Комплексной программой строительства вэс до 2000 Г. Предусмотрено на эти цели 8,97 млн. Грн.

Таким образом, к 2010 г., при успешном развитии Комплексной программы строительства ветроэлектростанции Украины, предполагается довести общую мощ­ность ВЭС Крыма до 480 МВт, что позволит повысить надежность энергосбережения Крыма и дать экономию органического топлива в размере 290 тыс. т. у. т. в год.

Выполнение работы по второму направлению - внедрению малой ветроэнерге­тики в Крыму - возможно на основании научно-технических и опытно-конструкторских разработок, выполненных в КПИ и ИЭД НАМ Украины. К настояще­му времени разработана серия ветроустановок разных мощностей от 0,5 до 100 кВт и разного назначения, которые предназначены для решения следующих целей и задач по экономии ТЭР:

- автономное снабжение электроэнергией потребителей, не связанных с централизо­ванными электрическими сетями;

- выработка электроэнергии постоянного тока напряжением 12-14 В;

- отопление и горячее водоснабжение помещений, теплиц и др;

-    подъем воды и скважин из колодцев;

- малое орошение и мелиорация;

- переработка сельскохозяйственной продукции.

Общая выработка электроэнергии, за счет строительства ветроагрегатов малой мощности может составить к 2000 г. 3,96 млн. кВт/ч., за период с 2001 по 2005 гг. –6, 41 млн. кВт/ ч и за период с 2006 по 2010 гг. - 11,59 млн. кВт/ч.

При этом, необходимые капитальные вложения в разработку и строительство ВЭУ малой мощности составляет соответственно: 4,03; 4,86; 6,57 млн. грн., кроме то­го стоимость проектно-конструкторских работ за этот период составляет - 1,4 млн. грн.

Основными направлениями по внедрению ветроагрегатов малой мощности в Крыму на ближайший период являются:

- проведение маркетинговых исследовании и рекламы;

- государственное экономическое стимулирование производителей и потребителей ветроэнергетического оборудования малой мощности;

- оказание государственной финансовой поддержки предприятиям для организации серийного производства ветроагрегатов на территории АРК;

- проведение разъяснительной работы среди населения Крыма о принципах энергети­ческой эффективности и экономической целесообразности строительства ветроустановок малой мощности. [3],[8].

Солнце.

 

Солнечные электростанции. После энер­гетического кризиса 1973 г. правительствами стран и частными компаниями были приняты экстренные меры по поиску новых видов энер­гетических ресурсов для получения электро­энергии. Таким источником в первую очередь стала солнечная энергия. Были разработаны параболо-цилиндрические концентраторы. Эти устройства концентрируют солнечную энергию на трубчатых приемниках, располо­женных в фокусе концентраторов. Интересно, что в 1973 г. вскоре после начала нефтяного эмбарго был сконструирован плоский кон­центратор, явившийся успехом научной и ин­женерной мысли. Это привело к созданию первых солнечных электростанций (СЭС) ба­шенного типа. Широкое применение эффек­тивных материалов, электронных устройств и параболо-цилиндрических концентраторов позволило построить СЭС с уменьшенной сто­имостью - системы модульного типа. Нача­лось внедрение этих систем в Калифорнии фирмой Луз (Израиль). Были подписаны кон­тракты с фирмой Эдисон на строительство в южной Калифорнии серии СЭС. В качестве теплоносителя использовалась вода, а полу­ченный пар подавался к турбинам. Первая СЭС, построенная в 1984 г., имела КПД 14,5%, а себестоимость производимой электроэнер­гии 29 центов/(кВт-ч). В 1994 г. фирма Луз реорганизована в компанию Солел, базирующуюся в Израиле, и продолжает успешно ра­ботать над созданием СЭС, ведет строитель­ство СЭС мощностью 200 МВт, а также разра­батывает новые системы аккумулирования энергии. В период между 1984 и 1990 г. фир­мой Луз было построено девять СЭС общей мощностью 354 МВт. Последние СЭС, постро­енные фирмой Луз, производят электроэнер­гию по 13 центов/(кВт-ч) с перспективой снижения до 10 центов/(кБт-ч). Д. Миле из университета Сиднея улучшил конструкцию солнечного концентратора, использовав сле­жение за Солнцем по двум осям и применив вакуумированный теплоприемник, получил КПД 25^--30%. Стоимость получаемой электро­энергии составит 6 центов/(кВт-ч). Стро­ительство первой экспериментальной уста­новки с таким концентратором начато в 1994 г. а Австралийском национальном университете, мощность установки 2 МВт. Считают, что по­добная система будет создана в США после 2000 г. и она позволит снизить стоимость получаемой электроэнергии до 5,4 цента/(кВт-ч). При таких показателях строитель­ство СЭС станет экономичным и конкуренто­способным по сравнению с ТЭС.

