Определение эффективности использования возобновляемых источников энергии

Репозиторий БГАТУ!
Материалы конференций, сборники научных трудов
Материалы конференций БГАТУ
Научно-инновационная деятельность в агропромышленном комплексе

Пожалуйста, используйте этот идентификатор, чтобы цитировать или ссылаться на этот ресурс: https://rep.bsatu.by/handle/doc/6558

Название:	Оценка эффективности использования возобновляемых источников энергии
Авторы:	Севернев, Михаил Максимович Дашков, Владимир Николаевич Дытман, Олег Адамович
Ключевые слова:	возобновляемые источники энергии энергоэкономическая оценка ВИЭ использование ВИЭ энергосберегающая политика
Дата публикации:	мая-2008
Издательство:	БГАТУ
Библиографическое описание:	Севернев, М. М. Оценка эффективности использования возобновляемых источников энергии / М. М. Севернев, В. Н. Дашков, О. А. Дытман // Научно-инновационная деятельность в агропромышленном комплексе : сборник научных статей 3-й Международной научно-практической конференции, Минск, 29-30 мая 2008 г. : в 2 ч. Ч. 1. — Минск : БГАТУ, 2008. — С. 30-34.
URI:	https://rep.bsatu.by/handle/doc/6558
УДК:	620.9
Располагается в коллекциях:	Научно-инновационная деятельность в агропромышленном комплексе

Файлы этого ресурса:

Файл	Описание	Размер	Формат
Severnev-M-M-Ocenka-ehffektivnosti-ispolzovaniya-vozobnovlyaemyh.pdf	С. 30-34	808,93 kB	Adobe PDF	Просмотреть/Открыть

Все ресурсы в архиве электронных ресурсов защищены авторским правом, все права сохранены.

Сравнительная характеристика традиционных и возобновляемых источников энергии с точки зрения экономической эффективности и вызываемого ими экологического ущерба

В условиях глобализации и повышения уровня информированности потребителей об экологических проблемах внедрение экологически чистых и устойчивых установок является важным фактором снижения негативного воздействия человеческой деятельности на окружающую среду. Поворотным моментом в стремлении к чистой планете стали использование возобновляемых источников энергии и увеличение их доли в общем объеме потребления электроэнергии. Однако стоит обосновать необходимость применения зеленых установок вместо традиционных, способных наносить более значительный ущерб экологии. Целью данной статьи является сравнительный анализ невозобновляемых и возобновляемых источников энергии с учетом экономической эффективности и экологических ущербов.

Биографии авторов

Ангелина Дмитриевна Матюшенко, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

преподаватель кафедры аналитической экономики и эконометрики экономического факультета

Татьяна Геннадьевна Зорина, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь; Институт энергетики НАН Беларуси, ул. Академическая, 15, корп. 2, 220072, г. Минск, Беларусь

доктор экономических наук, профессор; профессор кафедры экономической безопасности экономического факультета Белорусского государственного университета, заведующий сектором экономики энергетики Института энергетики НАН Беларуси

