ПРЕКРАСНАЯ ЭНЕРГИЯ. МИНИ-ТЭЦ БЕЗ ТОПЛИВА И ДЫМОВЫХ ГАЗОВ. РОССИЯ

Энергия опыта, молодости и солнечного модуля

Новые технологии Иван ТРОХИН

Сфокусировать лучи Солнца в возобновляемую энергетику России подвластно академику РАН Дмитрию Стребкову и молодой электрисе Наталье Филиппченковой вместе с коллегами из Всероссийского научно-исследовательского института электрификации сельского хозяйства (ВИЭСХ) Федерального научного агроинженерного центра.

О том, что все большое начинается с малого, хорошо сказал товарищ Петрыкин – простой рабочий и педагог по призванию, герой Ролана Быкова из классики отечественного кинематографа «Большая перемена». Так и в современной энергетике: небольшие, со скромным названием изобретения могут порой масштабно распространиться на практике. И приятно, когда на небосводе авторского энергетического коллектива вместе с мэтрами появляется молодая звездочка.

Прекрасная энергия и сельская мечта

Представительница прекрасной половины человечества и инженер-электрик Наталья Филиппченкова под мудрым наставничеством ученого с мировым именем в области солнечной энергетики Дмитрия Стребкова стала соавтором востребованных сегодня и в будущем изобретений по части солнечных источников энергии. В последних вполне прекрасно вырабатывается совместно электрическая и тепловая энергия. Это – просто мечта для сельских жителей в районах России, где много солнечных дней в году.

«ТЭЦ» без топлива и дымовых газов

Что же стало результатом научно-изобретательского «солнечного» союза? Появился гибридный фотоэлектрический модуль (патент РФ за номером RU 2546332). Он представляет собой оригинальную конструкцию, подобную наглядной для общего понимания устройства компьютерной трехмерной модели от зарубежных коллег из фирмы Yougen. Однако, на взгляд автора этих строк, отечественный модуль видится более дешевым и адаптированным к погодным реалиям нашей страны.

Гибридный фотоэлектрический модуль от разработчиков из ВИЭСХ состоит из солнечных элементов (фотоэлектрических преобразователей), которые размещены между защитным стеклом и корпусом с теплообменником. Через последний пропускается теплоноситель с целью его нагрева для нужд потребителей. Что тут особенного? Дело в том, что пространство между солнечными элементами и теплообменником, а также – между последним и стеклом, заполнено слоем силоксанового геля толщиной от 0,5 до 5 мм. Защитное стекло выполнено в виде вакуумированного стеклопакета из двух стекол с вакуумным зазором от 0,1 до 0,2 мм и вакуумом – от 0,001 до 0,00001 мм рт. ст. Теплообменник представляет собой герметичную камеру с патрубками для циркуляции теплоносителя. Общая площадь солнечных элементов соизмерима с площадью верхнего основания корпуса теплообменника.

Вроде все просто, а каков эффект: надежный, энергетически эффективный и экологически чистый в работе своеобразный функциональный аналог микроТЭЦ. Он дает фактически бесплатное электричество и тепло, благополучно «питаясь» солнечными лучами!

Сконцентрировать и преобразовать

Дальнейшее развитие (патент RU 2580462) рассмотренного выше изобретения погружает нас в оптику и геометрию. При этом может получиться еще более эффективная теплофотоэлектрическая «ТЭЦ» с зеркальным концентратором солнечного излучения.

Известно, что недостатком фотоэлектрических модулей является низкая удельная мощность фотопреобразователя. Разработчики из ВИЭСХ поставили перед собой крайне сложную инженерно-научную задачу – преодолеть этот негативный барьер. Как успешный результат их многолетних трудов и явился усовершенствованный, но по-прежнему с простым названием и уже известный нам, солнечный модуль. Он заимел в своем конструктивном составе статический концентратор солнечного излучения и стал характеризоваться, как требовалось, более высокой удельной мощностью.

Солнечный модуль со статическим концентратором имеет габаритные размеры в поперечном сечении, которые вполне соизмеримы с габаритными размерами плоского модуля. Здесь необходимо подчеркнуть, что удельная мощность фотоприемника будет повышенная. В чем же секрет?

Нужный результат показали зеркала

Технический результат по увеличению удельной мощности фотоприемника в составе солнечного модуля был достигнут следующим образом. Рабочая поверхность, на которую падают солнечные лучи, оснащается миниатюрными зеркальными экранами. Не правда ли, что в этом техническом решении просматривается изящность и красота женского подхода? Всего лишь одна мелкая деталь. По своему существу – это дамское зеркальце. А что из этого вышло?

Зеркальные экраны выполнены в виде жалюзи из плоских зеркальных отражателей. Сами жалюзи содержат в своей конструкции устройство для изменения расстояния между зеркальными отражателями. При этом, что следует заметить, все это выбрано не по принципу «на глаз», а рассчитано по науке. Так, расстояние между миниатюрными зеркальными отражателями на рабочей поверхности, углы входа солнечных лучей, их выхода и наклона зеркальных отражателей связаны геометрическими соотношениями.

В составе рассматриваемого солнечного модуля концентратор выполнен в виде призмы полного внутреннего отражения. С точки зрения конструкции концентратор солнечного излучения также может быть реализован в виде полупараболоцилиндрического зеркального отражателя.