Другим типом СЭС, получившим развитие, стали установки с двигателем Стирлинга, раз­мещаемым в фокусе параболического зер­кального концентратора. КПД таких установок "может достигать 29%. Предполагается ис­пользовать подобные СЭС небольшой мощ­ности для электроснабжения автономных по­требителей в отдаленных местностях.

ОТЭС. В перспективе можно использовать для получения электроэнергии разность температуры слоев воды в океане, которая может достигать 20°С. Станции на этой основе (ОТЭС) находятся в разработке. Первый вари­ант подобной установки мощностью 5 МВт проектируется в Израиле. Меньшие по мощ­ности установки действуют в Австралии, Кали­форнии и ряде других стран. Основная слож­ность перспективы их использования - низкая экономичность и как следствие отсутствие коммерческого интереса.

Фотоэнергетика. Начиная с 70-х годов правительства индустриальных стран израс­ходовали биллион долларов на разработки фотоэлектрических преобразователей. За последние 10 лет стоимость фотоэлектричес­ких преобразователей снижалась и в 1993 г. достигла 3,5-4,75 дол/Вт, а стоимость полу­чаемой энергии 25-40 центов/(кВт/ч). Миро­вой объем производства с 6,5 МВт в 1980 г. увеличился до 29 МВт в 1987 г. и в 1993 г. составил более 60 МВт (рис. 2).

Рис. 2. Производство фотоэлектрических устройств в мире в 1970-1993 гг.

В Японии ежегодно выпускается 100 млн. калькуляторов общей мощностью 4 МВт, что составляет 7% мировой торговли фотоэлект­рическими преобразователями. Более 20 тыс. домов в Мексике, Индонезии, Южной Африке, Шри-Ланке и в других развивающихся странах используют фотоэлектрические системы, смонтированные на крышах домов, для получения электроэнергии для бытовых целей.

Наилучшим примером использования таких систем является Доминиканская республика, где 2 тыс. домов имеют фотоэлектрические установки, сконструированные в последние 9 лет. Стоимость такой установки 2 тыс. дол.

В Шри-Ланке израсходовано 10 млн. дол на электрификацию 60тыс. домов с помощью фотосистем. Стоимость установки мощностью 50Вт, включающая фотопанель, источник света и аккумуляторную батарею, составляет 500 дол.

В будущем стоимость ycтaновки для малых систем будет снижаться, например установки с люминесцентными лампами. В Кении в тече­ние последних лет 20 тыс. домов электрифи­цировано с помощью фотосистем по сравне­нию с 17 тыс. домами, где за это же время введено централизованное электроснабже­ние. В Зимбабве за счет кредита в 7 млн. дол, выделенного в 1992 г., будет электрифициро­вано 20 тыс. домов в течение 5 лет. Мировым банком выделен кредит в 55 млн. дол. для электрификации 100 тыс. домов в Индии фо­тосистемами. В США стоимость 1 км распре­делительных электросетей составляет 13-33 тыс. дол. Контракт на установку мощностью 500 МВт, включающую электроснабжение дома, освещение, радио, телевидение и ком­пьютер, составляет не менее 15 тыс. дол. (включая аккумуляторную батарею). Уже име­ется 50 тыс. таких установок в городах и еже­годно строится около 8 тыс. установок. Среди индустриальных стран кроме США также лиди­руют в использовании фотосистем в домах Испания и Швейцария.

