Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Предпосылки развития ВИЭ в Казахстане

НЕТРАДИЦИОННЫЕ И ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

Конспект лекций для студентов специальности

5В071700 – Теплоэнергетика

Алматы 2017

СОСТАВИТЕЛЬ: Абильдинова С.К. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. Конспект лекций для студентов специальности 5В071700 – Теплоэнергетика. - Алматы: АЭУС, 2017. – 73 с.

Конспект лекций составлен в соответствии с учебной рабочей программой дисциплины «Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии». В конспекте лекции дано описание основных видов нетрадиционных и возобновляемых источников энергии НВИЭ: солнечного излучения (гелиоэнергетика); энергии ветра (ветроэнергетика); энергии рек и водотоков (гидроэнергетика); геотермальной энергии; рассеянной тепловой энергии (тепло воздуха, грунта, воды, морей и водоемов); энергии биомассы и вторичных энергоресурсов. Рассмотрены схемы и конструкции установок для использования и преобразования энергии НВИЭ.

Конспект лекций разработан для студентов бакалавриата, обучающихся по направлению 5В071700 – Теплоэнергетика.

Илл.-33, табл.-3, библиогр.-20 назв.

Рецензент: доцент Бахтияр Б.Т.

Печатается по основному плану издания некоммерческого акционерного общества «Алматинский университет энергетики и связи» на 2017 г.

1 Лекция №1. Современное состояние использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии ВИЭ

План лекционного занятия: введение. Современное состояние использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии ВИЭ. Предпосылки развития ВИЭ в Казахстане. Экологические проблемы истощаемых ресурсов. Энергетическая безопасность при использовании ресурсов.

Цель лекции: ознакомление с существующим состоянием использования ВИЭ в энергетике.

Введение

Возобновляемые источники энергии ВИЭ: солнце, ветер, земля, моря и океаны, реки, биомасса (растений и животных) являются источниками, постоянно существующих или периодически возникающих в окружающей среде потоков энергии. Возобновляемая энергия не является следствием целенаправленной деятельности человека. В этом состоит ее отличительный признак.

Одним из приоритетных направлений развития энергетики и решения экологических проблем Казахстана является использование возобновляемых энергетических ресурсов. Потенциал возобновляемых энергетических ресурсов (гидроэнергия, ветровая и солнечная энергия) в Казахстане весьма значителен.

Общая стратегия развития электроэнергетики страны направлена на обеспечение энергетической безопасности и независимости через создание надежной энергетической базы для устойчивого экономического роста.

Как известно, степень развития техники и технологии, уровень жизни в любой стране непосредственно связаны с количеством потребляемой энергии. Чем больше потребляется энергии на одного жителя, тем выше уровень жизни и шире использование более совершенных технологий в промышленности.

Выявлена и другая дополнительная закономерность. Уровень жизни прямо пропорционален эффективности использования энергии. При неэффективном использовании энергии он значительно ниже, так как национальный доход страны уменьшается.

В понятие «нетрадиционная энергетика» в дальнейшем вкладывается четыре основных направления:

1) Возобновляемые источники энергии (солнечная и ветровая энергия, биомасса, геотермальная энергия, низкопотенциальное тепло земли, воды, воздуха, гидравлическая энергия (мини-ГЭС, приливы, волны). Большие ГЭС обычно не включаются в возобновляемые источники энергии.

2) Вторичные возобновляемые источники энергии (твердые бытовые отходы - ТБО, тепло промышленных и бытовых стоков, тепло и газ вентиляции).

3) Нетрадиционные технологии использования невозобновляемых и возобновляемых источников энергии (водородная энергетика; микроуголь; турбины в малой энергетике; газификация и пиролиз; каталитические методы сжигания и переработки органического топлива; синтетическое топливо - диметиловый эфир, метанол, этанол, моторные топлива).

4) Энергетические установки (или преобразователи), которые существуют обычно независимо от вида энергии. К таким установкам относятся: тепловой насос, машина Стирлинга, вихревая трубка, гидропаровая турбина и установки прямого преобразования энергии - электрохимические установки, топливные элементы, фотоэлектрические преобразователи, термоэлектрические генераторы, термоэмиссионные установки, МГД-генераторы.

