Viitorul hidrocentralelor și perspectivele altor tehnologii de energie electrică. Energia termică Principalele direcții de dezvoltare a energiei termice moderne

Sistemele moderne de căldură și energie ale întreprinderilor industriale constau din trei părți, eficiența interacțiunii lor determină volumul și eficiența consumului de combustibil și resurse energetice. 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 rețelele de încălzire 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 nivelați de către 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 real 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 alte industrii în care resursele termice secundare sunt utilizate insuficient sau ineficient.

Numărul de VER care nu găsesc aplicație în sistemele industriale de căldură-tehnologie și de energie termică ale unei întreprinderi include în principal fluxurile de căldură ale lichidelor (t< 90 0 С) и газов (t< 150 0 С) (см. табл. 1.8).

În prezent sunt destule cunoscute dezvoltări eficiente, permițând utilizarea căldurii de la astfel de parametri direct la o instalație industrială. Datorită creșterii prețurilor la resursele energetice, interesul pentru acestea este în creștere, se înființează producția de schimbătoare de căldură și termotransformatoare de reciclare, ceea ce ne permite să sperăm la o îmbunătățire în viitorul apropiat a situației cu utilizarea unui astfel de HER în industrie.

După cum arată calculele eficacității măsurilor de economisire a energiei, fiecare unitate de energie termică (1 J, 1 kcal) asigură o economie echivalentă de combustibil natural cu un factor de cinci. În acele cazuri în care a fost posibilă găsirea celor mai de succes soluții, economia de combustibil natural a ajuns de zece ori.

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

În cadrul abordării tradiționale, sistemele de căldură și energie ale consumatorilor industriali mari sunt considerate într-un fel - 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 selectarea echipamentelor și adoptarea acestora solutii eficiente privind organizarea tehnologiei termice și a sistemelor de energie termică, i.e. la supraconsumul ascuns sau evident de combustibil și resurse energetice, care afectează în mod natural costul produselor.

În special, sezonalitatea are o influență destul de puternică asupra eficienței generale a consumului de energie al întreprinderilor industriale. Vara, de obicei, există o aprovizionare în exces de tehnologii de energie termică și în același timp apar probleme asociate cu volumul și calitatea insuficiente a fluidelor de răcire din cauza creșterii temperaturii apei circulante. În perioadele de temperatură exterioară scăzută, dimpotrivă, are loc un consum excesiv de energie termică asociat cu o creștere a ponderii pierderilor de căldură prin gardurile exterioare, care este foarte greu de detectat.

Astfel, sistemele moderne de căldură și energie trebuie dezvoltate sau modernizate într-o relație organică cu tehnologia termică industrială, ținând cont de orarele și modurile de funcționare ale ambelor unități - consumatori de resurse energetice, și unități, care, la rândul lor, sunt surse de energie. resurse energetice. Principalele obiective ale ingineriei termice industriale sunt:

asigurarea echilibrului resurselor energetice cu parametrii 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 pe baza parametrilor termofizici și termodinamici;

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

În viitor, TPP PP pare a fi un complex energetic-tehnologic complex în care energia și fluxurile de proces sunt strâns interconectate. În același timp, consumatorii de combustibil și resurse energetice pot fi surse de energie secundară pentru instalatii tehnologice ale unei anumite instalații de producție, consumator extern sau de reciclare a energiei care generează alte tipuri de resurse energetice.

Consum specific de căldură pentru producție productie industriala 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 creșterea eficienței energetice și economice a instalațiilor de producție existente și fără a introduce modificări semnificative în modul de funcționare a principalelor echipamente tehnologice. Cea mai atractivă pare să fie organizarea sistemelor închise de alimentare cu căldură bazate pe instalații de recuperare, ale căror întreprinderi au o pondere mare în consumul de abur de apă de presiune medie și joasă și apă caldă.

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 indicat să se organizeze sisteme centralizate și grupate cu un lichid de răcire intermediar pentru a recupera căldura reziduală. Acest lucru va face posibilă conectarea mai multor surse și consumatori în cadrul întregii întreprinderi sau a unei divizii dedicate și furnizarea de apă caldă cu parametrii necesari consumatorilor industriali și sanitari.

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

ÎN sisteme tehnologice folosind abur și apă caldă ca purtători de energie, temperatura și presiunea căldurii furnizate și evacuate în procesele de răcire sunt aceleași. Cantitatea de căldură evacuată 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. In astfel de conditii este posibila organizarea de reciclare a sistemelor centralizate sau locale de pompa de caldura, care fac posibila regenerarea a pana la 70% din caldura consumata in instalatiile consumatoare de caldura.

Astfel de sisteme s-au răspândit în SUA, Germania, Japonia și alte țări, dar în țara noastră nu s-a acordat suficientă atenție creării lor, deși sunt cunoscute. evoluții teoretice, realizată în anii 30 ai secolului trecut. În prezent, situația se schimbă și unitățile cu pompe de căldură încep să fie introduse în sistemele de alimentare cu căldură atât a locuințelor, cât și a serviciilor comunale și a instalațiilor industriale.

Una dintre soluțiile eficiente este organizarea sistemelor frigorifice de reciclare 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 producția de refrigerare ajunge la 15-20% din consumul total al întregii întreprinderi. Transformatoarele de absorbție a căldurii ca surse alternative de alimentare cu răcire au câteva avantaje, în special:

pentru a conduce ATT, se poate folosi căldura de calitate scăzută a apei de proces, gazele de ardere sau aburul de evacuare la presiune joasă;

cu aceeași compoziție de echipamente, ATT este capabil să funcționeze atât în ​​regim de alimentare frigorifică, cât și în regim de pompă de căldură pentru alimentarea cu căldură.

Sistemele de alimentare cu aer și frig ale unei întreprinderi industriale nu au un impact semnificativ asupra furnizării resurselor de energie regenerabilă și pot fi considerate consumatori de căldură atunci când se elaborează măsuri de utilizare.

În viitor, ar trebui să ne așteptăm la apariția unor tehnologii industriale fundamentale, fără deșeuri, create pe baza unor bucle 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 înrăutățire a situației mediului asociată cu supraîncălzirea globală a planetei din cauza intensificării „poluării termice” - o creștere a emisiilor termice în atmosferă.

Întrebări de controlși 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. Caracterizați părțile de intrare și de ieșire ale bilanţului energetic al unui cuptor de piroliză. Cum le-a afectat organizarea apei de alimentare pentru încălzire?

3. Caracterizați structura consumului de energie în producerea izoprenului prin dehidrogenare în două etape. Ce pondere 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 a bilanțului care se referă la pierderile de energie termică.

5. Explicați de ce tehnologia termică bazată pe TAC este clasificată ca fiind de temperatură scăzută.

6. Ce caracteristici ne permit să apreciem uniformitatea 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 propriile nevoi.

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

9. Ce explică denivelările grafice anualeîncărcările termice ale întreprinderilor industriale?

10. Comparați graficele de sarcină anuală intreprinderi de constructii de masiniși fabrici chimice și formulează concluzii.