Подробности в цифрах

Работоспособность предложенных в зеркальном солнечном модуле технических решений доказана не только на бумаге. Успех ожидал разработчиков и в ходе проведения опытных подтверждений правильности расчетной модели.

Например, экспериментальный образец солнечного фотоэлектрического модуля с полупараболоцилиндрическим зеркальным отражателем, выполненным из стеклянных фацет, оснащался фотоприемником с габаритными размерами, равными в плане 125×1250 мм. Этот фотоприемник состоял из 36 кремниевых солнечных элементов, электрически соединенных последовательно. Геометрический коэффициент концентрации солнечного излучения составил 4,32. Оптический коэффициент полезного действия (КПД) оказался на уровне 80%. КПД фотоприемника составил 15%, а общий КПД модуля практически достиг 12%.

Таким образом, у рассмотренного выше солнечного фотоэлектрического модуля с полупараболоцилиндрическим зеркальным отражателем при площади самого модуля, составившей почти 0,69 квадратного метра, пиковая электрическая мощность достигла 82 Вт. Последний показатель следует считать при освещенности в один киловатт на квадратный метр и температуре воздуха, равной плюс 25ºС.

Подведем «солнечные» итоги

Солнечные модули, о которых шла речь в статье, наверное, не претендуют на вытеснение с рынка малой энергетики биотопливных микро- и мини-ТЭЦ. Уж слишком скромна электрическая мощность «солнечников». Однако малое – это первый шаг к большому. Поэтому, в частности, зная фундаментальные законы электротехники, нетрудно подсчитать, кому сколько необходимо в сельском доме собрать электрически последовательно и параллельно отдельных солнечных панелей, чтобы получить «зеленые» вольты и ватты, а вместе с ними – и горячую водичку по скромным, стремящимся к минимуму ценам. В этом смысле разработки солнечных модулей из ВИЭСХ – это весьма актуальное научно-техническое направление для малой энергетики России.

ПОТЕНЦИАЛ ПРОИЗВОДСТВА БИОГАЗА

Потенциал производства биогаза в России

  

Содержание

• Электростанция на биогазе работает в Республике Крым

Источник: http://www.biointernational.ru/news/3376.html
Общая потребность России в биогазовых заводах оценивается в 20 тысяч предприятий. При интенсивном развитии этой отрасли российской энергетики страна может стать крупнейшим экспортером отдельных видов биоэнергетики.
К такому выводу пришли эксперты AЕnergy в своем исследовании. Они оценили потенциал производства биогаза в России по 7 федеральным округам. Наибольший потенциал имеет Южный и Приволжский федеральные округа. Затем идет Центральный и Сибирский. За ними следуют Центральный и Сибирский округа. А вот на Северо-Западе и на Дальнем Востоке биогазовый потенциал один из самых низких.

Страна способна обеспечить свои потребности в энергоресурсах за счет биоресурсов. В России имеется 775 млн. тонн отходов агропромышленного комплекса (АПК), что может обеспечить при современном уровне технологии до 70 млрд. м3 биогаза и более 100 млн тонн высококачественного удобрения.

Сегодня в нашей стране более 1600 крупных животноводческих предприятий, свинокомплексов и птицефабрик. Каждый день на них в общей сложности образуется более 450 000 тонн навоза и прочих стоков. Кроме того, существуют отходы боен, мясоперерабатывающих комбинатов, рыбозаводов, различные отходы растениеводства и переработки (силос, жом свеклы и подсолнечника), стоки водоканалов. Это практически бесплатное сырье, которое не используется в полной мере.
Переработка фактически дармового сырья позволяет получить электроэнергию, тепло, а в качестве побочного продукта – высококачественные органические удобрения (если речь идет о переработке навоза и растительного сырья). Кроме того, сегодня в стране более 2 млн. га земли занято, если можно так сказать, под хранение остатков сельскохозяйственной деятельности. Вовлечение этих земель в нормальный сельскохозяйственный оборот принесло бы огромный положительный эффект российской экономике. Поскольку большая часть органических отходов приходится на агропромышленный комплекс, то развитие биогазовой энергетики наиболее перспективным видится именно в сельской местности страны.

Электростанция на биогазе работает в Республике Крым

Источник: http://ekomir.org/news/2016/01.04.shtml
На полигоне ТКО в с. Тургенево Белогорского района начата выработка электроэнергии из свалочного газа.

Свалочный газ — газ из органических отходов, выделяющийся из мусора,  биогаз, образующийся в результате анаэробного разложения органических отходов.

Заместитель директора по развитию ООО «Инсайт-2007» Стегачев Н.В.: «Мы считаем своим достижением, что в качестве силовой установки используется двигатель отечественного производства – ЯМЗ-238. В мировой практике в подобных проектах применяются двигатели Jenbacher, Deutz. Но эти машины работают только через станцию первичной подготовки газа, стоимость которой превышает стоимость энергогенерирующего оборудования. В нашу электростанцию поступает неочищенный газ непосредственно от скважин. Вот вам и вариант импортозамещения, причем с качественно лучшими эксплуатационными характеристиками.»

ПРЕИМУЩЕСТВА ТЕПЛОВЫХ НАСОСОВ

Принципиальная схема теплового насоса включает в себя три основных узла:

• Устройство забора тепла, внешний контур;
• Непосредственно тепловой насос, в свою очередь состоящий из испарителя, конденсатора, разряжающего вентиль-дросселя для понижения давления и запитанного от электросети компрессора;
• Система распределения тепла.

