МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

РЕСПУБЛИКАНСКИЙ ИНСТИТУТ ИННОВАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине «Производственные технологии»

На тему:

Нетрадиционная энергетика – сущность, виды, перспективы развития в республике Беларусь

Проверил: профессор Пустовалов В.К.

Выполнила: слушатель группы 2020812

Турина Ю.А.

Минск 2008

ВВЕДЕНИЕ

1.2 Тепловые гелиоустановки

2. Биоэнергетика

2.1Общие сведения

2.2 Биомасса - аккумулятор солнечной энергии

2.3 Фотосинтез на службе энергетики

2.4 Время и место получать энергию из когенерационных установок

3. Гидроэнергетика в Беларусии

3.1Общие сведения

3.2 Описание работы гидроэлектростанций

3.3 Гидроэлектростанции и жизненная среда

4.Ветроэнергетика

4.1 Общие сведения

4.2 Классификация и принцип действия ветроэлектрических установок

4.3 Ветряные мельницы на службе человека

4.4 Как хранить энергию ветра?

4.5 Перспективы использования энергии ветра в агропромышленном комплексе Республики Беларусь

5.Сравнение возобновляемых топливно-энергетических ресурсов

Заключение

Приложение

Литература

Введение

Под нетрадиционными (альтернативными или возобновляемыми) топливно-энергетическими ресурсами (ТЭР) понимают энергетические ресурсы рек, водохранилищ и промышленных водостоков, энергию ветра, солнца, биомассы, сточных вод и твердых бытовых отходов. Энергообъекты, использующие альтернативные ТЭР для получения тепловой, механической и электрической энергии, называют альтернативными источниками энергии.

Основной особенностью возобновляемых источников энергии является то, что воспроизводство их энергетического потенциала происходит быстрее, чем расходование. Установки, работающие на возобновляемых источниках, оказывают гораздо меньшее воздействие на окружающую среду, чем традиционные потоки энергии. Государственная программа Республики Беларусь на период до 2020 г. предусматривает использование нетрадиционных источников энергии в нарастающих масштабах. С учетом природных условий республики предпочтение отдается малым гидроэлектростанциям, ветро- и биоэнергетическим установкам, установкам для сжигания отходов растениеводства и бытовых отходов, гелиоводоподогревателям. В Государственной программе потенциал экономии традиционных (ископаемых) ТЭР за счет использования альтернативных источников энергии к 2020 г. оценивается примерно в 5 млн. т у. т. (более 15 % от всех ТЭР). В отличие от многих других мероприятий использование альтернативных ТЭР дает реальную, легко учитываемую экономию топлива и социальный эффект. Альтернативные источники энергии зачастую не требуют транспортирования, удобны для локального энергоснабжения небольших удаленных объектов, что особенно важно для агропромышленных комплексов (АПК). При выборе источников энергии следует иметь в виду их качество, оценивающееся долей энергии, которая может быть превращена в механическую работу.Возобновляемые источники энергии по их качеству условно делятся на три группы:

Источники механической энергии довольно высокого качества: около 30% - ветроустановки, 60% - гидроустановки, 75% - волновые и приливные станции;

Источники тепловой энергии с качеством не более 35% - прямое или рассеянное солнечное излучение, биотопливо;

Источники энергии, использующие фотосинтез и фотоэлектрические явления, имеют различное качество на разных частотах излучения; в среднем КПД (коэффициент полезного действия) фотопреобразователей составляет примерно 15%. Далее, характеризуя возможности различных возобновляемых энергетических ресурсов (ЭР), уделим особое внимание целесообразности их развития и использования в энергобалансе республики.

1. Использование солнечной энергии в Республике Беларусь

Для всей территории республики поступление солнечной энергии составляет около 208∙10 12 кВт∙ч в год или 256∙10 9 т у. т. при планируемом потреблении в 2020 г. всех видов ТЭР (топливно-энергетические ресурсы) 32,8∙10 6 т у. т. Это в 7800 раз превышает потребность нашей республики в энергоресурсах и говорит о больших потенциальных возможностях гелиоэнергетики. На нашей планете за счет естественных процессов и производственно-хозяйственной деятельности человека происходит преобразование солнечной энергии в другие виды. Общая схема этих процессов приведена на рис. 1.

Рис.1. Преобразование солнечной энергии.

Способы утилизации солнечной энергии можно разделить на три большие группы:

1)прямое преобразование солнечной энергии в тепловую и электрическую;

2)непрямое преобразование - использование энергии ветра, морских волн, океанских течений, температурного перепада океанов и т. д.;

3)биологическое преобразование - сжигание биомассы, газификация городских и сельскохозяйственных отходов и т. д.

Для территории Беларуси свойственна относительно малая интенсивность солнечной радиации и существенное изменение её в течение суток и года. В этой связи необходимо отчуждение значительных участков земли для сбора солнечного излучения, весьма большие материальные и трудовые затраты. По оценкам, для обеспечения потребностей Беларуси в электроэнергии при современном технологическом уровне требуемая площадь фотоэлектрического преобразования составляет 200-600 км 2 , то есть 0,1 – 0,3 % площади республики. Появились предложения об использовании территории Чернобыльской зоны для строительства площадок солнечных и ветровых электростанций. Для нашей республики реально использование солнечной энергии для сушки кормов, семян, фруктов, овощей, подъёма и подогрева воды на технологические и бытовые нужды. В результате возможная экономия ТЭР оценивается всего в 5 тысяч тонн условного топлива в год (тыс. т у. т. / г.). В республике начат выпуск гелиоводонагревателей и уже накоплен некоторый опыт в их эксплуатации.

