Вся энергетика делится на крупные объекты и объекты, имеющие малую мощность, которые работают благодаря традиционным и нетрадиционным видам топлива. Согласно нормативным документам, четкого определения «малая энергетика» не существует. Однако, очень часто к малым станциям относятся станции, мощность которых не превышает 30 МВт, а агрегаты единичной мощности не более 10 МВт. Как правило, такие станции бывают трех подклассов:
Микроэлектростанции – мощность не более 100 кВт;
Миниэлектростанции – мощность 100 кВт-1 МВт;
Малые – мощность не менее 1 МВт.
Благодаря малой энергетике появляется возможность, когда потребитель уже не зависит от централизованного энергоснабжения, а также его состояния. Он может использовать другие более оптимальные варианты источников производства энергии. Кроме термина «малая энергетика», существуют и другие понятия, например, «распределенная энергетика».
Распределенная энергетика представляет определенную систему организации теплового или электрического снабжения региона. Это масштаб мощностей устройств, которые могут быть потенциально использованы как источники генерации на объектах, разбросанных по региону, также они будут работать в общую систему. Таким образом, по региону возникает распределенная сеть станций. Выходит, что малая и распределенная энергетика являются синонимами.
Развитие малой энергетики
В результате износа основного оборудования на электростанциях и электрических сетях, а также дефициту электроэнергии в промышленных районах, существенно увеличивается количество и продолжительность перерывов в снабжении электроэнергией от централизованной системы. Именно поэтому многие предприятия и учреждения, как государственного, так и частного характера, несут большие политические и финансовые потери. В свою очередь, такие потребители начинают решать эту проблему самостоятельно.
Среди значимых причин, из-за которых потребители принимают решение строить собственную автономную электростанцию, можно указать следующие:
1. Тепловая или электрическая энергия, поставляемая от собственного источника, имеет низкую себестоимость по сравнению со стоимостью энергии от других источников.
2. Средства, потраченные на строительство автономной станции, соизмеримы с ущербом от перерыва в снабжении электроэнергией, длительность которого не менее 2 часов. Для других же предприятий, стоимость может быть соизмерима с ущербом от перерыва, длительность которого составила 15-20 минут.
3. Общие капитальные затраты, связанные с выполнением условий по присоединению к централизованной системе, для большинства предприятий могут быть значительно выше, чем строительство собственного источника энергии.
4. Надежность работы автономной станции в разы превышает надежность работы централизованной системы, тем более, если предусматривается параллельный режим автономной станции с внешней системой.
5. Благодаря наличию собственной станции предприятие имеет энергетический суверенитет, следовательно, обладает экономической независимостью от рынка энергетики.
С учетом всех требований заказчиков относительно малой энергетики и постоянного увеличения количества заказчиков, которые решили создать собственную автономную теплоэлектростанцию, можно выделить основные направления развития современной малой энергетики.
Развитие современной малой энергетики:
1. Создание источников теплой и электрической энергии, в основе которых лежат газо-поршневые двигатели, КПД которых равняется 45 процентам.
2. Улучшение оборудования для системы когенерации тепла, в результате чего снижается ее массогабаритные и стоимостные показатели, увеличивается показатель КПД, и улучшаются другие технические характеристики.
3. Производство автономной станции в блочно-модульном виде, в основе которой модули заводской максимальной подготовленности, следовательно, максимально сокращается время на строительство станций.
4. Возникновение максимального внедрения источников энергии на базе ГЭС для эксплуатации энергии рек.
5. Улучшение источников энергии благодаря использованию комбинированных устройств по производству энергии.
В ближайшее время малая распределенная энергетика будет широко применять оборудование, в основе которого лежит развитие первых четырех направлений. Данные четыре направления нуждаются в таком объеме инвестиций, который вполне по силам ведущим компаниям, работающим на современном рынке малой энергетики. Помимо этого, пятое направление нуждается в достаточно большом объеме инвестиций, выделить который могут только ведущие зарубежные предприятия.
Могут располагаться в пределах централизованной системы снабжения электрической энергии и на изолированной территории, где не присутствуют электрические сети. В первую очередь, объекты находятся на тех участках, где предприятиям удобно пользоваться собственной генерацией. Например, это могут быть объекты мелких предприятий, аварийно-спасательные службы и т. п.
Помимо этого, распределенная малая энергетика может представлять объекты там, где предприятия объявляют при уже существующем дефиците энергии о росте нагрузок. А также там, где коммунальное энергоснабжение нуждается в создании когенерационных установок.
Характерная черта установок в распределенной энергетике – это компактность генераторных блоков, при этом существует мобильность систем. Работа подавляющего большинства установок осуществляется на газе и дизельном топливе. Потребители получают электроснабжение от передвижных или стационарных станций. Малая электростанция имеет среднюю мощность, равную 340 кВт.
Именно благодаря развитию малой энергетики повышается устойчивость, эффективность функционирования энергетики, сдерживание роста цен на электрическую энергию, следовательно, лучшее удовлетворение потребностей потребителей. С целью успешного развития и выдерживания конкуренции с компаниями большой энергетики малая распределенная энергетика нуждается в новых законодательных решениях, совершенствовании финансирования проектов и осуществления других мер.
Гидроэнергетика. Общая установленная мощность всех ГЭС около 50 ГВт, их общее количество около 190 шт.
Гидроэлектростанции мощностью от 1000 МВт и выше
| № | Название ГЭС | Установлен-ная мощность, | Годы ввода агрегатов | Собственник | Река | Регион |
| 1 | Саяно-Шушенская ГЭС | 6 400 | 1978-2014 | РусГидро | р.Енисей | Хакасия |
| 2 | Красноярская ГЭС | 6 000 | 1967-1971 | ЕвроСибЭнерго | р.Енисей | Красноярский край |
| 3 | Братская ГЭС | 4 500 | 1961-1966 | ЕвроСибЭнерго | р.Ангара | Иркутская область |
| 4 | Усть-Илимская ГЭС | 3 840 | 1974-1979 | ЕвроСибЭнерго | р.Ангара | Иркутская область |
| 5 | Богучанская ГЭС | 2 997 | 2012-2014 | РусГидро / | р.Ангара | Красноярский край |
| 6 | Волжская ГЭС | 2 629 | 1958-1961 | РусГидро | р. Волга | Волгоградская область |
| 7 | Жигулёвская ГЭС | 2 383 | 1955-1957 | РусГидро | р. Волга | Самарская область |
| 8 | Бурейская ГЭС | 2 010 | 2003-2007 | РусГидро | р. Бурея | Амурская область |
| 9 | Саратовская ГЭС | 1 378 | 1967-1970 | РусГидро | р. Волга | Саратовская область |
| 10 | Чебоксарская ГЭС | 1 370 | 1980-1986 | РусГидро | р. Волга | Чувашия |
| 11 | Зейская ГЭС | 1 330 | 1975-1980 | РусГидро | р. Зея | Амурская область |
| 12 | Нижнекамская ГЭС | 1 205 | 1979-1987 | Генерирующая компания | р. Кама | Татарстан |
| 13 | Воткинская ГЭС | 1 020 | 1961-1963 | РусГидро | р. Кама | Пермский край |
| 14 | Чиркейская ГЭС | 1 000 | 1974-1976 | РусГидро | р. Сулак | Дагестан |
| Всего | 38 062 |
ГЭС мощностью от 100 до 1000 МВт имеют общую мощность 9259 МВт; ГЭС от 10 до 100 МВт имеют общую мощность 2320 МВт; до 10 МВт – 149 МВт (0.3% от общей мощности ГЭС).