Тепло, получаемое из грунта, воды или воздуха используется для нагрева циркулирующего теплоносителя и его подачи к низкотемпературным потребителям. В зависимости от специфики проекта это может быть система отопления радиаторная или «теплый пол», фанкойл, накопительная емкость.

Требования к источникам энергии для насосов Экомер

В качестве источника энергии может быть использован любой доступный в зимний период источник тепла: какой-либо водоем, грунт, вторичное тепло (теплотрасса, промышленные установки, выходящий из системы вентиляции теплый воздух и пр.).
Для обустройства внешнего контура, предназначенного для сбора тепла, используют трубопровод из полимерных труб диаметром 40 мм, укладку которого выполняют в грунт, либо в воду. В качестве теплоносителя применяют 30% раствор пропиленгликоля.

Земляной контур
Укладку трубопровода выполняют в котлован или в сообщающиеся траншеи глубиной 1-1,2 м с промежутками между соседствующими трубами не менее 0,8-1,0 м. Наибольшей энергоэффективности удается добиться на влажных грунтах, а на сухих потребуется увеличить протяженность контура. Примерная отдача 1 метра трубопровода – от 20 до 30 Вт тепловой мощности, т.е. монтаж теплового насоса мощностью 10 кВт требует  наличия участка 20х20 м (≈400 м²) для укладки контура длиной 350-450 м.

Скважина
Бурение скважин обходится дороже укладки контура, но позволяет обойтись меньшей площадью земельного участка. Для получения суммарной расчетной глубины можно изготовить несколько умеренно глубоких и менее дорогих скважин. При этом уровень получаемой тепловой энергии с каждого метра скважины достигает показателя 50-60 Вт. Следовательно, для монтажа насоса, производящего те же 10 кВт энергии, необходима общая глубина скважин (либо одна скважина) 170 м.

Водоем
Вода на дне озера, реки, моря неизменно сохраняет положительную температуру и обладает наиболее высоким коэффициентом преобразования энергии. 10-киловаттный тепловой насос потребует укладки в водоем контура длиной около 80 метров (примерная отдача 100 Вт тепловой мощности на каждый метр трубопровода). Предотвращает всплытие трубопровода установка на него груза из расчета 5 кг на погонный метр контура. Укладка контура трубы на дно озера, является самым экономичным вариантом.

Теплый воздух
Воздушный теплообменник собирает тепло атмосферных масс или нагретого воздуха, генерируемого в ходе производственных процессов промышленных предприятий, работы системы вентиляции и т.п. На каждый затрачиваемый 1 кВт электроэнергии воздушный тепловой насос способен создавать 2-6 кВт тепловой мощности.

Использование тепловых насосов

Независимо от выбранной модели теплового насоса в состав общей отопительной системы дополнительно включают электронагреватель. Наличие электронагревателя позволяет установить тепловой насос с меньшим потенциалом, что снижает величину изначальных финансовых вложений и сокращает срок окупаемости установки.

Управление работой насоса выполняется при помощи интегрированного в корпус электронного блока с ЖК-дисплеем и энергонезависимой памятью, сохраняющей последние настройки. Опционально система может быть укомплектована выносной панелью, на сенсорный экран которой выносится вся необходимая цифровая, текстовая и графическая информация о функционале и текущем режиме работы теплового насоса. Интерфейс панели интуитивно понятен и позволяет легко и быстро вносить требуемые коррективы в текущие настройки.

Преимущества тепловых насосов

Среди преимуществ тепловых насосов особо выделяют:

• Экономичность и энергоэффективность: каждый 1 кВт потребленной тепловым насосом электроэнергии компенсируется 3-5 кВт выработанной им тепловой мощности.
• Экологическая и технологическая безопасность: отсутствие топлива, взрывоопасных и отравляющих газов, вредных выбросов.
• Универсальность: возможность использования не только для отопления, но и для охлаждения помещений.
• Стабильность работы в автоматическом режиме, простота и удобство мониторинга и корректировки настроек.

При достаточно высоких стартовых затратах, связанных преимущественно с обустройством внешнего контура, срок окупаемости теплового насоса составляет всего 3-9 лет. Величина этого периода, как и эффективность работы устройства, в значительной мере зависят не только от его технических параметров, но и от безошибочности предварительных расчетов. Они должны учитывать как максимальные потребности объекта в тепловой энергии, так и объем теплопотерь, определяемых характеристиками конструкционных и светопропускающих материалов.
 Тепловой насос – выгодный вид инвестиций в будущее своей семьи или в развитие бизнеса!

АНАЛИЗ ПРИМЕНЕНИЯ БИОГАЗОВЫХ УСТАНОВОК

Сравнительный анализ  применения биогазовых технологий и других источников энергии

