Альтернативная энергия

Для реализации программы к 2010 г. промышленность Крыма должна обеспечить производство солнечных коллекторов до 3,5 - 4,0 тыс. штук ежегодно.[8]

Геотермальная энергия.

За прошедшие 15 лет производство электроэнергии на геотермальных электростанциях (ГеоТэс) в мире значительно выросло. Работы по изучению геотермальных источников и созданию прогрессивных систем для извлечения и практического  использования геотермальной энергии  ведутся в Украине и многих зарубежных странах. В последние  два десятилетия выполнялись  обширные программы научно-исследовательских, опытно-конструкторских и техноло-гических работ в этом направлении. Накоплен также определенный опыт создания и многолетней эксплуатации опытно-промышленных и промышленных геотермальных установок различного назначения.

В течение последних 5-10 лет в  Украине ограниченными средствами велись работы по изучению геотермических условий недр и оценке геотермальных  ресурсов, как для всей территории, так и для отдельных ее регионов, площадей и месторождений. По результатам  этих работ построены геотермические карты, оценены ресурсы термальных вод и геотермальной энергии, содержащейся в “сухих” горных породах.

Районами возможного использования  геотермальной энергии в Украине  являются Закарпатье, Крым, Предкарпатье, Полтавская, Харьковская, Донецкая, Луганская, Херсонская, Запорожская области  и некоторые другие.

Обобщение и анализ мирового опыта  использования геотермальной энергии  показывает, что по масштабам использования  теплоты недр Украины существенно  отстает от многих зарубежных стран. Одной из основных причин является отсутствие достаточного экономичных  и эффективных технологий извлечения и использования низкотемпературных теплоносителей.

Разработка и освоение интенсивных  технологий извлечения теплоносителя  и создания эффективных систем использования  теплоты недр является главной научной  и инженерно-технической проблемой  энергетики. Без создания таких технологий и установок нельзя рассчитывать на широкомасштабное использование  этого энергоисточника.[5]

Согласно данным Государственного комитета Украины по геологии и использованию  недр, основанных на результатах геологоразведочных работ, выполненных в 1970-1979 гг. на территории Крымского региона, установленные  потенциальные ресурсы подземных  геотермальных вод составляют до 27 млн. куб. м в сутки. Потенциал  этого источника достаточен для  работы энергетических установок мощностью  до 35-40 МВт, которые могут произвести до 150 млрд. кВт. ч. тепловой энергии в год.

Техническая возможность на современном  этапе развития научных достижений, позволяет достичь в ближайшие 15 лет до 10-15 % использования этого  потенциала и получить до 15 млрд. МВт. ч. дополнительной тепловой энергии для целей теплоснабжения в северных и северо-западных районах Крыма.

Наибольший потенциал геотермальной  энергетики выявлен в районах  Тархан-кутского и Керченского полуостровов.

Современное развитие геотермальной  энергетики предполагает экономическую  целесообразность использования следующих  видов подземных геотермальных  вод:

— температурой более 140°С и глубиной залегания до 5 км для выработки электроэнергии;

— температурой около 100°С для систем отопления зданий и сооружений;

— температурой около 60-70°С для систем горячего водоснабжения.

Основные перспективные направления  использования геотермальной энергии  в Автономной Республики Крым и технические  решения по их реализации определены и разработаны институтом технической  теплофизики Национальной Академии наук (НАН) Украины. В настоящее время доведены до опытно-промышленной и промышленной стадии внедрения следующие технологии и установки по использованию геотермальной энергии:

• системы геотермального теплоснабжения населенных пунктов, промышленных, сельскохозяйственных, социальных, коммунально-бытовых и др. объектов;
• геотермальные электростанции;
• системы тепло- и хладоснабжения с подземными аккумуляторами теплоты;
• геотермальные сушильные установки для сушки различной сельхоз-продукции, лекарственных трав и др.;
• геотермальные холодильные установки;
• системы геотермального теплоснабжения теплиц.

