Технические науки / 5. Энергетика

Магистрант Жаумбаев М.М., к.т.н. Тулегенов К.К., к.т.н. Хамсин А.М.

Западно-Казахстанский аграрно-технический университет им. Жангир хана, Уральск, Казахстан

Методы оценки ресурсов возобновляемых источников энергии в электроэнергетике ЗКО

Сегодня в мире использование возобновляемых источников энергии (ВИЭ) достигло промышленного уровня, ощутимого в энергобалансе ряда стран, и масштабы их применения непрерывно и интенсивно возрастают.

По мере стабилизации нефтяного рынка и снижения мировых цен на нефть в 1980-е годы главным стимулом развития ВИЭ стали экологические соображения, тем более, что природоохранная идеология к этому времени прочно укоренилась в общественном сознании в развитых странах. В целом же использование ВИЭ пока рассматривается как альтернативная резервная технология в области энергетики, развитие которой необходимо, поскольку наперед неизвестно, в какие сроки и какие масштабные ограничения могут быть наложены на традиционную топливную и ядерную энергетику вследствие ее влияния на окружающую среду. Поэтому данное направление признано во многих странах одним из приоритетных направлений в энергетике.

Возобновляемые источники энергии — это детерминированные и случайные потоки энергии, возникающие в атмосфере и на поверхности планеты в результате взаимодействия веществ, сил и энергии. Возобновляемая энергия — это солнечное излучение, энергия ветра, рек и водотоков, приливов, биомассы (дрова, бытовые и сельскохозяйственные отходы, отходы животноводства, птицеводства, лесозаготовок, лесной, деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности), геотермальная энергия, а также рассеянная тепловая энергия (тепло воздуха, воды океанов, морей и водоемов). Все перечисленное многообразие является производным трех космических проявлений: энергии Солнца, внутреннего тепла Земли и энергии орбитального движения небесных тел, причем солнечное излучение по мощности превосходит остальные более чем в 1000 раз. Невозобновляемыми источниками энергии являются нефть, природный газ, уголь, ядерное топливо. При достигнутом уровне мировой добычи запасов угля хватит на 320-400 лет, нефти — на 35-60 лет и газа — на 44-70 лет. Между тем теоретический потенциал солнечной энергии, приходящий па Землю в течение года, превышает все извлекаемые запасы органического топлива в 10-20 раз. Экономический потенциал возобновляемых источников энергии оценивается в 20 млрд. т у.т. в год. что в 2 раза превышает объем годовой добычи всех видов органического топлива. И это определяет путь развития энергетики будущего, не такого уже и далекого. Основные достоинства возобновляемых источников энергии — неисчерпаемость и экологическая чистота. Их использование не изменяет теплового баланса планеты. Эти качества и послужили причиной бурного развития возобновляемой энергетики и весьма оптимистических прогнозов их развития в ближайшем десятилетии. Возобновляемые источники энергии играют значительную роль в решении трех глобальных проблем, стоящих перед человечеством: энергетика, экология, продовольствие.

Годовое количество энергии солнечной радиации, поступающей на 1 м² территории, составляет около 1250 кВт·ч. Это означает, что потенциальный теоретический ресурс солнечной энергетики на всей территории Западно-Казахстанской области (ЗКО) составляет приблизительно 5,48·10¹⁴ кВт·ч/г. Даже при КПД преобразования 15% и использовании под солнечные энергоустановки 0,1% территории технический ресурс составит 1,83·10¹¹ кВт·ч/г. Это значение в 5 раз больше довоенной выработки электроэнергии в стране и существенно больше, чем ресурсы всех других возобновляемых первичных источников энергии. Поэтому государственная энергетическая политика в ЗКО должна строиться с учетом развития гелиоэнергетики.

Следует отметить, что технологии гелиоэнергетики позволяют использовать энергию солнечного излучения как для производства электроэнергии, так и для производства тепла, необходимого в ряде отраслей промышленности, в сельском хозяйстве. Другие источники возобновляемой энергии, в том числе гидроэнергия и энергия ветра, практически полностью преобразуются только в электрическую энергию.

Развитие гелиоэнергетики как источника электроэнергии для электроэнергетических систем связано с необходимостью крупных капиталовложений. Несмотря на значительные успехи производителей солнечных батарей в деле снижения стоимости их производства и повышении КПД преобразования энергии, все же стоимость вырабатываемой электроэнергии пока оказывается заметно большей, чем на традиционных энергоустановках. Это объясняется низким КПД солнечных элементов, а также дороговизной материалов, из которых делаются эти элементы.

ЗКО располагает значительными ресурсами солнечной энергии, существенно превышающими ресурсы всех других возобновляемых энергоисточников. Использование 0,1% территории ЗКО с КПД 15% преобразования энергии Солнца в электрическую даст примерно в 5 раз больше электроэнергии, чем ее вырабатывалось в наиболее благополучные экономические годы развития ЗКО.

Литература:

1. Энергетическое оборудование для использования нетрадиционных и возобновляемых источников энергии: Справочник-каталог. Виссарионов В.И., Белкина С.В., Дерюгина Г.В., Кузнецова В.А., Малинин Н.К. М.: АО "Новые и возобновляемые источники энергии", 2004. 448 с.

2. Твайделл Дж., УэйрА. Возобновляемые источники энергии: Пер. с англ. М.: Энергоатомиздат. 1990. 392 с.