Влияние тэц на окружающую среду: Воздействие ТЭС на окружающую среду

Содержание

ТЭЦ загрязняют воздух Алматы во много раз больше, чем транспорт. Акимат об этом знает.

6. Ядовитое облако от выбросов ТЭЦ-3 висит над городом и не рассеивается.

AUA: В каком районе Алматы сейчас самый загрязненный воздух, и где самая сложная статистика по заболеваниям?

Между Алмалинским и Бостандыкским районами. Между Райымбека и Гоголя и от Сейфуллина до Восточной объездной – первое пятно. Второе – над Алатауским районом, это дислокация ТЭЦ-3. Там самый высокий уровень загрязнения.

Проблема не только в самих выбросах, а еще и в специфике горно-долинной циркуляции воздуха. У нас очень слабый ветровой режим. Облако, которое возникает над ТЭЦ-3, болтается над Мамыром и Аксаем и доходит до Орбиты. А это спальные районы с очень высокой заселенностью. Облако висит над городом, оно никуда не уходит, не рассеивается.

Переход на электротранспорт, который пропагандировал Байбек, лишь усугубит эту проблему. Нет смысла пересаживать людей на электромобили, а электроэнергию производить на угольных ТЭЦ! Так вы только увеличите выбросы.

7. Как решить проблему выбросов?

Переходить на возобновляемые источники энергии, внедрять стандарты строительства, строить мусоросжигающие заводы.

 

Потребность Алматы в электроэнергии зимой – примерно 6,5 тысяч гигакалорий в час. Газ дает только 20% этого объема. Мойнакская ГЭС, Капчагайская ГЭС, ветровые установки по официальной статистике покрывают лишь 6% потребности в электроэнергии. Все остальное – от сжигаемого угля.

 

Почему у нас не развивается альтернативная энергетика? Мы предлагаем инвесторам строить солнечные парки, ветровые станции, гидроэлектростанции. Обещаем закуп электроэнергии по “зеленым” тарифам, говорим, что инвестиции окупятся менее чем за 3 года. Шикарные условия! Но ни один такой проект не состоялся.

Никакой инвестор не станет вкладывать деньги в то, у чего нет рыночной адекватности. Гринтарифы на 2017 год – 45 тг за один кВт, а угольная энергетика продает по 8 тг за кВт. Разница несопоставимая! Пока есть дешевая энергетика, и на нее не накладываются выплаты за эмиссии по европейскому тарифу – 12 долларов за тонну, кто будет переплачивать за “зеленую”?

AUA: Какое решение вы предлагаете?

Нам нужна массовая энергетика. Можно пойти европейским путем. У них строительные нормы включают жесткое положение: нельзя ввести в эксплуатацию объект, если не обеспечить его автономной электроэнергией и теплом. От наших частных девелоперов и застройщиков такого не требуют. А если бы это правило было закреплено на муниципальном уровне, застройщики были бы вынуждены искать выход.

Что мы предлагали? С 1 января 2018 года корпоративный подоходный налог, который раньше взимался в республиканский бюджет, уходит в местный. Для Алматы это – пополнение в 252 миллиарда тенге ежегодно. Эти деньги можно потратить на муниципальный лизинг.

Система такая: коммерческая недвижимость потребляет электроэнергию и тепло, которого не хватает в бюджетной сфере. Мы перенаправляем эту энергию в больницы и школы, а бизнесу предоставляем муниципальный лизинг. Объявляем конкурс и выбираем компанию, которая ставит на эту недвижимость энергоэффективные установки, а потом сама собирает коммунальные платежи. Здания становятся независимы от центральных сетей, комуслуги для жителей не дорожают, а инвестор получает на это беспроцентный или льготный заем. Мы сделали финансовый расчет для среднестатистического ЖК. Инвестиции на энергоэффективные установки окупаются за 5 лет, дальше чистая прибыль.

Мы предоставили акимату все эти предложения, и также свои идеи по утилизации твердо-бытовых отходов.

 

В Алматы в год производится примерно 600 кг мусора на душу населения. На этот объем городу будет достаточно двух мусоросжигающих заводов. Мы посчитали: за счет сжигания мусора заводы смогут вырабатывать примерно 200 мегаватт тепловой энергии в час. И заодно решат проблему полигонов и загрязнения грунтовых вод.

 

AUA: Сортировка – не вариант?

Нет. Почему загнулся мусоросортировочный цех Алматы, несмотря на гигантский объем пластиковых отходов? Он существовал на дотационной подушке. Из 600 кг мусора можно было извлечь только 60 кг пластика, чтобы выработать из него полимерную вату. Остальные 540 кг приходилось захоронять на полигонах, ничего не производя.

Этот объем оправдывался только за счет дотаций за каждую тонну мусора, принятую на переработку. Дотации прекратились – и заводы встали. А если бы 10% мусора утилизировали, а остальные 90% сжигали и производили тепловую энергию, завод мог бы зарабатывать.

Экологические проблемы и последствия использования тепловых электростанций

Принцип работы тепловых электростанций (ТЭС) заключается в сжигании топлива в топках паровых котлов, где образуется тепловая энергия пара. Через паровую турбину энергия пара преобразуется в механическую, которая в турбогенераторе превращается в электроэнергию. Около 90% всей электроэнергии вырабатывается на тепловых электростанциях. Но и по степени воздействия на окружающую среду теплоэнергетика стоит тоже на первом месте. В связи с этим актуальность снижения негативного влияния теплоэлектростанций на экологию ни у кого не вызывает сомнений.

Содержание:Показать

Основные экологические проблемы тепловых электростанций

Процесс преобразования тепловой энергии в электрическую включает в себя три стадии:

  1. Начальная — добыча, переработка и транспортировка топлива.
  2. Основная — производство тепла или электроэнергии.
  3. Заключительная — транспортировка и переработка отходов, их удаление.

Любая стадия технологического цикла оказывает существенное влияние на окружающую среду.

Вредные выбросы в атмосферу

Основными видами органического топлива, используемыми на тепловых электростанциях, являются газ, мазут, сланцы, уголь, торф. Среди них природный газ признан самым экологически безопасным топливом.

Уже на начальном этапе добычи топлива происходят значительные выбросы с мест добычи, например, с угольных разрезов. Пыль, углекислый газ, оксид азота и другие вещества, образующиеся при взрывных работах и выхлопах мощного карьерного транспорта, загрязняют территорию в радиусе 3-4 км от мест разработок.

При сжигании указанных видов топлива в атмосферу попадают токсические вещества:

  • природного газа — оксиды углерода, оксиды азота, бензапирен;
  • угля — к вышеперечисленному добавляются оксиды серы, зола, радиационные составляющие минеральной части;
  • мазута — добавляются оксиды ванадия.

Чем грозит человечеству глобальное загрязнение воздушной оболочки нашей планеты?

Читать

Определение степени загрязнения воздуха с помощью индекса загрязнения атмосферы

Подробнее

Загрязнение атмосферы Земли: классификация по виду и составу

Смотреть

Разрушение озонового слоя

Находясь в 30 км от поверхности земли, озоновый слой выполняет защитную функцию, поглощая излишнее агрессивное ультрафиолетовое излучение. Содержание в отводящих дымовых газах тепловых электростанций некоторых продуктов горения влияет на сохранность озонового слоя земли. Соединения водорода, азота и хлора в стратосфере вступают в реакцию с озоном и разрушают его. Образуются дыры в озоновом слое, которые приводят к повышению активности солнечной радиации. Это негативно влияет на растения, нарушая процессы фотосинтеза, а также на животных и человека, провоцируя ожоги и кожные болезни.

На улицы города опустился густой желтый туман. Есть ли повод для беспокойства и как обезопасить свое здоровье?

Читать

Аварии с выбросом радиоактивных веществ, определившие путь развития ядерной энергетики

Подробнее

Экологические катастрофы: неизбежность или халатность? Основные причины и классификации катастроф

Смотреть

Основные виды естественных и искусственных источников загрязнения атмосферы и вред, которые они наносят

Далее

Кислотные дожди

Продукты горения органического топлива, такие, как метан, угарный газ, хлорфторуглероды, какое-то время находятся во взвешенном состоянии, а затем выпадают на землю в виде осадков, загрязняя почву и водоёмы. В частности, соединения серы и азота под действием солнечного света окисляются и образуют кислотные дожди. Они губительны для растений, вызывая химические ожоги и отмирание его частей, ухудшают качество сельскохозяйственной продукции. Человек, попав под кислотный дождь, рискует заболеть бронхо-лёгочными и сердечно-сосудистыми болезнями.

Вследствие чего образуются газы, приводящие к парниковому эффекту на планете?

Читать

Человек по отношению к природе: разрушитель или хранитель?

Подробнее

Сточные воды

Все стадии технологического процесса в теплоэлектростанциях требуют большого расходования воды. Большая часть воды направляется на охлаждение конденсаторов паровых турбин.

Около 7% от общего расхода воды станцией приходится на химическую промывку систем зольного, шлакоудалительного и прочего оборудований. Как правило, это растворы едкого натра, соляной кислоты, солей аммония. Они и являются основными составляющими примесного загрязнения сточных вод теплоэлектростанций.

Кроме этих химических элементов, сточные воды несут в себе нефтепродукты, фенолы, ванадий, фтор, различные реагенты и осветлители. При сбросе в водоёмы сточные воды предприятий теплоэнергетики неизбежно вызывают серьёзное химическое загрязнение окружающей гидросферы. Это приводит к уменьшению популяций гидробионтов и цепной реакции угнетения всей флоры и фауны водоёма.

Основные источники и виды загрязнения подземных вод

Читать

Основные источники химического загрязнения воды

Подробнее

Тепловое загрязнение

Представляет опасность и тепловое воздействие с охлаждающей водой, которое провоцирует так называемое тепловое загрязнение водоёмов. Даже при незначительном повышении температуры в водоёме ускоряются все химические реакции, увеличивается дефицит кислорода. Типично водные объекты могут со временем превратиться в болотные. Как следствие, в таком водоёме поражается фауна, сокращается прирост водорослей, рыба становится малоподвижной, мало ест и плохо размножается. Прирост на 3 градуса по сравнению со среднемесячной температурой в водоёме представляет серьёзную угрозу рыбному хозяйству.

Экологические проблемы современной России

Читать

Парниковый эффект, его участие в будущем Земли

Подробнее

Влияние вырубки лесов на мировую экологию

Смотреть

Проблемы, связанные с отходами

Ежегодно тепловые электростанции оставляют тонны твёрдых отходов в виде золы, шлака. Их практически не утилизируют, складируя на специальных полигонах. Эти территории становятся очагами захоронения таких токсичных веществ, как тяжёлые металлы, оксиды кремния и алюминия, бензапирен.

Почва накапливает в себе все загрязнители, становясь не пригодной для какого-либо иного использования.

Токсические испарения поднимают мелкодисперсные вещества в атмосферу, а дождевые и талые воды приносят загрязнители со свалок и полигонов в ближайшие водные объекты.

Тяжелые металлы – наиболее опасные элементы, способные загрязнять почву

Читать

Возможно ли решение современных экологических проблем в глобальном масштабе

Подробнее

Иные загрязнения

Вблизи тепловых электростанций, работающих на угле, а также рядом с полигонами их отходов, всегда превышен естественный радиационный фон. Это обусловлено содержанием в угле радиоактивных изотопов, которые попадают в окружающую среду вместе с другими продуктами сгорания.

Естественные и антропогенные источники радиоактивного загрязнения

Читать

Влияние старых и новых атомных электростанций на экологию

Подробнее

Работа тепловых электростанций также способствует электромагнитному и шумовому загрязнению окружающей среды.

Экологические последствия работы ТЭС

При дальнейшем активном использовании тепловых электростанций становятся неотвратимы такие последствия:

  • количество невозобновляемых природных ресурсов, используемых в качестве топлива, подходит к концу;
  • возникает дефицит кислорода из-за выжигания, парниковый эффект;
  • происходит деградация водоёмов и почв, заражённых выбросами тепловых электростанций;
  • изменяется микроклимат и ландшафт прилежащих районов;
  • наносится вред качеству жизни и здоровью населения.

Будущее угольных ТЭС становится неопределенным — Российская газета

В мировом топливно-энергетическом балансе у угля сейчас самая большая доля среди первичных источников энергии: около 40 процентов. Генерацию на основе твердого топлива используют минимум 77 стран мира, включая Россию. Конкретно в нашей стране уголь обеспечивает примерно пятую часть всей производимой электроэнергии.

Популярность угольной генерации объяснятся прежде всего доступностью топлива. Особенно в странах, где сосредоточены основные его запасы: Россия, США, Китай, Индия, ЮАР, Индонезия, Австралия, Казахстан, Украина, Германия и др. Китай лидирует по количеству угольных ТЭС и является самым крупным потребителем угля в мире.

«Перспективы у угольной энергетики более чем хорошие, — считает доцент кафедры экономики промышленности РЭУ им. Г.В. Плеханова Вадим Свирчевский. — Разработки залежей угля играют все большую роль в энергобалансе многих стран, особенно КНР».

Вместе с этим уголь является и самым «грязным» топливом, лидируя по выбросам углекислого газа в атмосферу. Однако уголь углю рознь. Так, например, ТЭС, сжигающие низкокачественный лигнит (бурый уголь), могут выбрасывать в атмосферу до 1200 тонн CO2 на один ГВт/час вырабатываемой электроэнергии. Высококачественный уголь выделяет при сжигании гораздо меньше диоксида углерода. Влияет и технология сжигания. Внедрение инноваций позволяет значительно уменьшить негативное влияние на окружающую среду.

«Современные технологии позволяют значительно снизить воздействие угольных электростанций на окружающую среду, как с точки зрения уменьшения объемов выбросов традиционных загрязняющих веществ (оксида серы и азота), так и парниковых газов. Для решения этой задачи может использоваться новейшая технология улавливания и захоронения углекислого газа — CCS», — рассказывает директор по операционной работе кластера энергоэффективных технологий фонда «Сколково» Олег Перцовский.

Однако даже самая современная угольная электростанция не в состоянии конкурировать по степени чистоты с газовыми станциями, по крайней мере при сопоставимых инвестициях.

«Использование самых современных технологий очистки резко повышает затраты на строительство угольных электростанций, делая их неконкурентоспособными, — считает Олег Перцовский. — С экономической точки зрения при выборе технологии для строительства новой электростанции для сравнения часто используют такой показатель, как LCOE (приведенная стоимость электроэнергии, включающая в себя как капитальные, так и прогнозные текущие затраты на протяжении жизненного цикла электростанции).

И в различных странах соотношение эффективности тех или иных электростанций отличается. В некоторых европейских государствах электроэнергия, производимая на угольных электростанциях, по этому показателю дешевле конкурентов. Однако внедрение технологии CCS повышает экологичность, но делает такую угольную ТЭС неконкурентоспособной.

Современные технологии позволяют снизить воздействие угольных электростанций на окружающую среду

По данным Всемирной угольной ассоциации, даже самые современные угольные электростанции выбрасывают в атмосферу около 800 тонн CO2 на один ГВт/час. Это примерно в два раза больше, чем выбросы от газовой электростанции и в 50-100 раз выше выбросов от атомной, ветровой и солнечной электростанций.

Специалисты Международного энергетического агентства считают, что даже внедрение новейших технологий улавливания и захоронения углекислого газа на угольных ТЭС не делает их по-настоящему экологичными, так как остаточные выбросы все равно слишком высоки.

Экологические требования с каждым годом ужесточаются по всему миру. Многие страны добровольно отказываются «коптить небо» и переходят на более дружелюбные по отношению к окружающей среде источники энергии. На сегодня 27 стран добровольно присоединились к Альянсу поэтапного отказа от угольной генерации. Даже Китай — мировой лидер по выбросам CO2 в атмосферу — планирует сократить использование угля вдвое к 2030 году. Кроме того, в связи с курсом на повышение экологичности производств китайское правительство намерено ввести национальную систему торговли квотами на выбросы двуокиси углерода, а также ограничить строительство новых угольных ТЭС.

Сегодня 27 стран добровольно присоединились к альянсу поэтапного отказа от угольной генерации

В Индии, одной из крупнейшей по потреблению угля стран, также постепенно сокращается количество угольных станций. В частности, в ближайшей перспективе Индия намерена отказаться от 48 ГВт угольной энергии из-за несоответствия ТЭС экологическим требованиям.

Эксперты считают, что общемировая тенденция лояльности к окружающей среде не дает стимулов к развитию угольной генерации, по крайней мере на современном технологическом этапе развития. Пока в фаворитах — возобновляемые источники энергии (ВИЭ).

«Объем инвестиций в ВИЭ в 2017 году в мире превысил совокупные инвестиции в угольную и газовую генерацию, вместе взятые, — рассказывает Олег Перцовский. — Рост объемов чистой энергии в некоторых странах действительно начал замедляться, что связано со сложностью управления системой, которая критично зависит от времени суток и погоды. Но эта проблема может быть решена благодаря использованию накопителей, цены на которые снижаются по мере развития технологий».

