Роль альтернативной энергетики в развитии Арктики

Михеев Валерий Леонидович, ректор Российского государственного гидрометеорологического университета (РГГМУ)

Энергетические проблемы региона

Энергетическая система Арктики вследствие высокоширотности, удаленности от основных электрогенерирующих станций РФ характеризуется наличием множества обособленных энергоузлов, разрозненностью потребителей энергоресурсов и северным завозом углеводородного топлива. Все это является основной проблемой для населения и администраций арктических регионов. Доля жителей арктических регионов составляет менее 2% общей численности населения России, а доля их суммарного потребления электроэнергии – 3,6%.

Как правило, это дизельные электростанции, имеющие низкий КПД и высокую себестоимость производства электроэнергии, которая доходит до 80–120 руб. за КВт/ч с учетом того, что солярку для них приходится доставлять один раз в год во время зимнего завоза. При этом средняя стоимость электроэнергии в зоне централизованного энергоснабжения по стране составляет 3–4 руб. за КВт/ч для конечного потребителя.

В Государственном архиве экономики хранятся документы архива Генплана Советского Союза, в которых еще в те времена рассматривались вопросы развития альтернативной энергетики на территории Крайнего Севера. Делался акцент на разработке в области ветровых электрогенераторов.

Арктические территории России обладают большим потенциалом для создания альтернативных источников энергии, которые смогут оптимизировать энергоснабжение.

Климатические факторы

Ввиду критичности природных условий названного региона при принятии любых технологических решений необходимо учитывать гидрометеорологические параметры окружающей среды

Арктический климат России условно можно разделить на три подзоны: сибирскую, атлантическую и тихоокеанскую.

В Сибири климат наиболее суровый. Погодные условия атлантической и тихоокеанской подзон мягче.

В части районов прибрежных арктических зон скорость ветра превышает 5–7 м/с, что считается крайне благоприятным условием для экономически эффективного использования энергии ветра. Перспективным вариантом видится и установка солнечных батарей.

С другой стороны, следует поддержать мнение Артура Николаевича Чилингарова, который на заседании Государственной комиссии по развитию Арктики выразил сомнение относительно предложения руководства Минпромторга получать необходимую энергетику в АЗРФ с помощью солнечных батарей и ветровых электрогенераторов. В условиях полярной ночи и обледенения при низких температурах целесообразность применения подобных технологий в сибирской климатической подзоне Арктики вызывает большие вопросы.

В атлантическую климатическую подзону входят северные территории Норвегии, Швеции, Финляндии, России (до Обской губы) (Баренц-регион). Климат там гораздо мягче благодаря теплому течению Гольфстрим. На примере западных стран Баренц-региона использование ветровых электрогенераторов и солнечных батарей в этой климатической подзоне вполне оправдано и составляет до 4% общей генерации. Есть примеры успешного применения таких технологий и на Русском Севере – в Мурманской области, ЯНАО, на Земле Франца-Иосифа.

Альтернативным решением проблемы энергообеспечения в ряде арктических районов (находящихся южнее побережья полярных морей) может служить биотопливо. Например, в Республике Коми осуществляется перевод котельных с дорогостоящего углеводородного топлива на биотопливо, сырьем для которого служат отходы деревообработки – брикеты, пеллеты, щепа и дрова.

Предложения по решению проблемы с учетом особенностей региона

Развитие Арктики невозможно без активной работы по освоению и использованию новых знаний, по внедрению новых технологий. Однако современные технологии и оборудование, применимые для средних широт, часто оказываются дорогостоящими, неэффективными и даже опасными в условиях cевера ввиду высокоширотных, климатических, демографических, экологических и структурных особенностей региона.

Все конструктивные элементы, смазки, масла, металлы и другие материалы должны быть адаптированы для использования при экстремально низких температурах и высоких ветровых нагрузках.

