Микроэнергетика в России

Как хорошо известно — ситуация с энергообеспечением в России в последнее время становится все более тревожной. Прежде всего, нужно признать, что действующие генерирующие мощности катастрофически дряхлеют. Так, например, к 2005 году в результате старения выбытие генерирующих мощностей составит не менее 34% от существующего уровня, а к 2010 году — 53% (т.е. более половины!). Чтобы только заменять устаревающее оборудование нужно ежегодно вводить 10 млн. кВт генерирующих мощностей, а с учетом прогнозируемого роста потребления — не менее 15 млн. кВт в год. Ввод же одного миллиона кВт требует не менее 1 млрд долл. США! Таким образом, для поддержания и развития своей энергетики Россия обязана тратить где-то около 15 млрд долл. США в год!

Вызывает споры и нарекания структура используемых в энергетике России энергоносителей: 44−46% - природный газ, 19−20% - уголь, 4−6% - мазут, 18−20% - гидроресурсы, 12−14% - ядерная энергия. Многие специалисты считают, что одна из главных предпосылок кризисных явлений в топливно-энергетическом комплексе России — это невозможность поддерживать добычу природного газа на достигнутом высоком уровне и, как следствие этого — необходимость значительного сокращения его подачи в электроэнергетику. Другими словами, утверждается, что в российской энергетики явно преувеличена роль природного газа. Заметим, что если в ближайшие годы произойдет уменьшение его потребления в энергетике России на 30 млрд. м3. (что, кстати, и предсказывают ведущие эксперты), то это будет соответствовать падению объемов генерации электроэнергии на 22%! Как выход из создавшегося положения предлагается срочно увеличивать долю угля, что при замене указанного объема природного газа составит дополнительно 50−60 млн. тонн угля в год. Однако последнее означает не только необходимость перепрофилирования существующих газо-мазутных ТЭС на уголь, строительство новых угольных станций, организацию дополнительных транспортных потоков, но и резкое увеличение экологического давления на атмосферу и окружающую среду.

Другие специалисты считают, что тенденция увеличения газа правильная, но ситуацию могут спасти современные парогазовые установки, поскольку их КПД в 2 раза выше, чем КПД традиционных энергоустановок. Третья группа специалистов уповают на ядерную энергетику. Однако, при этом необходимо будет построить дополнительно 16 атомных блоков мощностью по 1 000 МВт. каждый. И все они забывают (или не хотят об этом говорить), что каждое из этих решений влечет за собой появление таких экологических и социальных проблем, отдаленные негативные последствия которых окажутся во много крат серьезнее, нежели текущие выгоды.

Имеются также существенные недостатки и в топологии энергетической системы России. Напомним, что только 30% ее территории покрыто едиными энергетическими сетями. Обеспечение же энергией остальной территории осуществляется либо за счет локальных региональных энергосетей, либо за счет отдельных генерирующих мощностей, как правило, дизельных электрогенераторов. Поэтому не удивительно, что цена 1 кВт. ч в некоторых удаленных районах достигает 4 долларов. Заметим, что существующая структура энергосистемы приводит также к серьезным перекосам в демографической структуре общества (например, появление мегаполисов), к возникновению целого ряда негативных социальных и экологических проблем. Аналогично (и даже хуже) обстоят дела и в других странах СНГ.

Аналогичная ситуация и с генерацией и потреблением тепла. В России насчитывается около 700 ТЭЦ, 19 тыс. центральных тепловых пунктов и более 40 тыс. котельных, подающих тепло в жилые дома. И хотя общая протяженность теплосетей составляет 183,3 тыс. км магистральной горячей водой в России пользуются всего около 50 млн. человек, т. е. всего 35% населения. При этом более 50% теплосетей требуют серьезного капитального ремонта.

Существуют и другие хорошо известные специалистам недостатки и трудности развития энергетики России и стран СНГ, но, тем не менее, хотелось бы обратить внимание на два очень тревожных обстоятельства.

Прежде всего, хотелось бы указать на незначительную роль в российской энергетике малой энергетики и, в частности, ее раздела — микроэнергетики. Во-вторых, в российской энергетике практически сведена на нет роль альтернативных, экологически чистых источников энергии. Остановимся на этих обстоятельствах подробнее.

Не секрет, что структура энергопотребления в западных странах существенно отличается от России. Если, например, западные страны большое внимание уделяют проблеме автономного энергообеспечения различных объектов, то в России долгое время главное внимание уделялось централизованному энергоснабжению. Именно по этой причине в западных странах так хорошо развито производство малых генерирующих мощностей (от сотен ватт до мегаватт) и столь существенна роль малой энергетики в отличие от России. Правда, в последние годы и в России стали появляться производители оборудования малой энергетики. Однако, речь идет как правило о генерирующем оборудовании не менее нескольких мегаватт. Что же касается мини и особенно микроэнергетики, то на российском рынке таких производителей практически нет. Рассмотрим подробнее ситуацию с развитием микроэнергетики и альтернативных источников энергии в России.

