Актуальность использования возобновляемых источников энергии для энергосбережения в Омской области

В Омской области добыча топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) ведется в незначительных объемах, хотя начальные суммарные извлекаемые ресурсы нефти и газа оцениваются в 70 млн т и 755 млрд м³, соответственно [Мастепанов А. М. Экономика и энергетика регионов Российской Федерации М.: Экономика, 2001. 476 с].

Из-за этого область испытывает острый дефицит ТЭР (таблица 1), тормозящий её развитию, в том числе из-за отсутствия действенной программы по энергосбережению.

Таблица 1

Потребление и производство ТЭР в Омской области в 1999 г.

Развитие энергосбережения в регионе — требование времени, поскольку в нашем федеральном округе огромный отрицательный баланс по природному газу (табл. 2).

Производство и потребление газа в Сибирском федеральном округе в 1999 г., млн м³

Округ находится практически в полной зависимости от поставок газа, центр добычи которого медленно, но неотвратимо перемещается на Ямал. Такая обеспеченность ТЭР, конечно же, самым непредсказуемым образом отражается на надежности и стоимости энергообеспечения, особенно рассредоточенных потребителях энергии.

Стоимость энергии и затрат на энергообеспечение в удаленных муниципальных образованиях складывается из следующих факторов: структуры формирования себестоимости и тарифов на электроэнергию; пространственного распределения электропотребления; тепловой защиты зданий; «перетопов» (таблица 3, рисунок 1 и таблицы 4, 5).

Структура формирования себестоимости и тарифов на централизованную электроэнергию такова, что если принять себестоимость производства и распределения электроэнергии за 100%, то её составляющие по ступеням образования будут следующие (таблица 3).

Таблица 3

Структура формирования себестоимости и тарифов на электроэнергию [Паршуков Н.П., Лебедев В. М. Источники и системы теплоснабжения города. Омск, Омская областная типография, 1999. 168 с].

Из таблицы 3 следует, что себестоимость выработки электроэнергии электростанциями составляет всего около ?₄ от полной себестоимости и это связано в основном с тем, что в России очень крупные ТЭС, ТЭЦ, ГЭС и т. д. с огромными распределяющими сетями.

Так общая протяженность сельских распределительных электрических сетей в Омской области составляет 41 тыс. км (2009 г.). Обще количество потребителей электроэнергии 775 тыс. Численность обслуживающего персонала около 2,5 тысячи человек.

В регионе имеется по несколько сотен поселений с населением не более 250 человек. Существующая система их электроснабжения выполнена, как правило, на основе радиальных не зарезервированных цепей 6/10 кВ и ненадежна, что приводит к повышенным затратам материальных и трудовых ресурсов на её эксплуатацию. Длина воздушных линий электропередачи составляет несколько десятков километров (рисунок 1), а среднегодовая нагрузка понижающих трансформаторов — 3 — 4% установленной мощности.

Фактические потери электроэнергии в таких сетях соизмеримы с полезным потреблением. В настоящее время повышенные затраты на электроснабжение этих поселений покрываются за счет их перекрестного субсидирования другими группами потребителей путем утверждения единого по энергосистеме тарифа на электрическую энергию для населения.

Однако такое положение с субсидированием не может оставаться сколь угодно долго, несмотря на то, что потребление электроэнергии сельскими жителями крайне мало.

Рисунок 1 Пространственное распределение электропотребления (точками обозначены поселения) [Мещеряков В.А., Федянин В. Я. Инновационные технологии обеспечения энергией сельских потребителей, расположенных на юге Западной Сибири //Теплоэнергетика. 2009. № 6. С. 64 — 68].

Также важным обстоятельством, ведущим к расточительному потреблению ТЭР на селе, это очень низкая тепловая защита сельских зданий (таблица 4), построенных в эпоху дешевых энергоносителей, что приводит к перерасходу потребляемого топлива.

Таблица 4

Уровень теплозащиты сельских зданий.

Из-за этого удельный расход тепловой энергии на отопление в сельской местности в 2 — 5 раз превосходят современные нормативы. А ведь доставка топлива в удаленные поселения связана с повышенным расходом финансовых и материальных ресурсов.