В то же время, для широкого развития геотермальной энергетики в Крыму  требуется проведение первоочередных научных и технических работ  в следующих направлениях:

• обоснование ресурсо-сырьевой базы; составление кадастров перспективных месторождений, перечень скважин, которые показывали наличие геотермальных ресурсов; постановка задач по организации поисковых геологоразведочных работ;
• обоснование возможности и определение целесообразности создания промышленных теотермальных электростанций установленной мощностью от 10 до 100 МВт;
• разработка обоснований, проектирование и создание сети геотермальных энергоустановок небольшой мощности (0,5-3,0 МВт), которые бы работали на основе эксплуатации отдельных высокопродуктивных скважин на маломощных месторождениях и максимальной унификацией оборудования (создание блочно-модульных установок заводской подставки);
• обоснование возможности и целесообразности создания систем и установок для комбинированного использования геотермального тепла (от70°С) и органического топлива и строительства специальных ГеоТЭЦ на перспективных месторождениях;
• обоснование создания систем геотермального теплоснабжения крупных населенных пунктов в перспективных районах мощностью 10-100 МВт;
• привлечение в топливно-энергетический комплекс Крыма тепловых геотермальных ресурсов, имеющихся на действующих нефтегазовых месторождениях с использованием существующего и вводимого фонда скважин и действующего оборудования, создание сети мелких установок геотермального теплоснабжения и горячего водоснабжения мощностью 1-5 МВт с использованием отдельных высокопродуктивных скважин, а также создание систем и установок за пределами нефтяных и газовых месторождений;
• создание технологий и оборудования для привлечения тепла “сухих” горных пород и строительство на их основе систем геотермального теплоснабжения.

Общая экономия котельно-печного топлива  в Крыму за счет использования  геотермальной энергии позволит сэкономить к 2000 г. - 33,8 тыс. т у.т. . за период 2001-2005 гг. - 73,6 тыс. т у.т. и за период с 2006 по 2010 г. - 135,6 тыс. т у.т.

При этом необходимые капитальные  вложения в реализацию этих технологий составляют соответственно - 6,68; 10,55; 13,58 млн. грн., кроме того, затраты на научно-исследовательские и проектно-конструкторские  работы до 2010 г. могут составить до 3,4 млн. грн.

Институтом технической теплофизики  НАН Украины проработаны также  технические предложения по строительству  в Крыму опытно-экспериментальной  Тарханкутской геотермальной электростанции, общей суммарной мощностью до 180 МВт. Введение в действие Тарханкутской  ГеоТЭЦ позволит получать дополнительно 760-1010 млн. кВт/ч. электроэнергии в год. Однако, предварительные оценки стоимости строительства ГеоТЭЦ показывают, что необходимые капитальные вложения составят 547-600 млн грн. (295-323 млн. долларов США), что требует привлечения отечественных и зарубежных инвесторов.

Таким образом, использование теплоты  геотермальных вод представляет пока еще определенную сложность, связанную  со значительными капитальными затратами  на бурение скважин и обратную закачку отработанной воды, создание коррозийно-стойкого теплотехнического  оборудования. Поэтому, основными направлениями  развития геотермальной энергии  на ближайшую перспективу будут  являться:

• разведка месторождений, оценка ресурсов, подготовка базы для ГеоТЭЦ;
• строительство установок по утилизации теплоты на существующих геотермальных скважинах для теплоснабжения близлежащих населенных пунктов, промышленных и сельскохозяйственных объектов;
• создание коррозийностойкого специального тепломеханического оборудования;
• организация предприятия по добыче и утилизации отработанного горючего теплоносителя,
• создание установок по использованию низкопотенциальной теплоты подземного грунта и подземных вод из источников, залегающих на глубине до 150 м, которые имеют постоянную температуру среды до 20 С.[8]

ЭНЕРГИЯ БИОМАССЫ

Большие возможности в собственном  энергообеспечении сельскохозяйственных предприятий и экономии ТЭР заложены в использовании энергии отходов  сельхозпроизводства и растительной биомассы. В сельскохозяйственном производстве в качестве источников тепла можно  принять любые растительные отходы, непригодные для использования  по прямому назначению или не нашедшие иного хозяйственного применения.

За последнее время использование  биомассы в различных ее формах (дерево, древесный уголь, отходы сельскохозяйственного  производства и животных) в мире в целом снизилось.

Однако, в развивающихся странах этот вид энергоресурсов составляет в среднем 20%. При этом в ряде стран Африки использование биомассы для энергетических целей равно примерна 60% общего энергопотребления, в азиатских странах- 40%, в странах Латинской Америки 0 до 30% и в ряде стран Европы, Ближнего Востока и Скверной Африки до 10%.

В ряде стран использование древесного топлива, древесного угля и сельскохозяйственных отходов поставлено на коммерческую основу. Следует отметить, что в  сельских районах бывшего СССР доля использования древесного топлива  весьма значительна и при переходе на новые энергоносители можно ожидать определенного роста самозаготовок.