Литература

Prah M, Aralica J. Comparison of operation costs of US NPP’s and Krsko NPP. In: Knapp V, Calvina N, editors. Nuclear option in countries with small and medium electricity. Materials of International conference; 1996 October 7–9; Opatija, Croatia. Zagreb: Croatian Nuclear Society; 1996. p. 106–114.
Ahmed Hamza, Adebayo Pelumi, Ahmed Mousab, Arbab I Arbab. Life cycle assessment of hydrogen fuel cells: environmental impact and sustainability. Journal of Energy Technology and Policy. 2023;13(1):57–67. DOI: 10.7176/JETP/13-1-07.
Makarenko DV, Parshina SL, Snezhko AA. Influence of hydroelectric power stations on environment. Actual’nye problemy aviatsii i kosmonavtiki. 2015;11(2):181–182. Russian.
Yadutov VV, Petrov TI, Zatsarinaya YuN. [Impact of TPP on the environment]. Vestnik Kazanskogo tekhnologicheskogo universiteta. 2013;19:78–79. Russian.
Molokov LK, Rukavishnikova IV. [Factors of negative impact of wind energy on the environment]. In: Magaril ER, Rukavishnikova IV, Berezyuk MV, Plastinina YuV, Rumyantseva AV, Teslyuk LM, editors. Sistema upravleniya ekologicheskoi bezopasnost’yu. Sbornik trudov XV Mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii; 20–21 maya 2021 g.; Ekaterinburg, Rossiya [Ecological safety management system. Proceedings of 15th International scientific and practical conference; 2021 May 20–21; Ekaterinburg, Russia]. Ekaterinburg: Ural Federal University named after the first President of Russia B. N. Yeltsin; 2021. p. 143–149. Russian.
Yiping Wu, Fubo Zhao, Shuguang Liu, Lijing Wang, Linjing Qiu, Alexandrov G, et al. Bioenergy production and environmental impacts. Geoscience Letters. 2018;5:[14]. DOI: 10.1186/s40562-018-0114-y.
Govorushko SM. [Impact of wind power stations on environment]. ISJAEE. 2011;4:38–42. Russian.
Govorushko SM. [Solar energy and its ecological problems]. ISJAEE. 2011;4:30–33. Russian.
Govorushko SM. [Geothermal power stations and ecological consequences of their explosion]. ISJAEE. 2011;4:43–47. Russian.
Raja KS, Pesic B, Misra M. Nuclear energy and environmental impact. In: Wei-Yin Chen, Seiner J, Suzuki T, Lackner M, editors. Handbook of climate change mitigation. New York: Springer; 2012. p. 1133–1182. DOI: 10.1007/978-1-4419-7991-9_30.
Volchok VA, Komar VN. Netraditsionnye i vozobnovlyaemye istochniki energii. Solnechnaya energetika [Non-traditional and renewable energy sources. Solar energy]. Grodna: Yanka Kupala State University of Grodno; 2017. 55 p. Russian.
Lukutin BV. Vozobnovlyaemye istochniki elektroenergii [Renewable power sources]. Tomsk: Publishing House of Tomsk Polytechnic University; 2008. 187 p. Russian.

Опубликован

Ключевые слова: энергетика, традиционные источники энергии, возобновляемые источники энергии, экономическая эффективность, экологический ущерб

Как цитировать

Матюшенко, А. Д., & Зорина, Т. Г. (2023). Сравнительная характеристика традиционных и возобновляемых источников энергии с точки зрения экономической эффективности и вызываемого ими экологического ущерба. Журнал Белорусского государственного университета. Экономика, 2, 92-99. Доступно по https://journals.bsu.by/index.php/economy/article/view/5575

Другие форматы библиографических ссылок
Скачать ссылку

Endnote/Zotero/Mendeley (RIS)
BibTeX

Q. Экономика сельского хозяйства и природных ресурсов • экономика окружающей ср

Авторы, публикующиеся в данном журнале, соглашаются со следующим:

Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial. 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоренности, касающиеся неэксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге) со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.
Авторы имеют право размещать их работу в интернете (например, в институтском хранилище или на персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу. (См. The Effect of Open Access).

Оценка эффективности применения возобновляемых источников энергии в жилом доме с централизованной системой энергоснабжения Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ / КЛИМАТИЧЕСКИЕ ЗОНЫ РФ / КОМПЛЕКСНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ / ЭЛЕКТРОННЫЙ МАКЕТ / INEXHAUSTIBLE ENERGY SOURCES / CLIMATIC ZONES OF RUSSIA / COMPLEX USE OF ENERGY SOURCES / ELECTRONIC MODEL

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Гильмияров Константин Ринардович, Гуммель Андрей Артурович, Пузин Владимир Сергеевич, Батищев Денис Владимирович, Слепченко Андрей Николаевич

Предложено деление территории РФ на климатические зоны на основе средней месячной температуры воздуха в январе и июле, средней скорости ветра, средней месячной относительной влажности воздуха. Предложена структурная схема электронного макета , выявлены достоинства схемы и представлены способы для снижения потребления энергии из централизованной сети. Для каждой климатической зоны выполнено моделирование и изложены его результаты экономии электрической и тепловой мощности для испытываемого жилого дома. Для каждой зоны сделаны заключения о выгодности применения установок ВИЭ.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

EVALUATION OF THE EFFECTIVENESS OF USING INEXHAUSTIBLE ENERGY SOURCES IN A HOUSE WITH A CENTRALIZED SUPPLY SYSTEM

The paper gives the division of the territory of Russian Federation into climatic zones based on the average air temperature in January and July, on the average wind speed and the relative monthly air humidity. The author gives a block scheme of the electronic model , exposes the advantages of the scheme and presents the ways of reducing energy consumption from the centralized network. There is a modeling for each climatic zone and the results of saving the power for the tested house. For each zone there are conclusions that the usage of IES is very effective.

