VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

Устойчивое развитие страны настоятельно требует смещения инвестирования с ископаемых видов топлива (уголь и нефть) на ВИЭ и ЭЭ, что позволит более чистым, более устойчивым источникам энергии занять их законное место лидеров на энергетическом рынке.

Все возобновляемые источники энергии - солнечная энергия, гидроэнергия, биомасса и энергия ветра существуют благодаря деятельности Солнца. Только геотермальная энергия, которая также считается возобновляемой, представляет собой тепло Земли.

Возобновляемая энергия - это внутренний ресурс любой страны. Он имеет потенциал, достаточный для производства и полного или частичного обеспечения страны энергией. Возобновляемые источники энергии - практически неисчерпаемы и всегда доступны благодаря быстрому распространению и совершенствованию современных технологий. Возобновляемые ресурсы являются общепризнанным способом защиты экономики от ценовых колебаний и уменьшения расходов на защиту окружающей среды. Более того, технологии, основанные на использовании возобновляемых источников энергии, являются экологически чистыми из-за отсутствия выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Их применение практически не вызывает образование парникового эффекта и связанных с ним климатических изменений. Кроме того, использование ВИЭ не приводит к образованию радиоактивных отходов. Резюмируя, можно сказать, что возобновляемые источники энергии соответствуют политике защиты окружающей среды, их использование формирует лучшую окружающую среду и обеспечивает устойчивое развитие.

Наше будущее в значительной степени зависит от применения технологических инноваций. Возобновляемые источники энергии смогут в течение будущих десятилетий влиять на изменение общества в целом. Согласно прогнозам, в течение следующих десятилетий значение и доля возобновляемых источников энергии в общем процессе производства энергии будет возрастать. Эти технологии не только сокращают глобальную эмиссию СО₂, но и придают необходимую гибкость процессу производства энергии, делая его менее зависимым от ограниченных запасов ископаемого топлива и мест их расположения.

По единому мнению экспертов, в течение прошедшего периода времени в качестве возобновляемых источников энергии доминировали гидроэнергетика и биомасса. Однако, вполне возможно, что в ХХI веке первенство на энергетическом рынке будет принадлежать ветроэнергетике и фотоэлектрическому преобразованию энергии солнца.

Различные сценарии развития показывают, что доля использования возобновляемых источников энергии в мире к 2010 году будет составлять от 9,9% до 12,5%. Поставленная цель - 12% амбициозная, но реально выполнимая. Человечество действительно нуждается в таких источниках энергии, которые не имеют временных ограничений (являются возобновляемыми) и не загрязняют окружающую среду. Кроме того, уже произведенную энергию необходимо рационально и экономно использовать, включая и наши жилища.

К сожалению, в Республике Казахстан в настоящее время доля альтернативных источников энергии от общего энергопотребления в РК крайне низка и составляет в настоящее время около 0,02%.

Республика Казахстан имеет высокий энергетический потенциал ВИЭ. Например, используя без ущерба для окружающей среды 1-1,5 % поступающей на территорию республики солнечной энергии, можно получать 1,0 - 1,5 ∙ 10 ¹³ кВт×ч в год, что эквивалентно 1,2 – 1,8 млрд. тонн условного топлива, Теоретический потенциал возобновляемых ресурсов и источников энергии только по ветру составляет ориентировочно 1 820 млрд. кВт/ч в год, что в 25 раз превышает объем потребления всех топливно-энергетических ресурсов республики, а экономический потенциал определен более чем в 110 млрд. кВт/ч, что в 1,5 раза больше годового внутреннего потребления энергоресурсов РК.

Солнечная энергия – самый значительный из возобновляемых энергоресурсов. Она является источником других возобновляемых источников энергии: ветра, энергии прилива, волн морей и океанов и т.д. Тепловой поток солнечного излучения на нашу планету составляет 1,5 x 10²⁶ Дж/год. Ежегодное количество солнечной энергии у поверхности земли превышает в 25 раз разведанные запасы угля и в 3-10 тысяч раз больше ежегодно расходуемой человечеством энергии.

Солнечную энергию можно использовать для получения электроэнергии различными способами: преобразованием ее в тепловую энергию и затем в электрическую по схеме теплоэлектростанции (ТЭС), непосредственно ее преобразованием в электрическую энергию при помощи солнечных батарей. Энергию солнца также можно использовать и напрямую для подогрева воды.

