Возобновляемые источники энергии. К нетрадиционным возобновляемым источникам энергии (НВИЭ) относятся солнечная энергия, энергия ветра

К нетрадиционным возобновляемым источникам энергии (НВИЭ) относятся солнечная энергия, энергия ветра, биомассы малых рек, приливная, волновая, энергия океана. Доля возобновляемых источников в общем производстве состав­ляет сейчас в России 0,1 %. Несмотря на огромный объем нетрадиционных источ­ников энергии, особенно ветра и биомассы, технически освоенный и экономичес­ки оправданный потенциал намного ниже. Поэтому планируется поднять эту долю до 0,8-1,0% (Европейский союз, например, намерен к 2010 г. довести ее до 12% общего энергопотребления).

Основными недостатками НВИЭ являются: 1) малая плотность потоков энер­гии и как следствие землеемкость; 2) высокая себестоимость; 3) непостоянство во времени, особенно солнечной и ветровой энергии. Есть также особенности каж­дого конкретного способа получения энергии. Так, для производства электроэнер­гии на солнечных и геотермальных станциях к воде добавляют многочисленные ингибиторы коррозии (хроматы, нитриты, нитраты, сульфаты, сульфиты, фосфа­ты и т.д.). Использование ветра создает дополнительные шумы и вибрации, а также электромагнитные излучения, способные вызвать теле- и радиопомехи, поэтому ветроэлектростанции должны быть окружены санитарной зоной, что требует отчуждения земель. Приливные станции приводят к нарушению экосис­темы в верхнем бъефе станции.

К возобновляемым источникам энергии относятся и геотермальные источни­ки, широко представленные на Камчатке (бокс 12.1).

Бокс 12.1. Геотермальная энергия

Эта энергия, используемая для получения тепла или производства элект­роэнергии, представлена термальными водами или парогидротермами. Прак­тически на всей территории России имеются запасы тепла Земли с температу­рой от 30 до 2200°С. Территория России хорошо исследована, и сегодня изве­стны основные ресурсы тепла земли, которые имеют значительный промышленный потенциал, в том числе и энергетический. Еще в 1983 г. во ВСЕГИНГЕО был составлен атлас ресурсов термальных вод СССР. На терри-

тории России разведано 47 геотермальных месторождений с запасами термаль­ных вод и пробурено более 3000 скважин с целью использования геотермаль­ных ресурсов. Так, например, на Камчатке уже пробурено на геотермальных полях 365 скважин глубиной от 255 до 2266 м, на что еще в советское время было израсходовано 300 млн. долл. США. По данным института Вулканологии ДВО РАН, уже выявленные геотермальные ресурсы позволяют полностью обес­печить Камчатку электричеством и теплом более чем на 100 лет. Наряду с вы­сокотемпературным Мутновским месторождением мощностью 300 МВт и юге Камчатки известны значительные запасы геотермальных ресурсов на Кошелевском, Большом Банном, а также на севере Камчатки - Киреунском ме­сторождениях. Всего на этих месторождениях можно иметь мощности около 2000 МВт (электрических). Запасы тепла геотермальных вод Камчатки оцени­ваются в 5000 МВт (тепловых).

Сегодня для развития локального теплоснабжения особый интерес пред­ставляет Верхне-Паратунское геотермальное месторождение (горячая вода с температурой 85°С), которое позволяет полностью обеспечить теплом и горя­чей водой город Елизово и его район.

Чукотка также имеет значительные запасы горячих источников на границе с Камчатской областью. Курильские острова имеют свои богатые запасы тепла Земли, которых достаточно для тепло- и электрообеспечения их на 100-200 лет. На острове Итуруп уже обнаружены запасы двухфазного геотерма, ного теплоносителя, достаточного для производства 30 МВт(э) и удовлетворе­ния энергопотребностей острова на ближайшие 100 лет. Здесь на Океанском геотермальном поле уже пробурен ряд скважин и строится ГеоЭС. На южном острове Кунашир имеются и уже используются запасы геотермального сырья для получения электроэнергии и теплоснабжения города Южно-Курильска.

На Камчатке после 30-летнего перерыва (Паужетская ГеоЭС находится в эксплуатации с 1967 г.) в 1999 г. пущена в эсплуатацию Верхне-Мутновская ГеоЭС (ВМГеоЭС) мощностью 12 МВт. Это опытно-промышленная электро­станция, которая отличается от известных ГеоЭС следующим.

Тепловая схема ГеоЭС позволяет реализовать экологически чистую техно­логию использования геотермального теплоносителя, исключая его прямой кон­такт с окружающей средой, за счет применения воздушных конденсаторов и системы 100-процентной закачки геотермального теплоносителя в землю (ре-инжекция рабочего тела).

Неконденсирующиеся газы, содержащиеся в паре, удаляются с помощью эжекторов, затем растворяются в воде и далее вместе с водой закачиваются в землю (не попадая в атмосферу).

Использована блочно-модульная концепция строительства ГеоЭС. Блоки (модули) турбогенераторов, электротехнического оборудования, пульт управле­ния и другие узлы, собраны на заводе-изготовителе ОАО "Калужский турбин­ный завод", испытаны при 100-процентной нагрузке и полностью в собранном виде поставлены на строительную площадку.

Геотермальный теплоноситель, идущий из трех продуктивных скважин, по­ступает в двухступенчатую систему сепарации пара. На ВМГеоЭС применены

сепараторы горизонтального типа, которые одновременно используют три из­вестных метода разделения фаз: центробежный, жалюзный и гравитационный. Эти сепараторы надежно обеспечивают самую высокую эффективность удале­ния воды и примесей, содержащихся в геотермальном теплоносителе. Экспе­риментальные исследования на ВМГеоЭС горизонтальных сепараторов, разра­ботанных в АО "Наука" и изготовленных на Подольском машиностроительном заводе, показали, что содержание влаги (по массе) на выходе из сепаратора не превышает 0,1%-

Защита металлов сепараторов, турбоустановок, конденсаторов и другого обо­рудования от коррозии осуществляется с помощью пленкообразующих аминов.

Высокое качество подготовки пара и изготовление оборудования ВМГеоЭС обеспечивает ее эффективную работу. Устойчивая работа ВМГеоЭС в сложных климатических условиях демонстрирует надежную работу всей энергетической системы: самой ВМГеоЭС, кабельной ЛЭП, электростанции на Мутновском гео­поле, основой ЛЭП (90 км) и электростанции в г. Елизово.

В настоящее время построена первая очередь Мутновской ГеоЭС (МгеоЭС) мощностью 50 (2><25) МВт(э), первый блок которой пущен в эксплуатацию в декабре 2001 г., второй - в августе 2002 г. Эта ГеоЭС находится в 4 км от ВМГе­оЭС в центре геотермального участка "Дачный". Тепловая схема МГеоЭС -традиционная одноконтурная с использованием конденсаторов смешивающего типа и вентиляторными градирнями.

Основные параметры ГеоЭС: номинальная мощность - 50МВт(э), расход пара-320 т/час, температура сепарата в системе реинжекции - 175°С и 145°С, давление пара в конденсаторе - 0,05 бар, доля неконденсирующихся газов в паре - менее 1,5%.

Потенциал Мутновского геотермального поля оценивается в 300 МВт(э). Многолетние геофизические исследования и проведенные буровые работы по­зволили определить на этом поле новые участки для строительства серии Гео­ЭС (Шеховцов и др., 1995).