Текст научной работы на тему «Оценка эффективности применения возобновляемых источников энергии в жилом доме с централизованной системой энергоснабжения»

ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ В ЖИЛОМ ДОМЕ С ЦЕНТРАЛИЗОВАННОЙ

Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)

South-Russian State Technical University (Novocherkassk Polytechnic Institute)

Предложено деление территории РФ на климатические зоны на основе средней месячной температуры воздуха в январе и июле, средней скорости ветра, средней месячной относительной влажности воздуха. Предложена структурная схема электронного макета, выявлены достоинства схемы и представлены способы для снижения потребления энергии из централизованной сети. Для каждой климатической зоны выполнено моделирование и изложены его результаты экономии электрической и тепловой мощности для испытываемого жилого дома. Для каждой зоны сделаны заключения о выгодности применения установок ВИЭ.

Ключевые слова: возобновляемые источники энергоснабжения; климатические зоны РФ; комплексное использование источников энергии; электронный макет.

The paper gives the division of the territory of Russian Federation into climatic zones based on the average air temperature in January and July, on the average wind speed and the relative monthly air humidity. The author gives a block scheme of the electronic model, exposes the advantages of the scheme and presents the ways of reducing energy consumption from the centralized network. There is a modeling for each climatic zone and the results of saving the power for the tested house. For each zone there are conclusions that the usage ofIES is very effective.

Keywords: Inexhaustible Energy Sources; climatic zones of Russia; complex use of energy sources; electronic model.

Проблема применения альтернативных источников энергии решается в наше время в разнообразном сочетании всевозможных возобновляемых и традиционных источников, что в той или иной степени приводит к экономии последних. При этом системы, обеспечивающие энергоснабжение жилья за счет возобновляемых источников (ВИЭ), применяют исходя из упрощенных схем расчета и проектирования, порой без учета климатических особенностей района эксплуатации системы и конкретного пользователя.

Для обоснованной оценки состава и количества

модулей системы снабжения электричеством и теплом потребителя на основе комплексного использования ВИЭ необходимо отработать различные варианты путем моделирования режимов работы составных модулей и построения систем снабжения с учетом эксплуатационно-климатических районов (ЭКР) России. Для подбора состава модулей макета системы снабжения при комплексном использовании ВИЭ вся территория РФ условно разделена на так называемые четыре ЭКР [1]. Схематическая карта климатического районирования приведена на рис. 1.

Рис. 1. Схематическая карта климатического районирования

Климатическое районирование разработано на основе комплексного сочетания средней месячной температуры воздуха в январе и июле, средней скорости ветра за три зимних месяца, средней месячной относительной влажности воздуха в июле (табл. 1).

Параметры, влияющие на характеристики составных модулей системы снабжения электричеством и теплом потребителя, выбираются для каждого города

(характеризующего конкретный один из четырех климатических районов). При этом используется архив погоды за предыдущий и текущий год с указанием температуры воздуха, скорости ветра и облачности с дискретизацией в 3 ч [2], а также величина усредненной суточной инсоляции [3]. На рис. 2 представлена структурная схема электронного макета [4], на которой отображены связи подсистем макета.

