Viitorul hidroenergiei și perspectivele altor tehnologii ale industriei energiei electrice. Inginerie termică Principalele direcții de dezvoltare a ingineriei termice moderne

Sistemele moderne de căldură și energie ale întreprinderilor industriale constau din trei părți, volumul și eficiența consumului de combustibil și resurse energetice depind de eficacitatea interacțiunii lor. Aceste părți sunt:

surse de resurse energetice, de ex. întreprinderi care produc tipurile necesare de resurse energetice;

sisteme de transport si distributie a resurselor energetice intre consumatori. Cel mai adesea, acestea sunt rețele termice și electrice; consumatori de resurse energetice.

Fiecare dintre participanții la sistemul producător - consumator de resurse energetice are propriul echipament și se caracterizează prin anumiți indicatori de eficiență energetică și termodinamică. În acest caz, apare adesea o situație când indicatorii de eficiență ridicată ai unora dintre participanții la sistem sunt compensați de alții, astfel încât eficiența totală a căldurii sistem energetic se dovedește a fi scăzut. Cea mai dificilă etapă este consumul de resurse energetice.

Nivelul de utilizare a resurselor de combustibil și energie în industria autohtonă lasă mult de dorit. Un sondaj al întreprinderilor din industria petrochimică a arătat că consumul efectiv de resurse energetice depășește de aproximativ 1,7-2,6 ori necesarul teoretic, adică. utilizarea vizată a resurselor energetice reprezintă aproximativ 43% din costurile reale ale tehnologiilor de producție. Această situație se observă la întreprinderile din industria chimică, cauciuc, alimentară și industrie, unde resursele secundare termice sunt utilizate insuficient sau ineficient.

Numărul de VER care nu sunt utilizate în tehnologia industrială a căldurii și sistemele de energie termică ale unei întreprinderi include în principal fluxuri de căldură ale lichidelor (t< 90 0 С) и газов (t< 150 0 С) (см. табл. 1.8).

Acum se știe destul dezvoltări eficiente, permițând utilizarea căldurii unor astfel de parametri direct la instalația industrială. În legătură cu creșterea prețurilor la resursele energetice, interesul pentru acestea este în creștere, se înființează producția de unități de recuperare a căldurii și utilizarea transformatoarelor termice, ceea ce ne permite să sperăm la o îmbunătățire în viitorul apropiat cu utilizarea unui astfel de VER în industrie.

Calculele eficacității măsurilor de economisire a energiei arată că fiecare unitate de energie termică (1 J, 1 kcal) oferă o economie echivalentă de cinci ori a combustibilului natural. În acele cazuri în care a fost posibilă găsirea celor mai de succes soluții, economia de combustibil natural a ajuns la o dimensiune de zece ori mai mare.

Motivul principal pentru aceasta este lipsa etapelor intermediare de extracție, îmbogățire, conversie, transport a resurselor energetice de combustibil pentru a asigura cantitatea de resurse energetice economisite. Investițiile de capital în măsuri de economisire a energiei se dovedesc a fi de 2-3 ori mai mici decât este necesar investitii de capital către minerit și industriile conexe pentru a obține o cantitate echivalentă de combustibil natural.

În cadrul abordării tradiționale stabilite, sistemele de căldură și energie ale consumatorilor industriali mari sunt considerate în singurul mod - ca o sursă de resurse energetice de calitatea necesară în cantitatea necesară, în conformitate cu cerințele reglementărilor tehnologice. Modul de funcționare al sistemelor de energie termică este supus condițiilor dictate de consumator. Această abordare duce de obicei la calcule greșite în selecția echipamentelor și la adoptarea unor decizii ineficiente privind organizarea tehnologiei termice și a sistemelor de energie termică, de exemplu. la cheltuirea excesivă ascunsă sau evidentă a resurselor de combustibil și energie, care, desigur, afectează costul produselor.

În special, sezonalitatea are o influență destul de puternică asupra eficienței generale a consumului de energie al întreprinderilor industriale. În perioada de vară, există de obicei un exces de aprovizionare cu tehnologia termică VER și, în același timp, apar probleme asociate cu volumul și calitatea insuficiente a calduratorilor de răcire din cauza creșterii temperaturii apei circulante. În perioada temperaturilor exterioare scăzute, dimpotrivă, există o supracheltuire a energiei termice asociată cu o creștere a ponderii pierderilor de căldură prin gardurile exterioare, care este foarte greu de detectat.

Astfel, sistemele moderne de căldură și energie ar trebui dezvoltate sau modernizate într-o relație organică cu tehnologia termică industrială, ținând cont de orarele și modurile de funcționare ale ambelor unități - consumatori de ER, și unități, care, la rândul lor, sunt surse de VER. . Sarcinile principale ale ingineriei termice industriale sunt:

asigurarea echilibrului resurselor energetice a parametrilor necesari în orice moment pentru funcționarea fiabilă și economică a unităților individuale și a asociației de producție în ansamblu; alegerea optimă a purtătorilor de energie din punct de vedere al parametrilor termofizici și termodinamici;

determinarea nomenclaturii și a modurilor de funcționare a surselor de rezervă și stocare a resurselor energetice, precum și a consumatorilor alternativi de VER în timpul surplusului de aprovizionare a acestora; identificarea rezervelor pentru creșterea eficienței energetice a producției la nivelul actual de dezvoltare tehnică și în viitorul îndepărtat.

În viitor, TPP-urile PP par a fi un complex energetic-tehnologic complex în care energia și fluxurilor tehnologice sunt strâns interconectate. În același timp, consumatorii de combustibil și resurse energetice pot fi surse de energie secundară pentru instalatii tehnologice din această producție, un consumator extern sau utilizarea centralelor electrice generatoare de alte tipuri de resurse energetice.

Consum specific de căldură pentru ieșire producții industriale variază de la unu la zeci de gigajouli pe tonă de produs final, în funcție de capacitatea instalată a echipamentului, natura procesului tehnologic, pierderile de căldură și uniformitatea programului de consum. În același timp, cele mai atractive sunt măsurile care vizează îmbunătățirea eficienței energetice a industriilor existente și nu introducerea unor schimbări semnificative în modul de funcționare a principalelor echipamente tehnologice. Cea mai atractivă este organizarea sistemelor închise de alimentare cu căldură bazate pe instalații de utilizare, ale căror întreprinderi au o pondere mare de consum de abur și apă caldă de medie și joasă presiune.

Majoritatea întreprinderilor se caracterizează prin pierderi semnificative de căldură furnizată sistemului în schimbătoare de căldură răcite prin circulație de apă sau aer - în condensatoare, răcitoare, frigidere etc. În astfel de condiții, este oportun să se organizeze sisteme centralizate și grupate cu un lichid de răcire intermediar pentru a recupera căldura reziduală. Acest lucru va permite conectarea a numeroase surse și consumatori în cadrul întregii întreprinderi sau a unei unități dedicate și furnizarea de apă caldă a parametrilor necesari consumatorilor industriali și sanitari.

Sistemele închise de alimentare cu căldură sunt unul dintre elementele principale ale sistemelor de producție fără deșeuri. Recuperarea căldurii parametrilor scazuți și transformarea acesteia la nivelul de temperatură necesar poate returna o parte semnificativă a resurselor energetice, care este de obicei evacuată în atmosferă direct sau folosind sisteme de alimentare cu apă circulantă.

LA sisteme tehnologice, folosind abur și apă caldă ca purtători de energie, temperatura și presiunea căldurii furnizate și evacuate în procesele de răcire se dovedesc a fi aceleași. Cantitatea de căldură eliberată poate chiar depăși cantitatea de căldură introdusă în sistem, deoarece procesele de răcire sunt de obicei însoțite de o schimbare a stării de agregare a substanței. În astfel de condiții, este posibilă organizarea utilizării sistemelor de pompe de căldură centralizate sau locale care permit recuperarea a până la 70% din căldura consumată în instalațiile consumatoare de căldură.

Astfel de sisteme sunt utilizate pe scară largă în SUA, Germania, Japonia și alte țări, dar în țara noastră nu i sa acordat suficientă atenție creării lor, deși sunt cunoscute evoluții teoretice desfăşurat în anii 1930. În prezent, situația se schimbă, iar instalațiile de pompe de căldură încep să fie introduse atât în ​​sistemele de alimentare cu căldură ale locuințelor și serviciilor comunale, cât și în instalațiile industriale.

Una dintre soluțiile eficiente este organizarea sistemelor de răcire a deșeurilor bazate pe transformatoare de căldură cu absorbție (ATT). Sistemele frigorifice industriale se bazează pe unități frigorifice tip compresie de vapori, iar consumul de energie electrică pentru producerea de frig ajunge la 15-20% din consumul total al întregii întreprinderi. Transformatoarele de căldură cu absorbție ca surse alternative de alimentare cu frig au câteva avantaje, în special:

căldura cu potențial scăzut a apei de proces, gazele de ardere sau aburul de evacuare de joasă presiune poate fi utilizată pentru a antrena ATT;

cu aceeași compoziție a echipamentului, ATT este capabil să funcționeze atât în ​​regim de alimentare la rece, cât și în modul pompă de căldură pentru alimentarea cu căldură.

Sistemele de alimentare cu aer și rece ale unei întreprinderi industriale nu au un impact semnificativ asupra furnizării de SER și pot fi considerate consumatori de căldură atunci când se dezvoltă măsuri de reciclare.

În viitor, ar trebui să ne așteptăm la apariția unor tehnologii industriale fundamentale, fără deșeuri, create pe baza unor tehnologii închise. cicluri de producție, precum și o creștere semnificativă a ponderii energiei electrice în structura consumului de energie.

Creșterea consumului de energie electrică în industrie va fi asociată în primul rând cu dezvoltarea surselor de energie ieftine - reactoare rapide cu neutroni, reactoare nucleare etc.

În același timp, ar trebui să ne așteptăm la o deteriorare a situației mediului asociată cu supraîncălzirea globală a planetei din cauza intensificării „poluării termice” - creșterea emisiilor termice în atmosferă.

întrebări de testareși teme pentru subiectul 1

1. Ce tipuri de purtători de energie sunt utilizați pentru realizarea principalelor procese tehnologice în departamentul de piroliză, precum și în etapa de izolare și separare a produselor de reacție în producția de etilenă?