Удешевление альтернативной энергии делает ее весьма доступной для многих стран, в том числе развивающихся. В частности, эксперты считают, что, например, у Индии есть все шансы перейти на ВИЭ, поскольку стоимость чистого киловатта здесь уже сопоставима со стоимостью угольного и склонна к дальнейшему снижению.

«Динамика внедрения инноваций в сфере возобновляемой, в первую очередь солнечной, энергетики, а также в сфере технологий накопления энергии позволяет предположить, что зеленые источники будут становиться более экономически выгодными по сравнению как с угольной, так и с газовой генерацией во всем мире», — уверен Олег Перцовский.

Инфографика «РГ» / Леонид Кулешов / Ирина Фурсова

Влияние сточных вод теплоэнергетики на окружающую среду



Существует неразрывная взаимосвязь и взаимозависимость условий обеспечения теплоэнергопотребления и загрязнения окружающей среды. Взаимодействие этих двух факторов жизнедеятельности человека и развитие производственных сил привлекает постепенное внимание к проблеме взаимодействия теплоэнергетики и окружающей среды.

Ключевые слова: энергетика, сточная ода, системы охлаждения, тепловое загрязнение

На современном этапе проблема взаимодействия энергетики и окружающей среды приобрела новые черты, распространяя влияние на огромные территории, большинство рек и озёр, громадные объёмы атмосферы и гидросферы Земли. Ещё более значительные масштабы энергопотребления в обозримом будущем предопределяют дальнейшее интенсивное увеличение разнообразных воздействий на все компоненты окружающей среды в глобальных масштабах [1].

Эксплуатация тепловых электрических станций связана с использованием большого количества воды [2]. Основная часть воды (более 90 %) расходуется в системах охлаждения различных аппаратов: конденсаторов турбин, масло- и воздухоохладителей, движущихся механизмов и др.

Сточной водой является любой поток воды, выводимый из цикла электростанции.

К сточным, или сбросным, водам кроме вод систем охлаждения относятся: сбросные воды систем гидрозолоулавливания (ГЗУ), отработавшие растворы после химических промывок теплосилового оборудования или его консервации: регенерационные и шламовые воды от водоочистительных (водоподготовительных) установок: стоки, загрязненные нефтью, растворы и суспензии, возникающие при обмывах наружных поверхностей нагрева, главным образом воздухоподогревателей и водяных экономайзеров котлов, сжигающих сернистый мазут.

Одним из факторов взаимодействия ТЭС с водной средой является потребление воды системами технического водоснабжения, в том числе, безвозвратное потребление воды. Основная часть расхода воды в этих системах идёт на охлаждение конденсаторов паровых турбин. Остальные потребители технической воды (системы золо- и шлакоудаления, химической водоочистки, охлаждения и промывки оборудования) потребляют около 7 % общего расхода воды. В тоже время именно они являются основными источниками примесного загрязнения.

Например, при промывке поверхностей нагрева котлов и агрегатов серийных блоков ТЭС мощностью 300 МВт образуется до 10000 м3 разбавленных растворов соляной кислоты, едкого натра, аммиака, солей аммония.

Кроме того, сточные воды ТЭС содержат ванадий, никель, фтор, фенолы и нефтепродукты. На крупных электростанциях расход воды, загрязнённой нефтепродуктами (масла и мазут), доходит до 10-15 м3/ч при среднем содержании нефтепродуктов 1-30 мг/кг (после очистки). При сбросе их в водоёмы они оказывают пагубное влияние на качество воды, водные организмы.

Представляет опасность и так называемое тепловое загрязнение водоёмов, вызывающее многообразные нарушения их состояния. ТЭС производят энергию при помощи турбин, приводимых в движение нагретым паром, а отработанный пар охлаждается водой. Поэтому от электростанций в водоёмы непрерывно поступает поток воды с температурой на 8-12ºC превышающей температуру воды в водоёме.

Крупные ТЭС сбрасывают до 90 м3/с нагретой воды. Нагрев воды в любом месте реки не должен превышать больше чем на 3ºC максимальную температуру воды реки, которая принята равной 28ºC. Тепловое загрязнение может привести к печальным последствиям.

По прогнозам изменение характеристик окружающей среды (повышение температуры воздуха и изменение уровня мирового океана) в ближайшие 100-200 лет может вызвать качественную перестройку окружающей среды (стаивание ледников, подъём уровня мирового океана на 65 метров и затопление обширных участков суши).

Проблема утилизации промывной воды является актуальной для крупных станций водоподготовки в России. В процессе водоподготовки на фильтровальных станциях образуется большое количество промывной воды фильтров и контактных осветлителей (15 — 30 % от объема обрабатываемой воды). Для промывной воды, сбрасываемой со станций, характерны высокие значения концентраций алюминия, железа, взвешенных веществ, окисляемости, что негативно сказывается на состоянии водоемов, принимающих данный вид сточных вод.

Согласно СНиП 2.04.02-84 промывные воды следует направлять на повторное использование, однако на практике не удается полностью утилизировать промывные воды по ряду причин: ухудшение процессов хлопьеобразования и отстаивания взвеси, сокращение продолжительности фильтроциклов. В настоящее время большая часть (~75 %) промывных вод либо сбрасывается в бытовую канализацию, либо, после предварительного отстаивания (или без него), в природный водоем. При этом в первом случае значительно возрастает нагрузка на канализационные сети и сооружения биологической очистки, нарушается их нормальный режим работы. Во втором случае происходит загрязнение природных водоемов токсичным осадком, что негативно сказывается на их санитарном состоянии [3].

Природные водоемы представляют собой сложные экологические системы (экосистемы) существования биоценоза — сообщества живых организмов (животных и растений). Эти системы создавались в течение многих тысячелетий эволюции живого мира. Водоемы являются не только сборниками и хранилищами воды, в которых вода усредняется по качеству, но в них непрерывно протекают процессы изменения состава примесей — приближение к равновесию. Оно может быть нарушено в результате человеческой деятельности, в частности сброса сточных вод ТЭС.

Снижение отрицательного влияния ТЭС на водоемы осуществляется следующими основными путями: очисткой сточных вод перед их сбросом в водоемы, организацией необходимого контроля; уменьшением количества сточных вод вплоть до создания бессточных электростанций; использованием сточных вод в цикле ТЭС; усовершенствованием технологии самой ТЭС.

Литература:

  1. Семенов, И. В и др. Мониторинг в системе обеспечения экологической безопасности гидротехнических объектов // Гидротехническое строительство. — 1998. — № 6. С 33-40.
  2. Скалин, Ф. В., Канаев А. А., Кооп Л. З. Энергетика и окружающая среда. — Л.: Энергоиздат, 1981. — 280 с.
  3. Кормилицын, В. И., Цицкшивили, М. С., Яламов, Ю. И. Основы экологии. — М.: Интерстиль, 1997. — 368 с.

Эксперты: цифровизация угольных ТЭС может снизить цены на электроэнергию и выбросы СО2 — Экономика и бизнес

ТАСС, 23 сентября. Внедрение цифровых технологий в угольной генерации приведет к повышению эффективности работы теплоэлектростанций (ТЭС), работающих на угле, и снижению выбросов парниковых газов. Об этом говорится в отчете Центра по изучению экологически чистого угля Международного энергетического агентства (МЭА).

«Цифровые угольные электростанции могут работать с оптимальной эффективностью, что приведет к значительному сокращению выбросов CO2 от угольной энергетики и минимизировать воздействие на окружающую среду в соответствии с целями устойчивого развития ООН. Кроме того, цифровизация поможет снизить расходы топлива, приведя к снижению стоимости электроэнергии, оптимизировать расходы на эксплуатацию и техническое обслуживание, повысить надежность работы станций и сделать ее более гибкой», — отмечается в документе Центра по изучению экологически чистого угля МЭА.

В отчете отмечается, что в будущем угольные электростанции будут ориентироваться на облачные сервисы, которые позволят получать в режиме реального времени потоковые данные и связывать их на единой цифровой платформе на уровне одной электростанции или группы электростанций. Цифровая платформа будет систематизировать данные на всех этапах производства электроэнергии, а также на этапах ее распределения и передачи.

«Цифровая платформа может эффективно выполнять сложные операции по выработке электроэнергии и привести к оптимальным эксплуатационным и экологическим характеристикам, повысить гибкость, надежность, безопасность и рентабельность работы угольной генерации», — добавляется в отчете.

Цифровизация для эффективности

По мнению Центра по изучению экологически чистого угля МЭА, промышленный интернет-вещей может использоваться при строительстве угольных электростанций для сбора, передачи, анализа и управления данными, применение искусственных нейронных сетей и имитационных моделей поможет заблаговременно выявлять ошибки и заблаговременно предотвращать возникновение проблем на станциях, а использование цифровых двойников поможет в моделировании отдельного оборудования и оценить влияние от будущей модернизации на технологические процессы всего предприятия.

«Цифровые инструменты могут обнаруживать любые аномалии или операционные проблемы, оценивать вероятность отказов оборудования, их причины и когда они могут произойти, а также рекомендовать пути быстрого решения проблем. В результате отключения сводятся к минимуму, время безотказной работы и срок службы электростанций увеличивается, что приводит к снижению затрат на эксплуатацию и техническое обслуживание», — отмечает организация.

Экологические проблемы энергетического обеспечения человечества

Экологические проблемы энергетического обеспечения человечества

Введение.
Энергия
– проблемы роста потребления

    Энергетический
кризис

явление, возникающее, когда спрос на энергоносители значительно выше
их предложения. Его причины могут находиться в области логистики,
политики или физического дефицита.

   
Потребление
энергии является обязательным условием существования человечества.
Наличие доступной для потребления энергии всегда было необходимо
для удовлетворения потребностей человека, увеличения
продол­жительности и улучшения условий его жизни.
   
История
цивилизации – история изобретения все новых и новых методов
преобразования энергии, освоения ее новых источников и в конечном
итоге увеличения энергопотребления.
   
Первый
скачок в росте энергопотребления произошел, когда человек научился
добывать огонь и использовать его для приготовления пищи и обогрева
своих жилищ. Источниками энергии в этот период служили дрова и
мускульная сила человека. Следующий важный этап связан с изобретением
колеса, созданием разнообразных орудий труда, развитием кузнечного
производства. К XV
веку средневековый человек, используя рабочий скот, энергию воды и
ветра, дрова и небольшое количество угля, уже потреблял
приблизительно в 10 раз больше, чем первобытный человек. Особенно
заметное увеличение мирового потребления энергии произошло за
последние 200 лет, прошедшие с начала индустриальной эпохи, –
оно возросло в 30 раз и достигло в 1998 г. 13.7 Гигатонн
условного топлива в год. Человек индустриального общества потребляет
в 100 раз больше энергии, чем первобытный человек.
   
В
современном мире энергетика является основой развития базовых
отраслей промышленности, определяющих прогресс общественного
производства. Во всех промышленно развитых странах темпы
развития энергетики опережали темпы развития других отраслей.
   
В
то же время энергетика – один из источников неблагоприятного
воздействия на окружающую среду и человека. Она влияет на
атмосферу (потребление кислорода, выбросы газов, влаги и твердых
частиц), гидросферу (потребление воды, создание искусственных
водохранилищ, сбросы загрязненных и нагретых вод, жидких
отходов) и на литосферу (потребление ископаемых топлив,
изменение ландшафта, выбросы токсичных веществ).
   
Несмотря
на отмеченные факторы отрицательного воздействия энергетики на
окружающую среду, рост потребления энергии не вызывал особой тревоги
у широкой общественности. Так продолжалось до середины 70-х годов,
когда в руках специалистов оказались многочисленные данные,
свидетельствующие о сильном антропогенном давлении на климатическую
систему, что таит угрозу глобальной катастрофы при неконтролируемом
росте энергопотребления. С тех пор ни одна другая научная проблема не
привлекает такого пристального внимания, как проблема настоящих,
а в особенности предстоящих изменений климата.
   
Считается,
что одной из главных причин этого изменения является энергетика.
Под энергетикой при этом понимается любая область человеческой
деятельности, связанная с производством и потреблением энергии.
Значительная часть энергетики обеспечивается потреблением
энергии, освобождающейся при сжигании органического ископаемого
топлива (нефти, угля и газа), что, в свою очередь, приводит к
выбросу в атмосферу огромного количества загрязняющих веществ.
   
Такой
упрощенный подход уже наносит реальный вред мировой экономике и может
нанести смертельный удар по экономике тех стран, которые еще не
достигли необходимого для завершения индустриальной стадии развития
уровня потребления энергии, в том числе России. В
действительности все обстоит гораздо сложнее. Помимо парникового
эффекта, ответственность за который, частично лежит на
энергетике, на климат планеты оказывает влияние ряд естественных
причин, к числу важнейших из которых относятся солнечная активность,
вулканическая деятельность, параметры орбиты Земли, автоколебания в
системе атмосфера-океан. Корректный анализ проблемы возможен лишь с
учетом всех факторов, при этом, разумеется, необходимо внести
ясность в вопрос, как будет вести себя мировое энергопотребление в
ближайшем будущем, действительно ли человечеству следует установить
жесткие самоограничения в потреблении энергии с тем, чтобы избежать
катастрофы глобального потепления.

Современные тенденции развития энергетики

 Рис. 5.37. Мировое потребление коммерческой энергии Е и
численность населения Р во второй половине XX столетия

   
Общепринятая классификация
подразделяет источники первичной энергии на коммерческие
и некоммерческие.

    Коммерческие
источники
энергии включают в
себя твердые (каменный и бурый уголь, торф, горючие сланцы,
битуминозные пески), жидкие (нефть и газовый конденсат), газообразные
(природный газ) виды топлива и первичное электричество
(электроэнергия, произведенная на ядерных, гидро-, ветровых,
геотермальных, солнечных, приливных и волновых станциях).
   
К
некоммерческим
относят все остальные источники энергии (дрова,
сельскохозяйственные и промышленные отходы,
мускульная сила рабочего скота и собственно человека).
   
Мировая
энергетика в целом на протяжении всей индустриальной фазы
развития общества основана преимущественно на коммерческих
энергоресурсах (около 90% общего потребления энергии). Хотя следует
отметить, что существует целая группа стран (экваториальная зона
Африки, Юго-Восточная Азия), многочисленное население которых
поддерживает свое существование почти исключительно за счет
некоммерческих источников энергии.
   
Различного
рода прогнозы потребления энергии, базирующиеся на данных за
последние 50-60 лет предполагают, что примерно до 2025 г. ожидается
сохранение современного умеренного темпа роста мирового потребления
энергии – около 1.5% в год и проявившая себя в последние 20 лет
стабилизация мирового душевого потребления на уровне 2.3-2.4 т
усл.топл./(чел.-год). После 2030 г. по
прогнозу начнется медленное снижение среднемирового уровня
душевого потребления энергии к 2100 г. При этом общее потребление
энергии обнаруживает явную тенденцию к стабилизации после 2050
г. и даже слабого уменьшения к концу века.
   
Одним из
важнейших факторов, учитывавшихся при разработке прогноза,
является обеспеченность ресурсами мировой энергетики, базирующейся на
сжигании ископаемого органического топлива.
   
В рамках
рассматриваемого прогноза, безусловно, относящегося к категории
умеренных по абсолютным цифрам потребления энергии, исчерпание
разведанных извлекаемых запасов нефти и газа наступит не ранее 2050
г., а с учетом дополнительных извлекаемых ресурсов – после 2100
г. Если принять во внимание, что разведанные извлекаемые запасы угля
значительно превосходят запасы нефти и газа, вместе взятые, то
можно утверждать, что развитие мировой энергетики по данному сценарию
обеспечено в ресурсном отношении более чем на столетие.
   
Вместе с
тем, результаты прогнозов дают значительный разброс, что хорошо видно
из подборки некоторых опубликованных данных прогнозов на 2000 г.

Таблица
5.7. Некоторые недавние прогнозы энергопотребления на 2000 г.

скобках – год публикации) и его действительное значение.

Прогностический
центр

Потребление
первичной энергии,
Гт
усл.топл./год

Институт
атомной энергии (1987)

21.2

Международный
институт прикладного системного
анализа (IIASA)
(1981)

20.0

Международное
агентство по атомной энергии

(МАГАТЭ)
(1981)

18.7

Окриджская
национальная лаборатория (ORNL)
(1985)

18.3

Международная
комиссия по изменению климата
(IPCC)
(1992)

15.9

Лаборатория
глобальных проблем энергетики

ИБРАЭ
РАН–МЭИ (1990)

14.5
Действительное
энергопотребление
14.3

   
Уменьшение
энергопотребления по отношению к прогнозируемому связаны, прежде
всего, с переходом от экстенсивных путей ее развития, от
энергетической эйфории к энергетической политике, основанной на
повышении эффективности использования энергии и всемерной ее
экономии.
   
Поводом для этих изменений
стали энергетические кризисы 1973 и 1979 годов, стабилизация
запасов ископаемых топлив и удорожание их добычи, желание уменьшить
обусловленную экспортом энергоресурсов зависимость экономики от
политической нестабильности в мире.

Табл.5.8. Стоимость электроэнергии от различных источников в США в
2000 г. (долл./кВт.ч).