1.2 Тепловые гелиоустановки

Наиболее простым способом использования солнечной энергии для бытовых и промышленных нужд является ее преобразование в тепловую энергию. Тепловая гелиоустановка включает в себя:

Приемник, в котором происходит поглощение и преобразование солнечного излучения в тепловую энергию;

Передающее устройство с теплоносителем;

Теплоаккумулятор и другие элементы.

В качестве приемника используют коллекторы различных типов и конструкций. В основе функционирования плоского коллектора лежит парниковый эффект. Плоские коллекторы предпочтительны при нагреве теплоносителя до температуры не выше 100 о С, а эффективность их работы зависит от светопропускающих и теплоизолирующих свойств покрытия, а также поглощающих свойств нагреваемого тела. Тепловая гелиоустановка с плоским коллектором для обеспечения более надежного теплоснабжения должна оборудоваться тепловым аккумулятором. Концентрирующие коллекторы используют в случаях, когда требуется получить температуру нагрева более 100 о С. Объемные коллекторы используют солнечное излучение для нагрева больших объемов воздуха, воды, почвы, строительных конструкций и других поглотителей тепла. Для объектов АПК использование тепловых гелиоустановок очень перспективно. Установка небольшой мощности с площадью коллектора до 10 м 2 способна обеспечивать горячей водой отдельно стоящий сельский дом с семьей 4 - 5 человек с апреля по октябрь. В отопительный период применение таких установок, а также объемных коллекторов, позволит существенно снизить затраты топлива для отопления здания.

2. Биоэнергетика

2.1Общие сведения

Биоэнергетика - это наука, изучающая механизмы и закономерности преобразования энергии в процессах жизнедеятельности организмов, энергетические процессы в биосфере. Биомасса - общая масса растений, микроорганизмов и животных, приходящаяся на единицу площади или объема их обитания. Численно она выражается в массе сырого или сухого вещества (кг/м 2 ; кг/га; кг/м 3 и т. д.). Биомассу растений называют фитомассой, животных организмов - зоомассой. В Государственной программе вопросам использования фитомассы, коммунальных отходов, отходов растениеводства, получения биогаза, топливного эталона и биодизельного топлива в качестве возобновляемых ТЭР уделяется серьезное внимание. Общий годовой объем использования в Республике Беларусь этих энергоресурсов к 2010 г. оценивается примерно в 113 тыс. т у. т., а потенциальный запас составляет более 3,7 млн. т у. т. Эти цифры не учитывают использование древесного топлива, отходов деревообработки и лигнина в качестве топлива, потенциальный запас которых оценивается примерно в 7,58 млн. т у. т. Годовое использование к 2010 г. этих видов энергоресурсов планируется в объеме около 3,1 млн. т у. т. .

Альтернати́внаяэнерге́тика - совокупность перспективных способов получения энергии, которые распространены не так широко, как традиционные, однако представляют интерес из-за выгодности их использования при низком риске причинения вреда экологии района.

Направления альтернативной энергетики ветроэнергетика : Автономныеветрогенераторы

Гелиоэнергетика Солнечный водонагревательальтернативная гидроэнергетика, Приливныеэлектростанции,Волновыеэлектростанции,Мини и микро ГЭС (устанавливаются в основном на малых реках)Водопадные электростанции

геотермальная энергетика Тепловые электростанции (принцип отбора высокотемпературных грунтовых вод и использования их в цикле),Грунтовые теплообменники (принцип отбора тепла от грунта посредством теплообмена)]космическая энергетика биотопливо Получениебиодизеля Перспективы На возобновляемые (альтернативные) источники энергии приходится всего около 1 % мировой выработки электроэнергии.. Приливные электростанции (ПЭС) пока имеются лишь в нескольких странах - Франции, Великобритании, Канаде, России, Индии, Китае. Солнечные электростанции (СЭС) работают более чем в 30 странах.В последнее время многие страны расширяют использование ветроэнергетических установок (ВЭУВ качестве топлива в Бразилии и других странах все чаще используют этиловый спирт. Перспективы использования возобновляемых источников энергии связаны с их экологической чистотой, низкой стоимостью эксплуатации и ожидаемым топливным дефицитом в традиционной энергетике. По оценкам Европейской комиссии к 2020 году в странах Евросоюза в индустрии возобновляемой энергетики будет создано 2,8 миллионов рабочих мест. Индустрия возобновляемой энергетики будет создавать 1,1 % ВВП.