2. Descrieți părțile de intrare și de ieșire ale bilanţului energetic al cuptorului de piroliză. Cum i-a afectat organizarea încălzirii apei de alimentare?

3. Descrieți structura costurilor energetice în producerea izoprenului prin metoda dehidrogenării în două etape. În ce proporție este consumul de apă rece și reciclată?

4. Analizați structura bilanţului termic pentru producerea alcoolului etilic sintetic prin metoda hidratării directe a etilenei. Enumerați elementele din partea de cheltuieli din bilanţ care se referă la pierderea de energie termică.

5. Explicați de ce tehnologia termică a bazei TAC este clasificată ca fiind de temperatură scăzută.

6. Ce caracteristici fac posibilă evaluarea uniformității încărcărilor termice pe tot parcursul anului?

7. Dați exemple de tehnologii industriale care aparțin grupei a doua în ceea ce privește ponderea consumului de căldură pentru nevoi proprii.

8. Conform programului zilnic de consum de abur la o uzină petrochimică, determinați valorile maxime și minime ale acesteia și comparați-le. Descrieți programul lunar al consumului de căldură al unei întreprinderi petrochimice.

9. Ce explică programele anuale inegale ale încărcăturilor termice ale întreprinderilor industriale?

10. Comparați curbele de sarcină anuale întreprinderi de inginerieși fabrici chimice și formulează concluzii.

11. Ar trebui să fie întotdeauna considerate resurse energetice secundare deșeurile de producție combustibile?

12. Descrieți structura consumului de căldură în industrie, ținând cont de nivelul de temperatură al absorbției de căldură.

13. Explicați principiul determinării cantității disponibile de căldură a VER a produselor de ardere trimise la cazanele de căldură reziduală.

14. Care este economisirea echivalentă a combustibilului natural prin economisirea unei unități de căldură în stadiul de consum și de ce?

15. Comparați randamentele de VER în producția de butadienă prin dehidrogenare în două etape n-butanul și metoda de descompunere de contact a alcoolului (vezi Tabelul P.1.1).

Tabelul P.l.l

Resurse energetice secundare ale industriilor petrochimice

Industria energiei electrice, ca și alte industrii, are propriile probleme și perspective de dezvoltare.

În prezent, industria energetică rusă este în criză. Conceptul de „criză energetică” poate fi definit ca o stare de tensiune care s-a dezvoltat ca urmare a nepotrivirii dintre nevoi. societate modernăîn energie și rezerve de resurse energetice, inclusiv datorită structurii iraționale a consumului acestora.

În Rusia, se poate distinge în prezent 10 grupuri cele mai stringente probleme:

• unu). Prezența unei mari proporții de echipamente învechite din punct de vedere fizic și moral. O creștere a ponderii fondurilor uzate fizic duce la o creștere a accidentelor, reparații frecvente și o scădere a fiabilității aprovizionării cu energie, care este exacerbată de sarcina excesivă. capacitatea de producțieși rezerve insuficiente. Astăzi, uzura echipamentelor este una dintre cele mai importante probleme din industria energiei electrice. La centralele rusești este foarte mare. Prezența unei mari proporții de echipamente învechite din punct de vedere fizic și moral complică situația cu asigurarea securității centralelor electrice. Aproximativ o cincime active de producțieîn industria energiei electrice sunt aproape sau au depășit durata de viață proiectată și necesită reconstrucție sau înlocuire. Echipamentele sunt modernizate într-un ritm inacceptabil de lent și într-un volum clar insuficient (tabel).
• 2). Principala problemă a energiei este, de asemenea, că, alături de metalurgia feroasă și neferoasă, energia are un impact negativ puternic asupra mediului. Companiile energetice formează 25% din toate emisiile industriale.

În anul 2000, emisiile de substanțe nocive în atmosferă s-au ridicat la 3,9 tone, inclusiv emisiile de la centralele termice - 3,5 milioane de tone. Dioxidul de sulf reprezintă până la 40% din emisiile totale, solide- 30%, oxizi de azot - 24%. Adică, TPP-urile sunt cauza principală a formării reziduurilor acide.

Cei mai mari poluanți ai aerului sunt Raftinskaya GRES (Asbest, Regiunea Sverdlovsk) - 360 mii tone, Novocherkassk (Novocherkassk, regiunea Rostov) - 122 mii tone, Troitskaya (Troitsk-5, regiunea Chelyabinsk) - 103 mii tone, Verkhnetagilskaya (regiunea Sverdlovsk) - 72 mii tone.

Industria energetică este, de asemenea, cel mai mare consumator de apă dulce și de mare, care este folosită pentru răcirea unităților și folosită ca purtător de căldură. Industria reprezintă 77% din volumul total de apă dulce utilizată de industria rusă.

Volumul de ape uzate evacuate de întreprinderile industriale în corpurile de apă de suprafață în anul 2000 a fost de 26,8 miliarde de metri cubi. m. (5,3% mai mult decât în ​​1999). Cele mai mari surse de poluare a apei sunt centralele termice, în timp ce centralele raionale de stat sunt principalele surse de poluare a aerului. Acesta este CHPP-2 (Vladivostok) - 258 milioane de metri cubi. m, Bezymyanskaya CHPP (regiunea Samara) - 92 milioane de metri cubi. m, CHPP-1 (Yaroslavl) - 65 milioane de metri cubi. m, CHPP-10 (Angarsk, regiunea Irkutsk) - 54 milioane de metri cubi. m, CHPP-15 și Pervomaiskaya CHPP (Sankt Petersburg) - un total de 81 de milioane de metri cubi. m.

În sectorul energetic se generează și o cantitate mare de deșeuri toxice (zgură, cenușă). În anul 2000, volumul deșeurilor toxice se ridica la 8,2 milioane de tone.

Pe lângă poluarea aerului și apei, întreprinderile energetice poluează solurile, iar centralele hidroelectrice au un impact puternic asupra regimului râurilor, râurilor și ecosistemelor de luncă inundabilă.

• 3). Politica tarifară rigidă. În industria energiei electrice, au fost ridicate întrebări cu privire la utilizarea economică a energiei și tarifele pentru aceasta. Putem vorbi despre necesitatea economisirii energiei electrice generate. Într-adevăr, în prezent, țara consumă de 3 ori mai multă energie pe unitatea de producție decât în ​​Statele Unite. Mai sunt multe de făcut în acest domeniu. La rândul lor, tarifele la energie cresc într-un ritm mai rapid. Tarifele în vigoare în Rusia și corelarea lor nu corespund practicii mondiale și europene. Politica tarifară existentă a dus la activități neprofitabile și la o rentabilitate scăzută a unui număr de AO-energos.
• patru). Un număr de districte se confruntă deja cu dificultăți în furnizarea de energie electrică. Alături de regiunea Centrală, există o lipsă de energie electrică în Pământul Negru Central, Volga-Vyatka și regiunile economice de Nord-Vest. De exemplu, în Regiunea Economică Centrală, în 1995, a fost produsă o cantitate uriașă de energie electrică - 19% din indicatorii ruși (154,7 miliarde kW), dar toată este consumată în regiune.
• 5). Creșterea puterii este redusă. Acest lucru se datorează combustibilului de calitate scăzută, deprecierii echipamentelor, lucrărilor de îmbunătățire a siguranței unităților și o serie de alte motive. Utilizarea incompletă a capacității HPP se datorează conținutului scăzut de apă al râurilor. În prezent, 16% din capacitățile centralelor rusești și-au folosit deja resursele. Dintre acestea, centralele hidroelectrice reprezintă 65%, centralele termice - 35%. Punerea în funcțiune a noilor capacități a scăzut la 0,6-1,5 milioane kWh pe an (1990-2000) față de 6-7 milioane kWh pe an (1976-1985).
• 6). Opozitia publicului si a autoritatilor locale fata de amplasarea instalatiilor de energie electrica datorita sigurantei lor extrem de reduse pentru mediu. În special, după dezastrul de la Cernobîl, au fost oprite multe lucrări de sondaj, construcție și extindere a centralelor nucleare la 39 de locații cu o capacitate totală de proiectare de 109 milioane kW.
• 7). Neplăți, atât din partea consumatorilor de energie electrică, cât și din partea companiilor energetice pentru combustibil, echipamente etc.;
• opt). Lipsa investițiilor asociată atât cu politica tarifară în curs, cât și cu „opacitatea” financiară a industriei. Cei mai mari investitori strategici occidentali sunt gata să investească în industria rusă de energie electrică doar cu condiția unei creșteri a tarifelor pentru a asigura rentabilitatea investiției.
• 9). Întreruperi ale alimentării cu energie electrică a anumitor regiuni, în special Primorye;
• zece). Coeficient scăzut de utilizare utilă a resurselor energetice. Aceasta înseamnă că 57% din resursele energetice se pierd în fiecare an. Majoritatea pierderilor au loc în centralele electrice, în motoarele care folosesc direct combustibil, precum și în procese tehnologice unde combustibilul servește drept materie primă. La transportul combustibilului apar și pierderi mari de resurse energetice.

Cât despre perspective de dezvoltare industria energetică din Rusia, atunci, în ciuda tuturor problemelor sale, industria energetică are perspective suficiente.

De exemplu, funcționarea centralelor termice necesită extracția unei cantități uriașe de resurse neregenerabile, are un factor de eficiență destul de scăzut și duce la poluare. mediu inconjurator. În Rusia, centralele termice funcționează cu păcură, gaz și cărbune. Cu toate acestea, în această etapă, companiile energetice regionale cu o pondere mare a gazelor în structura bilanțului combustibilului sunt atractive ca combustibil mai eficient și mai ecologic. În special, se poate observa că centralele electrice pe gaz emit cu 40% mai puțin dioxid de carbon în atmosferă. În plus, benzinăriile au un factor de utilizare a capacității instalate mai mare în comparație cu stațiile de păcură și cărbune, au o furnizare de căldură mai stabilă și nu implică costuri de stocare a combustibilului. Stațiile pe gaz sunt în stare mai bună decât cele pe cărbune și pe petrol, deoarece sunt puse în funcțiune relativ recent. Prețurile la gaz sunt reglementate de stat. Astfel, construcția de centrale termice alimentate cu gaz devine din ce în ce mai promițătoare. De asemenea, la TPP-uri, se promite utilizarea echipamentelor de curățare a prafului cu cea mai mare eficiență posibilă, folosind în același timp cenușa rezultată ca materie primă în producția de materiale de construcție.