Действуют еще две гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС) для выравнивания электрической нагрузки сети: Загорская ГАЭС мощностью 1200 МВт (1-я очередь), строится 2-я очередь мощностью 800 МВт; Кубанская ГАЭС – 16 МВт. В турбинном режиме днем вырабатывается дорогая электроэнергия в пиковое время, ночью потребляется дешевая электроэнергия из сети и в насосном режиме вода из нижнего водоема закачивается в верхний водоем.
Атомная энергетика. На настоящий момент в общей сложности на 10-ти атомных станциях в эксплуатации находятся 35 энергоблоков (18 энергоблоков с реакторами типа ВВЭР (из них 12 энергоблоков ВВЭР-1000 и 6 энергоблоков ВВЭР-440 различных модификаций); 15 энергоблоков с канальными реакторами (11 энергоблоков с реакторами типа РБМК-1000, четыре энергоблока с реакторами типа ЭГП-6); 2 энергоблока с реактором на быстрых нейтронах с натриевым охлаждением (БН-600 и БН-800), суммарной установленной мощностью 27,2 ГВт.
| № | Название станции | Состав реакторных установок | Общая мощность, МВт |
| Действующие | |||
| 1 | Кольская АЭС | ВВЭР-440 – 4 шт. | 1760 |
| 2 | Ленинградская АЭС | РБМК-1000 – 4 шт. | 4000 |
| 3 | Калининская АЭС | ВВЭР-1000 – 4 шт. | 4000 |
| 4 | Смоленская АЭС | РБМК-1000 – 3 шт. | 3000 |
| 5 | Курская АЭС | РБМК-1000 – 4 шт. | 4000 |
| 6 | Ростовская АЭС | ВВЭР-1000 – 3 шт. | 3070 |
| 7 | Нововоронежская АЭС | ВВЭР-210 – выведен из работы
ВВЭР-365 – выведен из работы ВВЭР-440 – 2 шт. ВВЭР-1000 – 1 шт. |
1800 |
| 8 | Балаковская АЭС | ВВЭР-1000 – 4 шт. | 4000 |
| 9 | Белоярская АЭС | АМБ-100, АМБ-200 по 1 блоку выведены из работы
БН-600 – 1 шт. БН-800 – 1 шт. ввод 10.12.2015 |
1480 |
| 10 | Билибинская АЭС | ЭГП-6 – 4 шт. | 48 |
| Всего | 27,2 | ||
| Строящиеся | |||
| 11 | Ленинградская АЭС-2 | ВВЭР-1200 – 4 шт. | 4800 |
| 12 | Ростовская АЭС, 4-й блок | ВВЭР-1000 – 1 шт. | 1000 |
| 13 | Нововоронежская АЭС-2 | ВВЭР-1200 – 2 шт. | 2400 |
| 14 | Балтийская АЭС, “заморожена” | ВВЭР-1200 – 2 шт. | 2400 |
| 15 | ПАТЭС “Академик Ломоносов”
Место стоянки с 2018 г. г. Певек (Чукотка) |
КЛТ-40C – 1 шт. | 70 МВт эл.,
150 Гкал/ч, либо 10000 м 3 /ч пресной воды из соленой; на замену Билибинской АЭС |
| Проектируемые | |||
| 16 | Смоленская АЭС-2 | ВВЭР-ТОИ (ВВЭР-1300) – 2 шт. | 2600 |
| 17 | Курская АЭС-2 | ВВЭР-ТОИ (ВВЭР-1300) – 4 шт. | 5200 |
Строятся 4 станции, в стадии проектирования 2 станции.
Кроме того, в 2016 г. должен быть сдан заказчику РОСАТОМу для проведения испытаний, в 2018 г. по плану ввод в эксплуатацию головной плавучий энергоблок (ПЭБ) «Академик Ломоносов» электрической мощностью 70 МВт и полезной тепловой мощностью 150 Гкал/ч, либо получение чистой воды за счет опреснения производительностью до 10000 м 3 /ч. Срок службы до 40 лет, раз в 7 лет замена топлива с транспортировкой ПЭБ на завод-изготовитель.
Предполагается, что ПЭБ «Академик Ломоносов» заменит исчерпавшую ресурс Билибинскую АЭС.
Довольно драматично складывается судьба Балтийской АЭС. Ее начали строить в 2010 г., но в 2014 г. строительство было приостановлено и фактически заморожено на неопределенное время. Это связано как с отсутствием инвесторов, а главным образом, с отсутствием потребителей электроэнергии из-за непрерывно ухудшающейся политической обстановки. Первоначально были надежды, что энергия будет передаваться в Швецию, Литву, Эстонию, Латвию, но теперь это нереально. Калининградский регион уже после ввода в работу ТЭЦ-2 (двух ПГУ-450) не является дефицитным, поэтому в строительстве нет необходимости. Были попытки рассмотреть замену двух энергоблоков ВВЭР-1200 на ВВЭР-640 и КЛТ40С, но такая станция будет слишком дорогой, сбыт энергии будет по-прежнему проблематичным.
Параллельно в этом регионе идет развитие истории, связанной со строительством атомных станций в Литве. С 1984 г. по 2009 г. работала Игналинская АЭС (1-й блок РБМК-1500 был остановлен в конце 2004 г., 2-й блок в конце 2009 г.). Строительство 3-го блока того же типа было приостановлено, 4-й так и не начали строить. Условием вступления Литвы в ЕЭС было закрытие опасной с точки зрения Европы станции с реакторами РБМК. После закрытия Игналинской АЭС было решено строить вблизи Игналинской новую Висагинскую АЭС с привлечением финансирования Польши, Латвии и Эстонии. Затем состав инвесторов менялся, привлекли производителя основного оборудования американскую компанию Westinghouse Electric Company (AP-1000 реактор повышенной безопасности, двухконтурный водяной) или японскую фирму GE Hitachi (мощность стандартного блока ABWR составляет 1350 МВт, улучшенный кипящего типа). В 2012 г. в Литве состоялся референдум, на котором 65% жителей проголосовали против атомной станции. Польша вышла из этого проекта еще в 2011 г. в связи с желанием строить свою АЭС. Литва задумывается, нужно ли ей строительство, т.к. предполагается строительство энергомостов, связывающих ее энергосистему со Швецией и Польшей. В октябре 2015 г. продолжаются разговоры между руководством стран Прибалтики относительно возможности объединения для финансирования строительства Висагинской АЭС. Дело осложняется тем, что в 2013 г. Беларусь начала строительство Островецкой АЭС по российскому проекту (два энергоблока ВВЭР-1200 общей мощностью 2300 МВт) с помощью российского кредита в 10 млрд. долл., 1-й блок по плану должен быть введен в 2018 г., 2-й блок – в 2020 г.