Если даже ежегодно в мире будет снаб­жаться фотосистемами 4 млн. домов (1% тех, что электрифицируются ежегодно), то общая установленная мощность фотосистем соста­вит всего 200 МВт, что в 4 раза меньше миро­вого производства их в 1993 г. Если производ­ство фотосистем достигнет ежегодно 1% общей продажи энергии в мире, то их произ­водство по сравнению с современным уров­нем должно возрасти десятикратно, а увели­чение до 10% этой продажи приведет к сто­кратному росту производства фотосистем.

Для успешного внедрения фотосистем их удельная стоимость должна быть снижена в 3-5 раз прежде, чем появятся крупные энер­госистемы.

Половина продажи кремния приходится на монокристаллы, поликристаллическая моди­фикация также имеет большое будущее. Боль­шое будущее будут иметь тонкопленочные системы, в частности на основе аморфного кремния. Некоторые образцы фотоэлектро-преобразователей на основе аморфного кремния имеют КПД 10%, удельную стоимость 1 дол/Вт, стоимость получаемой электроэнер­гии 10-12 центов/(кВт/ч) - это ниже, чем была ее стоимость в 1993 г. Имеется перспек­тива снижения стоимости к 2000 г. до 10 центов/(кВт /ч) и до 4 центов/(кВт /ч) к 2020 г.

Итак, фотоэнергетика может стать ведущим источником энергии мировой большой инду­стрии. Это подтверждают сделанные в 1994 г. разработки, считают эксперты. В результате создания новых технологий и повышения тех­нического уровня продукции может быть пре­одолен барьер для внедрения фотоэлектри­ческих систем, связанный с высокой их стои­мостью. Так, по инициативе корпорации Енрон ведется разработка фотоэлектрической стан­ции мощностью 100 МВт для строительства в Неваде, на которой стоимость вырабатывае­мой электроэнергии составит 5,5 цента/(кВт/ч). [1]

Солнечная энергия является наиболее мощным и доступным из всех видов не­традиционных и возобновляемых источников энергии в Крыму. Солнечное излучение не только неисчерпаемый, но и абсолютно чистый источник энергии, обладающий ог­ромным энергетическим потенциалом.

В реальных условиях облачности, годовой приход суммарной солнечной радиа­ции на территории Крымского региона находится на уровне 1200-1400 кВт ч/м².

При этом, доля прямой солнечной радиации составляет: с ноября по февраль 20-40 %. с марта по октябрь - 40-65%, на Южном берегу Крыма в летние месяцы - до 65-70%.

В Крыму наблюдается также наибольшее число часов солнечного сияния в те­чение года (2300-2400 часов в год), что создает энергетически благоприятную и эко­номически выгодную ситуацию для широкого практического использования солнеч­ной энергии.

В то же время, источник имеет довольно низкую плотность (для Крыма до 5 ГДж на 1 м² горизонтальной поверхности) и подвержен значительным колебаниям в | течение суток и года в зависимости от погодных условий, что требует принятия до­полнительных технических условий по аккумулированию энергии.

Основными технологическими решениями по использованию энергии являют­ся: превращение солнечной энергии в электрическую и получение тепловой энергии для целей теплоснабжения зданий.

Прямое использование солнечной энергии в условиях Крыма, для выработки в настоящее время электроэнергии, требует больших капитальных вложений и дополни­тельных научно-технических проработок. [8]

В 1986 г. вблизи г. Щелкино построена первая в мире сол­нечная электростанция (СЭС-5) мощностью 5 тыс. кВт. К 1994 г. она выработала около 2 млн. кВт.час электроэнергии. Экспери­мент с СЭС показал реальность преобразования солнечной энергии в электрическую, но стоимость отпускаемой электроэнергии оказалась слишком высокой, что в условиях рыночной экономики является малоперспективным.