Construcția unei hidrocentrale necesită, la rândul său, inundații un numar mare teren fertil, sau ca urmare a presiunii apei asupra scoarței terestre, o centrală hidroelectrică poate provoca un cutremur. În plus, stocurile de pește din râuri sunt în scădere. Promițătoare este construcția de hidrocentrale relativ mici, care nu necesită investiții de capital serioase, funcționând în regim automat mai ales în zonele muntoase, precum și terasarea lacurilor de acumulare pentru a elibera terenuri fertile.

Cât despre energie nucleara, atunci construcția unei centrale nucleare prezintă un anumit risc, din cauza faptului că este dificil de prevăzut amploarea consecințelor în cazul complicării funcționării centralelor nucleare sau în circumstanțe de forță majoră. De asemenea, problema eliminării deșeurilor solide radioactive nu a fost rezolvată, iar sistemul de protecție este și el imperfect. Industria nucleară are cele mai mari perspective în dezvoltarea centralelor termonucleare. Este o sursă aproape eternă de energie, aproape inofensivă pentru mediu. Dezvoltarea industriei nucleare în viitorul apropiat se va baza pe operare sigură capacitățile existente, cu înlocuirea treptată a unităților de prima generație cu cele mai avansate reactoare rusești. Cea mai mare creștere preconizată a capacității va avea loc datorită finalizării construcției stațiilor deja începute.

Există 2 concepte opuse ale existenței în continuare a energiei nucleare în țară.

• 1. Oficial, care este susținut de Președinte și Guvern. Pe baza caracteristicilor pozitive ale centralelor nucleare, ei propun un program pentru dezvoltarea amplă a industriei electrice rusești.
• 2. Ecologic, condus de academicianul Yablokov. Susținătorii acestui concept resping complet posibilitatea unei noi construcții centrale nucleare atât din motive de mediu cât și economice.

Există și concepte intermediare. De exemplu, o serie de experți consideră că este necesară introducerea unui moratoriu asupra construcției de centrale nucleare pe baza deficiențelor centralelor nucleare. Alții sugerează că oprirea dezvoltării energiei nucleare poate duce la faptul că Rusia își va pierde complet potențialul științific, tehnic și industrial în energie nucleară.

Pe baza tuturor impacturilor negative ale energiei tradiționale asupra mediului, se acordă multă atenție studiului posibilităților de utilizare a surselor de energie alternative netradiționale. Energia mareelor ​​și căldura internă a Pământului au primit deja aplicare practică. Centralele eoliene sunt disponibile în zonele rezidențiale din nordul îndepărtat. Se lucrează pentru a studia posibilitatea utilizării biomasei ca sursă de energie. În viitor, energia solară va juca probabil un rol uriaș.

Experiența dezvoltării industriei interne de energie electrică a dezvoltat următoarele principiile de amplasare și funcționare a întreprinderilor această industrie:

• 1. concentrarea producției de energie electrică la marile centrale electrice regionale folosind combustibil și resurse energetice relativ ieftine;
• 2. producția combinată de energie electrică și termică pentru termoficare aşezări, în special orașe;
• 3. dezvoltarea largă a resurselor hidro, luând în considerare soluționarea integrată a problemelor din industria energiei electrice, transport și alimentare cu apă;
• 4. nevoia de dezvoltare energie nucleară, în special în zonele cu un echilibru energetic și combustibil tensionat, ținând cont de siguranța utilizării centralelor nucleare;
• 5. realizarea de sisteme energetice care formează o singură rețea de înaltă tensiune a țării.

În acest moment, Rusia are nevoie de o nouă politică energetică care să fie suficient de flexibilă și să prevadă toate caracteristicile acestei industrii, inclusiv specificul locației. La fel de principalele sarcini ale dezvoltării energiei ruse se pot distinge următoarele:

l Reducerea intensității energetice a producției.

ь Păstrarea integrității și dezvoltării Sistemului Energetic Unificat al Rusiei, integrarea acestuia cu alte asociații energetice de pe continentul eurasiatic;

ь Creșterea factorului de putere al centralelor electrice, creșterea eficienței funcționării și asigurarea dezvoltării durabile a industriei de energie electrică bazată pe tehnologii moderne;

b Tranziție completă la relaţiile de piaţă, eliberarea prețurilor la energie, o tranziție completă la prețurile mondiale.

l Reînnoirea promptă a parcului de centrale electrice.

ь Aducerea parametrilor de mediu ai centralelor electrice la nivelul standardelor mondiale, reducând impactul nociv asupra mediului

Pe baza acestor sarcini, a fost creată o „Schemă generală de amplasare a instalațiilor de energie electrică până în 2020”, aprobată de Guvernul Federației Ruse. (diagrama 2)

Prioritățile Schemei generale în cadrul orientărilor stabilite pentru politica de stat pe termen lung în industria energiei electrice sunt:

l dezvoltarea în avans a industriei energiei electrice, crearea unei structuri justificate din punct de vedere economic de capacități de generare și instalații de rețea electrică în aceasta pentru a asigura în mod fiabil consumatorii țării cu energie electrică și termică;

ь optimizarea bilanțului de combustibil al industriei electrice prin valorificarea maximă posibilă a potențialului de dezvoltare a centralelor termice nucleare, hidraulice, precum și pe cărbune și scăderea bilanțului de combustibil al industriei gazelor;

ь crearea unei infrastructuri de rețea care se dezvoltă într-un ritm mai rapid decât dezvoltarea centralelor electrice și asigură participarea deplină a companiilor energetice și a consumatorilor la funcționarea pieței energie electricași capacitatea, consolidarea interconexiunilor care garantează fiabilitatea furnizărilor reciproce de energie electrică și a capacității între regiunile Rusiei, precum și posibilitatea de a exporta energie electrică;

ь minimizarea consumului specific de combustibil pentru producerea de energie electrică și termică prin introducerea de echipamente moderne, foarte economice, care funcționează pe combustibili solizi și gazoși;

l reducerea impactului cauzat de om al centralelor electrice asupra mediului prin utilizare eficientă resurse de combustibil și energie, optimizarea structurii industriale a industriei, reechiparea tehnologică și dezafectarea echipamentelor învechite, creșterea volumului măsurilor de protecție a mediului la centralele electrice, implementarea programelor de dezvoltare și utilizare a surselor regenerabile de energie.

Conform rezultatelor monitorizării către Guvern Federația Rusă este prezentat un raport anual de progres privind implementarea Schemei generale. În câțiva ani, se va vedea cât de eficient este și cât de mult sunt implementate prevederile sale pentru a folosi toate perspectivele de dezvoltare a sectorului energetic rus.

În viitor, Rusia ar trebui să renunțe la construcția de noi stații mari termice și hidraulice, care necesită investiții uriașe și creează tensiune asupra mediului. Este planificată construirea unei centrale termice de capacitate mică și medie și centrale nucleare mici în regiunile îndepărtate din nord și est. În Orientul Îndepărtat se are în vedere dezvoltarea hidroenergiei prin construirea unei cascade de hidrocentrale medii și mici. Noi centrale termice vor fi construite pe gaz și doar în bazinul Kansk-Achinsk se plănuiește construirea de centrale puternice în condensare datorită exploatării cărbunelui ieftin, în cariere. Are perspective de utilizare a energiei geotermale. Zonele cele mai promițătoare pentru utilizarea pe scară largă a apelor termale sunt Siberia de Vest și de Est, precum și Kamchatka, Chukotka, Sakhalin. În viitor, amploarea utilizării apelor termale va crește constant. Se fac cercetări pentru a implica în circulația economică surse inepuizabile de energie, precum energia Soarelui, vântul, mareele etc., ceea ce va face posibilă economisirea resurselor energetice din țară, în special a combustibilului mineral.

B.P. Varnavsky, membru al Comitetului editorial al NT, director pentru producția de energie și construcții de capital, OJSC EuroSibEnergo, Moscova

Despre importanța centralelor termice în Uniunea Sovietică

Centralele combinate de căldură și energie (CHP) au jucat un rol cheie în dezvoltarea sistemului energetic al Uniunii Sovietice. Toată lumea era conștientă de faptul că dezvoltarea intensivă a industriei avea nevoie de o cantitate imensă de energie electrică și, cel mai important, de energie termică industrială. Pe baza acestui fapt, CHP-urile au primit o dezvoltare fundamentală ca formă cheie de aprovizionare cu energie pentru marile întreprinderi industriale și orașele în care (sau în apropierea cărora) se aflau aceste instalații industriale.

De exemplu, Rafinăria Omsk, care este inclusă în clasamentul celor mai bune 100 de rafinării din lume, este singura întreprindere de pe această listă care nu are propria stație de bloc, dar primește căldură și electricitate de la termocentrale externe.

LA țări străine a mers după un principiu diferit pentru dezvoltarea schemei de alimentare cu energie - fiecare întreprindere industrială mare (cu volume mari de consum de energie termică, cu un randament ridicat de resurse secundare și nevoia de eliminare a acestora) ar trebui să aibă propria stație de bloc, care își va asigura nevoile de electricitate și căldură. În acest caz, devine posibilă optimizarea schemei de alimentare cu energie a oricărei astfel de întreprinderi, evitând intermediarii.

Vorbind despre CHPP-urile autohtone, al căror număr a crescut rapid până în 1990, trebuie menționat că în anii sovietici s-a format un tip de centrală termică, care este (în funcție de tipul de sarcină) un set echilibrat de turbine ale PT. , T și R. A apărut un proiect care a primit denumirea de „Proiect tipic de CHP-300”, care a fost ulterior modernizat la „Proiect tipic de CHP-350”, ceea ce a simplificat foarte mult proiectarea centralelor termice. Se știe că, având soluții standard, este mult mai ușor să dezvolți un proiect, și nu necesită implicarea unor specialiști de înaltă calificare în această etapă. Existenta unui astfel de proiect standard a contribuit la apariţia unificatului structuri de construcție, elemente individuale, ansambluri, soluții de circuit (inclusiv circuitul termic, cu excepția tipului de combustibil), etc. Și astăzi lucrăm la acest echipament unificat aproape în toată țara.