Большие претензии с точки зрения экологической безопасности Островецкой АЭС предъявляют Литва и Австрия. Тем более, что источником воды для АЭС будет река Вилия, протекающая через Вильнюс (в Литве она называется Нярис).
Но, кроме ГЭС большой и средней мощности, в его составе находятся действующие и строящиеся ТЭЦ и ГРЭС, 1 приливная электростанция, 1 ветроэлектростанция в Калмыкии, 3 геотермальных электростанции на Камчатке, сбытовые компании, научно-исследовательские и проектные организации гидроэнергетики. Общая мощность ТЭЦ и ГРЭС этой компании на Дальнем Востоке равна около 9000 МВт(э).
ОГК. Первоначально на основе региональных энергосистем сформировались 6 ОГК (оптовые генерирующие компании, содержащие, в основном, ГРЭС) – ОГК-1…ОГК-6 со средней мощностью 9 ГВт и 14 ТГК (территориальные генерирующие компании, содержащие, в основном, ТЭЦ и котельные) ТГК1…ТГК14 со средней мощностью 3 ГВт. С течением времени произошли слияние некоторых компаний, смена владельцев, изменение названий. В результате на сегодня владельцы энергокомпаний выглядят следующим образом.
В настоящее время в России работают типовые ГРЭС мощностью 1000-1200, 2400, 3600 МВт и несколько уникальных, используются агрегаты по 150, 200, 300, 500, 800 и 1200 МВт. Среди них следующие ГРЭС, входящие в состав ОГК:
- Верхнетагильская ГРЭС - 1500 МВт;
- Ириклинская ГРЭС - 2430 МВт;
- Каширская ГРЭС - 1910 МВт;
- Нижневартовская ГРЭС - 2013 МВт;
- Пермская ГРЭС - 2400 МВт;
- Уренгойская ГРЭС - 498 МВт.
- Гусиноозёрская ГРЭС - 1130 МВт;
- Костромская ГРЭС - 3600 МВт;
- Печорская ГРЭС - 1060 МВт;
- Харанорская ГРЭС - 655 МВт;
- Черепетская ГРЭС - 1735 МВт;
- Южноуральская ГРЭС и ГРЭС-2 - 1707 МВт.
Пуск в 2016 г.
На ЭС-2 планируется ПГУ.
ЭС-3 – пионер теплофикации в 1924 г. был проложен 1-й теплопровод,
но сейчас ее переводят в режим Введенской перекачивающей насос-ной станции
Еще нужно помнить о Северо-Западной ТЭЦ (владелец ИнтерРАО) 2 блока ПГУ-450 – 900 МВт (э) и 700 Гкал/ч тепловая и о Юго-Западной ТЭЦ – ПГУ-200 сдан в эксплуатацию, ПГУ-300 строится (оба блока на базе итальянских ГТУ) общая мощность 570 МВт (э) и 660 Гкал/ч (т). Владелец город (ГУП “ТЭК СПб”).
ТГК-2 – Области Архангельская, Вологодская, Костромская, Новгородская, Ярославская; 11 ТЭЦ и 5 котельных имеют общую мощность 2341 МВт(э) и 8695 Гкал/ч (т).
ТГК-3 (ПАО “Мосэнерго”) — В Москве и Московская области находятся 15 электростанций (в основном, ТЭЦ и районные станции теплоснабжения, или котельные; на ТЭЦ уже много блоков ПГУ) общей мощностью 13300 МВт(э) и 43400 Гкал/ч (т).
ТГК-4 (ПАО “Квадра”) – Белгородская, Брянская, Воронежская, Курская, Липецкая, Орловская, Смоленская, Тамбовская, Калужская, Рязанская, Тульская области; 21 электростанции (ТЭЦ) и 291 котельная общей мощностью 3272 МВт(э) и 13629 Гкал/ч (т).
ТГК-5 (ПАО “Т-Плюс”) – 15 областей Урала и Поволжья, 53 ТЭЦ, 4 ГРЭС и 2 ГЭС установленная мощность 14300 МВт(э), 58600 Гкал/ч (т). В 2014 г. объединились ТГК-5, ТГК-6, ТГК-7 и ТГК-9. Основные владельцы Энергохолдинг “Комплексные энергетические системы” и “Волжская ТГК”.
ТГК-8 — ООО “Лукойл-Экоэнерго” (бывшая Южная генерирующая компания). В ее составе Цимлянская ГЭС — Ростовская область; Краснополянская ГЭС – Краснодарский край; Белореченская ГЭС – Краснодарский край; Майкопская ГЭС – Республика Адыгея общей мощностью 298 МВт(э).
ТГК-10 – Fortum (финская компания, открывшая российский филиал). В состав энергокомпании входят 7 ТЭЦ (Тобольска, Тюмени, Челябинска и обл.), 2 ГРЭС (Няганская и Челябинская), энергосистемы Урал и Западная Сибирь, тюменские и челябинские тепловые сети. Суммарная установленная мощность 4903 МВт(э), 10916 Гкал/час. На ТЭЦ и ГРЭС устанавливаются ПГУ, в т.ч. по схеме сброса отходящих газов в энергетический котел.
ТГК-11 – Омская и Томская области, 4 ТЭЦ и районные котельные г. Омска имеют установленную мощность 1517 МВт(э) и 4964 Гкал/ч(т).
ТГК-12 (Кузбассэнерго) – Кемеровская область и Алтайский край; 7 ТЭЦ и 3 ГРЭС имеют установленную мощность 4500 МВт(э), 8744 Гкал/ч(т).
ТГК-13 (Енисейская ТГК) – Красноярский край, Хакассия; 4 ТЭЦ имеют установленную мощность 1028 МВт(э), 2991 Гкал/ч(т). ТГК-13 и ТГК-12 входят в группу «Сибирская генерирующая компания».
ТГК-14 – Забайкальский край и Бурятия; 8 ТЭЦ имеют 668 МВт(э) и 2798 Гкал/ч(т).
Итого, все ТГК имеют суммарную установленную электрическую мощность 50345 МВт(э) и 168988 Гкал/ч(т).
Таким образом, общая установленная мощность ТЭЦ и ГРЭС рассмотренных выше форм собственности (ОГК, ТГК, РусГидро) равна 120 ГВт. Примерно 39 ГВт(э), или 25% мощностей тепловых станций приходятся на других собственников, в том числе ТЭЦ промышленных предприятий (блок-станций).
На фоне такой структуры большой энергетики за последние 20 лет в России возникла рассмотрены ее особенности.
Представляет интерес рассмотрение терминологии энергетики, приведенной в профильных стандартах.