В настоящее время ПЭО "Крымэнерго" обосновало применение в Крыму солнечно-топливных электростанций, являющихся СЭС второго поколения с более высокими технико-экономическими показателями. Такую электростанцию планируется построить в Евпатории. Сегодня солнечная энергетика получила широкое развитие в мире. Мировым лидером по строительству СЭС является амери-канско-израильская фирма "Луз", сооружающая станции мощ­ностью 30-80 МВт, на которых используется принципиально новая технология с параболоциливдрическими концентратами солнечного излучения. Себестоимость вырабатываемой ими электроэнергии ниже, чем на атомных электростанциях. [9]

Перспективность применения фотоэлектрического метода пре­образования солнечной энергии обусловлено его максимальной экологической чистотой преобразования, значительным сроком службы фотоэлементов и малыми за­тратами на их обслуживание. При этом простота обслуживания, небольшая масса, вы­сокая надежность и стабильность фотоэлектропреобразователей делает их привлека­тельными для широкого использования в Крыму.

Основными задачами по широкому внедрению фотоэлектрических источников питания являются:

- разработка научно-технических решений по повышению КПД фотоэлемен­тов;

-применение высокоэффективных фотоэлементов с использованием концен­траторов солнечного излучения.

Техническая подготовленность отечественных предприятий на Украине позво­ляет освоить производство фотоэлектрических источников питания на суммарную ус­тановленную мощность до 100 МВт.

Мощность фотоэлектрических преобразователей солнечной энергии, внедряе­мых в Крыму к 2010 г., может составить до 3,0 МВт, что может обеспечить экономию топлива до 1,7 тыс т у.т. в автономных системах энергообеспечения.

Солнечная энергия в Крыму может использоваться не только для производства электроэнергии, но и тепла. Это реально при широком распространении в республике солнечных батарей (коллекторов), легко сооружаемых и высокорентабельных. Разработкой и изготовлением солнечных коллекторов новой кон­струкции занимаются ГНПП «Гелиотерн», «Крымэнерго» (пос. Утес) и трест «Южстальмонтаж» (г. Симферополь). Горячее во­доснабжение от солнца (коллекторов) сбережет дефицитное ор­ганическое топливо и не будет загрязнять воздушный бассейн. В настоящий же период 80% тепловой энергии производят более трех тысяч котельных, которые не только сжигают огромное количество органического топлива, по и существенно повы­шают концентрацию газопылевых загрязнений воздушной сре­ды.

Для успешного внедрения экологически чистых систем солнечного теплоснаб­жения, повышения надежности их функционирования необходимо:

• разработать и внедрить в производство на предприятиях Крыма различные виды энергетически эффективных солнечных коллекторов с улучшенными теплотех­ническими характеристиками, отвечающими современному зарубежному уровню, в частности: с селективным покрытием, вакуумные, пластмассовые для бытовых нужд, воздушные для нужд сельского хозяйства;

• довести выпуск солнечных коллекторов к 2010 г. до 3-5 тыс. штук в год, что эквивалентно замещению годового использования топлива - 0,35 - 0,65 тыс. т у.т.;

• увеличить в 2-3 раза выпуск высокоэффективных теплообменников для сол­нечных установок;

• обеспечить достаточную постановку запорной и регулирующей арматуры, приборов для автоматизации технологических процессов.

Реализация этих предложений позволяет создать в Крыму собственную про­мышленную индустрию по выпуску основного специализированного оборудования для комплектации и строительства установок по использованию солнечной энергии.

Наиболее перспективными направлениями солнечного теплоснабжения на бли­жайшую перспективу (до 2010 г.) являются:

• солнечное горячее водоснабжение индивидуальных и коммунальных потреби­телей сезонных объектов (детские, туристические, спортивные лагеря, объекты сана-торно-курортной сферы, жилых и общественных зданий);

• пассивное солнечное отопление малоэтажных жилых домов и промышленных сооружений, главным образом, в сельской местности и Южном берегу Крыма;

• использование солнечной энергии в различных сельскохозяйственных произ­водствах (растениеводство в закрытых грунтах, сушка зерна, табака и других сельхоз­продуктов и материалов);

• применение низкопотенциальной теплоты, полученной на солнечных уста­новках, для разнообразных технологических процессов в различных отраслях про­мышленности (для пропарки при производстве железобетонных изделий и др. целей).

Экономия топлива на отопительных котельных от внедрения этих установок может составить к 2000 г. - 4,01 тыс. т у.т., за период 2001-2005 г. - 6,5 тыс. т у. т. и за период с 2006 по 2010 г. - 11,66 тыс т у.т.