Источник электроэнергии Стоимость
АЭС

0.14–0.15

ТЭС (уголь)

0.07–0.09

ГЭС (большие)

0.04

ГЭС (малые)

0.10–0.12

ТЭС (газовые)

0.04–0.06

ТЭС (биомасса)

0.07–0.10

ТЭС (геотермальные)

0.04

ВЭС (ветроустановки)

0.06–0.10

ГТЭС (гелиоустановки)

0.10–0.20

   
Вместе с тем, говоря о
потреблении энергии, следует отметить, что в
постиндустриальном обществе должна быть решена еще одна
основополагающая задача – стабилизация
численности населения.
   
Современное
общество, не решившее эту проблему или, по крайней мере, не
предпринимающее усилий для ее решения, не может считаться ни
развитым, ни цивилизованным, поскольку совершенно очевидно, что
бесконтрольный рост населения ставит непосредственную угрозу
существования человека как биологического вида.
   
Итак,
потребление энергии на душу населения в
мире обнаруживает явную тенденцию к стабилизации. Следует отметить,
что этот процесс начался еще около 25 лет тому назад, т.е. задолго до
нынешних спекуляций на глобальном изменении климата. Такое
явление в мирное время наблюдается впервые с начала индустриальной
эпохи и связано с массовым переходом стран мира в новую,
постиндустриальную стадию развития, в которой потребление
энергии на душу населения остается постоянным. Указанный факт
имеет весьма важное значение, поскольку в результате и величина
общего потребления энергии в мире растет гораздо более медленными
темпами. Можно утверждать, что серьезное замедление темпов роста
энергопотребления оказалось полной неожиданностью для многих
прогнозистов.

Кризис топливных ресурсов

    В
начале 70-х годов страницы газет запестрели заголовками:
«Энергетический кризис!», «Надолго ли хватит
органического топлива?», «Конец нефтяного века!»,
«Энергетический хаос». Этой теме до сих пор большое
внимание уделяют все средства массовой информации – печать,
радио, телевидение. Основания для такой тревоги есть, ибо
человечество вступило в сложный и достаточно долгий период мощного
развития своей энергетической базы. Поэтому следуете просто
расходовать известные сегодня запасы топлива, но расширяя масштабы
современной энергетики, отыскивать новые источники энергии и
развивать новые способы её преобразования.
    Прогнозов
о развитии энергетики сейчас очень много. Тем не менее, несмотря на
улучшившуюся методику прогнозирования, специалисты, занимающиеся
прогнозами, не застрахованы от просчетов, и не имеют достаточных
оснований говорить о большой точности своих прогнозов для такого
временного интервала, каким являются 40-50 лет.
    Человек
всегда будет стремиться обладать как можно большим количеством
энергии, обеспечивающим движение вперед. Не всегда наука и техника
дадут ему возможность получать энергию во всевозрастающих объемах.
Но, как показывает историческое развитие, обязательно будут
появляться новые открытия и изобретения, которые помогут человечеству
сделать очередной качественный скачок и пойти к новым достижениям ещё
более быстрыми шагами.
    Тем
не менее, пока проблема истощения энергетических ресурсов остается.
Ресурсы, которыми обладает Земля, делятся на возобновляемые
и
невозобновляемые.
К первым относятся солнечная энергия, тепло Земли, приливы океанов,
леса. Они не прекратят существования, пока будут Солнце и Земля.
Невозобновляемые ресурсы не восполняются природой или восполняются
очень медленно, гораздо медленнее, чем их расходуют люди. Скорость
образования новых горючих ископаемых в недрах Земли определить
довольно трудно. В связи с этим оценки специалистов различаются более
чем в 50 раз. Если даже принять самое большое это число, то все равно
скорость накопления топлива в недрах Земли в тысячу раз меньше
скорости его потребления. Поэтому такие ресурсы и называют
невозобновляемыми. Оценка запасов и потребления основных из них
приведена в табл.5.44. В таблице приведены потенциальные ресурсы.
Поэтому при существующих сегодня методах добычи из них можно извлечь
только около половины. Другая половина остается в недрах. Именно
поэтому, часто утверждают, что запасов хватит на 120-160 лет. Большую
тревогу вызывает намечающееся
истощение нефти и газа, которого (по имеющимся оценкам) может
хватить всего на 40-60 лет.
    С
углем свои проблемы. Во-первых, его транспортировка – дело
весьма трудоемкое. Так в России, основные запасы угля сосредоточены
на востоке, а основное потребление – в европейской части.
Во-вторых, широкое использование угля связано с серьезным
загрязнением атмосферы, засорением поверхности земли и ухудшением
почвы.
    В
разных странах все перечисленные проблемы выглядят различно, но
решение их почти везде было одно – внедрение атомной
энергетики. Запасы уранового сырья тоже ограничены. Однако если
говорить о современных тепловых реакторах усовершенствованного типа,
то для них, вследствие достаточно большой их эффективности, можно
считать запасы урана практически безграничными.
    Так
почему же люди заговорили об энергетическом кризисе, если запасов
только органического топлива хватит на сотни лет, а в резерве ещё
ядерное?
    Весь
вопрос в том, сколько оно стоит. И именно с этой стороны нужно
рассматривать сейчас энергетическую проблему. в недрах земли ещё
много, но их добыча Нефти, газа стоит все дороже и дороже, так как
эту энергию приходится добывать из более бедных и глубоко залегающих
пластов, из небогатых месторождений, открытых в необжитых,
труднодоступных районах. Гораздо больше приходится и придется
вкладывать средств для того, чтобы свести к минимуму экологические
последствия использования органического топлива.

    Атомная
энергия внедряется сейчас не потому, что она обеспечена топливом на
столетия и тысячелетия, а, скорее из-за экономии и сохранения на
будущее нефти и газа, а также из-за возможности уменьшения
экологической нагрузки на биосферу.

    Существует
распространенное мнение, что стоимость электроэнергии АЭС значительно
ниже стоимости энергии, вырабатываемой на угольных, а в перспективе –
и газовых электростанциях. Но если подробно рассмотреть весь цикл
атомной энергетики (от добычи сырья до утилизации РАО, включая
расходы на строительство самой АЭС), то эксплуатация АЭС и
обеспечение ее безопасной работы оказываются дороже, чем
строительство и работа станции такой же мощности на традиционных
источниках энергии (табл.5.8 на примере экономики США).
    Поэтому
в последнее время все больший акцент делается на энергосберегающих
технологиях и возобновляемых источниках
– таких как солнце, ветер, водная стихия. Например, в
Европейском союзе поставлена цель к 2010-2012 гг. получать 22%
электроэнергии с помощью новых источников. В Германии, например, уже
в 2001 г. энергия, производимая от возобновимых источников, была
равносильна работе
8 атомных реакторов, или 3.5% всей электроэнергии.
    Многие
считают, что будущее принадлежит дарам Солнца. Однако, оказывается и
здесь все не так просто. Пока стоимость получения электроэнергии с
применением современных солнечных фотоэлектрических элементов в 100
раз выше, чем на обычных электростанциях. Однако специалисты,
занимающиеся фотоэлементами, полны оптимизма, и считают, что им
удастся существенно снизить их стоимость.

    Точки
зрения специалистов на перспективы использования возобновляемых
источников энергии очень различаются. Комитет по науке и технике в
Англии, проанализировав перспективы освоения таких источников
энергии, пришел к выводу, что их использование на базе современных
технологий пока минимум в два-четыре раза дороже строительства АЭС.
Другие специалисты в различных прогнозах этим источникам энергии уже
в недалеком будущем. По-видимому, источники возобновляемой энергии
будут применяться в отдельных районах мира, благоприятных для их
эффективного и экономичного использования, но в крайне ограниченных
масштабах. Основную долю энергетических потребностей человечества
должны обеспечить уголь и атомная энергетика. Правда, пока нет
настолько дешевого источника, который позволил бы развивать
энергетику такими быстрыми темпами, как бы этого хотелось.
    Сейчас
и на предстоящие десятилетия наиболее экологичным источником
энергии
представляются ядерные, а затем, возможно, и термоядерные
редакторы. С их помощью человек и будет двигаться по ступеням
технического прогресса. Будет двигаться до тех пор, пока не откроет и
не освоит какой-либо другой, более удобный источник энергии.
    На
рис.5.38 приведен график роста мощности АЭС в мире и производства
электроэнергии за 1971-2006 гг., и прогнозы развития на 2020-30 гг.
Помимо упомянутых выше, несколько развивающихся стран, таких, как
Индонезия, Египет, Иордания и Вьетнам, заявили о возможности создания
АЭС и сделали первые шаги в этом направлении.

Рис.5.38.
(наверху)
Рост мощности АЭС и производства электроэнергии за 1971-2006 гг.
по данным МАГАТЭ и прогнозы мощности АЭС в Мире на 2020-2030 гг.
(внизу)

Экологический кризис энергетики

    Основные
формы влияния энергетики на окружающую среду состоят в следующем.

  1. Основной объем энергии
    человечество пока получает за счет использования невозобновимых
    ресурсов.
  2. Загрязнение атмосферы:
    тепловой эффект, выделение в атмосферу газов и пыли.
  3. 3. Загрязнение гидросферы:
    тепловое загрязнение водоемов, выбросы загрязняющих веществ.
  4. Загрязнение литосферы при
    транспортировке энергоносителей и захоронении отходов, при
    производстве энергии.
  5. Загрязнение радиоактивными и
    токсичными отходами окружающей среды.
  6. Изменение
    гидрологического режима рек гидроэлектростанциями и как следствие
    загрязнение на территории водотока.
  7. Создание электромагнитных
    полей вокруг линий электропередач.

    Согласовать
постоянный рост энергопотребления с ростом отрицательных последствий
энергетики, учитывая, что в ближайшее время человечество ощутит
ограниченность ископаемого топлива, можно, по-видимому, двумя
способами

  1. Экономия энергии.
    Степень влияния прогресса на экономию энергии можно
    продемонстрировать на примере паровых машин. Как известно, КПД
    паровых машин 100 лет назад составлял 3-5%, а сейчас достигает 40%.
    Развитие мировой экономики после энергетического кризиса 70 годов
    также показало, что на этом пути у человечества есть значительные
    резервы. Применение ресурсосберегающих и энергосберегающих технологий
    обеспечило значительное сокращение потребления топлива и материалов в
    развитых странах.
  2. Развитие
    экологически более чистых видов производства энергии.
    Решить
    проблему, вероятно, способно развитие альтернативных видов
    энергетики, особенно базирующихся на использовании возобновляемых
    источников. Однако пути реализации данного направления
    пока не очевидны.
    Пока возобновимые источники дают не более 20 %
    общемирового потребления энергии. Основной вклад в эти 20% дают
    использование биомассы и гидроэнергетика.

Экологические проблемы традиционной энергетики

    Основная
часть электроэнергии производится в настоящее время на тепловых
электростанциях (ТЭС). Далее обычно идут гидроэлектростанции (ГЭС) и
атомные электростанции (АЭС).

    1) Тепловые
электростанции
   
В
большинстве стран мира доля электроэнергии, вырабатываемой на ТЭС
больше 50%. В качестве топлива на ТЭС обычно используются уголь,
мазут, газ, сланцы. Ископаемое топливо относится к невозобновимым
ресурсам. Согласно многим оценкам угля на планете хватит на 100-300
лет, нефти на 40-80 лет, природного газа на 50-120 лет.
    Коэффициент
полезного действия ТЭС составляет в среднем 36-39%. Наряду с топливом
ТЭС потребляет значительное количество воды. Типичная ТЭС мощностью 2
млн. кВт ежесуточно потребляет 18 000 т
угля, 2500 т
мазута, 150 000 м3
воды. На охлаждение отработанного пара на ТЭС используются ежесуточно
7 млн. м3
воды, что приводит к тепловому загрязнению водоема-охладителя.
    Для
ТЭС характерно высокое радиационное и токсичное загрязнение
окружающей среды. Это обусловлено тем, что обычный уголь, его зола
содержат микропримеси урана и ряда токсичных элементов
в значительно больших концентрациях, чем земная кора.
    При
строительстве крупных ТЭС или их комплексов загрязнение еще более
значительно. При этом могут возникать новые эффекты, например,
обусловленные превышением скорости сжигания кислорода над скоростью
его образования за счет фотосинтеза земных растений на данной
территории, или вызванные увеличением концентрации углекислого газа в
приземном слое.

    Из
ископаемых источников топлива наиболее перспективным является уголь
(его запасы огромны по сравнению с запасами нефти и газа). Основные
мировые запасы угля сосредоточены в России, Китае и США. При этом
основное количество энергии в настоящее время вырабатывается на ТЭС
за счет использования нефтепродуктов. Таким образом, структура
запасов ископаемого топлива не соответствует структуре его
современного потребления при производстве энергии. В перспективе –
переход на новую структуру потребления ископаемого топлива (угля)
вызовет значительные экологические проблемы, материальные затраты и
изменения во всей промышленности. Ряд стран уже начал структурную
перестройку энергетики.

Рис.5.39. Дивногорская ГЭС.

    2) Гидроэлектростанции
   
Основные
достоинства ГЭС – низкая себестоимость вырабатываемой
электроэнергии, быстрая окупаемость (себестоимость примерно в 4 раза
ниже, а окупаемость в 3-4 раза быстрее, чем на ТЭС), высокая
маневренность, что очень важно в периоды пиковых нагрузок,
возможность аккумуляции энергии.

    Но
даже при полном использовании потенциала всех рек Земли можно
обеспечить не более четверти современных потребностей человечества. В
России используется менее 20 % гидроэнергетического потенциала.
В развитых странах эффективность использования гидроресурсов в 2-3
раза выше, т.е. здесь у России есть определенные резервы. Однако
сооружение ГЭС (особенно на равнинных реках) приводит ко многим
экологическим проблемам. Водохранилища, необходимые для обеспечения
равномерной работы ГЭС, вызывают изменения климата на прилегающих
территориях на расстояниях до сотен километров, являются
естественными накопителями загрязнений.
   
В водохранилищах развиваются сине-зеленые
водоросли, ускоряются процессы эфтрофикации, что приводит к ухудшению
качества воды, нарушает функционирование экосистем. При строительстве
водохранилищ нарушаются естественные нерестилища, происходит
затопление плодородных земель, изменяется уровень подземных вод.
    Более перспективным является сооружение ГЭС на
горных реках. Это обусловлено более высоким гидроэнергетическим
потенциалом горных рек по сравнению с равнинными реками. При
сооружении водохранилищ в горных районах не изымаются из
землепользования большие площади плодородных земель.

Рис.5.40. Балаковская АЭС.

    3) Атомные
электростанции
   
АЭС
не вырабатывают углекислого газа, объем других загрязнений атмосферы
по сравнению с ТЭС также мал. Количество радиоактивных веществ,
образующихся в период эксплуатации АЭС, сравнительно невелико. В
течение длительного времени АЭС представлялись как наиболее
экологически чистый вид электростанций и как перспективная замена
ТЭС, оказывающих влияние на глобальное потепление. Однако процесс
безопасной эксплуатации АЭС еще не решен. С другой стороны, замена
основной массы ТЭС на АЭС для устранения их вклада в загрязнение
атмосферы в масштабе планеты не осуществима из-за огромных
экономических затрат.
    Чернобыльская
катастрофа привела к коренному изменению отношения населения к АЭС в
регионах размещения станций или возможного их строительства. Поэтому
перспектива развития атомной энергетики в ближайшие годы неясна.
Среди основных проблем использования АЭС можно выделить следующие.

    1.
Безопасность реакторов.
Все современные типы реакторов ставят человечество под угрозу риска
глобальной аварии, подобной Чернобыльской. Такая авария может
произойти по вине конструкторов, из-за ошибки оператора или в
результате террористического акта.
Принцип внутренней самозащищенности активной зоны реактора в
случае развития аварии по худшему сценарию с расплавлением активной
зоны должен быть непреложным требованием при проектировании
реакторов. Ядерная технология сложна. Потребовались годы анализа и
накопленного опыта, чтобы просто осознать возможность возникновения
некоторых типов аварий.
    Неопределенности
в отношении безопасности никогда не будут полностью разрешены
заранее. Большое их количество будет обнаружено только во время
эксплуатации новых реакторов.

    3.
Снижение эмиссии диоксида углерода. Считается, что вытеснение
тепловых электростанций атомными поможет решить проблему снижения
выбросов диоксида углерода, одного из главных парниковых газов,
способствующих потеплению климата на планете. Однако, на самом деле,
электростанции с комбинированным циклом на природном газе не только
намного экономичнее, чем АЭС, но и при одних и тех же затратах
достигается значительно большее снижение выбросов диоксида углерода,
чем при использовании атомной энергии с учетом всего топливного цикла
(потребление энергии при добыче и обогащении урана, изготовлении
ядерного топлива и других затрат на «входе» и «выходе»).
    4.
Снятие с эксплуатации реакторов на АЭС. К 2010 г. половина из
работающих в мире АЭС имела возраст 25 лет и более. После этого
предполагается процедура снятия с эксплуатации реакторов. По данным
Всемирной ядерной ассоциации (WNA), более 130 промышленных ядерных
установок уже выведены из эксплуатации, либо ожидают этой процедуры.
И во всех случаях возникает проблема утилизации радиоактивных
отходов, которые надо надежно изолировать и хранить длительный срок в
специальных хранилищах. Многие эксперты считают, что эти расходы
могут сравняться с расходами на строительство АЭС.
    5.
Опасность использования АЭС для распространения
ядерного оружия.