Funcționarea CHP în perioada post-sovietică

Astăzi, se poate argumenta despre corectitudinea direcției alese pentru dezvoltarea sistemului energetic în

Uniunea Sovietică, dar, desigur, alegerea făcută cu mulți ani în urmă a avut un impact serios asupra performanței economice a CHPP în post. ora sovietică când încărcătura industrială a multora dintre ele, din diverse motive, a scăzut semnificativ, iar în unele cazuri a scăzut la zero. Pentru că totul este acum întreprinderile industriale lucrează în conditiile magazinului, fluctuațiile planului lor de producție sunt destul de mari, în timp ce sarcina termică zilnică a întreprinderii se poate modifica de două sau mai multe ori (de exemplu, scăderea de la 800 la 400 t/h). După cum a arătat practica exploatării CHPP în perioada post-sovietică, principalele probleme ale CHPP-urilor au fost subîncărcarea și inflexibilitatea lor în a răspunde la modificările încărcăturii termice. Astfel, CHPP-urile și schemele de alimentare din acestea, create în epoca sovietică, nu erau pregătite să funcționeze în condițiile pieței.

Ca urmare, au apărut probleme cu încărcăturile termice pentru nevoile de alimentare cu căldură a altor dotări urbane (neindustriale), care au scăzut și ca urmare a deconectării consumatorilor individuali de la CET. Este suficient să ne amintim de boom-ul care a avut loc în anii 1990-2000, când a început descentralizarea sistemelor de alimentare cu căldură în diverse regiuni ale țării din cauza uneori necugetate și nesusținută de un studiu de fezabilitate, construcția de cazane atașate și de acoperiș, precum și dotarea clădirilor de locuit etajate cu cazane de apartament. Mai mult, s-a considerat că toate aceste noi soluții tehnice sunt mult mai economice și mai profitabile în comparație cu sistemele de termoficare (DC) de la cazane mari și CET, dar funcționarea lor (cu excepția cazurilor individuale) a arătat contrariul. Și astăzi, ca și înainte, centralele de cogenerare sunt considerate elementul principal al sistemelor DH.

Având în vedere sistemul DH de la CHP, nu trebuie să uităm de razele rezonabile de alimentare cu căldură. Probabil, razele rețelei de încălzire de 20-30 km astăzi nu pot fi considerate valori acceptabile, nu doar din punct de vedere al eficienței, ci și din punct de vedere al fiabilității sistemului. Nu trebuie să uităm de fiabilitatea sistemului în ansamblu, chiar dacă în oraș există o centrală termică mare, de care „atârnă” 500 de mii de locuitori, care este singura sursă pentru un anumit teritoriu. În același timp, creșterea fiabilității datorită redundanței la CHPP este foarte costisitoare. În primul rând, cel puțin, trebuie protejat de tot felul de urgente pentru a-și putea acoperi propriile nevoi și a asigura consumatorilor o sarcină termică. În ceea ce privește sarcina electrică, este posibil (desigur, nedorit) să o „pierdeți”, deoarece. redundanța acestuia poate fi asigurată de sistemul comun de putere. Dar cum să „nu pierzi” sarcina termică a stației și a sistemului principal de încălzire? Este necesară rezervarea rețelelor principale de încălzire din CET (de exemplu, cu diametrul de DN 1200 mm) cu investițiile financiare colosale corespunzătoare? Aceste întrebări nu au fost încă rezolvate.

Există un alt detaliu foarte important căruia trebuie să se acorde atenție - funcționarea sistemului de alimentare cu căldură în timpul sovietic. Astfel, Uniunea Sovietică a cheltuit 50% din combustibilul extras pentru a furniza energie termică consumatorilor. resurse naturale; pentru electricitate - 25%. Cu toate acestea, aranjamentul normativ și tehnic standardizat al producerii de energie electrică a fost cu două ordine de mărime mai mare decât cel al producerii de energie termică. În domeniul furnizării de căldură, au existat prea puține reglementări pentru a crea surse fiabile de energie și retea de incalzire spre deosebire de industria energetică. Dacă respectăm criteriul de fiabilitate „n-1” (redundanță cantitativă) adoptat în industria energiei electrice, atunci este dificil să-l transferăm în industria energiei termice, deoarece crește brusc costurile de capital. Nu există modalități reale revoluționare de a îmbunătăți fiabilitatea sistemelor DH cu surse mari de energie.

În opinia noastră, creșterea fiabilității oricărui sistem DH bazat pe cogenerare nu constă în implementarea măsurilor bazate pe criteriul „n-1”, ci în creșterea nivelului de fiabilitate a elementelor individuale ale sistemului (echipamente auxiliare, la nivelul întregii fabrici și echipamentul rețelei de încălzire) la cerințele pentru echipamentul principal al centralei și atitudinea corespunzătoare față de acesta (adică în acest caz se va considera că defecțiunea elementelor sistemului este comparabilă cu defecțiunea echipamentului principal). De exemplu, redundanța cantitativă a rețelelor principale de căldură, atunci când ramura principală existentă a rețelelor de căldură de calitate scăzută este completată cu o a treia conductă de calitate similară, este puțin probabil să conducă la o creștere reală a fiabilității sistemului cu creșterea semnificativă a acestuia. cost. Dar dacă există o redundanță de înaltă calitate a acelorași conducte ale rețelelor de încălzire, ceea ce vă va permite să uitați practic de ele pentru o resursă declarată de 25 de ani sau mai mult, atunci aceasta este o modalitate complet diferită de a crește fiabilitatea, care în finalul se dovedește a fi mai ieftin decât redundanța cantitativă.

Situația este similară cu echipamentele de pompare. Poate că aceasta este o idee revoluționară, dar dacă o pompă de rețea cu o durată de viață mare (de exemplu, 15 ani) va funcționa în sistem, ceea ce se realizează prin utilizarea altor materiale, soluții tehnice (aceasta este sarcina producătorului). ), care are aceeași fiabilitate ca și sursa de alimentare cu energie termică, atunci numărul acestora la CHPP poate fi redus la o singură bucată. Dacă o astfel de abordare a nivelului cerințelor pentru echipamente auxiliare și alte echipamente în ceea ce privește fiabilitatea prevalează, atunci producătorii vor realiza echipamente adecvate în conformitate cu aceste cerințe. În același timp, numărul diferitelor fitinguri este redus, schemele sunt simplificate, ceea ce le va face mai fiabile și mai ușor de înțeles, în ciuda creșterii costurilor de capital. Aceste circuite sunt mai ușor de automatizat, este mai ușor să construiești un sistem automat de control al procesului pe ele, deoarece. algoritmii sunt mai simpli. Dacă această abordare este utilizată în dezvoltare progres tehnic, apoi genul acesta sisteme centralizate va avea dreptul la o viață viitoare.

Următoarea întrebare serioasă este ce să faci cu centralele termice care și-au epuizat resursele? Astăzi există proiecte care să le înlocuiască pe majoritatea. În ceea ce privește sarcina electrică, nu există întrebări aici. Dar ce să faci cu încărcătura termică nu este clar. În medie, durata de viață standard a echipamentului principal al uzinei este de 250.000 de ore, iar în Rusia, majoritatea echipamentelor CHPP au atins cu mult timp în urmă această durată de viață standard stabilită. De exemplu, a doua etapă a CHPP Avtozavodskaya (Nijni Novgorod) a lucrat 400 de mii de ore, iar 500 de mii de locuitori din Nijni Novgorod „stau” pe ea. În cele din urmă, s-a luat decizia de înlocuire a echipamentelor etapei a doua a acestei stații. Întrebare: cum se efectuează înlocuirea capacităților la CET existente? Evident, acesta ar trebui să fie același site sau aproape de acesta. Desigur, cea mai bună opțiune este lichidarea completă a vechii stații și construirea unei noi moderne, dar asta nu merge. De exemplu, am luat în considerare o mulțime de opțiuni pentru Irkutsk: cum să înlocuim vechile CHPP-uri. Este clar că este necesar să se construiască capacitatea corespunzătoare și apoi să se elimine capacitățile uzate, totul este logic, dar de unde să obțineți spațiul liber. De regulă, aproape toate centralele termice sunt industriale și de încălzire, sunt stoarse din toate părțile de tot felul de combine și fabrici, adică. Centralele termice sunt în condiții de constrângere absolută. Construcția unei CET pe un șantier nou cu transfer de rețele de căldură este o plăcere foarte costisitoare. Astfel, urgența problemei înlocuirii CET-urilor învechite crește în fiecare zi, neexistând principii stabilite de înlocuire, ele trebuie create. Cineva trebuie să ia inițiativa în rezolvarea acestei probleme.

Aceasta este sarcina fiecărei companii energetice separat sau este sarcina statului, care ar trebui să monitorizeze implementarea strategiei energetice? Dar procesul de substituire este chestiune strategicăși nu tactică. Dar astăzi este puțin probabil să ne așteptăm la vreun ajutor de la stat în rezolvarea acestei probleme. Deoarece am moștenit un astfel de sistem de la Uniunea Sovietică, astăzi trebuie să știm ce să facem cu el în continuare.

Toate CHPP-urile, de regulă, sunt participanți la piața angro de energie electrică. Pe aceasta piata nu sunt luate in considerare interesele termoficarii, indiferent cum le declaram. Deși, în principiu, prioritatea este acordată în mod formal: la exploatarea unei centrale de cogenerare pe piață sau pentru acoperirea sarcinii programului de expediere, se ia o decizie evidentă ca aceasta să funcționeze în condițiile returnării 100% a energiei electrice generate în ciclul combinat; Funcționarea CHP în modul de condensare nu este permisă etc. Dar în viata reala este dificil pentru CHPP să respecte aceste priorități, de aceea nu este întotdeauna posibilă menținerea acelor indicatori economici care sunt protejați în tarife etc. Prin urmare, ar trebui stabilit un cadru mai strict în această materie, iar în această poziție îl susțin pe A.B. Bogdanov că ar trebui să se acorde prioritate costului energiei electrice generate în ciclul combinat, care este furnizată de CET locuitorilor din mediul urban, după cum a scris el într-o serie de publicații de pe paginile revistei NT (vezi seria de articole

A.B. Bogdanov „Kotelnizarea Rusiei – un dezastru la scară națională” în revista NT, publicată în perioada 2006-2007 - Aprox. ed.). Astfel, mecanismele economice de funcționare a CET sunt subdezvoltate, drept urmare, situația lor actuală în toată țara este foarte instabilă.