Курс «Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии» дает знания и сведения по проблемам энергетики, не связанных с сжиганием органического топлива.

1.2 Современное состояние использования ВИЭ

Практическое использование нетрадиционных источников энергии получило сегодня интенсивное развитие во многих странах мира.

На фоне роста населения, сокращения доказанных мировых запасов многих ископаемых видов топлива, увеличения цен на углеводороды и стремления государств снизить зависимость от импортного сырья, заинтересованностьв использовании новых источников энергии возрастает.

Использование ВИЭ стало одной из наиболее быстрорастущих областей экономики. В ведущих странах Евросоюза (ЕС) по оценкам Международного энергетического агентства (МЭА) производство энергии из ВИЭ ежегодно растет на 10–20%.

Согласно данным Евростата, если в 2004 году в ЕС 8,5 % электроэнергии было получено за счет ВИЭ, то в 2014 году этот показатель составил уже 16 %.

По прогнозам Европейского совета по возобновляемой энергетике к 2040 году возобновляемые источники смогут обеспечить 50 % производства энергии в мире. В соответствии с решением Европарламента доля ВИЭ в энергобалансе ЕС в 2020 году должна составить 20 %, в 2040 году – 40 %.

Абсолютным лидером является Швеция, которая почти половину своих энергетических потребностей (52,6%) удовлетворяет с помощью возобновляемых источников энергии в валовом конечном потреблении. За ней следует Латвия и Финляндия (по 38,7%), Австрия (33,1%) и Дания (29,2%).

Одну из ведущих позиций по уровню развития практически всех видов ВИЭ занимает Германия. В 2004 году в Германии был принят специальный закон («EGG») который предусматривает расширение доли ВИЭ в электроэнергетике к 2020 году до 35%, 2030 году – до 50 %. В 2016 году этот показатель составил 32%.

По данным Европейской ассоциации фотоэлектрической промышленности (EPIA) общая мощность гелиоустановок на планете превысила знаковый рубеж - 200 ГВт. В Италии солнечные батареи уже обеспечивают примерно 7 % потребляемой электроэнергии, в Германии – 6 %, а в Болгарии, Чехии, Бельгии и Испании – по 3 %. За 2012 год в Евросоюзе были установлены новые фотоэлектрические преобразователи мощностью 17 ГВт. Около половины этого прироста (8 ГВт) обеспечила Германия. Для сравнения, суммарная мощность европейской ветровой энергетики за этот же период увеличилась на 12 ГВт, а газовых электростанций – на 5 ГВт.

В США в настоящее время на долю ВИЭ приходится 6 % энергопроизводства, а к 2030 году этот показатель должен возрасти до 10 %.

Высокими темпами развивается ВИЭ во второй экономике мира – Китае. Так в соответствии с 12-м пятилетним планом КНР долю ВИЭ в китайском энергобалансе в 2015 году предполагается увеличить до 11,3 %. В 2010 году она составила 8,3 %.

Активно развивают возобновляемую энергетику Бразилия и Мексика. Доля ВИЭ (даже без ГЭС) в производстве электроэнергии в этих странах уже сейчас превышает 4%.

Государства – участники СНГ обладают заметным потенциалом возобновляемых энергетических ресурсов, а в ряде экономик относительный показатель, характеризующий долю ВИЭ в структуре энергобаланса, находится на таком высоком уровне, который промышленно развитые страны могут достичь лишь к середине текущего столетия.

Предпосылки развития ВИЭ в Казахстане

Актуальной становится задача по вовлечению в энергобаланс страны возобновляемых исочников энергии. В Казахстане существует реальная возможность использования ветровой энергии, энергии солнца, геотермальной энергии, энергии малых рек (малые ГЭС).

Потенциал гидроэнергии в республике составляет примерно 30 млрд кВт⋅ч в год, количество солнечных часов в год достигает 2200–3000 часов.

Наиболее значительным является ветроэнергетический потенциал, который оценивается в более чем 1,8 трлн кВт⋅ч в год. С учетом перспектив применения энергии ветра Министерство энергетики совместно с ПРООН осуществляет проект по развитию ветроэнергетики. В рамках данного проекта начаты работы по организации строительства в Джунгарских воротах пилотной ветроэлектростанции мощностью 5 МВт с вводом в 2009 году, но пока по техническим причинам запуска ВЭС не было.