В Беларуси была принята целевая государственная программа, согласно которой доля местных видов топлива и альтернативных источников энергии к 2012 г. в энергобалансе должна быть доведена до 25%. звучания.На первом этапе ставка была сделана преимущественно на использование угля, торфа и древесины. Неправительственными организациями в Белоруссии разрабатывается “концепция развития экологически чистой энергетики до 2050 года”. Концепция предусматривает активное использование альтернативных источников энергии в различных сферах жизнедеятельности, в том числе в домостроительстве, внедрение энергоэффективных технологий в производстве, модернизацию энергетических сетей, энергосбережение. Реализация предложенного сценария позволит к 2050 г. полностью отказаться от импорта газа и нефти, а также от ядерной энергетики в республике. Сегодня в республике действуют две основные программы по энергосбережению: Государственная комплексная программа модернизации основных производственных фондов Белорусской энергосистемы, энергосбережения, увеличения использования в республике собственных топливных ресурсов (утверждена Указом Президента Республики Беларусь 25.08.2005 № 399) Республиканская программа энергосбережения на 2006-2010 гг. (утверждена Постановлением Совета Министров Республики Беларусь 02.02.2006 № 137).

Сотрудничество с Германией

Белоруссия заинтересована в сотрудничестве в сфере альтернативной энергетики с Германией, которая достигла значительных успехов в области ветро- и солнечной энергетики. Немецкие специалисты имеют большой опыт создания ветроустановок и солнечных батарей, который было бы перспективно перенять и Беларуси.

Кроме того, для Белоруссии немаловажна тема проектирования энергоэффективных домов и реконструкции старых помещений; опыт немецких компаний в этой области также крайне интересен.

Возобновляемая энергетика в Беларуси

Развитие биоэнергетики

Основными направлениями в производстве энергии из биомассы являются:

Отходы растениеводства

Биогаз из отходов животноводства

Дрова и древесные отходы

Фитомасса.

Отходы животноводства особенно интересны тем, что без дополнительных энергетических затрат можно получить экологически чистые высококачественные органические удобрения и вследствие этого пропорционально сократить энергоемкое производство минеральных удобрений. Применение биогазовых установок позволит существенно улучшить экологическую обстановку вблизи крупных ферм и животноводческих комплексов, а также на посевных площадях, куда в настоящее время сбрасываются отходы животноводства..

Как и любая развитая страна, наша с вами Родина заинтересована в собственной энергетической безопасности, а следовательно стремится диверсифицировать энергоресурсы. Постоянный рост цен на углеводороды и зависимость поставок от России заставляют повнимательней присмотреться к альтернативной энергетике в Беларуси. Вот тут и возникает вопрос: каким потенциалом вообще обладает Беларусь, какие виды альтернативной энергии применимы в нашей стране, и какие могут возникнуть трудности на пути внедрения альтернативных источников энергии в Беларуси?

Солнечная энергетика в Беларуси

Если основываться на метеорологических данных, то в Беларуси порядка 30-ти ясных солнечных дней в году, в то время как пасмурных -250. Интенсивность солнечного излучения составляет что-то порядка 2,8 кВт·ч/м². Не густо, конечно, но и не надо полагать, что в развитых странах намного лучше обстоят дела. Картина примерно такая же в Германии, Японии и некоторых других странах. Это дает право сторонникам альтернативной энергии утверждать о возможности и необходимости развивать солнечную энергетику в Беларуси. Раз это могут делать страны Европы, то почему не можем мы? Надо сказать, что государство значительно продвинулось в этом направлении за последние годы, а вместе с этим уже стали появляться первые трудности. Что же касается солнечной энергетики, то согласно на покупку электрической энергии, выработанной фотоэлектростанциями, действует самый высокий коэффициент равный 3. Т.е. энергосистема обязана покупать у владельцев солнечных электростанций всю выработанную электроэнергию с данным повышающим коэффициентом в течение 10 лет. Согласно таблицам солнечной инсоляции строительство солнечных электростанции целесообразно преимущественно на юге страны, что, в общем-то, естественно. С уже действующими объектами можно ознакомиться на сайте Министерства природных ресурсов (ссылка ниже). Как было сказано главным инженером ГПО “Белэнерго”, А.А. Сиваком корреспондентам “CБ” уже принято решение о строительстве солнечных станций мощностью порядка 150 МВт в Гомельской и Могилевской областях. Однако увеличение числа альтернативных электростанций может негативно отразиться на конечном потребителе в виде увеличения тарифа.

Ветроэнергетика

Ветроэнергетика в Беларуси развивается более медленно чем, солнечная. Из запланированных когда-то 1840 площадок на сегодняшний день в Беларуси действуют 18 ветроустановок. Сам потенциал ветроэнергетики оценивается в 1,9 – 2,0 млн. тут замещения. Срок окупаемости подобных установок варьируется от 6 до 8 лет. Среднегодовой фоновый ветер составляет порядка 4-5 м/с на высоте 10-12 метров. Ветроэнергетика, пожалуй, больше всего подвергается критике. Более подробно о текущем состоянии ветроэнергетики и будущих планах строительства мы останавливались в статье “ “

Биогаз

Получение биогаза из естественных отходов является привлекательным направлением и как-то укладывается в общую концепцию развития сельского хозяйства. Получение электрической энергии только от отходов растениеводства позволит заместить порядка1,46 млн. т.у.т. Перспективными направлениями являются получение биогаза из отходов животноводства, древесины, которые также позволят сэкономить несколько сотен тысяч т.у.т в год. Сегодня в РБ действует больше десяти биогазовых установок. Самая крупная – СПК “Рассвет” мощностью 4,8 МВт. Государством разработана программа развития биогазовых комплексов вплоть до 2015 года. Об этом более подробно написано .