З. Мамадалиева, Т.Каюмов, М.Султонов, Ф.Савриев,
Ташкентский институт ирригации и механизации сельского хозяйства, Наманганский инженерно-технологический институт
Данная статья описывает анализ возможностей энергосбережения и повышения энергетической эффективности путём внедрения кроме традиционных ресурсов биогазовых технологий. Здесь приводятся примеры получения тепловой и электрической энергии из биогазовых установок особенно в сельской местности на фермерских хозяйствах.
На сегодняшний день одной из основных задачей энергетики является энергосбережение и повышение энергетической эффективности путём внедрения кроме традиционных ресурсов альтернативные источники энергии. В Узбекистане широко применяются такие виды альтернативных источников энергии как энергия солнца, малых рек и ручьёв, ветра, геотермальных источников и энергия биомассы. Ряд законодательных актов правительства Республики Узбекистан, в том числе постановления Президента от 1 марта 2013 г. «О мерах по дальнейшему развитию альтернативных источников энергии», от 26 мая 2017 г., ПП-3012 “По дальнейшему развитию возобновляемой энергетики, повышению энергоэффективности в отраслях экономики и социальной сфере на 2017-2021 годы, от 8 ноября 2017г. ПП-3079 «О мерах по обеспечению рационального использования энергоресурсов» ещё ярче показали всю актуальность и неотложность получения возобновляемой энергии и переработке сельскохозяйственных отходов.
В Узбекистане энергетическое оборудование централизованных систем энергоснабжения, технически устарело, полностью выработано, вследствие чего требует незамедлительного обновления. Опыт последних лет обнажил недостатки централизованных систем, которые при передаче электроэнергии и тепла горячей воды сопровождаются, соответственно, 10% и 30% потерями.
Главным фактором, заставляющим переходить на альтернативные средства снабжения теплом и электроэнергией, является изношенность тепло- и электросетей, а также низкое качество электроэнергии. Этой альтернативой стали когенерационные установки малой мощности, так называемые мини-ТЭЦ, способные обеспечить тепловой и электрической энергией отдельные здания или предприятия.
В качестве топлива для таких когенерационных установок может использоваться природный газ, пропан, биогаз, попутный нефтяной газ, газ сточных вод и др. Производство собственной энергии позволяет не зависеть от теплоэнергетических компаний и существенно сократить собственные затраты на энергоносители.
Как и во многих других южных странах чаще всего в Узбекистане широко применяются гелиоэнергетические установки. Применение остальных альтернативных источников энергии пока только развивается, причём не совсем интенсивно. Если принять во внимание, что более 60 % населения проживают в сельской местности, где более 80% заняты в земледелии, на данном этапе появляется интерес к применению биогазовых технологий. Внедрение биогазовых установок в сельской местности позволит использовать биогаз не только для работы бытовых приборов, но и для выработки электричества и тепловой энергии при помощи специальных генераторных установок.
Чем же является биогаз. Биогаз – смесь газов, включающих в себя: метан (СН₄) - 55-70% и углекислый газ (СО₂) – 28-43%, а также другие газы в очень малых количествах, например – сероводород (Н₂S). Биогаз получается в результате анаэробного брожения, то есть происходящей безвоздушной ферментации органических веществ различного происхождения. В среднем 1 кг органического вещества, при 70% биологическом разложении, производит 0,18 кг метана, 0,32 кг углекислого газа, 0,2 кг воды и 0,3 кг неразложимого остатка. Из 1 м³ биогаза можно вырабатыватья одновременно 2,4 кВтч электрической +3,2 кВтч тепловой энергии.
В любом сельском хозяйстве собирается значительное количество навоза, остатков растений, различных отходов. Обычно их используют как органическое удобрение, но только после предварительного разложения. Однако мало кто знает, какое количество биогаза и тепла выделяется при ферментации. А ведь эта энергия тоже может сослужить хорошую службу сельским жителям.
Вырабатываемый биогаз после очистки и компрессии, может использоваться для получения электрической и тепловой энергии, а также в бытовых целях для потребления населением. Отходы биогазовых установок, получаемые после анаэробного брожения биомассы, являются качественными экологически чистыми удобрениями, а также применяться в качестве кормовых биодобавок для рыбных хозяйств и птицеферм.
При расчёте эффективности биогазовых установок можно привести сравнительный анализ основной продукции- биогаза и других энергоресурсов, которые мы можем видеть в таблице.
Таблица. Сравнение расхода на м³ биогаза и других энергоисточников

Горючее	Отношение невосполняемых энергоресурсов на 1 м3 биогаза	Отношение 1 м3 биогаза на невосполняемые энергоресурсы
Природный газ, м3	0,75	1,34
Бензин, л	0,82	1,28
Электрическая  энергия, кВт	2	1,1
Каменный уголь, кг	0,9	1,1

Исходя из сведений данной таблицы, можно легко определить эффективность биогаза и его выгоду в цене,  особенно при ситуации постоянного дефицита возобновляемых энергоисточников.
Преимущества биогазовых электрических генераторов по сравнению с аналогами:
- замены масла не 500, а 2000 моточасов,
- высокий эл. КПД до 40 %, сумм.КПД эл.+тепло до 90%,
- высшая надежность.
Для рентабельности биогазовой установки решающим фактором является КПД при выработке электроэнергии. При сравнении эффективности выработки энергии различают такие уровни эффективности:

1. Механический КПД двигателя в генераторе – соотношение между выработанной в двигателе механической энергией и потенциалом энергии использованного горючего. Часто механический и электр. КПД генератора упрощенно приравнивают (среди прочего чтобы получит преимущества перед конкурентами), чего допускать не следует. Механическое КПД зависит от типа двигателя и его размеров, для газовых и газожидкостных двигателей он составляет до 45%.
2. КПД генератора: в генераторе просходит преобразование механической энергии в электрическую. КПД остальных генераторов с мощностью более 20 кВт составляет 90-96%. Все остальное превращается в тепло генератора.
3. Электрический КПД: чтобы рассчитать электр. КПД генератора, необходимо механичекий КПД умножить на КПД генератора. Пример: 40% механич. КПД и 93% КПД генератора дают электр. КПД 0,40 х 0,93 = 37,2%
4. Термический КПД: кроме механической энергии при переходе энергии от одного вида в другой в двигателе возникает большое количество избыточного тепла, частично в виде отработанных газов, а частично в охлаждающей жидкости, все остальное содержится в тепловом излучении. Термический КПД как правило выше электрического; он достигает в зависимости от типа строения двигателя и размеров, а также температуры используемого отводимого тепла до 55%.

