Energy Fresh June

№2(4) ИЮНЬ 2011

www.energy-fresh.ru

RESPONSIBILITY. OPPORTUNITY. REALITY.

12

Первопроходец в сфере фотогальваники и зачинатель переворота в мире энергетики

20

Мировой производитель продукции для области солнечной энергетики теперь в России

28

Применение ветровых турбин, работающих параллельно с сетью, внутри энергохозяйства сельхозпредприятия

44

Первая очередь модернизации геотермальной системы теплоснабжения

38

в номере:

новая линия ветровых микротурбин по проекту Филиппа Старка 4 В номере | 6 FRESH NEWS | 12 | солнечная энергетика | 12 | Sharp – первопроходец в сфере фотогальваники и зачинатель переворота в мире энергетики | 20 | Мировой производитель продукции для области солнечной энергетики теперь в России | 22 | Солнечное теплоснабжение в России: состояние дел и региональные особенности | 26 | Зеленый свет солнечным технологиям | 28 ВЕтроэнергетика | 28 | Применение ветровых турбин, работающих параллельно с сетью, внутри энергохозяйства сельхозпредприятия | 38 | Revolutionair воплощается в жизнь: новая линия ветровых микротурбин по проекту Филиппа Старка | 40 | Перспективы использования возобновляемых источников энергии в апк Казахстана | 44 Геотермальная энергетика | 44 | Первая очередь модернизации геотермальной системы теплоснабжения | 48 биотопливо | 48 | Производство жидкого биотоплива в мире и РФ | 53 PlanetDreaming | 53 | Конференция WIND FRESH 2011. Итоги

ENERGY FRESH | № 2(4) | июнь | 2011

Издается ООО «SBCD Expo» 119992, г. Москва, ул. Льва Толстого, д. 5/1 Тел.: +7 (495) 788-88-91 Факс: +7 (495) 788-88-92 e-mail: ef@sbcdexpo.ru Периодичность: 4 раза в год.

содержание: 4

В номере

6

FRESH NEWS

основатель: Эдвард Ли

Издатель: Эльчин Гулиев

12 20

Над номером работали: Алена Бузуева Юлия Фрай Ирина Ключко

верстка: Лев Сонин

Фотография на обложке: © muralinathypr – Fotolia.com

Фотографии: © Philippe Stark Network 2010

Отпечатано в типографии ООО «Тисо Принт» 127018, г. Москва, ул. Складочная, д. 3, корп. 6 Тел.: +7 (495) 504-13-56 Подписано в печать 23.06.2011. Тираж 999 экз. Мнение авторов статей не всегда отражает мнение редакции. Редакция не несет ответственности за текст статей и предоставленные авторами материалы, а также за содержание рекламных объявлений. Материалы, опубликованные в журнале Energy Fresh, не могут быть воспроизведены без согласия редакции.

2 | ENERGY FRESH

22 26

солнечная энергетика Sharp – первопроходец в сфере фотогальваники и зачинатель переворота в мире энергетики Мировой производитель продукции для области солнечной энергетики теперь в России Солнечное теплоснабжение в России: состояние дел и региональные особенности Зеленый свет солнечным технологиям

ВЕтроэнергетика 28 Применение ветровых турбин, работающих параллельно с сетью, внутри энергохозяйства сельхозпредприятия 38 Revolutionair воплощается в жизнь: новая линия ветровых микротурбин по проекту Филиппа Старка 40 Перспективы использования возобновляемых источников энергии в апк Казахстана

Геотермальная энергетика 44 Первая очередь модернизации геотермальной системы теплоснабжения

биотопливо 48 Производство жидкого биотоплива в мире и РФ

PlanetDreaming 53 Конференция WIND FRESH 2011. Итоги

№ 2(4) | июнь | 2011

в номере солнечная энергетика

Sharp – первопроходец в сфере фотогальваники и зачинатель переворота в мире энергетики

12

ВЕТРОЭНЕРГЕТИКА

Revolutionair воплощается в жизнь: новая линия ветровых микротурбин по проекту Филиппа Старка

Недавние события в Фукусиме приблизили грядущий переворот в мире энергетики. При этом значительный потенциал несет в себе фотогальваника, которая в последние годы уверенно продвигается прежде всего в Европе. На российском рынке также имеются широкие возможности для развития альтернативных источников энергии. Успешным мировым производителем и поставщиком фотоэлектрических модулей является японский концерн Sharp, который с самого начала находится у истоков технологии солнечных батарей и делает ставку на энергосберегающие и энергоэффективные решения. «Зеленая» стратегия концерна направлена на противодействие глобальному изменению климата.

солнечная энергетика

38

Мировой производитель продукции для области солнечной энергетики теперь в России

20

Уже более 22 лет Powercom посвящает свою деятельность энергетическим технологиям, разрабатывая и производя широкий спектр продукции для защиты и производства электроэнергии – от полупроводниковых материалов до источников бесперебойного питания. С 2006 года компания активно занимается производством решений для солнечной энергетики и уже добилась успеха на этом рынке. солнечная энергетика

Зеленый свет солнечным технологиям

26

2010 год называют знаковым в развитии солнечных технологий на Украине, ведь именно в прошлом году удалось реализовать самый масштабный проект в истории отечественной солнечной энергетики – построить первую наземную фотоэлектрическую электростанцию в Крыму.

4 | ENERGY FRESH

№ 2(4) | июнь | 2011

ENERGY FRESH | № 2(4) | июнь | 2011

ВЕТРОЭНЕРГЕТИКА

ВЕТРОЭНЕРГЕТИКА

28

33

Применение ветровых турбин, работающих параллельно с сетью, внутри энергохозяйства сельхозпредприятия В последнее время все больше и больше факторов оказывают влияние на экономические показатели деятельности предприятий агропромышленного комплекса России. Одним из таких событий является ежегодный рост тарифов на электрическую энергию. Анализ причин, влияющих на стоимость электроэнергии, показывает, что данное направление будет устойчиво сохраняться.

Использование ветра – неисчерпаемого природного источника энергии LMS помогает Moventas повысить эффективность испытаний и сократить продолжительность цикла разработки редукторов ветряных турбин, БИОТОПЛИВО

Производство жидкого биотоплива в мире и РФ

48

Согласно российскому стандарту «Энергетика биоотходов. Термины и определения» (введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 27 декабря 2007 г. № 424-ст.), отходы – это остатки продуктов или дополнительный продукт, образующийся в процессе или по завершении определенной деятельности и не используемый в непосредственной связи с этой деятельностью.

солнечная энергетика

Солнечное теплоснабжение в России: состояние дел и региональные особенности

22

В мире в настоящее время работает более 180 млн м2 солнечных коллекторов. Большая их часть построена в Китае – 59%, на втором месте Европа – 14%. Солнечные коллекторы выпускают 186 крупных фирм в 41 стране мира. По данным, в мире в 2006 году были смонтированы гелиоустановки общей площадью 7 млн м2, суммарной установленной тепловой мощностью 5 тыс. МВт·ч, в том числе в Китае – 1,95 млн м2 (28,3%), Германии – 1,35 млн м2 (19,7%), Турции – 0,7 млн (10,1%). Современное состояние развития гелиотехники было представлено на всемирной выставке «Интерсолар-2008» (июнь, Мюнхен, Германия). Оборудование и технологии экспонировали 862 фирмы, в том числе 133 – солнечные коллекторы, 23 – поглощающие панели /2/.

www.energy-fresh.ru

в номере | 5

FRESH NEWS первый гибкий смартфон из электронной бумаги Канадские исследователи создали прототип первого в мире смартфона из электронной бумаги. Новый аппарат позволяет совершать все те же операции, что и обычный смартфон: принимать и делать звонки, посылать тексты, слушать музыку и читать электронные книги. Устройство можно сгибать, складывать и даже загибать у него уголки, что приводит в действие различные его функции. Прототип толщиной всего в несколько миллиметров имеет дисплей с диагональю 9,5 см, который произведен по технологии «электронных чернил» компании E Ink. Цель изготовления такого устройства простая – исследование возможностей, которые предоставляют гибкие материалы в управлении им. Первые устройства подключены к компьютеру, который фиксирует, каким образом пользователи взаимодействуют с ними. Официальная премьера прототипа PaperPhone состоялась 10 мая на конференции по взаимодействию человека и компьютера в Ванкувере. Эколюстра из 500 «солнечных» бабочек Легкокрылые бабочки, наверное, самые удивительные, прекрасные и загадочные насекомые в мире. Эти милые создания не смогли оставить равнодушным и голландского дизайнера Джероена Верховена (Jeroen Verhoeven). Бабочки вдохновили мастера на сотворение настоящего дизайнерского шедевра – люстры Virtue of Blue, которая для свечения использует исключительно энергию солнца и необычайно красивым и функциональным образом передает любовь бабочек к солнечному свету.

Virtue of Blue – совсем не обычный осветительный прибор, приятно радующий взор оригинальным дизайном, а самодостаточный и энергоэффективный светильник, не нуждающийся ни в проводке, ни в электричестве. Все сделают бабочки! Главное не забывать их регулярно кормить самым свежим и «сочным» солнечным светом. Люстра Virtue of Blue представляет собой сказочное облачко из 500, а точнее – 502 сапфирно-голубых бабочек, созданных из миниатюрных фотогальванических панелей. Четыре вида бабочек «порхают» вокруг стеклянной лампы ручной работы, как и в природе, стремясь к свету и играя с веселыми солнечными зайчиками. Днем бабочки поглощают и накапливают солнечный свет, а в темное время суток дарят собранную энергию лампе, и создается впечатление, будто они, как мотыльки, слетелись к вам на огонек. В Харькове прошел экоквест 15 мая в Харькове состоялся необычный квест – «Жизнь в стиле ЭКО». Цель игры – сделать город чище и дать каждому жителю почувствовать свою ответственность за происходящее в нем. Все участники команд во время игры передвигались по городу только на экологически чистых видах транспорта: роликах, велосипедах или пешком. Задания квеста были построены так, чтобы по ходу решения головоломок участники смогли изучить историю города и ознакомиться с достопримечательностями Харькова.

6 | ENERGY FRESH

Прозрачный «солнечный» ЖК-дисплей от Samsung В этом году на выставке CeBIT 2011 в Ганновере (Германия) компания Samsung Electronics представила последнюю свою разработку – прозрачный 46-дюймовый жидкокристаллический экран, работающий за счет одного только солнечного света. Представленная модель оснащена 46 дюмовым экраном с приличным full HD-видео разрешением – 1920x1080 пикселей. Мультитач-технология, задействованная в сенсорном экране, позволяет ему отслеживать до десяти касаний одновременно. Кроме просмотра собственно телеканалов предусмотрена возможность проектирования изображений и других данных. Кроме того, прозрачность экрана позволяет видеть не только изображение, но и происходящее за ним. А это автоматически расширяет потенциальное применение новинки до использования в качестве витрин магазинов, цифровых жалюзи, а то и передних (ветровых) стекол автомобилей.

№ 2(4) | июнь | 2011

ENERGY FRESH | № 2(4) | июнь | 2011 Ноутбук с солнечной батареей Ноутбук Luce, так его назвали изобретатели, интересен тем, что выполнен он из прозрачного пластика с интегрированными фотоэлектрическими ячейками, как в крышку, так и в блок с клавиатурой. Таким образом, ноутбук Luce должен подзаряжаться фотонами, как в рабочем положении, так и в режиме сна. Дизайн портативного компьютера получился очень стильным и привлекательным. Солнечная батарея встроена так органично, что только улучшает визуальное восприятие экстравагантного гаджета, а это не всегда можно сказать о солнечных батареях на крышах домов. Самое интересное – концепция ноутбука не предусматривает неуклюжего внешнего блока питания! Этот факт однозначно свидетельствует о том, что ноутбук не будет образцом производительности, но получит радикально экономичную и энергоэффективную начинку и соответствующее программное обеспечение.

PowerMod: альтернативная энергетика в спасательных работах Сегодня существует много нетрадиционных и возобновляемых источников энергии, которые вполне могут восполнить энергетические потребности спасательных групп, работающих в зонах стихийных бедствий. Кроме того, они доступны при минимальных затратах и минимальной опасности, что является их преимуществом по сравнению с горючими энергоносителями. Как энергия ветра, так и энергия солнца сегодня обретают все более портативную форму в виде различных устройств. Последним достижением в этой сфере являются солнечные палатки.

PowerMod – простейший вид укрытия, сооруженный из гибких панелей размером 20 на 20 футов. Гибкие панели сделаны путем совмещения легкой ткани от FTL Solar и тонкопленочных солнечных элементов от Acsent Solar. Эта технология дает мощность около 4,5 кВт/ч. При этом конструкция весит всего 165 фунтов и может быть собрана двумя людьми в течение 15 минут. Это даст возможность спасателям проводить эвакуационные и другие работы, не отвлекаясь на технические трудности, проблемы наличия топливных ресурсов, их транспортировки и так далее, а сосредоточиться на своих первостепенных задачах – поиске и спасении пострадавших. Последние тенденции показывают, что быстрая и надежная работа по оказанию помощи имеет решающее значение при ликвидации последствий любого бедствия. Когда забота и помощь пострадавшим необходимы сию минуту, наличие возобновляемых источников энергии в такой форме становится очень важным. Поэтому, вне всяких сомнений, PowerMod сыграет важную роль в деле ликвидации последствий стихийных бедствий.

Кабинет министров Чувашской Республики и компания «Хевел» подписали соглашение о взаимодействии и сотрудничестве 26 апреля 2011 года правительство Чувашской Республики и компания «Хевел» (совместное предприятие Группы компаний «Ренова» и ОАО «РОСНАНО») подписали соглашение о взаимодействии и сотрудничестве, направленное на стимулирование развития в регионе высокотехнологичных отраслей экономики. В рамках соглашения стороны планируют разработать и реализовать совместные программы по расширению использования инновационного и промышленного потенциала Чувашской Республики в целях развития проектов, связанных с обеспечением деятельности солнечной энергетики в России. Реализация данного направления будет способствовать выполнению стратегической задачи ООО «Хевел» по локализации поставок сырья и комплектующих для производства солнечных модулей, что, в свою очередь, повысит конкурентоспособность российской высокотехнологичной продукции на зарубежных рынках.

www.energy-fresh.ru

FRESH NEWS | 7

FRESH NEWS

Ford: интерьер автомобиля из одуванчиков Исследователи автокомпании «Форд» последние годы очень активно работают над увеличением доли возобновляемых и перерабатываемых материалов в производстве своих автомобилей. Поэтому и неудивительно, что инженеры «Форд» а совместно с учеными Университета Охио взялись за разработку новых материалов, способных заменить привычные резину и пластик, используемые при отделке салона автомобиля. Сырьем для новых пластиков и резиновых изделий будет служить белый сок из стебля растений с желтыми цветами. На самом деле это специфическое растение всем нам хорошо знакомо с детства – это обычный одуванчик, который украшает газоны наших городов весной, и на языке ботаников именуется Taraxacum kok-saghyz. Перед тем как одуванчики «поселятся» в серийных автомобилях, инженеры «Форд» проведут ряд тестов новых материалов на соответствие стандартам качества компании. После чего планируется использовать одуванчиковые пластики для производства мелких деталей интерьера: напольных ковриков, подстаканников, различных заглушек и панелей. Другим альтернативным сырьем станет американская гваюла – кустарник, произрастающий на территории США. Электро-компакт-кар от Aston Martin Английский автопроизводитель Aston Martin совместно с компанией Toyota разрабатывает новый электрокомпакт-кар Cygnet. Новый Cygnet с нулевым уровнем выбросов CO2 будет основан на недавно выпущенной Toyota iQ. Первый серийный автомобиль выйдет уже в 2013 году.

«Зеленая» ипотека от канадского банка в Монреале Канадский банк ВМО (Bank of Montreal) предлагает «зеленую» ипотеку под названием «Энергия Плюс». Это система льготного софинансирования жилья, удовлетворяющего всем требованиям энергоэффективности и минимизации воздействия на окружающую среду. Система работает следующим образом: покупатель энергоэффективного дома в течение первых пяти лет получает льготы и фиксированную процентную ставку. Это означает, что клиент, который получил ссуду стоимостью 300 тыс. долл. на 30 лет, может сэкономить за первые льготные годы несколько тысяч долларов.

Критериев энергоэффективности всего семь: это система отопления, охлаждения воздуха, изоляция пустоты под крышей, окна и двери, удовлетворяющие критериям Energy Star, без трещин и брешей и по крайней мере три крупных электробытовых прибора Energy Star.

МОЭСК построит в Москве сеть заправочных станций для электромобилей «Московская объединенная электросетевая компания» (МОЭСК) совместно с фирмой «Рольф», официальным дистрибьютором марки Mitsubishi, построят в Москве сеть заправочных станций для электромобилей. Проект позволит поддержать продажи первого на российском рынке электромобиля – Mitsubishi i-MiEV, которые изначально планировалось начать до конца мая 2011 года.

8 | ENERGY FRESH

№ 2(4) | июнь | 2011

ENERGY FRESH | № 2(4) | июнь | 2011 CyberSecurity разработала систему самоочистки солнечных панелей Специалистами компании CyberSecurity разработана система самоочистки поверхности солнечных панелей. Это актуальная проблема для больших поверхностей солнечных электростанций, на которых пыль и воду убирать достаточно сложно. Загрязнение поверхностей солнечных батарей приводит к неизбежной потере генерируемой электроэнергии. Система самоочищения начинает срабатывать при условии наличия на поверхности минимального количества воды и технических факторов воздействия, что при нормальных условиях и является фактором загрязнения самой поверхности. Технология может сэкономить серьезные средства и увеличить КПД солнечной электроэнергетики.

Концепт миниатюрной солнечной электростанции для пикников Brunton Endure Концепт новой миниатюрной солнечной электростанции Brunton Endure от дизайнера Джареда Даунса создан для комфортного времяпровождения на природе. Устройство позволяет не отказываться на отдыхе от использования таких благ цивилизации, как ноутбуки, мобильные телефоны или аудиосистемы.

