Перспективные технологии энергетики

в Черноземье

Форум «Черноземье-21»

Воронеж, 17 ноября 2013

Реальность энергосбережения

Россия достигла мирового уровня цен. Осталось превзойти мировой уровень

эффективности

Тарифы на электроэнергию для населения. 2 полугодие 2013

0 1 2 3 4 5

РостовскаяКалужская

БелгородскаяВолгоградска

КурскаяСамарская

ВоронежскаяЛипецкая

Саратовская

Руб/кВтч

НОЧЬ

ДЕНЬ

ПИК

село

без эл плит

Структура производства электроэнергии

0%10%

20%30%40%50%

60%70%80%

90%100%

ОЭСЦентр,Юг,Волга

Воронежскаяобласть

ГЭС

АЭС

Угольные

Газовые

Мы пойдем другим путём

„I'd put my money on the sun and solar energy. What a source of power! I hope we don't have to wait 'til oil and coal run out before we tackle that.“

«Я бы вложил свои деньги в солнце и солнечную энергию, Какой источник

энергии! Я надеюсь, что мы не должны ждать, пока нефть и уголь закончатся,

прежде чем мы займемся этим.»

Thomas Alva Edison, 1847-1931

Приоритеты возобновляемой электроэнергетики

Сейчас

• Биотопливо • Ветер • Солнце • Малые ГЭС

В 2020

•Солнце• Ветер• Биотопливо• Малые ГЭС

Ресурсы биотоплива по федеральным округам,

тысяч тонн условного топлива

05000

1000015000200002500030000Ц

ентр

альн

ый

Юж

ный

При

вол

жск

ий

Белгородская обл., Борисовский р-н, с. Байцуры ОАО "Региональный Центр Биотехнологий"

 www.biogas-rcb.ru 

• Объем перерабатываемых органических отходов свинокомплекса:106м3/сут. (38690 м3 /год)

• Объем переработки зеленой массы: 21 т/сут. (7665 т/год)

• Объем выработка биогаза:1918 тыс.м3/год • Электрическая мощность 500 кВт • КИУМ: 0,85• Полезный отпуск электроэнергии в год: 3,7 млн. кВтч • Полезный отпуск тепловой энергии в год: 1600 Гкал • Объемы реализации удобрения: 19 100 м3/год

Пиролиз отходов

Пиролиз (и сжигание) годятся только для однородных отходов

Выход продукта при переработке пластика (% от массы загрузки):

• печное топливо (70%);• углеродосодержащий остаток (15%);• горючий газ (10%).

Выход продукта при переработке изношенных автопокрышек

(в % от массы загрузки):• печное топливо (35%);• углеродосодержащий остаток (30%);• металлокорд (10%);• горючий газ (18%).

Ресурсы солнечной энергии

Солнечные электростанции в России

http://gis-vie.ru/index.php?option=com_content&view=article&id=59&Itemid=62

Скорость ветра на высоте 50 метров

Скорость ветра на высоте 10 метров

Зависимость мощности ветряка от скорости ветра

0 50 100 150

5 м/с

3 м/с

Для принятия решения о строительстве ВЭС необходимо провести ветроизмерения в течение года.

Чтобы получить кредит, нужно заказать измерения специализированной организации (0,5-1,5 млн. руб)

ВЭС в Россииhttp://gis-vie.ru

Воронежская область:

• Ветроэлектростанция«Борисоглебская»

• 600 кВт• Проект 1999 г.

• http://www.gidroenergoprom.ru/full.html?id=17

Мини ГЭС в России

Колхозные ГЭС

• В образованной в 1954 г. Липецкой области работало 27 малых гидроэлектростанций общей мощностью 4000 киловатт.  

• Они были сосредоточены преимущественно в верховьях Дона и его притоках, то есть в Данковском, Лебедянском и Краснинском районах

• Все строительство электростанций производилось силами крестьян.

• В начале 1960-х все малые ГЭС были ликвдированы.

Места для малых ГЭС

• Объекты реализуемые на базе действующих гидротехнических сооружений (плотины)

• (Николаевский, Константиновский, Кочетовский гидроузлы на Дону (по 40 МВт), Воронежское вдхр. (2-4 МВт))

• Разрушенные (недействующие) гидротехнические сооружения МГЭС, планируемые к реконструкции (Красивая Меча) – сотни киловатт.