Совокупная установленная мощность ветровых электростанций (ВЭС) страны – 70,3 МВт, это 28,5% от всех «зеленых» станций РК. Наиболее крупный проект – Ерментауская ВЭС, мощностью в 45 МВт. В «Самрук-Энерго» подчеркивают, что выработка этой ВЭС альтернативна той, при которой на ТЭС сжигается 100 тыс. тонн угля в год. Ерментауская ВЭС должна закрыть часть энергодефицита Акмолинской области и в перспективе мощность этой станции расширится до 300 МВт.

Вторая по размерам мощности является Кордайская ВЭС (4 МВт), однако уже в ближайшее время будет реализован проект ее расширения до 21 МВт. Следующие ожидаемые крупные проекты – Байдибекская ВЭС (120 МВт) и Шелекская (60 МВт). Общий потенциал ветроэнергии в РК, по оценкам ПРООН-ГЭФ составляет 1820 млрд кВт·ч в год. В 2016 году казахстанские ВЭС впервые выработали более 100 млн кВт∙ч.

В первом квартале 2016-го общая мощность казахстанских солнечных электростанций (СЭС) составила 57,2 МВт. Это почти 23% всей мощности альтернативной энергетики РК. Мощность действующих солнечных станций пока невелика. К примеру мощность крупнейшей СЭС в Бурном (Жамбылская область) – 50 МВт, но этот проект пока скорее исключение. Вторая по величине солнечная электростанция находится в Капшагае – 2 МВт. Вместе с тем, в проектах Минэнерго находятся Коксарайская СЭС (35 МВт), СЭС Aquila Solar (24 МВт) и Муналинская СЭС (5 МВт). Как видно, общий потенциал солнечной энергетики РК – 2,5 млрд кВт·ч в год – пока не освоен и на 2%. Словом, потенциал «зелёной» энергетики в стране огромен, и темпы роста сегмента это подтверждают.

1.3 Экологические проблемы истощаемых ресурсов. Энергетическая безопасность при использовании ресурсов

Невозобновляемые энергетические ресурсы (органическое и ядерное топливо) относятся к истощаемым ресурсам. Сжигание органического топлива приводит к опасным экологическим последствиям: загрязнению атмосферы диоксидом серы, оксидами азота, несгоревшими углеводородами, сажей и золой. Выбросы углекислого газа или диоксида углерода приводят к парниковому эффекту, потеплению климата планеты и к повышению уровня Мирового океана с затоплением прибрежных участков суши. Проблема усугубляется вырубкой леса - основного переработчика СО₂ в атмосфере Земли. Международные соглашения по ограничению выбросов парниковых газов (Киотский протокол) пока имеют низкую эффективность. Страны-загрязнители не спешат выполнять соглашения этого протокола. В России жалуются на данный документ, на то что он не учитывает о том что 22% мировых лесов, основного переработчика СО₂ находится на территории РФ, в то же время она занимает не первое место по выбросам СО₂.

В соответствии с Киотским протоколом к рамочной конвенции ООН об изменении климата, Россия взяла на себя обязательства сохранить в 2008-2012 гг. выбросы парниковых газов на уровне 1990 года.

После подписания Киотского протокола начался процесс изменения мировой энергетической политики и создания форм производства и потребления энергии, благоприятных для окружающей среды. В этой связи любой анализ будущего энергоснабжения, особенно различных альтернатив, должен учитывать два новых фактора.

Первый фактор - это изменение климата. Сегодня это общепризнанный факт, явление, ставящее под угрозу гармоничное мировое развитие. Следует заметить, что Киотский протокол - это только первый шаг в борьбе с изменением климата. Действенная политика в направлении устойчивого развития, решая проблему изменения климата, одновременно укрепила бы энергетическую безопасность. Чтобы стабилизировать концентрацию СО₂ на нынешнем уровне, эмиссии следует сократить немедленно на 50-70%. На энергетическую сферу приходится основной объем выбросов углекислого газа. Доля сжигания ископаемого топлива в его выбросах по России составляет 98%.