Климатические параметры для проектирования отопления, вентиляции и кондиционирования

Климатические районы Климатические подрайоны Среднемесячная температура воздуха в январе, °С Средняя скорость ветра за три зимних месяца, м/с Среднемесячная температура воздуха в июле, °С Среднемесячная относительная влажность воздуха в июле, %

I IA От -32 и ниже — От +4 до +19 —

¡Б От -28 и ниже 5 и более От 0 до +13 Более 75

IB От -14 до -28 — От +12 до +21 —

1Г От -14 до -28 5 и более От 0 до +14 Более 75

1Д От -14 до -32 — От +10 до +20 —

II IIA От -4 до -14 5 и более От +8 до +12 Более 75

ПБ От -3 до -5 5 и более От +12 до +21 Более 75

IIB От -4 до -14 — От +12 до +21 —

11Г От -5 до -14 5 и более От+12 до +21 Более 75

III IIIA От -14 до -20 — От +21 до +25 —

ШБ От -5 до +2 — От +21 до +25 —

IIIB От -5 до -14 — От +21 до +25 —

IV IVA От -10 до +2 — От +28 и выше —

IVB От +2 до +6 — От +22 до +28 50 и более в 15 ч

IVB От 0 до +2 — От +25 до +28 —

Ivr От -15 до 0 — От +25 до +28 —

Примечание. Климатический подрайон Щ характеризуется продолжительностью холодного периода года (со средней суточной температурой воздуха ниже 0 °С) 190 дней в году и более.

Электроснабжение жилого дома производится по принципу двойного преобразования напряжения, т.е. напряжение переменного тока, подводимое от системы центрального энергоснабжения посредством управляемого выпрямителя, преобразуется в постоянное, где параллельно ему подключается система альтернативного энергоснабжения. Далее, с помощью инвертора напряжения, постоянное напряжение преобразуется обратно в переменное, от которого и запи-тываются электрические потребители в доме. Во-первых, это удобно с точки зрения согласования центральной системы энергоснабжения с системой альтернативного энергоснабжения, включающей ветровой агрегат, солнечные и аккумуляторные батареи. Во-вторых, позволяет избежать переходных процессов, отрицательно влияющих на работу бытовых устройств дома, при переходе электропитания жилого дома с центральной системы энергоснабжения на альтернативную и обратно. В-третьих, исключает выход из строя бытовых электрических аппаратов в случае аварийных процессов в центральной системе энергоснабжения.

Как видно из структурной схемы, также имеется резервный контур, позволяющий подключать дом напрямую к центральной системе энергоснабжения, используемый в случае выхода из строя любого элемента, необходимого для энергоснабжения дома по описанному ранее принципу двойного преобразования.

Снижение потребляемой домом энергии достигается следующим способом: система управления отслеживает величину постоянного напряжения, необходимого для питания дома, а также потребляемые из центральной системы энергоснабжения, от альтернативных источников питания и аккумуляторной батареи. Данные параметры позволяют системе управления оптимально регулировать и распределять, от каких источников питания в данный момент времени должны запитываться электрические потребители в доме. Например, в ясный солнечный и ветреный день, когда ветровой агрегат и солнечные батареи вырабатывают большое количество электроэнергии, а аккумуляторные батареи полностью заряжены, будет расти величина постоянного напряжения. В этом случае система управления путем изменения параметров управления выпрямителем будет снижать либо полностью отключит потребление от централизованной системы электроэнергии, и все потребление электроэнергии будет происходить от аккумуляторных батарей, ветрового агрегата и солнечных батарей. В случае, если аккумуляторные батареи исчерпают накопленный заряд и перейдут в режим заряда, по направлению протекания в цепи аккумуляторных батарей система управления определит, что батареи разряжены, и в зависимости от значения тока, потребляемого от альтернативных источников питания, произведет перерасчет параметров управления выпрямителем.

Система теплоснабжения жилого дома включает в себя тепловой насос, солнечный коллектор, аккумулятор тепла, газовый котел, контур отопления и контур собственных нужд, т.е. горячей воды, используемой

жильцами для собственных нужд, таких как мойка посуды, купание и т.д. Система управления имеет возможность включать и отключать при необходимости тепловой и солнечный коллекторы, а также имеет возможность регулировать процесс подогрева воды в газовом котле. Функционирование системы теплоснабжения происходит следующим образом: система управления отслеживает температуру воды в аккумуляторе тепла и теплых полах, а также температуру воздуха внутри дома. Температура воды внутри аккумулятора тепла в зависимости от вырабатываемого тепловым насосом и солнечным коллектором теплового потока может варьироваться, но никогда не опускается ниже определенного нижнего предела. В случае приближения температуры к этому пределу система управления включает газовый котел. Это позволяет максимально нагреть воду в светлое время дня за счет энергии солнца. Горячая вода из аккумулятора тепла поступает в контуры отопления и собственных нужд. В каждом контуре предусмотрены трехходовые клапана для смешивания горячей и холодной воды, после которых установлены датчики температуры. Измеряя заданное жильцами дома значение температуры воды и температуры после трехходового клапана, система управления регулирует расход теплой и холодной воды так, чтобы свести их расхождение к минимуму. Температура воздуха внутри дома также регулируется путем управления расходом горячей и холодной воды, с той разницей, что регулирование происходит в зависимости от показаний датчика температуры воздуха внутри дома.