Am efectuat o analiză a creșterii încărcăturii termice la CHPP-urile din diferite orașe ale Rusiei, s-a dovedit că acești indicatori practic stau pe loc, deoarece. o nouă conexiune la o centrală termică pare mai scumpă decât construirea propriei centrale termice. Până când vom schimba starea de fapt în această chestiune, vom marca timpul. Să dăm un exemplu al CET Ust-Ilimskaya, care a fost construit cândva pentru a furniza energie unei fabrici de celuloză și hârtie situată în imediata apropiere a acestei centrale electrice. Pe anul trecut instalația a modificat intervalul și a redus volumul de ieșire, ceea ce, în mod natural, a afectat mărimea încărcăturii termice și funcționarea CHPP și problemele ulterioare care au fost discutate mai sus. Fabrica de celuloză și hârtie a început să se ocupe de problemele de economisire a energiei, în primul rând, deșeurile întreprinderii (scoarță, rumeguș etc.), acumulate de-a lungul anilor, au început să fie utilizate, a căror combustie face posibilă acoperă nevoile proprii de energie termică ale morii. Astfel, astăzi această întreprindere nu mai are nevoie de volumele anterioare de încărcare termică. Conducerea CCE Ust-Ilimskaya, realizând modul în care această situație ar putea afecta performanța economică a centralei electrice, a făcut tot posibilul pentru a satisface nevoile fabricii de celuloză și hârtie, dar este posibil să licitați pentru costul unei gigacalorii furnizate. de energie termică numai până la o anumită valoare - până la costul acesteia, sub care alimentarea cu energie Firma nu poate coborî. Astfel, chiar și propunerea noastră de furnizare a energiei termice dintr-o centrală termică la cost a fost inferioară costului energiei termice generate de centrală din resursele sale secundare. Ca urmare, CET a pierdut majoritatea retragerilor industriale și, în consecință, indicatorii tehnico-economici de la stație au scăzut serios. Am dat un singur exemplu, dar nu este singurul, această tendință, care dăunează centralelor de cogenerare existente, continuă. Cu o astfel de tendință nedorită, trebuie să înțelegem cum este posibil să modernizăm flota existentă de mașini astăzi pentru a folosi turbine de tip P, care se dovedesc a fi în esență inutile atunci când sarcina de abur este pierdută. Aici pot fi implementate diverse scheme care ne-ar permite să folosim mașini de tip P pentru nevoile de alimentare cu căldură a consumatorilor neindustriali. Totul este bine, cu excepția unui singur lucru - este necesară extinderea pieței DH din CHP.

De exemplu, în Irkutsk, această piață se extinde prin achiziționarea de cazane comunale și rețele de încălzire, ceea ce necesită sume uriașe de bani. Apoi, de regulă, cazanele sunt închise, cele mai mari dintre ele sunt transferate în modul de vârf. Retele termice acceptate in bilantul societatii producatoare in fara esec modernizate - starea lor este adusă la un nivel acceptabil, pentru care trebuie să investească de 3-4 ori mai mult Bani decât în ​​reţelele (principale) de încălzire existente ale firmei producătoare. În acest caz, devine posibilă încărcarea suplimentară a CHPP numai după „transferul” sarcinii termice a cazanelor către acesta. Încărcarea CHPP în acest mod face posibilă compensarea parțială a costurilor suportate anterior din cauza pierderii sarcinii industriale. Dar programe similare și alte programe (economisire energie, îmbunătățire a fiabilității) au nevoie stimulente guvernamentale, cel puțin asemănătoare cu cea din industria energiei electrice, pentru că pentru companiile private care au intrat astăzi în „marele” sector energetic, astfel de programe necesită injecții colosale de numerar. În același timp, autoritățile locale nu iau întotdeauna astfel de decizii ca la Irkutsk.

Ca o altă soluție, să luăm exemplul Sankt-Petersburg, unde există destul de multe cazane eficiente care se află în bilanțul Întreprinderii Unitare de Stat „TEK SPb”. Astfel de centrale termice se dovedesc a fi destul de competitive cu CHPP nu în esență, ci din punct de vedere al indicatorilor economici generali.

Am dat câteva exemple din care este clar că în fiecare caz individual este necesar să se caute mecanisme care să permită dezvoltarea în continuare a producerii combinate de căldură și energie, ținând cont de introducerea de noi cicluri, de exemplu, un ciclu combinat.

În timpul introducerii CCGT în Rusia, a apărut în primul rând problema încărcării sale economice. De îndată ce „atârnați” sarcina de încălzire la CCGT, vara mai trebuie să lucrați în moduri ineficiente din cauza scăderii încărcăturii termice, deoarece. există doar o sarcină pe ACM. De exemplu, în timpul reconstrucției CCE Avtozavodskaya pentru a înlocui cea de-a doua etapă a stației, în primul rând am egalat parametrii pentru abur viu, abur selectiv și extracție a căldurii, astfel încât noua unitate de înlocuire să poată funcționa în paralel cu alte cozi. Acest lucru restrânge drastic alegerea turbinelor cu gaz, deoarece turbinele trebuie să furnizeze astfel de parametri de evacuare pentru a obține abur cu parametri de 140 atm, 540 ° C la cazanul de căldură reziduală a CCGT. Dar în viitor această decizie va face posibilă încărcarea acestei noi unități bazate pe CCGT la capacitate maximă, iar echipamentele mai puțin economice vor deveni un amortizor (în ciuda faptului că are parametri mari de abur). Astfel, în modernizarea și reconstrucția CET, în special la introducerea CCGT, este necesar să se utilizeze scheme progresive adecvate, care depind de o serie de factori. Criteriul principal, desigur, este sarcina existentă și viitoare a CET.

Rusia va rămâne o țară în care costul de producție, toate celelalte lucruri fiind egale, va fi întotdeauna mai mare din cauza diferenței dintre temperaturile medii anuale de încălzire față de omologii străini. În consecință, volumul de combustibil și resurse energetice (FER) necesar pentru producerea oricărei unități de producție în Rusia va fi întotdeauna obiectiv mai mare în comparație cu produsele similare fabricate în străinătate. Suntem sortiți să fim pentru totdeauna necompetitivi din motive obiective sau nu? Există o singură cale de ieșire: Rusia trebuie să fie cu jumătate de corp înaintea altor țări în ceea ce privește utilizarea și generarea diferite feluri energie. Pentru Rusia, situația este facilitată doar de faptul că resursele de combustibil și energie din țara noastră sunt proprii, și nu importate, ca în multe țări străine, respectiv, le obținem mai ieftin. Este necesar să se reducă constant valoarea componentei de combustibil în producția oricărui tip de produs, inclusiv căldură și electricitate. Acest lucru necesită nu munca izolată a tuturor companiilor producătoare ruse, ci coordonarea tuturor eforturilor noastre în ceea ce privește efectuarea cercetării și dezvoltării relevante, care vizează îmbunătățirea sistemele existente alimentare cu energie etc.

Aici este de asemenea necesar să remarcăm încă un punct, care se referă indirect la problema ridicată mai sus. Astăzi, orice proiect de construcție a oricărui obiect este supus unei examinări de stat pentru conformitatea cu criteriile (de exemplu, rezistența structurală etc.). În acest sens, până când proiectul va trece această examinare, nu se va obține autorizație de construire. Totul este în regulă, dar expertiza existentă nu include criterii pentru componenta energetică. În opinia noastră, la nivelul expertizei de stat a proiectului, parametrii de eficiență energetică ai unui obiect (în primul rând unul mare) ar trebui echivalați cu parametrii săi de fiabilitate (rezistență, siguranță structurală etc.). Da, aceasta este o resursă administrativă, dar este necesară în condițiile actuale din Rusia. Astfel, în etapa de proiect, ar trebui luată o decizie cu privire la fezabilitatea construirii unei anumite facilități, ținând cont de parametrii (criteriile) indicați mai sus.

Când vorbim despre proiectarea instalațiilor globale, este necesar să se țină cont de experiența mondială și mari intreprinderi, care sunt situate în interiorul orașului, este necesar să se acționeze în așa fel încât energia „mare” să nu ajungă în poziția CET Ust-Ilimskaya. Înlocuirea la centralele termice formatoare de orașe în condițiile actuale ar trebui să se bazeze pe o sarcină garantată de furnizare de căldură a populației, și nu pe o sarcină industrială, care ar trebui să fie preocuparea întreprinderilor industriale înseși!

În concluzie, trebuie menționat că sectorul energetic „mare” nu ar trebui să uite de noile tehnologii, de exemplu, tehnologii precum pompele de căldură. De exemplu, în orașul Baikalsk (regiunea Irkutsk), ne-am confruntat cu o dilemă atunci când am introdus o pompă de căldură în prezența energiei electrice ieftine generate la o centrală hidroelectrică. Ca urmare, am decis să instalăm o pompă de căldură pentru a studia caracteristicile funcționării acesteia, care ar trebui să fie luate în considerare în implementarea ulterioară a acestei tehnologii. Poate că în anumite privințe această poziție este defectuoasă, dar astăzi este imposibil să reducem totul la profit pur, mai ales în sectorul energetic, trebuie să existe așa-zise programe altruiste (non-profitabile).

Perspective de dezvoltare a industriei energiei electrice

Obiectivele strategice ale dezvoltării industriei energiei electrice în perspectiva avută în vedere sunt:

alimentarea fiabilă cu energie electrică a economiei și a populației țării;

menținerea integrității și dezvoltării Sistemului Energetic Unificat al țării, integrarea acestuia cu alte asociații energetice de pe continentul eurasiatic;

îmbunătățirea eficienței funcționării și asigurarea dezvoltării durabile a industriei energiei electrice pe baza noilor tehnologii moderne;

reducerea impactului nociv asupra mediului.

Pe baza volumelor prognozate de cerere de energie electrică la ritmuri ridicate de dezvoltare economică (opțiuni optimiste și favorabile), producția totală de energie electrică poate crește față de 2000 de peste 1,2 ori până în 2010 (până la 1070 miliarde kWh) și de 1,6 ori până în 2020. (până la 1365 miliarde kWh). Cu rate reduse de dezvoltare economică (opțiune moderată), producția de energie electrică se va ridica la 1015, respectiv 1215 miliarde kWh.