Проект: Реконструкция Воронежской плотины со

строительством малой ГЭС

• 1,8 МВт• среднегодовая выработка эл.энергии

14-17 млн.квт.час в год • e-invest@ufk-e.ru

Низконапорные ортогональные турбины

• НИИЭС • Напоры 5 см – 5 м• 10 кВт-5 МВт• Проход для рыбы

Здания: 1/3 затрат энергии

• Решение 1: пассивный дом• Решение 2: использование солнечного

света вместо электрического.

30

Heliotecturelaboratory

Sergey Nepomnyashy & partners

Гелиокластер

500 человекна 2

гектарах Клубный комплекс с

офисами, бассейном,тренажерным залом,

кафеи помещениями для

работы с детьми

Heliotecturelaboratory

Sergey Nepomnyashy & partners

Квартал «без

автомобиля»

2,9 гектара

43 320 м2 квартир

Озеленение в пределах

землеотвода 8 м2/чел

Отопление и кондиционирование

• Энергия атмосферного тепла из-за инсоляции, дождевой воды, которая течет с поверхности земли, и т.п. равна примерно 170 Вт / м².

• Геотермальной тепловой поток, т.е. тепло, которое течет в обратном направлении (из глубины Земли к поверхности ) равен примерно 0,065 Вт / м ².

• Поступление атмосферной энергии составляет 2600 раз больше, чем количество энергии, поставляемой ядром Земли.

Тепловые насосы

» На 1 кВтч электроэнергии - 3 кВтч тепла

Бурение скважин: использование

тепла земли

Тепловые заборы: использование тепла воздуха

Аккумулирование тепла летом и холода зимой

Накопление и хранение энергии

• Гидроаккумулирующие станции (ГАЭС)• Химические аккумуляторы

• Перспективные:• Суперконденсаторы, • Сжатый воздух, • Генераторы водорода, • Сверхпроводящие катушки, • Фотохимические реакции под солнцем

Потери на Непрерывность пуск/останов работы

• АЭС - - - - - да• ТЭЦ уголь - - - - да• ГРЭС уголь - - - да• ТЭЦ газ - - - да• ГРЭС газ - - да• ГЭС - - * **• Солн термал - нет• Геотермал - да• Ветер нет нет• Фотоэл нет нет

Особенности ВИЭ: не везде и не всегда

Некоторые обратимые каталитические реакции, предлагаемые для конверсии

солнечной энергии, а также для химических тепловых насосов

N Реакция Ho

298 , ккал / моль

So298,

ккал / моль T* K

1 SO3(г) SO2(г) + 1/2 O2 23.5 22.5 1030

2 C(тв) + H2O(ж) H2 + CO 41.9 60.4 980

3 C(тв) + CO2 2 CO 41.4 42.2 980

4 CH4 + H2O(ж) 3 H2 + CO 59.8 79.7 960

5 CH4 + CO2 2 H2 + 2 CO 59.1 61.5 960

6 C6H12(г) C6H6(г) + 3 H2 49.3 86.6 570

7 NH3(г) 1/2 N2 + 3/2 H2 11.0 23.7 470

8 CH3OH(г) 2 H2 + CO 21.7 52.3 415

T* – температура смещения химического равновесия вправо (Go(T*) = 0)

Опытная установка термокаталитического преобразования

солнечной энергии с полезной мощностью 2,0 кВт

Диаметр параболоидного зеркала: 5 м

Конверсия солнечной энергии в химическую в СКР: к.п.д. 43 %

Полезная мощность 2,4 кВт

Общий к.п.д. замкнутого контура: 20 %

Солнечный каталитический реактор СКР 3

CH4 + H2O 3 H2 + CO 900 °C

Реактор каталитического метанирования

3 H2 + CO CH4 + H2O 600 °C

Проверено в 1984–1985 гг. (Крым)

+ теплота

– теплота

Неожиданные перспективы: Открыт новый физический эффект – направленное тепловое движение электронов

в полуограниченном пространстве в магнитном поле

Применения: новый вид ВИЭ

• Источник тока с нагревомот солнца

• В перспективе: Холодильники,вырабатывающие электроэнергию

Охладитель в каждой микросхеме

Благодарю за внимание!

Есть вопросы?

Игорь Эдуардович Шкрадюк

igorshkraduk@mail.ru