Каждый реактор производит ежегодно плутоний в количестве, достаточном
для создания нескольких атомных бомб. В отработавшем ядерном топливе
(ОЯТ), которое регулярно выгружается из реакторов, содержится не
только плутоний,
но и целый набор опасных радиационных элементов. Поэтому МАГАТЭ
старается держать под контролем весь цикл обращения с отработавшим
ядерным топливом во всех странах, где работают АЭС.
    Примитивную
атомную бомбу можно сделать из отработавшего ядерного топлива любой
АЭС. Если для создания бомбы необходимы сложное производство,
специальное оборудование и подготовленные специалисты, то для
создания так называемых грязных ядерных взрывных устройств –
все намного проще, и здесь опасность очень велика. При использовании
такой «самоделки» ядерного взрыва, конечно, не будет, но
будет сильное радиоактивное заражение. Такие устройства террористы и
экстремисты могут изготовить самостоятельно, приобретя на ядерном
черном рынке необходимые расщепляющие материалы. Такой рынок, как это
ни прискорбно, существует, и атомная промышленность является
потенциальным поставщиком таких материалов.

Эколого-экономическая характеристика основных возобновимых и
альтернативных источников энергии

    Считается,
что возобновимые источники энергии (ветровые, солнечные,
геотермальные, волновые и др.), модульные станции на природном газе с
использованием топливных элементов, утилизация сбросного тепла и
отработанного пара, как и многое другое,– реальные пути защиты
от изменения климата без создания новых угроз для ныне живущих и
будущих поколений. Рассмотрим эти вопросы более подробно.

    1) Прямое
использование солнечной энергии
   
Мощность солнечной радиации, поглощенной
атмосферой и земной поверхностью, составляют 105 ТВт (1017
Вт). Эта величина кажется огромной по сравнению с современным мировым
энергопотреблением, равным 10 ТВт. Поэтому ее считают наиболее
перспективным видом нетрадиционной (альтернативной) энергетики.

    К
основным методам преобразования солнечной энергии относятся, прежде
всего, методы прямого использования солнечной энергии –
фотоэлектрическое преобразование
и термодинамический цикл,
а также биоконверсия.
    Фотоэлектрический
метод

преобразования солнечной энергии основан на особенностях
взаимодействия полупроводниковых материалов со световым излучением. В
фотоэлектрическом преобразователе свободные носители образуются в
результате поглощения светового кванта полупроводником, разделение
зарядов производится под действием электрического поля, возникающего
внутри полупроводника.
Теоретически КПД преобразователя может
достигать 28%.
    Низкая
плотность солнечного излучения является одним из препятствий его
широкого использования. Для устранения этого недостатка при
конструировании фотоэлектрических преобразователей используются
различного рода концентраторы
излучения. Главные преимущества фотоэлектрических установок
заключается в том, что они не имеют движущихся частей, их конструкция
очень проста, производство – тех­нологично. К их
недостаткам можно отнести разрушение полупроводникового материала от
времени, зависимость эффективности работы системы от ее запыленности,
необходимость разработки сложных методов очистки батарей от
загрязнения. Все это ограничивает срок службы фотоэлектрических
преобразователей.
    Гибридные
станции, состоящие из фотоэлектрических преобразователей и дизельных
генераторов, уже широко используются для электроснабжения на
территориях, где нет распределительных электрических сетей. Например,
система такого типа обеспечивает электроэнергией жителей Кокосового
острова, расположенного в Торресовом проливе.

Рис.5.41. Схема термодинамического преобразователя солнечной
энергии: а – схема с теплообменником, б – схема без теплообменника.

   Энергию
получают из солнечной энергии методом термодинамического
преобразования
практически
так же как из других источников. Однако такие особенности солнечного
излучения как низкая мощность, суточная и сезонная изменчивость,
зависимость от погодных условий, накладывают определенные ограничения
на конструкцию термодинамических преобразователей.
    Обычный
термодинамический преобразователь солнечной энергии содержит
(рис.5.41) систему улавливания солнечной радиации, которая
предназначена частично скомпенсировать низкую плотность солнечного
излучения; приемную систему, которая преобразует солнечную энергию в
энергию теплоносителя; систему переноса теплоносителя от приемника к
аккумулятору или к теплообменнику; тепловой аккумулятор, который
обеспечивает смягчение зависимости от суточной изменчивости и
погодных условий; теплообменники, образующие нагревательный и
охладительный источники тепловой машины.
   
Для среднетемпературного аккумулирования (от 100
до 5500С) используются гидраты оксидов щелочноземельных
металлов. Высокотемпературное аккумулирование (температура выше
5500С) осуществляется с помощью обратимых
экзо-эндотермических реакций.
    В
настоящее время идеи термодинамического преобразования реализуются в
схемах двух типов: гелиостаты башенного типа и станции с
распределенным приемником энергии.
    На
гелиостанции башенного типа энергия от каждого гелиостата передается
оптическим способом. Управление гелиостатами осуществляет ЭВМ. До 80%
стоимости станции составляет стоимость гелиостатов. Система сбора и
передачи энергии в установках башенного типа оказывается очень
дорогой. Поэтому такие установки не получили широкого
распространения. В Мексике, США, работают установки такого типа
мощностью 10 Мвт.
    Станции
с распределенными приемниками солнечной энергии оказались более
перспективными. Концентраторы параболического типа, вращающиеся
вокруг оси, передают энергию трубчатым приемникам, находящимся на
фокальной линии. В качестве теплоносителя обычно используется масло.
Нерешенной проблемой в гелиостанциях является вопрос о длительном
хранении электроэнергии. Правда следует отметить, что этот вопрос не
решен не только в солнечной энергетике, но и вообще в энергетике.

Рис. 5.42. Динамика суммарных установленных мощностей солнечных
модулей по регионам мира за 2000-2009 гг.

   Более
широкому внедрению солнечной энергетики пока препятствует более
высокая стоимость производства на солнечных электростанциях по
сравнению с традиционными источниками энергии. Солнечная энергетика
имеет особенности, которые существенно затрудняют ее широкое
использование. Это, прежде всего низкая плотность потока энергии и ее
непостоянство, т.к. интенсивность солнечного излучения зависит от
времени года, суток и метеоусловий. Тем не менее, в
настоящее время, наблюдается тенденция значительного роста, как
вводимых мощностей, так и инвестиций в данную отрасль по всему миру.
В 2008-2009 гг. новые инвестиции превысили половину всех инвестиций в
общее производство энергии. В 2010 г. впервые прирост мощностей,
основанных на возобновляемых источниках энергии, превысил ввод в
действие мощностей традиционных. По показателям имеющихся мощностей и
инвестиций по многим параметрам лидируют Китай, США, Германия, Индия
и Бразилия. На фоне этого российская цель – 1.5 % к 2010 г. и
4.5 % ВИЭ в производстве электроэнергии к 2020 г. – выглядит
очень скромно.
    Кроме
того, использование энергии солнца предполагает обязательное наличие
накопителей электроэнергии достаточной емкости. Как правило, это
обычные аккумуляторы. Поэтому, если рассматривать солнечную
энергетику полного цикла (с учетом производства
датчиков-преобразователей солнечной энергии и, особенно,
аккумуляторных батарей), то суммарное влияние такой энергетики на
загрязнение окружающего пространства оказывается не таким уж и
незначительным.

    2) Биоконверсия
солнечной энергии


   
Биомасса, как источник энергии, используется с
древнейших времен. В процессе фотосинтеза солнечная энергия
запасается в виде химической энергии в зеленой массе растений.
Запасенная в биомассе энергия может быть использована в виде пищи
человеком или животными или для получения энергии в быту и
производстве. В настоящее время до 15% энергии в мире производится из
биомассы.

    Самый
древний, и еще широко применяемый, способ получения энергии из
биомассы заключается в ее сжигании. В сельской местности до 85%
энергии получают этим способом. Как топливо, биомасса имеет ряд
преимуществ перед ископаемым топливом. Прежде всего – это
возобновимый источник энергии.
При сжигании биомассы выделяется в 10-20 раз меньше серы и в 3-5 раз
меньше золы, чем при сжигании угля. Количество углекислого газа,
выделившегося при сжигании биомассы, равно количеству
углекислого газа, затраченного в процессе фотосинтеза.
    Энергию
биомассы можно получать из специальных сельскохозяйственных культур.
Например, в субтропическом поясе России предлагается выращивать
карликовые породы быстрорастущего вида папайи. С одного
гектара за 6 месяцев
на опытных участках получают более 5 т
биомассы по сухому весу, которую можно использовать для получения
биогаза. К перспективным видам относятся быстрорастущие деревья,
растения, богатые углеводами, которые применяются для получения
этилового спирта
(например, сахарный тростник). В США разработан способ производства
спирта из кукурузы, в Италии ведутся работы над разработкой способа
рентабельного производства спирта из сорго. Около 200 автобусов в
Стокгольме уже работают на спирте.

Рис.5.43. Водорослевая плантация в тепличном комплексе.

    Широко
распространенный способ получения энергии из биомассы заключается в
получении биогаза путем анаэробного перебраживания. Такой газ
содержит около 70% метана. Биометаногенез был открыт еще в 1776 году
Вольтой, который обнаружил содержание метана в болотном
газе. Биогаз позволяет использовать
газовые турбины, являющиеся самыми современными средствами
теплоэнергетики. Для производства биогаза используются органические
отходы сельского хозяйства и промышленности. Это направление является
одним из перспективных
и многообещающих
способов решения проблемы энергообеспечения сельских районов.
Например, из 300 т
сухого вещества навоза, превращенного в биогаз, выход энергии
составляет около 30 т
нефтяного эквивалента.
    Биомассу
для последующего получения биогаза, можно выращивать в водной среде,
культивируя водоросли и микроводоросли. Во многих научных
лабораториях, например в Лаборатории возобновляемых источников
энергии МГУ им. М. В. Ломоносова, сейчас занимаются разработкой
технологий выращивания микроводорослей для биоконверсии солнечной
энергии.

    3) Волновая
энергетика
    Волновая
электростанция

установка, расположенная в водной среде, целью которой является
получение электричества из кинетической энергии волн.
    В последнее время пристальное
внимание ученых и конструкторов привлекает использование
различных видов энергии Мирового океана. Построены первые приливные
электростанции. Разрабатываются методы использования тепловой
энергии океана, связанной, например, со значительной разницей
температур поверхностного и глубинного слоев океана, достигающей в
тропических областях 20°С и более. В
настоящее время накоплен значительный объем инструментальных
измерений ветрового волнения в Мировом океане. На основе этих данных
волновая климатология определяет районы с наиболее интенсивным и
постоянным волнением.

Рис.5.44. Конвертеры волновой энергии первой в мире волновой
электростанции Pelamis P-750 (Португалия).

  
Первая заявка на патент волновой электростанции
была подана в Париже в 1799 г. Уже в 1890 г. была предпринята первая
попытка практического использования энергии волн, хотя первая
волновая электростанция мощностью 2,25 МВт вошла в коммерческую
эксплуатацию только в 2008 г. в районе Агусадора (Португалия) на
расстоянии 5 км от берега (рис.5.44). Проект электростанции
принадлежит шотландской компании Pelamis Wave Power, которая в
2005 г. заключила контракт с португальской энергетической компанией
Enersis на строительство волновой электростанции. Стоимость
контракта составила 8 млн. евро. В 2009 г. волновая электростанция
была введена в эксплуатацию на Оркнейских островах. В Великобритании
строится волновая электростанция мощностью в 20 МВт. Строят такие
электростанции и некоторые другие прибрежные государства.

    В большинстве проектов волновых
электростанций предполагается использовать двухступенчатую схему
преобразования. На первом этапе осуществляется передача энергии от
волны к телу-поглотителю и решается задача концентрирования волновой
энергии. На втором этапе поглощенная энергия преобразуется в вид,
удобный для потребления. Существует три основных типа проектов по
извлечению волновой энергии. В первом используется метод повышения
концентрации волновой энергии и превращения ее в потенциальную
энергию воды. Во втором – тело с
несколькими степенями свободы находится у поверхности воды.
Волновые силы, действующие на тело, передают ему часть волновой
энергии. Основным недостатком такого проекта является уязвимость
тела, находящегося под действием волн. В третьем типе проектов,
система, поглощающая энергию, находится под водой. Передача
волновой энергии происходит под действием волнового давления или
скорости.
    В
ряде волновых установок для повышения эффективности плотность
волновой энергии искусственно повышается. Изменяя рельеф дна в
прибрежной зоне, можно сконцентрировать морские волны по­добно
линзе, фокусирующей световые волны.
Если сфокусировать волны с
побережья длиной в несколько километров на фронте в 500 м,
то высота волны может достигнуть 30 м.
Попадая в специальные сооружения, вода поднимается на высоту в 100 м.
Энергия поднятой воды может быть использована для работы
гидроэлектростанции, распо­ложенной на уровне океана. Волновая
электростанция подобного типа используется для обеспечения
электроэнергией острова Маврикий, не имеющего традиционных источников
энергии.
    Ряд устройств по преобразованию
волновой энергии использует различные свойства волновых движений:
периодические изменения уровня водной поверхности, волнового давления
или волновой скорос­ти. Процент использования волновой энергии
достигает 40 %. Электроэнергия
передается на берег по кабелю. В Японии создан промышленный образец
такой системы, имеющей 9 турбин общей мощностью
в 2 МВт.
    Сила, с которой волны
воздействуют на сооружения в береговой зоне, достигает нескольких
тонн на квадратный метр. Это силовое воздействие тоже может быть
использовано для преобразования волновой энергии.
    Волновая энергетика не
использует ископаемое топливо, стоимость которого непрерывно растет,
а запасы ограничены. Перед волновой энергетикой не стоит в
острой форме проблема воздействия на окружающую среду. Однако в
настоящее время производство 1 кВт
электроэнергии на волновых электростанциях в 5-10
раз выше, чем на АЭС или ТЭС. Кроме того, если значительная часть
акватории будет покрыта волновыми преобразователями, это может
привести к неприятным экологическим последствиям, так как волны
играют важную роль в газообмене атмосферы и океана, в очистке
поверхности моря и приводного слоя воздушного потока от загрязнения.

    Поэтому
волновую энергетику следует рассматривать только как
дополнительный к традиционным источник энергии, который может иметь
значение только в некоторых районах мира.

    4) Приливные
электростанции

   
В
прибрежной зоне приливные волны проявляются в периодическом
подъеме и опускании уровня. В узостях приливы часто проявляются в
виде мощных течений. В некоторых местах высота прилива достигает
значительной величины – 12-20 м.
Энергия приливных волн огромна.

Рис.5.45. Приливная электростанция «Аннапорлис» (Канада).

   
Человек уже давно начал
использовать энергию приливов. Так, приливные мельницы использовались
в 15 веке в Англии, были широко распространены на северо-восточном
побережье Канады в 17 веке.
   
Для концентрации водного напора на станции
плотина отделяет часть акватории. В теле плотины размещаются
гидрогенераторы, водопропускные сооружения, здание станции. Величина
напора зависит от колебаний уровня по обе стороны плотины. Колебания
во внешнем бассейне определяются местным приливом, колебания во
внутреннем бассейне определяются расходами воды при работе станции.
Приливные станции относятся к низконапорным гидротехническим
сооружениям, в которых водяной напор не более 15-20 м.

   
Первая в мире приливная
гидроэлектростанция мощностью 320
МВт была запущена в 1966 г. устье реки Ранс (Франция). Первая
приливная электростанция в нашей стране, имеющая два гидроагрегата по
400 кВт каждый, была построена в Кислой губе на Баренцевом
море в 1968 г. Несколько приливных станций проектируется и уже
построено в заливе Фанди, который характеризуется самыми высокими
приливами в мире. Опыт строительства и эксплуатации подобных станций
показал, что они экономически оправданы, и издержки их эксплуатации
гораздо ниже, чем при эксплуатации обычных ГЭС. Наиболее развитым в
мире рынком электроэнергии, выработанной посредством волн и приливов,
является Шотландия, где установлены самые большие приливные турбины.

Рис.5.46. Кислогубская ПЭС (СССР), вид с моря, 1968 год.

