СОЗДАНИЕ ЭФФЕКТИВНЫХ СИСТЕМ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ АЛТАЙСКОГО КРАЯ

Крюков Д. Н. – аспирант, Федянин В. Я. – д.т.н., профессор РФ, Алтайский край, г. Барнаул ФГБОУ ВО «Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова»

Алтайский край входит в группу регионов с низкой электроемкостью и низким уровнем душевого ВРП. Половина населения проживает в сельских населенных пунктах. Для теплоснабжения сельское население в основном использует каменный уголь (86%). Среднее годовое потребление топлива составляет около 5,4 т у.т. в расчете на одного человека. При этом производство тепловой и электрической энергии осуществляется в котельных и на тепловых электрических станциях, использующих ископаемое топливо. В связи с техническим несовершенством большой части используемого энергетического оборудования, условиями доставки топливно-энергетических ресурсов, значительными потерями топлива при его транспортировке и хранении можно отметить низкий уровень использования потенциальной энергии топлива. Также использование органического топлива в подавляющем большинстве технологических установок сопряжено с разносторонним локальным и глобальным воздействием на окружающую среду. Сложившаяся система теплоснабжения является источником загрязнения окружающей среды пылью, окислами серы и углерода.

Это воздействие приводит к возникновению парникового эффекта и является причиной закисления почвы и воды, а также других необратимых процессов. Кроме того, органическое топливо относится к невозобновляемым источникам энергии, поскольку темпы их потребления в настоящее время значительно превышают скорость образования (возобновления).

В то же время учёные констатируют усиление тенденции к потеплению климата. Прогнозируется повышение на 1,3-1,5 °С средней температуры на планете к 2020 году. Спектр пагубных тенденций может быть очень широким: от повышения уровня Мирового океана на 30-100 см до изменения климатических систем перераспределения осадков [3].

Углекислый газ (СО2) является парниковым газом, оказывающим наибольшее влияние на климат (примерно 50 %). Согласно докладу Межправительственной группы экспертов ООН по изменению климата, после 1750 года отмечается рост концентрации СО2 в атмосфере на 35 % [4].

Именно концентрация антропогенных парниковых газов (прежде всего, углекислого газа) в атмосфере существенно изменилась в течение последнего столетия в результате деятельности человека, то есть в век углеводородного топлива, что доказано изотопным и корреляционным анализами [3].

Для оценки тенденции загрязнения окружающей среды определены объемы текущих антропогенных выбросов парниковых газов в Алтайском крае при стационарном сжигании топлива для сектора «Энергетика» и сжигания топлива мобильными источниками сектора «Транспорт». Расчеты произведены в соответствии с утвержденными распоряжением Министерства природных ресурсов и экологии Российской Федерации от 16.04.2015 № 15-р Методическими рекомендациями по проведению добровольной инвентаризации объема выбросов парниковых газов в субъектах Российской Федерации [5].

Для пересчета массовых выбросов индивидуальных газов в СО2-эквивалент использовались специальные пересчетные коэффициенты, отражающие сравнительную интенсивность парникового эффекта, создаваемого этими газами в атмосфере Земли – потенциалы глобального потепления.

При проведении оценки объемов выбросы парниковых газов от сжигания различных видов топлива стационарными источниками рассчитаны по видам экономической деятельности. Расчет выбросов парниковых газов осуществлялся по формуле:

Ei = Ai х EFj,                                                         (1)

где Ei - выброс в атмосферу i-ого газа;

Аi - количественная характеристика деятельности за год, приводящая к выбросу;

EFj - коэффициент выброса для j-ого топлива.

Таблица 1 - Совокупный объем выбросов углекислого газа СО2 в 2015 году

Из расчетов видно, что выбросы CO2 в 2015 году составили 16 946,29 тыс. тонн, что составляет 90,8 % к уровню 2007 года (18 668,50 тыс. тонн). В том числе это связано с реализацией в Алтайском крае государственной программы «Энергоэффективность и развитие электроэнергетики» на 2015-2020 годы».

На территории Алтайского края отсутствуют значительные запасы ископаемых видов топлива, при этом стоимость электрической энергии – одна из самых высоких в Сибирском Федеральном округе. С учетом того, что уголь, природный газ и нефтепродукты ввозятся в Алтайский край из других субъектов Российской Федерации, необходимо отметить зависимость энергетики региона от привозного топлива.

В связи с этим стратегическое направление «Использование возобновляемых источников энергии», определенное энергетической стратегией Алтайского края, приобретает особое значение для региона. Основными привлекательными чертами использования возобновляемых источников энергии является их доступность, отсутствие потребности в топливе при эксплуатации таких источников энергии и их экологическая чистота [1].

Использование таких систем энергоснабжения будет способствовать снижению воздействия на окружающую среду и повышению эффективности энергоснабжения сельских населенных пунктов края. Одним из главных условий эффективного, устойчивого ведения сельского хозяйства, закрепления населения является стабильное и надежное энергообеспечение и, прежде всего, устойчивое обеспечение сельских жителей электрической энергией и эффективными системами теплоснабжения взамен традиционных отопительных печей и неэффективных малых котельных [2], оказывающих негативное воздействием на окружающую среду.