Будущие трудности на пути развития

Как уже говорилось, появление альтернативных электростанций может привести к увеличению тарифов для потребителя. Тем более, что государство еще не окончательно отошло от перекресного субсидирования, а какое-либо разделение тарифа на альтернативную энергию для юридических и физических лиц отсутствует. Что же касается физ. лиц, то покупка солнечных или других видов альтернативных электростанций остается пока еще дорогим и невыгодным удовольствием. Добавляет проблем отсутствие специалистов в области возобновляемой энергии, а также бюрократические проволочки. В последнее время активно ведутся разговоры о снижении повышающих коэффициентов, в частности на использование солнечной энергии, на сегодняшний день они продолжают действовать, что будет в будущем сказать сложно. В целом на самом высоком уровне сформировано четкое представление о необходимости развития альтернативных источников энергии в Беларуси, однако еще предстоит решить множество проблем.

Согласно Постановления Совета Министров Республики Беларусь №400 от 24 апреля 1997 г. «О развитии малой и нетрадиционной энергетики», к объектам малой энергетики относятся источники электрической и (или) тепловой энергии, использующие котельные, теплонасосные, паро- и газотурбинные, дизель- и газогенераторные установки единичной мощностью до 6 МВт; к объектам нетрадиционной энергетики относятся возобновляемые и нетрадиционные источники электрической и тепловой энергии, использующие энергетические ресурсы рек, водохранилищ и промышленных водостоков, энергию ветра, солнца, редуцируемого природного газа, биомассы (включая древесные отходы), сточных вод и твердых бытовых отходов.

Это же Постановление обязывает белорусскую энергосистему принимать энергию, выработанную нетрадиционными источниками. А Министерство экономики и его Комитет цен во исполнение указанного Постановления установили тариф на электроэнергию, отпускаемую от источников нетрадиционной энергетики в 2,4 раза выше средней себестоимости энергии по энергосистеме, что вызвано более высокой себестоимостью производства энергии нетрадиционными источниками (см. табл.2.1).

Малая энергетика может существенно смягчить дефицит мощности энергосистемы и обеспечить паузу в крупных капиталовложениях для технического перевооружения и обновления существующих и строительства новых крупных электростанций.

Обеспечивая выработку электроэнергии по теплофикационному циклу (выработка электрической и тепловой энергии одновременно), малые и мини-ТЭЦ обладают высокой экономичностью, быстротой сооружения, небольшими капиталовложениями, то есть всеми теми достоинствами, которые столь привлекательны для экономики переходного периода.

Основная сфера применения малых ТЭЦ – это промузлы, а также средние и малые города, имеющие определенную концентрацию и продолжительность использования тепловых нагрузок, прежде всего промышленных. В ряде случаев малые теплофикационные установки могут размещаться на действующих и новых промышленных и промышленно-отопительных котельных. Область их применения достаточно широка и охватывает практически все сферы народного хозяйства.

Согласно существующим сегодня программным документам («Основные направления энергетической политики Республики Беларусь на период до 2010 г.» и «Республиканская программа по энергосбережению до 2000 г.»), до 2010 г. установленная мощность агрегатов малой энергетики может составить порядка 600 МВт (обеспечивая экономию свыше 3,5 млн. т.н.э. в год). Возможность их установки будет определяться исключительно наличием инвестиций, так как с экономической точки зрения эти установки находятся вне конкуренции.

Потенциал нетрадиционных энергетических ресурсов , согласно различным источникам, составляет от 6,1 до 10,4 млн. т н.э. в год. А по оценкам специалистов института Белэнергосетьпроект в Республике Беларусь теоретически от нетрадиционных источников энергии можно получить до 60% от общего объема энергопотребления; техническая возможность ограничивается 20%, а экономически целесообразно использовать 5–8% в период до 2010 года.

К нетрадиционным энергетическим ресурсам, которые могут использоваться в Беларуси, можно отнести биомассу, ветроэнергетику, солнечную энергию, гидроэнергетику.

Биомасса является наиболее перспективным и значительным возобновляемым источником энергетического сырья в республике. Ее потенциал достаточно высок и составляет:

древесное топливо, включая различного рода отходы при лесопользовании и переработке, – около 2,1 млн. т.н.э. в год;

отходы растениеводства (солома, костра, лизга и др.), фитомасса – по различным оценкам до 1,4 млн. т.н.э. в год, плюс дополнительный экологический эффект и первоклассные удобрения;

бытовые органические отходы – порядка 330 тыс. т.н.э. в год.

Таким образом, суммарная величина технически возможного потенциала (без выращивания специальных быстрорастущих сортов деревьев и высокоурожайных растений) достигает 4,93 млн. т.н.э. в год. Способы энергетического использования ее (сжигание, газификация, ферментизация и т.д.) не только известны, но и технически реализованы. Вместе с тем, учитывая сложное экономическое положение республики, отсутствие необходимой инфраструктуры (от заготовки, сбора сырья до отработанной технико-технологической базы), в качестве экономически целесообразной величины можно считать 2,5 млн. т.н.э. в год, в основном составляемой древесным топливом.

