Потенциал энергии ветра оценивается в экономии (замещении) топлива в 1,9 - 2,0 млн.т усл. топл./год . Ветроэнергетический потенциал оценен в 220 млрд. кВт ч. В настоящее время ветроэнергетика в Беларуси развивается очень медленными темпами, так как инвесторы в РБ сталкиваются со значительными трудностями, а региональным энергосистемам развитие ветроэнергетики не очень выгодно. Сегодня в Беларуси действует три серийные ветроэнергетические установки. Работают ветроустановки мощностью 270 кВт и мощностью 660 кВт в пос. Дружная Мядельского района и самая крупная в Беларуси ветроустановки мощностью 1,5 МВт в д.Грабники (РУП «Гродноэнерго»). Правительством была установлена программа развития ветроэнергетической отрасли Беларуси на 2008--2016 годы. Согласно которой, в 2010 году были введены в эксплуатацию ветроэнергетические установки суммарной мощностью 3,7 МВт, к 2014 году -- 15 МВт. В настоящее время разрабатывается 2 проекта создания совместных предприятий с региональными энергосистемами для строительства парков ВЭС ориентировочной суммарной мощностью по 20 - 30 МВт. Для эффективной реализации проектов в области ветроэнергетики необходимо проводить реальные замеры с целью определения ветроэнергетических ресурсов; наладить выпуск оборудования, соответствующего климатическим условиям Беларуси; накапливать опыт проектирования, внедрения и эксплуатации ветротехники.

Потенциал энергии солнца в экономии топлива для горячего водоснабжения оценивается в 1,25 - 1,75 млн.т усл. топл./год; для производства электроэнергии - в 1,0- 1,25 млн.т усл. топл./год . В настоящее время промышленного значения не имеет. Имеется только несколько экспериментальных установок. В ближайшем будущем не планируется широкое использование энергии солнца в Беларуси.

Основными направлениями в производстве энергии из биомассы являются:

• 1) отходы растениеводства;
• 2) биогаз из отходов животноводства;
• 3) дрова и древесные отходы;
• 4) фитомасса;
• 5) коммунальные отходы.

Использование отходов растениеводства в качестве топлива является принципиально новым направлением энергосбережения для Республики Беларусь. Общий потенциал отходов растениеводства оценивается до 1,46 млн т.у.т. в год. Потенциально возможное получение товарного биогаза от животноводческих комплексов составляет 160 тыс. т.у.т. в год. В Беларуси запланировано внедрить 10 биогазовых установок. В настоящее время в республике работает 3 биогазовых установки (г. Заславль, Брест и Гомель). В настоящее время внедрение биогазовых установок идет сложно. Одна из причин заключается в незаинтересованности хозяйств реализовывать эти проекты, так как сельское хозяйство продолжает потреблять электроэнергию по льготным ценам. Однако с привлечением частных иностранных инвестиций планируется осуществлять по 8 - 10 проектов в год по получению и утилизации биогаза из отходов животноводства. Потенциальная энергия, заключенная в коммунальных отходах, образующихся на территории Беларуси, равноценна 470 тыс.т у.т. При их биопереработке в целях получения газа эффективность составит не более 20 - 25 процентов, что эквивалентно 100 - 120 тыс.т у.т. Кроме того, необходимо учитывать многолетние запасы отходов на полигонах твердых бытовых отходов (ТБО). В Беларуси имеется опыт реализации проектов получения свалочного газа с привлечением средств частного инвестора на полигоне ТБО «Тростинец» - мощность установки 3,0 МВт.

Экономически целесообразный потенциал использования дров и древесных отходов для производства тепловой и электрической энергии составляет в 2010г. - 2,24 млн.т у.т. и в 2012 г. - 3,10 млн.т у.т. Перевод энергоисточников на местные виды топлива поставлен под централизованный государственный контроль, что, с одной стороны, позволяет активизировать переход на использование древесного топлива для теплоснабжения. Однако, с другой стороны, для предприятий главным показателем становится количество сжигаемой древесины, а не экономическая целесообразность проекта. Нередко выработка тепловой энергии на древесном топливе на коммунальной котельной обходится в 2 - 2,5 раза дороже, чем с использованием природного газа. Это происходит за счет неотработанной системы сбора и заготовки древесного топлива, слабомеханизированного труда, а также за счет того, что зачастую сжигается деловая древесина. Данную проблему можно было бы решить, заменив действующие механизмы стимулирования применения древесного топлива на экономические механизмы. Перспективно развивать и поддерживать участие частного малого бизнеса в заготовке древесины для топливных нужд. В числе пилотных проектов были переведены на древесное топливо Осиповичская мини-ТЭЦ и Вилейская мини-ТЭЦ. В настоящее время построены либо реконструированы еще около 50 котельных.

Экономия топлива в результате использования энергии малых рек составляет 0,11 - 0,15млн.т. усл. топл./год . Потенциальная мощность всех водотоков Беларуси - 850 МВт, в том числе экономически целесообразным является использование 250 МВт - именно до такого уровня намерены довести общую мощность малых гидроэлектростанций в Беларуси к 2020 году. В настоящее время на балансе энергосистемы Беларуси функционируют гидроэлектростанции установленной мощностью около 20 МВт. В Республике к настоящему времени освоено примерно 4% располагаемого экономического гидроэнергопотенциала. В ближайшие годы будут введены Гродненская ГЭС мощностью 17 МВт на реке Неман, Полоцкая ГЭС (23 МВт) на реке Западная Двина, гидроэлектростанция на Днепре (5 МВт) и другие мини-ГЭС на Морочи, Случи, Птичи, Сервечи, Ислочи и других малых реках. Согласно проведенным оценкам, потенциально возможно в Беларуси возвести сотни геотермальных станций. В настоящее время планируется строительство первой геотермальной станции под Брестом на тепличном комбинате "Берестье". Планируется качать воду с температурой в 25-30 градусов Цельсия для отопления теплиц агрокомбината.

В Беларуси есть единичные примеры использования возобновляемой энергетики для личных нужд - строительство экодомов (ОО «ЭкоДом», Минское городское отделение Международного общественного объединения экологов); установка ветряка для обеспечения офиса (ОАО «Могилевский технопарк).

В 2008 году в Беларуси введены в эксплуатацию первые два биогазовых комплекса - на племптицезаводе "Белорусский" в г. Заславль (мощность 340 кВт - первая очередь) и в селекционно-гибридном центре "Западный" Брестского района (мощность 520 кВт). В настоящее время завершаются работы по строительству биогазового комплекса в ОАО "Гомельская птицефабрика". В процессе строительства биогазовые комплексы на животноводческих фермах в поселках Лань-Несвиж и Снов. В колхозе "Рассвет" Кировского района готовятся к созданию установки для производства биогаза мощностью 3 МВт.

Как правило, проблематика возобновляемых источников энергии не освещается в публичных дискуссиях. Информация об уже реализованных проектах представлена только на профессиональных / тематических сайтах. Информация о существующих технологиях использования возобновляемых источников энергии отсутствует. В последнее время интерес к возобновляемым источникам энергии у общественных организаций возрос и основное направление деятельности общественных организаций в этом направлении - реализации проектов, направленных на использование возобновляемой энергетики для личных нужд (ОО «ЭкоДом», Минское городское отделение Международного общественного объединения экологов, МОО «Экопроект» (как составная часть климатической политики и адаптации к изменению климата)).

В настоящее время удовлетворение потребностей в топливно-энергетических ресурсах нашей страны, обеспечение рациональной структуры топливно-энергетического баланса страны, поиск дополнительных источников энергии стали важнейшими задачами, стоящими перед энергетиками республики. Вовлечение в хозяйственный оборот возобновляемых источников энергии является основной частью энергосбережения. Развитие и использование собственных возобновляемых источников энергии является ключевым элементом повышения энергетической безопасности и энергосбережения.

Гидроэнергетика. Важнейшую роль в обеспечении потребностей республики в энергоресурсах может сыграть малая гидроэнергетика. Основной гидроэнергетический потенциал Беларуси сосредоточен на трех реках: Западной Двине, Немане и Днепре. В ближайшие годы запланировано сооружение ряда малых ГЭС на притоках основных рек, а также на тепловых электростанциях с использованием энергетического потенциала охлаждающей воды.

В развитии малой гидроэнергетики преобладает сооружение новых, реконструкция и восстановление существующих ГЭС. Мощность построенных гидроагрегатов будет находиться в диапазоне от 50 до 5000 кВт, при этом предпочтение будет отдаваться быстромонтируемым гидроагрегатам капсульного типа. Как правило, все восстанавливаемые и вновь сооружаемые ГЭС должны работать параллельно с существующей энергосистемой.

Гидроэлектростанции включают в себя: водохранилище, подводящий водопровод, регулятор расхода воды, гидротурбину, электрораспределительную систему. Водохранилище, как источник потенциальной энергии, создают с помощью плотины,
которая обеспечивает стабильный расход воды через турбину. Для микро-ГЭС водохранилища не создаются, а располагаются они в стороне от основного русла реки и соединяются с ним подводящим и отводящим каналами. Опыт использования ГЭС в Беларуси насчитывает более 50 лет, еще в начале 60-х годов XX в. в республике действовало примерно 180 ГЭС мощностью 21 МВт и среднегодовой выработкой электроэнергии 88 млн. кВт-ч. В 1988 г. еще работали свыше 170 ГЭС, в том числе 5 малых ГЭС суммарной мощностью 3,5 тыс. кВт и годовой выработкой 16,5 млн. кВт-ч электроэнергии. Для притоков первого и второго порядка бассейнов рек Западная Двина, Неман, Вилия, Днепр, Припять и Западный Буг проведена оценка эффективности строительства новых малых ГЭС.

