Альтернативные источники Коммунальный комплекс России №3 (21), Март 2006, Энергетика М. Скворцова Солнечные коллекторы сегодня – не редкость, они используются для горячего водоснабжения и отопления. Быстро развивается фотоэнергетика: каждые пять лет прирост составляет 30–50 %. Все больше предпринимателей устанавливают ветряки на территории своих предприятий. Ветроэлектростанции строятся, в частности, в Калининграде и на Чукотке. Перспективное, но недостаточно развитое направление – использование биогаза. Крупным городам это поможет решить проблему переработки отходов. С 1970-х годов интерес к нетрадиционной энергетике, прежде всего солнечной, ветровой, геотермальной и использующей биомассу, неуклонно растет. В настоящее время в динамично развивающихся регионах страны ощущается дефицит электроэнергии в сочетании с постоянным ростом цен. Выходом из создавшегося положения могут стать альтернативные энергоисточники. ^ По пути прогресса Сегодня доля возобновляемых источников в энергетике Российской Федерации составляет всего 2 % (без гидроэлектростанций). Однако их ресурс оценивается специалистами в 270 млн т условного топлива (у. т.) в угольном эквиваленте. Это около 25 % общего потребления первичного топлива в России. Альтернативные источники энергии применяются в труднодоступных и удаленных уголках страны, районах с неустойчивым и дефицитным энергоснабжением. Ветряки наиболее эффективны в регионах, где круглый год дуют сильные ветра, например, на арктическом побережье. Солнечные батареи и коллекторы выгодно устанавливать там, где преобладает ясная погода. Специалисты не сомневаются, что в южных городах-курортах можно широко применять фотобатареи. Они могли бы покрыть значительную долю потребностей в электроэнергии, считает заместитель генерального директора Института энергетической стратегии, председатель комитета по проблемам использования возобновляемых источников энергии Российского союза научных и инженерных организаций Павел Безруких. Традиционные котельные также могут быть заменены солнечными нагревательными установками. Возможность применения геотермальных источников ограничена, казалось бы, одним регионом – Камчаткой. Однако современные технологии позволяют использовать и низкотемпературные источники. Так, вблизи Санкт-Петербурга на глубине 1,2–1,5 км находится бассейн с температурой воды 80–90 °С. Член-корреспондент РАН Алексей Яблоков считает, что извлечение этого тепла обойдется в пять раз дешевле, чем строительство АЭС. В последние годы большой интерес вызывают поплавки, которые аккумулируют энергию. Для их размещения не нужны особые условия – подходит любой водоем. Конструкция, предложенная специалистами МАИ, значительно повышает эффективность таких устройств. Они запасают до 45–60 % электроэнергии. Подсчитано, что 30 % потребностей Европы может обеспечиваться только за счет этого источника. Ученые убеждены, что для выработки энергии должны быть задействованы все известные на сегодняшний день энергоисточники и технологии. Необходимое для этого оборудование в стране есть. Комитет по проблемам использования возобновляемых источников энергии Российского союза научных и инженерных организаций издал каталог соответствующей техники, выпускаемой российскими предприятиями. Доля альтернативных источников в энергетике Российской Федерации составляет всего 2 %, однако их ресурс оценивается в 270 млн т у. т. ^ Гелиевая энергетика По оценкам специалистов, месторождения нефти и газа будут исчерпаны до конца нынешнего столетия. Не безграничны также запасы топлива для ядерной энергетики. В то же время ожидается, что энергопотребление к 2050 г. увеличится примерно в восемь раз по сравнению с нынешним. Вот почему ученые всего мира занимаются поиском мощных энергоисточников, которые в перспективе заменят привычные природные ископаемые. Особые надежды исследователи связывают с гелием-3. В будущем он может составить конкуренцию урану. Это единственный источник термоядерной энергии, при использовании которого практически не образуются радиоактивные отходы. Таким образом, использование гелия-3 позволяет решить главную проблему – обеспечить растущие потребности человечества в экологически чистом топливе. Расчеты показывают, что цена электроэнергии, производимой на основе гелия-3, при его конвейерном производстве не превысит нынешней стоимости 1 кВт/ч в среднем на планете. Безусловным преимуществом гелия-3 является то, что, в отличие от солнечной энергии, ветра и т. д, это концентрированный источник энергии. В то же время существенный недостаток гелия-3 состоит в том, что запасы этого вещества сосредоточены на Луне. Однако, как считает директор Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского, академик РАН Эрик Галимов, данная проблема может быть успешно решена. За полувековую историю развития космонавтики в стране хорошо отработаны космические технологии. Россия значительно опережает другие государства по количеству запусков космических носителей. Это позволяет с оптимизмом смотреть в будущее. Фотоэнергетика Фотоэнергетика основана на прямом преобразовании света в электрическую энергию. Это направление развивается бурными темпами: каждые пять лет прирост составляет 30–50 %. Получены обнадеживающие результаты. КПД фотоустройств достиг 15 %, а в лабораторных условиях удалось добиться его удвоения. Сдерживающим фактором является стоимость