Енергията на Севера: проблеми и начини за тяхното решаване

Сергей Голубчиков, кандидат на географските науки
(Географски институт РАН)
"Енергия" 2002, N 11. S. 35-39.

Днес енергийната система на Север прилича на пациент с инфаркт, когото се опитват да реанимират с козметика, докато тялото изисква ревитализация на самата кръвоносна система. Как да изведем тази най-важна индустрия на гръбнака от кома?

Областите на децентрализирано енергийно снабдяване заемат около 60% от територията на Русия и са разположени предимно в северната част на страната. Според експерти е невъзможно да се решат енергийните проблеми на северните региони само чрез широкомащабно енергийно строителство нито в близко, нито в далечно бъдеще.

Повече от 12 хиляди дизелови електроцентрали (DPP) с мощност от 100 kW до 3,5 MW се експлоатират в руския север; средният разход на внесено скъпо гориво при всеки от тях е от 360 (при съвременните дизелови електроцентрали) до 480 (при старите дизелови електроцентрали) тона еквивалент на гориво. Към тези електроцентрали трябва да се добави почти същия брой малки котелни централи (само в регионите на Далечния изток техният брой достига 5 хиляди). На север работят две атомни електроцентрали - Kolskaya с мощност 1760 MW (това представлява 48% от общия капацитет на централите в Мурманска област) и Bilibinskaya в Чукотка с мощност 68 MW един, В енергийния баланс на Севера над 70% от капацитета се дължи на екологично „мръсни“ органични горива - въглища, мазут и дърва за огрев, чиято доставка е много скъпа. Следователно проблемът с озеленяването на северния енергиен сектор става все по-остър, което трябва да стане по-ефективно в екстремните условия на Север. Той трябва да се основава на комбинация от възобновяеми енергийни ресурси (водноелектрически централи, геотермални топлоелектрически централи, вятърни електроцентрали, топлоелектрически централи, работещи на местен природен газ и др.) И малки ядрени енергийни източници, по-специално плаващи атомни електроцентрали (FNPP).

В Далечния север мобилните атомни централи с малък капацитет са обещаващи. Такива плаващи атомни електроцентрали са оборудвани със същите реактори (KLT-40S) като ядрените ледоразбивачи. Основните предимства на мобилните станции са в компактната форма на отпадъци и липсата на емисии на продукти от горенето. Плаващи атомни електроцентрали, направени под формата на шлеп, лесно се превозват до места, където има нужда от електричество и топла вода. FNPPs могат да служат като авариен източник на топлинна и електрическа енергия в райони с природни бедствия. Те са идеални за захранване на отдалечени райони, строителни работи по брегове с неразвита инфраструктура, платформи за производство на нефт и газ на шелфа, за втечняване на природен газ за по-нататъшното му транспортиране с танкери. FNPP изисква за своето инсталиране само 3-6 хектара от крайбрежната водна площ и 2 хектара от сушата за спомагателни съоръжения. Станцията се обслужва от екипажи (50-60 души), които се сменят на всеки 4 месеца. Капацитетът на една плаваща атомна електроцентрала ще бъде достатъчен, за да осигури изцяло такъв град като Петропавловск-Камчатски с топлина и енергия. Малките мобилни атомни електроцентрали ще заменят хиляди автономни дизелови електроцентрали, които замърсяват околната среда и имат високи разходи за електроенергия. Така само в района на Магадан има над 1200 малки дизелови електроцентрали. Те генерират електричество, чиято цена е 5-6 пъти по-висока от тази на малките атомни електроцентрали.

Използването на геотермални ресурси на север също е обещаващо. Артезиански басейни с термални води са идентифицирани в планинската система Саяно-Байкал, в Бурятия (тук има около 400 термални извора), в Якутия, в северната част на Западен Сибир, Чукотка (13 високо-термални извора с общ дебит от 166 l/s са известни тук). Най-горещият регион е вулканичният пояс Курил-Камчатка. В Камчатка са идентифицирани 70 групи термални извори, 40 от които имат температура около 100 ° C. Само най-големите източници осигуряват толкова топлина, колкото може да се получи при изгарянето на 200 хиляди тона горивен еквивалент. Разходите за производство на 4,2 GJ топлина в геотермалните системи за топлоснабдяване на Камчатка са 10 пъти по-ниски, отколкото в котелните централи на Петропавловск-Камчатски 2 .