Летом работа муниципальных котельных очень неэффективна. Коэффициент использования установленной мощности малых котельных невысок — не более 20 — 30%. В случае отсутствия разбора горячей воды, она, остывая в теплотрассах, греет только улицу. В это период времени присутствует, так называемый летний «перетоп».

Технологические перерывы в теплоснабжении также не дешевы. Удельный расход условного топлива на растопку паровых котлов из холодного состояния (после более 12 часов простоя после останова котла продолжительность его растопки составляет 3 часа), кг/ГДж, определяется по формуле [Лебедев В. М. Определение технико-экономических показателей по затратным статьям тарифа на отпускаемую тепловую энергию промышленно-отопительными котельными: Учебное пособие / В. М. Лебедев, В. В. Овсянников, Ю. А. Усманов, В. Г. Воронин, Е. П. Рожкова; Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 1999. 94 с.165]:

где — количество растопок из холодного состояния за соответствующий период; - расход условного топлива на одну растопку котла из холодного состояния, кг; - число часов работы котла в соответствующем расчетном периоде; - число часов работы котла в растопочном режиме, ч.

В связи с этим приведем результаты исследования Абрамовых [Абрамов Ал.А., Абрамов Ан.А. Экономическая эффективность наладки центральных котельных районных центров Омской области //Энергосбережение и энергетика Омской области. № 3. 2005. С. 91 -96], в частности, данные по «перетопу» в райцентрах Омской области (таблица 5).

Таблица 5

Данные состояния теплоснабжения от центральной котельной райцентров Омской области (масштаб цен 2005 г.).

Исходя из данных таблицы 5 летнее горячее водоснабжение, как минимум в 2 раза выше, по сравнению со стоимость тепловой энергии, при работе котельной зимой.

Это согласуется с данными Ф. А. Поливоды [Поливода Ф. А. Оптимизация КПД системы теплоснабжения / Ф. А. Поливода // Промышленная энергетика. 2009. № 5. С. 31 — 38] для теплосетей централизованного теплоснабжения, при малом расходе теплоносителя когда КПД теплосети () стремится к нулю. Существует фиксированная точка минимального расхода в которой При малой подаче воды по трубе, когда температура наружного воздуха плюсовая и разбор горячей воды мал (ночью он снижается до 5 — 10% расчетного значения [Батухтин А. Г. Влияние протяженности тепловых сетей на режимы отпуска теплоты от ТЭЦ с учетом функционирования ротребителей / А. Г. Батухтин, О. Е. Куприянов // Промышленная энергетика. 2005. № 5. С. 39 — 41]), она просто остывает, не успев дойти до потребителя (ограничение функции КПД «снизу»).

Так при наружной температуре минус 5? С, при плюс 8? С. Таким образом, КПД сети снижается на 33%.

В комбинированных системах теплоснабжения отмечается «излом» температурного графика. Это объясняется необходимостью согласно СНиП 2.04.01 — 85 иметь температуру горячей воды в местах разбора 60? С при открытой и 50? С при закрытой системах теплоснабжения. Происходит «перетоп» жилых помещений, поскольку температуру воды в подающем трубопроводе необходимо поддерживать равной 65? С, а в обратном 45? С. Уменьшается эффективности теплосети до .

Из приведенного выше вытекает, что стратегическое развитие энергосбережения Омской области необходимо связывать с широким использованием ВИЭ и вторичных ТЭР.

Предпринимаемые ранее попытки снизить себестоимость не только электроэнергии, но и тепловой энергии за счет распределенной топливной энергетики в силу известных причин не были реализованы.

Призрачность успеха «богатых» стран впервые стала понятной после первого энергетического кризиса 1973 г. Тогда же стала очевидной и роль энергоресурсосбережения, как первого, и пока единственного понятного, условия сохранения относительно устойчивого экономического развития.

По всей видимости, используя исторический опыт и факты, аналогичные приведенным выше, руководство стран ЕС теперь рассматривает развитие энергетики ВИЭ как основу третьей технологической революции. Не зря в Европе одним из условий вступления стран Восточной Европы в ЕС является достижение доли энергетики ВИЭ в общем топливно-энергетическом балансе страны 8%.