28 и 29 октября. Проблемы экологии в контексте цифровой трансформации общества... Архитектура. Инженерия. Цифровизация. Экология» пройдет в...


Солнце для олимпиады

Краснодарский край становится плацдармом для внедрения ВИЭ

 

Развитие энергетики с использованием возобновляемых источников энергии – отличное решение для Краснодарского края, щедро одаренного природой разнообразными ресурсами. Экологическая чистота и безопасность ВИЭ важны и для туристической отрасли. В преддверии олимпиады активное использование передовых технологий – вопрос не только экономической выгоды, но и престижа страны. Одним из ведущих направлений возобновляемой энергетики региона становится гелиоэнергетика.

 

Советский опыт

 

Общая площадь солнечных установок в мире превышает 120 млн м² . Большая часть этих установок построена в Китае и Европе (см. рис.1).

 

альтернативная энергия alternative energy
Рис.1 Мировое распределение гелиоустановок

 

В России гелиоустановки пока что не получили широкого применения. В настоящее время эксплуатируется не более 15 тыс. м² гелиоустановок, что на порядок меньше, чем было в Советском союзе в 1990 г. (150 тыс. м²).

 

Основой развития советской солнечной энергетики было плановое управление и комплексный подход, включавший научные исследования и крупномасштабные строительства, ГОСТ на солнечные коллекторы (ГОСТ 28310-89), нормативные документы для монтажа и строительства.

 

Научными исследованиями по гелиоэнергетике занимались в основном Энергетический институт им. Г. М. Кржижановского (ЭНИН, Москва), Институт Высоких температур АН СССР (ИВТАН, Москва), институты Академий наук Узбекской и Туркменской республик.

 

Ведущими организациями по проектированию гелиоустановок были: Киевский зональный НИИ экспериментального проектирования (КиевЗНИИЭП), институты “ТашЗНИИЭП” (Ташкент) и “ТбилЗНИИЭП” (Тбилиси), которыми разработаны 35 типовых проектов гелиоустановок и солнечно-топливных котельных различной производительности.

 

Производственные мощности СССР по выпуску солнечных коллекторов (СК) составляли в 1990 г. 90 тыс. м². Основными серийными производителями были “Братский завод отопительного оборудования и ПО Спецгелиотепломонтаж”. СК этих заводов соответствовали ГОСТу и по ряду показателей (например, гальваническому покрытию “черный хром”) превосходили зарубежные аналоги.

 

Перспективы развития гелиоэнергетики в России

 

При всем накопленном потенциале гелиоэнергетика России до недавнего времени при полном отсутствии государственной поддержки находилась в упадке.

 

Малое количество сооружаемых в России гелиоустановок объясняется также экономическими причинами. Низкая до последнего времени стоимость органического топлива, с одной стороны, и высокая стоимость материалов (сопоставимая с европейской), с другой, приводила к высоким срокам окупаемости гелиоустановок (более 7 лет).

 

renewable energy возобновляемые источники энергии

 

Актуальной задачей для российской гелиоэнергетики является по существу воссоздание нормативно-информационной базы. Государственные стандарты на конструкции и испытания СК устарели и не соответствуют современным требованиям, например, европейским нормам EN 12975. Нормы проектирования гелиоустановок необходимо кардинально переработать.

 

Развитию российской гелиоэнергетики будет способствовать и реализация проекта “Энергетическая политика в области ВИЭ” в рамках энергетического сотрудничества Евросоюза и России. Для апробации мероприятий этого проекта на региональном уровне выбран Краснодарский край.

 

Солнечные установки в Краснодарском крае

 

Быстрое развитие альтернативной энергетики в крае и гелиоэнергетики в частности поддерживается рядом причин:

• Краснодарский край – один из немногих регионов России, обладающий значительными ресурсами солнечной энергии (см. рис.3). Технический потенциал производства тепла – 81,8 млн т.у.т., электроэнергии – 5,8 млн т.у.т.
• Растет дефицит собственных традиционных топливно-энергетических ресурсов.
• Динамика роста стоимости электроэнергии и тепла значительно повышает инвестиционную привлекательность проектов по ВИЭ.
• Строительство гелиоустановок горячего водоснабжения для жилых зданий, курортных объектов позволяет ежегодно замещать 1,5 млн т.у.т. органического топлива, что составляет около 10% суммарного годового краевого потребления ТЭР.

 

виэ alternative energy


Рис.3 Суммарная солнечная радиация на горизонтальную поверхность на территории Краснодарского края, (кВт·ч)/м²

 

В Краснодарском крае в последние годы построено 102 гелиоустановки с суммарной площадью солнечных коллекторов, равной 5000 м². На рис.4 представлена структура этих гелиоустановок. Наибольшее их количество построено для пансионатов и санаториев (63 шт.) – общей площадью 2 550 м².