В перспективе на этих реках может быть установлено около 50 малых ГЭС суммарной мощностью 50 тыс. кВт и среднегодовой выработкой электроэнергии 160 млн. кВт-ч. На прудах и малых водохранилищах, напор на которых обычно составляет 2-5 м, применяются гидроагрегаты малой мощности. Такие микро-ГЭС мощностью 10-50 кВт могут устанавливаться на существующих гидротехнических сооружениях водоемов мелиоративных и водохозяйственных систем.

По ориентировочной оценке общая мощность микро-ГЭС на водохозяйственных системах республики может составить до 1 МВт. Однако, развитие большой энергетики и курс на индустриализацию Беларуси привел к консервации и прекращению эксплуатации многих действующих ГЭС. На конец 2005 г. в энергосистеме Беларуси эксплуатировалось 15 малых ГЭС общей мощностью 20 МВт со среднегодовой выработкой электроэнергии 53 млн. кВт-ч. что составляет 0,1% от общего потребления электроэнергии в стране. В Беларуси функционируют построенные в 50-е годы XX в. Чигиринская и Осиповичская ГЭС с общей мощностью 3,7 МВт и сеть ГЭС, восстановленных в 1992-94 гг., общей мощностью около 2 МВт, что обеспечивает среднегодовую выработку электроэнергии около 20 млн кВт ч, т. е. всего 1 % от возможного использования гидроэнергетического потенциала республики. Недавно введено еще несколько мини-ГЭС (Вилейская, Солигорская, в поселке Новоельня). Суммарная установленная мощность малых гидроэлектростанций на реках бассейнов Немана и Припяти оценивается в 93 тыс. кВт, а выработка электроэнергии может составить 390 млн кВт. ч., что обеспечит получение экономии 140 тыс. т условного топлива на тепловых электростанциях. Мировой уровень стоимости 1 кВт установленной мощности для микро-ГЭС составляет 2000-2500 долларов.

Строительство новых крупных ГЭС технически целесообразно и экономически оправдано на водохранилищах (объемом более 1 млн м³), где имеется возможность использования готового напорного фронта и существующих гидротехнических сооружений. Как показал анализ, общая установленная мощность таких ГЭС на 17 крупных водохранилищах республики неэнергетического назначения составит около 6 МВт, что обеспечит выработку электроэнергии порядка 21 млн кВтч в год.

Наиболее значительный объем электроэнергии может быть получен при строительстве каскада ГЭС на реках Западная Двина (Витебская, Полоцкая, Верхнедвинская) и Неман (Гродненская). Эти гидроэлектростанции при относительно небольшом затоплении пойменной территории позволят получить до 800 млн кВтч в год электроэнергии, при установленной мощности около 240 МВт.

Малая гидроэнергетика является экологически чистой альтернативой ископаемому топливу при производстве электроэнергии и может с успехом применяться для обеспечения нужд народного хозяйства республики.

Ветроэнергетика. Республика Беларусь располагает значительными ветроэнергетическими ресурсами и при среднегодовой скорости ветра, равной 4,3 м/с, удовлетворяет мировым требованиям коммерческой целесообразности внедрения ветротехники.

В нашей стране работы по оценке ветроэнергетического потенциала выполнены Госкомитетом по гидрометеорологии совместно с НПГП Ветромаш и РУН «Белэнергосетьпроект». Исследованиями по 244 контрольным точкам, включая 54 метеостанции, 190 контрольным пунктам на территории Республики Беларусь ветроэнергетический потенциал Беларуси оценен в 220 млрд. кВт ч. Определен ветроэнергетический ресурс по областям и каждому району. На территории Республики Беларусь выявлено 1840 площадок для размещения ветроустановок с теоретически возможным энергетическим потенциалом 1600 МВт и годовой выработкой электроэнергии 6,5 млрд. кВт ч.

По причине небольших среднегодовых скоростей ветра в настоящее время перспективным следует считать использование автономных ветроэнергетических и ветронасосных установок малой мощности, в основном в сельскохозяйственном секторе. Должны найти применение ВЭУ в диапазоне 100-150 кВт, хорошо зарекомендовавшие себя в эксплуатации в странах со сходными с Беларусью условиями. При выборе конкретных образцов ВЭУ необходимо дополнительно учитывать абсолютную высоту местности, высоту возвышения площадок и их открытость, удаленность предполагаемого места размещения ВЭУ от потребителя.

Республика Беларусь может покрыть до 50 % потребности в энергии, использовав только 10 % пригодной под ветроэнергетику территории. На этой территории выявлено, как уже упоминалось, 1840 площадок, на которых могут быть размещены ВЭУ, широко используемые в мировой ветроэнергетике. Выявленные площадки - это в основном гряды холмов высотой от 20 до 80 м, где фоновая скорость ветра может достичь 5-8 м/с и на каждой из них можно разместить от 3 до 20 ВЭУ.

Сроки окупаемости ветротехники сопоставимы с окупаемостью малых гидростанций, парогазовых и газомазутных электростанций и значительно ниже угольных, атомных и дизельных. По завершению срока окупаемости эксплуатационные затраты ВЭУ неизмеримо ниже электростанций, работающих на источниках жидкого, газообразного, твердого и ядерного топлива, так как не нуждаются в поставках ископаемых источников энергии.

Наиболее эффективно использовать ветротехнику на территории возвышенных районов большей части севера и северо-запада Беларуси, центральной зоны Минской области, в пределах Витебской возвышенности. Гарантированная выработка утилизируемой энергии ветра на 7% территории составит 20,5 млрд. кВт ч. Использование же зон с повышенной активностью ветра гарантирует выработку-энергии ВЭУ до 6,5-7,5 млрд. кВт ч. с окупаемостью затрат в течение 5-7 лет.

В Беларуси имеется определенный опыт использования зарубежной ветротехники. На протяжении многих лет успешно работают ветроэнергетические установки мощностью 270 кВт и 660 кВт в п. Дружный на берегу оз. Нарочь и в г. Городок Витебской области.

Использование энергии солнца. На географической широте Республики Беларусь солнечное излучение намного меньше, чем в пустыне Сахаре: в республике в год излучается до 1200 кВт-ч на 1 м 2 . Это соответствует количеству энергии, содержащемуся в 60 литрах нефти. В целом, ежегодное солнечное излучение на всей территории Беларуси составляет такое количество энергии, которое превышает в 20 раз потребность в газе для выработки энергии.

Преимуществам солнечной энергии противопоставляется как важный недостаток малая плотность энергии. При полном солнечном излучении солнечная мощность составляет 1000 Вт на квадратный метр, однако среднегодовая составляет только 100 Вт/м 2 . Исходя из этого, гелиоустановки требуют больших площадей.

Другие площади, которые могут быть использованы - это фасады и технические постройки (мосты, шумопоглощающие стены). По метеорологическим данным, в Республике Беларусь в среднем 250 дней в году пасмурных, 185 дней с переменной облачностью и 30 ясных, а среднегодовое поступление солнечной энергии на земную поверхность с учетом ночей и облачности составляет 240 кал на 1 см 2 за сутки, что эквивалентно 2.8 кВт-ч/м 2 . Согласно многолетним наблюдениям максимально возможное количество солнечных часов в году на широте Минска составляет 4464 ч, а фактическое -1815 ч.

Солнечные термические установки . Солнечные термические установки используют для получения горячей воды и обогрева помещений. Принцип их работы относительно прост. Попадающее на коллектор солнечное излучение нагревает находящуюся в коллекторе смесь из воды и антифриза. С помощью насоса подогретая жидкость поступает в накопитель. Через теплообменник солнечное тепло от жидкости в коллекторе передается воде. Охлажденная жидкость снова поступает в коллектор. Обычный отопительный котел обеспечивает необходимое количество тепла для подогрева.воды и обогрева помещения. Годовая потребность в горячей воде семей, проживающих в Северном полушарии, может быть на 60-70 % обеспечена за счет бесплатной солнечной энергии с помощью термических установок современного поколения.

Общий потенциал солнечной энергии в Республике Беларусь оценивается в 2,7·10 6 млн. ТУТ. в год; технически возможный составляет 0,6·10 6 млн. ТУТ. в год.

В республике разработаны и подготовлены к серийному производству гелиоводонагреватели со сварными полиэтиленовыми коллекторами. Это позволяет отказаться от применения дорогостоящих и тяжелых металлических труб для солнечных коллекторов, делает их производство более технологичным.

При благоприятных экономических и производственных условиях можно рассчитывать на самое широкое использование гелиоводонагревателей в южных районах республики. Целесообразно также развивать автономные источники питания мощностью от нескольких Вт до 3-5 Вт (бытовая аппаратура, освещение, энергообеспечение жилого дома, линий связи и т. д.) и модульные фотоэлектрические установки для сельскохозяйственных потребителей мощностью 0,5 и 1 кВт на элементах нового поколения.