В 2016 году 22 апреля было принято и подписано Парижское соглашение к Рамочной конвенции ООН об изменении климата. Государства, подписавшие данное соглашение должны принимать меры по снижению углекислого газа в атмосфере с 2020 года. Соглашение было разработано взамен Киотского протокола. Целью соглашения является активизация осуществления Рамочной конвенции ООН по изменению климата, в частности, предложено удержать рост глобальной средней температуры ниже 2 °C и ограничения роста температуры климата величиной 1,5 °C.

Таким образом, возобновляемые источники энергии потенциально могут существенно повысить энергетическую безопасность, особенно на региональном уровне и снизить выбросы СО₂ в атмосферу, о чем свидетельствует опыт развитых в экономическом отношении стран. Однако чтобы этот очевидный вывод стал реальностью, необходимо преодолеть препятствия технического, технологического, экономического, законодательного, а также социального и психологического плана.

Экологическая вредность традиционной энергетики на органическом топливе не учитывается в цене за отпускаемую электроэнергию. В ряде стран (Швеция, Финляндия, Голландия) введены экологические налоги на уровне 10…30% от стоимости сжигаемой нефти. Этот налог платят граждане за несовершенство энергетики. Альтернативой сжиганию органического топлива считалась атомная энергетика. Во Франции около 80% потребляемой электроэнергии вырабатывается на АЭС, в Бельгии около 60%, в России 15%.

Ядерное топливо применяемое в атомных реакторах на тепловых нейтронах, это - уран, обогащенный нуклидом ²³⁵Ur. Он тоже исчерпаем.

При современном потреблении урана, его запасов, пригодных для обогащения, хватит на ближайшие 40…50 лет. Если использовать высокообогащенный уран, запасенный во время гонки вооружения, то можно запасов хватит еще на 10 лет. Но в области атомной энергетики еще не решен вопрос хранения и переработки отработавшего ядерного топлива.

В атомной энергетике также применяются реакторы на быстрых нейтронах, в которых ядерным топливом является недефицитный ²³⁸Ur и новое топливо плутоний - ²³⁹Pu, накопленный в процессе производства ядерного оружия.

АЭС, построенные в советское время близки к исчерпанию своего ресурса.

2 Лекция № 2. Потенциальные ресурсы ВИЭ в Казахстане

План лекционного занятия: современное состояние развития ВИЭ в Республике Казахстан.Поддержка и техника использования ВИЭ.Виды и классификация ВИЭ. Оценка потенциала основных ВИЭ. Основные направления развития отрасли.

Цель: иметь представления о состоянии и основных направления развития ВИЭ в республике Казахстан.

2.1 Современное состояние развития ВИЭ в Республике Казахстан. Поддержка и техника использования ВИЭ

В Казахстане на современном этапе национальная энергетическая стратегия не рассматривается от процесса модернизации страны, а встроена в общегосударственную стратегию индустриально-инновационного развития страны и увязана в комплекс мер по формированию экономики сервисно-технологической направленности, дальнейшего развития государственных институтов и общества.

Вопросы, касающиеся сферы ВИЭ, энергоэффективности и энергосбережения, находятся под контролем Министерства по инвестициям и развитию Республики Казахстан, созданного в 2014 году.

Согласно данным указанного министерства, для территории Казахстана наиболее перспективными являются следующие виды ВИЭ:

- ветроэнергетика (929 млрд кВт·ч в год);

- энергия воды (общий гидропотенциал – 170 млрд кВт·ч в год, технически возможный к реализации – 62 млрд кВт·ч в год, из них около 8,0 млрд кВт·ч в год – потенциал малых ГЭС);

- энергия солнца (фотогальванические установки и солнечные коллекторы; потенциал гелиоэнергетики оценивается в 2,5 млрд кВт·ч в год; развитию солнечной энергетики способствуют крупнейшие в мире запасы кремниевого сырья (85 млн тонн).

Суммарный потенциал ВИЭ весьма значителен и оценивается более чем в 1 трлн кВт·ч в год.

Для развития возобновляемой энергетики в стране создана необходимая нормативно-правовая среда, которая на пространстве СНГ является одной из развитых. Во-первых, это базовые документы:

1) Закон Республики Казахстан № 165-4 от 4 июля 2009 года «О поддержке использования возобновляемых источников энергии»,

2) Закон Республики Казахстан «О внесении изменений и дополнений в некоторые законодательные акты Республики Казахстан по вопросам поддержки использования возобновляемых источников энергии».