Графики зависимостей температуры окружающей среды, скорости ветра за испытываемый период с 1 января по 1 апреля для климатической зоны 1, представлены на рис. 3, изменение солнечного излучения за расчетный период — на рис. 4.

В связи с тем что в климатической зоне 1 за приведенный период времени температура окружающей среды была меньше рабочей температуры солнечных коллекторов и ветер практически отсутствовал, а энергия вырабатывалась только солнечным панелями (батареями), обеспечить требуемую экономию тепловой и электрической энергии не представляется возможным. Более высокая экономия газа по сравнению с электроэнергией обеспечивалась за счет работы теплового насоса.

Величины экономии электрической и тепловой мощности для испытываемого жилого дома, находящегося в климатической зоне 1, представлены в табл. 2.

Результаты сравнения для зоны 1

Параметр Еэл. потр, КВ’Р4 Q, м3

С применением возобновляемых источников энергоснабжения 5289,59 2406,72

Без применения возобновляемых источников энергоснабжения 5655,06 3204,61

Экономия энергии, % 6,46 24,90

7 14 21 28 35 42 49 56 63 70 77 84 № суток

Рис. 3. Изменение температуры окружающей среды и скорости ветра за расчетный период

7 14 21 28 35 42 49 56 63 70 77 84 № суток

Рис. 4. Изменение солнечного излучения за расчетный период

Графики зависимостей температуры окружающей среды, скорости ветра и солнечного излучения за испытываемый период для климатической зоны 2, 3 и 4 имеют аналогичный характер с представленными для климатической зоны 1 на рис. 3, 4 и приведены в работе [4].

Величины экономии электрической и тепловой мощности для испытываемого жилого дома, находящегося в климатической зоне 2, представлены в табл. 3.

Результаты сравнения для зоны 2

Параметр Еэл. потр? кВт4 Q, м3

С применением возобновляемых источников энергоснабжения 4526,96 1583,79

Без применения возобновляемых источников энергоснабжения 5655,06 1583,79

Экономия энергии, % 19,95 19,56

расхода газа — 31 %. Подобные результаты можно объяснить тем фактом, что часть энергии тратится на перегрев воды в контуре горячего водоснабжения.

Результаты сравнения для зоны 3

Параметр Еэл. потр, кВт 4 Q, м3

С применением возобновляемых источников энергоснабжения 4840,3 1305,5

Без применения возобновляемых источников энергоснабжения 5638,9 1893,0

Экономия энергии, % 14,2 31,0

Величины экономии электрической и тепловой мощности для испытываемого жилого дома, находящегося в климатической зоне 4, представлены в табл. 5.

Результаты сравнения для зоны 4

Параметр Еэл. потр, кВт 4 Q, м3

С применением возобновляемых источников энергоснабжения 3655,88 770,94

Без применения возобновляемых источников энергоснабжения 5655,06 933,93

Экономия энергии, % 35,35 17,45

Величины экономии электрической и тепловой мощности для испытываемого жилого дома, находящегося в климатической зоне 3, представлены в табл. 4.

Согласно результатам, полученным в ходе проведения экспериментальных исследований, экономия электрической энергии, потребляемой из централизованной сети, составила 14,2 %, при этом экономия

Полученные результаты показывают, что применение разработанного макета системы снабжения для рассматриваемой климатической зоны позволяет экономить до 36 % электрической энергии при экономии газа 17,5 %. Таким образом, для увеличения экономии газа в зимний период необходимо увеличить мощность циркуляционного насоса теплового насоса, что позволит перебросить часть электрической энергии в тепло и, соответственно, увеличить экономию газа.