   
Использование энергии приливов
ограничивается, в основном, высокой стоимостью сооружения. Кроме
того, как оказалось, приливные станции характеризуются отрицательным
влиянием на окружающую среду. Сооружение плотины приведет к
увеличению амплитуды прилива. Даже небольшое повышение амплитуды
прилива вызовет значительное изменение распределение грунтовых вод в
береговой зоне, увеличит зону затопления, нарушит циркуляцию водных
масс, изменит ледовый режим в части бассейна за плотиной и т.д.
    Сооружение
плотины должно вызвать и важные биологические последствия. В бассейне
за плотиной работа станции будет оказывать воздействие на литораль
(зона между наивысшей точкой затопления во время прилива и нижней,
обнажающейся при отливе). Плотина может оказать вредное воздействие
не только на местные сообщества, но и на мигрирующие виды. Например,
по оценкам биологов строительство плотины в Пенжинской губе Охотского
моря нанесет
непоправимый вред популяции
охотоморской сельди. При строительстве плотин в зоне умеренного
климата возможно образование зоны сероводородного заражения, подобной
тем, которые наблюдаются в заливах и бухтах, имеющих естественные
пороги. Фиорды Скандинавского полуострова, имеющие естественный
порог, представляют собой классический пример такого естественного
сероводородного заражения.

    5) Градиент-температурная
энергетика
   
Данный
способ получения энергии основан на разности температур. Не слишком
распространен. Посредством него можно получать достаточно большое
количество энергии при небольшой ее себестоимости. Наибольшее число
градиент-температурных электростанций располагается на морском
побережье и для работы использует морскую воду. Почти 70% солнечной
энергии поглощает мировой океан. Перепад же температур между водами
на глубине в сотни метров и водами на поверхности океана –
огромный источник энергии, который оценивается в 20-40 тыс. ТВт, из
них можно использовать только 4 ТВт.
    Недостатки:
выделение большого числа углекислоты, нагрев и снижение давления
глубинных вод, и остывание поверхностных вод. Данные процессы
негативно влияют на климат, флору и фауну региона.
    В
настоящее время разрабатывается новая концепция таких энергетических
установок, которая даёт основания ожидать от теплоэнергетического
модуля эффективной работы не только в наиболее прогретой части
тропического океана, но и по всей акватории, где средний градиент
температуры составляет примерно 17ºС. Ожидается, что КПД будет
отличным от нуля даже при разности температур, стремящейся к нулю. По
предварительным расчётам расходы на строительство такой
гидроэлектростанции вполне соотносятся с расходами на традиционную
ГЭС.

Рис. 5.47. Ветровые электростанции.

    6) Ветровая энергетика

    Человечество
давно использует энергию ветра. Парусные суда – основной вид
транспорта, который в течении столетий обеспечивал связь людей
различных континентов, представляют наиболее яркий пример
использования ветровой энергии.

    Другой,
хорошо известный пример эффективного использования ветровой энергии,
– ветряные мельницы. Ветряки широко использовались для откачки
воды из колодцев. В конце прошлого века наступил новый этап
использования ветровых установок – они начали применяться для
выработки электроэнергии. В тридцатые годы нашего века миллионы
ветровых электрогенераторов мощностью около 1 кВт использовались в
сельской местности Европы, Америки, Азии. По мере развития
центрального электроснабжения распространение ветровых
электрогенераторов резко упало. С ростом стоимости ископаемого
топлива и осознания экологических последствий его применения надежды
многих исследователей опять стали связываться с ветровой энергетикой.

    Действительно
ветровой потенциал огромен – около 2000 ТВт составляет мощность
ветрового потока в атмосфере. Использование даже небольшой части этой
мощности привело бы к решению энергетических проблем человечества.
    Ветровая
энергетика не потребляет ископаемое топливо, не использует воду для
охлаждения и не вызывает теплового загрязнения водоемов, не
загрязняет атмосферу. И, тем не менее, ветровые электрогенераторы
имеют широкий спектр отрицательных экологических последствий,
выявленных только после того, как в 1970 годы начался период
возрождения ветровой энергетики.
    Главные
недостатки ветровой энергетики – низкая энергетическая
плотность, сильная изменчивость в зависимости от погодных условий,
ярко выраженная
географическая неравномерность распределения ветровой энергии. Обычно
рабочий диапазон скоростей ветра крупных ветровых установок
составляет от 5 до 15 м/с.
При скорости ветра меньшей 5 м/с
эффективность работы установки падает, при скоростях ветра больших
15 м/с
велика вероятность поломки конструкции, прежде всего лопастей.
Размещение генераторов на больших высотах (там, где больше скорость)
выдвигает повышенные требования к прочности конструкции высотных
мачт, которые должны обеспечивать
удержание
при мощной ветровой нагрузке ротора, коробки передач и генератора.
Разработка и создание более надежных конструкций значительно
удорожает стоимость ветровых установок, хотя себестоимость ветровой
электроэнергии примерно в 1.5-2 раза ниже себестоимости
электроэнергии, полученной
в фотоэлектрических преобразователях.
    Еще
одной важной проблемой использования ветровых генераторов являются
сильные вибрации их несущих частей, которые передаются в грунт.
Значительная часть звуковой энергии приходится на инфразвуковой
диапазон, для которого характерно отрицательное воздействие на
организм человека и многих животных.

    Так
как скорость вращения лопастей ветровых генераторов близка к частоте
синхронизации телевидения ряда стран, то работа ветровых генераторов
нарушает прием телепередач в радиусе 1-2 км от генератора.
Ветровые генераторы являются также источниками радиопомех. Вращение
лопастей ветровых генераторов губит птиц. Так как обычно ветровые
установки располагаются в больших количествах в районах сильных
ветров (хребты, морское побережье), то они могут приводить к
нарушению миграции перелетных птиц. Модуляция ветрового потока
лопастями создает некоторое подобие регулярных структур в воздухе,
которые мешают ориентации насекомых. В Бельгии установили, что это
приводит к нарушению устойчивости экосистем полей, расположенных в
зоне ветровых установок, в частности наблюдается падение урожайности.
    Наконец,
ветровая энергетика требует больших площадей для размещения
установок. Поэтому системы ветровых установок стараются размещать в
безлюдной местности, что в свою очередь удорожает стоимость передачи
энергии.
    В
настоящее время в мире начался период перехода от исследовательских
работ в области ветровой энергетики к их широкому внедрению. Темпы
развития ветровой энергетики в таких странах как США, Бельгия,
Великобритания, Норвегия, имеющих высокий ветроэнергетический
потенциал, остаются очень высокими.

7) Геотермальная
энергетика

Геотермальная
энергия – это энергия, внутренних областей Земли, запасенная в
горячей воде или водяном паре. В 1966 г. на Камчатке в долине реки
Паужетка была пущена первая в СССР геотермальная тепловая станция
мощностью 1,1 МВт. В отдаленных районах стоимость энергии, получаемой
на геотермальных станциях, оказывается ниже стоимости энергии,
получаемой из привозного топлива. Геотермальные станции успешно
функционирует в ряде стран – Италии, Исландии, США. Первая в
мире геотермальная электростанция была построена в 1904 г. в Италии.
Геотермальная энергия в Исландии начала использоваться в 1944 г.
Однако интерес и использование геотермальной энергии резко выросли в
60-70 годы.

Рис.5.48.
Схемы получения энергии за счет геотермальных ресурсов: А
— использование сухого пара, Б — использование горячей воды, В —
использование горячей воды путем нагревания рабочей жидкости.

    В
США в Калифорнии в начале 90 годов действовало около 30 станций общей
мощностью 2400 МВт. Пар для этих станций извлекался с глубин от 300
до 3000 м. В этом штате США за 30 лет мощность геотермальных станций
возросла почти в 200 раз. Таковы темпы развития геотермальной
энергетики. Наиболее доступна геотермальная энергетика в зонах
повышенной вулканической деятельности и землетрясений. Такая
привязка к определенным районам является одним из недостатков
геотермальной энергетики. Гейзеры – это хорошо известная форма
поступления на поверхность Земли горячей воды и пара. По оценке
Геологического управления США разведанные источники геотермальной
энергии могли бы дать 5-6% современного потребления электроэнергии в
стране. Оценка перспективных источников дает величину примерно в 10
раз большую. Однако эксплуатация некоторых этих источников пока
нерентабельна. Наряду с этими ресурсами, которые могут быть
использованы для выработки электроэнергии, в еще большем количестве
имеется вода с температурой 90-1500С, которая пригодна как
источник тепла для обогрева. В перспективе для извлечения энергии из
недр Земли можно использовать не только запасы горячей воды и пара,
но и тепло сухих горных пород (такие области сухих горных пород с
температурой около 3000С встречаются значительно чаще, чем
водоносные горячие породы), а также энергию магматических очагов,
которые в некоторых районах расположены на глубинах в несколько
километров.

    Наиболее
оптимальная форма – сухой пар. Прямое использование смеси пара
и воды невозможно, т.к. геотермальная вода содержит обычно большое
количество солей, вызывающих коррозию, и капли воды в паре могут
повредить турбину. Наиболее частая форма поступления энергии –
просто в виде горячей воды, прежде всего для получения тепла. Эта
вода может быть использована также для получения пара рабочей
жидкости, имеющей более низкую температуру кипения, чем вода. Так как
геотермальный пар и вода имеют сравнительно низкую температуру и
давление, КПД геотермальных станций не превышает 20%, что значительно
ниже атомных (30%) и тепловых работающих на ископаемом топливе (40%).
    Использование
геотермальной энергии имеет и отрицательные экологические
последствия. Строительство геотермальных станций нарушает «работу»
гейзеров. Для конденсации пара на геотермальных станциях используется
большое количество охлаждающей воды, поэтому геотермальные станции
являются источниками теплового загрязнения. При одинаковой мощности с
ТЭС или АЭС геотермальная электростанция потребляет для охлаждения
значительно большее количество воды, т.к. ее КПД ниже. Сброс сильно
минерализованной геотермальной воды в поверхностные водоемы может
привести к нарушению их экосистем. В геотермальных вода в больших
количествах содержится сероводород и радон, который вызывает
радиоактивные загрязнения окружающей среды.


Тепловые насосы и комбинированное производство тепла и электроэнергии | Климатически нейтральные исследовательские городки

Комбинированные системы теплоэнергетики (ТЭЦ) в исследовательских кампусах могут снизить воздействие на климат
от 15% до 30% и приносят положительную финансовую прибыль, потому что они регенерируют тепло, которое
обычно расходуется на производство электроэнергии и доставляет эту энергию в
полезная форма.

По следующим ссылкам можно перейти к разделам, в которых описывается, как ТЭЦ может вписаться в ваш климат.
планы действий.

Системы

ТЭЦ могут использовать преимущества крупных установок центрального отопления и распределения пара.
системы, доступные во многих университетских городках. Системы когенерации могут быть новыми в определенном
объекта, но в процессе и оборудовании используются хорошо зарекомендовавшие себя промышленные технологии.
Партнерство ТЭЦ Агентства по охране окружающей среды США предлагает техническую информацию и ресурсы, которые описывают, как кампусы используют технологии ТЭЦ
и передовой опыт.

Соображения для Campus CHP

Подходит ли ТЭЦ для вашего кампуса?

  • Есть ли центральная котельная и система централизованного теплоснабжения?
  • Может ли он управлять комплексным коммунальным предприятием?
  • Уголь входит в состав топливной смеси?
  • Хотите один проект, который значительно снизит воздействие на климат?
  • Есть ли у вас хорошее соответствие между потребностями в отоплении и электричеством?

Перед тем, как проводить оценку или установку ТЭЦ, исследовательский кампус должен рассмотреть:
следующее, чтобы определить, является ли ТЭЦ жизнеспособным вариантом.

Центральная котельная и система централизованного теплоснабжения

Исследовательские городки с центральными котельными и системами централизованного теплоснабжения могут легко использовать
ТЭЦ. Если в вашем кампусе нет этих систем, вероятно, он не очень хорошо расположен.
использовать ТЭЦ.

Эксплуатация комплексного коммунального предприятия

Эксплуатация когенерационных систем — это круглосуточная работа, требующая от руководителей предприятий, операторов,
электрики и механики.В этом нет ничего нового, если ваш кампус в настоящее время работает
центральное растение. Однако, если вы подумываете о новом заводе, вам нужно нести эти
затраты и логистика.

Уголь как источник топлива

Уголь

производит больше выбросов углекислого газа на британскую тепловую единицу (БТЕ), чем другие
котельное топливо. Значительная замена части или всего угля биомассой или другими возобновляемыми видами топлива
снижает выбросы углерода и воздействие на климат.Погрузочно-разгрузочные работы и сжигание
системы, используемые для угля, часто подходят для частичного, если не полного, смешивания биомассы
с небольшой доработкой.

Один проект со значительным сокращением выбросов углерода

Немногие отдельные проекты могут снизить воздействие на климат так сильно, как установка ТЭЦ. Когда
предпринимая проект ТЭЦ, менеджеры кампуса иногда одновременно переходят с угля
на природный газ, биогаз или свалочный газ (подробнее об источниках топлива).Конечный результат — существенное сокращение выбросов углерода.

Удовлетворение потребностей в отоплении и электричестве

Наличие правильного баланса между потреблением тепла и электроэнергии очень важно, поскольку ТЭЦ
иметь оптимальное соотношение тепловой энергии к выработке электроэнергии; в диапазоне
От 2: 1 до 3: 1. Тем не менее, ТЭЦ обычно , а не , хороший выбор для южного климата, который имеет большие нагрузки на электроэнергию во время
летом.

В некоторых исследовательских городках в таких областях используются «трехэлектростанции», объединяющие систему ТЭЦ.
с абсорбционным чиллером. Чиллер использует тепловую мощность для производства охлажденной воды.
для охлаждения. Здесь отношение тепловой энергии, используемой для охлаждения, к производству электроэнергии.
аналогичен случаю, когда ТЭЦ используется для отопления.

В начало

Ведущий пример: ТЭЦ Университета Миссури

В Университете Миссури находится система ТЭЦ, вырабатывающая тепловую энергию и электричество.
с почти вдвое большей эффективностью, чем раньше получалось от обычной мощности
завод.В систему входят газотурбинные электрогенераторы, твердотопливные котлы, паровые котлы.
турбогенераторы, центробежные и абсорбционные чиллеры.

Центральный завод предлагает операционную гибкость, позволяя университету использовать
широкий выбор топлива. Персонал кампуса проверил местные отходы, в том числе
шины, кукурузные початки и древесная щепа в качестве топлива для замены угля. В университете также есть
отмеченная наградами программа энергосбережения.

Дополнительные примеры проектов источников топлива для исследовательских кампусов:

  • Принстонский университет: использует ТЭЦ в дополнение к чиллерам с паровым приводом для общей энергетической системы.

  • Корнельский университет: Установлена ​​система когенерации мощностью 30 мегаватт.Вы можете прочитать о системной информации, конструкции
    подробности и отраслевые справочные статьи в Интернете.

  • Стэнфордский университет: использует электроэнергию из сети и более эффективную систему рекуперации электрического тепла.
    Прочтите статью Engineering News-Record об этой системе.

В начало

Следующие ресурсы объясняют основы и дают ссылку на техническую информацию.
о ТЭЦ:

Основы

Примерно 65% топливной энергии поступает на производство традиционной электроэнергии.
станция отбраковывается как тепловая.Системы ТЭЦ используют большую часть этого тепла, увеличивая общую
КПД до 80% и выше. Они производят тепловую энергию для зданий или технологических процессов.
и одновременно производят электроэнергию. Дополнительная информация доступна на
Страница «Основные сведения о ТЭЦ» Управления перспективного производства Министерства энергетики США.

ТЭЦ организаций

Подробная информация о технологиях когенерации доступна через Международную ассоциацию районной энергетики, которая обеспечивает форум для оценки, установки и эксплуатации центрального отопления.
и системы ТЭЦ.

В начало

Обзор проблем и преимуществ интеграции ТЭЦ в сеть: пример из Сербии

Мониторинг качества электроэнергии

Вопросы качества электроэнергии, связанные с подключением распределенных генераторов к распределительной сети в Сербии, представлены в Технической рекомендации [8]. Мониторинг качества электроэнергии ТЭЦ «Западный завод» проводился в период с 15 марта по 3 апреля 2018 года на сборной шине S2 в ТП 110/20/10 кВ «Нови Сад 5».Диаграмма активной и реактивной мощности, вводимой в сборную шину S2 в ТП 110/20/10 кВ «Нови Сад 5», представлена ​​на рис. 6. Диапазон активной и реактивной мощности составлял 9,5–9,9 МВт и 0,6–1,0 МВАр соответственно. Отключение одного из трех генераторов произошло 22 марта и 3 апреля 2018 г. и продлилось около четырех часов.

Рис. 6

Активная и реактивная мощность, вводимая ТЭЦ в сборную шину в ТП 110/20 кВ «Нови Сад 5»

На рисунке 7 показан профиль напряжения и тока на сборной шине S2; фазное напряжение и ток находятся в пределах 11,5–12,2 кВ и 260–280 А соответственно.На диаграмме показаны периоды падения напряжения и пиков тока; максимальное падение напряжения (5,2%) остается в пределах (±) 10% от номинального фазного напряжения ( U f = 11,56 кВ). В момент выхода из строя одного из генераторов подаваемый ток составляет 180А. Помехи не оказывают существенного влияния на форму волны напряжения, поскольку ДГ подключен к бесконечной шине (500 МВА мощности трехфазного короткого замыкания на стороне 20 кВ).