През 1967 г. тук е построена геотермалната станция Pauzhetskaya с мощност 11 хиляди kW с три блока. Наскоро беше пусната в експлоатация геотермалната станция Verkhne-Mutnovskaya с инсталирана мощност от 8 MW, състояща се от два блока. В близко бъдеще се планира разширяване на геотермалната централа Verkhne-Mutnovskaya и Pauzhetskaya (до 25 MW), а също и изграждането на геотермална електроцентрала Ocean на Курилските острови.

Канада също така планира да построи няколко геотермални електроцентрали в своя север с общ капацитет 20 MW (днес капацитетът на канадските геотермални електроцентрали е достигнал 0,7 милиона kW). Но Исландия е напреднала най-далеч в използването на геотермалните ресурси. Инсталираният капацитет на всички исландски геотермални централи през 1988 г. е 39 MW, поради което страната успява да спести 300 хиляди тона еквивалент на гориво годишно.

През последните години обаче се наблюдава тенденция към намаляване на използването на геотермална енергия. Не се сбъднаха розовите прогнози, че до 2000 г., поради широкото изграждане на геотермални станции, техният капацитет ще достигне 500 милиона kW. Предполагаше се, че 21% от геотермалната енергия ще идва от Северна, 25% - Южна Америка, 18% - Австралия и Океания. Всъщност капацитетът на геотермалните електроцентрали в света към края на 90-те години. намалява с повече от половината - до само 3,6 милиона kW. Причината за спада на интереса към геотермалните енергийни източници са трудностите при експлоатацията на станциите, негативното им въздействие върху околната среда и нарастващите разходи от 1 kW инсталирана мощност. В допълнение, геотермалната енергия не е мобилна, тя е географски обвързана с източници, разположени понякога в труднодостъпни, неразвити, предимно планински региони (с изключение, може би, на Исландия).

В Канада, Швеция, Норвегия, Финландия, Аляска, в допълнение към малките водноелектрически централи, все повече се използват слънчеви електроцентрали. През 2000 г. делът на слънчевата енергия в енергийните доставки на канадския север достигна 5%. Подобряването на ефективността на слънчевите клетки и качеството на материалите направи възможно намаляването на разходите за тяхното изграждане с 80% през последните две десетилетия. Сега слънчевите клетки се вграждат в керемиди, керамични плочки и прозорци, което позволява да се генерира електричество в отделни сгради. Общият капацитет на слънчевите панели в света се е увеличил от 150 MW през 1985 г. до 900 MW до 1999 г. 3

Опитът на слънчевите централи показва, че при условия на дълъг полярен ден не само пасивно използване на слънчева енергия (огледални веранди, подсилена топлоизолация), но и пасивни системи за топлоснабдяване (слънчеви колектори с вода или с друг акумулатор на топлина) е от голяма полза. Активните системи за фотоклетки, които функционират и при облачно време, не са загубили своето значение.

Енергията на приливите и отливите също се използва все по-често на север. В Русия, на северното крайбрежие на полуостров Кола, е построена приливната електроцентрала Кислогубская (ТЕЦ). Опитът от експлоатацията на тази станция направи възможно разработването на ново проектно решение за изграждане на ТЕЦ на полуостров Кола с мощност до 40 хил. KW.

В заливите Тургурски и Пенжински на Охотско море, в района на Шантарските острови (тук приливите достигат 13 м), обещава изграждането на приливни електроцентрали с мощност от 7 до 25 милиона kW. Предвижда се изграждането на приливната електроцентрала Lumbovskaya (320 хил. KW) на полуостров Кола. Разработен е проектът на приливната електроцентрала в Бяло море с мощност 14 милиона kW с гигантски язовир, отрязващ цялата плитка част на Мезенския залив на Бяло море.

Русия има колосален общ потенциал за вятърна енергия. По бреговете на Северния ледовит океан в продължение на 12 хил. Км преобладават ветрове със средна годишна скорост над 5-7 м/сек. (Смята се, че вятърните турбини са ефективни при средногодишни скорости на вятъра над 4-5 m/s.) Общата вятърна мощност на север достига 45 милиарда kW. Вятърните паркове работят успешно на Нова Земля, в Амдерма, на нос Юелен, на островите Врангел и Шмит, командири (остров Беринг). В близко бъдеще се планира изграждането на вятърната електроцентрала Уст-Болшерецк в Камчатка с мощност 4 MW и редица други със същия капацитет. Вятърните турбини успешно заменят малките дизелови електроцентрали на север, за които е необходимо да се внася скъпо (понякога внасяно) гориво. Само доставката на гориво до дизелови електроцентрали, разположени в северната част на Канада, струва два пъти повече, а единичните разходи са 1,7 пъти по-високи от средните стойности за южните райони на тази субарктическа държава.