Анализ данных, полученных в ходе проведения дополнительных исследований, свидетельствует, что разработанный макет системы снабжения электричеством и теплом потребителя на основе комплексного использования ВИЭ позволяет обеспечить экономию электрической энергии и газа в зимний период из центральных сетей энергоснабжения более чем на 15

и 30 % соответственно для зоны 3. Для зоны 4 достижение требуемого энергосбережения в зимний период может быть получено путем перераспределения вырабатываемой возобновляемыми источниками электрической энергии для увеличения вырабатываемой тепловой энергии. Для зоны 2 существенное понижение средней температуры отопительного сезона не позволяет достичь требуемой экономии по газу, но, тем не менее, ветряная обстановка в регионе дает возможность добиться заданной экономии по потреблению электроэнергии. Достигнутые параметры ресурсосбережения в зоне 1 характеризуют ограниченность рассматриваемых возобновляемых источников для данной зоны и при наличии природного газа применение таких систем следует считать нецелесообразным.

Статья подготовлена по результатам работ, полученным в ходе выполнения государственного контракта № 16.516.11.6115 от 25 августа 2011 г. на выполнение научно-исследовательских работ по теме «Разработка научно-технических решений комплексного использования ВИЭ на базе тепловых насосов, солнечных нагревателей и фотоэлектрических

Поступила в редакцию

преобразователей для децентрализованного производства и электроэнергии».

1 СНиП 23-01-99* (2002) «Строительная климатология»

2 Архив погоды в Ростове-на-Дону с 1999 года [Электрон-

ный ресурс]. Режим доступа: http://www.rostovmeteo. ru/archive.php», свободный (дата обращения 10.06.12).

3 Insolation at Specified Location [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://aom.giss.nasa.gov/srlocat.html, свободный (дата обращения 10.06.12).

4 Разработка научно-технических решений комплексного использования ВИЭ на базе тепловых насосов, солнечных нагревателей и фотоэлектрических преобразователей для децентрализованного производства тепла и электроэнергии. Этап 2: Теоретические исследования основ создания комплексных систем снабжения электричеством и теплом потребителя на основе использования ВИЭ и создание макета системы снабжения электричеством и теплом потребителя на основе комплексного использования ВИЭ / ООО СКТБ «Инверсия»; рук. П.Г. Колпах-чьян; Исполн.: А.А. Гуммель, А.Н. Слепченко и [др.]. Ростов н/Д., 2011. 116 с.

Гильмияров Константин Ринардович — инженер, Общество с ограниченной ответственностью специальное-конструкторское бюро «Инверсия». Тел. 8(8635)25-16-84. E-mail: azov_kot@mail.ru

Гуммель Андрей Артурович — научный сотрудник, Общество с ограниченной ответственностью специальное-конструкторское бюро «Инверсия». Тел. 8(8635)25-16-84. E-mail: gummel@rambler.ru

Пузин Владимир Сергеевич — канд. техн. наук, доцент, кафедра «Электрические и электронные аппараты», Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт). Тел. 8(8635)25-16-84. E-mail: vspuzin@gmail.com

Батищев Денис Владимирович — канд. техн. наук, инженер, Общество с ограниченной ответственностью специальное-конструкторское бюро «Инверсия». Тел. 8(8635)25-16-84. E-mail: skifden@mail.ru

Слепченко Андрей Николаевич — аспирант, кафедра «Электрические и электронные аппараты», ЮжноРоссийский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт). Тел. 8(8635)25-16-84. E-mail: Androo86@mail.ru

Gilmiyarov Konstantin Rinardovich — Engineer, Limited Liability Special Design Bureau «Inversion». Ph. 8(8635)25-16-84. E-mail: azov_kot@mail.ru

Gummel Andrey Arturovich — Senior Engineer, Limited Liability Special Design Bureau «Inversion». Ph. 8(8635)25-16-84. E-mail: gummel@rambler.ru

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Puzin Vladimir Sergeevich — Candidate of Technical Sciences, assistant professor, department «Electric and electronic devices», South-Russia State Technical University (Novocherkassk Polytechnic Institute). Ph. 8(8635)25-16-84. E-mail: vspuzin@gmail.com