Учитывая высокий потенциал солнечной энергии, можно широко применять солнечные коллекторы для нужд теплоснабжения и подогрева воды, тем самым, экономя энергоносители и уменьшая загрязнение окружающей среды.

Фотоэлектрические станции в РК также могут быть широко применены: например, к северу от Кызылорды, где на площади 320 км² можно построить солнечную фотоэлектрическую электростанцию (ФЭС), на которой, даже при кпд 10% , летом можно вырабатывать 10000, а зимой 5000 ГВт∙час электроэнергии.

На территории республики сосредоточены огромные ресурсы энергии ветра. Использование даже 1-2 % этого потенциала может дать ежегодно порядка 102 млрд. кВт·ч (для сопоставления, потребность республики в электроэнергии в 2010 г прогнозируется около 150 млрд. кВт·ч).

Наиболее значительными являются ветроэнергетические ресурсы Джунгарских ворот (17000 кВт∙час/м2). Из других перспективных районов можно отметить Ерментау (3700 кВт∙час/м²), форт Шевченко (4300 кВт∙час/м²), Курдай (4000 кВт∙час/м²) и другие.

Казахстан имеет огромный запас энергоресурсов малых рек. По оценкам потенциальные гидроресурсы малых рек Казахстана составляют около 100 млрд. кВт∙ч, из которых экономически целесообразным к использованию может быть назван потенциал в 10 млрд. кВт∙ч.

В настоящее время все гидроэнергетические ресурсы Казахстана принято характеризовать следующими величинами:

Основная часть потенциала для МГЭС (почти 90%) относится к Восточно-Казахстанской, Алматинской, Южно-Казахстанской и Жамбылской областям. Удельные капиталовложения на 1 кВт установленной мощности для малых ГЭС составляют порядка 1300-2000 долларов, что обеспечивает коммерческую рентабельность их строительства. Конкретная стоимость может быть определена в результате конкретных проработок.

Значительны и перспективные запасы геотермальных вод РК. По прогнозам, их ресурсы превышают 4 трл.т.у.т. Большая их часть (86%) сконцентрирована в пяти юго-западных областях Казахстана: Мангистауской -36%, Западно-Казахстанской – 19%, Актюбинской – 13%, Атырауской – 11%, Кызылординской – 7%. Значительными прогнозными ресурсами располагают также Алматинская (163 млрд. т.у.т.) и Шымкентская (148 млрд. т.у.т) области. В северо-восточной части Казахстана геотермальными ресурсами обеспечена Павлодарская область (99 млн. т.у.т.).

Таким образом, большая часть геотермальных ресурсов РК может быть использована для теплоснабжения и не менее 1/3 ресурсов пригодны для выработки электроэнергии (бинарными циклами). Выработка геотермальной электроэнергии возможна в 9 из 14 областей, при этом 92% соответствующих ресурсов сконцентрированы в Мангистауской, Западно-Казахстанской и Атырауской областях.

То, из чего состоят растения и животные, принято называть биомассой. Основа биомассы – органические соединения углерода, которые в процессе соединения с кислородом при сгорании или в результате метаболизма выделяют тепло. Посредством химических или биохимических процессов биомасса может быть трансформирована в такие виды топлива как газообразный метан, жидкий метанол, твердый древесный уголь.

Городские твердые отходы – твердые бытовые отходы (ТБО) - также могут быть важными источниками энергии.

В Казахстане прямое сжигание биомассы, чаще всего в виде дров применяется в ограниченных районах, только в северо-восточной части страны. Более широкий источник биооплива – отходы с/х производства в виде стеблей хлопчатника и коробочек, стержней, початков кукурузы, соломы, в принципе, повсеместно распространенный, но требует переосмысления.

Вся деятельность по использованию биомассы в республике может иметь экологическую направленность. Ликвидация отходов в целях улучшения экологических и санитарно-эпидемиологических условий часто в этом случае более важна, чем энергетический эффект.

Казахстан является главным производителем зерновых культур, стебли которых могли бы представлять биомассу в количестве свыше 3 млн. тонн. ежегодно. Существует реальная возможность для развития и установки современных заводов по переработке биомассы, работающих на топливе из гранул, полученных из растительных остатков, для децентрализованного производства тепла и электроэнергии в различных местах Казахстана.

