Перспективы использования микроГЭС в Прибайкалье

Размещено на http://allbest.ru

Иркутский национальный исследовательский технический университет

Перспективы использования микроГЭС в Прибайкалье

Хандагуров Николай Анатольевич, студент

Лукина Галина Владимировна. к.т.н., доцент

г. Иркутск

Введение

Гидроэнергия является международно признанным источником чистой и «зеленой» энергии, который играет важную роль в мировом энергоснабжении. Развитие гидроэнергетики является приоритетным для многих стран. Ее применение экономически выгодно для обеспечения возрастающего спроса на электроэнергию.

Поскольку строительство крупных ГЭС, как правило, сопряжено с существенными экологическими проблемами, в странах с высокими природоохранными стандартами это стало дополнительным барьером для развития крупной гидрогенерации.

Стремление избежать экологического ущерба стало одной из причин активного продвижения малой гидроэнергетики в последние десятилетия.

Строительство малых ГЭС имеет широкие перспективы как в развивающихся, так и в развитых странах. Малая гидроэнергетика (МГЭ) является экономичным и экологически безопасным способом электроснабжения различных потребителей ? автономных районов, небольших предприятий и населенных пунктов и т.д. Объекты МГЭ могут использоваться в качестве резервного источника для обеспечения надежности электроснабжения.

Состояние малой гидроэнергетики в мире и в России

По данным источника [1], общая установленная мощность малой гидроэнергетики в мире на 2016 год составляет 78 ГВт.

В целом, на 2016 год было освоено приблизительно 36 % общего мирового потенциала МГЭ. Малая гидроэнергетика составляет 7 % общей установленной мощности возобновляемых источников энергии (ВИЭ) (рис. 1) и примерно 1,9 % общей установленной мощности в мире. Общий известный потенциал МГЭ, по данным 2016 г., составляет 217 ГВт.

электроснабжение прибайкалье гидроэнергетика

Рис. 1. Доля возобновляемых источников энергии в мире, %

Лидерами в сфере малой гидроэнергетики являются Китай, США, Япония, Италия и Норвегия.

Около 80 стран мира ввели «зеленые» тарифы или иные схожие финансовые стимулы для малых гидроэлектростанций (МГЭС). Диаграмма потенциальной и установленной мощности (< 10 МВт) объектов МГЭ по регионам мира изображена на рис. 2.

Рис. 2. Малая гидроэнергетика по регионам (< 10 МВт)

Анализ статуса развития малой гидроэнергетики в странах мира затрагивает следующие пять аспектов: обзор электроэнергетического сектора, обзор и оценка потенциала сектора МГЭ, политика по ВИЭ и барьеры для развития малой гидроэнергетики.

Сегодня интерес к малым ГЭС велик как во всем мире, так и в России в частности. Основными аргументами в их пользу считаются следующие:

Ш малые ГЭС, как правило, не требуют сложных гидротехнических сооружений, в отличие от крупных ГЭС, использующих большие водохранилища;

Ш высокие автоматизация систем управления и надежность, продолжительная длительность работы электростанции (не менее 40 лет);

Ш экономия органического топлива и улучшение экологической обстановки за счет замещения дизельных и тепловых электростанций.

По современным оценкам технически достижимый потенциал малой гидроэнергетики в России составляет 357 млрд кВт·ч в год, а экономически целесообразный - более 200 млрд кВт·ч в год.

По данным 2016 г. [2], общая установленная мощность электростанций малой гидроэнергетики на территории РФ составляет 214 МВт.

В России вопросами гидроэнергетики занимается ПАО «РусГидро». В общей сложности в программе развития данной компании на сегодняшний день значатся 383 проекта совокупной установленной мощностью около 2,1 ГВт, большая часть из которых локализована в Северо-Кавказском федеральном округе.

В 2014 г. ПАО «РусГидро» заявило о программе строительства малых ГЭС общей мощностью до 500 МВт, в рамках которой: проводит актуализацию карты потенциальных створов малых ГЭС, ведет переговоры с зарубежными партнерами по реализации программы строительства и локализации производства основного оборудования объектов ВИЭ [3].

Малые гидроэлектростанции классифицируются по многим признакам:

Ш напору воды (низко-, средне- и высоконапорные);

Ш конструкции турбины;

Ш расходу воды (зависит от типа водостока);

Ш мощности (микроГЭС, миниГЭС, МГЭС);

Ш напряжению (до 1 кВ, более 1 кВ);

Ш частоте вращения турбины.