Возможности использования биомассы . В сельском и лесном хозяйстве издавна используется солнечная энергия в большом объеме. На больших площадях выращиваются растения, которые накапливают энергию солнечного света и, в конечном счете, запасают ее в химической форме (биомассе). Когда растения поедаются животными, то биомасса преобразуется в побочный продукт в форме навозной жижи и твердого навоза. В общей сложности в этом аспекте следует различить три вида биомассы:

Влажная биомасса (в особенности навоз, а также скошенная зеленая масса) может через ферментацию (брожение) без доступа воздуха производить биогаз, который служит для выработки электрического тока или тепловой энергии;

Сухая биомасса (дерево и солома), пригодная для сжигания и тем самым для выработки электрического тока и тепловой энергии;

Специальные энергетические растения (рапс, китайский камыш, тополя и т. д.) могут поставлять дополнительную биомассу, которую можно использовать как горючее или для производства горючего.

Основным возобновляемым источником энергии во многих странах мира является биомасса, т. е. древесно-растительная масса. В общем объеме энергоносителей биомасса занимает около 60 % в ряде стран Африки, 40 % - в азиатских странах, 30 % - в странах Латинской Америки. В США, Дании, Швеции мощность отдельных установок по переработке биомассы достигает 400 кВт.

Использование древесины в энергетике . Беларусь обладает значительными лесными ресурсами. Общая площадь лесного фонда на 1 января 2006 г. составила около 10 млн. га, запас древесины 1,34 млрд. м³. Ежегодный текущий прирост оставляет 32,37 млн.м³. Годовой объем использования дров, отходов лесопиления и деревообработки в качестве котельно-печного топлива в 2006 г. составил около 1,8 млн. ТУТ., расход древесного топлива для производства электрической и тепловой энергии стационарными электрогенерирующими установками составляет около 700 тыс. ТУТ. в год.

Использование древесины в энергетике сделало в последние годы заметный шаг вперед, как по качеству (значительно снизились выбросы вредных материалов благодаря улучшенной технологии сжигания), так и по количеству (быстрое строительство новых теплоэлектростанций на древесине).

Для производства биомассы в целях энергетического использования могут представлять интерес различные культуры, в особенности так называемые лигноцеллюлозные культуры, которые имеют в составе высокую долю энергетическо-химических соединений лигнина и целлюлозы. Сюда относятся как деревья (например, тополь, ива), так и травы (например, кормовые растения, зерновые и субтропические травы, такие как китайский тростник). Основа биомассы - органические соединения углерода, которые в процессе соединения с кислородом при сгорании выделяют тепло.

Возможности республики по использованию древесины в качестве топлива на настоящем этапе оцениваются на уровне 3,5-3,7 млн. ТУТ. в год, а потенциал в целом составляет около 6,5 млн. ТУТ. К этой категории топлива можно отнести и древесные отходы гидролизных заводов - лигнин, запасы которого составляют около 1 млн. ТУТ.

Для получения жидкого и газообразного топлива можно применять фитомассу быстрорастущих растений и деревьев. В климатических условиях республики с 1 га энергетических плантаций возможен сбор массы растений в количестве до 10 т сухого вещества, что эквивалентно примерно 4 ТУТ. При дополнительных агроприемах продуктивность гектара может быть повышена в 2-3 раза.

Наиболее целесообразно применение для получения сырья неиспользуемых земель и площадей выработанных торфяных месторождений, где отсутствуют условия для произрастания сельскохозяйственных культур. Площадь таких месторождений в республике составляет около 180 тыс. га и может быть экологически чистым источником энергетического сырья.

Для Республики Беларусь перспективным является также использование в качеств энергоносителя рапсового масла. Перспективным представляется выращивание рапса на загрязненных после Чернобыльской катастрофы территориях, так как семена рапса не концентрируют радиацию.

Использование отходов растениеводства в качестве топлива в республике является принципиально новым направлением энергосбережения. Общий потенциал растениеводства оценивается до 1,46 млн. т у.т. в год. По экспертным оценкам, к 2012 г. за счет рапсового масла может быть получено 70-80 тыс. т у. т.

Энергия из отходов . В мировой практике получение энергии из коммунальных отходов осуществляется несколькими способами: сжиганием, активной и пассивной газификацией. Наиболее перспективна газификация, т.к. в случае прямого сжигания возникают экологические проблемы (см. детально в гл. 9).

В Республике Беларусь ежегодно накапливается около 2,4 млн. т твердых бытовых отходов, которые направляются на свалки и два мусороперерабатывающих завода (Минский и Могилевский).

Потенциальная энергия, заключенная в твердых бытовых отходах, образующихся на территории Беларуси, равноценна 470 тыс. ТУТ. При их биопереработке с целью получения газа эффективность составит 20-25 %, что эквивалентно 100-120 тыс. ТУТ. Кроме того, необходимо учитывать многолетние запасы ТБО, которые имеются на полигонах складирования.

Только по областным городам переработка ежегодных коммунальных отходов в газ позволила бы получить биогаза около 50 тыс. ТУТ., а по г. Минску - до 30 тыс. ТУТ. Эффективность этого направления следует оценивать не только по выходу биогаза, но и по экологической составляющей, которая в данной проблеме будет основной.

Использование биогаза . В республике построено большое количество крупных животноводческих комплексов, на базе которых ежегодно образуются миллионы тонн отходов. Эти отходы практически без их предварительной обработки сбрасываются на поля как удобрения.

Однако, помимо пользы, они одновременно наносят значительный экологический ущерб. Размываясь снеговыми и ливневыми водами, навоз с полей, а также не обезвреженные воды предприятий животноводства, в особенности свиноводческих ферм, попадают в водоемы. Такие сточные воды содержат большое количество биогенных элементов, среди которых находятся фосфор и азот, способствующие массовому развитию водорослей.

Биогазовые установки используются преимущественно на сельскохозяйственных предприятиях. Навоз и фекалии домашних животных доставляются сначала в выгребную яму, в которой твердые куски (составные части) измельчаются, для того, чтобы появилась гомотенная смесь (субстрат). Эта масса на втором этапе накачивается в герметически изолированный и подогреваемый бродильный резервуар (ферментер), в котором анаэробные бактерии разлагают без доступа воздуха органические субстанции и производят биогаз.

Биоустановки используются не только из-за энергетической выгоды, они дают в итоге специальные преимущества для сельского хозяйства. Так, благодаря брожению, качество органических удобрений улучшается, и они лучше усваиваются растениями. Возрастающее значение приобретает также использование биологических отходов и домашних сточных вод, особенно жирных и содержащих масло (например, жир из фритюрницы). Внесение их в биоустановку решает не только проблему захоронения, но и ^значительно повышает тем самым производство биогаза. Биогаз, замещая традиционные виды топлива, сокращает объем их использования на существующих электростанциях и котельных и тем самым улучшает экологическую обстановку.

Принципиально новым направлением может быть использование биогазовых установок на канализационных станциях крупных населенных пунктов, что дает возможность на 60-70 % сократить собственные нужды этих станций в энергоносителях.

Оценки свидетельствуют, что годовая потребность в биогазе для обогрева жилого дома составляет около 45 м³ на 1 м 2 жилой площади.

Возможности использования в энергетических целях торфа. В последние годы в Беларуси ежегодно используется 7-11 млн. т торфа для нужд сельского хозяйства и 3,5-5 млн. т - для производства торфобрикетов, предназначенных отопления 44 тыс. коммунально-бытовых предприятий и 1,7 млн. индивидуальных домовладений. Потребности населения и коммунально-бытовых предприятий в твердом топливе удовлетворяются за счет торфа только на 30%, поэтому в Энергетической программе Республики Беларусь до 2010г. не предусмотрен возврат к его использованию в большой энергетике.

Однако неперспективность использования торфа в качестве топлива обусловлена, прежде всего, экологическими соображениями. В настоящее время более 50 % площади торфяных месторождений вовлечены в хозяйственную деятельность, что вызывает интенсивные процессы минерализации почвы, ветровой и водяной эрозии. Поэтому правительство Республики Беларусь приняло в 1991 г. решение об увеличении почти вдвое охраняемого торфяного фонда, который охватил почти 30 % торфяных месторождений.

Учитывая имеющиеся ресурсы торфа и то, что торфяные брикеты - дешевый вид топлива, можно говорить о возможности поддержания их производства. В связи с истощением запасов на действующих брикетных заводах в ближайшей перспективе ожидается снижение объема выпуска топливных брикетов. По этой причине возможно увеличение производства бытового топлива за счет добычи более дешевого кускового торфа (в 2 раза), а также за счет строительства мобильных заводов мощностью 5-10 тыс. т. Объемы добычи кускового торфа могут быть доведены до 300-400 тыс. т в ближайшие 3 года, в дальнейшем - до 800-900 тыс. т, что позволит значительно снизить напряженность в энергообеспечении населения.

Возможности использования геотермальной энергии. В глубине недр планеты Земля накоплены такие количества энергии, которые трудно представить. Температура при возрастании глубины постоянно растет, в Беларуси это приблизительно около 3 градусов на 100 м глубины.