Городское население Казахстана (10 миллионов человек) производит почти 2 млн. тонн твердых бытовых отходов в год, из которых 80% утилизируется на суше. Потенциал для производства тепла и энергии на децентрализированных интегрированных заводах по переработке мусора представляет примерно 100–175 МВт в зависимости от того, разделено ли сырье по группам. Предприятия могут получить реальные кредиты на снижение выбросов парниковых газов посредством разработки таких проектов.

Казахстан имеет все возможности для обеспечения внутренних энергетических потребностей и улучшения уровня плодородия сельскохозяйственных земель путем переработки животноводческих отходов на биогазовых установках для получения метана и высокоэффективных жидких удобрений.

Широкое внедрение биогазовых технологий в сельском хозяйстве способствовало бы решению вопросов охраны окружающей среды и снижению общих эмиссий метана в атмосферу с одновременным предотвращением загрязнения почвы и подземных вод и оказало существенное и эффективное влияние на снижение уровня бедности сельских жителе

Республика Казахстан уверенно продвигается по пути устойчивого развития. Теоретические основы для перехода страны к устойчивому развитию были заложены в Концепции перехода Республики Казахстан к устойчивому развитию на 2007 – 2024 годы. Переход к устойчивому развитию в огромной степени зависит от внедрения и использования инновационных технологий, имеющих высокую степень экологической безопасности, направленных на экономию природных ресурсов. Среди таких технологий важное место занимают технологии использования ВИЭ.

Анализ существующего положения и тенденций по использованию ВИЭ в Республике Казахстан показывает, что страна имеет высокий энергетический потенциал ВИЭ.

Значительная часть территории Казахстана имеет благоприятные климатические условия для использования солнечной энергии. В южных районах Казахстана продолжительность солнечного излучения составляет от 2000 до 3000 часов в год.

На территории страны сосредоточены огромные ресурсы энергии ветра. Технически возможный к использованию энергопотенциал ветра Казахстана оценивается в1820 млрд. кВт∙час/год.

Казахстан имеет огромный запас энергоресурсов малых рек - экономически целесообразным к использованию может быть назван потенциал в 10 млрд. кВт∙ч.

Значительны и перспективные запасы геотермальных вод РК, биомассы.

В Казахстане в области ВИЭ работает также ряд национальных, региональных и международных организаций. Особо следует отметить Проект Правительства РК и ПРООН «Казахстан – инициатива развития рынка ветроэнергии».

В стране существуют и частные компании, работающие в области осуществления проектов с использованием ВИЭ.

Страна только вступает на путь крупномасштабного использования ресурсов ВИЭ страны.

В Республике Казахстан в настоящее время доля альтернативных источников энергии от общего энергопотребления крайне низка и составляет около 0,02%.

Главная тенденция при развитии использовании ВИЭ в РК - обеспечение достижения значения целевых показателей перехода к УР по использованию альтернативных источников энергии - доля использования альтернативных источников энергии к общему объему энергопотребления в РК должна достичь 5% к 2024 году.

Патентный поиск показал, что интенсивно патентование ведется в ветроэнергетике и в создании комплексных установок. Наименьшее число разработок приходится на геотермальные установки и установки по использованию энергии биомассы.

Исходя из выполненного научного поиска инновационных технологий на основе ВИЭ предлагаются следующие направления для разработки и внедрения их на территории Республики Казахстан:

- технологии малых ГЭС, микро-гидроэлектростанций различных мощностей;

- технологии солнечные теплоэнергетических установок;

- технологии извлечения геотермальной энергии с использованием покинутых шахт;

-технологии тепловых насосных установок с различными источниками низкопотенциального тепла (грунт, вода, воздух);

- технологии биогазоэнергических установок;

- технологии по использованию биогаза полигонов бытовых отходов;

- технологии по использованию энергии ветра - ветровые энергетические установки;

- технологии по использованию гибридных энергетических установок;

- технологии тонкопленочных фотоэлектрических преобразователей.

В Казахстане следует работать над внедрением в практику инновационных технологий и проектов, основанных на использовании ВИЭ и ресурсов, а также на энергосберегающих технологиях, безопасных для окружающей среды.

Повышение эффективности использования энергии и всемерное использование ВИЭ должны стать основными направлениями в энергетической политике для достижения целей устойчивого развития в соответствии с Концепцией перехода Республики Казахстан к устойчивому развитию на 2007 – 2024 годы.

Код для цитирования: Скопировать