Терминология. Терминология по электростанциям и теплоэнергетике приведена в ГОСТ 19431-84 “Энергетика и электрификация. Термины и определения” и в ГОСТ 26691-85 “Теплоэнергетика. Термины и определения”. Здесь приводятся определение терминов, в том числе разрешенных упрощений и недопустимых терминов, применяемых на практике, их переводы на другие языки.
В названных ГОСТах есть понятие блок-станции, оно, видимо, ближе всех к термину мини-ТЭЦ. Кроме того, есть понятия ГеоТЭС, ГТУ, ПГУ, ПТУ, ПТЭС, ПГЭС, ГТЭС, ТЭЦ, ТЭС, ГЭС, СЭС, стационарная ДЭС, МГДЭС, Термоядерная электростанция, АЭС и другие.
Часть из этих понятий имеет непосредственное отношение к практике, часть относится только к теории или будущему энергетики.
Например, газотурбинные установки (ГТУ), газотурбинные электростанции (ГТЭС), геотермальные электростанции (ГеоТЭС), парогазовые установки (ПГУ), парогазовые электростанции (ПГЭС), паротурбинные установки (ПТУ), тепловые электростанции (ТЭС), конденсационные электростанции (КЭС), теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), стационарные дизельные электростанции (ДЭС), атомные электростанции (АЭС), атомная теплоэлектроцентраль (АТЭЦ), атомная станция теплоснабжения (АСТ), солнечная электростанция (СЭС) получили большее или меньшее распространение.
Относительно редким видом в мировой энергетике являются воздушно-аккумулирующие газотурбинные электростанции (ВАГТЭС). Это станции, выполняющие функции сглаживания нагрузки электрической сети в течение суток. Отличие от обычных ГТУ состоит в том, что сжатый воздух после компрессора может закачиваться в подземные аккумуляторы при снижении электрической мощности ГТУ и в периоды пикового потребления напротив он добавляется из аккумуляторов к сжатому воздуху после компрессора. Это позволяет производить дорогую пиковую электроэнергию в значительных количествах при меньших затратах топлива. Функция ВАГТЭС такая же, как и ГАЭС. Состояние по видам и распространенности ВАГТЭС в мире приведено в книге РФФИ . В России таких станций нет.
Солнечно-топливная электростанция (СТЭС) практически не получила распространения, за исключением единичных установок малой мощности, термоядерная электростанция, возможно, появится в далеком будущем, магнитогидродинамическая электростанция (МГД-электростанция) имеется в единственном экспериментальном варианте и вряд ли в ближайшие годы будет востребована в промышленности.
В указанных ГОСТах отсутствуют термины: мини-ТЭЦ, газопоршневые агрегаты (установки) — ГПА, газопоршневые электростанции — ГПЭС, ветряные электростанции — ВЭС, БиоТЭС – станции, работающие на пеллетах, гранулах, отходах деревообработки, биогазовые ТЭС – работающие на газах метантенков, ПЭС – приливные электростанции.
В разных городах используются разные названия источников теплоснабжения. В Москве Районная станция теплоснабжения (РТС), в Петербурге Котельная (разрешенное сокращение) – или полное название Котельная станция теплоснабжения.
Малая энергетика. Состояние и перспективы.
Несмотря на отсутствие термина мини-ТЭЦ в нормативной документации, в последние 20 лет произошло негласное фактическое разделение на большую и малую теплоэнергетику.
Приведенный на сайте включает станции разных типов, работающих на разных видах топлива, кроме дизельного, мощностью от 15 кВт до десятков МВт. Общая мощность ПТУ – около 2 ГВт, ГТУ – около 4,5 ГВт, ГПА – около 1,2 ГВт. Общее количество мини-ТЭЦ порядка 1,5 тысяч, их общая мощность 7,7 ГВт, то есть, средняя мощность мини-ТЭЦ равна 5 МВт. В США количество станций мощностью менее 60 МВт — 12 миллионов, общая мощность 220 ГВт, темп ввода новых мощностей 5 ГВт в год.
Официальные цифры. На сайтах, где представлена информация по малой энергетике, говорится о том, что тепловые станции мощностью менее 100 МВт имеют общую мощность около 4,5 ГВт, тепловые станции мощностью более 100 МВт – имеют общую мощность около 150 ГВт.
По Генеральной схеме размещения объектов электроэнергетики до 2030 года должно быть введено в работу от 3,1 (базовый вариант) до 5,9 ГВт (максимальный вариант) объектов малой энергетики. Агентство прогноза балансов в энергетике (АПБЭ) предлагает ввести до 2030 г. объекты распределенной генерации общей мощностью до 50 ГВт за счет снижения ввода мощностей средней и большой энергетики. Фактически приведенные цифры означают, что реальный учет объектов малой энергетики Министерство энергетики России не ведет.
Анализ объектов Перечня мини-ТЭЦ показывает, что есть несколько групп станций: энергоисточники топливодобывающих компаний, энергоисточники ведомственных предприятий, энергоисточники муниципальные, электростанции малой мощности ОГК и ТГК.
Стихийное понимание сути термина мини-ТЭЦ обсуждается в №7 журнала “Новости теплоснабжения”, 2004 г. В этой статье предлагается под мини-ТЭЦ понимать только вновь сооружаемый машзал с электро- и теплогенерирующим оборудованием при единичной мощности агрегатов до 25 МВт(э).
Аналогичные понятия — альтернативная энергетика, распределенная энергетика, мини-ТЭЦ, малая энергетика, когенерация, теплофикация, тригенерация, SSSP (Small-Scale Steam Power), SS CHP (Small-Scale Combined Heat and Power). Несмотря на разнообразие новых терминов, все они относятся к объектам с малым радиусом действия, производящим, как правило, два вида энергии в эффективно работающем оборудовании.
На сегодня выгодные условия работы мини-ТЭЦ – работа в параллель только на собственные нужды без выдачи в сеть. Это связано с действующими Правилами работы электростанций на оптовом и розничном рынках электроэнергии.
Нередко мини-ТЭЦ располагается вблизи существующей котельной, при этом для повышения показателей мини-ТЭЦ часть нагрузки котельной передается мини-ТЭЦ. Удельный расход электрической мощности собственных нужд находится на уровне 10…20 кВт∙ч/Гкал. Районные котельные ГУП “ТЭК СПб” имеют нагрузку 220 Гкал/ч, собственные нужды по электроэнергии — 2,4 МВт.
Благоприятные условия для появления мини-ТЭЦ связаны с разработкой различных технологий, имеющих высокий ресурс на уровне 30000…80000 часов (срок работы до капитального ремонта), достаточно высокий к.п.д., приемлемую стоимость. При существующих тарифах на электрическую и тепловую энергию срок окупаемости таких мини-ТЭЦ для многих объектов находится на уровне 8-10 лет.
Собственная, распределенная генерация электроэнергии - тема, заслуживающая внимания на самых разных уровнях: от правительства до частного бизнеса. Таким образом, заинтересованные стороны вновь заговорили о феномене малой энергетики, играющей, как оказалось, огромную роль в жизни всей отрасли.