Например, в нашей стране, на Поставском льнозаводе освоена японская технология производства теплобрикетов из отходов переработки льна, которые по теплоотдаче не уступают каменному углю. Кстати, технология позволяет делать теплобрикеты из древесных опилок, бытового мусора. А к настоящему времени на свалках в Беларуси скопилось столько отходов, что если их перевести в нефтяной эквивалент, то получитсяоколо 600–700 тыс. т нефти в год.

Ветроэнергетика представляет собой один из наиболее дискуссионных источников энергии в условиях Беларуси. Беларусь не входит в разряд зон с высоким потенциалом скоростей ветра и не обладает достаточным энергетическим потенциалом для создания мощных ветроэлектростанций. Средняя скорость ветра в нашей стране –4,1 м/с (в Голландии –до 15 м/с). Кроме того, энергия ветра –величина непостоянная, помимо ветряков, необходимо ставить резервные мощности по производству электроэнергии. В настоящее время кадастр ветроэнергетических площадок включает 800 позиций на территории Республики Беларусь.Оптимальные для них ветроэнергоустановки мощностью 150–300 кВт при работе на нижнем пределе допустимых скоростей ветра окажутся не столь эффективными, как это следует из их паспортных данных. К тому же при нынешнем уровне их стоимости, даже в условиях оптимальных режимов работы, они недостаточно конкурентоспособны по сравнению с традиционными энергетическими установками. Учитывая постоянное совершенствование и удешевление конструкции ветроагрегатов, направленное, в том числе, и на снижение значений оптимальных скоростей ветра, целесообразно создание ряда демонстрационных объектов для накопления опыта работы с ветроагрегатами и анализа их технико-экономических характеристик.

При положительном опыте эксплуатации, отработанном механизме финансирования, установленная мощность ветроэнергетических установок к 2010 году может составить 150 МВт.

Например, в Гродненской области вблизи деревень Богуши Сморгонского, Житрополь Новогрудского и Дебеси Островецкого районов, где скорость ветра колеблется от 3 до 4,7метров в секунду, запланировано строительство ветроэнергетических установок (ВЭУ). Под Минском уже установлена и работаетВЭУ мощностью 100 кВт. Роторная ветроэнергетическая установка по использованию энергетического потенциала ветра на сегодняшний день пока является нетрадиционным источником энергии, своего рода ноу-хау в области энергосбережения. По своим техническим характеристикам она не имеет аналогов в мире. Установка способна работать при скорости ветра3 метра в секунду, что характерно для континентального климата Беларуси. Как сообщили создатели проекта – руководители ООО «Аэрола», в ближайшие два года в республике можно будет разместить 1840 площадок для ветроэнергетических установок. А их дальнейшее внедрение позволит Беларуси пятую часть энергии получать с помощью ветра. Есть готовые проекты ВЭУ на 10, 20, 50 и 300 кВт, разработанные Белорусским государственным научно-исследова- тельским Теплоэнергетическим институтом (БелТЭИ).

Расчеты, выполненные специалистами НАН РБ, НПО «Ветроэн», НИИ Белэнергосетьпроект показали, что энергия ветра может позволить ежегодно производить 6,5–7,0 млрд. кВт·ч. электрической энергии, что эквивалентно использованию около 2 млн. т.у.т. в год.

Однако следует учитывать, что ветроагрегаты используют не весь потенциал энергии ветра, поэтому при внедрении важно определить количественные показатели ВЭУ по степени утилизации ветроэнергоресурсов.

Уже сейчас экономически целесообразна установка ВЭУ на Минской возвышенности, в Верхнедвинской зоне, возле Солигорска, озера Нарочь.

Солнечная энергия. Республика Беларусь не является благоприятным районом для использования солнечной энергии. В районе Минска в среднем за год насчитывается 28 ясных дней, 167 пасмурных и 170 дней с переменной общей облачностью. В условиях нашей страны 80% энергии Солнца приходится на летний период, когда нет необходимости отапливать жилье, кроме того, солнечных дней в году недостаточно, чтобы использование солнечных батарей стало экономически целесообразным.

На основании двадцатилетнего периода наблюдения установлено, что средняя продолжительность солнечного сияния в Беларуси составляет 1815 часов в год. Годовой приход суммарной солнечной радиации на горизонтальную поверхность – 980-1180 кВт·ч/м 2 . Наиболее благоприятным для применения теплосистем является период с апреля по сентябрь. Проведенный сравнительный анализ продолжительности солнечного сияния и прихода суммарной солнечной радиации в странах Западной Европы с умеренным климатом, расположенных между 50 и 60 с.ш., показал, что Беларусь по продолжительности солнечного сияния имеет близкие значения с этими странами, а по приходу среднемесячной солнечной радиации даже превосходит северную часть Германии, Швецию, Данию, Великобританию. Эти государства наряду с «солнечными странами» считаются лидирующими в Европе по выпуску и применению гелиоэнергетического оборудования.