Asigurarea acestor niveluri de consum de energie necesită rezolvarea unui număr de probleme care sunt caracter sistemic:

restricții privind fluxurile de energie între sisteme,

îmbătrânirea echipamentelor principale de alimentare,

înapoierea tehnologică, structura irațională a bilanţului combustibilului etc.

Capacitățile energetice ale CHE și TPP-urilor din Siberia rămân nerevendicate: capacitățile blocate în această regiune se ridică la aproximativ 7-10 milioane kW. Prin urmare, una dintre sarcinile strategice ale industriei energiei electrice este dezvoltarea liniilor de transmisie a energiei electrice intersistem 500-1150 kV pentru a spori fiabilitatea funcționării paralele a IPS siberian cu sistemele energetice ale părții europene a Rusiei de-a lungul Itat - Traseul Chelyabinsk și cu IPS din Orientul Îndepărtat (Irkutsk - Zeya - Khabarovsk). Acest lucru va face posibilă evitarea transportului costisitor al cărbunelui din Kuzbass și KATEK datorită utilizării lor la centralele termice locale cu o putere de 5-6 milioane kW la vest și 2-3 milioane kW la est. În plus, utilizarea manevrabilității CHE din cascada Angara-Yenisei va reduce tensiunea cu reglementarea programului de încărcare în regiunile europene.

Deprecierea părții active a fondurilor din industria energiei electrice este în general de 60-65%, incl. în rețelele rurale de distribuție – peste 75%. Echipamentul casnic, care formează baza tehnică a industriei energiei electrice, este învechit, inferior cerințe moderneși cele mai bune produse din lume. Prin urmare, este necesar nu numai menținerea capacității de lucru, ci și actualizarea semnificativă a BPF pe baza noilor echipamente și tehnologii pentru producerea și distribuția de energie electrică și căldură.

Prezența în sistemele de alimentare a echipamentelor uzate care și-a epuizat resursele, a căror pondere a depășit deja 15% din toate capacitățile și incapacitatea de a le reface, introduce industria energiei electrice într-o zonă de risc crescut, defecțiuni tehnologice. , accidente și, ca urmare, o scădere a fiabilității alimentării cu energie.

Structura irațională a bilanțului combustibilului se datorează politicii prețurilor la purtătorii de energie primară pentru centralele electrice. Prețurile cărbunelui sunt în medie de 1,5 ori mai mari decât prețurile la gaze. În astfel de condiții, având în vedere intensitatea capitalului mare a centralelor pe cărbune, acestea devin necompetitive și nu se pot dezvolta, ceea ce poate agrava situația care s-a dezvoltat în ultimii ani, când ponderea producției de energie electrică pe gaze în structura bilanţului combustibilului. a centralelor termice a depășit 60%.

Pentru dezvoltarea unui național unificat reteaua electrica ca element principal al Sistemului Energetic Unificat al Rusiei și întărirea unității spațiului economic al țării, este planificată construirea de linii electrice în cantitate care să asigure funcționarea stabilă și fiabilă a UES al Rusiei și eliminarea restricțiilor tehnice care împiedică dezvoltarea piata competitiva energie electrică și putere.

Dezvoltarea viitoare a rețelei electrice a UES din Rusia se bazează pe următoarele principii de bază:

flexibilitate care permite dezvoltarea în etape și capacitatea de adaptare la condițiile de operare în schimbare (creșterea sarcinii, dezvoltarea centralelor electrice, fluxuri inverse de energie, implementarea de noi acorduri interstatale privind furnizarea de energie electrică);

dezvoltarea rețelei principale a UES a Rusiei prin „adăugarea” treptată a liniilor de tensiune mai înaltă după o acoperire destul de completă a teritoriului de către rețele din clasa anterioară de tensiune și epuizarea capacităților acestora, precum și pregătirea acestor rețele de a lucrați cu linii electrice unice de tensiune mai mare suprapuse acestora;

minimizarea numărului de transformări suplimentare 220/330, 330/500, 500/750 kV în zonele de acțiune comună a acestor tensiuni;

controlabilitatea rețelei electrice principale prin utilizarea mijloacelor de distribuție a fluxului forțat - reactoare shunt reglabile, circuite DC, compensatoare sincrone și statice, convertoare electromecanice, defazatoare etc.

Coloana vertebrală a rețelelor principale ale UES din Rusia în perioada până în 2020 va continua să fie linii de transmisie de 500-750 kV. Punerea în funcțiune totală a liniilor de transport cu o tensiune de 330 kV și mai mare în perioada până în 2020 ar trebui să fie de 25-35 mii km, în funcție de opțiunea de dezvoltare.

Dezvoltarea rețelei electrice unificate a țării se va realiza sub controlul Federal companie de rețeași Operatorul de Sistem (cu ponderea statului în ambele - 75% + 1 cotă), în timp ce verticala de dispecerizare și management tehnologic va fi păstrată și asigurată.

Pentru asigurarea nivelurilor prognozate de consum de energie electrică și termică în scenariile optimiste și favorabile, punerea în funcțiune a capacităților de generare la centralele rusești (ținând cont de înlocuire și modernizare) pentru perioada 2003-2020. sunt estimate la circa 177 milioane kW, dintre care 11,2 milioane kW la hidrocentrale și centrale cu acumulare prin pompare, 23 milioane kW la centrale nucleare, 143 milioane kW la termocentrale (din care STU și GTU - 37 milioane kW). Într-un scenariu moderat, intrările sunt estimate la aproximativ 121 milioane kW, inclusiv 7 milioane kW la centralele hidroelectrice și centralele cu acumulare prin pompare, 17 milioane kW la centralele nucleare, 97 milioane kW la centralele termice (din care 31,5 milioane kW) .

Dezvoltarea industriei energiei electrice în perioada analizată se va baza pe următoarele priorități justificate economic pentru amplasarea teritorială a capacităților de generare în industrie:

în partea europeană a Rusiei - reechiparea tehnică a centralelor termice pe gaz cu înlocuirea turbinelor alimentate cu abur cu turbine cu ciclu combinat și dezvoltarea maximă a centralelor nucleare;

în Siberia - dezvoltarea centralelor termice pe cărbune și centrale hidroelectrice;

în Orientul Îndepărtat - dezvoltarea centralelor hidroelectrice, centralelor termice pe gaz în marile orașe iar în unele zone - centrale nucleare, ATES.

Centralele termice vor rămâne la baza industriei energiei electrice pe toată perioada luată în considerare, a cărei pondere în structura capacității instalate a industriei se va menține la nivelul de 60-70%. Producția de energie electrică la centralele termice va crește de 1,4 ori până în 2020 față de 2000.

Structura combustibilului consumat la termocentrale se va modifica spre o scădere a ponderii gazelor până în 2020 și, în consecință, o creștere a ponderii cărbunelui, iar raportul dintre gaze și cărbune va fi determinat de gazele naturale și cărbunele emergente. prețurile, precum și politica statului în utilizarea diferitelor tipuri de combustibil organic pentru industria energiei electrice.

Factorul determinant este prețul gazelor naturale, care ar trebui crescut constant până la un nivel care să ofere oportunități suficiente pentru dezvoltarea industriei gazelor naturale. Pentru ca centralele pe cărbune să fie competitive cu centralele pe gaz pe piața emergentă a energiei electrice din Rusia, prețul gazului trebuie să fie de 1,6-2,0 ori mai mare decât prețul cărbunelui. Acest raport de preț va reduce ponderea gazului în structura consumului de combustibil TPP.

Drept urmare, tariful mediu de energie electrică pentru toate categoriile de consumatori este estimat la nivelul anului 2020 în intervalul 4,0-4,5 cenți/kWh. Este necesar să se elimine subvențiile încrucișate și să se asigure diferențierea tarifelor în funcție de graficele zilnice și sezoniere de acoperire a sarcinii, așa cum este obișnuit în practica mondială, deoarece costurile de generare a energiei electrice din capacități de generare de vârf scumpe sunt de câteva ori mai mari decât costurile de generând din capacități de bază ale centralelor nucleare și termocentralelor. În plus, este planificată introducerea unui sistem de reduceri pentru consumatorii mari consumatoare de energie.

Scenarii de dezvoltare a ingineriei termoenergetice, asociate cu posibilitatea unei schimbări radicale a condițiilor de alimentare cu combustibil a centralelor termice din regiunile europene ale țării, înăsprirea cerințelor de mediu, depășirea până în 2010 a tendinței de depășire a rata de creștere a volumului de echipamente a centralelor electrice care și-au epuizat resursele parcului peste rata retragerii acestuia din exploatare și reînnoirea necesită o implementare timpurie a realizărilor progresului științific și tehnic și a noilor tehnologii în industria energiei electrice.

Pentru centralele electrice pe gaz, astfel de tehnologii sunt: ​​ciclul combinat de gaz, suprastructurile turbinelor cu gaz ale unităților de alimentare cu abur și turbine cu gaz cu recuperare de căldură. La centralele electrice cu combustibil solid - tehnologii ecologice pentru arderea cărbunelui într-un pat fluidizat circulant, iar mai târziu - gazeificarea cărbunelui folosind gaz generator în instalații cu ciclu combinat. Noile centrale termice pe cărbune din orașele mari, zonele cu populație concentrată și regiunile agricole ar trebui echipate cu unități de desulfurare.

Trecerea de la centralele termice cu turbine cu abur pe gaz la centralele termice cu ciclu combinat va crește eficiența instalațiilor cu până la 50%, iar în viitor - până la 60% sau mai mult. A doua direcție de creștere a eficienței termice a TPP-urilor este construcția de noi blocuri de cărbune pentru parametrii aburului supercritic cu un randament de 45-46%. Acest lucru se va reduce semnificativ consum specific de combustibil pentru producerea de energie electrică la centralele termice cu combustibil solid de la 360 ec/kWh în 2000 la 310 ec/kWh în 2010 și până la 280 ec/kWh în 2020

Rolul cel mai important în reducerea consumului de combustibil utilizat pentru producerea energiei electrice și termice în sectorul energiei electrice îl va avea generarea de căldură, adică generarea de energie electrică la centralele termice cu utilizarea căldurii care a fost utilizat într-un ciclu de alimentare cu abur, turbină cu gaz sau combinat cu abur și gaz.