Brunton Endure – это небольшая переносная электростанция, предназначенная для того, чтобы питать электричеством всевозможные гаджеты и девайсы. Для вырабатывания электроэнергии используются солнечные лучи. Принцип работы этого устройства весьма прост. При прибытии на место пикника Brunton Endure необходимо повесить на стол, совместив специальное углубление в нем с краем столешницы, или просто поставить на землю. Затем нужно развернуть специальную ткань с солнечными панелями. Теперь мобильная электростанция готова к эксплуатации. Мобильные гаджеты к Brunton Endure можно будет подключить при помощи нескольких разъемов (USB, mini-USB и т.п.) Внутри этого устройства будет также небольшой холодильник.

Проект экозоопарка для южнокорейского острова Dochodo Датская архитектурная студия JDS Architects представила проект экологически устойчивого зоопарка, который предполагается построить на территории южнокорейского острова Дочодо. По замыслу авторов, осуществление новаторского экопроекта привлечет в регион туристов и станет примером гармоничного и эффективного симбиоза природы и функциональности. Особое внимание авторы проекта уделили его экологической устойчивости. «Зеленый пояс инфраструктуры», расположенный на высоте 20 метров над землей, охватывает весь комплекс, состоящий из зданий, транспортной системы и источников возобновляемой энергии. При этом уникальный объект оставляет природу над и под собой в ее первозданном состоянии. Компактное расположение объектов не единственное достоинство проекта. Масштабная экоструктура предполагает использование транспорта, не выбрасывающего в атмосферу углекислый газ, прогрессивных систем сбора и очистки дождевой воды, возобновляемых источников энергии, а также комплекс для переработки мусора и отходов в биотопливо и удобрения. «Солнечные» кондиционеры для автотранспорта Исследователи из гонконгского Политехнического университета объявили о разработке системы кондиционирования для транспортных средств, работающей на солнечных батареях. Автор проекта профессор Эрик Ченг в качестве объекта внедрения выбрал грузовики, развозящие прохладительные напитки. Система, включающая в себя солнечные фотоэлектрические модули, солнечную систему управления, блок управления параметрами воздуха, электрический компрессор VFD и систему выдувания воздуха и контроля температуры, устанавливается на верхней части кабины грузового автомобиля. Фотоэлектрические панели собирают солнечную энергию, которая в дальнейшем аккумулируется в специально изготовленной батарее. Оптимизированная система управления обеспечивает автономное питание собранной энергией электрического кондиционера даже тогда, когда двигатель автомобиля заглушен. Разработчики утверждают, что система кондиционирования будет работать даже в облачную погоду благодаря большому количеству аккумулированной энергии. Проект успешно реализован в сотрудничестве с партнерами, включая компанию Green Power Industrial Ltd.

www.energy-fresh.ru

FRESH NEWS | 9

FRESH NEWS

GE создала электростанцию на газе, солнце и ветре Компания GE представила первую электростанцию, в которой сочетаются беспрецедентная гибкость и высокий КПД. Новая технология позволяет практически моментально наращивать или уменьшать объем вырабатываемой энергии в зависимости от колебаний поступающей энергии ветра и солнца. Электростанция комбинированного цикла FlexEfficiency 50 обладает мощностью 510 МВт и работает с КПД на уровне 61%. Новая технология стала результатом инвестиций GE в научные исследования и разработку в размере более 500 млн долларов. Тогда как современные электростанции обладают либо высокой эксплуатационной гибкостью, либо высоким КПД, новая электростанция сочетает в себе оба этих качества. GE воспользовалась собственными наработками в области разработки реактивных двигателей для создания электростанции, способной увеличивать выходную мощность со скоростью более 50 МВт в минуту, что вдвое быстрее показателей современных электростанций. Подобная функциональная гибкость позволит генерирующим компаниям моментально увеличивать мощность при возникновении необходимости и снижать ее по мере уменьшения потребления, что обеспечит высокую экономическую эффективность и поможет использовать возобновляемые источники энергии, такие как ветер и солнце. Типовая электростанция подобного класса способна производить достаточно энергии для энергоснабжения более чем 600 тысяч европейских домохозяйств.

В Оренбургской области построят ветропарки Администрация Оренбургской области, МРСК Волги и ООО «Вент Рус» заключили соглашение о строительстве трех ветропарков общей мощностью 150 МВт. К настоящему времени подготовлен дизайн-проект ветропарка, разработанный с учетом мнения землепользователей, сделан прогноз средней выходной мощности, а также составлен график выдаваемой энергии при использовании турбин 2–3,5 МВт. Согласно предварительным расчетам, срок реализации проекта составит от семи до десяти лет, выход на проектную мощность возможен на третий год от начала строительства. Проект тем более актуален, что причастные к его реализации лица намекают на более чем вероятный рост цен на электроэнергию, вырабатываемую на традиционных для России источниках.

Экодом Power Haus – на шаг ближе к совершенству Архитектурное бюро Josh Wyne Construction, специализирующееся на проектировании уникальных экологически устойчивых интерьеров, превзошло само себя, создав удивительно «зеленый» дом Power Haus, заслуживший рекордную оценку сразу в нескольких системах сертификации экодружественных зданий. Элегантный зеленый дом столь хорошо продуманной конструкции расположен в городе Сарасота, штат Флорида. Дом является не просто энергетически самоокупаемым, но производит энергии больше, чем потребляет. Как это стало возможным? Более всего так называемой «климатической благоприятности» дома способствует гибкая и легкая солнечная установка с тонким слоем аморфной двуокиси кремния мощностью в 14,2 кВт. Другие технологические решения, нашедшие применение в экодоме, включают энергоэффективную систему отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха Carrier Infinity, гибридный газовый проточный водонагреватель Eternal, бытовые приборы, соответствующие международному стандарту для энергоэффективных потребительских товаров, Energy Star и 100%-ное светодиодное освещение.

Power Haus полностью автоматизирован, управление производством энергии и освещением может осуществляться посредством IPad или iPhone через локальную сеть. Вдобавок дом экологичен – в нем встречаются полированные бетонные полы, глиняная отделка стен и элементы декора из рекуперированного кипариса или другого дерева, имеющего сертификат Лесного попечительского совета FSC.

10 | ENERGY FRESH

№ 2(4) | июнь | 2011

ENERGY FRESH | № 2(4) | июнь | 2011

«Всенаправленная» турбина IMPLUX «приручит» городские ветра Сотрудники австралийской компании Katru Eco-Energy во главе с ее основателем – изобретателем Вараном Сурешаном – разработали новый вид ветряных турбин, предназначенных для захвата воздушных потоков, веющих на крышах высотных зданий. В отличие от других подобных устройств турбина, получившая название IMPLUX, способна «договориться» с ветром любой направленности, не меняя при этом собственного положения и/или ориентации. Ротор «всенаправленной» турбины располагается на вертикальной оси в верхней части корпуса IMPLUX. Горизонтально ориентированные лопасти его приводятся в движение восходящим потоком воздуха. Собственно, центральная камера турбины сконструирована так, чтобы улавливать

ветер любой направленности и c ускорением проталкивать его наверх, не давая воздушному потоку пролететь устройство насквозь. Конструкцию, благодаря которой турбина «не отдает» улавливаемый ветер, Сурешан назвал «динамическим пневматическим шлюзом» (fluid dynamic gate). Изучив имеющиеся на тот момент технологии улавливания ветра, Сурешан подал идею создания экрана или корпуса с профилированными лопастями вместо «стен», которые бы впускали поток воздуха в центральную камеру, но благодаря углу проникновения не выпускали бы его с обратной стороны, а заставляли течь наверх внутри камеры.

www.energy-fresh.ru

Ветряк наизнанку от WindTronics В серийное производство запущена компактная ветряная турбина необычной конструкции, которая предполагает полное отсутствие системы передач для подключения генератора. Лопасти турбины и являются ротором, а электромагнитные генерирующие электричество элементы расположены по периметру внешней части турбины. Такое инженерное решение делает турбину компактной, тихой и «отзывчивой» к воздушным потокам даже невысокой скорости. Уникальность турбины заключается в том, что благодаря отсутствию сложной системы передач, которые в стандартных турбинах снимают крутящий момент с центральной оси пропеллера и передают его на электрогенератор, новая турбина обладает очень низким коэффициентом трения и создает на порядок меньше шума. Турбина представляет собой электрогенератор, где в качестве ротора выступает пропеллер, заключенный в кольцо. Инновационная ветряная турбина способна производить до 1500 КВт-часов энергии в год.

«солнечные» светофоры В Ярославской области начали устанавливать светофоры, работающие на солнечных батареях. Они экономичнее обычных «трехглазых» и способны работать даже при отсутствии солнечного света. «Солнечный» светофор в Ярославской области появился на трассе М-8 в районе поселка Щедрино. Финансирование соответственно шло из федерального бюджета. Есть у светофора свои плюсы. Он потребляет в пять раз меньше электроэнергии и способен работать без подзарядки до трех дней. Если солнца не будет долго, аккумулятор подзаряжается от специального ветрогенератора. Светофоры, работающие на солнечных батареях, выгодно устанавливать в местах, где нет источников энергоснабжения. Кстати, в любой светофор можно установить солнечные батареи. Дооборудование обходится примерно в 200 тысяч рублей, что в несколько раз дешевле протяжки линий электроснабжения.

FRESH NEWS | 11

Солнечная энергетика

Sharp – первопроходец в сфере фотогальваники и зачинатель переворота в мире энергетики

Рис. 1. Завод Sharp в городе Кацураги

В

озможно ли, что в ближайшем будущем значительная часть потребляемой нами электроэнергии будет поступать из возобновляемых источников? В рамках актуальной дискуссии о необходимости кардинальных изменений в мире энергетики подобный сценарий является вполне реалистичным, однако в настоящее время переходу на возобновляемые источники энергии препятствует целый ряд нерешенных вопросов. В первую очередь это расходы, например, на строительство новых электростанций, разработку новых технологий хранения энергии, модернизацию электросетей и оптимизацию энергетической системы в целом. Ведь традиционные электростанции также нуждаются в модернизации и внедрении в комбинированную энергетическую систему. Эксперты приходят к выводу, что, несмотря на все технические, юридические и финансовые трудности, переход на альтернативные источники энергии имеет хорошие шансы. По мнению специалистов Немецкого энергетического агентства (dena), промышленные страны

12 | ENERGY FRESH

Недавние события в Фукусиме приблизили грядущий переворот в мире энергетики. При этом значительный потенциал несет в себе фотогальваника, которая в последние годы уверенно продвигается прежде всего в Европе. На российском рынке также имеются широкие возможности для развития альтернативных источников энергии. Успешным мировым производителем и поставщиком фотоэлектрических модулей является японский концерн Sharp, который с самого начала находится у истоков технологии солнечных батарей и делает ставку на энергосберегающие и энергоэффективные решения. «Зеленая» стратегия концерна направлена на противодействие глобальному изменению климата. находятся на достаточном уровне инноваций и производительности. В мае 2011 года было опубликовано исследование Межправительственной группы экспертов по изменению климата, согласно которому уже в 2050 году 77% всей энергии в мире может поступать из возобновляемых источников. При этом центральную роль может играть фотогальваника. На конец 2010 года общая мощность всех фотоэлектрических установок, работающих на территории ЕС, составила 28 гигаватт, что соответствует энергопотреблению 10 миллионов семей. Уже через несколько лет солнечная энергия может составить конкуренцию ископаемым источникам энергии даже там, где солнце светит не так часто. По подсчетам специализированного журнала Photon, опубликованным в апреле 2011 года, экономически обоснуемый объем мирового рынка составляет не менее 2700 гигаватт до 2020 года. Рыночное исследование компании Solarbuzz Inc. показывает уже в 2010 году существенный всемирный прирост фотоэлектрической энергии

в размере 18,2 гигаватта или 139% по сравнению с предыдущим годом. Наряду с Германией и Италией в 2010 году крупнейшими потребителями фотогальваники стали Чехия, Япония и США. Законы по поддержке технологий укрепляют рынки Таким образом, солнечная электроэнергия является лидером среди экологически чистых технологий, используемых в новых установках по выработке энергии. Наряду с сокращением стоимости, новыми областями применения и большим интересом со стороны инвесторов, стабильная политическая поддержка также привела к такому результату, считает Ингмар Вильгельм, президент Европейского промышленного союза производителей фотогальваники (EPIA). «Более 70% новой мощности приходится на малые и средние фотоэлектрические установки. Солнечная энергия уже стала для людей излюбленным источником электричества, т.к. она

№ 2(4) | июнь | 2011

ENERGY FRESH | № 2(4) | июнь | 2011

позволяет им принимать непосредственное участие в выработке энергии и вкладывать личный вклад в защиту окружающей среды». Разработанный в 2000 году в Германии Закон о возобновляемых источниках энергии, который стимулирует подачу «зеленого» электричества в общественную энергосистему, уже стал примером для подражания более чем в 40 странах мира. Этот закон значительно поспособствовал продвижению экологически чистых технологий. Кроме того, с 2009 года в Германии выплачивается вознаграждение за выработку энергии, что является дополнительным стимулом для владельцев фотоэлектрических установок и существенно разгружает электросети. В Великобритании, где с 2010 года действует Закон о поддержке альтернативных источников энергии, в 2010 году фотогальваника совершила огромный скачок. Даже на островах Туманного Альбиона имеется достаточно солнца для эффективного использования солнечной энерРис. 2. Модуль гии. КПД фотоэлектрических F-Type серии модулей, т.е. соотношение солнечного излучения и получаемого электричества, уже настолько высок, что даже в пасмурную погоду ляла всего лишь вырабатывается относи63 мегаватта. 84% тельно большое количество этого роста приэлектроэнергии. Различные ходится на Чехию – инновации, такие как тонкоплевсего за один год здесь ночная технология, особенно подходят были введены в строй фотодля местностей с плохими погодными электрические установки мощностью условиями. более 400 мегаватт. Благодаря выгодным климатическим условиям Украина Растущие рынки также делает ставку на фотогальванифотогальваники ку. По сведениям интернет-портала в Восточной Европе SolarServer, в текущем году на Украине В странах Восточной Европы, недавно планируется реализовать несколько вошедших в состав ЕС, также растет проектов по строительству крупных интерес к возобновляемым источни- солнечных электростанций. кам энергии. В первую очередь это Чехия, где в 2006 году вступил в силу Россия – Закон о поддержке, и с тех пор на чеш- большой потенциал ском рынке фотогальваники наблюда- в использовании ется стремительный рост. На конец возобновляемых 2009 года в 12 новых странах– источников энергии участницах ЕС (Болгария, Чехия, Эсто- В такой большой стране, как Россия, ния, Литва, Латвия, Мальта, Польша, Ру- имеется особенно высокий потенциал мыния, Словакия, Словения и Венгрия) для развития альтернативных источнибыли установлены фотоэлектрические ков энергии. Однако в стране, которую системы общей мощностью 485 мега- иногда называют «спящим гигантом», ватт. В 2008 году эта цифра состав- в настоящее время вырабатывается

www.energy-fresh.ru

Рис. 3. Завод по производству солнечных панелей г. Рексем

менее 8 мегаватт солнечной энергии, тогда как суммарная мощность энергосетей составляет 220 гигаватт. Для сравнения: в Германии в 2010 году общая мощность фотоэлектрических установок составила 17,5 гигаватта. Россия обладает крупнейшими в мире запасами природного газа, а также огромными запасами угля и нефти. РФ занимает 4-е место по производству электроэнергии после США, Китая и Японии. Она экспортирует электроэнергию в страны СНГ, Латвию, Литву, Китай, Польшу, Турцию и Финляндию. Российская промышленность имеет самый высокий в мире расход энергии и выброс CO2. По собственным оценкам, в России возможна экономия 40–50% потребляемой энергии. Представленная в ноябре 2009 года энергетическая концепция, пришедшая на смену энергетической стратегии 2003 года, отражает основные цели развития российской энергетики до 2030 года: интеграция в мировую экономику, создание конкурентоспособного рынка, переход к инновационному

СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИКА | 13

Солнечная энергетика

и энергетически эффективному росту, а также сокращение уровня вредных выбросов и развитие экологически чистых технологий. Главной целью является повышение энергетической эффективности в промышленности и частном секторе до уровня других стран с аналогичными климатическими условиями (например, Канада и скандинавские страны). До 2020 года 4,5% электроэнергии в России должны поступать из возобновляемых источников, при этом соотношение различных технологий еще не установлено. В общей сложности мощность электростанций на основе альтернативных источников должна составлять до 25 гигаватт, что соответствует 80–100 млрд киловатт-часов

14 | ENERGY FRESH

«зеленого» электричества в год. На сегодняшний день наибольшее развитие получила геотермальная энергетика, которая уже успешно применяется для выработки тепла и электричества в некоторых районах Северного Кавказа и Дальнего Востока. Обширная техническая база, хорошие климатические условия В настоящее время фотогальваника используется в России только на малых предприятиях. Государственная поддержка, как в других странах, плюс целенаправленное планирование и регулирование со стороны правительства могут способствовать развитию

огромного потенциала, а имеющиеся в России технические знания и высокие технологии приведут к желаемому результату. Большое преимущество дают превосходные климатические условия в определенных регионах. Северный Кавказ, побережье Черного и Каспийского морей, Южная Сибирь и Дальний Восток имеют очень высокий уровень солнечного излучения, однако этот потенциал на сегодня практически не развит. Возможности реализации подключаемых к сети фотоэлектрических установок или гибридных систем в отдаленных районах оцениваются экспертами как очень хорошие. Около 63% электричества в России вырабатывается теплоэлектростан-

№ 2(4) | июнь | 2011

ENERGY FRESH | № 2(4) | июнь | 2011

нию со стороны международных наблюдателей и строгим предписаниям Олимпийского комитета касательно защиты окружающей среды это спортивное мероприятие уже сыграло важную роль примера для подражания во многих странах. Снижение расходов на электроэнергию и применение возобновляемых источников энергии могут оказать долгосрочный эффект и после проведения Олимпийских игр. Так, например, местные сооружения и инфраструктуру можно в дальнейшем использовать в туристических целях, и в результате Олимпийские игры могут вызвать волну подражания во всем регионе.

Рис. 4. Завод по производству солнечных панелей г. Рексем

циями, 21% – гидроэлектростанциями, а 16% пока еще поступает от атомных электростанций. Эти 16% можно было бы заменить возобновляемыми источниками энергии. Возможная экономия только за счет солнечной энергии оценивается в России в 2,3 биллиона тонн CO2 в год (брутто). Сочи – Зимние Олимпийские игры как пример для подражания Отличным шансом для повышения энергетической эффективности и внедрения возобновляемых источников энергии станут зимние Олимпийские игры, которые пройдут в 2014 году в Сочи. Благодаря усиленному внима-

www.energy-fresh.ru

Sharp – ответственность за охрану окружающей среды во всех областях деятельности Японский электрический концерн Sharp с самого начала находится у истоков технологии солнечных батарей и обладает более чем 50-летним опытом в этой области. По всему миру установлены фотоэлектрические системы Sharp, общая мощность которых составляет более 4 гигаватт, что позволяет снабжать солнечным электричеством около 100 тысяч семей. Концерн по-прежнему является одним из ведущих мировых производителей фотогальваники. Защита окружающей среды для Sharp – это не вопрос репутации, а убежденность и практические действия. Наряду с фотогальваникой японский концерн уделяет особое внимание защите окружающей среды во всех других сферах деятельности. Уже на протяжении многих лет Sharp производит энергосберегающие изделия, такие так ЖК-телевизоры, многофункциональные устройства, бытовая техника и светодиоды. Благодаря высоким технологиям и многолетнему опыту на всех этапах производственного цикла применяются экологически чистые методы. Строжайшие требования для снижения выброса CO2 Уже в 1998 году концерн Sharp на шаг опередил конкурентов, разработав Директиву по экологически чистой продукции (Green Product Guideline) с целью сокращения выброса CO2 по

всему миру. Благодаря выпуску этого внутреннего документа в концерне были установлены строжайшие экологические требования, соблюдение которых обязательно для всей новой продукции. Наряду с энергетической в их число входят экологически чистые материалы, неприменение опасных веществ и высокие требования к применяемым батареям. Директива распространяется на все этапы производственного цикла и ежегодно обновляется. Товары, отвечающие этим строгим критериям, получают маркировку Green Product (экологический продукт) или Super Green Product (сверхэкологический продукт). Кроме того, на них наносятся важные независимые экологические знаки, такие как Energy Star или Der Blaue Engel. Высокие показатели продаж подтверждают, что таким образом Sharp точно удовлетворяет потребности покупателей, которые придают все большее значение экологическому балансу в быту и на рабочем месте. Первопроходец в сфере фотогальваники Уже в конце 1950-х годов, когда никто еще не думал о защите окружающей среды, концерн Sharp стал одним из первых, кто распознал значение фотогальваники и способствовал ее развитию. 1963 год был ознаменован первым успехом концерна в серийном производстве солнечных элементов. Однако эти элементы имели слишком высокую стоимость для конечного потребителя и применялись в основном в космонавтике. В 1976 году в космос был запущен спутник Ume, оснащенный солнечными элементами Sharp. Одновременно с этим в Sharp разрабатывалась совсем другая гелиосистема: ЭВМ с питанием от солнечных батарей, которая вскоре совершила победное шествие по всей планете в качестве калькулятора на солнечных батареях. В начале 1980-х годов применение солнечной энергии не только стало намного дешевле, но приобрело многообразие. Интерес к фотогальванике как источнику электроэнергии возрастал, число приверженцев солнечной энергии непрерывно увеличивалось, а на крышах частных домов стали появляться первые солнечные модули.

СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИКА | 15

Солнечная энергетика Рис. 5. Установка на крыше жилого помещения

Взаимодействие «зеленых» производителей На сегодняшний день подразделение фотогальваники в концерне Sharp занимает долю более 7% от общей деятельности концерна. Sharp производит солнечные модули на 6 заводах в Европе, США и Японии. Солнечные элементы, из которых состоят модули, изготавливаются на японских «зеленых» заводах Sharp в городах Кацураги (префектура Нара) и Сакаи (префектура Осака). Сверхсовременный завод в Сакаи был введен в эксплуатацию в 2010 году и является первым в мире производите-

16 | ENERGY FRESH

лем тонкопленочных солнечных элементов, имеющих мощность в несколько гигаватт. Здесь концерн Sharp также может выгодно использовать эффекты взаимодействия, т.к. одновременно с заводом фотогальваники в промышленном комплексе был возведен завод по производству ЖК-телевизоров десятого поколения. Сложная технология нанесения покрытия одинаково хорошо подходит для производства ЖК-панелей и тонкопленочных солнечных модулей. Однако на заводе в Сакаи не только производится «зеленая» продукция – все отходы производства отвечают самым строгим требованиям по защите окружающей среды. Встроенный

центр управления энергоснабжением контролирует все источники энергии на заводе, что приводит к сокращению электропотребления. Эффективная транспортная система на заводе позволяет снизить уровень выбросов CO2. В непосредственной близости от нового завода в Сакаи открывают свои филиалы поставщики компонентов для всех этапов производственного процесса. Как производитель солнечных элементов завод в Сакаи также является собственным заказчиком: свободные площади на территории завода используются для размещения солнечных модулей, которые частично снабжают завод необходимой энергией.

№ 2(4) | июнь | 2011

ENERGY FRESH | № 2(4) | июнь | 2011

также приобретает все более важное значение. Кристаллические солнечные модули для европейского рынка с 2004 года производятся на заводе Sharp в г. Рексем (Великобритания). В 2011 году планируется удвоить производственную мощность, увеличив ее до 500 мегаватт в год, что будет составлять 1/8 от общей мощности солнечных модулей Sharp. В Италии, которая благодаря своему климату является одним из важнейших европейских рынков сбыта гелиосистем, концерн Sharp делает ставку на тонкопленочную технологию будущего. В текущем году Sharp планирует открыть здесь совместное предприятие с STMicroelectronics и Enel по производству тонкопленочных модулей. Начальная мощность составит 160 мегаватт.

Справка Уже в 2005 году концерн Sharp стал одним из первых производителей тонкопленочных модулей с микроаморфной тандемной структурой. Тонкопленочные элементы с двухслойной структурой поглощают более широкую часть светового спектра и эффективно работают даже при высокой температуре. На сегодняшний день КПД тонкопленочных модулей составляет до 9,5%.

Японец в Европе Крупнейшим мировым рынком фотогальваники по-прежнему является Европа. Компания Sharp присутствует на европейском рынке с 1968 года. Подразделение Sharp Energy Solution Europe (SESE) занимается сбытом гелиосистем в Европе. При этом ключевую роль играет централизованное управление: из своей штаб-квартиры в Гамбурге Sharp может целенаправленно и эффективно обслуживать весь европейский рынок фотогальваники. Наряду с Германией основными рынками сбыта являются Франция, Великобритания, Испания и страны Бенилюкс. Сбыт в Восточную Европу

www.energy-fresh.ru

Фотогальваника для всех Владельцы фотоэлектрических установок стремятся внести свой вклад в защиту окружающей среды и обрести независимость от растущих цен на электричество. Благодаря государственной поддержке их также привлекает возможность хорошего заработка от реализации собственного электричества. «Фотоэлектрическая установка вырабатывает энергию, во много раз превосходящую энергию, необходимую для ее производства», – объясняет Петер Тиле, исполнительный вице-президент Sharp Energy Solution Europe. «Другими словами, уже через несколько лет она вырабатывает электричество с положительным балансом CO2». Концерн Sharp своевременно принял во внимание растущие и зачастую очень различные потребности частных и промышленных заказчиков. Чтобы удовлетворить разнообраз-

ные требования к месту и условиям эксплуатации, ассортимент концерна включает в себя монокристаллические и поликристаллические модули, а также перспективные тонкопленочные модули. При этом Sharp обслуживает все этапы производства солнечных модулей: сначала из песка добывается кремний, полупроводниковый материал. Кремниевые пластины выпиливаются из одного блока, затем в них добавляются химические элементы, наносится покрытие и встраиваются тонкие провода. Несколько солнечных элементов объединяются в один модуль. Особой эффективностью обладают кристаллические модули на основе кремниевых пластин. КПД монокристаллических модулей Sharp составляет 13–15%, а КПД более дешевых поликристаллических модулей – около 11–13%. Поэтому кристаллические модули являются наиболее эффективным решением для небольших систем, где требуется оптимальное использование пространства, и пользуются особой популярностью среди частных потребителей. Тонкий слой, большой эффект Тонкопленочная технология появилась на рынке относительно недавно. Она позволяет сократить расход кремния в 100 раз по сравнению с кристаллическими модулями. Сверхтонкий слой кремния распыляется на несущей поверхности в виде жидкости или пара. Для сравнения: толщина человеческого волоса в 40–100 раз превышает толщину наносимого слоя. Уже в 2005 году концерн Sharp стал одним из первых производителей тонкопленочных модулей с микроаморфной тандемной структурой. Тонкопленочные элементы с двухслойной структурой поглощают более широкую часть светового спектра и эффективно работают даже при высокой температуре. На сегодняшний день КПД тонкопленочных модулей составляет до 9,5%. Учитывая выгодные свойства и экономичность по сравнению с традиционными модулями, по прогнозам Европейского промышленного союза производителей фотогальваники (EPIA), доля тонкопленочных модулей на рынке

СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИКА | 17

Солнечная энергетика

вырастет до 25% в 2013 году (в 2008 году эта цифра составляла только 17%). Знаменитые потребители Наряду с фотоэлектрическими установками малых и средних размеров множество крупных проектов по всему миру было оснащено солнечными модулями Sharp. Одним из самых известных коммерческих заказчиков является Google. Фотоэлектрическая система мощностью 1,6 мегават на крыше штаб-квартиры Google в МаунтинВью (Калифорния, США) призвана подчеркнуть значимость и экономичность солнечной энергии. С 2006 года здесь были установлены 9212 модулей Sharp по 208 ватт, которые вырабатывают столько электричества, сколько в среднем потребляют 1000 семей в Калифорнии. Даже в дождливой Великобритании гелиосистемы Sharp привлекают к себе всеобщее внимание. Башня CIS Tower высотой 122 метра является самым высоким зданием в Манчестере. С 2005 года этот небоскреб приобрел еще один особый титул: на его фасаде расположена крупнейшая фасадная гелиосистема среди коммерческих зданий в Европе. Три стены башни

18 | ENERGY FRESH

Похвала на высшем уровне После таких успешных событий последовало подтверждение от экспертов: известная испытательная организация T V Rheinland в 2011 году совместно с Solarpraxis AG разработала независимый знак для испытания фотогальванических систем. Испытания и оценка проводились по более чем 25 критериям, на основе чего был создан очень обширный и необычайно строгий стандарт. Фотогальванический модуль Sharp NU-180E1 показал превосходные результаты и получил оценку «отлично».

Этот модуль Sharp убедил экспертов благодаря своей номинальной мощности 180 ватт, КПД 13,7% и особой конструкции для применения в системах с повышенными требованиями к производительности. Положительный результат испытаний доказал, что модули Sharp не только отвечают современному уровню техники и обладают долгосрочной стабильностью, но также отличаются повышенным удобством в обращении. Реализация крупного проекта на юге Германии вновь принесла концерну Sharp похвалу экспертов. Гелиопарк Цультенберг стал одним из самых важных проектов Sharp, проведенных в последнее время в Германии. В 2010 году компания Eurosol установила здесь около 23 тысяч модулей Sharp на площади в 10 гектаров. Средняя норма выработки позволяет ежегодно снабжать 2000 семей электричеством и предотвратить выброс 3000 тонн CO2. В ходе строительства и ввода гелиопарка в эксплуатацию за контроль качества отвечал Институт солнечных энергетических систем Фраунгофера (ISE). Результат был более чем удовлетворительным: какие-либо претензии отсутствовали, а профессиональная работа по возведению парка заслужила высокую оценку. В отчете о проведенной проверке специалисты ISE особо подчеркнули высокую мощность фотогальванических модулей Sharp Solar, которая намного превышала номинальную мощность. Разумеется, Sharp не будет останавливаться на достигнутом. Здесь понимают, что переворот в мире энергетики зависит не только от решений политиков, но и от дальнейшего технического развития, что накладывает высокую ответственность на производителей. Поэтому Sharp непрерывно работает над повышением эффективности и удобства своих солнечных модулей, чтобы таким образом внести свой вклад в дело скорого перехода на возобновляемые источники энергии.

Sharp European Headquarters Sonninstrasse 3 • 20097 Hamburg Tel: +49(0)40/23 76-0 Fax: +49(0)40/23 76-21 93 www.sharp-eu.com

На любые вопросы ответит Мартин Мошек Тел.: +49/40/67 94 46-77 Факс: +49/40/67 94 46-11 E-mail: m.moschek@faktor3.de

покрыты 7244 солнечными панелями Sharp, пиковая мощность которых в общей сложности составляет 391 киловатт. Дальнейшие возможности Sharp по использованию солнечной энергии продемонстрировала в 2009 году команда Токийского университета по авторалли. Автомобиль, оснащенный солнечными элементами Sharp, прошел трассу около 3000 километров по всей Австралии, при этом средняя скорость достигала 100 км/час. Стоит ли упоминать, что команда Токийского университета выиграла ралли с большим отрывом от конкурентов?..

№ 2(4) | июнь | 2011

ENERGY FRESH | № 2(4) | июнь | 2011

www.energy-fresh.ru

СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИКА | 19

Солнечная энергетика

Мировой производитель продукции для области солнечной энергетики теперь в России Е. Головина, директор по маркетингу

Уже более 22 лет Powercom посвящает свою деятельность энергетическим технологиям, разрабатывая и производя широкий спектр продукции для защиты и производства электроэнергии – от полупроводниковых материалов до источников бесперебойного питания. С 2006 года компания активно занимается производством решений для солнечной энергетики и уже добилась успеха на этом рынке.

P

owercom фокусируется в первую очередь на качестве продукции для солнечной энергетики в сочетании с оптимальной стоимостью решений, добиваясь этих результатов за счет вертикальной интеграции «солнечного» бизнеса: собственное производство поликристаллического

20 | ENERGY FRESH

кремния, алюминиевых конструкций, солнечных панелей и инверторов, а также наличие технической экспертизы проектов – и обеспечение 100% выходного контроля качества готовых изделий не только на соответствие требуемым параметрам, но и для выявления скрытых дефектов.

Powercom производит фотоэлектрические панели в диапазоне мощностей от 168 до 288 Вт, которые сертифицированы в соответствии со стандартами TUV & UL и в процессе производства проходят несколько ступеней контроля. Для изготовления продукции Powercom применяет японские и аме-

№ 2(4) | июнь | 2011

ENERGY FRESH | № 2(4) | июнь | 2011

бальном рынке. Солнечные продукты, изготовленные на Тайване, рассматриваются потребителями во всем мире как качественные, в том числе за счет предлагаемой технической экспертизы высокого уровня в проектировании и строительстве электростанций на базе солнечных панелей.

риканские автоматические линии, которые обеспечивают мощность производства до 45 МВт. Powercom в данный момент продолжает активно вкладывать средства в производство решений для солнечной энергетики, что должно увеличить суммарную мощность до 90 МВт. Несмотря на столь непродолжительное время существования отрасли, Тайвань уже давно имеет стратегическое значение для производства солнечной энергии во всем мире: более 20% продаж солнечных элементов тайваньских производителей предлагается на гло-

www.energy-fresh.ru

Мировой опыт За последние два года компанией Powercom было сделано несколько больших проектов в области альтернативной энергетики. Одним из значимых стало совместное предприятие с американской компанией в Южной Калифорнии.

Powercom и TOPCO заключили соглашение и открыли представительство в США, чтобы обеспечить качественное ведение проектов и необходимый сервис в перспективной области, а также популяризацию альтернативной энергетики на американском рынке. Но первой и основной задачей кооперации двух компаний стало производство 50 MВт солнечной электростанции в Ланкастере с общими инвестициями порядка 200 млн долларов. Местные власти поставили перед собой амбициозную задачу – стать первым городом, абсолютно независимым от источников электроэнергии остального мира, и полностью обеспечивать свои потребности в электроэнергии за счет альтернативных источников. В апреле 2011 года Powercom и американская компания TOPCO Energy получили одобрение от муниципальных

властей Ланкастера на строительство солнечных электростанций. Это стало самым крупным проектом между тайваньским производителем и американской компанией, осуществляющей проекты в области солнечной энергетики. На Тайване и в Таиланде Powercom осуществляет проекты «под ключ», создавая электростанции, КПД которых составляет от 86–91%, что является более высокими показателями относительно конкурентов.

Powercom в данный момент ведет проект по строительству 15 МВтэлектростанции в Таиланде, первая стадия которого по строительству 2МВт-станции уже завершена. Используя солнечные генерирующие станции, страна получит дополнительно 200 тонн углеводорода в течение ближайших 21 года. А кроме того, использование решений тайваньской компании обеспечит рост среднегодой выработки электроэнергии на 6% и больший дополнительный доход на 120%, чем при использовании решений других производителей. Российское представительство В России с 2003 года открыто официальное представительство Powercom, в 2010 году уже начались поставки решений для солнечной энергетики и реализовано несколько проектов совместно с российскими партнерами. Компания предлагает партнерам выгодные условия сотрудничества, обеспечивая экспертную и маркетинговую поддержку, а пользователям – качественную продукцию.

POWERCOM CO., Ltd Москва г. Москва, 1-й Кабельный пр-д, д. 2, офисы 35-37 Тел./факс: +7 (495) 651-62-81/82 POWERCOM CO., Ltd Тайвань 8F.No.246, Lien Chen Rd., Chung Ho City, Taipei Hsien, Taiwan Тел.: 886-2-2225-8552 Факс: 886-2-2225-1776, 2226-0537 E-mail: market@upspowercom.com.tw www.pcmups.com.tw

СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИКА | 21

Солнечная энергетика

Солнечное теплоснабжение в России: состояние дел и региональные особенности В.А. Бутузов, доктор технических наук, генеральный директор ОАО «Южгеотепло»

В мире в настоящее время работает более 180 млн м2 солнечных коллекторов. Большая их часть построена в Китае – 59%, на втором месте Европа – 14%. Солнечные коллекторы выпускают 186 крупных фирм в 41 стране мира. По данным, в мире в 2006 году были смонтированы гелиоустановки общей площадью 7 млн м2, суммарной установленной тепловой мощностью 5 тыс. МВт·ч, в том числе в Китае – 1,95 млн м2 (28,3%), Германии – 1,35 млн м2 (19,7%), Турции – 0,7 млн (10,1%). Современное состояние развития гелиотехники было представлено на всемирной выставке «Интерсолар-2008» (июнь, Мюнхен, Германия). Оборудование и технологии экспонировали 862 фирмы, в том числе 133 – солнечные коллекторы, 23 – поглощающие панели /2/.

Р

уководством России предприняты первые шаги по развитию энергоснабжения на основе возобновляемых источников энергии (ВИЭ). /3/ Указом президента РФ № 889 от 4.06.2008 г. «О некоторых мерах по повышению энергетической и экономической эффективности российской экономики», постановлением правительства № 426 от 3.06.2008 г. «О квалификации генерирующего объекта, функционирующего на основе использования ВИЭ» даны поручения соответствующим министерствам о развитии энергетики с использованием ВИЭ. Распоряжением правительства РФ № 1-р от 8.09.2009 г. утверждены основные направления государственной политики в сфере повышения энергетической эффективности электроэнергетики на основе использования ВИЭ на период до 2020 года. Концепция технической политики в электроэнергетике России на период до 2030 года, разработанная в 2008 году ОАО РАО «ЕЭС России», име-

22 | ENERGY FRESH

ет раздел по использованию ВИЭ. По прогнозу Института энергетической стратегии, общая установленная мощность энергоисточников в России составит 18,2 ГВт. Доля отдельных видов ВИЭ в этом объеме должна быть предметом дальнейших исследований. На

уровне экспертных оценок площадь солнечных коллекторов оценивается в 10 млн м2. В настоящее время общая площадь гелиоустановок, работающих в России, составляет около 15 тыс. м2 /4/. Государственная политика развития сол-

Рисунок 1. Структура гелиоустановок Краснодарского края

№ 2(4) | июнь | 2011

ENERGY FRESH | № 2(4) | июнь | 2011

Рисунок 2. Гелиоустановка ГВС гостиницы «Платан» в Краснодаре

нечного теплоснабжения отсутствует. В отличие от зарубежных стран в России специалисты по гелиотехнике не объединены на даже на общественной основе. Исследование и сооружение гелиоустановок ведется по инициативе отдельных специалистов. В отличие от существовавшей в СССР системы развития ВИЭ в России пока не разработаны концептуальные подходы ее воссоздания. Общепризнанным российским лидером гелиотехники был доктор технических наук Борис Владимирович Тарнижевский (умер в 2008 году). Им разработаны основные методологические подходы, требования к конструкциям солнечных коллекторов, теоретические вопросы гелиотехники /5, 6, 7, 8/, подготовлены десятки кандидатов и докторов технических наук, одним из которых является автор этой статьи. Доктор технических наук Павел Павлович Безруких в советское время руководил развитием энергоснабжения на основе ВИЭ. По его инициативе несколько крупных заводов производили солнечные коллекторы, были построены крупные гелиоустановки. Им исследованы и разработаны важнейшие вопросы развития ВИЭ /9/. В основе всех разработок гелиоустановок – достоверные значения солнечной радиации. В Москве исследованиями в этом направлении занимаются специалисты Объединенного института высоких температур (ОИВТ) РАН и МГУ под руководством доктора технических наук Олега Сергеевича Попеля. Им ведется работа над электронным атласом солнечной радиации России. В основе исследований специалистов ОИВТ РАН – американская компьютерная база данных NASA, МГУ – швейцарская база данных «Метео-

www.energy-fresh.ru

Рисунок 3. Солнечно-топливная котельная в поселке Солоники (Сочи)

Рисунок 4. Солнечно-топливная котельная в станице Старовеличковской

норм». В Краснодаре аналогичные исследования дополняются обработкой многолетних наблюдений региональных метеостанций, на основании которых получены достоверные значения прямой, рассеянной и суммарной солнечной радиации для 54 городов и населенных пунктов Краснодарского края /10, 11/.

В настоящее время в России имеется два испытательных стенда для натурных исследований солнечных коллекторов и гелиоустановок: в Москве (ОИВТ РАН) и во Владивостоке (Институт проблем морских технологий (ИПМТ) Дальневосточного отделения РАН). Разработкой конструкций плоских солнечных коллекторов в соответствии с российскими стандартами /12, 13/ и изготовлением промышленных партий занимаются специалисты в Москве, Коврове, Улан-Уде, КаменскеУральске. Солнечные коллекторы европейского качества партиями до 100 шт. в месяц выпускает НПО машиностроения (Реутово, Московская область) под руководством к.т.н. Николая Владимировича Дударева. В основе данной конструкции СК – плавниковая алюминиевая поглоща-

Рисунок 5. Структура гелиоустановок Бурятии

СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИКА | 23

Солнечная энергетика

Рисунок 6. Гелиоустановка гостиницы «Байкал» в городе Улан-Удэ

ных, в том числе двухконтурных, гелиоустановок с приводом насосов от фотоэлектрических модулей, комбинированных установок с использованием солнечной, геотермальной энергии и тепловых насосов /15, 16, 17/. Разработкой проектов гелиоустановок в Ростовтеплоэлектропроекте (Ростов-на-Дону) руководит к.т.н. Адольф Александрович Чернявский. В этом институте разработаны и реализованы отопительная гелиоустановка высокогорной астрофизической обсерватории в Карачаево-Черкесии, гелиоустановки горячего водоснабжения на побережье Черного моря, проекты солнечно-топливных котельных большой мощности. Особенностью проектов, реализованных ЦЭФТ в УланУдэ под руководством Г.П. Касаткина,

ющая панель с высокоэффективным селективным покрытием /14/. До 2007 года основным российским производителем СК (5000 шт.) был Ковровский механический завод, где под руководством Адольфа Александровича Лычагина выпускалась оптимальная для российского рынка конструкция СК с поглощающей панелью из латунных трубок и стального оребрения /15/. В настоящее время выпуск СК данным производителем прекращен. В Улан-Удэ Центром энергоэффективных технологий под руководством Геннадия Павловича Касаткина девять лет производятся СК с поглощающими панелями из меди (листотрубные) и из полипропилена. Всего изготовлено около 1800 шт. Площадь каждого СК около 2 м2. Опытные образцы СК и гелиоустановок на их основе с поглощающими панелями из полипропилена и прозрачным покрытием из сотового поликарбоната изготовлены в Москве ОИВТ РАН под руководством д.т.н. О.С. Попеля. Каменск-Уральский металлургический комбинат в Свердловской области выпустил опытную партию СК со штампосварными алюминиевыми поглощающими панелями. Разработку проектов гелиоустановок выполняют специалисты в Краснодаре, Ростове, Улан-Удэ, Владивостоке. В Краснодаре выполнены и реализованы десятки проектов гелиоустановок горячего водоснабжения дневной производительностью от 1 до 20 м3, десять солнечно-топливных котель-

является создание энергоактивных зданий, когда поглощающие панели СК интегрируются в конструкцию кровель или в наружные стены зданий. ЦЭФТ также разработал и реализовал десятки проектов отопительных, горячего водоснабжения гелиоустановок, в том числе с воздушными солнечными коллекторами. Разработкой и строительством гелиоустановок на Дальнем Востоке в лаборатории нетрадиционной энергетики ИПМТ Дальневосточного отделения РАН руководил Александр Владимирович Волков (погиб в 2008 году). Особенностью этих разработок являлось широкое применение вакуумных СК.

24 | ENERGY FRESH

Рисунок 7. Гелиоустановка жилого дома в пригороде Улан-Удэ

Рисунок 8. Воздушная гелиоустановка магазина в Улан-Удэ

№ 2(4) | июнь | 2011

ENERGY FRESH | № 2(4) | июнь | 2011

Сооружение гелиоустановок осуществляется в основном в трех регионах России: Краснодарском крае, Бурятии, на Дальнем Востоке (Приморский край, Хабаровская область). В Краснодарском крае построено 102 гелиоустановки общей площадью 5000 м2. На рисунке 1 представлена структура этих установок. Наибольшее их количество построено для пансионатов и санаториев (63 шт.), общей площадью 2550 м2. На рисунке 2 приведена гелиоустановка 9 этажной гостиницы «Платан» в Краснодаре площадью 160 м2, на рисунке 3 – одноконтурная солнечнотопливная котельная в поселке Солоники (Сочи) площадью 268 м2, на рисунке 4 – двухконтурная солнечнотопливная котельная в станице Старовеличковской площадью 220 м2. В Бурятии построено 86 гелиоустановок общей площадью 3660 м2 (рисунок 5). На рисунке 6 приведена гелиоуста-

новка гостиницы «Байкал» в УланУдэ площадью 150 м2, на рисунке 7 – гелиоустановка ГВС и отопления жилого дома в пригороде Улан-Удэ с поглощающими панелями из меди и полипропилена, на рисунке 8 – воздушная отопительная гелиоустановка магазина в Улан-Удэ. На Дальнем Востоке построены гелиоустановки как с плоскими СК, так и с вакуумными китайского производства. С учетом изложенного можно сделать следующие выводы: • В мире быстрыми темпами развивается солнечное теплоснабжение. В 2006 году построены гелиоустановки общей площадью 7 млн м2.

• Руководством России предприняты первые шаги по развитию энергосбережения с использованием возобновляемых источников энергии.

• Взамен разрушенной советской системы развития солнечного теплоснабжения не создан даже ее общественный аналог, работы выполняются по инициативе отдельных специалистов и коллективов.

• В Москве и Краснодаре ведутся исследования по созданию баз данных значений солнечной радиации, техническим решениям гелиоустановок.

• Необходима доработка существующих государственных стандартов на оборудование гелиоустановок.

• Солнечные коллекторы разрабатываются и изготавливаются малыми партиями на заводах московской области (г. Реутово), Улан-Удэ (ЦЭФТ), Каменска-Уральска.

• Гелиоустановки в России строятся в основном в трех регионах: Краснодарском крае, Бурятии, на Дальнем Востоке.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. World map of solar thermal industry: big business with the sun // Sun, Wind, Energy. № 4. 2007 2. Бутузов В.А. Всемирная выставка гелиотехники «Интерсолар-2008» // Промышленная энергетика № 10. 2008 3. Бутузов В.А. Законодательное обеспечение развития энергоснабжения на основе возобновляемых источников энергии // Биоэнергетика. № 3. 2008.

4. Бутузов В.А., Шетов В.Х. Гелиоэнергетические установки в России // Биоэнергетика. № 3. 2008.

5. Тарнижевский Б.В. Солнечные коллекторы нового поколения // Теплоэнергетика № 4. 1992 6. Тарнижевский Б.В., Адуев И.М. Технический уровень и освоение производства солнечных коллекторов в России // Теплоэнергетика № 4. 1997 7. Тарнижевский Б.В., Мышко Ю.Л., Моисеенко В.В., Смирнов В.В. Системный анализ солнечного коллектора на основе обобщенного критерия // Гелиотехника № 1. 1993 8. Тарнижевский Б.В., Смирнов С.И., Чебунькова О.Ю. Метод расчета теплопроизводительности систем солнечного горячего водоснабжения в условиях юга России // Гелиотехника № 1. 1991 9. Ресурсы и эффективность использования возобновляемых источников энергии в России. Под ред. П.П. Безруких. СПб.: Наука. 2002 10. Бутузов В.А., Солнечная радиация. Обработка данных измерений. Получение достоверных значений для проектирования гелиоустановок // Известия Академии примышленной экологии. № 4. 2002 11. Бутузов В.А. Повышение эффективности систем теплоснабжения на основе возобновляемых источников энергии. Диссертация доктора технических наук. М. 2004.

12. ГОСТ Р 51595 – 2000. Нетрадиционная энергетика. Солнечная энергетика. Коллекторы солнечные. Общие технические условия. – М.: Госстандарт России. 2000.

13. ГОСТ Р 51596 – 2000. Нетрадиционная энергетика. Солнечная энергетика. Коллекторы солнечные. Методы испытаний. – М.: Госстандарт России. 2000.

14. Бутузов В.А., Брянцева Е.В., Бутузов В.В., Солнечная теплоэнергетика // Энергетическая политика № 3. 2008 15. Бутузов В.А., Лычагин А.А. Гелиоустановки горячего водоснабжения: режимы, конструкции солнечных коллекторов, экономическая и энергетическая целесообразность. http://vstmag.ru 16. Бутузов В.А. Состояние и перспективы развития солнечных тепловых установок в России // Гелиотехника № 1.

2005 17. Бутузов В.А., Брянцева Е.В., Бутузов В.В. Гелиоустановка горячего водоснабжения с двойным контуром // Промышленная энергетика. № 4. 2008 18. Бутузов В.А., Томаров Г.В., Шетов В.Х. Геотермальная система теплоснабжения с использованием солнечной энергии и тепловых насосов // Промышленная энергетика. № 9. 2008

www.energy-fresh.ru

СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИКА | 25

Солнечная энергетика

Зеленый свет солнечным технологиям Статья и фотографии предоставлены PR-департаментом компании Activ Solar

2010 год называют знаковым в развитии солнечных технологий на Украине, ведь именно в прошлом году удалось реализовать самый масштабный проект в истории отечественной солнечной энергетики – построить первую наземную фотоэлектрическую электростанцию в Крыму.

Р

азвитие альтернативной энергетики – стратегическая необходимость, важнейший шаг для обеспечения энергетической безопасности Украины. Все ведущие мировые аналитические центры и правительственные источники подтверждают существование опасности возникновения отставания добычи традиционных энергоресурсов, в первую очередь нефти, от спроса. Разные ученые называют разные сроки возникновения дефицита, однако все согласны с тем, что в ближайшие два десятилетия цены на нефть и газ будут лишь расти. Весь вопрос – в темпах этого роста. «Зеленые» тенденции в мире Солнечная энергетика – одна из самых динамично развивающихся отраслей в мире с большим потенциалом. Инвестиции в эту отрасль растут: уже в 2008 году вложения в энергетику из возобновляемых источников превысили инвестиции в традиционную, в 2009 году число введенных в действие альтернативных мощностей превысило количество мощностей традиционных, а в 2010 году мощности, например, солнечной энергетики в мире увеличились вдвое! Международное энергетическое агентство (International Energy Agency) прогнозирует, что к 2050 году солнечная энергетика обеспечит 20–25% мирового производства электроэнергии. Все государства мира понимают важность альтернативной энергетики, поэтому активно поддерживают развитие отрасли. Механизмы государственночастного партнерства для реализации приоритетных проектов использовались

26 | ENERGY FRESH

и используются во всех успешных странах. Это один из базовых инструментов успешных экономических реформ. Солнечная энергетика поддерживается правительством во всем мире. «Зеленый тариф» – важный первый шаг, но можно сделать еще больше. В Европе, помимо «зеленого тарифа», существует еще достаточное количество стимулов для развития солнечной энергетики. «Зеленый тариф» работает в крупнейших мировых рынках солнечной энергетики, таких как Германия, Италия, Испания, Чехия и др. В других странах (Китай, некоторые штаты США) государство компенсирует значительную часть инвестиций стоимости системы. В Германии, например, существуют специальные банки, которые кредитуют солнечные системы под низкие проценты, в основном это государственные банки или имеющие долю государства в собственности. Еще в конце 1990-х там была принята программа «100 тыс. солнечных крыш». При оборудовании домов солнечными

батареями государство финансировало до 70% их стоимости. Сегодня в стране насчитывается более полумиллиона бытовых солнечных установок для производства электроэнергии и тепла. Солнечное будущее Украины Украинское государство осознало необходимость поддержки альтернативных источников энергии, введя в 2009 году «зеленый тариф», что стало прорывом для отечественного рынка «чистых» технологий. И сегодня мы видим, что уже около 80 объектов успешно работают в сфере альтернативной энергетики по «зеленому» тарифу. Для построения первой украинской солнечной станции Крым был выбран не случайно. Ведь на полуострове хорошая солнечная активность, больше чем в Германии – европейском лидере в сфере солнечных технологий, а также огромный дефицит электроэнергии. А курортный статус Крыма требует уделять особое внимание именно «чистым» источникам – солнцу, ветру и воде…

Рисунок 1. Сравнения солнечной иррадиации на Украине и в Германии: в среднем солнечная активность на Украине, особенно в Крыму, выше, чем в Германии, лидере PV-инсталляций

№ 2(4) | июнь | 2011

ENERGY FRESH | № 2(4) | июнь | 2011

Фото 1. Первая на Украине и в СНГ солнечная электростанция в селе Родниковое (Крым) мощностью 7,5 МВт

Нужно понимать, что каждый новый мегаватт солнечной энергии – это вывод и «грязного» мегаватта, в первую очередь устаревшей тепловой энергии. Австрийская компания Activ Solar – первая на Украине, которая сумела реализовать проект разработки и строительства наземного солнечного парка в селе Родниковое (Крым) мощностью 7,5 МВт. На сегодня это самая большая станция не только на Украине, но и на территории СНГ, она расположена в 3 км от Симферополя на 15 га (площадях, ранее не использованных и не пригодных для сельскохозяйственных нужд). Станция будет вырабатывать 9684 МВт в год «чистой» электроэнергии. Сокращение выбросов составляет около 7842 тонн CO2 в год, что равнозначно выбросам, которые образуются от 600 легковых машин в год. Проект солнечной электростанции в селе Родниковое (Крым), который успешно реализовала компания Activ Solar, получил награду в конкурсе «Успех года» в номинации «Лидер инноваций». Компания Activ Solar занимает лидирующие позиции на рынке солнечных технологий на Украине и в дальнейшем планирует только укреплять их. Кроме успешно реализованного проекта в Родниковом, планируется введение новых мощностей «чистой» электроэнергии уже в ближайшем будущем. Компания завершила строительство и начала процесс ввода в эксплуатацию солнечной электростанции «Омао Солар» мощностью 20 мегаватт в Крыму, (Сакский район). «Омао Солар» – это только первая очередь проекта «Охотниково» – одной из крупнейших PV-инсталляций в мире. «Омао Солар» состоит из около 90 000 кристаллических солнечных мо-

www.energy-fresh.ru

Фото 2. «Омао Солар» мощностью 20 МВт – это только первая очередь из строящегося в Крыму солнечного парка «Охотниково», который будет одним из крупнейших в мире

дулей, установленных на площади 40 га. Станция будет производить 25 000 мегаватт-часов «чистой» электроэнергии в год, которой достаточно, чтобы удовлетворить потребности около 5000 домашних хозяйств, и позволит сократить до 20 000 тонн выбросов углекислого газа в год. Отдельно стоит отметить возобновление кремниевого производства в Запорожье на «Заводе полупроводников» как один из самых крупных инвестиционных проектов за все годы независимости

Украины. В проект уже проинвестировано более 300 млн евро и планируется вложить еще около 700 млн евро в ближайшие годы. За годы независимости проектов такого масштаба на Украине реализовывалось единицы. Проект строительства завода по выпуску «чистого» кремния на базе запорожского «Завода полупроводников» – это создание нового высокотехнологического производства, а не восстановление устаревшего советского. Это шанс для Украины вернуться в число мировых лидеров в производстве «чистого» кремния (наряду с Германией и Норвегией). Немногие страны в мире способны на создание на надлежащем уровне подобного производства. Украина в советское время была в числе таких лидеров, обеспечивала «электронным» кремнием весь советский блок. Все это создаст основу для развития новой перспективной высокотехнологичной отрасли с замкнутым циклом внутри государства: Украина сможет не только экспортировать сырье, а выступать поставщиком готовых решений – проектировать и строить солнечные электростанции «под ключ» по всему миру. Анализ экономических реформ во многих странах мира показывает, что создание подобных производственных циклов в перспективных отраслях при всесторонней поддержке государства стало основой экономических рывков многих стран во второй половине XX века – так было в Японии, Китае, Южной Корее, Гонконге, Сингапуре, Малайзии и т.д.

Рисунок 2. Потребление энергии в мире

СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИКА | 27

ветроэнергетика

Применение ветровых турбин, работающих параллельно с сетью, внутри энергохозяйства сельхозпредприятия А.Б. Колесников, соискатель ОГАУ, 2011 год

В последнее время все больше и больше факторов оказывают влияние на экономические показатели деятельности предприятий агропромышленного комплекса России. Одним из таких событий является ежегодный рост тарифов на электрическую энергию. Анализ причин, влияющих на стоимость электроэнергии, показывает, что данное направление будет устойчиво сохраняться.

И

сходя из этого очевидно, что применение мер повышения энергоэффективности предприятий становится залогом успешной работы в будущем. Одним из методов повышения энергоэффективности предприятия является применение систем альтернативного энергоснабжения более дешевой электроэнергией. И имея сети 0,4 кВ на своем балансе, предприятия имеют возможность в качестве источника энергии применить ветровые турбины. Применение ветровых турбин, так же как и любой другой способ повышения энергоэффективности, имеет как плюсы, так и минусы. К положительным аспектам ветровых систем можно отнести следующее: • относительная дешевизна оборудования; • надежность; • экологичность; • не требуется затрат на топливо; • передовой внешний вид. Разумеется, существуют и недостатки ветровых энергетических установок, основными из которых являются следующие факты: • зависимость от погодных условий и, как следствие, непостоянство работы; • желательные климатические региональные условия;

28 | ENERGY FRESH

• требовательность к месту установки с точки зрения характеристик ландшафта, имеющих влияние на скорость ветра: возвышенности, лес, строения и т.д. Здесь умышленно не рассматривается такая характеристика работы турбины, как шум, так как современные установки малой мощности издают шум при работе не выше естественного шума окружающего места при такой же скорости ветра, и уровень этого шума лежит в допустимых пределах санитарных норм. Колебания низкой частоты, которые могут быть восприняты при работе ветровых турбин, издают машины, имеющие большие размеры, а применение турбин, мощностью 500 кВт и выше в данном случае нецелесообразно. На сегодняшний день применение ветровых турбин в России регламентирует ГОСТ Р 51990-2002. Данный ГОСТ прежде всего систематизирует типы ветровых турбин по мощности, типу функционирования, условиям работы и способам их подключения к потребителям (1). В данной статье рассматривается идея применения ВЭУ, работающей параллельно с сетью самого предприятия, что является наиболее интересным с экономической точки зрения. Суть их работы заключается в том, что они,

как обычные энергетические устройства (например, станки, электродвигатели, печи п т.д.), подключаются к сети, в данном случае к сети 0,4 кВ, как правило, принадлежащей хозяйству. И при достижении определенных условий (скорость ветра, момент на валу генератора) начинают генерировать электричество в сеть. Данная электроэнергия «вливается» в энергобаланс предприятия, расходуясь на собственные же нужды. В случае когда турбина генерирует энергию, а потребления этой энергии нет, происходит передача ее через трансформатор в сеть. Экономическая выгода от установки данной турбины заключается в экономии на платежах за электрическую энергию сбытовой организации на сумму вырабатываемой турбиной электроэнергии. Для изучения и проверки предполагаемой эффективности работы было произведено наблюдение за работой ветровой турбины «Нордтанк», мощностью 55 кВт, изображенной на рисунке 1, в составе энергобаланса ООО «Тюльганский электромеханический завод», расположенного в г. Оренбурге, станция Каргала. Данная турбина была подключена к сети предприятия напряжением 0,4 кВ. Замеры параметров производились в течение октября месяца 2010 года, длительностью 31 день.

№ 2(4) | июнь | 2011

ветроэнергетика

Рисунок 1. Ветровая турбина 55 кВт на базе ВЭУ Nordtank 55/11

Город Оренбург и находящаяся рядом станция Каргала расположены в междуречье рек Урал и Сакмара. Рельеф местности возвышенный, равниннохолмистый, покрытый степной растительностью. Турбина расположена в месте с не совсем хорошими условиями: в 35 метрах от башни находятся строения высотой 6–9 метров и зеленые насаждения, данные условия соответствуют третьему классу шероховатости ландшафта. Расположение турбины на местности показано на рисунке 2. Ветровая турбина «Нордтанк», регулируемая срывом потока, оснащена двумя генераторами на 55 и 11 кВт и имеет следующие характеристики: • номинальная мощность при скорости ветра 12 м/с – 55 кВт; • диаметр ротора – 16 метров; • высота ступицы ротора – 18 метров; • скорость вращения ротора – 46 об/мин;

Рисунок 2. ситуационный план расположения ВЭУ в поселке Каргала

30 | ENERGY FRESH

• Скорость ветра, необходимая для начала работы, – 3,5 м/сек; • Максимальная скорость ветра – 25 м/сек. На рисунке 3 представлена зависимость вырабатываемой ветровой турбиной «Нордтанк 55/11» мощности от скорости ветра. Видно, что максимальную эффективность турбина достигает на скоростях ветра выше номинальной скорости, т.е. 12 м/сек. Для успешной реализации проекта альтернативного энергоснабжения с помощью ветровой турбины необходимо вычислить величину предполагаемой годовой выработки ВЭУ в данном месте. Существует следующий алгоритм вычисления предполагаемой выработки ВЭУ при привязке к определенному месту: • определение соответствующей региональной ветровой климатологии; • определение влияния шероховатости окружающей территории; • определение влияния близлежащих затеняющих препятствий; • определение влияния местного рельефа; • построение результирующего распределения Вейбулла; • расчет среднего значения мощности на основе распределения Вейбулла и предполагаемой среднегодовой выработки энергии ВЭУ. То есть суть этого алгоритма сводится к сопоставлению кривой мощности ВЭУ и гистограммы удельной мощности ветра в данном районе, определяемой по данным наблюдения на метеостанции, расположенной рядом с этим местом. Рисунок 4 показывает гистограмму ветровых условий для г. Оренбурга, именно эта информация используется в качестве исходных данных ветровых условий для расчета выработки турбины. На оси абсцисс расположены значения скорости ветра, а на оси ординат – процент действия этих скоростей в течение года. Гладкая кривая соответствует аппроксимации данных функцией Вейбулла с данными параметрами А и k. Параметры Вейбулла, А и k, описывают среднюю скорость ветра и форму кривой распределения мощностей ветра в процентах от количества времени действия (2).

№ 2(4) | июнь | 2011

ENERGY FRESH | № 2(4) | июнь | 2011

В таблице 1 получены результаты сопоставления данных, описывающих ветровые условия, и данных зависимости вырабатываемой турбиной мощности. Так, без учета влияния рельефа, шероховатости и затеняющих объектов ежегодная прогнозируемая выработка для «Нордтанк» 55 кВт составляет 54,29 мВт*ч для данных ветровых условий. Эта итоговая величина берется в качестве эталонного показателя годовой выработки при условии идеальной местности и данных ветровых условий. Далее необходимо учесть влияние рельефа, шероховатости территории и затеняющих объектов, расположенных в этом месте. Для расчета коэффициентов, описывающего влияние условий расположения турбины, сопоставляют диаграмму времени действия ветра в зависимости от направления с планом места установки турбины с указанием на ней всех объектов, оказывающих влияние на ветер, и характеристик ландшафта, таких как холмы, горы, низины, равнины, водоемы и т.д. Рисунок 5 показывает круговую диаграмму действия ветра в данном месте в зависимости от направления (румбов). Например, подсчитаем снижение параметра А при направлении ветра в секторе, соответствующем 180 градусам. На

Рисунок 3. Кривая зависимости вырабатываемой турбиной мощности от скорости ветра

Рисунок 4. гистограмма средней по всем секторам удельной мощности ветра, измеренной на высоте 10 м в г. Оренбурге

Таблица 1. Расчетная годовая выработка э/энергии ВЭУ «Нордтанк» 55/11 в районе г. Оренбурга

Скорость ветра, м/с

% действия в течение года

3,50 – 4,50

16,4

Количество часов действия Вырабатываемая мощность, кВт*ч 1 437

2 773,40

4,50 – 5,50

12,3

1 077

5 331,20

5,50 – 6,50

9,2

806

6 488,30

6,50 – 7,50

6,6

578

9 739,30

7,50 – 8,50

4,1

359

8 942,70

8,50 – 9,50

2,8

245

7 526,40

9,50 – 10,50

1,7

149

5 459,40

10,50 – 11,50

0,8

70

3 091,20

11,50 – 12,50

0,6

53

2 554,60

12,50 – 13,50

0,2

18

934,40

13,50 – 14,50

0,1

9

485,40

14,50 – 15,50

0,1

9

502,70

15,50 – 16,50

0,03

3

165,10

16,50 – 17,50

0,03

3

155,50

17,50 – 20,00

0,03

2

144,50

Итого

www.energy-fresh.ru

54 294,10

ветроэнергетика | 31

ветроэнергетика

Рисунок 5. распределение времени действия ветра в зависимости от направления

рисунке 6 изображена гистограмма сектора, соответствующего 180 градусам, или направлению «юг» (направление вниз на рисунке 5). Снижение параметра А, равного 5,2 м/с, определяется следующими величинами:

• расстояние от ВЭУ до дома х = 45 метров, • высота здания h = 9 метров, • высота на оси ветроколеса ВЭУ Н = 19 метров, • длина обращенной к ВЭУ стороны дома L = 20 метров, • эмпирический коэффициент снижения скорости ветра для препятствий, имеющих бесконечную длину, R = 0.6. В данном случае x/h = 5, H/h = 2,1, R = 2L/x = 0,89, Акорр = А(1 – 0,6/0,89) = 0,33 А. Где коэффициент 0,6 является выведенной эмпирическим путем табличной величиной, зависящей от x/h = 5, H/h = 2,1. Аналогично рассчитываются данные по другим секторам и выводится среднее значение Акорр. Для турбины Nordtank, расположенной в поселке Каргала на территории завода, Акорр = 0,3А, т.е. прогнозируемая годовая выработка данной турбины в этом месте с известными ветровыми условиями

Рисунок 6. Гистограмма удельной мощности ветра сектора 1800, соответствующего направлению «юг», измеренной на высоте 10 м в г. Оренбурге

Рисунок 7. Статистика потребления и выработки энергии

32 | ENERGY FRESH

равна 0,3*54,29 = 16,287 мВт*ч. Данный расчет является упрощенным, и для более сложного рельефа и большего количества затеняющих объектов применяются более сложные математические модели (2). На рисунке 7 представлена статистика выработки и потребления электроэнергии за октябрь месяц. Статистика основана на ежедневных показаниях счетчиков, расположенных на стороне 10 кВ подстанции, через которую осуществляется энергоснабжение предприятия и на ВЭУ. В общем за октябрь было потреблено от энергосбытовой организации 17,8 мВт*ч и произведено от ВЭУ 1 мВт*ч. То есть экономия составила порядка 6%. Из графика видно, что энергия, выработанная ВЭУ, замещает энергию, полученную из сети, и как снижалось потребление энергии из сети в дни с большой ветровой нагрузкой. Данная работа показывает жизнеспособность идеи применения ВЭУ, работающей параллельно с сетью, внутри энергохозяйства предприятия. При реализации этой идеи на предприятиях АПК будет дополнительное преимущество в виде более благоприятных условий поверхности и возможности размещения ВЭУ в месте, где отсутствуют затеняющие объекты, т.к. коэффициент, описывающий влияние условий размещения опытной ВЭУ в поселке Каргала, был равен приблизительно 0,3. То есть выработка энергии составила приблизительно 30% от теоретически максимально возможной для данных ветровых условий. Данный коэффициент подтверждается статистикой: за 5 месяцев (с сентября по январь) турбина произвела 7135 кВт*ч электроэнергии, т.е. в среднем 1427 кВт*ч производилось ежемесячно. Это соответствует 17 124 кВт*ч годовой выработки, что приблизительно равно расчетной годовой выработке электроэнергии. Источники 1 ГОСТ Р 51990-2002 Нетрадиционная энергетика. Ветроэнергетика. Установки ветроэнергетические. Классификация 2 Старков А.Н., Ландберг Л., Безруких П.П., Борисенко М.М., Атлас ветров России М.: «Можайск Тера», 2000.

№ 2(4) | июнь | 2011

ENERGY FRESH | № 2(4) | июнь | 2011

Использование ветра – неисчерпаемого природного источника энергии Статья предоставлена Московским представительством LMS International

LMS помогает Moventas повысить эффективность испытаний и сократить продолжительность цикла разработки редукторов ветряных турбин,

Д

еловая активность компании Moventas, ведущего поставщика редукторов для ветряных турбин, переживает резкий подъем. В прошлом году продажи компании выросли на 40%, отражая большое значение использования этих альтернативных источников в условиях крайне высоких цен на энергию. Согласно данным Мировой ассоциации энергии ветра, мощность ветряных турбин, используемых в мире, за последние 10 лет возросла в 10 раз и только за 2008 год увеличилась на 25%. По прогнозу, существующие в мире мощности ветроустановок в 74 гигаватта удвоятся к 2010 году и достигнут 160 гигаватт. Для удовлетворения этих растущих потребностей требуется быстрее строить как можно больше ветряных турбин, все большего размера. Однако ускоренная разработка является крайне сложной задачей с учетом все более сложных конструктивных решений и необходимости обеспечения надежной работы установок в течение десятилетий в неблагоприятных погодных условиях. Эти проблемы требуют значительно большего числа испытаний каждого конкретного изделия. Йари

www.energy-fresh.ru

энергосбережение | 33

ветроэнергетика

Тойкканен, руководитель группы научных исследований и испытаний, утверждает, что число испытаний на шум и вибрации за последние пять лет увеличилось в четыре раза, при этом по многим проектам требовалось выполнить работу в течение дня. «В дополнение к возросшему объему работ по разработке этих изделий компании–изготовители ветряных турбин требуют проведения все большего числа испытаний на вибрацию», – говорит Тойкканен. «Испытания проводятся в первую очередь для того, чтобы повысить надежность изделий, и удовлетворить строгим требованиям таких организаций, как Американская ассоциация производителей зубчатых передач (AGMA) и Агентство европейских стандартов ISO (European ISO standards)». Изучение резонансов редуктора Йари Тойкканен отмечает, что особое внимание уделяется исследованию вибраций массивного редуктора ветря-

34 | ENERGY FRESH

ной турбины, в котором используется сочетание планетарной передачи и косозубой цилиндрической зубчатой передачи для повышения скорости вращения ротора в 100 раз с целью приведения в действие электрогенератора. Другим важным элементом, представляющим интерес, является моментный рычаг, соединяющий редуктор с корпусом турбины. Редуктор для крупных мощных трехмегаваттных моделей, изготавливаемых Moventas, весит около 30 тонн и имеет два метра в диаметре и два с половиной метра в длину. Длина моментного рычага – четыре метра от втулки до втулки, толщина – полметра и вес – еще пять тонн. Инженеры проводят всесторонние модальные испытания редуктора, чтобы резонанс компонентов не совпадал с частотами возбуждения окружающей конструкции или частотами в зацеплении передаточных механизмов, тем самым возбуждая потенциально разрушительные вибрации в каркасе турбины, лопатках ротора, приводном

валу и огромной вышке, самая высокая из которых – более 120 метров. В общем, цель – избежать колебаний с частотой 80–250 Гц для моментного рычага и 400–800 Гц в остальной части конструкции корпуса. Если резонансы обнаруживаются вблизи или в пределах данных диапазонов, инженеры сдвигают частоты колебаний, изменяя геометрию компонентов редуктора и моментного рычага, обычно за счет оптимизации свойств жесткости, изменяя толщину и форму деталей. Тойкканен отмечает, что процесс усложняется из-за изменения частоты вращения зубчатой передачи, которые возбуждают вибрации редуктора и моментного рычага при изменении скорости вращения лопастей ротора: от нескольких оборотов в минуту для легкого бриза до максимальной скорости в десять и более раз выше – для порывов ветра полной силы. Кроме того, Moventas проводит дополнительные испытания и исследования на вибрацию кручения за рамками имеющихся ресурсов.

№ 2(4) | июнь | 2011

ENERGY FRESH | № 2(4) | июнь | 2011

Повышение производительности испытаний Прежняя технология испытаний, использовавшаяся Moventas, не позволяла своевременно выполнить работу. Испытательное оборудование было трудно перемещать со стенда на стенд, процедура подготовки испытаний обычно была длительной и трудоемкой, а инженерам приходилось выполнять многократные тестовые прогоны, поскольку для модальных испытаний имелось только два канала. Кроме того, результаты измерений необходимо было подвергать постобработке прежде, чем их можно было посмотреть; поэтому испытания приходилось повторять заново, если датчики, например, были соединены не так, как нужно, или если было необходимо более детально исследовать неожиданные проблемы. Эти ограничения были устранены, когда Moventas установил программное обеспечение LMS Test.Lab с системой сбора данных LMS SCADAS Mobile,

www.energy-fresh.ru

которая имеет восемь каналов – достаточно для проведения всех измерений для модального анализа за короткое время. Система содержит набор средств, необходимых инженерам Moventas для модального анализа, включая подготовку испытаний, управления, измерений, формирования сигналов, анализа результатов, управления данными и формирования отчетов, которые интегрированы в легкое, портативное устройство размерами с лептоп.

«Мы можем легко переносить устройство с одного испытательного стенда на другой, и, если необходимо, наши инженеры могут очень быстро выехать на предприятие заказчика или конечного пользователя для технической поддержки и поиска неисправностей», – говорит Тойкканен. Систему также очень удобно настраивать. Встроенные рабочие журналы и подсказки показывают нам шаг за шагом, где ввести параметры и как выполнить процесс. Шаблоны автоматически заполняются величинами, которые использовались в прошлом и которые, вероятно, не будут меняться. Особенно полезны геометрические модели, показывающие размещение акселерометров на корпусе редуктора, которые легко конфигурировать. Подготовка к испытаниям с помощью LMS Test.Lab выполняется очень быстро и легко, поэтому мы готовы выполнять измерения в течение нескольких минут вместо многих часов. Еще одна возможность LMS Test.Lab, которая значительно повышает про-

ветроэнергетика | 35

ветроэнергетика

изводительность испытаний, – онлайн-мониторинг. «Мы можем видеть результаты сразу же после завершения измерений, не ожидая часами постобработки, – говорит Тойкканен. С помощью визуализации в режиме реального времени мы можем тут же проверить результаты испытаний: например, посмотреть, как деформируется конструкция при каждом ударе модального молотка, и легко определить основную причину любого неожиданного резонанса». Инженерам Moventas особенно помогает визуализация анимированных форм колебаний одновременно на одном дисплее вместе с такими зависимостями, как амплитудно-частотные характеристики, отображающие амплитуды колебаний в зависимости

36 | ENERGY FRESH

от частоты в ключевых местах редуктора. Это позволяет инженерам сразу же увидеть, как изгибается и искривляется корпус редуктора на различных частотах; таким образом, они могут легко установить, какие подшипники передают вибрации, и определить критические гармоники зубчатой передачи. После завершения испытаний инженеры Moventas выпускают необходимую отчетную документацию с помощью функции генерации отчетов, дополняя ее так называемых «активными изображениями» (в формате LMS Active Pictures), позволяющими визуализировать анимацию форм колебаний в документах Microsoft Word, а также в презентации PowerPoint. «Генерация отчетов с помощью LMS Test.Lab и

Active Pictures позволяет нам быстро создавать документы, которые ясно показывают нашим конструкторам, заказчикам и регулирующим органам колебательное поведение редуктора», – говорит Тойкканен.

«LMS Test.Lab со своей мобильностью, подготовкой к испытаниям, онлайнмониторингом и генерацией отчетов значительно повышает производительность испытаний, – отмечает он. – Теперь мы можем выполнить стандартные испытания за несколько дней вместо недель. Если необходимо осуществить рабочий цикл как можно быстрее, наша команда может провести полный набор модальных испытаний с утра, и провести анализ данных и документировать уже после полудня».

№ 2(4) | июнь | 2011

ENERGY FRESH | № 2(4) | июнь | 2011

Инженерные проекты быстрого реагирования Кроме использования LMS Test.Lab компания тесно взаимодействует с подразделением Инженерного сервиса LMS по проектам, где требуются дополнительные ресурсы анализа. В таких проектах для удовлетворения запросов ведущих производителей ветряных турбин необходимо быстрое реагирование. Определение объема и содержания работ по анализу усталостной долговечности в таких проектах выполнялось совместно с господином Петри Лахтиненом, главным специалистом по структурному анализу в Moventas. В одном из таких проектов подразделение Инженерного сервиса LMS выполняло критический анализ усталостной долговечности, необходимый Moventas и одной из ведущих компаний–производителей ветряных турбин для сертификации ветряной турбины. Исследование проводилось с целью верификации двух критически важных цилиндрических компонентов редуктора ветряной турбины: моментного рычага и планетарной шестерни, что они выдержат предполагаемые нагрузки в течение более чем 20-летнего срока службы. Используя метод конечных элементов, инженеры LMS создали модели компонентов и приложили нагрузки к каждой детали для определения зависимости напряжения от времени. Затем эти временные зависимости напряжений вместе с временной диаграммой полной нагрузки компонентов использовались в LMS Virtual.Lab Durability для прогнозирования усталостной долговечности основных материалов. Результаты были получены всего за две недели, тем самым обеспечив быстрое реагирование Moventas на запрос заказчика о подтверждении, что кумулятивное значение повреждения находится в пределах запаса прочности конструкций. В проекте, выполненном для другого производителя ветряных турбин, Moventas подписал контракт с LMS Engineering Services для измерения вращательных вибраций редуктора на низкоскоростном входном и

www.energy-fresh.ru

высокоскоростном выходном валу. Сигналы с акселерометров, размещенных непосредственно на низкоскоростном валу, передавались в LMS Test.Lab для анализа. Сигналы с высокоскоростного вала получали от системы лазерных виброметров, измерявших скорость вращения. С помощью набора цветных карт эксплуатационных откликов были точно определены вращательная вибрация и соответствующий резонанс для обоих валов. Менее чем через неделю Moventas получила ценные данные, необходимые производителю ветряных турбин для моделиро-

вания динамических характеристик всей трансмиссии. «Сотрудничество с LMS Engineering Services показывает, что LMS идет гораздо дальше простой продажи программного обеспечения и оборудования, – говорит Тойкканен.

– Очень большой опыт решения индустриальных задач и быстрое предоставление именно тех данных, которые необходимы, позволяют нам хорошо выглядеть в глазах наших клиентов и создают устойчивое положительное впечатление, что бесценно для нас с точки зрения бизнеса».

ветроэнергетика | 37

ветроэнергетика

Revolutionair

воплощается в жизнь: новая линия ветровых микротурбин по проекту Филиппа Старка

«Сегодня окружающая среда является предметом всеобщего увлечения. Будучи на обложках журналов, она хорошо распродается. Окружающая среда становится отличной бизнесвозможностью. В конце концов, а почему бы и нет? При условии, что конечным результатом является помощь в нашем выживании и продолжении эволюции нашей цивилизации, основанной на интеллекте. Первым шагом в направлении природосбережения является отказ. Действительно ли нам нужно столько материальных вещей? Чем больше материальных благ, тем меньше человечности. Отказ уже является существенным шагом. Это также и начало конца периода, подвергнутого общей тенденции и напрямую ответственного за избыточное потребление. Нам необходимо полностью пересмотреть подход к производству и потреблению. Беря это в расчет, я разработал совместно с Pramac альтернативные средства выработки энергии. Наша цель – с помощью новых технологий предоставить наибольшему числу людей продукцию, которая поможет нам жить лучше, быть частью глобального сознания, чтобы сохранить наш мир. Это продолжение моего политического проекта: демократичный дизайн, которым я занимаюсь последние 30 лет. Вкратце: каждый должен иметь возможность купить личный невидимый ветряк. Каждый должен быть частью большой картины. Каждый должен иметь возможность производить энергию». Филипп Старк, 13 марта 2008 г.

38 | ENERGY FRESH

№ 2(4) | июнь | 2011

©Philippe Stark Network 2010

Статья предоставлена Симоной Раффаэлли, Image Building Перевод Артем Фрай

ENERGY FRESH | № 2(4) | июнь | 2011

Н

овая линия ветровых микротурбин с инновационным дизайном, которые также предназначены и для бытового использования, была представлена в конце января 2010 года на Триеннале в Милане. Две представленные модели – результат кооперации Филиппа Старка, одного из самых вдохновленных и известных инженеров на международном уровне, и инновационных технологий, разработанных международной компанией Pramac S.p.A. в своем подразделении Pramac Lab R&D, специализирующемся на поиске, экспериментировании и разработке новых продуктов и новых технологических решений. Во время пресс-конференции Паоло Кампиноти, генеральный исполнительный директор Pramac, и Филипп Старк выразили свою заинтересованность и проиллюстрировали все этапы проекта, с самого начала и до появления Revolutionair, торговой марки, принадлежащей Pramac Group, под именем которой и будут продаваться обе ветряные турбины. Являясь предвестником в сфере ответственного развития и после создания движения демократичного дизайна, Старк посвящает себя демократичной экологии, первым проявлением которой являются две ветровые микротурбины. «Сегодя я беру на себя ответственность заинтересовать самого себя производством энергии, – прокомментировал Филипп Старк. – Данная ветровая турбина доступна по цене, ее легко найти и установить, и она бесшумна. Я хотел, чтобы она была невидима, так чтобы человек мог ее заметить, только если сам того захочет, но при этом чтобы она оставалась желаемой». Ветровая микротурбина, согласно заявлению торговой марки, является революционной по двум причинам: инновационная форма и возможность использования на бытовом уровне. Это настоящий образец дизайна, приятный с эстетической точки зрения и подходящий для микроветрового производства, согласно последним схемам производства и распределения энергии от возобновляемых источников. Сотрудничество между Pramac Group и Филиппом Старком по изучению данного продукта берет начало летом 2007 года. Первый прототип турби-

www.energy-fresh.ru

при этом чрезвычайно бесшумными благодаря используемым технологиям.

Revolutionair не будут устанавливаться только на строительных площадках; их применение распространяется и на сады, плавательные судна и городские территории.

Pramac Group уже начало маркетинговую компанию своего нового продукта Revolutionair, который в скором времени может быть приобретен онлайн через веб-сайт. Запуск Revolutionair будет сопровождаться предшествующей рекламной Филипп Старк, французский дизайнер кампанией, осуществляемой группой Street Artists во главе с Italian Plank, ны был представлен уже следующей также известным под именем Фабривесной, по случаю выставки Green цио Руффо, деятель культуры, котоEnergy Design, посвященной энерге- рый до этого выступал в крупнейших тическим и экоустойчивым проектам, европейских городах: Милане, Брюспроходившей на выставочной площад- селе, Берлине, Париже и Лондоне. Их ке Миланского университета во время граффити представляет «Эолийского городской недели дизайна (Salone del Партизана», чьим ключевым послаMobile). После чего прототип ветро- нием является защита окружающей вой микротурбины был запрошен Кон- среды – одной из причин, за что сеструкторским музеем Триеннале, где годня стоит вести борьбу. Такой вызов сейчас и выставляется. должен быть принят с использованием Понадобилось около двух лет иссле- такого элемента, как ветер, с целью дований и тестов как в подразделении переориентирования производств Pramac Lab R&D, так и в ветровых тун- и заброшенных участков городов в нелях Университета Неаполя, чтобы лучшие жизненные возможности для превратить прототип в законченный будущих поколений. продукт с целью создания безопасного «Мы горды тем, что достигли такой и надежного изделия, согласно самым важной цели, – прокомментировал высоким стандартам производства и господин Паоло Кампиноти, исполнибезопасности. тельный директор Pramac S.p.A., во В настоящее время линейка ветровых время пресс-конференции, – потребмикротурбин Revolutionair состоит из ность в энергии растет в геометричедвух моделей с различной мощностью ской прогрессии. и конструкцией: 400W WT, с Беря во внимание такой сценарий «квадратными» формами мирового развития, в конце и выходной мощностью 2007 года мы решили всту400 Вт, и 1KW WT, с винтовой пить в сегмент возобформой и возможностью новляемой энергии: мы генерировать мощность начали с запуска произ1 кВт. Соответственно, водства, посвященного ©Philippe цены для рынка Итаизготовлению солнечStark лии будут от 2500 евро ных модулей последнеNetwork 2010 за 400W WT и около го поколения, активно3500 евро за 1KW WT. го с июля 2009 года, и Турбины являются очень сегодня мы запускаем эффективными и подхонашу новую линейку дят даже для установки в продуктов Revolutionair. городской местности; в отличие от Наша Группа компаний, – затрадиционных поперечно-осевых вершает господин Кампиноти, – турбин, турбины PRAMAC работают намерена стать основным игроком вне зависимости от направления на рынке даже в сфере производветра, могут использовать турбуства энергогенераторов из возоблентные потоки воздуха и быть новляемых источников».

ветроэнергетика | 39

ветроэнергетика

Перспективы использования возобновляемых источников энергии в апк Казахстана Г.Б. Нурпеисова, к.т.н., ведущий научный сотрудник; В.И. Барков, д.т.н., зав. лабораторией Казахского НИИ механизации и электрификации сельского хозяйства (КазНИИМЭСХ)

Сельское хозяйство является одной из ключевых отраслей экономики Казахстана и располагает огромным потенциалом, т.к. разнообразные климатические условия позволяют выращивать почти все культуры умеренного теплового пояса и развивать животноводство.

В

последние годы в агропромышленном комплексе страны наметились положительные тенденции, выраженные в росте численности сельского населения и количества сельхозформирований, а также в увеличении инвестиций в сельское хозяйство, что способствовало росту поголовья и объемов производства сельхозпродукции. Однако достигнутый уровень производства не соответствует потенциалу и тем возможностям, которые имеют Казахстан в целом и его регионы в частности. Сдерживающим фактором является довольно низкий уровень технического оснащения и энерго- и водоснабжения, особенно животноводческих хозяйств: например, из 9545 юридических лиц и 194 306 крестьянских (фермерских) хозяйств, занимающихся производством сельскохозяйственной продукции, доступ к магистральным сетям электроснабжения имеют 52,5% юридических лиц и 54,1% крестьянских (фермерских) хозяйств. Автономные источники энергоснабжения (биогазовые и ветряные энергоустановки) имеют 13 юридических лиц и 217 крестьянских (фермерских) хозяйств, что составляет менее 0,1% от общего количества. Дополнительные проблемы в энергообеспечении сельхозпроизводителей создает удаленность большинства населенных пунктов и фермерских хозяйств от централизованных линий электропередачи. Перевод мелких и средних хозяйств на автономное энергообеспечение от

40 | ENERGY FRESH

возобновляемых источников создаст условия для повышения конкурентоспособности отечественной сельхозпродукции.

4 июля 2009 года подписаны Законы Республики Казахстан «О поддержке использования возобновляемых источников энергии» и «О внесении изменений и дополнений в некоторые законодательные акты Республики Казахстан по вопросам поддержки использования возобновляемых источников энергии», которые посвящены государственному регулированию энергоемкости экономики и воздействия сектора производства электрической и тепловой энергии на окружающую среду, а также увеличению доли использования возобновляемых источников энергии при производстве электрической и (или) тепловой энергии. В качестве реализованных практических мероприятий, направленных на развитие возобновляемой энергетики, можно привести следующие работы. Институтом «Казсельэнергопроект» было разработано «Обоснование по выбору перспективных площадок для дальнейшего обоснования строительства ВЭС в среднесрочной перспективе до 2015 года», в котором рассмотрены 15 площадок в качестве возможных мест строительства ВЭС мощностью от 10 до 40 МВт. Ожидаемая выработка проектируемых ВЭС составит 510 ГВт·час. В рамках реализации совместного проекта ПРО-

ОН/ГЭФ и Министерства энергетики и минеральных ресурсов РК «Казахстан – инициатива развития рынка ветроэнергетики» специалистами компаний PB Power и Windlab Systems (Австралия) разработан ветровой атлас, который включает в себя ветровые карты долгосрочной скорости ветра на территории РК, административные карты с распределением долгосрочной скорости ветра, карты энергетической инфраструктуры РК. Ветровая карта представляет собой карту местности с распределением долгосрочной скорости ветра на высоте 80 метров над поверхностью земли для всей территории Казахстана и имеет степень разрешения 9 км. Несмотря на то что потенциал ВИЭ в Казахстане весьма значителен, объем практического применения ВИЭ для энергообеспечения сельхозтоваропроизводителей несравнимо меньше масштабов, достигнутых в других странах. Возможно, это объясняется высокой стоимостью установок относительно низкой покупательной способности фермеров. В этом сегменте рынка из-за его малой емкости не активны инвесторы. Работы по использованию ВИЭ в сельском хозяйстве все же остаются актуальными. В КазНИИМЭСХ они проводятся начиная с 50–60-х годов прошлого века, первые масштабные проекты по использованию энергии ветра в СССР были реализованы на базе нашего института. Для предварительной оценки

№ 2(4) | июнь | 2011

ENERGY FRESH | № 2(4) | июнь | 2011

Рисунок 1. Ветроводоподъемник ВВ-5Т

ветровых ресурсов и создания электронной карты ветроэнергоресурсов на основании данных 122 метеостанций Казахстана, полученных в период с 1966 по 1980 год, была создана база данных климатических характеристик с учетом коэффициента открытости и коэффициента по высоте, в которой содержатся данные о среднемесячных и среднегодовых значениях скорости ветра, температуры воздуха и атмосферного давления. По расчетным значениям удельной годовой выработки на 1 м2 площади ветроколеса, которые были определены с учетом повторяемости различных градаций скоростей ветра, получены карты распределения удельной годовой выработки по территории Казахстана на различных высотах. Эти данные необходимо учитывать при проектировании систем электроводоснабжения от ветроустановок, т.к. большинство ВЭУ европейского производства рекомендуется эксплуатировать при среднегодовой скорости ветра не менее 5 м/с и температуре воздуха -20…+40 0С, установки китайского и российского производства – при среднегодовой скорости ветра не менее 4 м/с и температуре воздуха -40 …+60 0С. На большей части территории РК средняя максимальная температура воздуха выше 40 0С, а средняя минимальная температура воздуха ниже -40 0С. По сведениям из метеорологических справочников, на территории Казахстана абсолютное значение температуры воздуха за весь период наблюдений изменялось в пределах от -57 0С до +50 0С, что очень сильно отличается от европейских климатических показателей.

www.energy-fresh.ru

Но не только необдуманные решения по приобретению и размещению ВУ импортного производства являются проблемой для нашей страны. Например, ветроводоподъемные установки украинского производства, смонтированные в Шетском районе Карагандинской области в 2009 году, вышли из строя при первой же степной буре из-за отсутствия буревой защиты. В настоящее время коллектив КазНИИМЭСХ продолжает усовершенствование существующих и разработку новых установок, использующих ВИЭ. Результатом этой работы стал типоразмерный ряд установок ВВ-3Т, ВВ-5Т, ВЭ-2Т, ВГЭ-2,7Т, ВЭ-5Т, ВГЭ-5Т и ВЭ-5Т-2М, которые в соответствии с ветровыми характеристиками большей части территории Казахстана и эксплуатационными условиями хозяйств являются тихоходными многолопастными установками. ВВ-3Т, ВВ-5Т и ВЭ-5Т-2М в последние десятилетия применяются в крестьянских хозяйствах Карагандинской, Акмолинской, Алматинской и Актюбинской областей. Сотрудниками КазНИИМЭСХ проводится постоянный мониторинг их работы, гарантийное и постгарантийное обслуживание, фиксируются и диагностируются неисправности и оперативно производится ремонт. Ветроводоподъемники ВВ-3Т и ВВ5Т эксплуатируются на пастбищах, в фермерских хозяйствах и на других объектах для водоснабжения из трубчатых и шахтных колодцев глубиной до

20 м, обеспечивают при скорости ветра 8 м/с производительность не менее 3 м3/ч, подъем воды начинается при скорости ветра 1,7 м/с. Установка ветроэлектрическая двухмодульная ВЭ-5Т-2М предназначена для преобразования энергии ветра в электрическую и обеспечивает работу насосной станции и бытовых электроприборов фермеров с общим суточным потреблением энергии от 6 до 20 кВт ч в зависимости от среднегодовой скорости ветра. Установленная мощность 3,8 кВт обеспечивается при скорости ветра 9 м/с, выработка энергии начинается при скорости ветра 2,8 м/с. Обе установки имеют 12-лопастное ветроколесо диаметром 5 м, мачту высотой 6 м, буревую защиту, предназначенную для защиты установки от ураганных ветров, которая при скорости ветра свыше 10–12 м/с начинает отклонять ветроколесо от направления ветра, а при скорости 12–15 м/с устанавливает плоскость ветроколеса под углом 300 относительно направления ветра. В этом положении установка продолжает производительно работать. Оригинальная конструкция буревой защиты защищена патентами. Кроме этого, созданы МикроГЭС-1 и МикроГЭС-5, предназначенные для электроснабжения потребителей, расположенных вблизи малых рек и оросительных систем. МикроГЭС-1 при гидравлическом напоре 2–6 м и расходе воды 30–40 л/с имеет номи-

Рисунок 2. Установки ВЭ-5Т-2М

ветроэнергетика | 41

ветроэнергетика

Рисунок 3. Общий вид биогазовой установки для фермерских хозяйств

нальную мощность 1 кВт. МикроГЭС-5 при гидравлическом напоре 2–6 м и расходе воды 150–200 л/с имеет номинальную мощность 5 кВт. В последние годы из-за низкого технического оснащения хозяйств практически не выполнялись работы по переработке отходов животноводческих ферм, что привело к накоплению вокруг сел огромного количества отходов, которые ухудшают экологическую и санитарноэпидемиологическую обстановку. Несмотря на то что отходы животноводства (навоз) содержат значительное количество питательных элементов (азот, фосфор, калий) и микроэлементов (марганец, молибден, медь, цинк, кобальт), их хранение и применение в непереработанном виде приводит к загрязнению почвы, грунтовых и поверхностных вод патогенной микрофлорой (болезнетворные бактерии, яйца гельминтов и т. д.), а также загрязнению воздушного бассейна газовыми компонентами (аммиак, сероводород). Для решения данной проблемы в КазНИИМЭСХ для фермерских хозяйств с поголовьем КРС до 50 голов разработана биогазовая установка с объемом биореактора 5 м3, предназначенная для переработки биоотходов (навоз, помет и растительные остатки) и получения из них экологически чистого удобрения и биогаза, а также для обеззараживания животноводческих стоков. Результаты исследований зависимости технологических параметров биогазовой установки при одновременном сбраживании субстрата в психрофильном, мезофильном и термофильном режимах брожения показали, что ко-

42 | ENERGY FRESH

личество видов бактерий, развивающихся в субстрате пропорционально числу психрофильных, мезофильных и термофильных ассоциаций микроорганизмов, следовательно, энтропия как критерий оптимальности биологических процессов в этом случае будет иметь максимальное значение. Если используется только один вид брожения, то развивается один вид бактерий, тогда число возможных состояний системы сводится к минимуму и величина энтропии также уменьшается до минимального значения. Анализ полученных данных показывает, что выход биогаза в термофильном режиме составляет 2,16–4,13 м3/м3, в мезофильном режиме – 1,2–2,16 м3/м3, в психрофильном – 0,6–1,2 м3/м3, а при одновременном сбраживании субстрата в термофильном и мезофильном режимах – 3,36–6,29 м3/м3, при одновременном сбраживании в трех режимах – 3,96–7,46 м3/м3. В результате проведенных исследований разработана улучшенная технология анаэробного сбраживания, в основу которой положен принцип комбинированного использования психрофильного, мезофильного и термофильного режимов, обоснованы оптимальные параметры и режимы работы биоэнергетических установок для переработки отходов животноводства. В процессе переработки наблюдается дезодорация – трансформированный продукт (удобрение) не имеет неприятного запаха. Отложенные в трансформированном продукте личинки погибают, тем самим снижается

вероятность размножения и распространения мух на ферме. Экологически чистые сбалансированные органические удобрения при влажности 94–95% содержат: 4–5,2% органических веществ; 0,07–0,09% калия; 0,3–0,4% общего азота; 0,06–0,10% аммонийного азота; 0,02–0,03% общего фосфора; 0,05–0,06% кальция; 0,8–1,0% золы. Применение таких удобрений повышает плодородие почвы с одновременным улучшением ее структуры. К примеру, при удобрении трансформированным продуктом (1,5 кг на 10 м2) урожайность риса, люцерны, картофеля, капусты, моркови, томатов, клубники и черной смородины повышается на 20–30%, а в ряде случаев может возрасти в несколько раз. В одном литре трансформированного продукта также содержится 280–300 мг витамина В12, который может быть использован как добавка к кормам в животноводстве. Общая потребность крестьянских (фермерских) хозяйств в ветроэлектрических установках составляет около 12–15 тыс. шт., в ветроводоподъемных установках – 15–20 тыс.шт., микроГЭС – 2–5 тыс. шт., в биогазовых установках – 2–5 тыс. шт. Ориентировочный (расчетный) экономический эффект хозяйства от применения микроГЭС, ВЭУ, ВВУ и биогазовой установки для обеспечения фермеров электроэнергией и водой на пастбищах (вне населенных пунктов) и обеззараживания отходов с получением высококачественного органического удобрения может составить 1–1,5 млн тенге в год. Применение ВИЭ в сельском хозяйстве может иметь следующие социальноэкономические эффекты: • охрана окружающей среды за счет внедрения экологически чистых технологий; • повышение доходности сельхозпроизводства на 30–35% за счет снижения затрат на традиционные энергоносители; • развитие малого и среднего бизнеса на отдаленных сельских территориях.

№ 2(4) | июнь | 2011

ENERGY FRESH | № 2(4) | июнь | 2011

www.energy-fresh.ru

ветроэнергетика | 43

Геотермальная энергетика

Первая очередь модернизации геотермальной системы теплоснабжения В.А. Бутузов, докт. техн. наук, генеральный директор ОАО «Южгеотепло» Г.В. Томаров, докт. техн. наук, генеральный директор ЗАО «Геотерм-ЭМ»

По данным Всемирного геотермального конгресса 2010 года (о. Бали, Индонезия), суммарная установленная мощность геотермальных систем теплоснабжения составила 50 583 МВт с ежегодной выработкой тепловой энергии 121 696 ГВт.ч /1/.

В

России геотермальные системы теплоснабжения в основном работают на Камчатке, Курилах, Дагестане, в Ставропольском и Краснодарском краях. Так, в Краснодарском крае эксплуатируется 12 месторождений с 79 скважинами, температура воды на устье которых составляет 75–120 0 С. Суммарная прогнозная мощность этих скважин составляет 238 МВт с возможной выработкой тепловой энергии 834 тыс. МВт.ч. Однако в настоящее время практически используется небольшая часть этих скважин (~ 20 %) /2/. Подавляющее большинство отечественных геотермальных систем строилось 20–30 лет назад в советские годы. Степень их технического износа достигает 70–80%. Эффективность использования геотермального теплового потенциала не превышает 30%. Модернизация таких геотермальных систем является актуальной народнохозяйственной задачей. В статье представлены некоторые результаты реализации первого этапа модернизации типичной для Краснодарского края системы геотермального теплоснабжения поселка Розового численностью 1000 человек в 240 км от Краснодара. Теплоснабжение поселка обеспечивается от двух геотермальных скважин глубиной 2600 м. За 30 лет их эксплуатации дебит теплоносите-

44 | ENERGY FRESH

ля на устьях каждой из скважин при безнасосном режиме эксплуатации уменьшился вдвое (800 м3/сут.). Старая система теплоснабжения одноконтурная, с подачей геотермального теплоносителя в сети отопления и ГВС зданий. При отсутствии эффективной противокоррозионной защиты тепловые сети и внутренние трубопроводы зданий прокорродировали и практически пришли в негодность. ЗАО «Геотерм-ЭМ» (Москва) были разработаны концепция и проект модер-

низации системы теплоснабжения поселка Розовый /3/. На рисунке 1 представлена структурная схема реализации данной концепции с закачкой обработанного теплоносителя в реинжекционную скважину 9Т. В октябре 2010 г.ода завершена первая очередь модернизации геотермального теплоснабжения с подключением 12 двухэтажных зданий общей мощностью 1,5 МВт. На рисунке 2 приведена принципиальная схема первоочередного геотермального те-

Рисунок 1, Структурная схема реализации концепции модернизации геотермального теплоснабжения

№ 2(4) | июнь | 2011

ENERGY FRESH | № 2(4) | июнь | 2011

плоснабжения. Для стабилизации гидравлического режима в 30 метрах от скважины 4Т построен геотермальный насосный модуль, принципиальная тепловая схема которого представлена на рисунке 3. В модуле установлены бак разрыва струи вместимостью 6 м3 и заглубленная автоматизированная насосная станция с частотным регулированием. Геотермальный теплопровод Ду 150 мм, от насосного модуля до построенного в центре поселка геотермального теплового пункта (ГЦТП), протяженностью 800 м проложен подземно в ППУ изоляции с контрольным проводником для диагностики повреждений. ГЦТП состоит из технологической и административной частей – с размещением в последней двух учебно-тренажерных аудиторий площадью по 80 м2. Внешний вид двухэтажного здания ГЦТП представлен на рисунке 4. Принципиальная схема ГЦТП приведена на рисунке 5. Системы теплоснабжения двухэтажных зданий подключены к геотермальному теплоносителю по независимой схеме через пластинчатый теплообменник. Оборудование ГЦТП представлено на рисунке 6. Для реализации второй очереди модернизации геотермальной системы теплоснабжения поселка Розовый с подключением одноэтажных домов смонтированы второй пластинчатый теплообменник и общая автоматизированная сетевая насосная станция с частотным регулированием. Система теплоснабжения двухэтажных жилых домов двухтрубная открытая. Подпитка системы производится химочищенной водой (натрий-катионирование). Расчетный температурный график геотермального теплоносителя 100–70 0С, сетевой воды – 90–60 0С. В здании ГЦТП установлены сливные насосы и зарезервировано место для оборудования второй очереди модернизации системы. На кровле ГЦТП смонтировано 72 солнечных коллектора фирмы Wolf (Германия) общей площадью 144 м2 для монтируемой гелиоустановки горячего водоснабжения. Двухтрубные распределительные тепловые сети от ГЦТП до каждого из 12 двухэтажных зданий протяженностью 1200 м проложены подземно в трубопроводах с ППУ-изоляцией и проводником для контроля повреждений.

www.energy-fresh.ru

Рисунок 2. Принципиальная схема первой очереди модернизации

Рисунок 3. Принципиальная тепловая схема трубопроводов геотермального насосного модуля 1 – геотермальная скважина; 2 – фильтр магнитный; 3 – расходомеры электромагнитные; 4 – регулирующий клапан; 5 – контроллер; 6 – датчики уровня; 7 – бак-аккумулятор; 8, 9 – автоматизированная насосная станция; 10 – модем; 11 – байпас; 12 – тепловычислитель

Рисунок 4. Внешний вид здания геотермального центрального теплового пункта

Геотермальная энергетика | 45

Геотермальная энергетика

Рисунок 5. Принципиальная схема ГЦТП 1 – солнечные коллекторы (II этап); 2 – теплообменник гелиоконтура (II этап); 3 – бак гелиоустановки (II этап); 4 – теплообменник теплиц (II этап); 5 – теплообменник одноэтажных зданий; 6 – теплообменник двухэтажных зданий; 7 – Na-катионитовая установка; 8 – подпиточные насосы; 9 – сетевые насосы поселка; 10 – сливные насосы; 11 – сетевые насосы теплиц; 12 – насосы гелиоустановки; 13 – насосы гелиоконтура

Рисунок 6. Оборудование ГЦТП

Рисунок 7. Принципиальная схема автоматизированного узла учета тепловой энергии

46 | ENERGY FRESH

На подключенных к ГЦТП зданиях смонтированы узлы учета тепловой энергии и регулирования. На рисунке 7 приведена принципиальная схема такого узла. В качестве расходомеров отопления на 5 зданиях применены электромагнитные приборы (ПРЭМ), на 7 зданиях – вихревые (ВЭПС). Для узла учета расхода горячей воды использованы крыльчатые водомеры (ВСТ). Тепловычислители имеют автономное электропитание (ВКТ-7-03). Для поддержания заданной температуры ГВС применены термостатические регуляторы фирмы Herz. В течение отопительного сезона 2010–2011 гг. проводились обработка тепловых и гидравлических режимов работы оборудования и системы в условиях переменных параметров скважины и наладка систем отопления и ГВС отдельных зданий. По результатам эксплуатации с 15.10.2010 г. по 30.04.2011 г. установлено, что население подключенных к ГЦТП 12 двухэтажных жилых домов (около 400 человек) впервые за последние годы получило качественное отопление и горячее водоснабжение, в том числе при температуре воздуха минус 21 0С (февраль 2011 года). Без включения в работу геотермального насосного модуля обеспечена стабилизация давления воды на устье скважины 4Т – 3 кгс/м2. В предыдущие отопительные сезоны оно уменьшилось до 0,15 кгс/см2.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Lund I., Freeston D., Boyd T. Direct Utilization of Geothermal Energy.

2010. Worldwide Review // Proc.

WGC-2010. Bali, Indonesia, 25–29 April 2010.

2. Бутузов В.А. Современное состояние российских систем геотермального теплоснабжения и перспективы их развития // Промышленная энергетика. 2005. № 4.

3. Бутузов В.А., Шетов В.Х., Томаров Г.В. Геотермальная системы теплоснабжения с использованием солнечной энергии и тепловых насосов // Промышленная энергетика. 2008. № 9

№ 2(4) | июнь | 2011

ENERGY FRESH | № 2(4) | июнь | 2011

www.energy-fresh.ru

Геотермальная энергетика | 47

биотопливо

Производство жидкого биотоплива в мире и РФ И.Е. Матвеев, заведующий сектором топливно-энергетических ресурсов Всероссийского научно-исследовательского конъюнктурного института (ВНИКИ)

Согласно российскому стандарту «Энергетика биоотходов. Термины и определения» (введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 27 декабря 2007 г. № 424-ст.), отходы – это остатки продуктов или дополнительный продукт, образующийся в процессе или по завершении определенной деятельности и не используемый в непосредственной связи с этой деятельностью.

Р

азличают отходы производства и отходы потребления. Под биомассой понимаются все виды веществ растительного и животного происхождения, продукты жизнедеятельности организмов и органические отходы, образующие­с я в процессах производства, потребления продукции и на этапах технологического цикла отходов. Биотопливо (БТ) Это твер­дое, жидкое или газообразное топливо, получаемое из биомассы тер­мохимическим или биологическим способом. В новом веке глобальное производство жидкого биотоплива неуклонно росло и в 2009 году достигло 1635,5 тыс. барр./сут., то есть примерно 2,2% мировой действующей мощности нефтеперерабатывающих предприятий (в 2005 году – 0,9%). Таким образом, несмотря на значительное внимание средств массовой информации к данному сегменту энергетического рынка, этот энергоноситель не оказал серьезного влияния на мировую структуру потребления жидких видов топлива.

1 2

В 2009 году в тройку мировых лидеров по выпуску биотоплива входили США (45,6% мирового производства), Бразилия (29,2%) и ФРГ (3,9%). В настоящее время жидкое биотопливо первого поколения (этанол и биодизельное топливо) в промышленных масштабах выпускается из сахаро­носных и крахмалистых культур, а также масел растительного и животного происхождения, при этом эксплуатационные характеристики конечного продукта зависят от вида исходного сырья. Биодизельное топливо первого поколения Это сложный метиловый эфир, получаемый из масел растительного или животного происхождения и используемый в основном в качестве добавки в традиционное дизельное топливо. Данный энергоноситель может производиться из более чем 50 видов масличных культур (подсолнечника, рапса, сои, хлопка, льна, пальмы, арахиса и т. д.). Имеются также сведения о получении его из горчицы, фундука, оливы и бука.

Биоэтанол первого поколения (этиловый спирт) получают путем переработки растительного крахмалосодержащего сырья (пшеницы, кукурузы, сахарного тростника, сахарной свеклы, отходов сельскохозяйственных культур и т. п.), доля которого в себестоимости конечного продукта составляет 70–80%.1 Следует особо подчеркнуть тот факт, что основным сырьем для производства данного энергоносителя являются сахарный тростник, кукуруза, сельскохозяйственные отходы либо непродовольственные культуры и сырье.2 Некоторые аналитики полагают, что в последние несколько лет развитие «чистой» энергетики привело к значительному повышению цен на ряд продовольственных товаров, поскольку между компаниями энергетического сектора и предприятиями продовольственной сферы обострилась конкуренция за право обладания сырьевыми ресурсами. В сегменте биодизельного топлива можно попытаться оценить степень его влияния на рынок растительных масел, которые являются основным сырьем

http://www.cbio.ru/modules/news/article.php?storyid=1129 http://www.un.org/esa/policy/wess/wesp.html

48 | ENERGY FRESH

№ 2(4) | июнь | 2011

ENERGY FRESH | № 2(4) | июнь | 2011

Таблица 1. Мировое производство биотоплива (Источник: EIA)

(тыс. барр./сут.)

2005 г.

2006 г.

2007 г.

2008 г.

2009 г.

Всего

661,4

854,5

1127,0

1489,7

1635,5

Северная Америка

265,2

340,1

472,8

667,8

767,4

США

260,6

335,0

457,3

649,7

746,4

4,6

5,2

15,4

18

20,8

Центральная и Южная Америка

285,2

330,6

429,9

539,4

534,4

Бразилия

276,4

307,3

395,7

486,3

477,5

Ямайка

2,2

5,2

4,9

6,4

6,9

Колумбия

0,5

4,6

4,9

5,9

10,9

Аргентина

0,2

0,7

7,8

15,5

23,7

Парагвай

0,6

0,8

1,1

1,7

2,2

Канада

Перу

0,3

0,4

0,9

2

2,1

Африка

0,2

0,3

0,2

0,3

0,5

Европа

82,0

141,0

168,5

202,2

234,6

ФРГ

41,8

77,8

85,1

71,7

64,2

Франция

10,9

16,6

28

51,4

62,6

Италия

7,8

13,8

10,2

14,1

14,1

Бельгия

0,02

0,49

3,2

5,8

10,6

Польша

2,3

4,6

3,6

7

9,6

Австрия

1,6

2,4

5,5

5,7

8,1

Чехия

2,5

2,5

2,2

2,8

4,9

Финляндия

0,22

0,4

1,35

2,5

4,5

Великобритания

0,9

3,8

3,2

4,9

4

Литва

0,2

0,5

0,8

1,7

2,4

Дания

1,4

1,4

1,4

1,8

1,81

Норвегия

…

…

…

0,96

1,2

Россия

0

0

0

0

0

Азия и Океания

28,2

41,7

54,2

76,8

93,5

Китай

21,5

28,1

34,7

42,3

45

Таиланд

1,6

2,6

4,2

13,4

17,4

Индия

3,9

4,5

4,7

4,8

6,2

Малайзия

0

1,1

2,5

4,5

5,7

Австралия

0,6

1,7

2,1

3,4

5,2

Республика Корея

0,2

0,9

1,7

3,2

5

Индонезия

0,2

1,5

2,2

2

1,8

для выпуска этого энергоносителя. Так, в 2005–2009 гг. численность населения планеты увеличилась на 3,3%, производство 8 основных видов растительных масел – на 22%, а БТ – примерно в 4 раза. Поскольку из 1 т масла может быть изготовлено в среднем 0,9 т биодизельного топлива, то в 2005 году в биодизельный сектор поступило 4,3 млн т растительных масел, то есть 4,0% их суммарного производства, а

www.energy-fresh.ru

в 2009 году соответствующие показатели составили 17,1 млн т и 13,1%. Тем не менее мировое потребление указанных растительных масел на душу населения увеличилось с 2,2 кг в 2005 году до 2,3 кг в 2009 году. Таким образом, по нашему мнению, в рассматриваемый период в глобальной экономике сектор биодизельного топлива не вступал в жесткую конфронтацию с продовольственным сегмен-

том, поскольку расширение выпуска растительных масел соответствовало приросту населения Земли и даже опережало его, а перекосы в перераспределении сырьевых ресурсов в пользу энергетических компаний могли происходить лишь в отдельных регионах мира. Рост цен на растительное масло и изделия из него может объясняться стремлением некоторых государств увеличить производство биотоплива

биотопливо | 49

биотопливо

Таблица 2. Производство сырья и примерная стоимость этилового спирта (Источники: «Коммерческая биотехнология», Renewable energy world, 2004)

Производство сырья (т/га) Сахарная свекла

2,5–3,0

300–400

Сахарный тростник

3,5–5,0

160

Кукуруза

2,5

250–400

Пшеница

0,5–2,0

380–400

Картофель

1,2–2,7

800–900

Сорго

3,0–5,0

200–300

Кассава

1,5–6,0

700

с целью снижения потребления углеводородных энергоносителей (в ущерб продовольственной сфере) без детального учета последствий принятых мер, а также увеличением финансовых затрат, связанных с перераспределением данных продовольственных товаров по каналам внешней торговли и спекулятивной составляющей. Что касается биоэтанола, то в его производстве используются не только сельскохозяйственные культуры, но и отходы различных отраслей 3 4

Стоимость спирта (долл./куб. м)

экономики (пищевой промышленности, лесной отрасли и т. д.), поэтому достаточно затруднительно оценить степень влияния этого энергоносителя на продовольственную сферу, хотя по косвенным признакам, например, по площади посевных площадей под соответствующие культуры, можно предположить, что определенная зависимость имеется. Так, в 2009 г. в США посевы кукурузы и сои увеличились на 2%, хлопка – на 18% (до 87,9 млн., 78,9 млн и 10,9 млн акров соответствен-

но), при этом аналогичный показатель для пшеницы сократился на 8% (до 54,3 млн акров) к уровню 2008 года.3 В подтверждение изложенных обобщений можно привести выводы специалистов ООН, которые оценили уровень цен на продовольствие в 2010 году. Согласно докладу «Мировое экономическое положение и перспективы в 2011 году», в первой половине указанного года цены на продукты питания снизились, но во II полугодии вернулись на прежний уровень. По мнению

www.gtai.de http://www.un.org/esa/policy/wess/wesp.html

50 | ENERGY FRESH

№ 2(4) | июнь | 2011

ENERGY FRESH | № 2(4) | июнь | 2011

Таблица 3. Численность населения, производство растительного масла и биодизельного топлива в мире (Источники: World Bank, EIA, Oil world, British Petroleum, расчеты автора.)

2005 г.

2006 г.

2007 г.

2008 г.

2009 г.

Численность населения (млрд. человек)

48,7

49,1

49,5

49,9

50,3

Доля земель сельскохозяйственного назначения (%)

38,1

38,1

38,0

…

…

Выпуск БТ (млн т)

3,9

7,1

10,2

13,6

15,4

107,6

116,3

120,4

127,2

131,0

Доля растительных масел, направленная в сектор БТ, в суммарном производстве растительных масел (%)

4,0

6,8

9,4

11,9

13,1

Удельное потребление растительных масел с учетом потребления в секторе БТ (кг на человека)

2,2

2,2

2,2

2,3

2,3

Производство растительных масел (млн т) 1)

1) Производство 8 основных видов растительных масел (пальмовое двух видов, соевое, хлопковое, арахисовое, подсолнечное, рапсовое и кокосовое) за соответствующие сельскохозяйственные годы.

аналитиков ООН, в ключевых районах мирового производства сельскохозяйственной продукции значительному увеличению выпуска продовольственных товаров и полуфабрикатов способствовали такие факторы, как расширение посевных площадей и благоприятная погода, однако в середине 2010 года изменение погодных условий отрицательно сказалось на урожае практически всех основных видов продовольственных культур, а спекуляция расширила диапазон колебаний цен на них. Что касается дальнейшей перспективы, то цены на продовольствие будут и впредь оставаться чувствительными к «шокам» предложения и «вспышкам» спекулятивной активности на рынках производных финансовых инструментов (деривативов) на сырьевые товары.4 В Таблице 3 обращает на себя внимание такой показатель, как доля земель сельскохозяйственного назначения, который в 2005–2009 гг. остался практически неизменным – примерно 38% суши. Это свидетельствует о том, что в дальнейшем для наращивания выпуска технической биомассы необходимо использовать как интенсивные методы ведения хозяйства, так и перераспределение территорий посевов и освоение новых земель, поэтому дальнейшее увеличение производства

www.energy-fresh.ru

жидких видов биотоплива первого поколения может привести к более широкому и слабо контролируемому использованию генетически измененных культур, пестицидов и других химических препаратов, а также уменьшению площади посевов пищевых культур. Кроме того, в мире из-за нелегальной вырубки деревьев с целью несанкционированного расширения «энергетических» плантаций сокращается площадь тропических лесов, которые вносят значительный вклад в сохранение окружающей среды. Подводя некоторые краткие итоги рассмотрения данной проблематики, можно обратить внимание на несколько основных моментов. Во-первых Мнение о более высоких конкурентных преимуществах БТ по сравнению с традиционным углеводородным топливом справедливо лишь для отдельных регионов мира, а в глобальном масштабе не является очевидным. Во-вторых В новом веке продовольственные товары, так же как и сырьевые энергетические товары, начинают втягиваться в орбиту мирового финансового рынка (и его региональных секторов) и использоваться инвесторами в качестве

спекулятивных инструментов. По нашему мнению, именно этот процесс является основным объяснением роста мировых цен на сельскохозяйственные и продовольственные товары. В-третьих Сфера биотоплива нуждается в дальнейшем развитии с целью частичной компенсации роста энергетических потребностей человечества и снижения (по мере возможности) зависимости потребителей от центрального энергоснабжения, то есть для децентрализации энергетики. В глобальной экономике следующим логичным этапом развития биоэнергетики являются технологии изготовления биотоплива второго поколения, ориентированные на переработку лигноцеллюлозной биомассы, получаемой из непищевого сырья, водорослей, промышленных и бытовых отходов и т. д., которая, однако, более устойчива к расщеплению по сравнению с крахмалом, сахаром и маслом, что увеличивает производственные издержки производителей. Эти технологии являются не только перспективным направлением в «чистой» энергетике, но и средством устранения действительных и мнимых противоречий между предприятиями продовольственной сферы и энергетическими компаниями.

биотопливо | 51

PlanetDreaming

52 | ENERGY FRESH

№ 2(4) | июнь | 2011

ENERGY FRESH | № 2(4) | июнь | 2011

Конференция WIND FRESH 2011. Итоги 31 марта 2011 года в Radisson Slavyanskaya Hotel & Business Centre состоялась I Международная конференция по ветроэнергетике WIND FRESH 2011. Организатором конференции выступила компания SBCD Expo.

Фото 1. Михаил Аким, директор департамента стратегического развития ABB Russia; Кристобаль Лопес, коммерческий директор EREDA S.L.U.; Эльчин Гулиев, руководитель проекта ENERGY FRESH; Кимал Юсупов, руководитель отдела возобновляемой энергии Siemens; Валерий Андреевич Чурюмов, советник главы Республики Калмыкия по вопросам энергетики

В

конференции приняли участие представители региональных и муниципальных властей РФ (Астраханской, Курганской, Курской, Ленинградской, Магаданской области, Республики Бурятия и Республики Карелия), Министерства экологии и благоустройства Калужской области, Министерства экономики и торговли Республики Калмыкия, Департамента промышленной политики, науки и ТЭК Тульской области, Департамента ТЭК

www.energy-fresh.ru

Вологодской области, Департамента ТЭХ г. Москвы, Комитета ЖКХ и ТЭК Курской области, Управления энергетики и тарифов Липецкой области, Центров энергосбережения и энергоэффективности Калужской, Ленинградской области и Краснодарского края. Также в конференции участвовали российские и международные компании, научно-исследовательские институты и проектные бюро – всего более 60 компаний из 14 регионов.

Открыл пленарное заседание и выступил с приветственным словом модератор конференции, издатель и главный редактор журнала ENERGY FRESH Эльчин Гулиев. Далее слово было предоставлено постоянному участнику мероприятий ENERGY FRESH Кималу Юсупову, директору департамента «Энергия из возобновляемых источников» компании Siemens. Он выступил с докладом о перспективах развития ветроэнергетических ресур-

PlanetDreaming | 53

PlanetDreaming

Фото 2. Кимал Юсупов, руководитель отдела возобновляемой энергии Siemens

сов на территории РФ. О тенденциях развития ветроэнергетики и адаптации мирового опыта на примере компании ABB Russia рассказал Григорий Юрьевич Дудоров, директор по стратегическому партнерству, координатор программы энергоэффективности. Коммерческий директор компании EREDA S.L.U. Кристобаль Лопес поделился опытом Испании в проектировании ветропарков. Закрывал пленарное заседание советник главы Республики Калмыкия по вопросам энергетики Валерий Андреевич Чурюмов. В своем докладе он рассказал об опыте государственно-частного партнерства в реализации ветропарка в Республике Калмыкия. Вторая часть конференции была посвящена малой ветроэнергетике и автономным энергосистемам. Ее открыл докладом о безуглеводородной модернизации Европы старший научный сотрудник Всероссийского научно-исследовательского конъюнктурного института (ВНИКИ) Игорь Евгеньевич Матвеев. О новом способе извлечения энергии из окружающего пространства с помощью вихревых источников энергии рассказал Евгений Дмитриевич Сорокодум, заведующий сектором «Вихревые и колебательные технологии» Всероссийского института электрификации сельского хозяйства (ВИЭСХ). Александр Александрович Смирнов, заместитель генерального директора по маркетингу и сбыту ОАО «НИИМЕСТПРОМ», презентовал новую разработку своей компании – автономный автоматизированный ветроэ-

54 | ENERGY FRESH

нергетический комплекс ВИНД-РОТОР. О проекте электрификации заповедных территорий России на основе ВИЭ рассказал заведующий лабораторией микроГЭС и ветроэнергетики Всероссийского института электрификации сельского хозяйства (ВИЭСХ) Александр Константинович Сокольский. Закрывал первую секцию видеопрезентацией о новом типе ветроустановок малой мощности изобретатель Михаил Кондратьевич Коваленко. Последняя часть конференции была посвящена промышленной ветроэнергетике. Открыл секцию Владимир Александрович Киселев, генеральный директор компании ЗАО «ВетроЭнерго». Доклад был посвящен практическому опыту развития ве-

Фото 3. Валерий Андреевич Чурюмов, советник главы Республики Калмыкия по вопросам энергетики

троэнергетики в Мурманской области. О перспективах строительства Ульяновского ветропарка рассказал Сергей Владимирович Грибков, генеральный директор ЗАО НИЦ «ВИНДЭК». Елена Львовна Тихонова, генеральный директор ЗАО «Инновационные системы ОКБМ», поделилась принципиальными особенностями новых ветротурбин ИнС, разработанными на предприятии. Закрывал вторую секцию и конференцию заведующий кафедрой электрооборудования судов и электроэнергетики, д.т.н., профессор Калининградского государственного технического университета (КГТУ) Валерий Феодосеевич Белей. В своем докладе он дал рекомендации к проектированию ветропарков на основе

Фото 4. Пленарное заседание «Перспективы развития ветроэнергетики в России»

Фото 5. Кристобаль Лопес, коммерческий директор EREDA S.L.U.

№ 2(4) | июнь | 2011

ENERGY FRESH | № 2(4) | июнь | 2011

опыта эксплуатации ветропарка в Калининградской области. Прошедшая конференция получила высокую оценку от деловых кругов и ведущих представителей профессионального сообщества. Участники смогли обсудить проблемы и перспективы развития ветроэнергетики в России, расширить рынок сбыта продукции, продемонстрировать достижения отечественных компаний в области производства ветроэнергетических установок, а также укрепить старые и установить новые деловые контакты. Ждем Вас на наших конференциях! Фото 6. Дискуссии во время перерыва

www.energy-fresh.ru

PlanetDreaming | 55

подписной Экоархитектура купон

Пожалуйста, заполняйте разборчиво печатными буквами! Фамилия: Имя:

Отчество:

Должность: Название компании: Почтовый индекс: Город: Район/область: Адрес: Телефон:

Факс:

E-mail: Сайт: Для получения бесплатной подписки на журнал Energy Fresh заполните данную анкету и отправьте ее по факсу: +7 (495) 788-88-92. Также Вы можете оформить подписку на сайте: http://energy-fresh.ru/mfresh/podpiska/.

56 | ENERGY FRESH

№ 2(4) | июнь | 2011