Рис. 7

Профиль напряжения и тока в ТП 110/20 кВ «Нови Сад 5»

Падение напряжения может быть вызвано коммутационными операциями, связанными с временным отключением питания, протеканием пусковых токов, связанных с запуском. нагрузки двигателя или протекания токов короткого замыкания.Эти события могут исходить из клиентской системы или из общедоступной сети. Кроме того, удары молнии могут вызвать кратковременные провалы напряжения. Для анализа устойчивости к переходным процессам синхронная машина представлена ​​внутренним напряжением внутреннего генератора E ′ за реактивным сопротивлением генератора X d ′, поэтому баланс напряжений определяется уравнением E ′ = V г + j X г ′ I г .Поскольку обмотка возбуждения имеет небольшое сопротивление, потокосцепление будет стремиться оставаться постоянным во время начального возмущения, что означает, что внутреннее напряжение генератора E ‘предполагается постоянным . Во время провала напряжения ДГ может противодействовать провалу, поскольку большие синхронные машины могут помочь поддерживать величины напряжения и фазовые соотношения [37].

На рис. 8 показан провал напряжения на сборной шине S2, произошедший 16 марта 2018 г. в 11:24 ч; напряжение падает до 10,93 кВ, глубина провала напряжения 0,77 кВ, длительность события 130 мс.Причина провалов напряжения в этом случае неизвестна. Однако, поскольку электродвигатели потребляют больше тока при запуске, чем при работе с номинальной скоростью, запуск электродвигателя в отопительной установке может быть причиной провала напряжения.

Рис. 8

Профиль просадки напряжения и тока в ТП 110/20 кВ «Нови Сад 5», записанный 16 марта 2018 г. в 11:24 ч.

На рис. 9 показан провал напряжения на сборной шине S2, произошедший 16 марта. Март 2018 в 22:30, напряжение падает до 10,93 кВ, глубина провала напряжения 0,97 кВ, длительность события 95 мс.Нарушения могут быть вызваны изменениями в конфигурации сети, кратковременными сбоями, большой нагрузкой или удалением, или любой их комбинацией. Примечательно, что форма волны тока и соответствующая ей форма волны напряжения (зеленая кривая) в фазе a имеют аналогичные модели по сравнению с другими фазами, что можно объяснить операциями переключения, связанными с внезапными изменениями резистивной нагрузки в фазе a. Формы сигналов напряжения и тока в фазах b, и c, могут быть вызваны операциями переключения, связанными с протеканием пусковых токов из-за запуска нагрузок двигателя.

Рис. 9

Спад напряжения и профиль тока в ТП 110/20 кВ «Нови Сад 5» произошли 16 марта 2018 г. в 22:30.

На рис. 10 показаны кривые напряжения и тока на шине S2 во время выключения один из генераторов на ТЭЦ, произошедший 22 марта 2018 г. в 10:55 ч. Попытка перезапуска была предпринята в 13:56, но отключение произошло в 14:02. В 09:46 сработала автоматическая регулировка напряжения на подстанции ТС «Нови Сад 5».

Рис. 10

Профиль напряжения и тока после выключения одного из генераторов в ТЭЦ 22 марта 2018 г. в 10:55

На рисунке 11 показаны кривые напряжения и тока на сборной шине S2 во время работы автоматического напряжения контроль, который произошел четыре раза в 05:37, 06:29, 06:42 и 08:09.Выключение одного из генераторов произошло в 06:42. На Рис. 10 и Рис. 11 заметно, что ДГ не участвуют в процедуре контроля напряжения, а изменение (уменьшение) тока из-за выключения одного из генераторов не отражено в соответствующей форме волны напряжения. Такая форма волны напряжения может быть объяснена тем фактом, что ДГ подключен к сильной сети (бесконечной шине), которая поддерживает стабильное напряжение.

Рис. 11

Профиль напряжения и тока во время работы автоматического регулирования напряжения в ТП 110/20 кВ «Нови Сад 5»

На рисунке 12 показан уровень гармоник и мерцаний на ТЭЦ.Уровень гармоник тока составляет около 1%, что подтверждает, что синхронные генераторы являются экологически чистым источником энергии с точки зрения качества электроэнергии. Кратковременная чувствительность к мерцанию (PST = 45%), а также долговременная чувствительность к мерцанию (PLT = 30%) находятся в допустимом диапазоне (≤ 46%).

Рис. 12

Действующее значение напряжения и тока, ток гармоник и мерцания, генерируемые когенерационной установкой, измеренные на сборной шине 20 кВ в ТС «Нови Сад 5»

Восстановление электроснабжения с опорой ТЭЦ

Несмотря на прогноз Допустимое время отказа ТП 110/20 кВ, включая ВЛ 110 кВ протяженностью 5 км, составляет около 7 минут, в соответствии с зарегистрированным опытом отказов во всем мире прекращение подачи электроэнергии из-за отказа ТП ВН / СН может достигать трех часов в муниципалитете. площади и даже 6–12 ч в сельской местности [23].ТЭЦ обычно расположены на территории или рядом с потребителями, поэтому потери при передаче и распределении электроэнергии снижаются, а надежность доставки повышается. По сравнению с большими, соединенными между собой сетями, ТЭЦ более устойчива, когда погодные условия или события безопасности прерывают энергоснабжение.

В качестве примера преимуществ интеграции ТЭЦ в сеть в таблице 3 представлено восстановление электроснабжения после отключения высокого / среднего напряжения подстанции с поддержкой ТЭЦ в балансировке мощности.Две подстанции ТП 110/20 кВ / кВ «Нови Сад 5» и ТП 110/20 кВ / кВ «Нови Сад 7» соединены между собой восемью фидерами 20 кВ (максимальной мощностью 11 МВт каждая). Максимальная нагрузка ПС 110/20 кВ «Нови Сад 5», 2 × 31,5 МВА и подстанции ТП 110/20 кВ «Нови Сад 7», 2 × 31,5 МВА, составляет 60% и 50%. соответственно. Подстанция ТП 110/20 кВ / кВ «Нови Сад 5» питается по двум ЛЭП 110 кВ от подстанции ТП 400/220/110 кВ «Нови Сад 3», объект которой оборудован двумя трансформаторами.В связи с отсутствием коридора для воздушных линий электропередачи 110 кВ, подстанция ТП 110/20 кВ / кВ «Нови Сад 7» по-прежнему подключена к сети 110 кВ единой линией электропередачи.

Таблица 3 Восстановление электроснабжения с опорой ТЭЦ

Пример 1 — Техническое обслуживание

При реконструкции поля 110 кВ в ТП 110/20 кВ / кВ «Нови Сад 5» в 2017 году существующие разъединители были заменены на моторизованные, которые затем были интегрированы в систему SCADA. Для выполнения плановых работ ПС 110/20 кВ / кВ «Нови Сад 5» пять раз отключалась от сети 110 кВ, а именно оба трансформатора были отключены.Непрерывное снабжение 53 962 потребителей (34,4% от общего потребления города), в том числе очень чувствительных (больница, родильный дом, медицинский факультет, ярмарка и т. Д.), Зависело от имеющейся мощности на подстанции ТП 110/20 кВ. / кВ «Нови Сад 7» (2 × 31,5 МВА). Электроснабжение частично осуществлялось от ТЭЦ «Западный завод» (10 МВт) и ТП «Нови Сад 5», рис. 2, через соединительные кабельные фидеры 20 кВ, таблица 3, случай 1.

Пример 2 — отключение

В случае пропадания напряжения 110 кВ в ТП 110/20 кВ / кВ «Нови Сад 7», электроснабжение его потребителей может быть полностью восстановлено по восьми соединительным кабелям 20 кВ от ТП 110/20 кВ. / кВ «Нови Сад 5».Электроснабжение частично осуществлялось от ТЭЦ «Завод Запад» (10 МВт) через соединительные кабельные фидеры 20 кВ, Таблица 3, случай 2.

Следовательно, в обоих случаях, техническое обслуживание ТП 110/20 кВ / кВ. «Нови Сад 5», а также авария в сетях 110 кВ, вызвавшая отключение ТП 110/20 кВ / кВ «Нови Сад 7», опора ТЭЦ обеспечила надежность электроснабжения большого количества потребителей. Единственным предварительным условием для обеспечения непрерывного электроснабжения в обоих случаях является сохранение напряжения 20 кВ на сборной шине трансформатора ЕТ2 в ТС «Нови Сад 5», к которой подключена ТЭЦ.

Пример 3 — полная потеря источника питания 110 кВ

Когда местная энергосистема или микросеть переключаются из изолированного режима работы в режим подключения к сети, ее необходимо синхронизировать с основной сетью, чтобы избежать повреждений и проблем с качеством электроэнергии [38 ]. Основная проблема синхронизации — это переходные процессы переключения, в то время как стандартный метод синхронизации основан на управлении с обратной связью для регулировки напряжения и частоты генератора.

В случае потери 110 кВ в обеих ТП, что маловероятно (сильные штормы), теоретически восстановление электроснабжения приоритетных потребителей (центральная больница, родильное отделение, ярмарка и т. Д.)) могут быть получены от ТЭЦ с использованием кабельного соединения 20 кВ между ТЭЦ и ТС «Нови Сад 5», рис. 2, (случай 3, таблица 3). Однако на практике этот сценарий не подходит для EPS Distribucija, потому что автономная работа ТЭЦ, подключенной к сети, не разрешена (в соответствии с правилами [8]). А именно после внепланового отключения питания 20 кВ трансформатора ЕТ2 в ТП «Нови Сад 5» защита ТЭЦ немедленно отключит генераторный агрегат; работа ТЭЦ будет возобновлена ​​после восстановления питания трансформатора ЕТ2.

Работа ТЭЦ в изолированном режиме становится новой тенденцией в настоящее время благодаря повышенной надежности и экономической выгоде. Чтобы обеспечить автономную работу ТЭЦ, необходимо применение сложного оборудования для синхронизации генератора с сетью во время переходного процесса переключения, основанного на управлении с обратной связью для регулировки напряжения и частоты генератора, а также совершенствования практики регулирования и эксплуатации [38].

Сценарий массовой интеграции ТЭЦ

Существует огромный потенциал для повышения энергоэффективности и снижения воздействия на окружающую среду промышленных предприятий, систем отопления, а также в секторе энергетики в Сербии [3].При исследовании развития устойчивого рынка биоэнергетики в Сербии исследуется замена природного газа биогазом и модернизация существующих систем централизованного теплоснабжения в Воеводине [39, 40].

Чтобы оценить влияние массовой интеграции систем ТЭЦ на спрос на электроэнергию и тепло, а также на окружающую среду, в данном исследовании рассматривается сценарий установки большего количества систем ТЭЦ, работающих на природном газе, в системах централизованного теплоснабжения 12 городов и блоков ТЭЦ на промышленных объектах в году считается Автономная провинция Воеводина.Территория Воеводины представляет собой целостную социально-политическую, экономическую, культурную, медицинскую и образовательную единицу, и как таковая она подходит для обобщения результатов. Энергетические показатели области следующие: Суммарная установленная тепловая мощность котлов на 15 общественных теплоцентралях составляет 1106 МВт, потребление природного газа составляет 106 558 139 Sm 3 / год, а общий выброс CO 2 составляет 203 тыс. / а [40]. Общий спрос на электроэнергию и центральное отопление в провинции в 2020 году оценивается в 9109 ГВтч / год (пиковая нагрузка 1737 МВт) и 2478 ГВтч / год соответственно [1].

Оценка воздействия ТЭЦ на окружающую среду основана на исследовании, приведенном в исх. [12], где показано, что турбина внутреннего сгорания, работающая на природном газе, ТЭЦ мощностью 10 МВт и системы рекуперации тепла (время работы 7500 часов в год) могут снизить 67,5 т / год эквивалента CO2, что эквивалентно примерно 12,8 тысячам пассажиров. транспортных средств.

Согласно сценарию, 15 новых ТЭЦ, работающих на природном газе, турбины внутреннего сгорания и системы рекуперации тепла (часы работы 7500 в год) в 12 городах Воеводины, мощностью 10 МВт электроэнергии и 10 МВт тепловой энергии каждый, будут установлен на 15 теплоцентралях и интегрирован в существующие системы централизованного теплоснабжения и распределения электроэнергии.Предполагаемое производство электроэнергии и тепла от новой когенерации составляет 1080 ГВтч / год и 1080 ГВтч / год, соответственно.

Помимо централизованного теплоснабжения, в исследовании, основанном на выборке из 44 компаний в Воеводине, рассматривается возможность инвестиций каждой из этих компаний в производство более 90% своей потребности в электроэнергии путем внедрения частичной когенерации [10]. Установлено, что при установке 44 станций с газовым двигателем (0,2–2 МВт) и 6 станций с газовой турбиной (5–20 МВт) суммарная установленная электрическая мощность 105 МВт, номинальная 130 МВт. тепловой мощности будет произведено 697 ГВтч / год электроэнергии.Тепло от перспективной промышленной когенерации, используемое в технологических процессах, составляет 939 ГВтч / год, а дополнительный расход газа составляет 1139 ГВтч / год.

Подводя итог, предполагаемые 15 ТЭЦ для централизованного теплоснабжения и 50 ТЭЦ на промышленных объектах в провинции Воеводина могут вырабатывать 1777 ГВт-ч электроэнергии и 2019 ГВт-ч тепла. Энергия когенерации будет покрывать 1/5 общего потребления электроэнергии и покрывать 2/5 потребности в централизованном теплоснабжении провинции. Кроме того, новая когенерация снизит выбросы CO2 на 2,6 кт / год, что эквивалентно примерно 480 тысячам легковых автомобилей.

Заключительные замечания

ТЭЦ «Завод Запад» летом работает на полную мощность, сокращая выбросы CO 2 и NO x . Кроме того, работа ТЭЦ повышает надежность электроснабжения, поскольку в случае ремонта ТП 110/20 кВ / кВ, а также неисправности в сети 110 кВ, которая вызывает отключение ТП 110/20 кВ / кВ. , поддержка реальной мощности от ТЭЦ «Завод Запад» обеспечивает бесперебойное электроснабжение всех потребителей, в том числе некоторых критических.

ТЭЦ вырабатывает электроэнергию в соответствии со стандартами, поскольку полевые измерения показали отсутствие проблем с качеством электроэнергии: уровень гармоник тока составляет около 1%, долговременная чувствительность к фликерам (PLT) находится в допустимом диапазоне (≤ 46 %), а падения напряжения остаются в пределах номинального фазного напряжения после выключения одного из генераторов (2%).

Технические потери электроэнергии в распределительной сети среднего (MV) и низкого (LV) напряжения в городе Нови-Сад составляют около 13%.Город потребляет около 1 млн МВт тепловой энергии в год; общая измеренная эффективность системы генерации тепла составляет 96%, в то время как эффективность системы распределения тепла несколько превышает 90% [41]. В целом ТЭЦ «Завод Запад» имеет большое значение для энергоэффективности города.

Перспективное широкое распространение систем ТЭЦ, работающих на природном газе, в системах централизованного теплоснабжения и на промышленных предприятиях в провинции Воеводина внесет значительный вклад в энергетический баланс и снизит выбросы CO2 в провинции.

Комбинированное производство тепла и электроэнергии (ТЭЦ) — Европейское агентство по окружающей среде

Не заполнена обязательная информация: Информация о дате начала графика публикации отсутствует.

Оценочные версии

Опубликовано (проверено, качество подтверждено)

Обоснование

Обоснование выбора индикатора

ТЭЦ или «когенерация» подразумевает, что тепло и электричество производятся одновременно в одном процессе.Использование комбинированного производства тепла и электроэнергии помогает повысить общую эффективность производства электроэнергии и тепла, поскольку эти станции сочетают технологии производства электроэнергии с оборудованием для рекуперации тепла. Повышение эффективности преобразования выработки электроэнергии за счет использования когенерации помогает снизить воздействие производства электроэнергии на окружающую среду. Более высокое проникновение ТЭЦ также поможет достичь цели 20% для выбросов парниковых газов, 20% цели для возобновляемых источников энергии в конечном потреблении энергии и 20% сокращения валового внутреннего потребления по сравнению с BAU к 2020 году.ТЭЦ получила политическую поддержку в последнем предложенном пакете Директивы по энергоэффективности, который в настоящее время изучается Советом и Европейским парламентом. В случае принятия этот пакет будет более тесно интегрировать ТЭЦ с эффективностью преобразования и распределения (ENER 11) и общей эффективностью тепловой генерации (ENER 19).

Научные ссылки

Определение показателя

Доля комбинированного производства электроэнергии и тепла (ТЭЦ) — это соотношение между электроэнергией, произведенной на теплоэлектроцентралях (с учетом отдельных единиц в составе станций), и валовой выработкой электроэнергии, рассчитанной за календарный год.Первое выражается в процентах от последнего. Он измеряет долю электроэнергии, произведенной на ТЭЦ, в общем производстве электроэнергии. Однако есть несколько важных квалификаций, поскольку не вся электроэнергия и (полезное) тепло, производимые на ТЭЦ, могут считаться производством ТЭЦ. Это объясняется в разделе 6 метаданных. Также следует отметить, что, хотя индикатор ориентирован на электроэнергию ТЭЦ, количество рекуперированного полезного тепла почти в 2,5 раза выше в энергетическом эквиваленте.