Во-вторых, это основные программы развития:

- государственная программа по форсированному индустриально-инновационному развитию Республики Казахстан;

- отраслевая программа развития электроэнергетики на 2010–2014 годы.

В третьих, это ряд подзаконных нормативных правовых актов:

- план размещения объектов по использованию возобновляемых источников энергии;

- правила осуществления мониторинга за использованием возобновляемых источников энергии;

- правила покупки электрической энергии у квалифицированных энергопроизводящих организаций;

- правила определения ближайшей точки подключения к электрическим или тепловым сетям и подключения объектов по использованию возобновляемых источников энергии;

- правила, сроки согласования и утверждения технико-экономических обоснований и проектов строительства объектов по использованию возобновляемых источников энергии.

Все указанные документы преследуют такие базовые цели, как:

- расширение выработки энергии на базе ВИЭ;

- поддержка и создание комфортных условий для потенциальных инвесторов при реализации ВИЭ–проектов;

- повышение прозрачности рынка ВИЭ и снижение бюрократических барьеров для его участников.

Национальная законодательная база предусматривает следующие основные меры по развитию рынка возобновляемых источников энергии:

- резервирование и приоритет при предоставлении земельных участков для строительства объектов ВИЭ;

- обязательства энергопередающих организаций по покупке электроэнергии, произведенной с использованием ВИЭ;

- освобождение ВИЭ от платы за транспорт электроэнергии по сетям;

- поддержка при подключении объектов по использованию ВИЭ к сетям энергопередающей организации;

- предоставление физическим и юридическим лицам, осуществляющим проектирование, строительство и эксплуатацию объектов по использованию ВИЭ, инвестиционных преференций в соответствии с законодательством Республики Казахстан об инвестициях.

Кроме того, для энергетических ВИЭ-объектов нормативная база регламентирует порядок внедрения фиксированных тарифов, которые подлежат утверждению правительством на определенный гарантированный период, что позволит инвесторам снизить риски по возврату вложенных средств. Руководство Казахстана понимает, что сфера ВИЭ требует высоких капитальных затрат и без определенных гарантий привлечь инвесторов в данную область будет затруднительно.

Министерством индустрии и новых технологий Республики Казахстан проводится непрерывный мониторинг рынка ВИЭ. Мониторинг показывает выработку электрической энергии объектами ВИЭ.

Таблица 2.1- Информация по производству электрической энергии объектами

ВИЭ за 2014 год

Показатели	Единицы измерения	Годовое производство эл. энергии
Установленная мощность	МВт	177,52
в том числе:
- ветровые электростанции	МВт	52,81
- малые ГЭС	МВт	119,27
- солнечные электростанции	МВт	5,04
Выработка электроэнергии	млн кВт·ч	578,17
в том числе:
- ветровые электростанции	млн кВт·ч	17,4
- малые ГЭС	млн кВт·ч	558, 147
- солнечные электростанции	млн кВт·ч	2,622
Доля производства электри- ческой энергии от энергопро- изводящих организаций, использующих ВИЭ в общем объеме производства электрической энергии в Республике Казахстан	%	0,62
Увеличение выработки электрической энергии объектами ВИЭ за 2014 год по сравнению с 2013 годом составляет – 8,9%

2.2 Виды и классификация ВИЭ

К возобновляемым источникам энергии относятся: солнечное излучение (гелиоэнергетика); энергия ветра (ветроэнергетика); энергия рек и водотоков (гидроэнергетика); энергия приливов и отливов; энергия волн; геотермальная энергия; рассеянная тепловая энергия (тепло воздуха, воды, океанов, морей и водоемов); энергия биомассы.

К биомассе в свою очередь относятся:

- растительная биомасса, образуемая на основе фотосинтеза и включающая различные виды растений;

- биомасса животного происхождения, представляющая отходы жизнедеятельности и переработки животных, включая птицеводство;

- торф (согласно международной классификации торф относится к растительной биомассе);

- бытовые отходы антропогенной деятельности (органического состава);

- органические отходы целлюлозно-бумажной, деревообрабатывающей и лесной промышленности, лесозаготовок.

Все это многообразие можно свести к трем глобальным видам источников:

- энергия Солнца;

- энергия Земли;

- энергия орбитального движения планет.