В Республике Беларусь целесообразны три варианта использования солнечной энергии:

пассивное использование солнечной энергии методом строительства домов «солнечной архитектуры». Расчеты показывают, что количество энергии, падающей на южную сторону крыши домов площадью 100 м 2 на широте Минска, вполне хватает даже для отопления зимой (при том, что 10% солнечной энергии аккумулируется летом и затраты на отопление квадратного метра в отопительный сезон составляют 70 кВт·ч при хорошей теплоизоляции стен, полов, потолков). Размеры дешевого гравийного теплового аккумулятора под домом при этом вполне приемлемы: 10x10x1,5м 3 . Однако в настоящее время полностью игнорируются даже принципы пассивного солнечного отопления. Единственное здание в Беларуси, построенное с использованием этого принципа – немецкий Международный Образовательный Центр (IBB) в Минске;

использование солнечной энергии для целей горячего водоснабжения и отопления с помощью солнечных коллекторов;

использование солнечной энергии для производства электроэнергии с помощью фотоэлектрических установок.

На теплоснабжение зданий используется около 40% всегорасходуемого топлива. В Беларуси существующие дома имеют теплопотребление более 250 кВт·ч/м 2 . Если проектирование зданий проводить с учетом энергетического потенциала климата местности и условий для саморегулирования теплового режима зданий, то расход энергии на теплоснабжение можно сократить на 20-60%. Так, строительство на принципах «солнечной архитектуры» может снизить удельное годовоетеплопотребление до 70- 80 кВт·ч/м 2 .

Солнечные коллекторы позволяют обеспечить такие дома теплом, а также теплой водой для нужд проживающих в них людей.

Результаты экспериментальных исследований позволили выбрать материалы, конструкцию гелиоколлекторов и схемы гелиоустановок. Разработан и внедрен ряд гелиоводоподогревателей производственного и бытового назначения.

В настоящее время финансируется создание отечественной установки на фотоэлементах. Одна солнечная электростанция установлена в Беловежской пуще и отапливает два дома, еще несколько установлено в чернобыльской зоне. Солнечные коллекторы, вырабатывающие тепло, рекомендуется устанавливать в коттеджах и загородных домах. Они экономичнее традиционных угольных котлов.

Создано опытное производство систем горячего водоснабжения, базирующихся на использовании солнечной энергии. Эти устройства включают в себя солнечные коллекторы (их число и площадь может варьироваться в зависимости от требований конкретного проекта) и теплонакопители. Оптимальный для местного климата вариант – система с четырьмя коллекторами – позволяет обеспечить потребности в горячем водоснабжении семью из 4–5 человек. Благодаря большой площади поверхности коллекторов система аккумулирует достаточное количество солнечной энергии даже в пасмурную погоду, а теплонакопитель большой вместимости (более 500 л) позволяет создать стратегический запас горячей воды. В период с марта по октябрь система полностью удовлетворяет потребности здания в горячей воде. Зимой установку можно интегрировать со стандартной системой отопления. Стоимость оборудования варьирует в пределах 900– 3500USD.

Кроме того, в Республике Беларусь организовано производство гелиосистем для нагрева воды. Они представляют собой легкие, компактные конструкции, собираемые по модульному принципу. В зависимости от конкретных условий можно получить установку любой производительности. Основой гелиосистем является пленочно-трубочный адсорбирующий коллектор. Он обладает высокой адсорбирующей способностью, благодаря чему даже небольшие дозы солнечного излучения превращаются в полезную тепловую энергию. Теплообменники, входящие в состав систем, изготовляются из специальных материалов, исключающих коррозию или замерзание. Пробные гелиосистемы устанавливают на земле, плоских и скатных крышах, в вагонах-бытовках и т.д. Гелиоустановки могут подключаться к централизованной системе отопления или работать автономно с заправкой бака-накопителя требуемой емкости. Приблизительная цена систем составляет 400 USD.

Однако в целом в ближайшее время на значительное увеличение доли солнечной энергетики в Беларуси рассчитывать не приходится. Но специалисты убеждены, что к 2060 году доля энергии Солнца на мировом энергетическом рынке превысит 50%.

Гидроэнергетические ресурсы. Согласно водноэнергетическому кадастру 1960 г. потенциальная мощность рек Беларуси, подсчитанная на основании данных об их падении и водоносности, составляет 855 МВтили 7,5 млрд. кВт·ч. в год. Технически возможные к использованию гидроэнергоресурсы оцениваются в 3 млрд. кВт·ч в год.

Освоение гидроэнергетического потенциала Беларуси получило существенное развитие в 1950-е гг. за счет строительства малых гидроэлектростанций, в числе которых в 1954 г. введена в эксплуатацию крупнейшая из них, ныне действующая Осиповичская ГЭС на р.Свислочь мощностью 2250 кВт. Всего в республике в начале 60-х гг. действовало 179 ГЭС общей установленной мощностью 21 тыс. кВт с годовой выработкой электроэнергии в средний по водности год 88 млн. кВт·ч.