В Республике Беларусь обнаружены две территории в Гомельской и Брестской областях с запасами геотермальных вод плотностью более 2 т у.т./км² и температурой 50 °С на глубине 1,4-1,8 км и 90-100 °С на глубине 3,8-4,2 км.

Однако, высокая минерализация, низкая производительность имеющихся скважин, их малое количество и, в целом, слабая изученность ситуации, не позволяют рассчитывать на освоение этого вида возобновляемой энергии в ближайшие 15-20 лет.

Применение тепловых насосов . Превращение низкопотенциальной тепловой энергии окружающей среды (воды, грунта, воздуха), а также тепловых отходов промышленных предприятий и коммунальных служб в тепловую энергию требуемого потенциала нашли широкое применение в теплонаносных установках (ТНУ).

Тепловые насосы достаточно давно и широко применяются для целей отопления, вентиляции, кондиционирования и горячего водоснабжения в мире. Тепловой насос представляет собой устройство, позволяющее аккумулировать тепло низкопотенциальных источников тепла, использующее эффект фазового перехода жидкости в пар при низких температурах (фреоны, кипящие в диапазоне температур: -9-30°С).

Большая часть уже установленных устройств использует в качестве такой низкопотенциальной энергии воздух. Однако, растет интерес к системам, в которых тепло отбирается от грунта, грунтовых или поверхностных вод. На сегодняшний день грунтовой (геотермальный) тепловой насос (ГТН) является одной из наиболее эффективных энергосберегающих систем отопления и кондиционирования.

По существу тепловыми насосами является большинство широко распространенных холодильных машин, в том числе бытовых холодильников, так как они по тому же принципу отнимают теплоту от охлаждаемого объекта и при более высокой температуре отдают ее окружающей среде. Тепловые насосы в сравнении с холодильными машинами работают в диапазоне более высоких рабочих температур. Это, однако, не мешает использовать в тепловых насосах и холодильных машинах одни и те же элементы (компрессоры, теплообменные аппараты и т. д.), а также одни и те же или родственные рабочие вещества (с температурой кипения от - 40 °С до +10 °С при атмосферном давлении).

Областями применения тепловых насосов является жилищно-коммунальный комплекс, промышленные предприятия, сельское хозяйство и др. В мировой практике в жилищно-коммунальном комплексе ТНУ находят наибольшее применение преимущественно для отопления и горячего водоснабжения (ГВС).

Для автономного теплоснабжения коттеджей, отдельных домов (в том числе школ, больниц и т.п.), городских районов, населенных пунктов применяются преимущественно ПТН с тепловой мощностью 10-30 кВт в единице оборудования (коттеджи, отдельные дома) и до 5,0 МВт (для районов и населенных пунктов).

Источниками низкотемпературного потенциала чаще всего являются грунтовые воды, грунт, водопроводная вода, теплота канализационных стоков. На промышленных предприятиях ТНУ находят применение для утилизации теплоты водооборотных систем, теплоты вентиляционных выбросов, теплоты сбросных вод. На предприятиях, имеющих котельные, теплота от ТН используется для подогрева подпиточной воды для котлов и собственных тепловых сетей.

Многие промышленные предприятия одновременно нуждаются в искусственном холоде. Так, на заводах искусственного волокна, в основных производственных цехах используется технологическое кондиционирование воздуха (поддержание температуры и влажности).

Комбинированные теплонаносные системы «тепловой насос - холодильная машина», одновременно вырабатывающие теплоту и холод, наиболее экономичны. Особенные требования курортно-оздоровительных и спортивных комплексов к чистоте воздушного бассейна предполагают использование экологически чистых источников энергии, поскольку в таких местах в основном применяются децентрализованные системы теплоснабжения с применением мелких котельных на органическом топливе (обычно на мазуте).

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Твитнуть

Все темы данного раздела:

Предмет промышленной экологии
Наиболее массированный вред природной среде наносят промыш­ленные предприятия, энергетика и автомобильный транспорт - неотъемлемые компоненты урбанизированных и техногенно нагруженных территорий. Э

Стратегии мирового развития с учетом экологических ограничений
Обусловленные техногенной деятельностью изменения природной среды бумерангом вернулись и к их первопричине - человеку, стали негативно сказываться на самых различных сторонах общественной жизни, вы

Ничто не даётся даром
Очевидно, что вышеприведенные законы не охватывают все сто­роны взаимодействия общества и природы. Тем не менее, будучи простыми, по форме, но глубокими по содержанию, они закладывают ос­нову нравс

Цивилизационная революция XXI века
Наиболее ощутимым в смысле воздействия на среду обитания че­ловека и достаточно хорошо изученным можно считать загрязнение окружающей среды. Оно непосредственно связано с научно-техничес­ким прогре

Природное топливо
Топливо - это горючее вещество, выделяющее при окислении тепловую энергию, используемую в дальнейшем непосредствен­но в технологических процессах или преобразуемую в другие виды энергии. Т

Искусственное топливо
К искусственным топливам относятся: кокс доменных печей, ис­кусственные горючие газы, моторное топливо и др. Кокс - твердый углеродистый остаток, образующийся п

Альтернативное углеродсодержащее топливо
В связи с постепенным истощением запасов нефти и угля, а также усилением загрязнения среды обитания вредными продуктами сгора­ния развернуты работы по поиску и применению альтернативного

Теплоэнергетика и ее воздействие на природную среду
Химическое загрязнение окружающей среды. При сжигании углеродсодержащего топлива (угля, нефти, газа и др.) оно неизбежно. Рассмот­рим особенности поступления вредных вещ

Гидроэнергетика и ее воздействие на природную среду
Гидроэлектростанции: достоинства и экологические проблемы. Страны СНГ обладают огромными гидроэнергоресурсами, которые оцениваются в 3,94 трлн кВтч/год, из них экономический по

Ядерная энергетика и экология
Радиационная обстановка на Земле за последние 60-70 лет подверглась существенным изменениям: к началу Второй мировой войны во всех странах мира имелось около 10-12 г полученного в чистом виде естес

Радиационный экологический контроль
Естественные и искусственные радиоактивные вещества равномерно распределены в окружающей среде (за исключением аномальных геологических и промышленных районов повышенной радиоактивности) и являются

Территории повышенной радиоактивной загрязненности среды от проведения ядерных взрывов
В конце 1942 г. на территории Чикагского университета, в помещении зала под трибунами университетского стадиона, началась подготовка к пуску первого в мире ядерного реактора. Установка массой в нес

Особенности радиоэкологического загрязнения
В естественных природных условиях радиационное загрязнение среды, как правило, сочетается с воздействием и других техногенных факторов, прежде всего химического загрязнения. В силу этого вычленить

Помимо широкого использования невозобновляемых источников энергии (уголь, нефть, газ, ядерное топливо) активно изучается и реа­лизуется возможность получения энергии за счет альтернативных (не­трад

Использование солнечной энергии
Мощность солнечной энергии, поступающей на поверхность Зем­ли, оценивается в 20 млрд кВт, что эквивалентно 1,2-1014 т условного топлива в год. Для сравнения: мировые запасы органического

Энергия океанов и морей
Экологически чистая энергия морей и океанов может быть исполь­зована в волновых электростанциях (ВолнЭС), электростанциях мор­ских течений (ЭСМТ) и приливных электростанциях (ПЭС), где про­исходит

Геотермальная энергетика
Подсчитано, что на глубине до 5 км в недрах Земли количество сосредоточенной теплоты многократно превышает энергию, заключенную во всех ви­дах ископаемых энергоресурсов. В отдельных регионах, напри

Ветроэнергетика
Энергия ветра в конечном итоге есть результат тепловых процессов, происходящих в атмосфере планеты. Причина активных процессов пе­ремещения воздушных масс заключается в различии плотностей нагре­то

Биоэнергетика
Биоэнергетикаоснована на получении биомассы, которая исполь­зуется в качестве топлива непосредственно или после соответствую­щей переработки. При этом выделяют три направления получения теп­

Водородная энергетика
Огромный интерес к водороду как к перспективному топливу обус­ловлен рядом неоспоримых его преимуществ, главные из которых та­ковы: 1) экологическая безопасность водорода в отличие от других топ-ли

Приоритеты в развитии автономной и возобновляемой энергетики
В условиях Республики Беларусь достаточно эффективным может быть использование различных видов возобновляемых источников энергии, на базе которых могут быть созданы различные энергетические установ

Структура и виды транспорта
Транспорт, с помощью которого осуществляется перемещение гру­зов и пассажиров, играет уникальную роль, связывая все важнейшие сферы материального производства в единую систему хозяйственной деятель

Экологическое воздействие транспорта на природную среду и человека
Отчуждение земель. Естественно, что для размещения транспорт­ных коммуникаций нужны земля, вода, воздух, подчас огромных пло­щадей и объемов. Подсчитано, что в США площадь земель,

Сокращение выбросов автотранспорта, работающего на углеводородном топливе
Автомобильными двигателями выделяются в воздух городов более 95% оксида углерода, около 65% углеводородов и 30% оксидов азота. Расплачиваться за это приходится ухудшением здоровья людей как собстве