В свою очередь возобновляемые источники энергии делятся на группы:

- нетрадиционные возобновляемые источники энергии 1-й группы (НВИЭ-1), куда входят: энергия солнца, ветра, геотермальная энергия и др.;

- нетрадиционные возобновляемые источники 2-й группы (НВИЭ-2) куда входят биомасса, продукты ее переработки, бытовые отходы и др.

В понятие «Нетрадиционные возобновляемые источники энергии (НВИЭ) не входят возобновляемые источники энергии, получаемые за счет крупных гидроэнергетических установок (гидроэлектростанции большой мощности) в отличие от гидроэнергии, используемой за счет малых рек и водотоков.

2.3 Оценка потенциала основных ВИЭ в Казахстане. Основные направления развития отрасли

Республика Казахстан имеет высокий потенциал ВИЭ. Даже используя лишь от 1,0 до 1,5 % солнечной энергии, страна может получить чистую энергию, эквивалентную ежегодному сжиганию 1,2-1,8 млрд тонн условного топлива. Основная задача освоения энергии возобновляемых источников в Республике - увеличение доли возобновляемых источников энергии (малые гидроэлектростанции, солнечные установки) в энергобалансе страны.

Целевые индикаторы:

1) Достижение объема вырабатываемой электроэнергии в 2014 году возобновляемыми источниками энергии – 1 млрд кВт·ч в год.

2) Доля возобновляемых источников энергии в общем объеме электропотребления более 1 % к 2015 году.

Выделены следующие основные направления развития отрасли.

2.3.1 Ветровая энергия.

Годовой экономический потенциал ветровых ресурсов составляет более 110 млрд кВт·ч, что превышает внутреннее годовое потребление всех видов энергоресурсов в стране. Запланированы строительство первых ВЭС. К предполагаемым районам размещения относятся г. Астана, г.Ерментау Акмолинской области, Джунгарские ворота и Шелекский коридор – в Алматинской области. Предполагаемая мощность вырабатываемой электрической энергии на первом этапе может составить 50-100 МВт.

На современном этапе энергия движущихся воздушных масс является одним из наиболее перспективных возобновляемых источников электроэнергии. Казахстан является одной из немногих стран, наделенных большим потенциалом использования ветровой энергии.

По некоторым данным теоретический ветропотенциал Казахстана составляет около 1820 млрд кВт·ч в год. Для точной оценки ветропотенциала перспективных мест создан ветровой атлас Казахстана, где на карте показано распределение скорости ветра (рисунок 2.1).

Рисунок 2.1 - Карта распределения ветроэнергетических ресурсов по территории Казахстана

В ряде районов Казахстана общей площадью 50 тыс.кв.км среднегодовая скорость ветра более 6 м/с. Основные ветровые потоки на высоте 50-70 м составляют от 4 до 5 м/с.

В одном районе могут быть размещены около 11000 штук ветроэлектроустановок ВЭУ мощностью 100-250 кВт (при диаметре ветроколеса – 25 м). Выработка одной такой установки ориентировочно составляет 600 тыс. кВт/ч.

Строительство первой в стране комбинированной солнечно - ветровой системы было осуществлено близ села Баканас центра Балхашского района Алматинской области. Использование ветра даст возможность отказаться от строительства новых ТЭЦ, атомных станций, а в южных районах - от строительства гидростанций в Чарынском каньоне. Поддержание традиционных энергоисточников потребует затрат только на улучшение технологии эффективной газоочистки воздушных выбросов электростанций в размере 5,6 млрд долл. США.

Близость существующих линий передач электроэнергии, хорошая корреляция сезона ветров с потребностью в электроэнергии, а также местный рынок спроса на электроэнергию создают нужные условия для эффективного использования этих ресурсов. В программе развития электроэнергетики до 2030 года (Постановление правительства РК №384 от 9.04.1999) указаны первые площадки для сооружения ветровых электростанций (ВЭС):

1) Джунгарская ВЭС - 40 МВт.

2) Шелекская ВЭС - 140 МВт.

3) Сарыиекская ВЭС - 140 МВт.

4) Алакольская ВЭС - 140 МВт.

5) Каройская ВЭС - 20 МВт.

