Разработки ИВТ РАН по эффективному использованию возобновляемых источников энергии
Опубликовано: 01.10.2018
Научно-практическая конференция «Малые и средние ТЭЦ. Современные решения»
Попель О. С., Институт высоких температур РАН, г. Москва
В условиях быстрого роста цен и тарифов на электрическую и тепловую энергию и снижения надежности энергоснабжения потребителей от централизованных систем энергоснабжения, с одной стороны, и бурного развития технологий использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ), с другой стороны, ниши эффективного применения последних в различных секторах экономики неуклонно расширяются, хотя суммарный вклад ВИЭ в энергобаланс страны сегодня не превышает 1%.
[ОтУС] Состояние и перспективы развития возобновляемой энергетики в мире и в России
Наиболее широкое применение в мире находит энергетическая переработка биомассы с использованием термохимических и биохимических технологий. В ИВТ РАН совместно с Рыбинским заводом приборостроения в рамках госконтракта с Роснаукой начата реализация проекта по созданию пилотной энергоустановки, утилизирующей древесные и другие органические отходы с производством электрической и тепловой энергии, а также новых ценных углеродных материалов (пироуглерод и др.) и представляющей большой практический интерес для многих регионов России.
Значительный энергетический потенциал сосредоточен в геотермальных ресурсах. В районах молодого вулканизма (Камчатка, Курилы, Кавказ), где доступны геотермальные источники с температурой флюидов 120 – 160оС экономически эффективно создание геотермальных энергоустановок, в том числе с низкокипящими рабочими телами. Ввод на Камчатке блоков Верхнее-Мутновской и Мутновской ГеоЭС позволил значительно снизить энергетическую напряженность, связанную с завозом дорогого жидкого топлива и существенно сократить стоимость производимой электроэнергии. Во многих районах страны имеются большие запасы низкопотенциального геотермального тепла с температурой неглубоко залегающих подземных вод 20 – 50 оС. В ИВТ РАН совместно ОАО «Геотерм» ведутся исследования и разработки в обоснование эффективных схем и выбора оптимальных рабочих тел для бинарных энергоустановок. Разрабатываются технологии использования геотермального и другого природного и сбросного низкопотенциального тепла в теплонасоных системах теплоснабжения.
Повсеместно доступны солнечная энергия и энергия ветра. Анализ распределения поступлений энергии солнечного излучения по территории России, выполненный в ИВТ РАН, показал, что широко распространенное мнение о том, что в отличие от южных стран Россия не располагает ресурсами солнечной энергии, пригодными для экономически эффективного использования, неправомерно. В теплый период года (апрель – сентябрь) на большей части территории России, включая среднюю полосу, среднедневное поступление солнечной энергии составляет 4,5 – 5 кВтч/м2, что лишь на 10-15 % ниже, чем в «солнечной» Испании. Показано, что в климатических условиях Московского региона солнечная водонагревательная установка с отношением объема бакааккумулятора к площади солнечных коллекторов 100 л/2 м2 позволяет ежедневно получать нагретую воду пригодную для бытовых нужд с вероятностью более 80% без использования резервных нагревателей. Сезонное применение солнечных водонагревателей экономически эффективно при замещении, прежде всего, электроводонагревателей.
В ИВТ РАН ведется широкий спектр расчетно-теоретических и экспериментальных исследований по обоснованию эффективных сфер применения солнечных установок для целей теплоснабжения, создан единственный в России стенд для сертификационных испытаний солнечных коллекторов и солнечных водонагревателей. Ведется разработка полностью автономных установок энергоснабжения на основе фотоэлектрических преобразователей и ветроустановок или их комбинации с различными современными аккумуляторами энергии, включая водородные накопители, уже сегодня представляющих практический интерес для многих автономных потребителей (станции мониторинга, телекоммуникационные системы, автономные поселения и т.п.). Создан ряд опытно-демонстрационных установок на ВИЭ, в том числе для решения острых проблем энергоснабжения Специальной астрофизической обсерватории РАН (Карачаево-Черкесия), на полигоне ИВТ РАН «Солнце» в Дагестане и в других районах страны. Разработаны новые типы солнечных коллекторов из теплостойких и стойких к ультрафиолету пластмасс (вместо металла и стекла) с высокими технико-экономическими показателями. Совместно с Институтом катализа СО РАН и другими партнерами разрабатываются солнечные адсорбционные холодильные установки на основе новых селективных адсорбентов воды для хранения медицинских препаратов и пищевых продуктов в районах с жарким климатом.