Однако дальнейшее проектирование и строительство ГЭС в условиях Беларуси было свернуто в конце 50-х гг., к чему в основном побудили представившиеся возможности электроснабжения сельского хозяйства путем подключения сельских потребителей к государственным энергосистемам. Большинство из построенных ГЭС затем были выведены из эксплуатации, поскольку характеризовались относительно высокой себестоимостью вырабатываемой ими электроэнергии, чтообычно присуще мелким энергообъектам. Оставшиеся к началу 90-х гг. 6 ГЭС вырабатывали 18,6 млн. кВт·ч. в год. Имеется возможность дальнейшего освоения потенциала малыхрек за счет восстановления ранее действующих ГЭС, строительства новых малых ГЭС без дополнительного затопления земельных угодий и за счет освоения промышленных водосбросов.

В настоящее время начато восстановление и строительство малых мини-ГЭС. В течение 1991–1994 гг. было восстановлено 4 ГЭС:

Добромысленская (Витебская обл.) – 200 кВт;

Гонолес (Минская обл.) – 250 кВт;

Войтовщизненская (Гродненская обл.) – 150 кВт;

Жемыславльская (Гродненская обл.) – 160 кВт.

В Беларуси технически возможно и экономически целесообразно восстановить и соорудить новые ГЭС общей электрической мощностью 100–120 МВт, что эквивалентно ежегодной выработке электроэнергии 300–360 млн. кВт·ч или ежегодной экономии 100 тыс. т.у.т.

Кроме того, можно использовать гидроэнергетический потенциал существующих на малых реках водохранилищ неэнергетического назначения путем пристройки к ним ГЭС общей установленной мощностью 6 тыс. кВт с годовой выработкой электроэнергии 21 млн. кВт·ч.

В планах энергетиков – строительство каскада гидроэлектростанций на Западной Двине. Начато строительство первой из них мощностью 29 МВт. Запланированы две ГЭС на Немане мощностью 45 МВт, однако сроки строительства пока не определены.

Завершена разработка проекта по сооружению каскада малых ГЭС на реке Котра, что неподалеку от Гродно. На каждой из них намечено установить по 4 турбины мощностью50 кВт каждая. За последние годы на Гродненщине, которая, кстати, лишь на 30% обеспечивается собственной электроэнергией, сооружены три малые ГЭС. Еще несколько из числа, ранее действовавших восстановлены. В настоящее время реконструируются еще две, на очереди – строительство так называемой испытательной ГЭС, которая разместится на приграничном Августовском канале и будет использоваться дляобучения обслуживающего персонала станций и проверки новых технологий, различных типов и модификаций гидротехнического оборудования. По оценке специалистов, за счет малых ГЭС только на Гродненщине можно получать ежегодно несколько десятков миллионов киловатт-часов электроэнергии. Здесь разработана программа развития малой и нетрадиционной энергетики, которая рассчитана до 2010 г. Предусмотрено сооружение более двух десятков малых ГЭС на реках и водохранилищах, а также свыше 10 ветроэнергетических установок.

В настоящее время в Беларуси общая мощность 11 малых ГЭС составляет около 7 тыс. кВт, или 0,8% ее возможных к техническому использованию гидроэнергоресурсов. Для сравнения: в Китае их освоено 12%.

В современных условиях Беларуси использование энергии течения рек представляется перспективным путем решения проблемы уменьшения зависимости энергетики республики от импорта топлива, что также будет способствовать улучшению экологической обстановки.

Те, кто считает природную энергию бесплатной, глубоко заблуждаются. Практически все оборудование поступает к нам из-за границы и проходит долгую цепочку наценок. К стоимости прибавляется таможенная пошлина, НДС, надбавка поставщика, фирмы, которая возьмется за монтаж. В итоге белорусскому потребителю любая установка, будь то ветряк или солнечная панель, обойдется значительно дороже, чем европейцу.

Но это не значит, что на возобновляемой энергетике для частных потребителей в Беларуси можно поставить крест. Есть случаи, когда обойтись без альтернативных источников практически невозможно.

Отопление из скважины

Самый популярный вид альтернативной энергии у владельцев частных домов — геотермальная. Для ее получения бурится скважина и устанавливается тепловой насос. Системе достаточно закачать из недр жидкость температурой всего около десяти градусов, а специальные тепловые насосы способны забрать у нее энергию и нагреть воду в доме до температуры 50—60 градусов. Поясняя принцип работы тепловых насосов, эксперты часто используют выражение “холодильник наоборот”. Закаченная из недр вода охлаждается на несколько градусов, а освобожденная при этом энергия используется для отопления коттеджа или подогрева воды в кране.

По экспертным оценкам, в частном секторе Беларуси установлено несколько сотен тепловых насосов. Их владельцы отапливают свои дома и получают горячую воду без использования газа, дров и другого топлива. Единственный ресурс, который им приходится затрачивать — электроэнергия для работы оборудования. Одного киловатта достаточно, чтобы добыть из-под земли 4—5 киловатт тепловой энергии.

Найти фирму, готовую установить такое оборудование, не составит труда. Некоторые из них работают с клиентами во всех регионах страны. Сложность возникнет скорее с ценой. Геотермальное отопление для коттеджа площадью 150 квадратных метров с установкой немецкого оборудования обойдется примерно в 20—25 тысяч евро. Срок службы оборудования — более 30 лет. Но при действующих ценах на энергоносители примерно таким же будет и срок окупаемости.

