаевым Издательство С.-Петербургского университета 2009 УДК 631.4 + 577.34 ББК 40.3 М34 Редакционная коллегия: И.А. Горлинский (председатель), Б.Ф. ...»

«X ДАЛЬНЕВОСТОЧНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ ПО ЗАПОВЕДНОМУ ДЕЛУ МАТЕРИАЛЫ КОНФЕРЕНЦИИ 25-27 сентября 2013 г. г. Благовещенск АМУРСКИЙ ФИЛИАЛ БОТАНИЧЕСКОГО САДА-ИНСТИТУТА ДВО РАН АМУРСКИЙ ФИЛИАЛ WWF РОССИИ БЛАГОВЕЩЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ РОССИЙСКИЙ ФОНД ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ АМУРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ СОЦИАЛЬНО-ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОЮЗА АМУРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ РУССКОГО БОТАНИЧЕСКОГО ОБЩЕСТВА СОВЕТ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ АФ БСИ ДВО РАН X ДАЛЬНЕВОСТОЧНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ ПО ЗАПОВЕДНОМУ ДЕЛУ 25-27 сентября ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФГОУ ВПО УЛЬЯНОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ – ФИЛИАЛ ФГОУ ВПО УЛЬЯНОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ МАТЕРИАЛЫ IX МЕЖДУНАРОДНОЙ СТУДЕНЧЕСКОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ С МЕЖДУНАРОДНЫМ УЧАСТИЕМ 31 марта 2011 Димитровград 2011 г. УДК 631 Редакционная коллегия: Главный редактор Х.Х. Губейдуллин Научный редактор Т.А. Мащенко Редакционная коллегия И.И. Шигапов А.М. Кадырова ...»

«Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежский государственный аграрный университет имени К.Д. Глинки (Россия) Германо-российский кооперационный проект Развитие и внедрение современных технологий производства молока и говядины в РФ III РОССИЙСКО-ГЕРМАНСКАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ Перспективы развития сельского хозяйства: кормопроизводство и кормление КРС как предпосылка высокой продуктивности в молочном и мясном скотоводстве ...»

«Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Рязанский государственный университет имени С.А. Есенина В.А. Марков, Е.С. Иванов, Е.А. Лупанов Биоразнообразие и охрана природы Учебное пособие Рязань 2009 ББК 20.1я73 М26 Печатается по решению учебно-методического совета Государ ственного образовательного учреждения высшего профессиональ ного образования Рязанский государственный университет имени С.А. Есенина в соответствии с ...»






 
© 2013 www.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.