Профессиональное сообщество до сих пор не пришло к единому мнению о значении термина "малая энергетика", под которой сегодня можно понимать практически любую генерацию, основная роль которой - повышение энергетической эффективности предприятий. Сейчас этот термин чаще всего появляется в связи с "зелеными" проектами, направленными на экологические цели.
Тем не менее в электроэнергетике к "малым" принято относить электростанции мощностью до 25 МВт с агрегатами единичной мощностью до 10 МВт. Обычно такие электростанции разделяют на три подкласса: микроэлектростанции мощностью до 100 кВт, мини-электростанции мощностью от 100 кВт до 1 МВт, малые электростанции мощностью более 1 МВт.
Малая электроэнергетика России - это примерно 49 тысяч электростанций (98,6 процента от их общего числа) общей мощностью 17 миллионов кВт (8 процентов от всей установленной мощности электростанций России), работающих как в энергосистемах, так и автономно. Общая годовая выработка электроэнергии на этих электростанциях достигает 5 процентов от выработки всех электростанций страны. Если учесть приведенные данные, то средняя мощность малых электростанций составляет примерно 340 кВт.
Несмотря на относительно скромную долю малой энергетики в общем энергобалансе страны по сравнению с большой, которой уделяется основное внимание науки и промышленности, значимость малой энергетики в жизни страны трудно переоценить. Во-первых, по разным оценкам, от 60 до 70 процентов территории России не охвачены централизованным электроснабжением. На ней проживает более 20 миллионов человек, и жизнедеятельность людей обеспечивается главным образом средствами малой энергетики. Во-вторых, обширной сферой применения средств малой энергетики является резервное (иногда его называют аварийным) электроснабжение потребителей, требующих повышенной надежности и не допускающих перерывов в подаче энергии при авариях в зонах централизованного электроснабжения. В-третьих, малая энергетика может быть конкурентоспособна в тех зонах, где большая до сего времени рассматривалась как безальтернативная. Например, на промышленных предприятиях, когда постоянное повышение платы за подключение к централизованным сетям или за увеличение мощности подталкивает потребителей к строительству собственных источников энергии.
Говоря о малой энергетике, мы подразумеваем прежде всего строительство мини-электростанций. Эффективность таких мини-ТЭЦ достаточно высока. Так, для мини-ТЭЦ с электрической мощностью 100 кВт и тепловой мощностью 120 кВт себестоимость электрической энергии составляет 6 рублей за 1 кВт/ч, а полной энергии (электрической и тепловой) - 2,5 рубля. Срок окупаемости мини-ТЭЦ составляет 2,2 года. В среднем стоимость энергии для мини-ТЭЦ, работающих на дизельном топливе, составляет 3-3,5 рубля за 1 кВт/ч, а на газовом топливе - 1,4-1,8 рубля. Стоимость установленной мощности для таких станций около 600-1000 долларов за киловатт.
Сейчас существуют реальные перспективы привлечения финансирования в малую энергетику
Рынок малой энергетики еще совсем молод, есть лишь немногие примеры успешных проектов в этой области, как, например, мини-ТЭЦ мощностью 21,5 МВт для электроснабжения и теплоснабжения потребителей на территории Среднеуральского медеплавильного завода (УГМК).
Запуск станции сразу же привлек к себе внимание экспертов, отдавших проекту победу в международной премии "Малая энергетика - большие достижения". Второй год работы мини-ТЭЦ показал ее эффективность и подтвердил факт, что собственная генерация для предприятий - это экономически выгодная реальность и очевидная перспектива для развития всей отрасли. На сегодня станция обеспечивает не только энергобезопасность СУМЗа, но и энергоэффективность предприятия. Годовая выработка электроэнергии мини-ТЭЦ (2015) составила 177 миллионов кВт/ч, а средняя наработка одной ГПА - 8577 часов, что превысило ожидаемые показатели. Загрузка станции дала отличный результат - 95 процентов от плановых 80.
Проект по строительству мини-ТЭЦ организован по беспрецедентной для РФ финансовой схеме ВОТ contract (build-operate-transfer), а именно на условиях стопроцентного финансирования на собственные средства частных инвесторов с последующей передачей объекта в аренду предприятию на срок 9 лет. Далее станция будет передана в собственность завода.
Важно отметить, что потенциальный заказчик такого проекта не вкладывает собственные средства в его реализацию, предоставляет площадку для строительства, покупает электроэнергию со скидкой к действующему тарифу, осуществляя контроль всех рабочих процессов, а после окончания энергосервисного контракта получает станцию в собственность, сокращая количество выбросов углекислого газа более чем на 30 тысяч тонн.
Какова ситуация на рынке сегодня? Ответ упирается в тарифы и их динамику роста. За последние годы тарифы на электроэнергию для промышленных предприятий увеличились значительно меньше тарифов на природный газ. В этой связи ряд проектов становятся менее эффективными.
Специалисты утверждают, что в сложившейся экономической ситуации акцент должен быть сделан на экономической эффективности подобных проектов при соблюдении разумных технических требований. Сейчас существуют реальные перспективы привлечения финансирования в малую энергетику. Другой вопрос, готовы ли предприятия принимать на себя дополнительную кредитную нагрузку и создание непрофильных активов. Как раз для таких случаев идеальным может быть вариант энергосервисного контракта.
Энергосервисный контракт - это реализация проекта генерации с привлечением стороннего инвестора. В этом случае окупаемость инвестиций обеспечивается за счет эффекта от внедрения энергоэффективного мероприятия (строительства электростанции), а возникающий доход разделяется между предприятием и инвестором. Таким образом, благодаря энергосервисному контракту у предприятия появляется множество преимуществ: не увеличивается долговая нагрузка; проект реализуется, как правило, более эффективно экономически и технически, так как для инвестора важна максимальная экономическая эффективность проекта; а для предприятия нет необходимости увеличивать дополнительно штат сотрудников и заниматься эксплуатацией непрофильного актива.
Малая энергетика
Малая энергетика - направление энергетики, связанное с получением независимых от централизованных сетей тепла и электричества . Характерной чертой установок в малой энергетике являются компактные размеры генераторных блоков и, как правило, мобильность конструкций.
Например, турбина ТЭЦ вырабатывает 20 МВт, потребляя тепло, сжигаемых в печах отходов лесопереработки, свозимых на ТЭЦ в радиусе 100 км. Эта централизованная схема требует и прокладки сетей электроснабжения, и наличия персонала для ТЭЦ и парка грузовиков для перевозки горючих отходов. Тогда как, 20 малых предприятий могут сжигать отходы на местах, вырабатывая на малых энергоустановках по 100 кВт для собственных нужд и не оплачивать услуги ТЭЦ и парк грузовиков.
Возможность и необходимость утилизировать отходы
Использование горючих отходов сегодня приводит к дополнительному развитию современной экономики. Их неиспользование - к интенсивному загрязнению окружающей среды.