С точки зрения живучести и функциональности целесообразным видится создание единых энергетических комплексов, включающих в себя различные технологии получения электроэнергии, использующие ветер, солнце и дизель-генерацию (ветровой электрогенератор, солнечные батареи, дизельный генератор), систему аккумулирования электроэнергии. Тройное резервирование предусматривает, в частности, минимизацию отказов из-за ограниченной ремонтопригодности оборудования в условиях Крайнего Севера.

В связи с этим следует отметить подписание меморандума о сотрудничестве между «РусГидро», японской Организацией по развитию новых энергетических и промышленных технологий (NEDO) и Правительством Якутии, который закрепляет обязательства по строительству ветродизельного комплекса мощностью 3,9 МВт в якутском поселке Тикси.

Рассматриваются варианты использования атомных станций малой мощности (АСММ). Плавучая атомная теплоэлектростанция «Академик Ломоносов» может обеспечивать в номинальном режиме выдачу в береговые сети 60 МВт электроэнергии и до 50 Гкал/ч тепловой энергии для нагрева теплофикационной воды. Ведется и разработка малых реакторов, которые могут монтироваться на колесной или гусеничной базе либо перемещаться с использованием обычной техники.

Академик Евгений Велихов в свое время сказал: «В области арктических технологий, малой атомной генерации и создания оборудования для энергетических проектов Россия может сказать свое слово. Здесь мы можем быть лидерами, конкурировать на мировом уровне. Арктика – это наш опыт, это наша судьба, это наши возможности…».

Малая плотность населения, в свою очередь, выдвигает определенные требования к величине таких объектов: слишком крупные оказываются неэкономичными, потери на распределении более значительными, чем экономия на масштабе.

Возможно использование геотермальных станций, которые целесообразно строить в удаленных населенных пунктах, особенно если там пробурены скважины под добычу нефти и газа. Наиболее перспективны для теплоэнергетических целей термальные воды, которые залегают на глубине от 1 км.

Из необычных способов получения электроэнергии можно рассматривать:

  • оппозитный ветрогенератор – устройство, в котором соединены ветродвигатель и теплогенератор. Принцип его действия основан на трении воды:– жидкость разгоняется, тормозит, при этом происходит выделение тепла;
  • из соленой воды – первая экспериментальная электростанция, получающая энергию из соленой воды за счет физического эффекта (осмоса), создана компанией Statkraft в Норвегии.

Разработаны демонстрационные электростанции на топливных элементах с твердооксидным электролитом мощностью до 500 кВт. Фактически в элементе происходит сжигание топлива и непосредственное превращение выделяющейся энергии в электричество. Предлагается твердотопливная отопительно-варочная печь, которая во время работы способна вырабатывать электроэнергию. Наногенераторы превращают любые движения и перемещения в источник энергии. Интересны варианты совместного использования наногенераторов и солнечных батарей.

Определенные перспективы имеет создание альтернативных источников энергии в Арктике. Правительство РФ планирует увеличить долю альтернативной энергетики с 0,9 до 2,51% (до 6 ГВт). Предусматриваются меры поддержки инвесторов и проектов по созданию возобновляемых источников энергии.

Заключение

Арктика для России крайне важна с точки зрения геополитики и как экономическая и транспортная составляющая. Именно развитие инфраструктуры Арктического региона является драйвером развития Севера.

Климатические условия российского Севера неоднородны, от них в значительной степени зависит применение тех или иных альтернативных электрогенерирующих технологий. Научные разработки сотрудников Российского государственного гидрометеорологического университета позволяют в полной мере оценить параметры окружающей среды Арктического региона и, как следствие, возможность использования различных технологий.

На примере зарубежных стран, входящих в Арктический совет, – Финляндии, Швеции, Норвегии – можно проследить, как совершенствование альтернативных электрогенерирующих технологий привело, в частности, к развитию индустрии, например туризма, который стал, в свою очередь, точкой роста для экономики северных регионов этих стран.

Поделиться:
Спецпроект

Напряженный трафик или Современные требования к инфраструктуре ЦОД

Подробнее
Спецпроект

Специальный проект "Групповой спутниковый канал для территориально-распределенной сети связи"

Подробнее

Подпишитесь
на нашу рассылку