Срок  покрытия расходов на постройку и эксплуатацию биогазовых установок  чаще всего чуть больше одного года, что  нетрудно определить ведь начиная с первичной загрузки биомассы до полного охватывания технологического процесса занимает  не меньше 100 дней [5]. Производство электрической  и тепловой энергии в установках на базе двигателя внутренного сгорания - наиболее распространный способ извлечения выгоды от биогазовой станции.  Электроэнергия может круглогодично использоваться как собственых нужд, так и для подачи в сеть.
 Нетрудно заметить,  что для повышения урожайности значительна основная часть спроса для внесении в почву органических удобрений. Так, биоудобрения получаемые на Каравулбазарском опытно промышленном биогазовом заводе, запущенном в 2016 г., за кг. составляют 1500 сум., в день составляют 37,5 млн.
При постройке установок анаэробного брожения органического мусора и организации их эксплуатации, необходимо правильное определение на каких предприятиях они будут наиболее экономически эффективны, а также исходя из количества ежедневного выхода органического вещества [6].  Предприятия,  которые могут применять биогазовые технологии:
а) Животноводческие (молочные) фермы, птицеводческие фабрики, свиноводческие фермы и конюшни, а также свалки растительных  отходов сельского хозяйства;
б)  Тепличные хозяйства;
в) Перерабатываюшие предприятия: спирт, пиво, сахарные  заводы, заводы по переработке мясной, молочной, и сельскохозяйственной продукции;
г)  Городские очистные канализационние предприятия, в последнее время заводы  по переработке поверхностных водорослей сажаемых в дренажных коллекторах для снижения минерализации засоленных  земель.
д)  Очистные и мусорные свалки в городских и сельских местностях.
Исходя из вышеуказанного, можно организивать централизированные мусорные свалки по приёму органических отходов, где в качестве первичных приёмных ёмкостей  можно построить биогазовые установки. Средний объём данных биореакторов будет рассчитан на ежедневную переработку до 100 тонн в сутки. Расходы на постройку этих установок можно уменьшить путём хашара^[1] и применением водонепроницаемых железобетонных резервуаров.
Необходимо отметить, что биогазовые установки помогут полностью  удовлетворить спрос населения на  минеральные удобрения, обеспечить электрической и тепловой энергией, а также дадут возможность снижения выброса вредных газов в атмосферу  и улучшения эколого-эпидемиологической, санитарной ситуации из-за скопления органических отходов.

Список использованной литературы

1. Имомов, Ш., Hwang Sang Gu, Усмонов К., Шодиев Э., Каюмов Т. Альтернативное топливо на основе органики / Министерство сельского и водного хозяйства РУз. – Тошкент: Фан, 2013. –168 б.
2. Салимов О., Имомов Ш. Оптимизация процессов биогазовой установки по индивидуальному заказу // Irrigatsiya va melioratsiya, 2017, № 2(8). – С. 47-49.
3. Имомов Ш. Возобновляемые источники энергии – биогаз / Экологически вестник (Спец. Выпуск – Энергетика), 2009, № 3–4.
4. Результаты испытание образца биоудобрения после биогазовой установки БНПЗ. Испытательные Центр института химии растительных веществ им.акад. С.Ю.Юнусова АН.Р Уз. 25.07.2017.
5. Ш.Ж.Имомов, Hwang Sang Gu «Биогазовая установка с рекуператором тепловых отходов брожения» Доклад на первом международном конгрессе «Biodizel». Москва 26-27 ноябрь. 2008 г.
6. Биогаз на основе возобновляемого сырья. Сравнительный анализ шестидесяти одной установки по производству биогаза в Германии/Специальное агенство возобновляемых ресурсов (FNR) Хофплатц 1, 18276, Гюльцов, Германия.-2010.115 с.

 

"АЛЬТЕРНАТИВНАЯ КОТЕЛЬНАЯ"

«Альтернативная котельная» – на старт, модернизации теплоэлектростанций – приготовиться

Стартовавшая еще во времена РАО «ЕЭС России» программа по строительству теплоэлектростанций по договорам предоставления мощности (ДПМ) в прошлом году подошла к концу. Возникает вопрос: что делать дальше?

К концу 2017?го, по данным Министерства энергетики, в России было введено в эксплуатацию 128 энергоблоков, что составляет 94,1 % от общего количества объектов, предполагавшихся к вводу в рамках ДПМ. Так что программа, можно сказать, закончена. Однако это не значит, что все проблемы теплоэнергетики в России решены. Строить теплоэлектростанции все равно надо.

Это понимают и в Минэнерго. Кроме того, после завершения программы строительства мощностей по договорам ДПМ высвобождаются большие средства, которые надо куда?то вкладывать. Поэтому в конце года был представлен масштабный проект под названием «Модернизация теплоэлектростанций» объемом в 1,5 трлн руб.