Дополнительная выработка электроэнергии от работы солнечных фотоэлектри­ческих преобразователей батарей может составить к 2000 г. - 0,30 млн. кВт. ч., за пе­риод с 2001 по 2005 г. - 0,72 млн. кВт. ч., за период с 2006 по 2010 гг. - 1,8 млн. кВт. ч.

Для реализации программы к 2010 г. промышленность Крыма должна обеспе­чить производство солнечных коллекторов до 3,5 - 4,0 тыс. штук ежегодно. [8]

Геотермальная энергия.

За прошедшие 15 лет производство электроэнергии на геотермальных электростанциях (ГеоТэс) в мире значительно выросло. Работы по изучению геотермальных источников и созданию прогрессивных систем для извлечения и практического использования геотермальной энергии ведутся в Украине и многих зарубежных странах. В последние два десятилетия выполнялись обширные программы научно-исследовательских, опытно-конструкторских и техноло-гических работ в этом направлении. Накоплен также определенный опыт создания и многолетней эксплуатации опытно-промышленных и промышленных геотермальных установок различного назначения.

В течение последних 5-10 лет в Украине ограниченными средствами велись работы по изучению геотермических условий недр и оценке геотермальных ресурсов, как для всей территории, так и для отдельных ее регионов, площадей и месторождений. По результатам этих работ построены геотермические карты, оценены ресурсы термальных вод и геотермальной энергии, содержащейся в «сухих» горных породах.

Районами возможного использования геотермальной энергии в Украине являются Закарпатье, Крым, Предкарпатье, Полтавская, Харьковская, Донецкая, Луганская, Херсонская, Запорожская области и некоторые другие.

Обобщение и анализ мирового опыта использования геотермальной энергии показывает, что по масштабам использования теплоты недр Украины существенно отстает от многих зарубежных стран. Одной из основных причин является отсутствие достаточного экономичных и эффективных технологий извлечения и использования низкотемпературных теплоносителей.

Разработка и освоение интенсивных технологий извлечения теплоносителя и создания эффективных систем использования теплоты недр является главной научной и инженерно-технической проблемой энергетики. Без создания таких технологий и установок нельзя рассчитывать на широкомасштабное использование этого энергоисточника. [5]

Согласно данным Государственного комитета Украины по геологии и исполь­зованию недр, основанных на результатах геологоразведочных работ, выполненных в 1970-1979 гг. на территории Крымского региона, установленные потенциальные ре­сурсы подземных геотермальных вод составляют до 27 млн. куб. м в сутки. Потенциал этого источника достаточен для работы энергетических установок мощностью до 35-40 МВт, которые могут произвести до 150 млрд. кВт. ч. тепловой энергии в год.

Техническая возможность на современном этапе развития научных достижений, позволяет достичь в ближайшие 15 лет до 10-15 % использования этого потенциала и получить до 15 млрд. МВт. ч. дополнительной тепловой энергии для целей тепло­снабжения в северных и северо-западных районах Крыма.

Наибольший потенциал геотермальной энергетики выявлен в районах Тархан-кутского и Керченского полуостровов.

Современное развитие геотермальной энергетики предполагает экономическую целесообразность использования следующих видов подземных геотермальных вод:

— температурой более 140°С и глубиной залегания до 5 км для выработки электроэнергии;

— температурой около 100°С для систем отопления зданий и сооружений;

— температурой около 60-70°С для систем горячего водоснабжения.

Основные перспективные направления использования геотермальной энергии в Автономной Республики Крым и технические решения по их реализации определены и разработаны институтом технической теплофизики Национальной Академии наук (НАН) Украины. В настоящее время доведены до опытно-промышленной и промышленной стадии внедрения следующие технологии и установки по использованию геотермальной энергии:

— системы геотермального теплоснабжения населенных пунктов, промышленных, сельскохозяйственных, социальных, коммунально-бытовых и др. объектов;

— геотермальные электростанции;

— системы тепло- и хладоснабжения с подземными аккумуляторами теплоты;

— геотермальные сушильные установки для сушки различной сельхоз-продукции, лекарственных трав и др.;

— геотермальные холодильные установки;

— системы геотермального теплоснабжения теплиц.