O direcție importantă în industria energiei electrice în condiții moderne este dezvoltarea producției distribuite bazată pe construcția de centrale electrice de mică capacitate, în primul rând CET-uri mici cu STP-uri, GTP-uri și alte tehnologii moderne.

CET-urile cu turbină cu gaz, cu piston cu gaz și cu ciclu combinat, axate pe deservirea consumatorilor cu sarcini termice de concentrație scăzută și medie (până la 10-50 Gcal/h), numite cogenerare, vor asigura în primul rând un sector de furnizare de căldură descentralizat. În plus, o parte din centralele termice și centralele industriale vor fi reconstruite (acolo unde este posibil și justificat din punct de vedere economic) într-o CET de capacitate redusă.

Ca urmare, în procesul de dezvoltare a termocentralei și a cogenerarii, ponderea producătorilor de energie electrică și căldură independenți de companiile AO-energie va crește, iar competiția între producătorii de energie electrică și căldură va crește.

Pentru a implementa programul de inovare al industriei, este necesar să se implementeze un complex cercetare științificăși evoluții pe urmând indicații:

extinderea bazei de resurse a industriei de energie electrică și creșterea aprovizionării regionale cu combustibil prin dezvoltarea unei arderi eficiente și ecologice a Kansk-Achinsk și cărbuni de calitate scăzută din regiunile de est ale Rusiei în cazane de unități de alimentare cu tuburi de abur pentru abur supercritic parametri, inclusiv cei cu cuptor „inelar”, în zgură topită, în cuptoare cu pat fluidizat circulant și sub presiune;

creșterea eficienței protecției mediului pe baza sistemelor integrate de curățare a gazelor și colectare a cenușii la unitățile de alimentare;

creșterea eficienței ciclului abur-gaz prin alegerea unei scheme de recuperare a căldurii;

crearea și stăpânirea producției de centrale electrice de nouă generație pe bază de pile de combustie cu oxid solid pentru alimentarea centralizată cu energie, studiind posibilitatea utilizării altor tipuri de pile de combustie în aceste scopuri;

crearea și punerea în funcțiune a echipamentelor electrice de comutare fiabile cu SF6 și izolație în vid;

dezvoltarea transmisiilor electrice intersistem cu capacitate crescută;

dezvoltarea transmisiilor electrice flexibile;

introducerea unei noi generații de echipamente de transformare, sisteme de protecție la supratensiune și sisteme cu microprocesoare RZ și PAA, sisteme de comunicații prin fibră optică;

crearea și implementarea de echipamente electrice, inclusiv unități de conversie, pentru acționări electrice controlate în frecvență în diverse scopuri;

creșterea fiabilității furnizării de căldură pe baza creșterii durabilității și rezistenței la coroziune a conductelor rețelelor de căldură cu izolație din spumă poliuretanică.

Resursele hidroelectrice ale Rusiei sunt comparabile ca potențial cu volumele actuale de generare de energie electrică de către toate centralele electrice din țară, dar sunt utilizate doar de 15%. Ținând cont de creșterea costului producției de combustibili fosili și, ca urmare, de creșterea semnificativă așteptată a prețurilor pentru acesta, este necesar să se asigure utilizarea și dezvoltarea maximă posibilă a hidroenergiei, care este o sursă regenerabilă ecologică de electricitate. Ținând cont de acest lucru, generarea de energie electrică la CHE în scenariul optimist și favorabil va crește la 180 miliarde kWh în 2010 și până la 215 miliarde kWh în 2020 cu o creștere suplimentară la 350 miliarde kWh datorită construcției de noi CHE.

Hidroenergia va fi dezvoltată în principal în Siberia și Orientul Îndepărtat, oferind practic modul de bază de funcționare pentru centralele termice din aceste regiuni. În regiunile europene, unde potențialul efectiv economic al hidroenergiei a fost practic epuizat, se va dezvolta construcția de hidrocentrale mici, iar construcția de hidrocentrale de vârf de dimensiuni medii va continua, în principal în Caucazul de Nord.

Pentru a asigura funcționarea fiabilă a UES din Rusia și pentru a acoperi programul neuniform al consumului de energie electrică în contextul creșterii ponderii centralelor nucleare de bază în partea europeană a țării, este necesară accelerarea construcției. a unei centrale cu acumulare prin pompare.

Dezvoltarea economiei de rețea, reînnoirea capacității și asigurarea unei creșteri a cererii de capacitate de generare necesită o creștere multiplă a investițiilor în industrie.

În acest caz, sursele de investiție vor fi:

pentru companiile generatoare de energie termică - fonduri proprii ale companiilor (amortizare și profit), capital împrumutat și capital propriu;

pentru companiile hidrogeneratoare cu participarea statului- alaturi de sursele indicate este posibila crearea si utilizarea fondurilor de investitii tinta formate in detrimentul profiturilor HPP;

pentru compania federală de rețea și operatorul de sistem - fonduri de investiții centralizate incluse în tarifele pentru serviciile de transport și de sistem.

Este necesară modernizarea sectorului energetic public, inclusiv prin atragerea de capital privat în această zonă potențial atractivă pentru investiții activitate economică pe baza reformării și modernizării întregului complex locativ și comunal al Federației Ruse cu transformarea întreprinderilor municipale unitare care furnizează energie electrică populației și utilităților publice ale orașelor în societăți pe acțiuni deschise și integrarea ulterioară a acestora cu AO-energo întreprinderilor, inclusiv utilizarea concesionării, închirierii și a altor mecanisme de gestionare a infrastructurii comunale.

Pentru a atrage investiții pe scară largă în industria energiei electrice, sunt necesare o reformă fundamentală a industriei și o politică adecvată a tarifelor de stat.

În conformitate cu Legea „Cu privire la industria energiei electrice”, se preconizează reformarea industriei energiei electrice pe baza următoarelor principii:

atribuirea transportului, distribuției energiei electrice și dispecerării către subiect reglementare de stat activități exclusive, a căror implementare este posibilă numai pe baza de autorizații speciale (licențe);

demonopolizarea și dezvoltarea concurenței în sfera producției, marketingului și prestării de servicii (reparații, reglaj, proiectare etc.);

asigurarea tuturor producătorilor și consumatorilor de energie electrică cu acces egal la infrastructura pieței;

unitatea standardelor de siguranță, normelor tehnice și regulilor în vigoare în industria energiei electrice;

asigurarea transparenței financiare a piețelor de energie electrică și a activităților organizațiilor din sectoarele reglementate ale industriei energiei electrice;

asigurarea drepturilor investitorilor, creditorilor și acționarilor în cursul transformărilor structurale.

Obiectivul principal al reformelor aflate în desfășurare în industria energiei electrice este dezvoltarea concurenței în potențial zonele competitive activitate - producerea și comercializarea energiei electrice în acele zone în care este fezabilă din punct de vedere tehnologic și economic, ceea ce la rândul său va crea condiții pentru o activitate economică mai eficientă în domeniul producerii, transportului și vânzării energiei electrice. În același timp, desigur, ar trebui să se asigure funcționarea durabilă și stabilă a Sistemului Energetic Unificat al Federației Ruse, alimentarea fiabilă cu energie electrică și căldură în regiunile Federației Ruse.

Pe baza principiilor oportunității economice în formarea unei strategii de management în domeniul industriei energiei electrice, precum și pe punerea în aplicare necondiționată a principiilor securității energetice a Federației Ruse, statul va încuraja o combinație rezonabilă de export. / import de energie electrică. Importul de energie electrică în prima etapă a reformei industriei energiei electrice va fi considerat justificat în cazurile în care ajută la prevenirea unei creșteri bruște a tarifelor pentru piata interna RF, precum și depășirea deficitului pe anumite segmente ale pieței angro pentru perioada de reconstrucție a capacităților de generare existente și construcție de noi.

Bibliografie

tariful de prognoză a combustibilului pentru industria energiei electrice

1. F. Kotler „Marketing și management”, Sankt Petersburg, 2004

2. Khungureeva I.P., Shabykova N.E., Ungaeva I.Yu. Economia intreprinderii: Tutorial. - Ulan-Ude, Editura ESGTU, 2004.

3. Avdasheva „teoria piețelor sucursale”

4. Jurnalul „Afaceri și Drept” Nr.10/2008

5. Baryshev A.V. „Monopolism și politică antimonopol”, 1994.

Consecințele negative de mediu și sociale ale construcției de hidrocentrale mari ne fac să privim cu atenție locul lor posibil în industria energiei electrice a viitorului.

Viitorul hidroenergiei

Centralele hidroelectrice mari îndeplinesc următoarele funcții în sistemul energetic:

1. generarea de energie electrică;
2. coordonarea rapidă a puterii de generare cu consumul de energie, stabilizarea frecvenței în sistemul de alimentare;
3. acumularea și stocarea energiei sub formă de energie potențială a apei în câmpul gravitațional al Pământului cu conversie în energie electrică în orice moment.

Generarea de energie și manevrarea puterii sunt posibile la CHE de orice dimensiune. Și acumularea de energie pentru o perioadă de la câteva luni până la câțiva ani (pentru iarnă și ani secetoși) necesită crearea unor rezervoare mari.

Pentru comparație: o baterie de mașină care cântărește 12 kg cu o tensiune de 12 V și o capacitate de 85 amperi oră poate stoca 1,02 kilowați-oră (3,67 MJ). Pentru a stoca o astfel de cantitate de energie și a o transforma în energie electrică într-o unitate hidraulică cu o eficiență de 0,92, trebuie să ridicați 4 tone (4 metri cubi) de apă la o înălțime de 100 m sau 40 de tone de apă la o înălțime de 10 m.

Pentru ca o centrală hidroelectrică cu o capacitate de doar 1 MW să funcționeze pe apă stocată timp de 5 luni pe an timp de 6 ore pe zi pe apă stocată, este necesar să se acumuleze la o înălțime de 100 m și apoi să treacă printr-o turbină. 3.6 milion tone de apă. Cu o suprafață a rezervorului de 1 km pătrați, scăderea nivelului va fi de 3,6 m. Aceeași cantitate de producție la o centrală diesel cu o eficiență de 40% va necesita 324 de tone de motorină. Astfel, în climatele reci, stocarea energiei apei pentru iarnă necesită baraje înalte și rezervoare mari.