Batichev Denis Vladimirovich — Candidate of Technical Sciences, Engineer, Limited Liability Special Design Bureau «Inversion». Ph. 8(8635)25-16-84. E-mail: skifden@mail.ru

Slepchenko Andrey Nikolaevich — post-graduate student, department «Electric and electronic devices», South-Russia State Technical University (Novocherkassk Polytechnic Institute). Ph. 8(8635)25-16-84. E-mail: Androo86@mail.ru

ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ В НАРЫНСКОМ РЕГИОНЕ КЫРГЫЗСКОЙ РЕСПУБЛИКИ

Аннотация: В статье проанализированы потенциальные ресурсы возобновляемых источников энергии в Нарынском регионе. Указаны сопутствующие проблемы внедрения и распространения использования возобновляемых источников энергии.

Ключевые слова: солнечная и ветровая энергия, биогаз, гидроэнергетические ресурсы.

Каждое государство должно быть энергетически независимым, так как сектор энергетики в народном хозяйстве и в развитии человеческого общества занимает ведущую роль. Энергетический кризис Кыргызстана, дважды повторившийся 2008 и 2014 гг. заставляет задуматься о внедрении новых нетрадиционных возобновляемых источников энергии, об эффективности использования и потребления энергии, экологических проблемах и их путях решения современной энергетики, а также методах и технологиях энергосбережения в быту и на производстве в отдаленных от центра регионах.

Как известно, что географическое расположение территории Кыргызской Республики занимает горные массивы и они составляют около 94% от общей её территории. При этом радиация Солнца в горной местности выше, чем в других равнинных территориях. Рассматриваемый Нарынский регион расположен в горном Тянь- Шане, ведущей отрасли экономики в данной местности является сельское хозяйство и животноводство. Более 60 % населения Кыргызстана проживает в сельской местности предгорной и горной местности, куда доступ традиционного топлива затруднителен. Последнее, объясняется отсутствием в таких местах электрических сетей, недостаточная протяженность и разветвленность дорог также делает доставку традиционных топливно- энергетических ресурсов экономически невыгодным.

Потенциальные возможности топливно-энергетического комплекса реализуются в недостаточном уровне и в то же время эффективность функционирования многих энергетических компаний Кыргызстана, особенно в последнее время, значительно снизилась. Также последствия, вызываемые с изменением климата сильно влияют на наличие водных ресурсов. В результате этого отрасль переживает огромные трудности и не в состоянии полностью покрывать спрос потребителей на энергию. Зависимость Республики от энергоносителей значительна, что оказывает отрицательное влияние на эффективность функционирования экономики страны, а именно, в зимний период. Ограничения потребления электроэнергии и использование традиционных источников энергии приводят к загрязнению окружающей среды, вместе с тем, и уничтожению древесных растений. Следует отметить, что в последние более 20 лет участилась сплошная вырубка древесных и кустарниковых растений на берегах горных рек. Особенно, такая картина можно увидеть в горных регионах нашей Республики. В суровых и долгих зимних условиях местные населения вынуждены к срезу деревьев. Такое явление объясняется вынужденным действием для выживания в сложных условиях. Вырубка лесов наблюдается, именно, вблизи деревней, местное население их используют для отопления домов. Также эти последствия вызывают исчезновение многих видов древесных пород, особей птиц, насекомых, фауны и фитопланктонов.

Кыргызская Республика относится к числу государств, обладающих огромным потенциалом возобновляемой энергии, таких, как энергия солнца, водотоков, и ветровая, биогаз. Расчеты экспертов показывают, что потенциально ВИЭ в Кыргызстане могут замещать до 50,7% потребности в топливно-энергетических ресурсах, потребляемых сегодня республикой [7]. По мнению А. Обозова потенциальные ресурсы возобновляемых источников энергии в Кыргызской Республике оцениваются: солнечная энергия (тепло) — 490,0 млн. кВтч; солнечная энергия (электричество) – 22,5 млн. кВтч; энергия ветра – 44,6 млн. кВтч; малые реки — 8 млрд. кВтч; биомасса – 1,3 млрд. кВтч. При этом практическое использование возобновляемой энергии составляет менее 1 % [3, 4].