МикроГЭС ? это объект малой гидроэнергетики, использующий энергию рек с помощью гидроэнергетических установок мощностью до 100 кВт.

Различают деривационные, русловые, плотинные микроГЭС. Также существуют погружные свободнопоточные и микроГЭС, устанавливаемые на ирригационных каналах, в технологических водостоках.

При этом микроГЭС, в отличие от более мощных электростанций, может быть сооружена за счет средств частного сектора, небольших предприятий, бюджета региональных властей.

Перспективы малой гидроэнергетики в Прибайкалье

Гидроэнергетический потенциал региона сосредоточен в большом количестве рек и ручьев. Значительную часть водного потенциала Иркутской области и Республики Бурятия составляет водосборная площадь озера Байкал, р. Ангары и р. Лены.

По имеющимся данным (таблица, [4]), технический потенциал гидроэнергетических ресурсов малых водотоков Иркутской области и Республики Бурятия составляет 29 млрд кВт·ч ? 30,5 % от валового, а экономически оправданный ? 16,8 %, или 16 млрд кВт·ч [5].

Гидроэнергетический потенциал Прибайкалья

Высокое значение экономически оправданного потенциала свидетельствует об эффективности строительства объектов малой гидроэнергетики для электроснабжения автономных потребителей, расположенных на местных водотоках.

В настоящее время возведение небольших гидроэлектростанций сдерживается рядом причин, связанных с экономической ситуацией в стране и регионе:

Ш избыток энергомощностей в Приангарье, малый прирост производственных нагрузок;

Ш недостаток инвестиционных ресурсов, необходимых для строительства новых ГЭС;

Ш отсутствие фактической помощи от государства в области интеграции микроГЭС для автономных потребителей.

Значительная часть Прибайкалья входит в состав центральной экологической зоны Байкальской природной территории (БПТ). В соответствии с федеральным законом «Об охране озера Байкал» и постановлениями Правительства РФ в регионе действуют ограничения и запреты на деятельность, которая может повлечь за собой негативное воздействие на уникальную систему озера Байкал [6].

Экологические ограничения и запреты затрагивают добычу ресурсов, строительство промышленных предприятий, тепловых электростанций на традиционных носителях и т.п., сдерживая энергетическое развитие региона.

Использование ВИЭ позволит решить такую проблему, как электроснабжение автономных населенных пунктов, туристических баз, объектов особо охраняемых природных территорий, метеостанций и предприятий сельского хозяйства, а также улучшить экологическую обстановку за счет замещения части дизельного топлива.

Следует отметить, что в Прибайкалье именно гидроэнергия является наиболее экономически выгодным видом ВИЭ, а чистая технология малой гидроэнергетики соответствует всем экологическим нормам.

На рис. 3 представлено распределение по территории центральной экологической зоны плотности солнечного излучения, ветра и малых водотоков [7].

Гидроэнергетический потенциал прибрежной зоны озера Байкал представлен для створов вблизи населенных пунктов и характеризуется показателем 6.

Он указывает на створ определения энергии речного потока (в числителе - среднегодовая мощность водотока на 1 м падения, кВт; в знаменателе - уклон русла, %).

Часть этих населенных пунктов, особенно находящихся в северных районах Прибайкалья и со стороны Республики Бурятия, являются энергодефицитными.

Рис. 3. Потенциал энергии солнца, ветра и рек в прибрежной зоне оз. Байкал

Как раз для электроснабжения таких энергодефицитных и изолированных от централизованных электрических сетей населенных пунктов эффективно применение микроГЭС.

В горной и холмистой местности Республики Бурятия протекает множество малых рек. За счет естественных уклонов, порогов русла реки возможно обеспечение достаточного напора воды без использования деривационного канала, а в некоторых случаях - строительство русловых микроГЭС.

На территории Прибайкалья целесообразно сооружение как бесплотинных (деривационных и русловых), так и плотинных МГЭС. Возможно использование погружных свободнопоточных микроГЭС для питания небольших автономных потребителей. МикроГЭС могут работать автономно или в комплексе с другими энергоисточниками.

Для энергии малых водотоков на территории региона характерны повсеместно весенне-летний максимум за счет паводков и таяния снега в горах и значительное снижение зимой, что является препятствием к их круглогодичному использованию в целях энергоснабжения. Часть рек зимой полностью перемерзает, что препятствует работе микроГЭС с открытым руслом в зимний период.