В то же время, для широкого развития геотермальной энергетики в Крыму требуется проведение первоочередных научных и технических работ в следующих направлениях:                                                             

— обоснование ресурсо-сырьевой базы; составление кадастров перспективных месторождений, перечень скважин, которые показывали наличие геотермальных ресурсов; постановка задач по организации поисковых геологоразведочных работ;

— обоснование возможности и определение целесообразности создания промышлен­ных теотермальных электростанций установленной мощностью от 10 до 100 МВт;

- разработка обоснований, проектирование и создание сети геотермальных энергоус­тановок небольшой мощности (0,5-3,0 МВт), которые бы работали на основе экс­плуатации отдельных высокопродуктивных скважин на маломощных месторожде­ниях и максимальной унификацией оборудования (создание блочно-модульных установок заводской подставки);

- обоснование возможности и целесообразности создания систем и установок для комбинированного использования геотермального тепла (от70°С) и органического топлива и строительства специальных ГеоТЭЦ на перспективных месторождениях;

- обоснование создания систем геотермального теплоснабжения крупных населенных пунктов в перспективных районах мощностью 10-100 МВт;

- привлечение в топливно-энергетический комплекс Крыма тепловых геотермальных ресурсов, имеющихся на действующих нефтегазовых месторождениях с использо­ванием существующего и вводимого фонда скважин и действующего оборудования, создание сети мелких установок геотермального теплоснабжения и горячего водо­снабжения мощностью 1-5 МВт с использованием отдельных высокопродуктивных скважин, а также создание систем и установок за пределами нефтяных и газовых месторождений;

- создание технологий и оборудования для привлечения тепла «сухих» горных пород и строительство на их основе систем геотермального теплоснабжения.

Общая экономия котельно-печного топлива в Крыму за счет использования геотермальной энергии позволит сэкономить к 2000 г. - 33,8 тыс. т у.т.. за период 2001-2005 гг. - 73,6 тыс. т у.т. и за период с 2006 по 2010 г. - 135,6 тыс. т у.т.

При этом необходимые капитальные вложения в реализацию этих технологий составляют соответственно - 6,68; 10,55; 13,58 млн. грн., кроме того, затраты на науч­но-исследовательские и проектно-конструкторские работы до 2010 г. могут составить до 3,4 млн. грн.

Институтом технической теплофизики НАН Украины проработаны также тех­нические предложения по строительству в Крыму опытно-экспериментальной Тарханкутской геотермальной электростанции, общей суммарной мощностью до 180 МВт. Введение в действие Тарханкутской ГеоТЭЦ позволит получать дополнительно 760-1010 млн. кВт/ч. электроэнергии в год. Однако, предварительные оценки стоимости строительства ГеоТЭЦ показывают, что необходимые капитальные вложения составят 547-600 млн грн. (295-323 млн. долларов США), что требует привлечения отечествен­ных и зарубежных инвесторов.

Таким образом, использование теплоты геотермальных вод представляет пока еще определенную сложность, связанную со значительными капитальными затратами на бурение скважин и обратную закачку отработанной воды, создание коррозийно-стойкого теплотехнического оборудования. Поэтому, основными направлениями раз­вития геотермальной энергии на ближайшую перспективу будут являться:

- разведка месторождений, оценка ресурсов, подготовка базы для ГеоТЭЦ;

- строительство установок по утилизации теплоты на существующих геотермальных скважинах для теплоснабжения близлежащих населенных пунктов, промышленных и сельскохозяйственных объектов;

- создание коррозийностойкого специального тепломеханического оборудования;

- организация предприятия по добыче и утилизации отработанного горючего тепло­носителя,

- создание установок по использованию низкопотенциальной теплоты подземного грунта и подземных вод из источников, залегающих на глубине до 150 м, которые имеют постоянную температуру среды до 20 С. [8]

ЭНЕРГИЯ БИОМАССЫ

Большие возможности в собственном энергообеспечении сельскохозяйствен­ных предприятий и экономии ТЭР заложены в использовании энергии отходов сельхозпроизводства и растительной биомассы. В сельскохозяйственном производстве в качестве источников тепла можно принять любые растительные отходы, непригодные для использования по прямому назначению или не нашедшие иного хозяйственного применения.