    Шт.

    Производство электроэнергии:

    ТВт.ч

    Контекст и цели политики

    Описание контекста

    Условия окружающей среды

    Комбинированное производство тепла и электроэнергии является одним из средств повышения эффективности производства электроэнергии, поскольку в нем используется тепло, которое иначе теряется на обычных тепловых электростанциях.Таким образом, комбинированный КПД производства тепла и электроэнергии на схемах ТЭЦ обычно выше, чем КПД тепла и электроэнергии, производимых независимо. Типичное значение КПД для ТЭЦ составляет примерно 75-90% для комбинированного производства тепла и электроэнергии, по сравнению с типичным значением КПД для обычных теплоэлектростанций 40-50% и для котлов, работающих только на тепло, 80-90%, и повышение эффективности 10-25% (ADEME, 1999). ТЭЦ часто также расположены недалеко от мест, где можно потреблять тепло и электроэнергию, что ограничивает потери при передаче и распределении.

    Повышение эффективности преобразования выработки электроэнергии за счет использования когенерации помогает снизить воздействие производства электроэнергии на окружающую среду. Дополнительные экологические преимущества могут быть реализованы, если в схеме используются виды топлива с низким уровнем выбросов, такие как природный газ или биомасса, в отличие от угля или нефти. Выполнение ориентировочной цели ЕС-15 по удвоению доли ТЭЦ в валовом производстве электроэнергии с 1994 по 2010 год может привести к предотвращению выбросов CO 2 , превышающих 65 Мт CO 2 / год к 2010 году (см. ENER 11).

    ТЭЦ в промышленных процессах имеет большой потенциал для достижения энергоэффективности и сокращения выбросов CO 2 . Типичный пример: из четырех НПЗ в порту Роттердама (Нидерланды) два используют ТЭЦ для производства пара, а два других — нет. Когда два других также будут использовать ТЭЦ для производства пара, это приведет к расширению производства на нефтеперерабатывающих заводах с помощью приложения. 500 МВт. Технически дальнейшее расширение app. 1200 МВт было бы возможно, если бы все НПЗ также использовали ТЭЦ для производства тепла.Если эти 1200 МВт заменят производство электроэнергии угольными электростанциями, это равно чистому сокращению примерно на 5 МтCO 2 (CE Delft, 2008).

    Контекст политики

    Совет принял 6 апреля 2009 года законодательный пакет по климату и энергии, содержащий меры по борьбе с изменением климата и продвижению возобновляемых источников энергии. Этот пакет разработан для достижения общей экологической цели ЕС по сокращению выбросов парниковых газов на 20% и увеличению доли возобновляемых источников энергии в общем энергопотреблении ЕС к 2020 году.Пакет действий в области климата и возобновляемых источников энергии (CARE) включает следующие основные программные документы:

    • Директива 2009/29 / EC Европейского парламента и Совета, вносящая поправки в директиву 2003/87 / ec с целью улучшения и расширения схемы торговли квотами на выбросы парниковых газов в сообществе
    • Директива 2009/31 / EC Европейского парламента и Совета о геологическом хранении диоксида углерода
    • Директива 2009/28 / EC Европейского парламента и Совета о содействии использованию энергии из возобновляемых источников
    • Руководящие принципы Сообщества по государственной помощи для защиты окружающей среды (2008 / C 82/01)
    • Директива 2008/101 / EC Европейского парламента и Совета, вносящая поправки в директиву 2003/87 / ec с целью включения авиационной деятельности в схему торговли квотами на выбросы парниковых газов внутри сообщества
    • Регламент (ЕС) № 443/2009 Европейского парламента и Совета, устанавливающий нормы выбросов для новых легковых автомобилей в рамках комплексного подхода сообщества к сокращению выбросов CO 2 выбросов легковых автомобилей

    Второй стратегический обзор энергетики; COM (2008) 781 финал.Стратегический обзор краткосрочных, среднесрочных и долгосрочных целей энергетической безопасности ЕС.

    Директива об энергетических услугах; Директива 2006/32 / EC. Устанавливает четкие обязательные цели для ежегодного повышения энергоемкости на уровне государств-членов и доли энергоэффективных государственных закупок на период 2006-2012 годов. На тот же период Директива предоставила государствам-членам сильные стимулы для обеспечения того, чтобы поставщики энергии предлагали определенный уровень энергетических услуг.

    Директива об энергоэффективности зданий; Директива 2010/31 / ЕС.Государства-члены должны применять минимальные требования в отношении энергоэффективности новых и существующих зданий, обеспечивать сертификацию их энергетических характеристик и требовать регулярных проверок котлов и систем кондиционирования воздуха в зданиях.

    Сообщение Комиссии; COM (2008) 771 финал. Основные цели этого сообщения — сообщить о текущем состоянии комбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ или когенерация) и представить возможности для его развития.

    Подробные инструкции по внедрению и применению Приложения II к Директиве 2004/8 / EC; 2008/952 / ЕС. Руководство по расчету электроэнергии от высокоэффективной когенерации.

    Директива о когенерации; 2004/8 / EC. Требует от государств-членов проведения анализа их потенциала для высокоэффективной когенерации.

    Предстоящая политика включает: Предложение по Директиве по энергоэффективности и отмене Директив 2004/8 / EC и 2006/32 / EC [COM (2011) 370, 22.06.2011]

    Мишени

    Директива о ТЭЦ требует, чтобы государства-члены проанализировали потенциал ТЭЦ и добились значительного прогресса в реализации этого потенциала.Отчеты, представленные государствами-членами, все еще анализируются, и их подходы очень различаются. В прошлом прогресс в развитии ТЭЦ определялся Сообщением Комиссии Совету, Европейскому парламенту, Экономическому и социальному комитету и Комитету регионов о «Стратегии Сообщества по продвижению комбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ) и устранить препятствия на пути его развития »(COM97 / 514, окончательный вариант от 15 октября 1997 г.) призывает к увеличению доли производства ТЭЦ в валовой выработке электроэнергии до 18% к 2010 г. в 15 странах-членах ЕС.Доля электроэнергии от ТЭЦ в общем валовом производстве электроэнергии в ЕС-15 составляла 10,3% в 2008 году, следовательно, это довольно большой разрыв от целевого показателя.

    Соответствующие программные документы
    • 2002/91 / EC

      Директива по энергоэффективным зданиям

    • 2006/32 / EC

      Директива по энергетическим услугам об эффективности конечного использования энергии и энергетических услугах, отменяющая Директиву Совета 93/76 / EEC

    • 2008/952 / EC

      Подробные инструкции по внедрению и применению Приложения II к Директиве 2004/8 / EC

    • 2008 / c 82/01

      Руководящие принципы Сообщества по государственной помощи для защиты окружающей среды (2008 / c 82/01)

    • 2009/31 / EC

      Директива 2009/31 / ec Европейского парламента и Совета о геологическом хранении двуокиси углерода.

    • Пакет мер по борьбе с изменением климата и возобновляемой энергии (пакет CARE)

      Борьба с изменением климата — главный приоритет для ЕС. Европа прилагает все усилия, чтобы существенно сократить выбросы парниковых газов, поощряя при этом другие страны и регионы делать то же самое.

    • COM (2008) 16 финал — COD 2008/0013

      Предложение по Директиве Европейского парламента и Совета о внесении поправок в Директиву 2003/87 / EC с целью улучшения и расширения системы торговли квотами на выбросы парниковых газов в Сообществе.

    • COM (2008) 17 финал — COD 2008/0014

      Предложение к решению Европейского парламента и Совета об усилиях государств-членов по сокращению своих выбросов парниковых газов для выполнения обязательств Сообщества по сокращению выбросов парниковых газов до 2020 года.

    • COM (2008) 771

      Европа может сэкономить больше энергии за счет комбинированного производства тепла и электроэнергии

    • COM (2008) 781

      COM (2008) 781 final — Второй стратегический обзор энергетики

    • Комбинированная теплоэнергетика Связь COM (97) 514 финал

      Ориентировочная цель ЕС по комбинированному производству тепла и электроэнергии, установленная в Стратегии Сообщества по продвижению комбинированного производства тепла и электроэнергии, COM (97) 514, окончательная 18% -ная доля производства электроэнергии ТЭЦ в общем валовом производстве электроэнергии к 2010 г.

    • ДИРЕКТИВА 2004/8 / EC

      ДИРЕКТИВА 2004/8 / EC ЕВРОПЕЙСКОГО ПАРЛАМЕНТА И СОВЕТА от 11 февраля 2004 г. о продвижении когенерации на основе полезного спроса на тепло на внутреннем рынке энергии и поправки к Директиве 92/42 / EEC.

    • ДИРЕКТИВА 2008/101 / EC

      ДИРЕКТИВА 2008/101 / EC ЕВРОПЕЙСКОГО ПАРЛАМЕНТА И СОВЕТА от 19 ноября 2008 г., вносящая поправки в Директиву 2003/87 / EC, чтобы включить авиационную деятельность в схему торговли квотами на выбросы парниковых газов внутри Сообщества.

    • ДИРЕКТИВА 2009/28 / EC

      ДИРЕКТИВА 2009/28 / EC ЕВРОПЕЙСКОГО ПАРЛАМЕНТА И СОВЕТА от 23 апреля 2009 г. о поощрении использования энергии из возобновляемых источников и о внесении поправок и последующей отмене Директив 2001/77 / EC и 2003/30 / EC

    • Директива 2009/29 / EC

      Директива 2009/29 / EC Европейского парламента и Совета, вносящая поправки в директиву 2003/87 / EC с целью улучшения и расширения схемы торговли квотами на выбросы парниковых газов в сообществе.

    • ПОСТАНОВЛЕНИЕ (ЕС) № 443/2009 ЕВРОПЕЙСКОГО ПАРЛАМЕНТА И СОВЕТА 443/2009

      Регламент (ec) № 443/2009 Европейского парламента и Совета, устанавливающий стандарты выбросов для новых легковых автомобилей как часть комплексного подхода сообщества к сокращению выбросов CO2 от легковых автомобилей.

    • SEC (2007) 53

      Директива Европейского парламента и Совета о внесении поправок в Директиву 2003/87 / EC с целью улучшения и расширения системы торговли квотами на выбросы парниковых газов в ЕС — Резюме оценки воздействия.

    Основной вопрос политики

    Становится ли европейская система производства энергии более эффективной?

    Конкретный вопрос политики

    Каковы основные различия между европейскими странами в отношении продвижения ТЭЦ?

    Методология

    Методика расчета показателя

    Доля электроэнергии, произведенной за счет комбинированного производства тепла и электроэнергии, в процентах от общего национального производства электроэнергии.Кодировка и специфические компоненты индикатора:
    Числитель: Производство электроэнергии теплоэлектроцентралями. Однако, как упоминалось в разделе 2, существует несколько важных оговорок в отношении количества электроэнергии, которая считается произведенной ТЭЦ.

    Электростанция, оснащенная оборудованием для рекуперации тепла в связи с производством электроэнергии, называется ТЭЦ. Со статистической точки зрения, самый простой подход — рассматривать всю электроэнергию и полезное тепло, производимые на этих станциях, как продукцию ТЭЦ.Однако в производстве ТЭЦ есть особенности, которые затрудняют сбор статистики. Во-первых, на электростанции может быть несколько блоков, не все из которых имеют возможность рекуперации тепла. Следовательно, сбор статистики должен производиться на единичной основе. В дополнение к выработке тепла ТЭЦ может существовать дополнительное отопление. Это дополнительное тепло может производиться, например, в дополнительном котле, полностью отделенном от процесса ТЭЦ, и, следовательно, его следует вычитать из общего количества тепла, производимого установкой.Топливо, используемое для выработки этого тепла, также должно быть вычтено из общего количества потребленного топлива, когда рассматривается производство ТЭЦ. Существуют также гибкие блоки, в которых соотношение производимого тепла к мощности регулируется. Гибкие блоки могут работать в режиме полностью ТЭЦ, или они также могут работать без какой-либо рекуперации тепла, в зависимости от текущего спроса на тепло и электроэнергию. Переменные тепловые нагрузки типичны для станций централизованного теплоснабжения, в то время как в промышленности соотношение между тепловой нагрузкой и выработкой электроэнергии обычно более стабильно.

    После изменения методологии компонент ТЭЦ в производстве электроэнергии теперь рассчитывается из общего производства ТЭЦ с учетом общего годового КПД и отношения мощности к теплу отдельных блоков внутри каждой станции с учетом вышеизложенного. (см. Решение Комиссии от 19 ноября 2008 г., устанавливающее подробные руководящие принципы для реализации и применения Приложения II к Директиве 2004/8 / EC Европейского парламента и Совета (2008/952 / EC) для получения более подробной информации, но эта методология имеет небольшой отличие от методологии ИЭА).При определенных условиях всю электроэнергию, произведенную на блоке ТЭЦ, можно рассматривать как производство ТЭЦ, и в этом случае нет необходимости отделять компонент, не связанный с ТЭЦ. В прошлом не существовало однозначного количественного правила, определяющего, когда следует проводить разделение на компоненты ТЭЦ и компоненты, не относящиеся к ТЭЦ. Таким образом, возможны различные интерпретации старой методологии. Была усилена методология обследования на 2000 год; порог в 75% для общей эффективности был установлен в качестве критерия для выбора станций, на которых должен быть рассчитан компонент ТЭЦ при производстве электроэнергии.Если средний годовой КПД составляет 75% или выше, считается, что вся электроэнергия, производимая на станции, вырабатывается ТЭЦ. Если КПД ниже этого порога, электроэнергия ТЭЦ (ECHP) рассчитывается путем умножения производства тепла ТЭЦ на характеристическое отношение мощности к теплу станции.

    Топливо для ТЭЦ скорректировано для стран, где КПД ТЭЦ менее 75%. (1 / количество лет) –1] * 100

    В течение значительного периода времени статистическая система не позволяла правильно оценить производство ТЭЦ на европейском уровне.Директива ЕС 2004/8 / EC о продвижении когенерации затем обязала государства-члены представлять статистические данные о когенерации в Комиссию (Евростат). Однако Евростат уже начал собирать статистику ТЭЦ в начале 1990-х годов (в ходе пилотных проектов). С тех пор была разработана общая методология сбора данных ТЭЦ, и государствам-членам была оказана помощь в создании необходимой системы статистической отчетности (Евростат, 2007). Общий КПД когенерационной установки используется как мера для определения того, полностью ли выработка электроэнергии является ТЭЦ.Если общий КПД превышает пороговое значение, установленное на уровне 75% (85% для пароконденсатных турбин и парогазовых установок), вся произведенная электроэнергия считается электричеством ТЭЦ. С другой стороны, если общий КПД ниже порогового значения, количество электроэнергии ТЭЦ (ECHP) рассчитывается путем умножения произведенного тепла ТЭЦ на отношение мощности к теплу. Эти отношения мощности к теплу являются фактическими отношениями. Если эти фактические соотношения неизвестны, можно использовать значения по умолчанию для нескольких типов ТЭЦ.Для нескольких типов ТЭЦ (например, Стирлинга, топливных элементов или органических циклов Ренкина) страны могут определять свои собственные значения по умолчанию. Эти значения должны быть опубликованы и доведены до сведения Комиссии.

    Географический охват: Евростат состоял из 32 стран-членов, но для данных ТЭЦ были представлены только ЕС-27, Турция и Норвегия. На Мальте вообще нет ТЭЦ

    Временной охват: 2009 г. Данные по отпуску тепла от ТЭЦ для Бельгии не были предоставлены, поэтому были использованы данные за 2008 г. В случае Дании, Кипра, Нидерландов, Австрии и Великобритании данные о разделении между производителями основных видов деятельности и автопроизводителями не были предоставлены, поэтому были использованы данные за 2008 год.

    Методология и частота сбора данных: Данные собираются два раза в год.

    Определения Евростата для статистики энергетики http://ec.europa.eu/eurostat/ramon/nomenclatures/index.cfm?TargetUrl=LST_NOM&StrGroupCode=CONCEPTS&StrLanguageCode=EN, метаданные Евростата для статистики энергетики http://c.epp.europa.eu .eu / portal / page / portal / energy / data / database

    Методика заполнения пробелов

    Методика заполнения пробелов не указана.Вероятно, эта информация добавлена ​​вместе с расчетом индикатора.

    Методологические ссылки

    Нет доступных методологических ссылок.

    Характеристики данных

    Ссылки на данные EEA
    • Здесь не указаны наборы данных.
    Ссылки на внешние данные
    Источники данных в последних цифрах

    Неопределенности

    Неопределенность методологии

    Как упоминалось в разделе 6, метод сбора данных Евростатом по комбинированному производству тепла и электроэнергии был пересмотрен в последние годы.Основное изменение заключалось в том, чтобы учесть тот факт, что не все электричество и (полезное) тепло, производимые на ТЭЦ, можно рассматривать как производство ТЭЦ. Методология была усилена для обследования за 2000 год и еще раз в 2002 году и позволяет более четко различать производство электроэнергии ТЭЦ и не-ТЭЦ и обеспечивает более согласованную статистику ТЭЦ в государствах-членах. Влияние изменения методологии на отчетное производство электроэнергии ТЭЦ варьируется в зависимости от страны-члена.Некоторые государства-члены уже представили статистику ТЭЦ, в которой конденсационная энергия или производство, не относящееся к ТЭЦ, были строго отделены от валовой продукции ТЭЦ, в то время как другие этого не делали. Однако общий эффект заключался в снижении оценок электроэнергии ТЭЦ в ЕС.

