Проект «Инновационная энергетика» — это один из нескольких инновационных проектов в сфере энергетики, направленных на повышение энергоэффективности российской экономики. Суть его заключается, в первую очередь, в более интенсивном использовании биоэнергоресурсов, а если говорить в общем — возобновляемых источников энергии (ВИЭ). В нашей стране есть большое количество труднодоступных удаленных районов, где использование таких местных видов топлива является крайне актуальным и экономически обоснованным.
Не менее перспективными направлениями являются создание и применение высокотемпературных сверхпроводников, развитие водородной энергетики и ряд других направлений.


Возобновляемые источники энергии

К ВИЭ традиционно относят: солнечную, ветровую, энергию морских волн, приливов, энергию биомассы (в том числе — дрова, торф), гидроэнергию, геотермальную энергию, низкопотенциальную тепловую энергию и другие «новые» виды возобновляемой энергии.
Из этого перечня интерес в первую очередь представляют источники, имеющие достаточную технологическую развитость — т.е. это ветровая и солнечная энергетика, малая гидроэнергетика, геотермальная энергия и энергия биомассы, а также низкопотенциальная тепловая энергия.
Как видно из таблиц, использование ВИЭ в России в последние годы приобретает все более ощутимые масштабы и устойчивую тенденцию к росту. Пока в нашей стране доля выработки электроэнергии на базе ВИЭ занимает меньше 1%, а выработка тепла — меньше 4%.
13 ноября 2009 г. Правительство России утвердило «Энергетическую стратегию России на период до 2030 г.», в которой ВИЭ отводит важная роль. Согласно этому документу, их доля в общей массе производства электроэнергии должна возрасти до 7%.

Ветроэнергетика
Технически достижимые ресурсы ветровой энергии в России оцениваются в 16 млрд. МВт-ч. В этом отношении наша страна одна из самых богатых, что объясняется длинной береговой линией, обилием ровных безлесных пространств, большими акваториями внутренних озер и морей, т.е. тех мест, где наиболее удобно располагать ветропарки.
Однако большая часть таких районов малолюдна, лишена крупных промышленных потребителей и развитых сетей, и это снижает экономическую привлекательность ВЭС.
Из реализованных проектов можно отметить ВЭС на 5,1 МВт, расположенную в Калининградской обл. Её среднегодовая выработка составляет около 6 млн. кВт-ч. На Чукотке действует Анадырская ВЭС (2,5 МВт) среднегодовой выработкой более 3 млн. кВт-ч. На о. Беринга действует ВЭС мощностью 1,2 МВт.
Существуют проекты на разных стадиях проработки Ленинградской ВЭС (75 МВт), Морской ВЭС (30 МВт), Приморской ВЭС (30 МВт) и ряда других ВЭС и ВДЭС меньшей мощности. Несколько лет назад началось строительство «Морского ветропарка» в Калининградской области мощностью 50 МВт, но в 2007 г. этот проект был заморожен.

Биотопливо
Современная биоэнергетика основана на высокоэффективных технологиях преобразования биомассы в удобные для использования виды топлива, общие же доступные запасы биомассы в России эквивалентны 300 млрд. кВт-ч.
Ряд крупных проектов по использованию биотоплива на территории России уже реализуются. Так, холдинг «Юг Руси» объявил о запуске производства биодизеля, Волгоградская ассоциация промышленных предприятий «АсАгро» намерена построить завод по переработке рапса на масло и биодизель. Аналогичные намерения высказывает и ассоциация производителей рапсового масла, созданная агрохолдингами Липецкой области.

Геотермальная энергетика
В России большими геотермальными ресурсами обладают Камчатка, Чукотка, Курилы, Приморский край, Западная Сибирь, Северный Кавказ, Краснодарский и Ставропольский края, Калининградская область.
Высокопотенциальное термальное тепло позволяет производить электроэнергию напрямую. Так, в настоящее время на Камчатке действуют 3 геотермальных электростанции: Паужетская ГеоЭС, Верхне-Мутновская ГеоЭС и Мутновская ГеоЭС. Суммарная мощность их электростанций — более 70 МВт. Это позволяет на 25% обеспечить потребности региона в электроэнергии и ослабить зависимость от дорогостоящего мазута.
В Сахалинской области на о. Кунашир введены первый агрегат мощностью 1,8 МВт Менделеевской ГеоТЭС и геотермальная тепловая станция ГТС-700 мощностью 17 Гкал/ч.

Малая гидроэнергетика
К малой гидроэнергетике относят ГЭС, мощность которых не превышает 30 МВт. Малая энергетика стала популярной и получила развитие из-за стремления избежать экологического ущерба, наносимого водохранилищами крупных ГЭС, из-за возможности обеспечить энергоснабжение в труднодоступных и изолированных районах, а также из-за небольших капитальных затрат при строительстве станций и быстрого возврата вложенных средств.
Вот лишь некоторые примеры малых ГЭС в России: МГЭС в Тыве (168 кВт), МГЭС на Алтае (400 кВт), ГЭС-1 (1,7 МВт) на р. Быстрая, Камчатская область и др.
Среди карельских МГЭС можно упомянуть МГЭС Хямекоски, Харлу, Суурйоки, Пиенийоки, Питкякоски и Игнойла (см. «ПВ» №78 и 81).