— Интерес к использованию возобновляемой энергии в Беларуси очень высок, но мы призываем наших клиентов реально смотреть на вещи и не гнаться за европейской модой, — говорит Владимир Потещенко, заместитель директора одной из минских фирм, поставляющих на наш рынок энергосберегающее оборудование, в том числе тепловые насосы и солнечные коллекторы. — Экономически возобновляемые источники оправданны лишь в том случае, если рядом нет газопровода или электросетей. Таких заказов к нам поступает лишь пять процентов от общего количества.

Солнечная арифметика

В нашей стране в среднем 51 ясный день в году. А на один квадратный метр земли в год поступает примерно тысяча киловатт солнечной энергии, что эквивалентно 100 литрам дизельного топлива или 100 кубометрам природного газа. Тем не менее солнечные батареи на крышах наших домов можно встретить нечасто. Но при желании установить их можно. Цена системы из двух батарей, аккумуляторов и блока управления европейского производства доходит до 30 тысяч евро. На солнечные батареи поступают лишь единичные заказы. Зато активно начали использовать энергию светила государственные и частные предприятия в местах, где нет электросетей.

Среди частных потребителей больше распространены солнечные коллекторы для нагрева воды. Накопленная энергия аккумулируется в специальных бойлерах, поэтому пользоваться теплой водой можно даже ночью. Коллекторы приносят эффект летом и в межсезонье. Причем они улавливают солнечное тепло даже в пасмурную погоду, но с меньшей эффективностью.

Для небольшого частного дома достаточно двух солнечных установок. Они монтируются на крыше и могут обеспечить до 70 процентов потребности в горячей воде семьи из 3—4 человек. Стоят коллекторы 12—16 миллионов рублей. По мнению специалистов, это наиболее доступный и быстроокупаемый вариант использования возобновляемой энергии в нашей стране.

— Подогревать воду от солнца мы решили совершенно случайно после просмотра ролика на “Евроньюс”, — делится опытом Дмитрий Барбарчик, владелец коттеджа в частном секторе Бреста. — Давно хотели внести свой вклад в развитие “зеленого” направления, и два года назад на нашей крыше появились два солнечных коллектора немецкого производства. Продавец обещал, что их можно использовать для подогрева воды и зимой, но на практике это не подтвердилось. В холодную пасмурную погоду автоматически включается электрический бойлер, так что горячая вода в доме есть всегда. Зато практически все лето мы используем энергию солнца, чем я лично очень горжусь.

Навстречу ветру

В таких странах, как Дания, Германия, Австрия, “ветряки” стали частью местного пейзажа. У нас в частном секторе их можно встретить лишь в самодельном исполнении. Но скоро ситуация может поменяться — на то есть две веские причины. Во-первых, завод в городе Барань (Оршанский район) выпустил опытный образец отечественной ветроустановки для обеспечения электроэнергией частных коттеджей. Он проходит испытания и уже в этом году должен поступить в продажу. А во-вторых, Европа обновляет свой ветропарк и бывшие в употреблении агрегаты начали поступать в том числе и на наш рынок. Цена их значительно ниже новых. Один киловатт установленной мощности стоит примерно 1000—1200 евро. Для обеспечения частного дома электроэнергией от ветра придется потратить не менее 10 тысяч евро.

— К нам часто обращаются люди, которые купили за рубежом ветроагрегат или солнечную батарею, а они практически не работают в наших условиях, — отметил исполнительный директор ассоциации “Возобновляемая энергетика” Владимир Нистюк. — Поэтому перед тем как устанавливать оборудование, необходимо изучить особенности местности и проконсультироваться с опытными специалистами, иначе траты будут бессмысленными. А вообще вначале нужно утеплить стены современными материалами и приобрести энергоэффективные бытовые приборы. Бессмысленно обеспечивать коттедж возобновляемыми источниками энергии, если в нем промерзают стены и используются “лампочки Ильича”.

В перспективе 25—30 процентов энергии Беларусь сможет получать из возобновляемых источников, уверен специалист, но без государственной поддержки достичь такого высокого показателя невозможно. К примеру, в европейских странах на покупку оборудования для использования возобновляемой энергии выделяются субсидии, беспроцентные кредиты, предусмотрены налоговые льготы. Таким образом государство инвестирует в свою энергетическую безопасность и обеспечивает устойчивое развитие. К сожалению, у нас пока ситуация обратная. К примеру, тепловые насосы облагаются пятнадцатипроцентной таможенной пошлиной, по полной снимается и НДС. А владельцы коттеджей скрывают, что они используют геотермальную энергию опасаясь, что Энергонадзор им в разы повысит тариф, посчитав, что дом отапливается электричеством.

Остается надеяться, что со временем ситуация изменится и помимо экологических появятся и весомые экономические стимулы использовать возобновляемые источники энергии. В начале своего появления и мобильные телефоны размером с кирпич стоили более тысячи долларов. Буквально за пару лет они подешевели в десять раз. Можно предположить, что такой же обвал цен произойдет и в “зеленой” энергетике и уже через лет пять обычный белорус сможет посмотреть на тепловой насос или солнечную батарею как потребитель.