    Неопределенность наборов данных

    Нет исторических данных для новых государств-членов. Изменения в методологии означают, что исторические временные ряды не соответствуют друг другу.

    Обоснование неопределенности

    Неопределенность не указана

    Дальнейшие работы

    Краткосрочная работа

    Указанные здесь работы необходимо завершить в течение 1 года.

    Долгосрочная работа

    Для выполнения указанных здесь работ потребуется более 1 года (с этого момента).

    Общие метаданные

    Идентификация

    Спецификация

    Идентификатор версии: 1

    Создан первый черновик:

    Дата публикации:

    Последнее изменение:

    Классификация

    DPSIR : Ответ

    Типология : Показатель эффективности (Тип C — мы улучшаемся?)

    Многочисленные преимущества ТЭЦ для низкоуглеродного будущего

    Когда люди думают о зеленой энергии, они часто думают о возобновляемых источниках энергии, таких как солнечная или ветровая энергия.Хотя использование природных элементов Земли для производства энергии — отличная стратегия, эти источники носят временный характер и не всегда доступны. Кроме того, нехватка места в городских центрах часто затрудняет внедрение этих технологий. Интеграция ветряной и солнечной энергии, безусловно, станет компонентом более экологичного будущего, но есть много других способов сократить выбросы, сэкономить на топливе и сохранить доступность энергии, сократив огромное количество энергии, расходуемой впустую в текущих условиях производства.

    Соединенные Штаты тратят невероятное количество энергии из-за потерь тепла. Это тепло, которое является побочным продуктом традиционных процессов производства энергии, выбрасывается в атмосферу или сбрасывается в водоемы. Традиционная генерация и сама электрическая сеть являются причиной потери большей части тепловой энергии. Фактически, Соединенные Штаты ежегодно теряют больше энергии из-за потерь тепла, чем потребляется всей страной Японии.

    Один из лучших способов решить эту проблему — использовать CHP.Улавливая тепло, которое в противном случае было бы потрачено впустую, системы ТЭЦ обеспечивают наиболее эффективное использование топлива для производства чистого пара с низким содержанием углерода по сравнению с традиционными источниками генерации. Давайте посмотрим, что такое ТЭЦ, как она работает и как она может помочь превратить отработанное тепло в полезную энергию, чтобы сократить выбросы углерода.

    Понимание процесса когенерации

    ТЭЦ означает комбинированное производство тепла и электроэнергии и также называется когенерацией. ТЭЦ — это эффективный процесс, сочетающий в себе производство тепловой энергии (используемой как для отопления, так и для охлаждения) и электроэнергии в одном процессе.В отличие от традиционной электростанции, которая сбрасывает избыточное тепло, производимое в процессе выработки электроэнергии, в виде выбросов углерода, ТЭЦ использует это отработанное тепло и эффективно использует эту энергию. Чаще всего используются два общих процесса когенерации:

    • В первом случае топливо сжигается в первичном двигателе, таком как газовая турбина или двигатель. Затем генератор, подключенный к первичному двигателю, производит электричество. Энергия, обычно теряемая в этом процессе из-за отработанного тепла, снова улавливается в котле-утилизаторе для выработки тепловой энергии.
    • Во втором случае котел сжигает топливо и производит пар высокого давления, который питает паровую турбину и тем самым вырабатывает электричество. На выходе из турбины при более низком давлении пар улавливается и используется для получения тепловой энергии.

    Преимущества ТЭЦ

    У ТЭЦ много значительных преимуществ как для отдельных зданий, так и для кампусов и общества в целом. Системы когенерации имеют средний КПД около 75%, но при использовании паровых турбин КПД может превышать 80%.Это по сравнению с 50% -ной эффективностью, обеспечиваемой традиционными системами через отдельные котлы и генераторы. Более высокая эффективность означает лучшее использование топлива. Лучшее использование топлива снижает выбросы и снижает затраты.

    Кроме того, в отличие от многих новых технологий, системы ТЭЦ могут быть развернуты быстро и имеют несколько географических ограничений, что позволяет зданиям в районе или университетском городке воспользоваться преимуществами ТЭЦ и быстро снизить их воздействие на окружающую среду. В то же время ТЭЦ обеспечивает более устойчивую энергию, особенно когда она сконфигурирована как часть усовершенствованной микросети.Это стало очевидным в 2012 году, когда ураган Сэнди погрузил Нью-Йорк во тьму, разрушив местную электрическую сеть. Но один кампус оставался освещенным и отапливаемым — кампус Вашингтон-сквер Нью-Йоркского университета, который питается от ТЭЦ мощностью 13,4 мегаватт.

    Кроме того, ТЭЦ поддерживает местный экономический рост, сокращая затраты на энергию и высвобождая средства для других инвестиций. По данным Министерства энергетики США и Агентства по охране окружающей среды, установка 40 ГВт новой мощности ТЭЦ сэкономит U.S. предприятий и отраслей. Ежегодно затраты на энергию составляют 10 миллиардов долларов, что сокращает общий национальный спрос на энергию на один процент. По оценкам этих агентств, такие инвестиции будут стоить от 40 до 80 миллиардов долларов и окупятся в течение четырех-восьми лет.

    Низкоуглеродное будущее

    Итак, ТЭЦ более эффективна, доступнее и стимулирует экономический рост. А как насчет окружающей среды? Во-первых, ТЭЦ часто использует внутренний природный газ, который чище угля и превосходит нефть с точки зрения энергетической независимости.Более того, перспективные виды топлива, такие как биотопливо и древесные отходы, также являются вариантами для систем ТЭЦ, предлагая еще более экологичный подход к ТЭЦ. ТЭЦ в целом и ее способность интегрировать экологически чистые виды топлива предоставляют городам огромную возможность сократить выбросы углерода в больших масштабах. За счет объединения ТЭЦ с районными энергосетями можно доставлять низкоуглеродную тепловую энергию в самые разные здания и получать значительные выгоды от сокращения выбросов углерода.

    Выбросы

    CHP по своей природе ниже, чем у альтернативных технологий, и могут соответствовать даже самым строгим требованиям U.S. нормы выбросов. Частично это связано с вышеупомянутой более высокой топливной экономичностью, которая снижает выбросы парниковых газов, включая двуокись углерода (CO 2 ) и загрязнители воздуха, такие как оксиды азота (NO x ) и диоксид серы (SO 2 ), согласно в EPA.

    Насколько сильно ТЭЦ может повлиять на выбросы? Давайте посмотрим на это в перспективе. По оценкам Министерства энергетики США, нынешнее развертывание ТЭЦ в США позволяет экономить около 1,8 квадрата энергии в год и сокращает U.S. Выбросы углекислого газа на 240 миллионов метрических тонн. Это эквивалентно снятию с дороги 40 миллионов автомобилей. Министерство энергетики предполагает, что развертывание дополнительных 40 ГВт ТЭЦ может снизить выбросы CO 2 дополнительно на 150 миллионов тонн в год, что аналогично удалению с дороги еще 25 миллионов автомобилей. Другими словами, ТЭЦ может оказать огромное положительное влияние на окружающую среду и окупить себя .

    ТЭЦ в действии

    С таким количеством преимуществ и сравнительно небольшими затратами на внедрение неудивительно, что в своем недавнем отчете «Данные рынка: комбинированное производство тепла и электроэнергии в микросетях» компания Guidehouse Insights сообщила, что ожидает 11.3 ГВт новой мощности ТЭЦ будут добавлены в микросети во всем мире в течение следующих десяти лет.

    К сожалению, большая часть этого внедрения по-прежнему осуществляется за пределами США. Как и во многих прогрессивных энергетических шагах, Скандинавия лидирует. На ТЭЦ приходится 50% производства электроэнергии в Дании и более 30% в Финляндии и Нидерландах.

    Однако ТЭЦ составляет лишь около 8% от общей генерирующей мощности США. Это означает, что есть огромный потенциал роста .Некоторые крупные города США уже пожинают плоды ТЭЦ, в том числе Бостон, Кембридж и Филадельфия. В этих сообществах ТЭЦ интегрирована с местными районными энергетическими сетями, обеспечивая низкоуглеродную тепловую энергию зданиям и кампусам в центре города. Фактически, районная энергетика, управляемая ТЭЦ, оказалась настолько успешной в сокращении выбросов углерода, что это напрямую связано с планами действий этих городов по борьбе с изменением климата. Используя существующую инфраструктуру районной энергетики и ТЭЦ, эти города лидируют в принятии Америкой этой мощной технологии и движутся вперед к безуглеродному будущему.

    Показатель: Комбинированное производство тепла и электроэнергии (ТЭЦ)

    Экологическое значение

    При производстве электроэнергии обычно также производится тепло, которое обычно не используется на обычных электростанциях. Комбинированное тепло и энергия используют это тепло. Таким образом, системы ТЭЦ имеют гораздо более высокий коэффициент использования топлива при работе в режиме ТЭЦ. Они потребляют значительно большую долю энергии, чем обычные системы. По сравнению с установками, которые производят электричество и тепло отдельно, возможна экономия до 20% первичной энергии.

    С уменьшением спроса на энергию, давление на окружающую среду, связанное с энергоснабжением и преобразованием, также уменьшится. Например, выбросы парниковых газов можно сократить за счет увеличения доли ТЭЦ. Спрос на топливо также снизится. Таким образом, использование ТЭЦ может способствовать экономии ресурсов.

    Оценка развития

    Производство электроэнергии комбинированными теплоэлектростанциями имеет тенденцию к росту. Выработка электроэнергии выросла с 78.3 ТВтч до 113,4 ТВтч в 2019 году. Это увеличение произошло в основном за счет разработки и использования биомассы для производства энергии, а также увеличения мощности ТЭЦ, работающих на природном газе. Снижение с 2017 по 2018 год в основном связано с улучшением статистического учета ТЭЦ с 2018 года (дополнительную информацию см. Gores, Klump 2018, только на немецком языке ).

    С пересмотром Закона о комбинированном производстве тепла и электроэнергии (KWKG, только на немецком языке ) в 2016 году были определены будущие цели годовой выработки энергии системами ТЭЦ.В 2020 году цель — 110 ТВтч, в 2025 году 120 ТВтч будут вырабатываться системами ТЭЦ в год. Положения нового закона призваны улучшить условия для ТЭЦ. В целом законодательство оказывает положительное влияние. В 2019 году выработка электроэнергии ТЭЦ была немного выше целевого показателя на 2020 год. Поскольку энергетическая статистика, регистрирующая ТЭЦ, изменилась по сравнению с отчетным 2018 годом (см. Выше), в настоящее время эту тенденцию нельзя надежно интерпретировать.

    Кто мы | Veolia CHP

    Мы все заботимся об окружающей среде и влиянии нашей деятельности на нашу планету.Мы несем одинаковую ответственность за уменьшение последствий изменения климата и сохранение нашей планеты для будущих поколений. В то же время нам нужны рентабельные и надежные электричество и тепло, чтобы поддерживать рост наших предприятий и сообществ. Доставка энергии, которая удовлетворяет растущие потребности растущего населения при постоянно сокращающихся ресурсах, является серьезной проблемой.

    Veolia — признанный лидер в области ТЭЦ

    Чтобы помочь вам решить эту задачу, мы предлагаем лидирующие на рынке низкоуглеродные решения с использованием технологий комбинированного производства тепла и электроэнергии, когенерации.Углеродная и финансовая экономия обеспечивается за счет инженерного опыта и обслуживания на протяжении всего срока службы одной из крупнейших групп поддержки специалистов в Великобритании.

    Мы предлагаем комплексное решение ТЭЦ, которое обслуживает коммерческие предприятия, государственный сектор и сообщества, работая вместе для повышения вашей энергетической безопасности, одновременно снижая воздействие на окружающую среду и затраты на электроэнергию.

    В настоящее время мы эксплуатируем более 600 ТЭЦ для клиентов, и уже более 20 лет мы пользуемся доверием крупных организаций в плане надежного снижения затрат на электроэнергию.Являясь частью Veolia, ведущей европейской группы управления ресурсами, мы предлагаем новейшую высокоэффективную технологию когенерации, чтобы предоставить вам экономически эффективные экологические решения для производства электроэнергии, тепла и холода на объектах.

    Наша линейка продукции ТЭЦ была разработана с использованием ведущих мировых производителей двигателей и генераторов, включая новейшие системы управления. Имея в наличии несколько вариантов, мы можем найти лучшее решение для вашего приложения, гарантируя реальную экологическую и экономическую выгоду.Это подкреплено всесторонней поддержкой в ​​течение всего срока эксплуатации и техническим обслуживанием, предоставляемой нашей большой мобильной сервисной группой ТЭЦ, при полной поддержке нашего центра удаленного управления и службы поддержки клиентов.

    В сентябре 2015 года Cogenco приняла торговую марку нашей материнской компании Veolia.

    Veolia в Великобритании

    Британский лидер в области экологических решений, Veolia предоставляет полный спектр услуг по управлению отходами, водными ресурсами и энергопотреблением, предназначенными для построения экономики замкнутого цикла и сохранения дефицитного сырья.Мы — новаторы, стремящиеся сосредоточить внимание на сокращении выбросов углерода путем предотвращения загрязнения, сохранения природных ресурсов, защиты биоразнообразия, борьбы с изменением климата и повышения экологической осведомленности.

    Наша новая стратегия направлена ​​на производство экологически чистых продуктов и энергии, помогая нашим клиентам и поставщикам снизить их углеродное воздействие за счет инвестирования более 1 миллиарда фунтов стерлингов в новую инфраструктуру в период с 2012 по 2018 год.

    От преобразования шлама в пластик, извлечения палладия с улиц Подметая и заглядывая в будущее, с помощью нашего отчета «Представьте 2050» мы переворачиваем некогда «традиционную» отрасль управления отходами, водными и энергетическими ресурсами с ног на голову.

    Комбинированная программа грантов на тепло и электроэнергию на 22 финансовый год

    Вверху: ТЭЦ на заводе W.R. Grace and Company в Кертис-Бэй.

    Описание программы: Энергетическая администрация Мэриленда (MEA) рада объявить о грантовой программе на комбинированное производство тепла и электроэнергии (ТЭЦ) на 22 финансовый год. Эта программа «первым пришел — первым обслужен» предоставляет организациям штата Мэриленд материальные стимулы для установки квалифицированных систем когенерации на своих объектах для повышения операционной эффективности, снижения затрат, устойчивости и устойчивости к перебоям в подаче электроэнергии.Награды доступны для самых разных отраслей и типов зданий, как описано в следующих разделах.

    Цель программы: Программа грантов на ТЭЦ на 22 финансовый год предназначена для дальнейшего внедрения в штате технологий ТЭЦ, которые обеспечивают энергоэффективность, устойчивость и повышенную устойчивость для предприятий, цепочек поставок, основных услуг, критически важной инфраструктуры, сообществ и учреждений Мэриленда. Технологии когенерации, при их стратегическом внедрении, производят энергию для объектов, которые они обслуживают, наиболее эффективным образом.Это снижает выбросы парниковых газов по сравнению с выбросами энергии, поставляемой коммунальными предприятиями. Они также помогают диверсифицировать электрическую сеть штата и дают их исполнителям больше энергетической автономии, особенно когда они связаны между собой и настроены для работы в ситуациях отключения энергосистемы.

    Тип программы: Неконкурентная (в порядке очереди)

    Крайний срок подачи заявок на участие в программе: пятница, 28 января 2022 г., 17:00. EST

    Предполагаемый бюджет по программе: 3 доллара.6 миллионов, действуют ограничения. Для получения дополнительной информации см. Объявление о возможностях финансирования ниже.

    Программные документы:

    Справочник ресурсов ТЭЦ: Лицам и организациям, которые плохо знакомы с концепцией технологии ТЭЦ, рекомендуется сначала ознакомиться с Руководством по ресурсам MEA ТЭЦ.

    Электронный каталог ТЭЦ: MEA рекомендует кандидатам использовать электронный каталог ТЭЦ Министерства энергетики США (см. Ссылку ниже) при планировании своих проектов ТЭЦ.Электронный каталог предоставляет настраиваемую и простую в использовании базу данных с возможностью поиска, содержащую комплексные системы ТЭЦ, которые прошли техническую проверку Партнерством технической помощи Министерства энергетики США по ТЭЦ. ECatolog также предоставляет пользователям технические, финансовые и информационные ресурсы для проектирования, установки и финансирования ТЭЦ.

    Чтобы получить доступ к электронному каталогу CHP, щелкните изображение ниже:

    Для получения дополнительной информации свяжитесь с MEA относительно программы грантов CHP по электронной почте на адрес CHP.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.