Съвременните технологии значително увеличиха ефективността на вятърните електроцентрали (ВЕЦ). Последните примери за вятърни турбини имат остриета от стъклени влакна с променлив ход с обхват до 40 m, електронни задвижвания с променлива скорост и сложни системи за управление с микропроцесори. Вятърната енергия сега е конкурентна на традиционните изкопаеми енергийни източници, а общият капацитет на вятърните турбини нараства с 25% годишно и през 2000 г. надхвърля 9000 MW в световен мащаб.

Вятърните турбини, като слънчевите централи, са особено ефективни в малките населени места на север, за автономни потребители на енергия, отдалечени от централизираните системи за електрозахранване. За тях вятърната и слънчевата енергия е най-икономичният източник на електричество. Примерът с Дания е типичен в това отношение, разпръснат на множество острови, които е трудно да се обединят с централизирана енергийна система. Днес има над 4 хиляди вятърни турбини, които представляват около 5% от цялото производство на електроенергия в страната. Имайте предвид, че енергията е не само най-екологична, но и най-евтина. Ако в началото на 90-те. 1 кВтч от него струва една шведска крона, но сега е 4 пъти по-евтина. Това е значително по-малко от аналогичната цифра за ядрени и въглищни електроцентрали и дори конкурентно евтина шведска водна енергия. Датските вятърни турбини са в голямо търсене - над половината от глобалното търсене за тях се покрива от датски компании и техните лицензополучатели. Това беше резултат от стратегическата прогноза на държавата, възприемаща иновациите и стратегическите партньорства с индустрията, което позволи на Дания да заеме изгодна позиция в навечерието на нова постиндустриална ера.

Горивните и енергийни системи също ще получат по-нататъшно развитие през 21-ви век с участието на местни енергийни ресурси в икономическия оборот в отдалечени или недостъпни региони на Република Саха (Якутия), Магадан и Камчатка, Таймир (Долгано-Ненец), Коряк, Чукотка и Евенкски автономни области. Например, междурегионална програма за въвеждане на единици с нисък тонаж за комплексна преработка на въглеводородни суровини в отдалечени региони на север (в автономния окръг Ханти-Манси - Няган, в автономния окръг Евенки - Байкит, в Таймир Автономна област - Дудинка и др.). Газотурбинните инсталации са обещаващи в центровете за производство на газ, които имат висока ефективност, която е два пъти по-висока от дизеловите инсталации. Те са надеждни и лесни за стартиране при ниски температури.

Биоресурсите на Север също са допълнителен източник на енергия. Дърва за огрев и отпадъци от първичната обработка на дървесина се използват в малките ТЕЦ. По този начин в Аляска общите запаси от недървесна растителна покривка се оценяват на 3 милиарда тона горивен еквивалент, което се равнява на 500 милиона тона нефт. Селото Old Harbor на остров Kodiak (САЩ) с население от 340 души се снабдява с биогаз, получен чрез термохимична обработка на храста от тундра.

Възможностите на новите технологии са много широки - достатъчно е да се проследи пътят, изминат в продължение на две десетилетия от компютърната индустрия (от производството на обемисти електронни изчисления и допълнителни изчислителни машини до компактни джобни лаптопи). Трябва да се отбележи, че възобновяемите енергийни ресурси се разпределят относително равномерно, така че лидерството при тяхното използване вероятно ще бъде спечелено от страни не с огромен природен ресурс, а от малки държави с квалифицирана работна сила, податливост към иновации, ефективни финансови структури и стратегическо предвиждане (например Дания или Швеция). Пример за такава държава е субарктическата Исландия. През 1997 г. министър-председателят на тази малка държава обяви план за създаване на "водородна икономика" през следващите 15-20 години. Исландското правителство активно си сътрудничи с Daimler-Benz и Ballard Power Systems в изпълнението на проект за превръщане на риболовния флот на страната във водород, а флота в метанол и водород. Проучва се и въпросът за износа на тези енергийни ресурси в други страни.

един Мастепанов А.М., Саенко В.В., Рилски В.А., Шафраник Ю.К. Икономика и енергетика на регионите на Руската федерация. М., Икономика, 2001, 480 стр.

2 Рилски В.А., Антоненко Г.В. Основните проблеми на електрозахранването на северните региони. В събота. „Проблеми на север“, кн. 22. М., "Наука", 1986, с. 86-93.

3 К. Флавин, С. Дън. Създаване на нова енергийна система. В събота. „Състояние на света. 1999 г. ". М., Целият свят, 2000.

4 „Състояние на света. 1999 ", М., Ves the world, 2000, с. 40.