Пути модернизации

В ведомстве подсчитали, что необходимо обновить станции, мощность которых составляет около трети всех мощностей России – 76 ГВт. Были определены базовые принципы проекта. Как подчеркивает Минэнерго, отбор проектов для модернизации будет проводиться только на конкурсной основе, а предметом конкурса будет минимизация затрат по проектам. То есть будут отбираться проекты с самой низкой стоимостью модернизации, а также с наилучшими показателями по снижению расхода топлива.

Кроме того, в конкурсах на модернизацию смогут участвовать только тепловые электростанции, говорится в презентации ведомства. Причем и для них вводятся критерии – выработанность нормативного паркового ресурса должна составлять не менее 125 %, при этом востребованность (включенность) за последние два года – не менее 60 %. Среди базовых принципов программы модернизации Минэнерго также называет разработку типовых проектных решений и оценку их стоимости на основе эталонов, рассчитанных независимыми экспертами.

Министерство предполагает, что оплата введенной в рамках модернизации мощности будет производиться только при полном исполнении обязательств энергокомпании. При этом будет предусмотрена ответственность энергетиков за неисполнение обязательств по модернизации. Также не будет ограничений на расширение модернизации, но при условии финансирования со стороны собственника электростанции, а не потребителей.

Возврат инвестиций с рынка энергокомпаниям планируется в течение 15 лет, также в течение 15 лет с даты запуска оборудования после модернизации энергокомпания должна поддерживать его в готовности вырабатывать электроэнергию.

Как заявил глава Минэнерго Александр Новак, нормативную базу необходимо запускать уже в 2018 г. По его словам, в случае поддержки президентом данных предложений Минэнерго в короткие сроки, начиная с февраля-марта, подготовит необходимые корректировки нормативной базы и законодательства, чтобы скорее запустить данную программу.

Президент в целом одобрил представленную Минэнерго программу модернизации отрасли, однако поручил к 1 марту 2018 г. проработать ее с точки зрения обеспечения оптимальной комбинации тепловой генерации с атомной и возобновляемой, а также и соблюдения интересов потребителей. Иными словами, темпы роста цен должны быть минимальными.

Запуск «альтернативной котельной»

Кроме новой программы модернизации теплоэлектростанций на рынке тепла в России в 2017 г. произошло еще одно важнейшее событие: введение определения цены на тепло в рамках закона об «альтернативной котельной».

Летом в России был принят закон об «альтернативной котельной», меняющий систему регулирования тарифов в сфере теплоснабжения. Поправки в закон «О теплоснабжении» предполагают новую модель рынка тепловой энергии, а именно отказ от ежегодного государственного регулирования тарифов организаций, входящих в систему теплоснабжения: производителей и продавцов тепла, а также сетевых компаний.

Если сейчас все тарифы регулирует государство, то новая модель предусматривает: цена на тепло будет устанавливаться по соглашению сторон в рамках предельного уровня, который должен будет гарантировать окупаемость вложений в отрасль и контролируемого государством. Этот предельный уровень будет рассчитываться по тому самому методу «альтернативной котельной»: он позволяет определить такую стоимость гигакалории, при которой потребитель сможет отказаться от центрального теплоснабжения и построить собственный источник тепла. Собственно, отсюда и термин «альтернативная котельная».

В рамках реформы в России появятся ценовые зоны, внутри которых за тарифы будет отвечать ЕТО (единая теплоснабжающая организация). Это не означает, что цены уменьшатся, но они будут прозрачно отрегулированы, а средства будут уходить на конкретные действия – модернизацию теплосетей и обеспечение стабильности работы. Проще говоря, платить нужно будет или за строительство нового источника тепла, или за модернизацию старого. Каждый гражданин сможет посчитать для себя тариф по «альтернативной котельной», а бизнес почувствует отдачу от своих инвестиций и сможет их окупить.

Чего ждать потребителям

Конечно, потребителей прежде всего волнует вопрос, вырастут ли цены на тепло и насколько. В Минэнерго заявляют, что не прогнозируют резкого скачка цен на тепло при вводе «альтернативной котельной», но окончательный результат будет определяться особенностями конкретных регионов и объемами инвестирования в каждом из них. Как отметил замминистра энергетики Вячеслав Кравченко, 20 % потребителей вообще не почувствуют разницы, на 40 % скажется инфляция и рост составит 1?2 %, и лишь 3?4 % получат повышение более 10 %. Предполагается, что наибольший рост тарифов будет фиксироваться в первые годы после модернизации, после чего снизится. Кстати, на сайте Минэнерго РФ уже существует так называемый «калькулятор», где каждый гражданин может посчитать стоимость конечной цены на тепло в случае перехода на «альтернативную котельную» в своем регионе.
Чиновники ожидают, что потребители в регионах выиграют от введения новой модели рынка тепла: расчеты станут понятными и прозрачными, каждый покупатель сможет прогнозировать свои затраты на тепло на долгосрочный период. А в случае реализации мероприятий по повышению энергоэффективности и снижению объемов потребления у него появится возможность реальной экономии – при новой системе будет регулироваться только предельный уровень цены, при этом платеж за счет снижения объемов потребления может оказаться ниже, чем при нынешней системе тарифного регулирования.

Зачем вообще понадобилось вводить новый механизм? Дело в том, что действующие нормы не гарантируют инвесторам возможность закладывать вложенные средства в тариф и отбивать их в запланированные сроки. Из-за этого сети изнашиваются, инфраструктура ветшает, а отрасль не приносит прибыль и не работает как бизнес. По современному тарифному законодательству, как только инвестор вкладывает деньги в развитие мощностей, он улучшает экономику, а на следующий год это приводит к снижению тарифа.