 

гелиоэнергетика solar energy

 

В Краснодаре построена в 1989 г. и эксплуатируется гелиоустановка издательства “Советская Кубань” площадью 260 м² (см. рис.5) В Анапе существует солнечно-топливная котельная с площадью СК 310 м² (см. рис.6).

 

solar energy солнечная энергетика
Рис.5

солнечная установка solar battery
Рис.6

Региональное законодательство в области ВИЭ

 

В основе успешной реализации проектов гелиоустановок, равно как и других проектов по альтернативной энергетике лежат региональные законодательные инициативы в области поддержки ВИЭ:

• Принятие законодательным собранием Краснодарского края краевой целевой программы “Энергосбережение в Краснодарском крае на 2006-2010 годы”.

• Принятие в Крае закона “Об использовании ВИЭ”.

 

Законодательным собранием региона принята программа развития ВИЭ на 2006-2010 гг., предусматривающая строительство гелиоустановок, с объемом финансирования 33 млн руб.

 

Администрацией Краснодарского края поставлена задача по разработке и сооружению гелиоустановок поручена ГУ “Центр энергосбережения и новых технологий” (ЦЭиНТ), которым создан холдинг научных, проектных, производственных предприятий. Под руководством ЦЭиНТ разработана и утверждена Концепция развития солнечного теплоснабжения.

 

Краснодарскими специалистами ГУ “Центр энергосбережения и новых технологий” совместно с Ковровским механическим заводом разработана конструкция СК, имеющая оптимальное соотношение стоимости и энергетических характеристик. С применением данных СК построена большая часть гелиоустановок в Краснодарском крае.

 

На основе анализа соотношений интенсивности суммарной солнечной радиации и тепловых нагрузок объектов в течение года сделан вывод об экономической целесообразности при региональных ценах на замещаемое топливо (природный газ) строить на данном этапе только сезонные гелиоустановки для обеспечения горячего водоснабжения объектов в межотопительный период.

 

Солнце для олимпиады

 

Для проектирования олимпийских объектов в Сочи целесообразно использовать возобновляемые источники энергии благодаря их экологичности, что немаловажно как для устроителей игр, так и для тысяч отдыхающих на курорте людей ежегодно. В первую очередь можно использовать солнечную энергию. Годовое значение суммарной радиации в Сочи составляет 1 400 кВт·ч на 1 м² горизонтальной поверхности (см. рис.3). При этом минимальное значение солнечной радиации в декабре – 36 кВт·ч на 1 м².

 

Следует отметить, что сооружение солнечных установок на курортах Большого Сочи ведется не первый год. Некоторые санатории и курортные комплексы, в особенности в удаленных и труднодоступных горных местах, где отсутствует центральное электро- и теплоснабжение, с выгодой для себя используют энергию солнца, что дает им независимость от дорогих завозимых углеводородов. Таким примером может служить курортный комплекс в долине реки Шахе, в изолированной гористой области севернее Сочи (см. рис.7).

 

солнечная электростанция solar power station
Рис.7

 

Анализ мирового опыта строительства олимпийских объектов показал, что близкие климатические условия характерны для Пекина (Китай), расположенного на широте 40° (Сочи – 45°). Здесь в 2008 г. было завершено строительство олимпийской деревни с использованием гелиоустановок горячего водоснабжения.

 

Жилой массив из 42 зданий общей площадью 500 тыс. м² рассчитан на проживание 18 тыс. спортсменов. На плоских кровлях 18 зданий смонтированы гелиоустановки общей площадью 7,5 тыс. м² с вакуумными солнечными коллекторами. КПД таких коллекторов на 15% выше, чем плоских коллекторов. Особенности конструкции вакуумных коллекторов позволяют размещать их при различной азимутальной ориентации и под разными углами к горизонту. Температура теплоносителя на выходе таких коллекторов достигает 150°С. Генеральный подрядчик по строительству гелиоустановок в Пекине – МТС-групп (концерн “Мерлони”, Италия). Проектную документацию разработало Бюро Обермейера (Германия). Вакуумные солнечные коллекторы изготовила фирма ELCO концерна “Мерлони” (Италия).

 

При проектировании сочинских олимпийских объектов будет использован опыт сооружения пекинских гелиоустановок.

 

Использованы материалы комитета по вопросам топливно-энергетического комплекса, транспорта и связи Законодательного собрания Краснодарского края

 

Алексей Смирнов
Географический факультет МГУ

aenergy.ru