În plus, pe b despre Pe cea mai mare parte a teritoriului Rusiei din zona de permafrost, râurile mici și mijlocii îngheață până la fund în timpul iernii. În aceste părți, micile hidrocentrale sunt inutile iarna.

Hidrocentralele mari sunt inevitabil situate la o distanță considerabilă de mulți consumatori, iar costurile construcției liniilor de transport și pierderile de energie și firele de încălzire ar trebui luate în considerare. Deci, pentru CHE Transsiberiană (Shilkinskaya), costul construirii unei linii electrice-220 la Calea Ferată Transsiberiană cu o lungime de numai 195 km (foarte puțin pentru o astfel de construcție) depășește 10% din toate costurile. Costurile construirii rețelelor de transport a energiei sunt atât de semnificative încât în ​​China capacitatea morilor de vânt, care încă nu sunt conectate la rețea, depășește capacitatea întregului sector energetic rusesc la est de Lacul Baikal.

Astfel, perspectivele pentru hidroenergie depind de progresele tehnologice și de producție, precum și de stocarea și transportul de energie împreună.

Energia este o industrie foarte intensivă în capital și, prin urmare, conservatoare. Unele centrale electrice încă funcţionează, în special hidrocentrale construite la începutul secolului XX. Prin urmare, pentru a evalua perspectivele pentru o jumătate de secol, este mai important să ne uităm la rata de progres în fiecare tehnologie în loc de indicatori volumetrici ai unui anumit tip de energie. Indicatorii potriviți ai progresului tehnic în generare sunt eficiența (sau procentul de pierderi), capacitatea unitară a unităților, costul de 1 kilowatt al capacității de generare, costul de transport de 1 kilowatt pe 1 km, costul de stocare de 1 kilowatt-oră pe zi.

Stocare a energiei

Depozitare Electricitatea este o nouă industrie în sectorul energetic. Multă vreme, oamenii au depozitat combustibil (lemn, cărbune, apoi petrol și produse petroliere în rezervoare, gaz în rezervoare sub presiune și depozite subterane). Au apărut apoi dispozitivele mecanice de stocare a energiei (apă ridicată, aer comprimat, super-volante etc.), printre care centralele cu acumulare prin pompare rămân lider.

În afara zonelor de permafrost, căldura stocată de încălzitoarele solare de apă poate fi deja pompată în subteran pentru a încălzi casele iarna. După prăbușirea URSS, experimentele privind utilizarea energiei termice solare pentru transformări chimice au încetat.

Bateriile chimice cunoscute au un număr limitat de cicluri de încărcare-descărcare. Supercondensatorii au mult mai mult despre durabilitate mai mare, dar capacitatea lor este încă insuficientă. Acumulatorii de energie a câmpului magnetic din bobinele supraconductoare sunt îmbunătățiți foarte rapid.

Un progres în distribuția de stocare a energiei electrice va avea loc atunci când prețul scade la 1 USD pe kilowatt-oră. Acest lucru va face posibilă utilizarea pe scară largă a tipurilor de generare de energie care nu sunt capabile să funcționeze continuu (energie solară, eoliană, maree).

Energie alternativa

Din tehnologie generaţie Energia solară suferă cea mai rapidă schimbare în acest moment. Panouri solare vă permit să produceți energie în orice cantitate necesară - de la încărcarea telefonului până la alimentarea mega-orașe. Energia Soarelui pe Pământ este de o sută de ori mai mare decât celelalte tipuri de energie combinate.

Parcurile eoliene au trecut printr-o perioadă de scădere a prețurilor și sunt în proces de creștere a turnurilor și a generatoarelor. În 2012, capacitatea tuturor morilor de vânt din lume a depășit capacitatea tuturor centralelor electrice din URSS. Cu toate acestea, în anii 20 ai secolului XXI, posibilitățile de îmbunătățire a morilor de vânt vor fi epuizate, iar energia solară va rămâne motorul creșterii.

Tehnologia hidrocentralelor mari a trecut de „cea mai bună oră”, fiecare deceniu de hidrocentrale mari fiind construite din ce în ce mai puțin. Atenția inventatorilor și a inginerilor se îndreaptă către centralele electrice cu maree și valuri. Cu toate acestea, mareele și valurile mari nu sunt peste tot, așa că rolul lor va fi mic. În secolul XXI, se vor construi în continuare mici hidrocentrale, mai ales în Asia.

Obținerea energiei electrice din căldura care vine din intestinele Pământului (energie geotermală) este promițătoare, dar numai în anumite zone. Tehnologiile de ardere a combustibililor fosili vor concura cu energia solară și eoliană timp de câteva decenii, mai ales acolo unde există puțin vânt și soare.

Tehnologiile de obținere a gazelor combustibile prin fermentarea deșeurilor, piroliză sau descompunere în plasmă sunt cele mai rapide de îmbunătățit. Cu toate acestea, deșeurile solide municipale vor necesita întotdeauna sortare (și de preferință colectare separată) înainte de gazeificare.

tehnologii TPP

Eficiența centralelor cu ciclu combinat a depășit 60%. Reechiparea tuturor CHPP-urilor pe gaz în ciclu combinat (mai precis, gaz-abur) va crește generarea de energie electrică cu peste 50%, fără a crește arderea gazului.

CET-urile pe cărbune și pe petrol sunt mult mai proaste decât cele pe gaz în ceea ce privește eficiența, prețul echipamentelor și cantitatea de emisii nocive. În plus, exploatarea cărbunelui necesită cele mai multe vieți umane pe megawat-oră de electricitate. Gazeificarea cărbunelui va prelungi existența industriei cărbunelui timp de câteva decenii, dar este puțin probabil ca profesia de miner să supraviețuiască până în secolul al 22-lea. Este foarte probabil ca turbinele cu abur și cu gaz să fie înlocuite cu celule de combustie cu îmbunătățire rapidă în care energia chimică este transformată în energie electrică ocolind etapele de obținere a energiei termice și mecanice. Până acum pilele de combustibil sunt foarte scumpe.

Energie nucleara

Eficiența centralelor nucleare a crescut cel mai lent în ultimii 30 de ani. Reactoarele nucleare, fiecare costând câteva miliarde de dolari, progresează foarte lent, iar cerințele de siguranță cresc costurile de construcție. „Renașterea nucleară” nu a avut loc. Din 2006, în lume, punerea în funcțiune a centralelor nucleare a fost mai mică decât punerea în funcțiune a energiei eoliene, ci și solare. Cu toate acestea, este probabil ca unele centrale nucleare să supraviețuiască până în secolul 22, deși din cauza problemei deșeurilor radioactive, sfârșitul lor este inevitabil. Este posibil ca reactoarele termonucleare să funcționeze și în secolul 21, dar numărul lor mic, desigur, „nu va face diferența”.

Până acum, posibilitatea realizării unei „fuziuni la rece” rămâne neclară. În principiu, posibilitatea unei reacții termonucleare fără temperaturi ultraînalte și fără formarea deșeurilor radioactive nu contrazice legile fizicii. Dar perspectivele de a obține energie ieftină în acest mod sunt foarte îndoielnice.

Noi tehnologii

Și puțină fantezie în desene. Trei noi principii de conversie izotermă a căldurii în electricitate sunt în prezent testate în Rusia. Aceste experimente au o mulțime de sceptici: la urma urmei, a doua lege a termodinamicii este încălcată. Până acum a fost primită o zecime de microwatt. Dacă reușește, bateriile pentru ceasuri și aparate vor apărea mai întâi. Apoi becuri fără fire. Fiecare bec va deveni o sursă de răcoare. Aparatele de aer condiționat vor genera energie electrică în loc să o consume. Firele din casă nu vor fi necesare. Este prea devreme pentru a judeca când fantezia se va împlini.

Între timp, avem nevoie de fire. Mai mult de jumătate din prețul unui kilowatt-oră în Rusia cade pe costul de construcție și întreținere a liniilor electrice și a substațiilor. Mai mult de 10% din energia electrică generată este cheltuită pe fire de încălzire. „Rețelele inteligente” care gestionează automat o multitudine de consumatori și producători de energie pot reduce costurile și pierderile. În multe cazuri, pentru a reduce pierderile, este mai bine să transmiteți curent continuu decât curent alternativ. În general, încălzirea firelor poate fi evitată făcându-le supraconductoare. Cu toate acestea, supraconductori care funcționează la temperatura camerei nu au fost găsiți și nu se știe dacă vor fi găsiți.

Pentru zonele slab populate, cu costuri mari de transport, prevalența și accesibilitatea surselor de energie sunt, de asemenea, importante.

Energia Soarelui este cea mai comună, dar Soarele nu este întotdeauna vizibil (mai ales dincolo de Cercul Arctic). Dar iarna și noaptea bate adesea vântul, dar nu întotdeauna și nu peste tot. Cu toate acestea, centralele eoliene și solare permit deja acum reducerea semnificativă a consumului de motorină în satele îndepărtate.

Unii geologi susțin că petrolul și gazele se formează aproape peste tot astăzi din dioxidul de carbon care ajunge în subteran cu apa. Adevărat, utilizarea fracturării hidraulice („fracking”) distruge locurile naturale în care se pot acumula petrol și gaze. Dacă acest lucru este adevărat, atunci o cantitate mică de petrol și gaze (de zeci de ori mai puțin decât acum) poate fi produsă aproape peste tot fără a aduce atingere ciclului geochimic al carbonului, dar exportul de hidrocarburi înseamnă a te priva de viitor.

Diversitatea resurselor naturale ale lumii înseamnă că generarea durabilă de energie necesită o combinație de tehnologii diferite pentru a se potrivi condițiilor locale. În orice caz, o cantitate nelimitată de energie pe Pământ nu poate fi obținută atât din motive de mediu, cât și din motive de resurse. Prin urmare, creșterea producției de energie electrică, oțel, nichel și alte lucruri materiale pe Pământ în secolul următor va fi inevitabil înlocuită cu o creștere a producției intelectuale și spirituale.

Igor Eduardovici Shkradyuk