При этом участники системы теплоснабжения подчеркивают, что требуют немного – единожды посчитать тариф и зафиксировать его. Именно такую возможность предоставляет схема «альтернативной котельной». При ней установленный тариф ежегодно будет изменяться только на размер инфляции, и этого будет достаточно, чтобы гарантировать инвесторам возврат инвестиций. Как говорят чиновники, отрасли теплоснабжения необходим колоссальный объем вложений в модернизацию, однако существующие механизмы управления делают ее непривлекательной для инвесторов.

В то же время, по словам господина Кравченко, новая модель рынка тепла позволит привлечь инвесторов в отрасль, сделать стоимость тепловой энергии более предсказуемой и решить проблему высокой изношенности инфраструктуры. Ожидается, что «альтернативная котельная» привлечет 2,5 трлн руб. инвестиций в теплоснабжение. Реформа обеспечит увеличение ВВП на 600 млрд руб., более 800 млрд руб. налоговых отчислений и позволит создать 35 тыс. новых рабочих мест.

Решать регионам

Отметим, что государство из новой схемы полностью не уходит: оно будет утверждать правила подключения к системам теплоснабжения и определять предельный уровень цены на тепло. Так, в конце декабря 2017 г. премьер-министр России Дмитрий Медведев даже утвердил правила определения максимальной цены на тепловую энергию в ценовых зонах теплоснабжения. «Правила позволят установить на федеральном уровне единую для всех поселений, городских округов, в которых внедряется целевая модель рынка тепловой энергии (ценовых зонах теплоснабжения), методологию и порядок расчета предельного уровня цены на тепловую энергию», – говорится в пояснительной записке.

Расчет этого уровня будет основан на сопоставлении на основе эталонных показателей со стоимостью альтернативного теплоснабжения, основанного на наилучших доступных технологиях (ценой «альтернативной котельной»). «Предельный уровень цены на тепловую энергию, рассчитанный таким образом, позволит ограничить нерегулируемые цены для конечных потребителей тепловой энергии из общей тепловой сети, с тем чтобы нерегулируемая цена в централизованном теплоснабжении не могла быть выше, чем стоимость альтернативного теплоснабжения, доступного для потребителя», – отмечается в записке.

Стоит подчеркнуть, что переход на «альтернативную котельную» – дело добровольное для каждого региона. Однако еще при обсуждении закона его поддержало более пятидесяти субъектов Федерации. Более того, некоторые из регионов оказались заинтересованы в реализации пилотных проектов «альтернативной котельной» на своей территории; планируется, что они будут запущены уже в этом году.

ДОМ ПОЛНОСТЬЮ АВТОНОМНЫЙ

электростанция для создания автономного дома

В Германии начали продавать системы, которые обеспечат жилому дому полную автономию на основе солнечной энергии и водорода

В Германии компания HPS Home Power Solutions GmbH начала приём заказов на компактные системы под названием «Picea», предназначенные для обеспечения полной (круглогодичной) энергетической автономии индивидуальных и двухквартирных жилых домов.
Речь идёт о наборе устройств, необходимых для полного энергообеспечения домохозяйства, большая часть которых интегрирована в одном корпусе.
Picea включает в себя:

• Топливный элемент, с помощью которого вырабатывается электрическая и тепловая энергия в зимний период.
• Электролизёр, предназначенный для преобразования солнечной энергии в водород летом.
• Аккумуляторные батареи для хранения солнечной электроэнергии в течение суток емкостью 25 кВт*ч.
• Солнечный контроллер.
• Инвертор.
• Сезонный накопитель энергии (баллоны с водородом) емкостью 350-1000 кВт*ч электроэнергии.
• Накопитель тепловой энергии (бак с горячей водой).
• Вентиляционную установку с рекуператором тепла и влаги (эффективность теплообмена: 93%).
• Систему управления. В общем, перед нами классическая схема организации энергетической независимости (автономии) зданий на основе солнечной энергии и водорода, которая реализована, например, в знаменитом швейцарском автономном «Доме будущего».

Солнечная электростанция в сочетании с батареями полностью обеспечивает дом электричеством и теплом летом, отправляя неизбежно возникшие излишки на производство водорода. Зимой водород используется для производства электроэнергии и тепла с помощью топливного элемента. Более того, влага, выделяющаяся при работе топливного элемента, также используется для увлажнения воздуха в помещениях в зимний период.
Принцип изображен на рисунке:
Отличием Picea являются компактные размеры — для размещения оборудования требуется всего три квадратных метра внутри помещения, а также 4-7 м² снаружи — для емкостей с водородом.
Система способна выдавать 8 кВт мощности постоянно с пиковыми повышениями до 20 кВт.
Для объема потребления электроэнергии в 4000 кВт*ч в год (это типичная величина для немецкого домохозяйства из 4-5 человек) производитель рекомендует солнечную электростанцию мощностью от 8 до 12 кВт – в зависимости от размеров водородного накопителя.Устройство полностью обеспечит электроэнергией и горячей водой среднее домохозяйство, а вот что касается отопления, для «обычного» дома потребуется дополнительный источник
тепловой энергии. Производитель утверждает, что оборудование может обеспечить до 60% требуемого для отопления тепла. Лишь самые энергоэффективные (энергопассивные) здания, возможно (это покажет расчёт), смогут обойтись только Picea.
Системы предлагаются по цене от 54 тысяч евро. Окончательная стоимость зависит от конфигурации, которая определяется особенностями конкретного объекта. Цена не включает в себя расходы по монтажу оборудования.
В будущем компания планирует предлагать аналогичные системы и для более крупных объектов недвижимости, сообщает 

ПОТЕНЦИАЛ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ

Потенциал энергосбережения в сфере освещения оценивается в 40%

• Энергосбережение    

     

В ближайшие годы Россия может сэкономить на освещении сотни миллиардов рублей — Минэнерго России пытается ограничить оборот неэффективных ламп накаливания, однако ни население, ни бизнес, не спешат обзаводиться энергоэффективными лампами и энергоэффективным оборудованием.