Планировочно-градостроительные мероприятия
Они включают специальные приемы застройки и озеленение ав­томагистралей, размещение жилой застройки по принципу зонирова­ния (в первом эшелоне застройки – от магистрали – размещаются здания понижен

Технологические мероприятия
Совершенствование двигателей внутреннего сгорания (ДВС) с искро­вым зажиганием. Известно, что наибольшее влияние на токсичность отработанных газов оказывают изменения, в

Санитарно-технические мероприятия
К таковым относится прежде всего установка каталитических нейтрализаторов. Они используются для обезвреживания выхлопных га­зов автомобиля путем химического превращения отдельных вредных веществ, с

Ужесточение стандартов на токсичность выхлопных газов
Исходя из понимания глобальной опасности стремительно разви­вающегося автотранспорта, еще 20 марта 1958 г. под эгидой ООН было достигнуто международное соглашение «О принятии единообразных условий

Новые виды топлива и транспорта
К таковому обычно относят различные спирты (метанол и этанол) и водород. Спирты.В ряде стран, особенно располагающих обширными план­тациями сахарного тростника, все в

Разработка альтернативных видов автотранспорта
К таковым относятся прежде всего электромобиль, солнечный электрический автомобиль, автомобиль с инерционным двигателем, автомобиль с гибридным двигателем. Электромобили

Природный горно-промышленный комплекс – объект изучения горной экологии
Источниками воздействия горного производства на окружающую природную среду являются открытые и под­земные горные работы, обогатительные фабрики, отвалы и хвостохранилища и др. Масштабы этого воздей

Воздействие горного производства на окружающую среду
Для всех способов разработки месторождений харак­терно воздействие на биосферу, затрагивающее практически все ее элементы: водный и воздушный бассейны, землю, не­дра, растительный и животный мир.

Охрана воздушного бассейна в горнодобывающей промышленности
Горное производство вызывает два вида загрязнений атмосферного воздуха: запыленность и загазованность. Ко­личество выбросов, их объем и вещественный состав опре­деляются источниками загрязнения. В

Влияние горного производства на гидросферу
Воздействие горного производства на водный бассейн проявляется в изменении водного режима, загрязнении и за­сорении вод. Изменение водного режима.При строительстве и э

Охрана водного бассейна в горном производстве
Под охраной водного бассейна (природных вод) пони­мается соблюдение установленного порядка пользования водами, т.е. обеспечение рационального управляемого ис­пользования, сохранения и восполнения и

Создание противофильтрационных завес
Вотличие от традиционных методов осушения месторождений полезных ископаемых, когда срабатываются статические и динамиче­ские ресурсы подземных вод, метод создания противофильт­рационных завес разли

Влияние горного производства на природный ландшафт
Специфическая особенность размещения предприятий горной промышленности заключается в том, что они могут создаваться только там, где имеются залежи полезных иско­паемых. При этом горные предприятия

Безотходное горное производство
Горное производство образует твердые, жидкие и газо­образные отходы (табл.6.3.) Большое количество отходов является наиболее объек­тивным показателем несовершенства проектируемой или приме

Все отрасли промышленности являются загрязнителями природной среды, отличаясь лишь ассортиментом, степенью опасности и объемом выбросов (сбросов), а также количеством твердых токсичных отходов (таб

Черная и цветная металлургия
По объему загрязнений одно из первых мест в народном хозяйстве занимает черная и цветная металлургия, металлообрабатывающая промышленность. Производство чугуна и стали сопровождается образованием б

Химическая и нефтехимическая промышленность
Химическая промышленность. На втором месте после металлургического производства по уровню негативного воздействия на окружающую среду находятся отрасли химической промышле

Машиностроительная промышленность
Практически в любом городе, а тем более промышленном центре имеются предприятия машиностроения. В одном случае это единичные предприятия, в других - группа различных по специализации машино

Промышленность строительных материалов
Крупным источником твердых частиц, загрязняющих природную среду, являются цементные заводы, известковые печи, установки по производству магнезита, асфальта, печи обжига кирпича. Наибольшая

Проблемы природопользования в сельском хозяйстве
Сельскохозяйственное природопользование является одним из древнейших видов природопользования, непосредственно направленным на удовлетворение потребностей человека. Качество сельхозпродукции непоср

Экологизация промышленного производства
Для уменьшения неблагоприятного воздействия промышленности на окружающую среду необходимо предпринимать меры по оптимизации и экологизации промышленного производства. Экологизация промышле

Основные пути и методы очистки сточных вод
Различают два основных пути очистки сточных вод: разбавление и очистка их от загрязнений. Разбавление не ликвидирует воздействия сточных вод, а лишь ослабляет его на локальном участке водоема. Осно

Экологически безопасные методы очистки промстоков
Термические методы. На химических предприятиях образуются сточные воды, содержащие различные минеральные соли (кальция, магния, натрия и др.), а также широкий спектр органических в

Очистка выбросов в атмосферу
Основным направлением охраны атмосферного воздуха от вредных выбросов должна быть разработка малоотходных и безотходных технологических процессов. Однако та­кую задачу следует полагать стратегическ

Основные принципы выбора метода и аппаратуры очистки газовых выбросов от твердых частиц и аэрозолей
Выбор метода и оборудования, обеспечива­ющих необходимую степень очистки, зависит от большого числа параметров, среди которых основным является эффективность работы си­стемы по отношению к преоблад

Очистка выбросов от токсичных газо- и парообразных примесей
С этой целью разработаны три основные группы методов очистки: 1) промывка выбросов растворителями содержащейся в них примеси (абсорбционный метод); 2) поглощение газообразных примесей твер­дыми тел

Реабилитация природных ландшафтов и нарушенных земель
Под мелиорацией понимается система организационно-хозяй­ственных и технических мероприятий, направленных на улучшение земель в целях создания наиболее благоприятных условий для разви­тия сельского

Виды отходов и масштабы их образования
Отходы производства и потребления - это остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, иных изделий или продуктов, образовавшиеся в процессе производства и потребления, а также продукц

Обращение отходов
Обращение отходов - деятельность, в процессе которой обра­зуются отходы, а также деятельность по сбору, использованию, обезв­реживанию, транспортированию, размещению отходов.

Нормативы образования отходов и лимитов на их размещение
Суть этого вида экологического сопровождения деятельности пред­приятия состоит: · в установлении норматива образования отходов для действую­щего предприятия, исходя из анализа технологии п

Сбор, хранение и транспортировка отходов
Надлежащая организация сбора, хранения и транспортировки от­ходов вносит большой вклад в оздоровление ОС. В США, где норма накопления, например, твердых бытовых отходов (ТБО) в 2-3 раза выше, чем в

Полигоны для размещения твердых бытовых отходов
Закон «Об отходах производства и потребления» установил требования к объектам размещения отходов. Созда­ние таких объектов - специально оборудованных сооружений (поли­гонов, шламохранилищ, отвалов

Обращение токсичных промышленных отходов
Основными направлениями обращения твердых промышленных (ТПО) отходов являются: · захоронение на полигонах и свалках; · переработка конкретных твердых отходов по заводской техно­ло

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

РЕСПУБЛИКАНСКИЙ ИНСТИТУТ ИННОВАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине «Производственные технологии»

На тему:

Нетрадиционная энергетика – сущность, виды, перспективы развития в республике Беларусь

Проверил: профессор Пустовалов В.К.

Выполнила: слушатель группы 2020812

Турина Ю.А.

Минск 2008

ВВЕДЕНИЕ

1.2 Тепловые гелиоустановки

2. Биоэнергетика

2.1Общие сведения

2.2 Биомасса - аккумулятор солнечной энергии

2.3 Фотосинтез на службе энергетики

2.4 Время и место получать энергию из когенерационных установок

3. Гидроэнергетика в Беларусии

3.1Общие сведения

3.2 Описание работы гидроэлектростанций

3.3 Гидроэлектростанции и жизненная среда

4.Ветроэнергетика

4.1 Общие сведения

4.2 Классификация и принцип действия ветроэлектрических установок

4.3 Ветряные мельницы на службе человека

4.4 Как хранить энергию ветра?

4.5 Перспективы использования энергии ветра в агропромышленном комплексе Республики Беларусь

5.Сравнение возобновляемых топливно-энергетических ресурсов

Заключение

Приложение

Литература

Введение

Под нетрадиционными (альтернативными или возобновляемыми) топливно-энергетическими ресурсами (ТЭР) понимают энергетические ресурсы рек, водохранилищ и промышленных водостоков, энергию ветра, солнца, биомассы, сточных вод и твердых бытовых отходов. Энергообъекты, использующие альтернативные ТЭР для получения тепловой, механической и электрической энергии, называют альтернативными источниками энергии.