Перспективными для использования на территории края являются энергия ветра, солнца, малых рек и переработка отходов сельского хозяйства.

Таблица 2 - Ресурсы возобновляемых источников энергии Алтайского края, млн. т у.т./год [2]

Алтайский край традиционно занимает высокие позиции среди субъектов Российской Федерации по объему производства продуктов животноводства и 1-ое место в Российской Федерации по посевной площади зерновых и зернобобовых культур. Поэтому перспективным направлением может стать использование биомассы для производства тепловой и электрической энергии, а также экологически чистых минеральных удобрений.

Уже сегодня в крае котельные ряда предприятий используют биотопливо:

Поспелихинский район – 10 котельных общей тепловой мощностью 25,3 Гкал/ч используют биотопливо с 2013-2014 годов, годовая потребность древесного топлива 7701,8 т.у.т. или 28954 куб. м;

Угловский район – котельная общей тепловой мощностью 1,29 Гкал/ч использует биотопливо с 2010 года, годовая потребность древесного топлива 448 т.у.т. или 1684 куб. м;

Рубцовский район – 5 котельных общей тепловой мощностью 15,7 Гкал/ч используют биотопливо с 2013 года, годовая потребность древесного топлива 13319,6 т.у.т. или 50073 куб. м;

Тальменский район – котельная общей тепловой мощностью 2,4 Гкал/ч использует биотопливо с 2009 года, годовая потребность древесного топлива 975,3 т.у.т. или 3667 куб. м.

Стоит отметить, что для указанных котельных в качестве основного топлива используется древесная щепа. Как правило, вблизи таких котельных находятся деревоперерабатывающие предприятия, для которых древесная щепа является отходами производства.

Ряд предприятий в Алтайском крае производит топливные гранулы, топливные брикеты, пеллеты:

ОАО «Бийская льняная компания», г. Бийск, с 2009 года производит топливные брикеты из костры (отходы льняного производства). В 2015 году было произведено 2 122 тонн топливных брикетов, из которых около 60% было использовано котельной ОАО «Бийская льняная компания» для отопления административного и производственного корпусов предприятия. Оставшаяся часть топливных брикетов приобретена потребителями г. Бийска.

ООО «Алтай-Форест», Тальменский район, с. Ларичиха, с 2010 года производит пеллеты из древесных опилок и стружки. В 2015 году было произведено 9 345 тонн пеллет, из которых основную часть приобрели компании Алтайского края, Новосибирской, Омской, Томской областей, около 1 % реализовано потребителям Республики Казахстан.

Основным фактором, способствующим использованию биотоплива в качестве альтернативы традиционным видам (уголь, газ), является наличие на предприятиях большого количества собственных отходов крупяного, древесно-стружечного, льняного и иного производства. В таком случае предприятиям становится выгодно не утилизировать отходы, а перерабатывать в топливные брикеты, пеллеты и др. как для собственных нужд, так и для реализации.

Также важно отметить, что в крае реализовано несколько проектов теплоснабжения жилых домов с применением тепловых насосов, использующих низкопотенциальное тепло поверхностных слоев Земли. Модернизация систем теплоснабжения с применением тепловых насосов позволит существенно улучшить показатели их эффективности и снизить антропогенную нагрузку на окружающую среду.

Использование в Алтайском крае возобновляемых источники энергии способно обеспечить решение энергетических и социальных проблем региона. Кроме того, их применение обеспечит сокращение выбросов углекислого газа и продуктов горения в окружающую среду.

Современные установки, на базе возобновляемых источников энергии, могут повысить надежность систем электроснабжения на основе радиальных линий электропередачи 0,4/10 кВ, снизить величину потерь электрической энергии, за счет снижения величины ее перетока из энергосистемы. При этом реализацию проектов энергоснабжения, использующих возобновляемых источники энергии, целесообразно осуществлять с учетом расчёта экономической эффективности тех или иных технических решений.

Список использованных источников:

1. Энергетическая стратегия Алтайского края на период до 2020 года: цели, приоритеты и задачи развития ТЭК [Текст] / А.М. Карасевич, А.Б. Карлин и др. - М: Страховое ревю, 2009. – 136 с.

2. Федянин В. Я. Инновационные технологии для повышения эффективности Алтайской энергетики [Текст]: монография / В. Я. Федянин, В.А. Мещеряков. - Барнаул: Изд-во ААЭП, 2010. – 192 с.

3. Белоусов В. Н., Смородин С. Н., Лакомкин В. Ю. Энергосбережение и выбросы парниковых газов (СО2): учебное пособие/ СПбГТУРП. – СПб., 2014. – 52 с.

4. МГЭИК, 2007: Изменение климата, 2007 г. Обобщающий доклад. Вклад рабочих групп I, II, III в Четвёртый доклад об оценке 52 Межправительственной группы экспертов по изменению климата [Пачаури Р.К, Райзингер А. и основная группа авторов (ред.)]. МГЭИК, Женева, Швейцария. – 104 с.

5. Распоряжение Министерства природных ресурсов и экологии Российской Федерации от 16.04.2015 № 15-р [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.altstu.ru/media/f/Rasporyazhenie-Pr-va-RF-15-r-ot-16-04-2015-_utv-metod-rekomend.pdf – Загл. с экрана.