Осенью прошлого года Министерство энергетики РФ выступило с инициативой запретить лампы накаливания мощностью свыше 50 ватт. Решение по запрету на реализацию данных ламп пока не принято, однако постепенно, с июля 2018 года начинают вводиться поэтапные ограничения на использование восьми видов ламп, в первую очередь, это касается ртутных, индукционных, компактных люминесцентных ламп, а также трубчатых люминесцентных ламп с устаревшим люминофором на основе галофосфата кальция.
Идея ограничить потребление электроэнергии за счет вывода из оборота ламп накаливания и других неэнергоэффективных ламп обсуждается уже давно. Впервые судьбой отечественного рынка ламп накаливания правительство РФ всерьез заинтересовалось в 2006 году. Тогда было принято постановление «О мерах по защите российских производителей ламп накаливания», установившее квоты на ввоз этой продукции в Россию. В 2009 году Дмитрий Медведев, занимавший на тот момент пост президента РФ, подписал закон об энергосбережении и энергетической эффективности. Согласно закону в 2011 году из оборота должны были исчезнуть 100 ваттные лампы накаливания, спустя два года – 75-ваттные лампы, а еще через три года – вообще все лампы накаливания. Но полностью закон реализован не был.  Правда, с 1 июля 2016 года люминесцентные лампы полностью запретили в бюджетных организациях. Экономический эффект от этого заместитель министра энергетики РФ Антон Инюцын оценил в 6 млрд рублей.
Сегодня Россия расходует в год на освещение 109 млрд киловатт-час электроэнергии, что соответствует 12% от общего энергопотребления в стране. К слову, в Европе эти цифры немного выше, где на освещение приходится 15-17% от общего потребления электроэнергии. Тем не менее, в правительстве отмечают, что сократить затраты на энергопотребление можно на 40-45%, до 60 млрд киловатт-час. Это значит, что экономия составит при средней стоимость киловатт-часа в 3,2 рубля около 157 млрд рублей в год. Казалось бы, выгода очевидна, однако ни предприятия, ни население не спешат массово обзаводиться энергосберегающими лампами. Почему так происходит?
Одна из причин — стоимость энергосберегающих ламп. Так, если лампу накаливания можно купить за 10 рублей, то светодиодная лампочка, работающая как 100-ваттная, а потребляющая 8 ватт, обойдется в 350 рублей. Люминесцентная лампа, соответствующая мощности 100-ваттной и потребляющая 15-20 ватт, стоит около 100 рублей. При этом экономия при замене люминесцентных ламп на энергосберегающие составит в месяц для одного домохозяйства 50-70 рублей, то есть где-то одна буханка хлеба.
Но и для предприятий экономия не выглядит на 100% очевидной. Дело в том, в крупных промышленных предприятиях в структуре затрат на электроэнергию доля освещения не превышает 5-7%. Целесообразно  сфокусировать внимание собственников не на лампах и освещении, а на других энергосберегающих технологиях. К примеру, на конвейерном производстве можно устанавливать энергоэффективные двигатели, более современные, а значит потребляющие меньше электричества энергоприводы. Экономию на предприятиях также можно начинать с изменения системы отопления огромных по площади промышленных цехов, а для этого использовать систему инфракрасных зон, когда отапливается не воздух, а конкретное рабочее место.
В случае применения полного комплекса энергоэффективных технологий экономия на одном крупном промышленном предприятии в год может доходить до 200-300 млн рублей, что в свою очередь снизит себестоимость продукции и позволит предприятию стать более конкурентноспособным, в том числе и на зарубежных рынках. Однако замена имеющегося оборудования на энергоэффектитвное требует серьезных затрат. Государство могло бы простимулировать бизнес приобретать энергоэффективное оборудование, например, предоставляя льготы по налогу на имущество, различные налоговые вычеты и т.д. Однако об этом речь пока не идет. Тем не менее, первые шаги на пути снижения потребления электроэнергии, которые делает Россия, очень важны – они, с одной стороны, помогают экономить населению и бизнесу, принесут отложенный экономический эффект за счет снижения себестоимости продукции или потребления энергии домохозяйствами. С другой стороны, снижение энергопотребления улучшает общую экологическую обстановку, снижает выбросы парниковых газов, которые, по Киотскому протоколу, являются товаром, за который страна, уменьшающая выбросы, получает  доллары. Стимулом для потребителей к установке энергоэффективных ламп может стать очередное повышение стоимости электроэнергии либо регулируемое снижение розничной цены ламп. Второй вариант — более предпочтительный, тем более предпосылки для этого есть – увеличение объемов производства  светодиодных и люминесцентных ламп может привести к снижению их себестоимости, а возможно снижению оптовой и розничной цены.