К.т.н. Кошкин И. В., Виничук Н. В.
Костанайский
государственный университет имени А.Байтурсынова, Казахстан;
В
современном обществе, в виду сокращение запасов углеводородного сырья, все
острее встает вопрос об энергосбережении и использовании возобновляемых
источников энергии. В настоящее время доля возобновляемых источников энергии в
энергопотреблении Казахстана ничтожно мала, и составляет 0,02% (рисунок 1). В
то время как в развитых странах доля применения возобновляемых источников
энергии составляет существенную часть в энергопотреблении [1].
Рисунок 1 –
Доля использования альтернативных источников энергии от общего
энергопотребления (%).
Вопросы
энергопотребления решаются уже на законодательном уровне, так 13 января 2012 года Президент Казахстана подписал Закон «Об энергосбережении и
повышении энергоэффективности». Закон направлен на формирование национальной
инфраструктуры в сфере энергосбережения для обеспечения перехода экономики на
энергоэффективное развитие.
На рисунке 2
представлена диаграмма распределения основных видов автономных и возобновляемых
источников энергии по Республике Казахстан, официально зарегистрированных [2].
Рисунок 2 –
Диаграмма распределения автономных и возобновляемых источников энергии.
На диаграмме
выделено, что основную долю в применении альтернативных и возобновляемых
источников энергии, занимают тепловые насосы. Тепловые насосы являются одним из
наиболее перспективных возобновляемых источников энергии, т.к. его
использование не зависит от погодных условий (сила ветра, солнечная энергия). В
связи с этим, доля тепловых насосов в
возобновляемых источниках энергии Казахстана составляет 78%. Однако в доле
выработки тепловой энергии относительно традиционных котельных установок и ТЭЦ
использование тепловых наосов очень мало. В связи с этим необходимо произвести
анализ низкого использования тепловых насосов для выработки тепловой энергии.
Концепция
тепловых насосов была разработана ещё в 1852 году выдающимся британским физиком
и инженером Уильямом Томсоном (Лордом
Кельвином) и в дальнейшем усовершенствована и детализирована австрийским
инженером Петером Риттер фон Риттингером. Петера Риттера фон Риттингера считают
изобретателем теплового насоса, ведь именно он спроектировал и установил первый
известный тепловой насос в 1855 году. Дальнейшее своё развитие теплонасосные установки получили только в
20-х и 30-х годах XX века, когда в Англии была создана первая установка
предназначенная для отопления и горячего водоснабжения с использованием тепла
окружающего воздуха.
Был
произведен анализ факторов, которые влияют на работу и эксплуатацию
теплонасосных установок именно в температурных условиях Северного Казахстана, в
ходе которых определены проблемы и технические
недостатки для использования тепловых насосов, такие как:
- Высокая стоимость электроэнергии. Существенно
ограничивают применение тепловых насосов
установленные энергетическими компаниями ограничения на потребление
электроэнергии. Неуклонно растущая стоимость электроэнергии, которая является
первичным источником энергии в тепловых насосах, также отталкивает
потребителей. Помимо этого существует
проблема получения технических условий на установку тепловых насосов, что
является дополнительным барьером применения тепловых насосов, как впрочем, и
для всех видов систем нетрадиционной и возобновляемой энергетики ;
- нестабильность автоматики в
условиях резко-континентального климата
Казахстана. Многие потребители сталкиваются с недостаточной
проработанностью датчиков, режимов работы, неприспособленностью их к нашим
климатическим условиям. В следствии этого, в этом году встала проблема отказов тепловых насосов во время сильных
морозов на севере Казахстана;
- экологическая безопасность. Шестого апреля 2011 года, глава государства,
Нурсултан Назарбаев подписал поправки к Монреальскому протоколу по веществам,
разрушающим озоновый слой. Рабочим веществом
современных тепловых насосов зачастую является фреон. Причем используется как
правило фреоны, запрещенные Монреальским протоколом;
- конструктивные особенности (несовершенства теплообменников). Эффективность
теплообмена зависит от материала и формы теплообменников. Несовершенство
материалов теплообменников не позволяет достаточно эффективно производить
теплообмен, вследствие этого снижается
кпд установки.
Для более эффективного использования тепловых насосов в условиях резко-континентального климата Северных регионов
Казахстана необходимо:
- Снизить потребление электроэнергии;
-
усовершенствовать тепловую автоматику;
- применять экологически чистые вещества;
- усовершенствовать конструкцию
теплообменников.
Литература:
1.
Отчет: «Исследование отрасли
альтернативной энергетики Республики Казахстан» IGM consulting company. По заказу
АО «Национальный Инновационный Фонд» 1.11.2008.
2.
«Казахстан: Введен в эксплуатацию один из
крупнейших объектов с воздушными тепловыми насосами на территории СНГ» - отчет
по энергосбережению, компания ООО «Сантехсистемс», оф. дилер Шведской компании
Octopus Energi AB, 2012.