Жителям городов знакома проблема «полигонов» - огромных свалок мусора, который не был отсортирован и утилизирован современными способами. Между тем от 20 до 40 % объёма отходов - это ГБО (горючие бытовые отходы). В крупных городах сегодня и ставят заводы по переработке мусора, а в малых населенных пунктах? Здесь необходимы решения малой энергетики. Цель данной публикации - изучение опыта решения проблем выделения ГБО и их эффективной утилизации.
В лесном секторе России занято около 2 млн человек (свыше 3 % трудоспособного населения страны). Жизнь сотен тысяч людей проживающих в северных областях России, практически полностью зависима от лесных ресурсов . Опилками, корой, стружкой завалены огромные территории, прилегающие к предприятиям лесопереработки.
В сельском хозяйстве проблема утилизации отходов сельскохозяйственной переработки и животноводства стоит не так остро, как в лесной отрасли, но энергия, которую можно получить, может значительно снизить стоимость производимых продуктов.
Направления применения
Удалённые населенные пункты
Огромные территории страны и в ХХI веке не подключены к централизованным сетям электроснабжения, а ещё больше населенных пунктов не имеют магистрального газа. До 1991 года проблемы решались - регулярный «северный завоз» и подобные дорогостоящие мероприятия - привоз бочки солярки часто обходился в тонну авиационного керосина. С 90-х годов такая помощь резко сократилась. Многие удаленные малые населенные пункты либо просто исчезли, либо поставлены на грань выживания. Их судьба сегодня зависит от развития малой энергетики. В шести направлениях «энергоэффективной политики» , утвержденной в 2009 году. Пятый пункт - это «малая комплексная энергетика» и шестой пункт - «инновационная энегетика» (Материалы Комиссии по Энергоэффективности при Президенте РФ) . Задача - как использовать ресурсы, находящиеся на месте для получения тепла и электричества - решается сегодня многими независимыми производителями печей, котлов, микротурбин, генераторов и другого энергетического оборудования. Новые выставки, такие как «Альтернативная энергетика» на ВВЦ и «Energy Fresh» в Гостином дворе Москвы показывают заметный рост предложений предприятий в сфере малых энергомощностей.
Независимые малые производства
Россия обладает более чем 20 % процентами мировых запасов деловой древесины. Компактные и доступные решения в малой энергетике, позволяющие решать проблему утилизации отходов лесопереработки, выработки тепла и электричества необходимы для развития новых малых производств, для увеличения доли переработки леса на местах.
Альтернативные поставки в сеть
На 2011 год поставки в централизованную сеть в России энергии независимыми малыми производителями никак не поощряются. В то же самое время, в странах Евросоюза покупка электроэнергии у независимых «альтернативных» производителей - это важнейший рычаг развития малой и альтернативной энергетики. К примеру, в республике Литва покупка электроэнергии у малых источников генерации производится по тарифам, вдвое превышающим их отпуск предприятиям и населению. Благодаря существенным дотациям и постоянному росту цены углеводородов, расширение альтернативных малых энергопроизводств уже более 10 лет выгодно, и большое количество предприятий находит свою нишу в производстве компактного и доступного оборудования, помогающего получать энергию из энергии ветра, воды, солнца или при сжигании горючих отходов.
Источники энергии
Каждый год открываются новые возможности получения небольшими установками тепловой и электрической энергии. В этом разделе перечисляются основные и будут добавляться новые, интересные решения.
Энергия малых рек
Сегодня серийно выпускаются гидротурбины для малого, среднего и высокого давления потока воды. Даются рекомендации и предлагается рядом предприятий технические решения для сооружения объектов, предполагающих установку гидротурбин. Здесь будет подробно рассмотрен опыт отечественных предприятий и зарубежных компаний, выпускающих подобную продукцию. Развитие малой гидроэнергетики в России сегодня сталкивается с рядом административных барьеров: «Российская газета» Карелия готова сделать ставку на развитие малой гидроэнергетики
Горючие отходы
Отходы лесопереработки, сельского хозяйства, ГБО - «горючие бытовые отходы» - всё что горит должно быть сожжено! И сожжено эффективно. Наука сжигания опилок сегодня значительно опережает науку сжигания дров! [неавторитетный источник? ]
Кратко о применимости процессов пиролиза:
В Советском Союзе Институт Электрификации Сельского Хозяйства ВИЭСХ разработал множество установок по сжиганию лесных и сельскохозяйственных отходов переработки. Главный упор делался и делается на процессы пиролиза - это когда опилки нагревают до 700 С, получая недоокисленный газ СО, а его уже сжигают на выходе интенсивной подачей воздуха, попутно сжигая всё остальное, что выделилось из опилок. СО и другие горючие газы, называемые вместе «пиролизный газ», планировалось подавать на ДВС, в том числе и на дизели. Однако, в ходе экспериментов в лабораториях ВИЭСХ было выявлено серьёзное выделение из пиролизного газа смол, закоксовывающих двигатели, что свидетельствует о нерентабельности данного процесса, несмотря на периодическое появление в СМИ информации о новых фильтрах, с помощью которых пиролизный газ можно сделать «безопасным» для ДВС. Делая вывод из работ учёных института, следует рассматривать полезным процесс сжигания горючих отходов с целью получения давления нагретых газов, в частности паров воды.
Опилки и сельскохозяйственные отходы сегодня сжигают и с применением процессов пиролиза, и в «кипящем слое» (сноска) и смешивая с подаваемым воздухом и другими способами (фото установок, фото схемы Тамбовского института сельского хозяйства) - главное при сжигании - это получение тепла и давления нагретого рабочего газа, который, в дальнейшем, очевидно, должен подаваться на Двигатели Внешнего Сгорания, в частности, турбины. Применению турбин и «микротурбин» в комплексах малой энергетики пишется много, но информация собранная автором у производителей котлов, таких как «Heizomat» Германия, «Экодрев» Тверь и «Ковровские котлы» говорит об отрицательном опыте применения паровых турбин в комплексах, утилизирующих лесо- и сельхоз- отходы. Турбины, по отзывам специалистов, очень чувствительны к перепадам давления пара на входе и к нагрузке на выходе, имеют дорогостоящую систему управления и очень дорогое обслуживание. Совместимы ли эти качества сегодня с понятием «малая энергетика»? Автор считает правильным согласиться с мнением практиков, затратившим немалые средства на покупку зарубежных турбин и давшим отрицательное заключение.
Последнее время много пишется о разработке на базе поршневых ДВС «паропоршневых двигателей», которые продолжают эффективно работать и при значительных перепадах давления пара. Это новое слово в двигателестроении означает принятый за основу стандартный ДВС и снижение его эффективности до 10-15 %, а также новый виткок борьбы с коррозией в непредназначенных для работы с паром двигателях. Очевидно что, все меры по защите ДВС от коррозии приближают «паропоршневой» двигатель к стоимости турбин, но оставляют массу ДВС, снижая ещё отдачу по мощности в разы. Однако, набрав в любом поисковике запрос по «паропоршневым двигателям» можно прочитать у производителей более лестные отзывы.