Проведенный нами анализ за период 1979-2014 годы показывает, что максимальное солнечное излучение за год составляет 7522,39кВт·ч/м2·год. По расчетам А. Обозова годовое поступление по Кыргызстану среднем составляет около 2000 кВт·ч/м2·год, а максимальное значение более 7000 кВт·ч/м2·год [3, 5]. Оценка запасов ветроэнергетического потенциала данного региона по статистическим метеорологическим данным всемирного центра поверхностных вод (Global Runoff Data Centre (GRDC)) показывает, что среднегодовая скорость ветра достигает 5,964 м/с. Анализ данных экспертов по годовым данным удельная мощность ветровых потоков составляет 40–180 Вт/м2, а по месячным – 30-230 Вт/м2, средняя удельная мощность – 100 Вт/м2[7]. Исследуемый район обусловливается глубоким внутриматериковым положением и влияет на природу континентальных факторов. Также для района характерно высокое стояние солнца в течение года и в дни летного солнцестояния высота солнца в полдень равна 70-73 град, а в дни зимнего солнцестояния 23-27 град. Продолжительность солнечного сияния достигает до 2965 часов в году [1]. Эксперты отмечают, что для крупномасштабной и среднемасштабной ветроэнергетики разброс показателей позволяет экономически оправданно использовать лишь 17-22% потенциальных ресурсов ветроэнергетики [7].

Большими концентрированными потенциальными запасами гидроэнергоресурсов обладают большие и средние реки Кыргызстана. Среди них Нарын, Чон-Нарын, у которых средние уклоны изменяются от 5 до 20 м на 1 км длины, а средняя удельная мощность составляет от 2227 до 5322 кВт/км [2]. Проведенные нами анализ показал, что гидроэнергетический потенциал малых рек Он-Арча, Жерге-Тал и Кокжерты дает возможность при среднегодовой выработке электроэнергии до 8,0-10,0 млн. кВт·ч в год.

Использование возобновляемых источников энергии для Кыргызстана следует рассматривать как решение, прежде всего, социально-экономических проблем населения, живущих децентрализованных районах позволяет улучшить условия жизни. Солнечные и биогазовые установки обеспечить жителям села горячей водой для бытовых нужд, вырабатывать газ и энергию, получать высокоэффективные удобрения. Так как на селе в основном жители выживают за счет своих земельных участков и поэтому такие удобрения позволяют получать более высокие урожаи и иметь дополнительный доход [7]. Таким образом, внедрение и использование возобновляемых источников энергии делает выгодным использование местных автономных систем энергоснабжения, не требующих подключения к существующим электрическим сетям. Применение солнечных и ветроэнергетических установок, микро или малых гидроэлектростанций для электроснабжения таких потребителей станет значительно экономически выгодным. Последнее обстоятельство особенно важно для нашей страны, в которых имеются малонаселенные районы или горные массивы, где прокладка электросетей трудна и нецелесообразна.

1. Атлас Киргизской ССР. //ГУГК при СМ СССР. -1987, –Т.1. -179 с.

2. Беляков Ю.П., Рахимов К.Р. Изучение и использование гидроэнергетических ресурсов Кыргызстана.Бишкек: Кыргызский технический университет, 1995.

3. Обозов А. Дж., Ботпаев Р.М. Возобновляемые источники энергии: Учебное пособие для вузов. -Б., КГТУ,2010.

4. Обозов А. Дж., Токочев К.И. Нетрадиционные источники энергии для мало энергетических установок. Ф., КНИГИ, 1990.

5. Обозов А.Д. Технологии использования ВИЭ в Кыргызской Республике// Устойчивое развитие и экологически безопасное функционирование энергетики Узбекистана. Перспективы и проблемы: Материалы конференции. Ташкент, 2005.

6. Материалы региональной конференции ЮНЕСКО на уровне министров «Стратегическая роль возобновляемой энергии для устойчивого развития в Центральной Азии», 17-19 мая 2006 г., Алматы, Казахстан, Проект Алматинской декларации.

7. Метеорологические данные Нарынского региона Нарынской метеорологической станции

8. Гидрологические и метеорологические данные реки Нарын по всемирному центру поверхностных вод Global Runoff Data Centre (GRDC)

Определение эффективности использования возобновляемых источников энергии