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

12. Caracterizați structura consumului de căldură în industrie, ținând cont de nivelul de temperatură al percepției căldurii.

13. Explicați principiul determinării cantității disponibile de căldură din produsele de ardere trimise la cazanele de căldură reziduală.

14. Ce economii echivalente de combustibil natural asigură economisirea unei unități de căldură în faza de consum și de ce?

15. Comparați volumele de randament de VER în producția de butadienă folosind metoda de dehidrogenare în două etape n-butanul si metoda de descompunere de contact a alcoolului (vezi Tabelul A.1.1).

Tabelul P.l.l

Resurse energetice secundare ale producției industriei petrochimice

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

În prezent, industria rusă de energie electrică este în criză. Conceptul de „criză energetică” poate fi definit ca o stare de tensiune rezultată dintr-o nepotrivire între nevoi societate modernăîn energie și rezerve de energie, inclusiv datorită structurii iraționale a consumului acestora.

În Rusia, în prezent este posibil să distingem 10 grupuri cele mai stringente probleme:

• 1). Prezența unei mari proporții de echipamente învechite din punct de vedere fizic și moral. O creștere a ponderii activelor uzate fizic duce la creșterea ratei accidentelor, reparații frecvente și scăderea fiabilității aprovizionării cu energie, care este agravată de utilizarea excesivă a capacităților de producție și 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, acestea sunt aproape sau și-au depășit durata de viață proiectată și necesită reconstrucție sau înlocuire. Modernizările echipamentelor sunt efectuate într-un ritm inacceptabil de scăzut și în cantități clar insuficiente (tabel).
• 2). Principala problemă a energiei este că, alături de metalurgia feroasă și neferoasă, energia are un impact negativ puternic asupra mediului. Întreprinderile energetice generează 25% din toate emisiile industriale.

În anul 2000, volumul emisiilor de substanțe nocive în atmosferă s-a 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 centralele termice sunt cauza principală a formării reziduurilor acide.

Cei mai mari poluanți ai aerului sunt centrala electrică din districtul de stat Raftinskaya (Asbest, Regiunea Sverdlovsk) - 360 mii tone, Novocherkassk (Novocherkassk, regiunea Rostov) - 122 mii tone, Troitsk (Troitsk-5, regiunea Chelyabinsk) - 103 mii tone, Verkhnetagilsk (regiunea Sverdlovsk) - 72 mii tone

Sectorul energetic este, de asemenea, cel mai mare consumator de apă dulce și de mare, cheltuit pentru unități de răcire și folosit ca purtător de căldură. Industria reprezintă 77% din volumul total de apă dulce utilizată de industria rusă.

Volum Ape uzate, evacuate de întreprinderile din industrie în corpurile de apă de suprafață în anul 2000 s-au ridicat la 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.

Sectorul energetic produce, de asemenea, 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 regimurilor fluviale, ecosistemelor fluviale și de luncă inundabilă.

• 3). Politică tarifară strictă. 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, țara folosește în prezent de 3 ori mai multă energie pe unitate de producție decât Statele Unite. Este mult de lucru de făcut în acest domeniu. La rândul lor, tarifele la energie cresc într-un ritm mai rapid. Tarifele actuale din Rusia și raportul lor nu corespund practicii mondiale și europene. Politica tarifară existentă a dus la activități neprofitabile și la profitabilitate scăzută a unui număr de companii energetice regionale.
• 4). O serie de zone se confruntă deja cu dificultăți în furnizarea de energie electrică. Alături de regiunea Centrală, se observă lipsuri 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 a fost consumată în regiune.
• 5). Creșterea capacității este în scădere. Acest lucru se datorează combustibilului de calitate scăzută, echipamentului uzat, lucrărilor de îmbunătățire a siguranței unităților și o serie de alte motive. Subutilizarea hidrocentralelor se datorează conținutului scăzut de apă al râurilor. În prezent, 16% din capacitatea centralelor rusești și-a epuizat 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 kW pe an (1990-2000) față de 6-7 milioane kW pe an (1976-1985).
• 6). Opoziția emergentă din partea autorităților publice și locale față de amplasarea instalațiilor de energie electrică din cauza siguranței lor extrem de scăzute pentru mediu. În special, după dezastrul de la Cernobîl, au fost oprite multe lucrări de cercetare, construcție și extindere a centralelor nucleare la 39 de locații cu o capacitate totală de proiectare de 109 milioane kW.
• 7). Neplăți, atât de la consumatorii de energie electrică, cât și de la companiile energetice pentru combustibil, echipamente etc.;
• 8). Lipsa investițiilor, asociată atât cu politica tarifară actuală, cât și cu „opacitatea” financiară a industriei. Cei mai mari investitori strategici occidentali sunt gata să investească în industria rusească de energie electrică doar dacă tarifele cresc pentru a asigura rentabilitatea investiției.
• 9). Întreruperi în alimentarea cu energie electrică în anumite regiuni, în special Primorye;
• 10). Coeficient scăzut utilizare benefică resurse energetice. Aceasta înseamnă că 57% din resursele energetice se pierd anual. Cele mai multe pierderi apar în centralele electrice, în motoarele care folosesc direct combustibil și, de asemenea, în procese tehnologice, unde combustibilul servește ca materie primă. La transportul combustibilului apar și pierderi mari de resurse energetice.

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

De exemplu, funcționarea centralelor termice necesită extracția unei cantități uriașe de resurse neregenerabile, are o eficiență destul de scăzută 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 benefic pentru mediu. În special, se poate observa că centralele electrice pe gaz emit cu 40% mai puțin dioxid de carbon în atmosferă. În plus, benzinăriile au o rată de utilizare a capacității instalate mai mare în comparație cu stațiile de petrol și cărbune, au o alimentare mai stabilă cu căldură și nu implică costuri de stocare a combustibilului. Stațiile pe gaz sunt în stare mai bună decât cele pe cărbune și petrol, deoarece au fost puse în funcțiune relativ recent. Prețurile gazelor sunt, de asemenea, reglementate de stat. Astfel, construirea de centrale termice folosind gaze drept combustibil devine mai promițătoare. De asemenea, la termocentrale se promite utilizarea echipamentelor de curățare a prafului cu cea mai mare eficiență posibilă, în timp ce cenușa rezultată poate fi folosită ca materie primă în producția de materiale de construcție.

Construirea unei centrale hidroelectrice, la rândul său, necesită inundații cantitate mare terenuri fertile, 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. Construcția de hidrocentrale relativ mici, care nu necesită investiții de capital majore și funcționează automat mai ales în zonele muntoase, precum și terasamentul lacurilor de acumulare pentru a elibera terenuri fertile, devine promițătoare.

În ceea ce privește energia nucleară, construcția de centrale nucleare prezintă un anumit risc, din cauza faptului că este dificil de anticipat amploarea consecințelor atunci când funcționarea centralelor nucleare devine complicată 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. Ingineria nucleară are cele mai mari perspective în dezvoltarea centralelor termonucleare. Aceasta este o sursă aproape eternă de energie, aproape inofensivă pentru mediu. Dezvoltarea energiei 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 pentru existența 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 din motive 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 ar putea duce la pierderea completă a potențialului său științific, tehnic și industrial în Rusia.

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

Experiența dezvoltării industriei interne de energie electrică a produs 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. combinarea producţiei de energie electrică şi termică pentru termoficare aşezări, în special orașe;
• 3. dezvoltarea extensivă a resurselor hidro, luând în considerare soluționarea integrată a problemelor din industria energiei electrice, transport și alimentare cu apă;
• 4. nevoie de dezvoltare energie nucleară, în special în zonele cu un bilanț 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 caracteristicile locației. La fel de principalele sarcini ale dezvoltării energetice a Rusiei se pot distinge următoarele:

b 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;

b Creșterea factorului de putere al centralelor electrice, creșterea eficienței în exploatare și asigurarea dezvoltării durabile a industriei energiei electrice pe baza tehnologii moderne;

ь Tranziția completă la relaţiile de piaţă, eliberarea prețurilor la energie, tranziția completă la prețurile mondiale.

ь Reînnoirea rapidă a parcului de centrale electrice.

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

Pe baza acestor sarcini, a fost creată „Schema generală de amplasare a instalațiilor din industria energiei electrice 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 sectorul energiei electrice sunt:

ь dezvoltarea accelerată a industriei energiei electrice, crearea unei structuri sănătoase din punct de vedere economic a capacităților de generare și a instalațiilor de rețea electrică în aceasta pentru a alimenta în mod fiabil consumatorii țării cu energie electrică și termică;

b optimizarea bilanțului de combustibil al industriei energiei electrice prin valorificarea maximă posibilă a potențialului de dezvoltare al centralelor termice nucleare, hidraulice și pe bază de cărbune și reducerea utilizării gazului în bilanţul combustibilului industriei;

b crearea unei infrastructuri de rețea care se dezvoltă într-un ritm mai rapid decât dezvoltarea centralelor electrice și asigură participarea deplină a companiilor de energie și a consumatorilor la funcționarea pieței energie electricași capacitatea, consolidarea conexiunilor intersistem care garantează fiabilitatea furnizării reciproce de energie electrică și energie între regiunile Rusiei, precum și posibilitatea de export de energie electrică;

b 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;

b reducerea impactului tehnogen 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.

Pe baza rezultatelor monitorizării către Guvern Federația Rusă anual este prezentat un raport privind progresul implementării Schemei generale. În câțiva ani, va fi clar cât de eficient este și cât de mult sunt implementate prevederile sale privind utilizarea tuturor perspectivelor de dezvoltare a energiei rusești.

În viitor, Rusia trebuie să renunțe la construcția de noi centrale termice și hidraulice mari, care necesită investiții uriașe și creează tensiune asupra mediului. Este planificată construirea de centrale termice de putere mică și medie și centrale nucleare mici în regiunile îndepărtate din nord și est. Pe Orientul îndepărtat Este planificată dezvoltarea hidroenergiei prin construirea unei cascade de centrale hidroelectrice 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. Există perspective pentru utilizarea 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 și Sakhalin. În viitor, amploarea utilizării apelor termale va crește constant. Se fac cercetări pentru a implica în circulația economică surse de energie inepuizabile, precum energia soarelui, a vântului, a mareelor ​​etc., ceea ce va face posibilă economisirea resurselor energetice din țară, în special a combustibililor minerali.

B.P. Varnavsky, membru al comitetului editorial al NT, director pentru producția de energie și construcția capitalului, EuroSibEnergo OJSC, Moscova

Despre importanța centralelor termice în Uniunea Sovietică

În dezvoltarea sistemului energetic al Uniunii Sovietice, centralele combinate de căldură și energie (CHP) au jucat un rol cheie. Toată lumea a înțeles perfect că dezvoltarea intensivă a industriei necesită o cantitate imensă de energie electrică și, cel mai important, energie termică industrială. Pe baza acestui fapt, centralele termice au fost cele care au primit o dezvoltare fundamentală ca formă cheie de alimentare cu energie a marilor întreprinderi industriale și orașelor în care (sau în apropierea cărora) se aflau aceste instalații industriale.

De exemplu, Rafinăria Omsk, inclusă în clasamentul celor mai bune 100 de rafinării de petrol 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.

ÎN țări străine Am urmat un principiu diferit pentru dezvoltarea schemei de alimentare cu energie - fiecare mare întreprindere industrială (cu volume mari de consum de energie termică, cu un randament ridicat de resurse secundare și nevoia de reciclare a acestora) trebuie să aibă propria stație de bloc, care va îi permit să-și satisfacă 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 termocentrale interne, al căror număr a crescut rapid până în 1990, trebuie remarcat că în anii sovietici s-a format un tip de centrală termică, care era (în funcție de tipul de sarcină) un set echilibrat de turbine de tipurile PT, T și R a apărut un proiect care a primit denumirea de „Design tipic al CHPP-300”, care a fost ulterior modernizat în „Proiect tipic de CHPP-350”, care a simplificat foarte mult proiectarea centralelor termice. Se știe că, având soluții standard, este mult mai ușor să dezvolți un proiect și nu este nevoie să atragi specialiști de înaltă calificare în această etapă. Prezența unui astfel de proiect standard a contribuit la apariţia unificatului structuri de constructii, elemente individuale, componente, soluții de circuit (inclusiv circuit termic, excluzând tipul de combustibil), etc. Și astăzi lucrăm la acest echipament unificat aproape în toată țara.

Funcționarea centralelor termice în perioada post-sovietică

Astăzi se poate discuta 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 indicatori economici CHP lucreaza in posta 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 acum totul întreprinderile industriale lucrează în conditiile magazinului, fluctuațiile lor în planul 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 centralelor termice în perioada post-sovietică, principalele necazuri ale centralelor termice au fost subutilizarea și inflexibilitatea lor în a răspunde la modificările sarcinilor termice. Astfel, centralele termice și schemele de alimentare cu energie din ele, 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 centrala termică. Este suficient să ne amintim de boom-ul care a avut loc în anii 1990-2000, când în diverse regiuni ale țării a început descentralizarea sistemelor de alimentare cu căldură din cauza construcției uneori necugetate și nesusținute de studiul de fezabilitate a cazanelor anexe și pe acoperiș, ca precum și dotarea clădirilor rezidențiale etajate cu cazane de apartament. Mai mult, se credea că toate aceste noi soluții tehnice erau mult mai economice și mai profitabile în comparație cu sistemele de alimentare centralizată cu căldură (DH) de la cazane mari și centrale termice, dar funcționarea lor (cu excepția anumitor cazuri) a arătat contrariul. Și astăzi, centralele de cogenerare sunt încă considerate elementul principal al sistemelor de termoficare.

Când luăm în considerare un sistem de încălzire centrală dintr-o centrală combinată de căldură și energie, 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 problema fiabilității sistemului în ansamblu și în prezența unei centrale termice mari în oraș, de care „atârnă” 500 de mii de locuitori, care este singura sursă pentru un anumit teritoriu. În același timp, creșterea fiabilității prin redundanță la centralele termice este foarte costisitoare. În primul rând, cel puțin, trebuie protejată de tot felul de Situații de urgență pentru a-si putea acoperi propriile nevoi si a asigura consumatorilor sarcina termica. În ceea ce privește sarcina electrică, este posibil să o „pierdeți” (desigur, nu este de dorit), deoarece redundanța acestuia poate fi asigurată de un sistem comun de alimentare. Dar cum să nu „pierdeți” încărcătura termică a stației și a rețelei principale de încălzire? Este necesară rezervarea rețelelor principale de încălzire din centrale termice (de exemplu, cu diametrul de DN 1200 mm) cu investiții financiare colosale corespunzătoare? Aceste probleme încă nu au fost rezolvate.

Mai există un 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 consumatorilor energie termică. resurse naturale; pentru energie electrică - 25%. Cu toate acestea, amenajarea standardizată normativă și tehnică a producției de energie electrică a fost cu două ordine de mărime mai mare decât cea a producției de energie termică. În sectorul furnizării de căldură, au existat prea puține reglementări pentru a crea surse de energie fiabile și retea de incalzire, spre deosebire de industria energiei electrice. Dacă respectăm criteriul de fiabilitate „n-1” (redundanță cantitativă), adoptat în industria energiei electrice, atunci este dificil să îl transferăm în industria energiei termice, deoarece crește semnificativ costurile de capital. Nu există modalități reale revoluționare de a îmbunătăți fiabilitatea sistemelor de termoficare cu surse mari de energie.

În opinia noastră, creșterea fiabilității oricărui sistem de termoficare, a cărui bază este o centrală combinată de energie termică și electrică, nu constă în implementarea măsurilor bazate pe criteriul „p-1”, ci în creșterea nivelului de fiabilitate individual. elemente ale sistemului (echipamente auxiliare, generale ale stației și echipamente ale rețelei de încălzire) la cerințele pentru echipamentul principal al stației și atitudinea corespunzătoare față de acesta (adică în acest caz se va considera că defecțiunea elementelor sistemului este comparabilă cu defectarea echipamentului principal). De exemplu, redundanța cantitativă a rețelelor principale de încălzire, atunci când alimentarea principală existentă a rețelelor de încălzire 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, în timp ce costul acestuia crește semnificativ. . Dar dacă există o copie de rezervă de înaltă calitate a acelorași conducte ale rețelelor de încălzire, care vă va permite să uitați practic de ele pentru resursa declarată de 25 de ani sau mai mult, atunci aceasta este o modalitate complet diferită de creștere a fiabilității, care în final se dovedește a fi mai ieftin decât backupul cantitativ.

Situația este similară cu echipamentele de pompare. Aceasta poate fi o idee revoluționară, dar dacă sistemul este operat de o pompă de rețea cu o durată de viață mare (de exemplu, 15 ani), care se realizează prin utilizarea altor materiale, soluții tehnice (aceasta este sarcina producătorului). ), care are aceeași fiabilitate ca și sursa de alimentare cu căldură, atunci numărul lor la centrala termică poate fi redus la unul. Dacă o astfel de abordare a nivelului cerințelor pentru echipamente auxiliare și alte echipamente în ceea ce privește fiabilitatea prevalează, atunci companiile producătoare vor realiza echipamente adecvate în conformitate cu aceste cerințe. În același timp, numărul diferitelor fitinguri este redus, circuitele sunt simplificate, ceea ce le va face mai fiabile și mai ușor de înțeles, în ciuda creșterii costurilor de capital. Aceste scheme sunt mai ușor de automatizat, este mai ușor să construiți 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 durata de viață? Astăzi există proiecte care să le înlocuiască pe majoritatea. În ceea ce privește sarcina electrică, nu se ridică întrebări aici. Dar ce să faci cu sarcina termică nu este clar. În medie, durata de viață standard a echipamentului principal al unei stații este de 250 de mii de ore, iar în Rusia majoritatea echipamentelor centralelor termice au expirat de mult această durată de viață standard stabilită. De exemplu, a doua etapă a CHPP Avtozavodskaya (Nijni Novgorod) a funcționat timp de 400 de mii de ore, iar încărcătura de apă caldă a 500 de mii de locuitori din Nijni Novgorod „stă” pe ea. În cele din urmă, s-a luat decizia de înlocuire a echipamentelor etapei a doua a acestei stații. Întrebare: cum se înlocuiește capacitatea la centralele termice existente? Evident, acesta ar trebui să fie același site sau aproape de acesta. Cu siguranță, cea mai bună opțiune este lichidarea completă a vechii stații și construirea unei noi moderne, dar asta nu funcționează. De exemplu, am luat în considerare o mulțime de opțiuni pentru Irkutsk: cum să înlocuim vechile centrale termice. Este clar că este necesar să se construiască capacitatea corespunzătoare și apoi să se elimine capacitatea uzată, totul este logic, dar de unde să obțineți spațiul liber. De regulă, aproape toate centralele termice sunt centrale termice industriale, acestea sunt stoarse pe toate părțile de tot felul de combine și fabrici, adică. Centralele termice sunt în condiții absolut înghesuite. Construcția unei centrale termice pe un șantier nou cu transfer de rețele de încălzire este o plăcere foarte costisitoare. Astfel, relevanța problemei înlocuirii centralelor termice învechite crește în fiecare zi, dar nu există principii stabilite pentru înlocuirea acestora; Cineva trebuie să ia inițiativa pentru a rezolva această problemă.

Aceasta este sarcina fiecărei companii energetice în mod individual sau este sarcina statului, care trebuie să monitorizeze implementarea strategiei energetice? Dar procesul de înlocuire este problema strategica, nu tactic. Dar astăzi este puțin probabil să primim 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 centralele termice, 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, se acordă în mod formal prioritate: atunci când se exploatează o centrală termică pe piață sau pentru a acoperi sarcina programului de expediere, există o evidentă decizie că trebuie să funcționeze în condiții de eficiență de 100% a energiei electrice generate în ciclu combinat; Funcționarea CHP în modul de condensare nu este permisă etc. Dar în viata reala Este dificil pentru centralele de cogenerare să respecte aceste priorități, de aceea nu este întotdeauna posibilă menținerea indicatorilor economici care sunt protejați în tarife etc. Prin urmare, ar trebui stabilite limite mai stricte pe această problemă, iar în această poziție îl susțin pe A.B. Bogdanov este că trebuie să se acorde prioritate costului energiei electrice generate în ciclul combinat, care este furnizată de centrale termice locuitorilor din mediul urban, despre care a scris într-o serie de publicații de pe paginile revistei NT (vezi seria de articole).

A.B. Bogdanov „Instalația de cazane din Rusia este un dezastru la scară națională” în revista NT, publicată în perioada 2006-2007 - Aprox. ed.). Astfel, mecanismele economice de exploatare a centralelor termice sunt subdezvoltate, drept urmare situația lor actuală în toată țara este foarte instabilă.

Am efectuat o analiză a creșterii încărcăturii termice la centralele termice din diferite orașe ale Rusiei, s-a dovedit că acești indicatori stau practic pe loc, deoarece o nouă conexiune la o centrală termică pare mai scumpă decât construirea propriei centrale termice. Până când vom schimba starea de lucruri în această problemă, vom marca timpul. Să dăm un exemplu de CET Ust-Ilimskaya, care la un moment dat a fost construit pentru a furniza energie unei fabrici de celuloză și hârtie situată în imediata apropiere a acestei centrale electrice. In spate anul trecut Centrala și-a schimbat nomenclatura și a redus volumele de producție, ceea ce, în mod natural, a afectat cantitatea de încărcare termică și funcționarea centralei termice și problemele care au urmat, 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, au început să utilizeze deșeurile întreprinderii (coarță, rumeguș etc.), acumulate de-a lungul anilor, a căror combustie face posibilă completarea; 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, înțelegând modul în care această situație ar putea afecta indicatorii economici ai centralei, a făcut tot posibilul să îndeplinească fabrica de celuloză și hârtie la jumătatea drumului, dar licitarea pentru costul gigacaloriei furnizate de energie termică este posibilă doar până la o anumită valoare - până la costul acesteia, sub care alimentarea cu energie Compania nu poate coborî. Astfel, chiar și propunerea noastră de furnizare a energiei termice din centralele termice la cost a fost inferioară costului energiei termice generate de centrală din resursele sale secundare. Ca urmare, centrala termică și-a pierdut cea mai mare parte din producția industrială și, în consecință, indicatorii tehnici și economici de la stație au scăzut serios. Am dat un singur exemplu, dar nu este singurul această tendință, dăunătoare centralelor termice existente, continuă. Având în vedere această tendință nedorită, trebuie să înțelegem cum putem moderniza flota existentă astăzi pentru a folosi turbine de tip P, care sunt 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 ale consumatorilor neindustriali. Totul este bine, cu excepția unui singur lucru - trebuie să extindem piața de termoficare din termocentrale combinate.

De exemplu, în Irkutsk, extinderea acestei piețe se datorează achiziționării de cazane comunale și rețele de încălzire, pentru care se cheltuiesc sume uriașe de bani. Apoi, de regulă, centralele sunt închise, cele mai mari dintre ele sunt transferate în modul de vârf. Retele de incalzire acceptate in bilantul societatii producatoare in obligatoriu sunt modernizate - starea lor este adusă la un nivel acceptabil, pentru care este necesar să se investească de 3-4 ori mai mult în ele Bani decât în ​​rețelele de încălzire (principale) existente ale companiei producătoare. În acest caz, devine posibilă încărcarea suplimentară a centralei termice numai după ce sarcina termică a cazanelor a fost „transferată” către aceasta. Încărcarea centralei termice în acest mod face posibilă rambursarea parțială a costurilor care au apărut anterior din cauza pierderii sarcinii industriale. Dar programe similare și alte (de economisire a energiei, creșterea fiabilității) au nevoie stimulente guvernamentale, cel puțin similar cu ceea ce este disponibil în industria energiei electrice, deoarece Pentru companiile private care au intrat astăzi în „marele” sector energetic, astfel de programe necesită injecții colosale de numerar. Cu toate acestea, nu este întotdeauna autoritățile locale autoritățile iau decizii ca la Irkutsk.

Ca o altă soluție, vom da exemplul Sankt-Petersburg, unde există destul de multe cazane eficiente în bilanțul Întreprinderii Unitare de Stat „TEK SPb”. Astfel de cazane se dovedesc a fi destul de competitive cu centralele termice, nu în esență, ci în ceea ce privește indicatorii 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 electricitate, ținând cont de introducerea de noi cicluri, de exemplu, ciclu combinat.

La introducerea unei unități CCGT în Rusia, prima întrebare care a apărut a fost încărcarea ei economică. De îndată ce „atârnați” sarcina de încălzire pe unitatea CCGT, vara trebuie să lucrați în continuare în moduri ineficiente din cauza scăderii încărcăturii termice, deoarece Există doar o sarcină pe ACM. De exemplu, în timpul reconstrucției CHPP Avtozavodskaya pentru a înlocui cea de-a doua etapă a stației, în primul rând am egalat parametrii pentru abur viu, abur selectat și extracție de încălzire, astfel încât noua unitate de înlocuire să poată funcționa în paralel cu alte linii. Acest lucru restrânge drastic alegerea turbinelor cu gaz, deoarece turbinele trebuie să ofere parametri de evacuare astfel încât cazanul de recuperare CCGT să producă abur cu parametri de 140 atm, 540 °C Dar, în viitor, această soluție va face posibilă încărcarea acestei noi unități bazat pe CCGT la capacitate maximă, iar amortizorul va fi un echipament mai puțin economic (în ciuda faptului că are parametri mari de abur). Astfel, la modernizarea și reconstrucția centralelor termice, în special la introducerea unităților 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 centralei termice.

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 analogii străini. În consecință, volumul de combustibil și resurse energetice (FER) necesar pentru a produce orice unitate de produs în Rusia va fi întotdeauna obiectiv mai mare în comparație cu produsele similare produse 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 lungime înaintea altor țări în ceea ce privește utilizarea și generarea tipuri variate energie. Pentru Rusia, singurul lucru care ușurează situația este că țara noastră are propriile resurse de combustibil și energie, și nu cele importate, ca în multe țări străine, în consecință, le obținem mai ieftin. Este necesar să se reducă constant cantitatea de componentă 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 oricărei instalații este supus unei examinări de stat pentru conformitatea cu criteriile cerute (de exemplu, rezistența structurală etc.). În acest sens, până când proiectul trece această examinare, nu se va obține autorizație de construcție. Totul este în regulă, dar examinarea existentă nu include criterii pentru componenta energetică. În opinia noastră, la nivelul examinării 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 rusești existente. Astfel, în etapa de proiect, trebuie luată o decizie privind fezabilitatea construirii unei anumite instalații, ținând cont de parametrii (criteriile) indicați mai sus.

Când vorbim despre proiectarea instalațiilor globale, este necesar să luăm în considerare experiența globală și mari intreprinderi, care se află în interiorul orașului, trebuie acționat astfel încât sectorul energetic „mare” să nu ajungă în poziția Termocentralei Ust-Ilimsk. Înlocuirea la centralele termice care formează orașe în condițiile actuale ar trebui să se bazeze pe sarcina garantată a furnizării de căldură a populației, și nu pe sarcina industrială, care ar trebui să fie preocuparea întreprinderilor industriale înseși!

În concluzie, trebuie menționat că „marea” industrie energetică nu trebuie să uite de noile tehnologii, de exemplu, tehnologii precum pompele de căldură. De exemplu, în 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 această poziție este defectuoasă în anumite privințe, dar astăzi totul nu poate fi redus la profit, mai ales în sectorul energetic trebuie să existe și așa-zise programe altruiste (non-profit).

Perspective de dezvoltare a industriei energiei electrice

Obiectivele strategice pentru dezvoltarea industriei de energie electrică în viitor sunt:

aprovizionarea fiabilă cu energie 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;

creșterea eficienței operaționale și asigurarea dezvoltării durabile a industriei energiei electrice pe baza noilor tehnologii moderne;

reducerea impactului nociv asupra mediului.

Pe baza volumelor proiectate 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). La o rată redusă de dezvoltare economică (opțiune moderată), producția de energie electrică va fi de 1015, respectiv 1215 miliarde kWh.

Asigurarea acestor niveluri de consum de energie electrică necesită rezolvarea unui număr de probleme care natură sistemică:

restricții privind fluxurile de energie între sisteme,

îmbătrânirea echipamentelor principale de alimentare,

înapoierea tehnologică, structura irațională a bilanţului combustibilului etc.

Capacitățile energetice ale centralelor hidroelectrice și termocentralelor din Siberia rămân nerevendicate: capacitatea blocată în această regiune este de aproximativ 7-10 milioane kW. Prin urmare, una dintre sarcinile strategice ale industriei energiei electrice este dezvoltarea transmisiei de putere intersistem de 500-1150 kV pentru a spori fiabilitatea funcționării paralele a IPS siberian cu sistemele de alimentare din partea europeană a Rusiei de-a lungul Itat - Chelyabinsk. traseu și cu IPS din Orientul Îndepărtat (Irkutsk - Zeya - Khabarovsk). Acest lucru va evita transportul costisitor al cărbunelui de la 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 capacităților de manevrare ale hidrocentralei în cascadă Angara-Yenisei va reduce tensiunea prin reglarea 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 și inferior cerințe moderneși cele mai bune produse din lume. Prin urmare, este necesar nu numai menținerea operabilității, ci și actualizarea semnificativă a OPF pe baza noilor echipamente și tehnologii pentru producerea și distribuția de energie electrică și căldură.

Prezența în sistemele energetice a echipamentelor uzate care și-a epuizat durata de viață, a căror pondere a depășit deja 15% din toate capacitățile, precum și lipsa posibilității de refacere a acestuia plasează industria energiei electrice într-o zonă de risc crescut, defecțiuni tehnologice, accidente și, ca urmare, o scădere a fiabilității alimentării cu energie.

Structura iraţională a bilanţului combustibililor se datorează politicii urmate în privinţa preţurilor 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 în structura bilanțului combustibil al centralelor termice ponderea generarea de energie electrică folosind gaz a depășit 60%.

Pentru a dezvolta un național unificat reteaua electrica Ca element principal al Sistemului Energetic Unificat al Rusiei și consolidarea unității spațiului economic al țării, se are în vedere construirea de linii electrice în măsura în care să asigure funcționarea stabilă și fiabilă a Sistemului Energetic Unificat al Rusiei și eliminarea problemelor tehnice. restricții care împiedică dezvoltarea piata competitiva energie electrică și putere.

Baza dezvoltării viitoare a rețelei electrice a UES din Rusia este următoarele principii de bază:

flexibilitate, permițând dezvoltarea treptată 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 „suprastructura” treptată a liniilor de tensiune mai mare, după acoperirea suficient de completă a teritoriului de către rețele din clasa anterioară de tensiune și epuizarea capacităților lor, precum și pregătirea acestor rețele pentru a lucrul cu linii de transmisie a energiei electrice unice de tensiune mai mare suprapuse acestora;

minimizarea numărului de transformări suplimentare de 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, inserții DC, compensatoare sincrone și statice, convertoare electromecanice, defazatoare etc.

Baza rețelelor principale ale UES din Rusia în perioada până în 2020 va continua să fie liniile de transport de energie de 500-750 kV. Punerea în funcțiune totală a liniilor electrice 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 dispecer 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 electrice din Rusia (ținând cont de înlocuire și modernizare) pentru perioada 2003-2020. sunt estimate la circa 177 milioane kW, inclusiv la hidrocentrale și centrale cu acumulare prin pompare - 11,2 milioane kW, la centralele nucleare - 23 milioane kW, la termocentrale - 143 milioane kW (din care STU și GTU - 37 milioane kW). ). În varianta moderată, intrările sunt estimate la aproximativ 121 milioane kW, inclusiv la hidrocentrale și centralele cu acumulare prin pompare - 7 milioane kW, la centralele nucleare - 17 milioane kW, la termocentrale - 97 milioane kW (din care STU și GTU - 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 - reechipare tehnică a centralelor termice pe gaz cu înlocuirea turbinelor cu abur cu turbine cu gaz cu ciclu combinat și dezvoltarea maximă a centralelor nucleare;

în Siberia - dezvoltarea centralelor termice pe cărbune și hidrocentralelor;

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

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 centralele termice 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 mediul actual de prețuri la naturale. gaze și cărbune, precum și politica de stat în utilizarea diferitelor tipuri de combustibili organici pentru industria energiei electrice.

Factorul determinant este prețul gazelor naturale, care trebuie crescut constant 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 ar trebui 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 al centralelor termice.

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 producere a energiei electrice din capacități de generare de vârf scumpe sunt de câteva ori mai mari decât costurile de producție din capacitățile de bază ale centralelor nucleare și centralelor termice. În plus, este planificată introducerea unui sistem de reduceri pentru consumatorii mari consumatoare de energie.

Scenarii de dezvoltare a industriei termoenergetice asociate cu posibilitatea unei schimbări radicale a condițiilor de alimentare cu combustibil pentru centralele termice din regiunile europene ale țării, înăsprirea cerințelor de mediu și depășirea până în 2010 a tendinței de creștere a ritmului de creștere a echipamentele centralelor electrice care și-au epuizat resursele flotei pentru a depăși rata dezafectării și reînnoirii lor necesită o implementare timpurie a realizărilor progresului științific și tehnologic 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 care funcționează cu combustibili solizi se folosesc 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 electrice pe cărbune din orașele mari, zonele cu populație concentrată și regiunile agricole trebuie dotate cu unități de desulfurare.

Trecerea de la centralele termice cu turbine cu abur pe gaz la centralele termice cu ciclu combinat va asigura o creștere a eficienței instalațiilor la 50%, iar în viitor - la 60% sau mai mult. A doua direcție de creștere a randamentului termic al centralelor termice este construirea de noi blocuri de cărbune cu parametri de abur supercritici cu un randament de 45-46%. Acest lucru se va reduce semnificativ consum specific combustibil pentru generarea de energie electrică la centralele termice cu combustibil solid de la 360 g.t./kWh în 2000 la 310 g.t./kWh în 2010 și până la 280 g.t./kWh în 2020

Cel mai important rol în reducerea consumului de combustibil utilizat pentru producerea energiei electrice și termice în sectorul energiei electrice îl va avea termoficarea, adică generarea de energie electrică la termocentrale cu recuperarea căldurii epuizate în putere cu abur, turbină cu gaz sau ciclu combinat de abur și gaz.

O direcție importantă în industria energiei electrice în condiții moderne este dezvoltarea generației distribuite bazată pe construcția de centrale electrice mici, în primul rând centrale termice mici cu turbine cu abur, turbine cu gaz și alte tehnologii moderne.

Centralele termice cu turbină cu gaz, piston pe gaz și ciclu combinat, destinate deservirii consumatorilor cu sarcini termice de concentrație scăzută și medie (până la 10-50 Gcal/h), numite cogenerare, vor asigura în primul rând sectorul de furnizare de căldură descentralizată. În plus, o parte din centralele de termoficare și centralele industriale vor fi reconstruite (acolo unde este posibil și justificat din punct de vedere economic) în centrale de cogenerare de putere redusă.

Ca urmare, în procesul de dezvoltare a termocentralei și a cogenerarii, ponderea producătorilor de energie electrică și termică independenți de societățile pe acțiuni 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 următoarele direcții:

extinderea bazei de resurse a industriei de energie electrică și creșterea aprovizionării regionale cu combustibil prin dezvoltarea unei arderi eficiente 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 parametrii de abur supercritici, inclusiv cu cuptor „inel”, în zgură topită, în cuptoare cu pat fluidizat circulant și sub presiune;

creșterea eficienței protecției mediului pe baza sistemelor integrate de purificare 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 dezvoltarea producției de centrale electrice de nouă generație pe bază de pile de combustie cu oxid solid pentru alimentarea centralizată cu energie, cercetarea posibilității utilizării altor tipuri de pile de combustie în aceste scopuri;

crearea și implementarea 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 de protecție prin relee și protecție în caz de urgență, sisteme de comunicații prin fibră optică;

crearea si implementarea de echipamente electrice, inclusiv unitati convertoare, pentru actionari electrice cu frecventa variabila in diverse scopuri;

creșterea fiabilității alimentării cu căldură prin creșterea durabilității și rezistenței la coroziune a țevilor rețelei de încălzire cu izolație din spumă poliuretanică.

Resursele hidroelectrice ale Rusiei sunt comparabile ca potențial cu volumele actuale de energie electrică generate de toate centralele electrice din țară, dar sunt utilizate doar în proporție de 15%. Având în vedere costurile în creștere ale producției de combustibili fosili și, în consecință, creșterea semnificativă așteptată a prețurilor pentru acesta, este necesar să se asigure utilizarea și dezvoltarea maximă posibilă a hidroenergiei, care este o sursă regenerabilă de energie electrică ecologică. Ținând cont de acest lucru, generarea de energie electrică la hidrocentrale în scenariile optimiste și favorabile va crește la 180 miliarde kWh în 2010 și la 215 miliarde kWh în 2020, cu o nouă creștere la 350 miliarde kWh datorită construcției noii centrale hidroelectrice. .

Hidroenergia se va dezvolta în principal în Siberia și Orientul Îndepărtat, oferind condiții de funcționare aproape de bază pentru centralele termice din aceste zone. În regiunile europene, unde potențialul rentabil 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 inegal al consumului de energie electrică în contextul unei ponderi tot mai mari a centralelor nucleare de bază din partea europeană a țării, este necesar să se accelereze construcția de centrale electrice de stocare prin pompare.

Dezvoltarea economiei rețelei, actualizarea capacității și asigurarea unei creșteri a nevoii 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 termica - fonduri proprii companii (depreciere și profit), datorii și capital propriu;

pentru companiile hidrogeneratoare cu participarea statului- alături de aceste surse se pot crea și utiliza fonduri de investiții țintă formate din profiturile hidrocentralelor;

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 municipal, inclusiv prin atragerea de capital privat în această zonă de investiții potențial atractivă activitate economică bazat pe reforma și modernizarea întregului complex de locuințe și servicii comunale al Federației Ruse cu transformarea unitară întreprinderi municipale, furnizarea de energie electrică a populației și utilităților publice ale orașelor, în mod deschis societățile pe acțiuniși integrarea ulterioară a acestora cu întreprinderile JSC-energo, inclusiv utilizarea concesiunii, închirierii și a altor mecanisme pentru gestionarea infrastructurii de utilități.

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

În conformitate cu Legea „Cu privire la industria energiei electrice”, reforma industriei energiei electrice este planificată a fi realizată pe următoarele principii:

clasificarea transportului, distribuției energiei electrice și dispecerării ca subiect reglementare guvernamentală tipuri excepționale de activități, a căror implementare este posibilă numai pe baza de autorizații speciale (licențe);

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

asigurarea accesului egal la infrastructura pieței pentru toți producătorii și consumatorii de energie electrică;

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 de energie electrică;

asigurarea drepturilor investitorilor, creditorilor și acționarilor în timpul reformelor structurale.

Obiectivul principal al reformelor aflate în desfășurare în industria energiei electrice este dezvoltarea concurenței în potențial zonele competitive activități - producerea și comercializarea energiei electrice în acele zone în care acest lucru este fezabil 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, trebuie asigurată 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 fezabilității economice atunci când se formează o strategie de management în domeniul energiei electrice, precum și pe implementarea necondiționată a principiilor securității energetice ale Federației Ruse, statul va încuraja o combinație rezonabilă de export/import de energie electrică. Importurile de energie electrică în prima etapă a reformei industriei energiei electrice vor fi considerate justificate în cazurile în care va contribui la prevenirea creșterii abrupte 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. Hungureeva I.P., Shabykova N.E., Ungaeva I.Yu. Economia intreprinderii: Tutorial. - Ulan-Ude, Editura Universității Tehnice de Stat a Rusiei, 2004.

3. Avdashev „teoria piețelor industriale”

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

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

Consecințele negative de mediu și sociale ale construcției marilor hidrocentrale ne obligă să analizăm îndeaproape locul posibil al acestora în industria energiei electrice a viitorului.

Viitorul hidrocentralelor

Centralele hidroelectrice mari îndeplinesc următoarele funcții în sistemul energetic:

1. generarea de energie electrică;
2. potrivirea 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 electrică și manevrarea puterii sunt posibile la centralele hidroelectrice de orice scară. 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 de 12 kg, 12 V, 85 amperi oră poate stoca 1,02 kilowați-oră (3,67 MJ). Pentru a stoca această 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 centrala hidroelectrica cu o capacitate de doar 1 MW sa functioneze pe apa stocata 5 luni pe an, 6 ore pe zi pe apa stocata, este necesar sa se acumuleze la o altitudine de 100 m si apoi sa treaca printr-o turbina. 3.6 milion tone de apă. Cu o suprafață a rezervorului de 1 km pătrați, scăderea nivelului va fi de 3,6 m. Același volum 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 OÎn cea mai mare parte a teritoriului rus 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 de construire a liniilor electrice și pierderile de energie și încălzirea firelor trebuie luate în considerare. Astfel, pentru centrala hidroelectrică transsiberiană (Shilkinskaya), costul construirii unei linii electrice-220 la 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 puterea turbinelor eoliene, care încă nu sunt conectate la rețea, depășește puterea întregului sector energetic rusesc la est de Lacul Baikal.

Astfel, perspectivele pentru hidroenergie depind de progresul tehnologiei și a producerii, stocării și transportului de energie împreună.

Energia este o industrie foarte intensivă în capital și, prin urmare, conservatoare. Unele centrale electrice sunt încă în funcțiune, în special hidrocentrale construite la începutul secolului XX. Prin urmare, pentru a evalua perspectivele pentru o jumătate de secol, în loc de indicatori volumetrici ai unui anumit tip de energie, este mai important să ne uităm la ritmul de progres în fiecare tehnologie. Indicatorii potriviți ai progresului tehnic în generare sunt eficiența (sau procentul de pierderi), puterea unitară a unităților, costul de 1 kilowatt de putere de generare, costul de transmisie 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). Apoi au apărut dispozitivele mecanice de stocare a energiei (apă ridicată, aer comprimat, supervolante etc.) centralele de stocare prin pompare rămân lider între ele.

În afara zonelor de permafrost, căldura acumulată 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 multe O durabilitate mai mare, dar capacitatea lor este încă insuficientă. Dispozitivele de stocare a energiei din câmp magnetic în bobine supraconductoare sunt îmbunătățite foarte rapid.

O descoperire în răspândirea stocării de energie 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 electrică care nu sunt capabile să funcționeze continuu (energie solară, eoliană, maree).

Energie alternativa

Din tehnologie generaţie Cel mai rapid ritm de schimbare are loc în energia solară. Panouri solare face posibilă producerea de energie în orice cantitate necesară - de la încărcarea unui telefon până la alimentarea mega-orașe. Energia Soarelui pe Pământ este de o sută de ori mai mare decât cea a altor tipuri de energie combinate.

Parcurile eoliene au ieșit dintr-o perioadă de scădere a prețurilor și se află acum într-o fază de creștere a dimensiunii turnului și a capacității generatorului. În 2012, puterea tuturor turbinelor eoliene din lume a depășit puterea tuturor centralelor electrice din URSS. Cu toate acestea, în anii 20 ai secolului XXI, posibilitățile de îmbunătățire a turbinelor eoliene vor fi epuizate, iar energia solară va rămâne motorul creșterii.

Tehnologia hidrocentralelor mari și-a depășit „cea mai bună oră” cu fiecare deceniu care trece, se construiesc din ce în ce mai puține centrale hidroelectrice mari. Atenția inventatorilor și a inginerilor se îndreaptă către centralele electrice cu maree și valuri. Cu toate acestea, mareele și valurile mari nu sunt prezente peste tot, așa că rolul lor va fi mic. În secolul XXI, se vor construi în continuare mici hidrocentrale, mai ales în Asia.

Producerea de energie electrică din căldura provenită din intestinele Pământului (energie geotermală) este promițătoare, dar numai în anumite zone. Tehnologiile de ardere a combustibililor fosili vor continua să concureze cu energia solară și eoliană timp de câteva decenii, în special acolo unde există puțin vânt și soare.

Tehnologiile de producere a gazelor inflamabile sunt îmbunătățite cel mai rapid prin fermentarea deșeurilor, piroliza sau descompunerea în plasmă). Cu toate acestea, deșeurile solide municipale vor necesita întotdeauna sortare (sau mai bine zis, colectare separată) înainte de gazeificare.

tehnologii TPP

Eficiența centralelor cu ciclu combinat a depășit 60%. Convertirea tuturor centralelor termice pe gaz în centrale cu ciclu combinat (mai precis, centrale pe gaz-abur) va crește producția de energie electrică cu peste 50% fără a crește arderea gazelor.

Centralele termice pe cărbune și păcură 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 pe megawat oră de electricitate. Gazeificarea cărbunelui va prelungi existența industriei cărbunelui pentru câteva decenii, dar este puțin probabil ca profesia de miner să supraviețuiască până în secolul 22. 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. Între timp, pilele de combustibil sunt foarte scumpe.

Energie nucleara

Eficiența centralelor nucleare a crescut cel mai lent în ultimii 30 de ani. Îmbunătățirile aduse reactoarelor nucleare, care au costat câteva miliarde de dolari fiecare, au fost lente, iar cerințele de siguranță au condus la creșterea costurilor de construcție. „Renașterea nucleară” nu a avut loc. Din 2006, punerea în funcțiune la nivel mondial 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 al 22-lea, deși din cauza problemei deșeurilor radioactive sfârșitul lor este inevitabil. Poate că reactoarele termonucleare vor funcționa și în secolul 21, dar numărul lor mic, desigur, „nu va face diferența”.

Posibilitatea realizării unui „termonuclear rece” rămâne încă neclară. În principiu, posibilitatea reactie termonucleara fără temperaturi ultra-înalte 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 s-a primit o zecime de microwatt. Dacă reușește, bateriile pentru ceasuri și dispozitive vor apărea mai întâi. Apoi becuri fără fire. Fiecare bec va deveni o sursă de răcoare. Aparatele de aer condiționat vor produce energie electrică în loc să o consume. Nu va fi nevoie de fire în casă. Este prea devreme să judeci când fantezia va deveni realitate.

Între timp, avem nevoie de fire. Mai mult de jumătate din prețul unui kilowatt-oră în Rusia este reprezentat de costul de construcție și întreținere a liniilor electrice și a substațiilor. Mai mult de 10% din energia electrică generată este destinată încălzirii cablurilor. „Rețelele inteligente”, care gestionează automat mai mulți consumatori și producători de energie, pot reduce costurile și pierderile. În multe cazuri, este mai bine să transmiteți curent continuu decât curent alternativ pentru a reduce pierderile. În general, puteți evita încălzirea firelor 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.

Cea mai comună energie este de la Soare, dar Soarele nu este întotdeauna vizibil (mai ales deasupra Cercului Polar). Dar iarna și noaptea bate adesea vântul, dar nu întotdeauna și nu peste tot. Cu toate acestea, centralele eoliene-solare fac deja posibilă reducerea semnificativă a consumului de motorină în satele îndepărtate.

Unii geologi susțin că petrolul și gazele se formează astăzi aproape peste tot din dioxidul de carbon care cade în subteran cu apa. Este adevărat că 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 extrasă aproape peste tot fără a afecta ciclul geochimic al carbonului, dar exportul de hidrocarburi înseamnă a te priva de viitor.

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

Igor Eduardovici Shkradyuk