таких устройств, обусловленная высокой ценой особо чистого кремния, который в них используется. Однако специалисты прогнозируют, что к 2010 г. КПД промышленных образцов возрастет в два раза, а цена упадет. Американские и российские ученые разработали так называемую бесхлорную технологию, которая позволяет вдвое уменьшить стоимость кремния. Применяя концентраторы солнечной энергии, можно на 30 % удешевить фотобатареи без снижения эффективности процесса. Сегодня горячее водоснабжение и отопление за счет солнечных коллекторов в России – уже не фантастика. Такие установки действуют в Краснодарском крае, Улан-Удэ, Хабаровске, Якутске, хотя об их масштабном применении в коммунальном хозяйстве говорить пока рано. Производством солнечных коллекторов занимается Ковровский механический завод. Еще в 1980-е годы в Краснодарском крае проводился эксперимент. На крышах 10 домов одного из поселков были установлены фотоэлектрические панели. Здания освещались за счет аккумулирования солнечной энергии. Со временем об этом опыте многие забыли. Программа перестала финансироваться, и устройства пришли в негодность. В наши дни данная технология используется в одном из небольших поселков под Екатеринбургом. Солнечная энергия полностью обеспечивает энергоснабжение этого населенного пункта. В российском ЖКХ солнечные батареи пока не пользуются большим спросом. Между тем в Японии и Германии с удовольствием покупают российскую продукцию. Небольшая краснодарская фирма, производящая солнечные энергоустановки, обеспечена заказами на два года вперед. Иностранцев не останавливает высокая цена, ведь в пасмурные дни, когда фотобатареи не работают, они получают электроэнергию из энергосистемы по более низким тарифам. Таким образом, правительства этих стран демонстрируют свою приверженность развитию альтернативной энергетики. Ветроэнергетика Ветряки во многих западных государствах – не редкость, и практически повсеместно планируется дальнейшее развитие ветроэнергетики. По суммарной мощности таких установок лидерами являются Германия (17 ГВт), Испания (8 ГВт), США (7 ГВт) и Индия (3 ГВт). Общая мощность установленных в мире ВЭС достигла 47 ГВт, ежегодный прирост составляет 20–25 %. Помимо высокой цены ветряков, их внедрению препятствуют трудности с подключением к энергосистеме. Кроме того, бытует миф о негативном влиянии ветроагрегатов на живые организмы. Действительно, на начальном этапе они представляли угрозу для животных из-за инфразвука. Однако теперь данный недостаток устранен: для этого понадобилось лишь изменить профиль и скорость вращения лопасти. В России немного энтузиастов, готовых вложить собственные средства в развитие этого направления. Тем не менее, нашелся инвестор, который профинансировал строительство ветрополигона под Дубной, который был введен в строй в ноябре 2005 г. За одну из разработок, внедренных на этом объекте, российские специалисты удостоились высокой награды на международной выставке в Брюсселе. Сейчас установка мощностью 2,5 кВт проходит процедуру сертификации. Затем планируется наладить ее промышленный выпуск. Разработан проект строительства ВЭС мощностью 70 МВт недалеко от Санкт-Петербурга. Много лет обсуждается возможность разместить ветростанцию на дамбе возле «северной столицы». Подготовлено технико-экономическое обоснование этого проекта. Все больше предпринимателей устанавливают ветряки на территории своих предприятий. Чаще всего в этих целях применяются хорошо зарекомендовавшие себя датские установки. Использовало их и РАО «ЕЭС России» при сооружении ветростанции мощностью 5 МВт в Калининграде. Известная фирма «Ветроэн» построила Чукотскую ВЭС, состоящую из 10 ветроагрегатов российско-украинского производства, мощностью по 250 кВт. Это вторая отечественная станция, работающая на мировом уровне. Коэффициент использования установленной мощности составляет около 20 %. В настоящее время сооружается плавучая АЭС, которая будет обеспечивать Чукотку электроэнергией. А. Яблоков утверждает, что экономически было бы выгоднее построить еще одну ВЭС в этом регионе. Кроме того, многие ученые отмечают, что атомная энергия, играющая важную роль в настоящее время, представляет угрозу для природы и человека. По данным А. Яблокова, авария на Чернобыльской АЭС в апреле 1986 г. нанесла ущерб в 500 млрд долл. Биогаз Переработка отходов, в том числе пищевых, – одна из основных проблем крупных городов. Не менее остро она стоит и на крупных животноводческих фермах и птицефабриках. Утилизация мусора позволяет существенно улучшить экологическую обстановку. Неслучайно российские энергоустановки, работающие на отходах, пользуются большим спросом в Монголии. В России они еще не очень популярны. Тем не менее, несколько сотен установок «ИБГУ-1» для индивидуальных домов уже разошлись по стране. Выделяющийся при переработке отходов биогаз может использоваться в качестве топлива для обогрева помещений. Расчеты показывают, что, используя новые технологии, крупные города могут решить проблему мусора и получить при этом дополнительные доходы. В комитете по проблемам использования возобновляемых источников энергии Российского союза научных и инженерных организаций полагают, что оборудование ферм и птицефабрик такими установками должно быть закреплено законодательно. Законодательная основа необходима и другим направлениям использования альтернативных источников энергии.