Вышесказанное подлежит обсуждению при получении новой информации от эксплуатирующих различные двигательные установки организаций. Очевидно, что работа над двигательными установками, предназначенными для малых энергетических комплексов, сжигающих отходы, сегодня продолжается.
Ветроэнергетика
До начала 1990-х годов европейское первенство удерживала страна - родоначальник ветроэнергетики - Дания. Тем не менее во второй половине 1990-х гг. Дания уступила его Германии, мощности ветроустановок которой в 1999 году достигли 4 млн кВт, а выработка электроэнергии на них - б млрд кВт ч. К тому же в отличие от Дании, где преобладают мелкие автономно работающие установки, для Германии более характерны крупные «ветровые фермы». Больше всего их на самом «продуваемом» участке её территории - побережье Северного моря в пределах земли Шлезвиг-Гольштейн [уточнить ] .
В России ветроэнергетика сегодня и является малой энергетикой. Потому, что никак не субсидируется. Большое количество IT-коллективов разрабатывают темы тихоходных электрогенераторов и высокотехнологичных редукторов, придумывают разные формы ветро турбин и производят отдельные экземпляры .
Тепло Земли
Средний рост температуры близ поверхности Земли оценивается в 20oС на 1 км. вглубь от поверхности. Наиболее достоверные температурные данные относятся к самой верхней части земной коры, вскрываемой шахтами и буровыми скважинами до максимальных глубин- 12 км (Кольская скважина).Основы геологии Н.В.Короновский, А.Ф.Якушова Преобразование этого тепла в электрическую энергию сложная и дорогостоящая задача. Большинство машин, созданных для этой цели используют принцип тепловых насосов .
Однако, во многих регионах тепло Земли подходит к поверхности так близко, что требует сопоставимых с традиционной энергетикой затрат на освоение. Наиболее известные примеры Курильские острова и Исландия , которая смогла превратить альтернативную энергетику в серьёзную отрасль национальной экономики. По различным данным, более 25% всей электроэнергии в стране производится на гелиотермальных электростанциях.
Энергия Солнца
В настоящее время активно развиваются два направления преобразования энергии Солнца в электрическую. Это "Фотовольтаника" и "Концентрированная солнечная энергия".
Первое направление принято отождествлять с солнечными батареями - пластинами, несущими на себе на себе множество фотоэлементов, преобразующих падающий свет в электрический импульс. Это направление активно развивается - КПД "солнечных батарей" постоянно растет, а стоимость снижается, и они всё чаще применяются в быту и на производстве, покрывая всё больше крыш в Западной Европе. У этого направления появился альтернатива - набор "наноспиралей", объединенных на тонких пленках - инфракрасное излучение сразу преобразуется в электрический импульс
"Концентрированная солнечная энергетика" CSP - более давний способ извлечения энергии Солнца - использует принцип концентрации и направления лучей Солнца на элементы, в котором теплоноситель приобретает более высокую температуру (например нагревается газ), либо меняет физическое состояние (например закипает вода) и далее энергоноситель поступает в расширительную машину, в которой отдает свою энергию электрогенератору (схема). В этих технологиях есть отдельные направления:
- применение солнечных коллекторов - наборов стеклянных трубок с задней зеркальной поверхностью, возвращающей лучи на трубку с теплоносителем, находящуюся внутри стеклянной трубки (как правило в вакууме). Это направление активно развивается - коллекторы становятся всё надежнее, доступнее по цене и составляют активную конкуренцию пластинам с фотоэлементами. Лидерство в производстве солнечных коллекторов прочно держит Китай
- применение зеркал. Существует множество форм современных малых и больших установок, в которых солнечные лучи концентрируются зеркалами самой разнообразной формы на точечные или трубчатые носители нагреваемого газа или жидкости. Огромное внимание этому направлению солнечной энергетики уделяется в Испании, которая стала здесь признанным лидером Бизнес-Испания 2010
- линзы и другие, пока малоприменимые варианты.
Развитие технологий часто приводит к резкому удешевлению ранее дорогостоящих методов. На сегодня первые два направления наиболее применимы. Фотовольтаника имеет явное преимущество, особенно ценное для малой энергетики - непосредственное получение электроэнергии на малых установках, без каких-либо трудоемких преобразований. Направление CSP преобразует энергию Солнца обычно в перегретый пар, который затем направляется на турбину для вращения электрогенераторов. Высокая цена турбин пока сдерживает это направление в малой энергетике, однако множество Европейских программ развития науки и техники время от времени предлагают гранты за создание "Маломощного парового двигателя для устройств Концентрированной Солнечной Энергетики"
Выделяются следующие черты характерные для большинства малых энергетических установок:
компактные размеры генераторных блоков;
мобильность и зачастую модульность компонентов;
высокая заводская готовность генераторных модулей, позволяющая вводить ее в эксплуатацию за период в пределах года;
возможность применения установок, как в режиме автономной работы, так и в режиме параллельной работы с существующей электросетью.
возможности установок выдерживать очень высокие сбросы нагрузки;
низкий объем технического обслуживания и большой интервал межсервисного обслуживания;
низкий уровень вредных выбросов.
В соответствии с критериями Международного Совета по большим электрическим системам высокого напряжения (Conseil International des Grands Réseaux Électriques) – к группе малой генерации относят станции, мощность которых не превышает 30 МВт, а агрегаты единичной мощности не более 10 МВт. Мощность таких источников выбирается исходя из ожидаемой мощности потребителя с учетом имеющихся ограничений (технологических, правовых, экологических и т. д.) и может варьироваться в широких пределах (от двух-трех до сотен киловатт). Как правило, такие станции бывают трех подклассов:
Микроэлектростанции – мощность не более 100 кВт;
Миниэлектростанции – мощность 100 кВт-1 МВт;
Малые электростанции – мощность не менее 1 МВт.
Объекты малой энергетики отличаются большим разнообразием, можно выделить следующие виды:
микротурбинныеэлектростанции;
газотурбинные игазопоршневые электростанции;
топливные элементы;
электроустановки, использующие энергию биомассы;
ветряные электростанции;
солнечные электростанции;
малая гидроэнергетика;
приливные и волновые электростанции;
генерация, основывающаяся на геотермальных источниках.
Разработанные еще 60-х для электроснабжения на борту авиалайнеров микротурбинные электростанции в настоящее время способны обеспечивать значение КПД на уровне 25-30%, а в когенерационном режиме данный показатель достигает 60-70%. Данный тип электростанций может работать на широком спектре топлива – природный газ, метан, бензин, керосин.
Для эксплуатации этих установок, как правило, не требуется работа оператора, а контролировать ее работу и осуществлять связь с ней можно при помощи интернета, электронной или спутниковой связи. В процессе работы микротурбинной установки система управления и контроля осуществляет постоянный мониторинг всех основных рабочих узлов и параметров установки.