В 2001 году согласно официальным данным в России на долю альтернативных источников энергии приходилось всего чуть более 0,16% общего энергопроизводства. Планируется, что к 2005 году доля этих источников энергии должна составить около 0,5% от общероссийского производства энергии, но эти планы вряд ли будут выполнены. С другой стороны, даже если эти цифры и будут достигнуты, то в относительных показателях это в 30 раз (а в абсолютных показателях более чем в 150 раз) меньше, чем в США. Если же проанализировать структуру производства альтернативой энергии, то картина станет еще более удручающей.

Так на 2001 год в России действовали:

• · 1 геотермальная станция мощностью 11 МВт;
• · 1500 ветрогенераторов мощностью от 0,1КВт до 16 КВт;
• · 50 микро и 300 малых гидростанций общей мощностью более 2 млрд КВт. ч;
• · 1 приливная станция мощностью 400 КВт;
• · солнечные батареи общей мощностью около 100 КВт;
• · солнечных коллекторов около 100 000 кв.м.;
• · 3000 тепловых насосов мощностью от 10 КВт до 8 МВт.

Заметим, что более половины указанных генерирующих мощностей были введены в строй еще в 70−80-е годы. Кроме того, обращает внимание мизерная доля солнечной энергии, полученной с помощью фотопреобразователей — всего 100 Квт (практически все эти мощности были введены в действие НПО «КВАНТ» в 70-е и 80-е годы). Ну и, наконец, в России полностью отсутствует правовая база для внедрения альтернативных источников энергии. Вместе с тем в последние годы Россия высказывает свое активное желание интегрироваться в мировое сообщество, в том числе и в мировую энергетическую систему. Следовательно, она будет просто вынуждена учитывать и следовать тенденциям развития последней. А как видно из вышесказанного одна из стратегических линий развития мировой энергетики — это явная ориентация на миниэнергетику и, в частности, на альтернативные источники энергии. Последние события с энергоснабжением отдельных регионов России, трудности и перебои с энергоснабжением даже в Москве и Московской области только подтверждают этот вывод.

Что есть на рынке. Сегодня в России достаточно технологических разработок и оборудования для строительства малых ТЭС и ТЭЦ. Одним из оптимальных вариантов для котельных являются паровые турбины малой и средней мощности. Часто в таких турбинах давление пара на выходе выше, чем требуется для нужд производства или коммунальной сферы. Его избыток «гасит» специальное редукторное (дроссельное) устройство. При этом на каждой тонне пара теряется от 40 до 50 кВт энергии. Установка турбины на перепаде давлений позволяет получать электроэнергию почти даром.

Такие турбины — мощностью от 400 кВт до 65 МВт — изготавливаются на Калужском турбинном заводе, входящем в концерн «Силовые машины», на Пролетарском заводе, Кировском заводе, предприятиях «Энергомашкорпорации» и ряде других. Стоимость 1 кВт, включая затраты на монтаж и наладочные работы, в зависимости от мощности турбины, составляет от 250 до 600 долларов.

При отсутствии паровой котельной или трудностях с отводом тепла от паротурбинной установки для получения электроэнергии используются двигатели внутреннего сгорания: газотурбогенераторы, а также электрогенераторы с поршневым приводом (на жидком дизельном топливе или на природном газе). При этом теплота дымовых газов с помощью котлов-утилизаторов также может применяться в производстве и для отопления.

В диапазоне малых мощностей (до 10 МВт) наибольший кпд по электричеству имеют установки с поршневым приводом. Известные дизельные и газопоршневые установки обладают большим ресурсом по сравнению с газотурбинными, а удельная стоимость капитальных вложений (на 1 кВт) — меньше. Такое оборудование, по своим эксплуатационным характеристикам пригодное для использования в энергетике, в России не производится.

Достоинствами газотурбинных установок специалисты считают их относительную компактность, а также неприхотливость в эксплуатации (по сравнению с газопоршневыми). Производство газотурбинного оборудования налажено на некоторых авиационных заводах (НПО «Сатурн», Завод им. В.Я. Климова). По сути, это авиационные двигатели, приспособленные для наземного базирования. Как отмечают специалисты, спрос на такие машины не очень велик и в основном обеспечивается «Газпромом». Остальные заказчики пока лишь присматриваются к конверсионным разработкам наших двигателестроителей.