Как правило, автономные потребители имеют, в основном, преобладающую коммунально-бытовую нагрузку с максимумом в осенне-зимний период, за исключением объектов туризма, работающих только в туристический сезон.

Решение о постройке микроГЭС необходимо рассматривать отдельно для каждого случая. Если в какой-то период года работа электростанции невозможна или неэффективна, то следует использовать дублер ? резервный источник питания.

Заключение

Малая гидроэнергетика является перспективным и быстрорастущим сектором энергетики. Это обусловлено следующими преимуществами малых ГЭС:

Ш отсутствие отрицательного воздействия на окружающую среду;

Ш низкая стоимость вырабатываемой энергии (по сравнению с дизельным топливом, другими видами ВИЭ);

Ш широкий выбор гидроагрегатов и генераторов различных мощностей;

Ш автоматизированная система управления, высокая надежность и длительный срок службы.

Иркутская область и Республика Бурятия обладают огромным гидроэнергетическим потенциалом как крупных, так и малых рек и водотоков. В силу ряда причин малая гидроэнергетика региона не получила должного развития. Но уже сейчас микроГЭС может эффективно применяться для электроснабжения автономных поселков, турбаз, небольших предприятий и агропромышленных комплексов.

Библиографический список

1. Доклад о мировом развитии малой гидроэнергетики 2016 [Электронный ресурс] / Организация Объединенных Наций по промышленному развитию, Международный центр малой гидроэнергетики. URL: http://www.smallhydroworld.org/fileadmin/user_upload/pdf/2016/ WSHPDR_ES_Russian_final_01.pdf (29.05.2017).

2. Современное состояние и перспективы развития малой гидроэнергетики в странах СНГ / под ред. Г.А. Имамниязовой. Алма-Ата: Изд-во RUAN, 2011. 36 с.

3. Пресс-центр ПАО «РусГидро»: РусГидро подготовило программу строительства малых ГЭС общей мощностью до 500 мегаватт [Электронный ресурс]. URL: http://www.rushydro.ru/press/news/94913.html (29.05.2017).

4. Справочник по ресурсам возобновляемых источников энергии России и местным видам топлива (показатели по территориям) / под ред. П.П. Безруких. М.: ИАЦ «Энергия», 2007. 272 с.

5. Иванова И.Ю., Тугузова Т.Ф., Халгаева Н.А. Возобновляемые природные энергоресурсы Байкальского региона и целесообразность их использования // География и природные ресурсы. 2011. № 2. С. 137-140.

6. Об охране озера Байкал: федеральный закон от 1 мая 1999 г. № 94-ФЗ // СЗ РФ. 1999. № 18. Ст. 2220.

7. Кошелев А.А. Стратегия энергоснабжения Байкальской природной территории // Энергия: экономика, техника и экология. 2010. № 9. С. 34-41.

Аннотация

УДК 621.311

Перспективы использования микроГЭС в Прибайкалье. Хандагуров Николай Анатольевич, студент, e-mail: handagurovn@yandex.ru, Лукина Галина Владимировна., к.т.н., доцент, lukinagv@yandex.ru. Иркутский национальный исследовательский технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Произведен краткий обзор текущего состояния малой гидроэнергетики в мире и в России. Рассмотрены преимущества и предпосылки использования малых ГЭС для автономных потребителей Прибайкалья. Описан гидроэнергетический потенциал водных ресурсов региона. Определены перспективные виды микроГЭС для электроснабжения потребителей в Прибайкалье.

Ключевые слова: ВИЭ; малая гидроэнергетика; гидроэнергетический потенциал Прибайкалья; микроГЭС; автономные потребители.

Annotation

Prospects for the use of micro HPP in the Baikal region. Khandagurov Nikolay., e-mail: handagurovn@yandex.ru, Lukina Galina, Candidate of Technical Science, Associate Professor. Irkutsk National Research Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074

The article gives a brief review of the current state of small hydropower in the world and in Russia. It considers the advantages and prerequisites for the use of small hydro power plants for autonomous consumers of the Baikal region; gives the hydropower potential of the region's water resources; determines prospective types of micro HPP for electricity supply to consumers in the Baikal region.

Keywords: RES; small hydropower; hydropower potential of the Baikal region; micro HPP; autonomous consumers.

Размещено на Allbest.ru