Высокотемпературная сверхпроводимость
Развитие данного направления инновационных исследований связано с особенностями ТЭК страны. Он характеризуется удаленностью крупных электрогенерирующих мощностей от потребителей электроэнергии вследствие чего при передаче электроэнергии, происходят большие потери энергии. Между тем, развитие исследований в области сверхпроводимости привело к тому, что были выявлены материалы, которые обладают эффектом сверхпроводимости при температурах, значительно более высоких, чем традиционные сверхпроводники. И теперь появляется возможность создания ЛЭП с использованием сверхпроводящего кабеля, в котором потери энергии минимальны или вообще отсутствуют. По расчетам, при передаче по сверхпроводящим ЛЭП мощностей свыше 20 млн. кВт на расстояние свыше 2000 км ожидается снижение потерь на 10%, что соответствует сбережению 7…10 млн. т.у.т. в год. При этом затраты на сверхпроводящую ЛЭП могут быть не больше, чем на высоковольтную ЛЭП традиционного исполнения.
Еще один вариант использования высокотемпературных сверхпроводников — создание мощных генераторов и компактных электродвигателей. Создание обмоток из сверхпроводящих материалов могло бы способствовать созданию огромных магнитных полей в генераторах и электродвигателях, благодаря чему они были бы значительно более мощными, чем обычные машины. А использование керамических сверхпроводников позволило бы сделать их конкурентоспособными на рынке.

Водородная энергетика
Необходимость развития водородной энергетики основана на следующих аргументах. Во-первых, водород — самый распространенный химический элемент. Температура его горения — самая высокая, а продуктом его сгорания в кислороде является вода, которая может вновь использоваться для получения водорода.
На данный момент главным препятствием для бурного развития водородной энергетики является дороговизна производства водорода и его хранения. Американские аналитики подсчитали, что если на водород перевести весь автомобильный транспорт, хотя бы только крупных городов, который поглощает ежегодно 2,2 млрд. т моторного топлива, то необходимое количество водородного топлива составит 680 млн. т, учитывая большую энергоемкость водорода и повышение КПД автомобилей. Казалось бы экономия налицо. Но… Для производства такого количества водорода методом электролиза потребуется увеличить мощность электростанций в три раза. А это означает сжигание дополнительно огромного количества углеводородного топлива, от использования которого мы стремимся уйти. Получается замкнутый круг.
Научные учреждения и сообщества предлагают различные пути выхода из этой ситуации. К примеру, ученые Курчатовского института предложили использование для выработки водорода использовать подземные АЭС малой мощности.
Есть и еще немало путей решения задачи получения водорода, и по какому пути пойти, и кто будет координатором действий, должны решить сообща политики, ученые и бизнесмены.


Проблемы внедрения ВИЭ

Внедрение ВИЭ в энергетическую отрасль наталкиваются на определенные проблемы. По мнению экспертов, недостаточно высокие темпы развития определяются следующими факторами:
• неконкурентоспособность проектов использования ВИЭ по сравнению с проектами на основе использования органического топлива;
• наличие барьеров институционального характера, отсутствие программ поддержки широкомасштабного использования ВИЭ;
• отсутствие инфраструктуры, требуемой для обеспечения ускоренного развития энергетики на основе использования ВИЭ;
• недостаточная развитость научного обеспечения применения ВИЭ и, как следствие, технологической базы использования ВИЭ;
• отсутствие надлежащей информационной среды, достоверных данных о показателях реализованных проектов;
• отсутствие нормативно-технического и методического регулирования, а также инженерных и программных средств, необходимых для проектирования, сооружения и эксплуатации генерирующих объектов, функционирующих на основе использования ВИЭ.

Водородная энергетика
Развитие водородной энергетики тормозится не только высокими ценами на данный вид топлива. Стоят вопросы инфраструктуры, нормативной базы и производства водорода в нужных объемах. Если цена на него будет снижена до приемлемого уровня, водородное сырье будет востребовано.

Высокотемпературная сверхпроводимость
Внедрение тут наталкивается на проблемы создания высокоэкономичных, надежных автоматизированных установок сжижения и рефрижераторных азотных установок, а также поиск принципиально новых методов получения холода в диапазоне рабочих температур высокотемпературной сверхпроводимости.


Перспективы программы «Инновационная энергетика»

Конечно, внедрение и использование обозначенных источников энергии имеет свои особенности и недостатки. Но программа «Инновационная энергетика» не должна быть просто декларативной ФЦП, она должна на деле помочь созданию прорывных проектов в их освоении, которые бы могли применяться повсеместно.
Инновационные разработки и их внедрение, даже в некоторых направлениях, могли бы принести ощутимый вклад в развитие энергетической отрасли России. При этом следует учесть и мировой опыт, согласно которому такая деятельность успешна, если одновременно финансируется много направлений из расчета, что удачным окажется одно, которое и должно окупить все вложения. 


Сергей Гарин
журнал "Промышленный вестник Карелии"вып.№ 93, 2010 г.
www.pv.karelia.ru/files/archive/93_18-19.pdf


----------------------------------------------------

Информация по теме:

Нетрадиционные источники нефти и газа
Альтернативные силовые технологии




.