Газотурбинные и газопоршневые установки получили широкое распространение именно в малой энергетике, поскольку они отлично подходят для электро- и теплоснабжения предприятий, отдаленных населенных пунктов и прочих потребителей. Надежность таких типов электроустановок уже подтверждена их длительной эксплуатацией в Западной Сибири и на Дальнем Востоке.
Для работы газопоршневых электростанций требуется доступ к горючему газу любого типа, а подавляющее большинство газотурбинных установок изначально были рассчитаны на работу на природном газе. Но, поскольку природный газ является ценным технологическим сырьем для химической промышленности, где его использование часто более рентабельно, чем в энергетике – активно набирает обороты производство и внедрение газотурбинных установок, способных эффективно работать на твердом топливе (торф или древесина).
Еще одним подвидом малой генерации являются топливные элементы. В их основе лежит целое семейство технологий, основанных на катализаторном окислении водорода. Кроме работы на чистом водороде, изготовление которого весьма дорого, топливные элементы могут использовать и другие виды топлива с высоким содержанием водорода. Всего сейчас разработано не менее дюжины различных типов топливных элементов с КПД от 40% до 60%. Генерация электроэнергии осуществляется подобно генерации в обычной батарейке, а высокий КПД достигается благодаря прямому превращению энергии топлива в электроэнергию. В локальном масштабе данная технология работает практически без загрязнения окружающей среды, отходом является обычный водяной пар. В топливном элементе необходимые реагенты находятся на «входе», продукты реакции на «выходе», и реакция может протекать так долго, как поступают в нее реагенты и сохраняется работоспособность самого элемента .
Большое количество энергетических технологий, которые применяются в малой энергетике основываются на использовании возобновляемых источников энергии.
Наибольшее применение в практике государств Европейского Союза и США получила малая генерация основаная на переработке биомассы в электроэнергию и тепло. К достоинствам биомассы относится широкая доступность, относительно низкая стоимость и множественность путей переработки в конечный энергопродукт. Источниками ее получения служат следующие компоненты:
разлагаемые отходы сельского хозяйства (солома, навоз, трава и др.);
отходы лесного промысла (опилки, щепки, кора, сучья);
продовольственные или непродовольственные сельскохозяйственные культуры и продукты их переработки (кукуруза, пшеница, ячмень, крахмал, рапс, животный жир, подсолнечник, вино, сорго и др.);
некоторые быстрорастущие деревья и кустарники (ива, береза, тополь и др.);
мусорные фракции .
Еще одной особенно быстроразвивающейся технологией малой генерации, основанной на возобновляемом источнике энергии, является использование для выработки электричества кинетической энергии ветра. Практически неисчерпаемый потенциал кинетической энергии ветра, а также постоянное повышение технологичности монтажа установок и техобслуживания обуславливают преимущества такого способа выработки энергии.
Однако у использования данного источника имеется существенный недостаток, который связан с ограниченностью местностей, обладающих силой ветра необходимой силы и постоянства. С данным обстоятельством связана неравномерность выработки электроэнергии, предопределяющая собой сложность подключения ветроэлектрических установок к регулярным сетям снабжения, а также необходимость их дополнения накопительными батареями.
Не менее перспективной является использование солнечной энергии для производства электроэнергии и тепла. Гелиоэнергетика, так же, как и ветроэнергетика совершенно не требует траты средств и ресурсов для обеспечения процесса добычи энергии, при этом процесс генерации является полностью экологичным и автономным, поскольку сбор солнечного света и выработка электроэнергии проходит с минимальным задействованием человеческих ресурсов .
Однако следует учитывать, что уровень располагаемой солнечной радиации значительно колеблется в зависимости от географического расположения установок, сезона и погоды, а для размещения таких установок необходимы большие площади, причем в местах, где солнечное излучение имеет достаточный уровень. Вдобавок к вышеуказанным особенностям стоит отметить, что строительство солнечных электростанций является очень дорогостоящим процессом .
Ввиду того, что гидроресурсы для сооружения крупных гидроэлектростанций приближаются к исчерпанию, получает свое распространение малая гидроэнергетика. В некоторых странах вообще невозможно осуществлять сооружение крупных гидроэлектростанций, поскольку поверхность земли на их территории является преимущественно равнинной, а это чревато затоплением больших площадей. Поэтому внимание ныне сосредоточивается на малой гидроэнергетике, работающей от силы течения малых рек, каналов и т. п. Для этого используются плотины с небольшим подпором воды, подводное размещение гидроагрегатов по течению рек или «гирляндные» электростанции в виде лопастей, вращающихся на погруженных тросах .
К основным преимуществам малой гидроэнергетики относится:
доступность локальной речной сети;
отсутствие необходимости сооружения крупных водохранилищ, выводящих из эксплуатации продуктивные земли;
малая стоимость технического обслуживания;
экологическая нейтральность к миграции рыбы.
К недостаткам малой гидроэнергетики в первую очередь относится нестабильность основного ресурса, обусловленная тем, что малая река или канал могут периодически пересыхать или промерзать, тем самым блокируя работу системы. Стоит отметить, что затраты на сооружение даже малой ГЭС весьма высоки и высокие стартовые вложения могут нивелировать экономическую выгоду от ее использования.
Особый вид малойгидроэнергетики представляютприливные и волновые электроустановки. Первые используют энергию приливов, а фактически кинетическую энергию вращенияЗемли, они расположены на берегах морей, где гравитационные силыЛуныиСолнцадважды в сутки изменяют уровень воды.В свою очередь волновые электростанции основаны на использовании кинетической энергии волн.
Достоинства и недостатки приливной и волновой энергетики схожи. К плюсам использования можно отнести:
возможность выполнения защитных функций, посредством гашения волн вблизи портовых акваторий и прочей береговой линии;
низкая себестоимость получаемой электроэнергии;
продолжительный срок эксплуатации.
К минусам данных типов энергетики относится:
малая мощность вырабатываемой энергии;
нестабильный характер работы, вызванный атмосферными явлениями в окружающей среде;
возможность создания опасной обстановки для судоходства и промышленного лова рыбы;
высокие затраты на строительство при продолжительном сроке окупаемости проекта.
Также активно растет использование геотермальной энергии, применяемой в основном для локального отопления и борьбы со наледью на дорогах и взлетно-посадочных полосах. В качестве положительных сторон такого вида энергетики можно выделить постоянство поступления, экологическую чистоту и независимость от погоды и климата.
К отрицательным сторонам относятся неравномерность поступления тепла и его низкие температуры. Из этих особенностей возникает необходимость дополнения улавливающих установок аккумулирующими устройствами. По этой причине технический прогресс направлен не только на освоение поверхностных выходов горячей воды и пара, но и на бурение специальных скважин к высокотемпературным участкам земной коры с прогонкой по ним воды. Важное значение приобретает также установка тепловых насосов, позволяющих забирать тепло из воды и почвы.
Таким образом классификация малой генерации является очень разнообразной, каждый вид обладает как положительными, так и отрицательными особенностями. Проекты внедрения тех или иных видов требуют качественной технико-экономической оценки для каждого вида малой генерации возможно подходящего под энергетические нужды в той или иной местности.