6) Шенгельдинская ВЭС - 20 МВт.

7) Курдайская ВЭС - 20 МВт.

8) Общая мощность – 520 МВт, выработка – 1,8 ÷ 2 млрд кВт·ч в год. Необходимый уровень инвестиций – около 500 млн у.е.

2.3.2 Солнечная энергия.

Энергия солнца Казахстана имеет благоприятные климатические условия для ее использования практически на всей территории. Количество энергии, приходящейся на 1 кв.м горизонтальной поверхности в июле месяце, составляет в среднем от 6,4 до 7,5 кВт·ч в день.

Независимо от географического расположения Казахстана, ресурсы солнечной энергии в стране являются стабильными и приемлемыми, благодаря благоприятным сухим климатическим условиям, что делает возможным создание панели солнечных батарей в сельской местности, в частности, портативные системы фотоэлектроисточников. При таком уровне энергии перспективны солнечные нагреватели воды (СНВ), особенно в отдельных районах, не имеющих доступа к газовому трубопроводу.

Потенциальный уровень потока энергии на всей территории Казахстана составляет 1 трлн кВт·ч. Уровень возможного использования потока энергии по условиям экологии составляет 1 трлн. кВт·ч (при КПД преобразования 100%). Потенциально возможная выработка на базе фотопреобразователей при возможной суммарной мощности гелиоэлектростанций 2500 МВт составляет 2,5 млрд кВт·ч/год. Потенциал существующего рынка в Казахстане способен поглотить максимум 40 000 небольших портативных батарей на фотоэлементах, каждая мощностью 20 Вт (из расчета на пятилетие).

Портативные батареи на фотоэлементах покроют главную потребность в электричестве примерно 200 000 семей кочующих животноводов. Первоначальная стоимость таких систем недоступна для сельского населения. Однако на 1 люмен-час данная система стоит на 30% меньше, чем затраты на использование керосиновых ламп.

Наиболее предпочтительные районы размещения гелиоэлектростанций в Казахстане – Приаралье, Кызылординская и Шымкентская области.

Возможность использования солнечной энергии реальна. Это предотвратит возрастание затрат на добычу и транспортировку традиционных видов топлива, обеспечит экологически чистый способ получения энергии. Казахстан характеризуется наличием значительных ресурсов солнечной энергии.

В июле 2003 г. Казахстан запустил свой первый проект по использованию солнечной энергии в Алматы, финансируемый программой развития ООН (ПРООН) и Канадским Международным Агентством по Развитию (КМАР). По первоначальному плану реализация программы охватит 1500 жителей республики.

Основной элемент для развития солнечной энергии - кремний. Казахстан обладает большими природными запасами этого элемента, также разрабатывается технология по его удешевлению. Сегодня чрезвычайно важна разработка дешевых методов получения кремния в больших масштабах для производства солнечных кремниевых батарей.

В Астане запущен завод по производству фотоэлектрических модулей. Производственная линия дочернего предприятия Казатомпрома — ТОО «Astana Solar» выпускает солнечные батареи на основе 100-процентного казахстанского кремния. Завод оснащен автоматизированным оборудованием последнего поколения. Проектная мощность планируемых к выпуску фотоэлектрических пластин составит 50 МВт с расширением в перспективе до 100 МВт.

Использование солнечной энергии в Казахстане в целом незначительно, при том, что годовая длительность солнечного света составляет 2200—3000 часов в год, а оцениваемая мощность 1300—1800 кВт на 1 м² в год.

3 Лекция № 3. Возможности использования гидроэнергетики

План лекционного занятия: использование гидравлической энергии крупными и малыми ГЭС. Гидроэнергетические ресурсы для малых ГЭС Республики Казахстан. Малая и микрогидроэнергетика. Виды гидроэнергетических установок. Схемы использования водного потока реки. Определение основных параметров малых ГЭС.

Цель: изучить состав, принципы работы и основные парметры гидроэнергетических установок.