Указанное особенно важно в странах с тропическим климатом и в крупных городах, где проблема ликвидации и одновременно энергетического использования отходов играет особенно важную роль. За прошедшие 10 дет только три страны – США, Дания и Швеция довели производство электроэнергии но установках, использующих биомассу отходов до 400 МВт.

Значительное развитие получила переработка  биомассы, основанная на процессах  газификации, теролиза и получения  жидких топлив. Начиная с 1980 г. ежегодное  производство этанола достигло, например в Бразилии, 10 млн.л.

При переработке биомассы в этанол образуются побочные продукты, прежде всего – промывочные воды и  остатки перегонки. Последние являются серьезным источником экологического загрязнения окружающей среды. Представляют интерес технологии, которые позволяют  в процессе очистки этих отходов  получать минеральные вещества, используемые в химической промышленности, а также  применять их для производства минеральных  удобрений.[5]

Теплотворная способность сжигания 1 т сухого вещества соломы эквивалентна 415 кг сырой нефти, теплотворность 1 кг пшеничной соломы и сухих кукурузных стеблей равна 15,5 МДж, соевой соломы - 14,9 , рисовой шелухи - 14,3 , подсолнечной лузги - 17, 2 МДж. По этому показателю растительные отходы полеводства приближаются к дровам - 14,6-15,9 МДж/кг и превосходят бурый уголь - 12,5 МДж/кг.

Получение промышленного биогаза  растительного и животного происхождения  возможно за счет их сбраживания (метанового брожения) с получением метана и  обеззараженных органических удобрений. Теплотворная способность 1 куб. м биогаза, состоящего из 50-80% метана и 20-50% углекислого газа, равна 10-24 МДж и эквивалентна 0,7-0,8 кг условного топлива.[8]

Проблемы утилизации твердых бытовых  отходов (бытового мусора) остро стоят  перед всеми странами. Выход мусора составляет 250-700 кг на душу населения  в год, увеличиваясь на 4-6% в год, опережая прирост населения.

Решение проблемы переработки мусора найдено в использовании технологии твердофазного сбраживания на обустроенных полигонах с получением биогаза. Эта технология самая дешевая, не оперирует с токсичными выбросами  и стоками.

В настоящее время в мире действуют  десятки установок для получения  биогаза из мусора с использованием его в основном для производства электроэнергии и тепла суммарно мощностью сотни МВт. Решается вопрос возврата для использования под  застройку земель после извлечения газа. Создана модульная биоэнергетическая  установка “КОБОС”. С ее помощью  могут быть переработаны отходы фермы  крупного рогатого скота на 400 голов  и свинофермы на 3000 голов. Комплекс оборудования обеспечивает подготовку, транспортировку, сбраживание навозной массы, сбор биогаза и управление процессом .

Биогаз частично сжигается в  топках котлов, подогревающих техническую  воду, частично подается в дизель-генератор. Перебродившая навозная масса используется в качестве полноценного органоминерального удобрения. Выход биогаза составляет 500 м куб/сут.

ВИЭСХом разработан анаэробный биофильтр, предназначенный для производства биогаза из сточных вод сельскохозяйственного  производства и коммунального хозяйства, пищевой и микробиологической промышленности.

В последние годы в связи с  лавинообразным накоплением изношенных автомобильных шин, особенно в учетом ужесточения требований по их хранению ( на ряде свалок возникли пожары (которые не удавалось потушить годами), активно развивается технология их сжигания.[5]

Биогаз с высокой эффективностью может трансформироваться в другие виды энергии, при этом коэффициент  его полезного использования  в качестве топлива на газогенераторах  может составлять до 83%. Производство биогаза в некоторых зарубежных странах уже заняло ведущее положение  в энергетическом балансе 

5.6. Малая гидроэнергетика

В республике практически не используется энергия малых рек. Хотя, как показывают расчеты, выполненные на географическом факультете Симферопольского госуниверситета  профессором Л. Н. Олиферовьм и доцентом В. Б. Кудрявцевым, в Крыму имеется большое количество рек с расходом воды 2 м/сек, достаточным для работы турбины, на которых можно установить каскад микроГЭС. Турбины малой мощности (опытные образцы) уже изготовлены и ждут своего внедрения. МикроГЭС — это экологически чистые предприятия, они могли бы снабжать электроэнергией туристские предприятия горного Крыма, службы заповедников и другие удаленные точечные объекты.[9]

Освоение потенциала малых рек  и использование свободного напора в существующих системах водоснабжения  и канализации городов Крыма  с использованием установок малой  гидроэнергетики помогает решить проблемы улучшения энергоснабжения многочисленных потребителей и их экологической  безопасности.