Основной особенностью возобновляемых источников энергии является то, что воспроизводство их энергетического потенциала происходит быстрее, чем расходование. Установки, работающие на возобновляемых источниках, оказывают гораздо меньшее воздействие на окружающую среду, чем традиционные потоки энергии. Государственная программа Республики Беларусь на период до 2020 г. предусматривает использование нетрадиционных источников энергии в нарастающих масштабах. С учетом природных условий республики предпочтение отдается малым гидроэлектростанциям, ветро- и биоэнергетическим установкам, установкам для сжигания отходов растениеводства и бытовых отходов, гелиоводоподогревателям. В Государственной программе потенциал экономии традиционных (ископаемых) ТЭР за счет использования альтернативных источников энергии к 2020 г. оценивается примерно в 5 млн. т у. т. (более 15 % от всех ТЭР). В отличие от многих других мероприятий использование альтернативных ТЭР дает реальную, легко учитываемую экономию топлива и социальный эффект. Альтернативные источники энергии зачастую не требуют транспортирования, удобны для локального энергоснабжения небольших удаленных объектов, что особенно важно для агропромышленных комплексов (АПК). При выборе источников энергии следует иметь в виду их качество, оценивающееся долей энергии, которая может быть превращена в механическую работу.Возобновляемые источники энергии по их качеству условно делятся на три группы:

Источники механической энергии довольно высокого качества: около 30% - ветроустановки, 60% - гидроустановки, 75% - волновые и приливные станции;

Источники тепловой энергии с качеством не более 35% - прямое или рассеянное солнечное излучение, биотопливо;

Источники энергии, использующие фотосинтез и фотоэлектрические явления, имеют различное качество на разных частотах излучения; в среднем КПД (коэффициент полезного действия) фотопреобразователей составляет примерно 15%. Далее, характеризуя возможности различных возобновляемых энергетических ресурсов (ЭР), уделим особое внимание целесообразности их развития и использования в энергобалансе республики.

1. Использование солнечной энергии в Республике Беларусь

Для всей территории республики поступление солнечной энергии составляет около 208∙10 12 кВт∙ч в год или 256∙10 9 т у. т. при планируемом потреблении в 2020 г. всех видов ТЭР (топливно-энергетические ресурсы) 32,8∙10 6 т у. т. Это в 7800 раз превышает потребность нашей республики в энергоресурсах и говорит о больших потенциальных возможностях гелиоэнергетики. На нашей планете за счет естественных процессов и производственно-хозяйственной деятельности человека происходит преобразование солнечной энергии в другие виды. Общая схема этих процессов приведена на рис. 1.

Рис.1. Преобразование солнечной энергии.

Способы утилизации солнечной энергии можно разделить на три большие группы:

1)прямое преобразование солнечной энергии в тепловую и электрическую;

2)непрямое преобразование - использование энергии ветра, морских волн, океанских течений, температурного перепада океанов и т. д.;

3)биологическое преобразование - сжигание биомассы, газификация городских и сельскохозяйственных отходов и т. д.

Для территории Беларуси свойственна относительно малая интенсивность солнечной радиации и существенное изменение её в течение суток и года. В этой связи необходимо отчуждение значительных участков земли для сбора солнечного излучения, весьма большие материальные и трудовые затраты. По оценкам, для обеспечения потребностей Беларуси в электроэнергии при современном технологическом уровне требуемая площадь фотоэлектрического преобразования составляет 200-600 км 2 , то есть 0,1 – 0,3 % площади республики. Появились предложения об использовании территории Чернобыльской зоны для строительства площадок солнечных и ветровых электростанций. Для нашей республики реально использование солнечной энергии для сушки кормов, семян, фруктов, овощей, подъёма и подогрева воды на технологические и бытовые нужды. В результате возможная экономия ТЭР оценивается всего в 5 тысяч тонн условного топлива в год (тыс. т у. т. / г.). В республике начат выпуск гелиоводонагревателей и уже накоплен некоторый опыт в их эксплуатации.

1.2 Тепловые гелиоустановки

Наиболее простым способом использования солнечной энергии для бытовых и промышленных нужд является ее преобразование в тепловую энергию. Тепловая гелиоустановка включает в себя:

Приемник, в котором происходит поглощение и преобразование солнечного излучения в тепловую энергию;

Передающее устройство с теплоносителем;

Теплоаккумулятор и другие элементы.

В качестве приемника используют коллекторы различных типов и конструкций. В основе функционирования плоского коллектора лежит парниковый эффект. Плоские коллекторы предпочтительны при нагреве теплоносителя до температуры не выше 100 о С, а эффективность их работы зависит от светопропускающих и теплоизолирующих свойств покрытия, а также поглощающих свойств нагреваемого тела. Тепловая гелиоустановка с плоским коллектором для обеспечения более надежного теплоснабжения должна оборудоваться тепловым аккумулятором. Концентрирующие коллекторы используют в случаях, когда требуется получить температуру нагрева более 100 о С. Объемные коллекторы используют солнечное излучение для нагрева больших объемов воздуха, воды, почвы, строительных конструкций и других поглотителей тепла. Для объектов АПК использование тепловых гелиоустановок очень перспективно. Установка небольшой мощности с площадью коллектора до 10 м 2 способна обеспечивать горячей водой отдельно стоящий сельский дом с семьей 4 - 5 человек с апреля по октябрь. В отопительный период применение таких установок, а также объемных коллекторов, позволит существенно снизить затраты топлива для отопления здания.

2. Биоэнергетика

2.1Общие сведения

Биоэнергетика - это наука, изучающая механизмы и закономерности преобразования энергии в процессах жизнедеятельности организмов, энергетические процессы в биосфере. Биомасса - общая масса растений, микроорганизмов и животных, приходящаяся на единицу площади или объема их обитания. Численно она выражается в массе сырого или сухого вещества (кг/м 2 ; кг/га; кг/м 3 и т. д.). Биомассу растений называют фитомассой, животных организмов - зоомассой. В Государственной программе вопросам использования фитомассы, коммунальных отходов, отходов растениеводства, получения биогаза, топливного эталона и биодизельного топлива в качестве возобновляемых ТЭР уделяется серьезное внимание. Общий годовой объем использования в Республике Беларусь этих энергоресурсов к 2010 г. оценивается примерно в 113 тыс. т у. т., а потенциальный запас составляет более 3,7 млн. т у. т. Эти цифры не учитывают использование древесного топлива, отходов деревообработки и лигнина в качестве топлива, потенциальный запас которых оценивается примерно в 7,58 млн. т у. т. Годовое использование к 2010 г. этих видов энергоресурсов планируется в объеме около 3,1 млн. т у. т. .

Согласно Постановления Совета Министров Республики Беларусь №400 от 24 апреля 1997 г. «О развитии малой и нетрадиционной энергетики», к объектам малой энергетики относятся источники электрической и (или) тепловой энергии, использующие котельные, теплонасосные, паро- и газотурбинные, дизель- и газогенераторные установки единичной мощностью до 6 МВт; к объектам нетрадиционной энергетики относятся возобновляемые и нетрадиционные источники электрической и тепловой энергии, использующие энергетические ресурсы рек, водохранилищ и промышленных водостоков, энергию ветра, солнца, редуцируемого природного газа, биомассы (включая древесные отходы), сточных вод и твердых бытовых отходов.

Это же Постановление обязывает белорусскую энергосистему принимать энергию, выработанную нетрадиционными источниками. А Министерство экономики и его Комитет цен во исполнение указанного Постановления установили тариф на электроэнергию, отпускаемую от источников нетрадиционной энергетики в 2,4 раза выше средней себестоимости энергии по энергосистеме, что вызвано более высокой себестоимостью производства энергии нетрадиционными источниками (см. табл.2.1).

Малая энергетика может существенно смягчить дефицит мощности энергосистемы и обеспечить паузу в крупных капиталовложениях для технического перевооружения и обновления существующих и строительства новых крупных электростанций.

Обеспечивая выработку электроэнергии по теплофикационному циклу (выработка электрической и тепловой энергии одновременно), малые и мини-ТЭЦ обладают высокой экономичностью, быстротой сооружения, небольшими капиталовложениями, то есть всеми теми достоинствами, которые столь привлекательны для экономики переходного периода.

Основная сфера применения малых ТЭЦ – это промузлы, а также средние и малые города, имеющие определенную концентрацию и продолжительность использования тепловых нагрузок, прежде всего промышленных. В ряде случаев малые теплофикационные установки могут размещаться на действующих и новых промышленных и промышленно-отопительных котельных. Область их применения достаточно широка и охватывает практически все сферы народного хозяйства.

Согласно существующим сегодня программным документам («Основные направления энергетической политики Республики Беларусь на период до 2010 г.» и «Республиканская программа по энергосбережению до 2000 г.»), до 2010 г. установленная мощность агрегатов малой энергетики может составить порядка 600 МВт (обеспечивая экономию свыше 3,5 млн. т.н.э. в год). Возможность их установки будет определяться исключительно наличием инвестиций, так как с экономической точки зрения эти установки находятся вне конкуренции.

Потенциал нетрадиционных энергетических ресурсов , согласно различным источникам, составляет от 6,1 до 10,4 млн. т н.э. в год. А по оценкам специалистов института Белэнергосетьпроект в Республике Беларусь теоретически от нетрадиционных источников энергии можно получить до 60% от общего объема энергопотребления; техническая возможность ограничивается 20%, а экономически целесообразно использовать 5–8% в период до 2010 года.

К нетрадиционным энергетическим ресурсам, которые могут использоваться в Беларуси, можно отнести биомассу, ветроэнергетику, солнечную энергию, гидроэнергетику.

Биомасса является наиболее перспективным и значительным возобновляемым источником энергетического сырья в республике. Ее потенциал достаточно высок и составляет:

древесное топливо, включая различного рода отходы при лесопользовании и переработке, – около 2,1 млн. т.н.э. в год;

отходы растениеводства (солома, костра, лизга и др.), фитомасса – по различным оценкам до 1,4 млн. т.н.э. в год, плюс дополнительный экологический эффект и первоклассные удобрения;

бытовые органические отходы – порядка 330 тыс. т.н.э. в год.

Таким образом, суммарная величина технически возможного потенциала (без выращивания специальных быстрорастущих сортов деревьев и высокоурожайных растений) достигает 4,93 млн. т.н.э. в год. Способы энергетического использования ее (сжигание, газификация, ферментизация и т.д.) не только известны, но и технически реализованы. Вместе с тем, учитывая сложное экономическое положение республики, отсутствие необходимой инфраструктуры (от заготовки, сбора сырья до отработанной технико-технологической базы), в качестве экономически целесообразной величины можно считать 2,5 млн. т.н.э. в год, в основном составляемой древесным топливом.

Например, в нашей стране, на Поставском льнозаводе освоена японская технология производства теплобрикетов из отходов переработки льна, которые по теплоотдаче не уступают каменному углю. Кстати, технология позволяет делать теплобрикеты из древесных опилок, бытового мусора. А к настоящему времени на свалках в Беларуси скопилось столько отходов, что если их перевести в нефтяной эквивалент, то получитсяоколо 600–700 тыс. т нефти в год.

Ветроэнергетика представляет собой один из наиболее дискуссионных источников энергии в условиях Беларуси. Беларусь не входит в разряд зон с высоким потенциалом скоростей ветра и не обладает достаточным энергетическим потенциалом для создания мощных ветроэлектростанций. Средняя скорость ветра в нашей стране –4,1 м/с (в Голландии –до 15 м/с). Кроме того, энергия ветра –величина непостоянная, помимо ветряков, необходимо ставить резервные мощности по производству электроэнергии. В настоящее время кадастр ветроэнергетических площадок включает 800 позиций на территории Республики Беларусь.Оптимальные для них ветроэнергоустановки мощностью 150–300 кВт при работе на нижнем пределе допустимых скоростей ветра окажутся не столь эффективными, как это следует из их паспортных данных. К тому же при нынешнем уровне их стоимости, даже в условиях оптимальных режимов работы, они недостаточно конкурентоспособны по сравнению с традиционными энергетическими установками. Учитывая постоянное совершенствование и удешевление конструкции ветроагрегатов, направленное, в том числе, и на снижение значений оптимальных скоростей ветра, целесообразно создание ряда демонстрационных объектов для накопления опыта работы с ветроагрегатами и анализа их технико-экономических характеристик.

При положительном опыте эксплуатации, отработанном механизме финансирования, установленная мощность ветроэнергетических установок к 2010 году может составить 150 МВт.

Например, в Гродненской области вблизи деревень Богуши Сморгонского, Житрополь Новогрудского и Дебеси Островецкого районов, где скорость ветра колеблется от 3 до 4,7метров в секунду, запланировано строительство ветроэнергетических установок (ВЭУ). Под Минском уже установлена и работаетВЭУ мощностью 100 кВт. Роторная ветроэнергетическая установка по использованию энергетического потенциала ветра на сегодняшний день пока является нетрадиционным источником энергии, своего рода ноу-хау в области энергосбережения. По своим техническим характеристикам она не имеет аналогов в мире. Установка способна работать при скорости ветра3 метра в секунду, что характерно для континентального климата Беларуси. Как сообщили создатели проекта – руководители ООО «Аэрола», в ближайшие два года в республике можно будет разместить 1840 площадок для ветроэнергетических установок. А их дальнейшее внедрение позволит Беларуси пятую часть энергии получать с помощью ветра. Есть готовые проекты ВЭУ на 10, 20, 50 и 300 кВт, разработанные Белорусским государственным научно-исследова- тельским Теплоэнергетическим институтом (БелТЭИ).

Расчеты, выполненные специалистами НАН РБ, НПО «Ветроэн», НИИ Белэнергосетьпроект показали, что энергия ветра может позволить ежегодно производить 6,5–7,0 млрд. кВт·ч. электрической энергии, что эквивалентно использованию около 2 млн. т.у.т. в год.

Однако следует учитывать, что ветроагрегаты используют не весь потенциал энергии ветра, поэтому при внедрении важно определить количественные показатели ВЭУ по степени утилизации ветроэнергоресурсов.

Уже сейчас экономически целесообразна установка ВЭУ на Минской возвышенности, в Верхнедвинской зоне, возле Солигорска, озера Нарочь.

Солнечная энергия. Республика Беларусь не является благоприятным районом для использования солнечной энергии. В районе Минска в среднем за год насчитывается 28 ясных дней, 167 пасмурных и 170 дней с переменной общей облачностью. В условиях нашей страны 80% энергии Солнца приходится на летний период, когда нет необходимости отапливать жилье, кроме того, солнечных дней в году недостаточно, чтобы использование солнечных батарей стало экономически целесообразным.

На основании двадцатилетнего периода наблюдения установлено, что средняя продолжительность солнечного сияния в Беларуси составляет 1815 часов в год. Годовой приход суммарной солнечной радиации на горизонтальную поверхность – 980-1180 кВт·ч/м 2 . Наиболее благоприятным для применения теплосистем является период с апреля по сентябрь. Проведенный сравнительный анализ продолжительности солнечного сияния и прихода суммарной солнечной радиации в странах Западной Европы с умеренным климатом, расположенных между 50 и 60 с.ш., показал, что Беларусь по продолжительности солнечного сияния имеет близкие значения с этими странами, а по приходу среднемесячной солнечной радиации даже превосходит северную часть Германии, Швецию, Данию, Великобританию. Эти государства наряду с «солнечными странами» считаются лидирующими в Европе по выпуску и применению гелиоэнергетического оборудования.

В Республике Беларусь целесообразны три варианта использования солнечной энергии:

пассивное использование солнечной энергии методом строительства домов «солнечной архитектуры». Расчеты показывают, что количество энергии, падающей на южную сторону крыши домов площадью 100 м 2 на широте Минска, вполне хватает даже для отопления зимой (при том, что 10% солнечной энергии аккумулируется летом и затраты на отопление квадратного метра в отопительный сезон составляют 70 кВт·ч при хорошей теплоизоляции стен, полов, потолков). Размеры дешевого гравийного теплового аккумулятора под домом при этом вполне приемлемы: 10x10x1,5м 3 . Однако в настоящее время полностью игнорируются даже принципы пассивного солнечного отопления. Единственное здание в Беларуси, построенное с использованием этого принципа – немецкий Международный Образовательный Центр (IBB) в Минске;

использование солнечной энергии для целей горячего водоснабжения и отопления с помощью солнечных коллекторов;

использование солнечной энергии для производства электроэнергии с помощью фотоэлектрических установок.

На теплоснабжение зданий используется около 40% всегорасходуемого топлива. В Беларуси существующие дома имеют теплопотребление более 250 кВт·ч/м 2 . Если проектирование зданий проводить с учетом энергетического потенциала климата местности и условий для саморегулирования теплового режима зданий, то расход энергии на теплоснабжение можно сократить на 20-60%. Так, строительство на принципах «солнечной архитектуры» может снизить удельное годовоетеплопотребление до 70- 80 кВт·ч/м 2 .

Солнечные коллекторы позволяют обеспечить такие дома теплом, а также теплой водой для нужд проживающих в них людей.

Результаты экспериментальных исследований позволили выбрать материалы, конструкцию гелиоколлекторов и схемы гелиоустановок. Разработан и внедрен ряд гелиоводоподогревателей производственного и бытового назначения.

В настоящее время финансируется создание отечественной установки на фотоэлементах. Одна солнечная электростанция установлена в Беловежской пуще и отапливает два дома, еще несколько установлено в чернобыльской зоне. Солнечные коллекторы, вырабатывающие тепло, рекомендуется устанавливать в коттеджах и загородных домах. Они экономичнее традиционных угольных котлов.

Создано опытное производство систем горячего водоснабжения, базирующихся на использовании солнечной энергии. Эти устройства включают в себя солнечные коллекторы (их число и площадь может варьироваться в зависимости от требований конкретного проекта) и теплонакопители. Оптимальный для местного климата вариант – система с четырьмя коллекторами – позволяет обеспечить потребности в горячем водоснабжении семью из 4–5 человек. Благодаря большой площади поверхности коллекторов система аккумулирует достаточное количество солнечной энергии даже в пасмурную погоду, а теплонакопитель большой вместимости (более 500 л) позволяет создать стратегический запас горячей воды. В период с марта по октябрь система полностью удовлетворяет потребности здания в горячей воде. Зимой установку можно интегрировать со стандартной системой отопления. Стоимость оборудования варьирует в пределах 900– 3500USD.

Кроме того, в Республике Беларусь организовано производство гелиосистем для нагрева воды. Они представляют собой легкие, компактные конструкции, собираемые по модульному принципу. В зависимости от конкретных условий можно получить установку любой производительности. Основой гелиосистем является пленочно-трубочный адсорбирующий коллектор. Он обладает высокой адсорбирующей способностью, благодаря чему даже небольшие дозы солнечного излучения превращаются в полезную тепловую энергию. Теплообменники, входящие в состав систем, изготовляются из специальных материалов, исключающих коррозию или замерзание. Пробные гелиосистемы устанавливают на земле, плоских и скатных крышах, в вагонах-бытовках и т.д. Гелиоустановки могут подключаться к централизованной системе отопления или работать автономно с заправкой бака-накопителя требуемой емкости. Приблизительная цена систем составляет 400 USD.

Однако в целом в ближайшее время на значительное увеличение доли солнечной энергетики в Беларуси рассчитывать не приходится. Но специалисты убеждены, что к 2060 году доля энергии Солнца на мировом энергетическом рынке превысит 50%.

Гидроэнергетические ресурсы. Согласно водноэнергетическому кадастру 1960 г. потенциальная мощность рек Беларуси, подсчитанная на основании данных об их падении и водоносности, составляет 855 МВтили 7,5 млрд. кВт·ч. в год. Технически возможные к использованию гидроэнергоресурсы оцениваются в 3 млрд. кВт·ч в год.

Освоение гидроэнергетического потенциала Беларуси получило существенное развитие в 1950-е гг. за счет строительства малых гидроэлектростанций, в числе которых в 1954 г. введена в эксплуатацию крупнейшая из них, ныне действующая Осиповичская ГЭС на р.Свислочь мощностью 2250 кВт. Всего в республике в начале 60-х гг. действовало 179 ГЭС общей установленной мощностью 21 тыс. кВт с годовой выработкой электроэнергии в средний по водности год 88 млн. кВт·ч.

Однако дальнейшее проектирование и строительство ГЭС в условиях Беларуси было свернуто в конце 50-х гг., к чему в основном побудили представившиеся возможности электроснабжения сельского хозяйства путем подключения сельских потребителей к государственным энергосистемам. Большинство из построенных ГЭС затем были выведены из эксплуатации, поскольку характеризовались относительно высокой себестоимостью вырабатываемой ими электроэнергии, чтообычно присуще мелким энергообъектам. Оставшиеся к началу 90-х гг. 6 ГЭС вырабатывали 18,6 млн. кВт·ч. в год. Имеется возможность дальнейшего освоения потенциала малыхрек за счет восстановления ранее действующих ГЭС, строительства новых малых ГЭС без дополнительного затопления земельных угодий и за счет освоения промышленных водосбросов.

В настоящее время начато восстановление и строительство малых мини-ГЭС. В течение 1991–1994 гг. было восстановлено 4 ГЭС:

Добромысленская (Витебская обл.) – 200 кВт;

Гонолес (Минская обл.) – 250 кВт;

Войтовщизненская (Гродненская обл.) – 150 кВт;

Жемыславльская (Гродненская обл.) – 160 кВт.

В Беларуси технически возможно и экономически целесообразно восстановить и соорудить новые ГЭС общей электрической мощностью 100–120 МВт, что эквивалентно ежегодной выработке электроэнергии 300–360 млн. кВт·ч или ежегодной экономии 100 тыс. т.у.т.

Кроме того, можно использовать гидроэнергетический потенциал существующих на малых реках водохранилищ неэнергетического назначения путем пристройки к ним ГЭС общей установленной мощностью 6 тыс. кВт с годовой выработкой электроэнергии 21 млн. кВт·ч.

В планах энергетиков – строительство каскада гидроэлектростанций на Западной Двине. Начато строительство первой из них мощностью 29 МВт. Запланированы две ГЭС на Немане мощностью 45 МВт, однако сроки строительства пока не определены.

Завершена разработка проекта по сооружению каскада малых ГЭС на реке Котра, что неподалеку от Гродно. На каждой из них намечено установить по 4 турбины мощностью50 кВт каждая. За последние годы на Гродненщине, которая, кстати, лишь на 30% обеспечивается собственной электроэнергией, сооружены три малые ГЭС. Еще несколько из числа, ранее действовавших восстановлены. В настоящее время реконструируются еще две, на очереди – строительство так называемой испытательной ГЭС, которая разместится на приграничном Августовском канале и будет использоваться дляобучения обслуживающего персонала станций и проверки новых технологий, различных типов и модификаций гидротехнического оборудования. По оценке специалистов, за счет малых ГЭС только на Гродненщине можно получать ежегодно несколько десятков миллионов киловатт-часов электроэнергии. Здесь разработана программа развития малой и нетрадиционной энергетики, которая рассчитана до 2010 г. Предусмотрено сооружение более двух десятков малых ГЭС на реках и водохранилищах, а также свыше 10 ветроэнергетических установок.

В настоящее время в Беларуси общая мощность 11 малых ГЭС составляет около 7 тыс. кВт, или 0,8% ее возможных к техническому использованию гидроэнергоресурсов. Для сравнения: в Китае их освоено 12%.

В современных условиях Беларуси использование энергии течения рек представляется перспективным путем решения проблемы уменьшения зависимости энергетики республики от импорта топлива, что также будет способствовать улучшению экологической обстановки.

Как и любая развитая страна, наша с вами Родина заинтересована в собственной энергетической безопасности, а следовательно стремится диверсифицировать энергоресурсы. Постоянный рост цен на углеводороды и зависимость поставок от России заставляют повнимательней присмотреться к альтернативной энергетике в Беларуси. Вот тут и возникает вопрос: каким потенциалом вообще обладает Беларусь, какие виды альтернативной энергии применимы в нашей стране, и какие могут возникнуть трудности на пути внедрения альтернативных источников энергии в Беларуси?

Солнечная энергетика в Беларуси

Если основываться на метеорологических данных, то в Беларуси порядка 30-ти ясных солнечных дней в году, в то время как пасмурных -250. Интенсивность солнечного излучения составляет что-то порядка 2,8 кВт·ч/м². Не густо, конечно, но и не надо полагать, что в развитых странах намного лучше обстоят дела. Картина примерно такая же в Германии, Японии и некоторых других странах. Это дает право сторонникам альтернативной энергии утверждать о возможности и необходимости развивать солнечную энергетику в Беларуси. Раз это могут делать страны Европы, то почему не можем мы? Надо сказать, что государство значительно продвинулось в этом направлении за последние годы, а вместе с этим уже стали появляться первые трудности. Что же касается солнечной энергетики, то согласно на покупку электрической энергии, выработанной фотоэлектростанциями, действует самый высокий коэффициент равный 3. Т.е. энергосистема обязана покупать у владельцев солнечных электростанций всю выработанную электроэнергию с данным повышающим коэффициентом в течение 10 лет. Согласно таблицам солнечной инсоляции строительство солнечных электростанции целесообразно преимущественно на юге страны, что, в общем-то, естественно. С уже действующими объектами можно ознакомиться на сайте Министерства природных ресурсов (ссылка ниже). Как было сказано главным инженером ГПО “Белэнерго”, А.А. Сиваком корреспондентам “CБ” уже принято решение о строительстве солнечных станций мощностью порядка 150 МВт в Гомельской и Могилевской областях. Однако увеличение числа альтернативных электростанций может негативно отразиться на конечном потребителе в виде увеличения тарифа.

Ветроэнергетика

Ветроэнергетика в Беларуси развивается более медленно чем, солнечная. Из запланированных когда-то 1840 площадок на сегодняшний день в Беларуси действуют 18 ветроустановок. Сам потенциал ветроэнергетики оценивается в 1,9 – 2,0 млн. тут замещения. Срок окупаемости подобных установок варьируется от 6 до 8 лет. Среднегодовой фоновый ветер составляет порядка 4-5 м/с на высоте 10-12 метров. Ветроэнергетика, пожалуй, больше всего подвергается критике. Более подробно о текущем состоянии ветроэнергетики и будущих планах строительства мы останавливались в статье “ “

Биогаз

Получение биогаза из естественных отходов является привлекательным направлением и как-то укладывается в общую концепцию развития сельского хозяйства. Получение электрической энергии только от отходов растениеводства позволит заместить порядка1,46 млн. т.у.т. Перспективными направлениями являются получение биогаза из отходов животноводства, древесины, которые также позволят сэкономить несколько сотен тысяч т.у.т в год. Сегодня в РБ действует больше десяти биогазовых установок. Самая крупная – СПК “Рассвет” мощностью 4,8 МВт. Государством разработана программа развития биогазовых комплексов вплоть до 2015 года. Об этом более подробно написано .

Будущие трудности на пути развития

Как уже говорилось, появление альтернативных электростанций может привести к увеличению тарифов для потребителя. Тем более, что государство еще не окончательно отошло от перекресного субсидирования, а какое-либо разделение тарифа на альтернативную энергию для юридических и физических лиц отсутствует. Что же касается физ. лиц, то покупка солнечных или других видов альтернативных электростанций остается пока еще дорогим и невыгодным удовольствием. Добавляет проблем отсутствие специалистов в области возобновляемой энергии, а также бюрократические проволочки. В последнее время активно ведутся разговоры о снижении повышающих коэффициентов, в частности на использование солнечной энергии, на сегодняшний день они продолжают действовать, что будет в будущем сказать сложно. В целом на самом высоком уровне сформировано четкое представление о необходимости развития альтернативных источников энергии в Беларуси, однако еще предстоит решить множество проблем.