3.1 Использование гидравлической энергии крупными и малыми ГЭС

К числу основных возобновляемых источников энергии относится гидроэнергетика. Экономический потенциал гидроэнергетики (без малой) в мире составляет около 8100 ТВт∙ч в год. На данный момент доля гидроэнергии в общем производстве электроэнергии составляет 16%, в мировом топливном балансе – 6%. В мире действуют более 7000 ГЭС общей мощностью 715 ГВт. Крупнейшими производителями являются Бразилия, Канада, США, Китай, Россия. В ближайшие годы в мире планируется строительство новых гигантских ГЭС общей мощностью до 140 ГВт, что позволит увеличить производство гидроэнергии на 20%. Для множественных стран малая и возобновляемая энергетика уже в настоящее время является важным компонентом энергообеспечения. Она играет существенную роль в энергоснабжении Дании, Исландии, Новой Зеландии, Канады, Германии, Норвегии, Испании и других стран.

Казахстан обладает значительными гидроресурсами - 170 млрд кВт·ч в год. В Казахстане планируется увеличить использование гидроресурсов за счет введения новых мощностей.

3.1 Гидроэнергоресурсы для малых ГЭС РК. Приливные, волноприбойные и моретермальные электростанции

Мощности существующих ГЭС Казахстана обеспечивают годовую выработку 8,32 млрд кВт·ч электроэнергии, что составляет 12% в структуре генерирующих мощностей. Казахстан имеет огромный запас энергоресурсов малых рек. Суммарный гидропотенциал Казахстана составляет порядка 170 млрд кВт·ч в год. Основные гидроэнергетические ресурсы сосредоточены в Восточном и Юго - Восточном регионах республики. Строительство новых источников электроэнергии в дефицитных регионах с использованием гидроресурсов позволит снизить их энергетическую зависимость. Наиболее перспективными для новых гидроэнергетических объектов различных регионов страны являются реки: Иртыш, Или, Сырдарья, Чарын, Чилик, Каратал, Коксу, Тентек, Хоргос, Текес, Талгар, Большая и Малая Алматинки, Усек, Аксу, Лепсы, Ыргайты.

Восток и юг Казахстана благодаря наличию горного рельефа имеют значительный гидроэнергетический потенциал. Среди наиболее заметных проектов последнего времени является строительство Мойнакской ГЭС и модернизация Шардаринской ГЭС. В обоих этих проектах заметная доля иностранного участия, в том числе и представителей австрийской компании Андритц Гидро. На сегодняшний день они осуществили в Казахстан поставку турбины для малой ГЭС Иссык-2, турбин для Мойнакской ГЭС. Данная компания работает над модернизацией Шардаринской ГЭС.

В мире начали осознавать, что одно из важнейших преимуществ ГЭС связаны с экологической безопасностью.Нетрадиционная гидроэнергетика, рассчитанная, в отличие от малых и микро ГЭС, на большие мощности, связана с использованием механической энергии приливов, волн и течений.

Теоретически один приливно-отливный цикл мирового океана эквивалентен 8 трлн кВт·ч электроэнергии, а практически технически возможно использовать около 2 % этого потенциала. Максимальная высота приливов в благоприятных по данным условиям местам достигает 10 м. Приливные электростанции (ПЭС) сооружаются с плотинами в створе, с накоплением приливно-нагонных масс воды и пропуском приливного и отливного потока через турбины. Разрабатываются также ПЭС поплавкового типа, в которых работа, совершаемая приливом при поднятии системы, расположенной на водной поверхности поплавков, преобразуется в электричество.

Волноприбойные электростанции (ВПЭС) технологически строятся в основном по поплавковым схемам; другим техническим вариантом ВПЭС является поршневая схема, в которой волновые колебания уровня воды в вертикальных колодцах используются в качестве «поршней», прогоняющих через турбины воздух, находящийся над водой в этих колодцах.

Моретермальные электростанции (МТЭС) построены на использовании тепловой энергии океана (моря), основаны на том, что между водой на поверхности и водой на глубине уже в первые сотни метров существует значительная (до 20 °С) разница температур. Они работают с применением испарительно-конденсационного цикла теплоагента на принципе испарения жидкого аммиака, фреона или другого теплоносителя за счет отбора тепла глубинной холодной воды (температура воды у поверхности в ряде географических мест океана достигает 27...28 °С, а на глубинах 500...1000 м составляет 4...6 °С). Технологически они выполняются погружными или полупогружными плавающими станциями.

Предыдущая12 3 4 5 6 7 8 9 Следующая

Воспользуйтесь поиском по сайту: