Распределенное производство электроэнергии. Часть 1

Апрель 23, 2013 / Ольга Шейдина, Редактор

Многие ученые бьют тревогу о наступлении в некоторых странах энергетического кризиса. Такие опасения связаны с тем, что запасы традиционных топливно-энергетических ресурсов стремительно сокращаются, а цены на них постоянно растут. Так за несколько лет существенно повысилась цена на природный газ, страны-экспортеры сырой нефти (ОПЕК) постоянно создают условия для поддержания стабильно высоких цен на экспортируемую нефть. И это является закономерностью, ведь экономика большинства арабских стран держится за счет добычи и экспорта этого полезного природного ресурса.

Распределенное производство электроэнергии. Часть 1

Действительно, привычные для энергетических систем большинства стран источники энергии становятся недоступными, но в настоящее время активно развивается направление эффективного использования возобновляемых и альтернативных источников электрической и тепловой энергетики.

Концепция строительства новых мощных электростанций заключалась в том, что место для их расположения определялось по следующим факторам: близкое расположение к крупным энергопотребителям, расположение месторождений или складирование переработок используемого топлива недалеко от оборудования по производству электроэнергии. Такой подход к определению места расположения электростанций подразумевал и создание сложной и мощной системы для транспортировки и доставки произведенной электроэнергии конечному потребителю. Что привело к достаточно большим потерям электроэнергии при ее транспортировке. По некоторым данным суммарные потери при передаче составляют до 60% произведенной энергии (в зависимости от расстояния передачи и качества сетей). Этот факт неудивителен ведь потери электроэнергии в трансформаторе, принимающем 6кВт и преобразующим напряжение для бытового потребления – 220-380 Вт, «на холостом ходу» составляют 1-2%, а таких преобразователей на пути от генератора до конечного потребителя может составлять несколько сотен. Поэтому во многих странах при расчете тарифа за пользование электрической энергией заложен расчет потерь электроэнергии при ее доставке.

Поэтому потери электрической энергии являются серьезной проблемой для всех энергетических систем, и множество специалистов проводят исследования и внедряют новые методы для снижения таких потерь. Одним из перспективных путей решения данной проблемы есть пересмотр самой концепции построения, управления и взаимосвязей элементов энергосистемы. В настоящее время множество стран активно внедряют и используют концепция распределенного производства и потребления энергоресурсов.

Смысл распределенного производства электроэнергии заключается в следующем: энергосистема в своем большинстве состоит из генераторов электрического тока малой и средней мощности, расположенных в непосредственной близости (а порой и принадлежащих) к конечному энергопотребителю. Таким образом, практически отпадает необходимость в создании и обслуживании глобальной системы ее транспортировки. Потребитель самостоятельно осуществляет текущее использование и обслуживание такого источника, использует выработанную энергию для собственных нужд, а в случае ее излишка сбрасывает в общую систему, где электрическая энергия может быть использована другими пользователями.

При подробном рассмотрении принципов функционирования системы раздельного производства электроэнергии, можно выделить следующие положительные ключевые моменты:

- не требует протяженных линий электропередач и сопутствующего оборудования, трансформаторных подстанций;

- достаточно просты в эксплуатации, нет необходимости привлекать специально обученный персонал, с необходимыми разрешениями и допусками;

- намного безопаснее и экологически чистые при работе. Ведь в качестве топлива используются материалы с минимальными выбросами серы и углекислого газа в атмосферу;

- могут вырабатывать достаточное количество энергии для нужд небольшого или среднего энергопотребителя;

- потери при передаче энергии от генератора к потребляющим приборам незначительны и сведены практически нулю;

- активно вырабатывают энергию, используя различные источники, в том числе и альтернативные. Например, мини электростанция может быть снабжена печью для сжигания, как твердого топлива, так и генератором, работающим от ветровой или солнечной энергии;

- если имеется факт излишек при производстве электроэнергии, то излишки могут накапливаться или сбрасываться в сеть для использования другими потребителями;

- может служить как основной, так и дополнительной системой поставки энергии потребителю, то есть легко регулируется производительность, вплоть до полной остановки. Процедуры запуска и выключения достаточно просты и не приводят к выходу из строя других элементов энергосистемы.

Очень интересно предложение по использованию и построению распределенной системы электроснабжения на альтернативных и возобновляемых источниках электроэнергии, а также использование промышленных отходов для получения электроэнергии. Такой подход позволяет  добиться успеха при решении сразу как минимум двух важных задач: во-первых, решает проблему утилизации отходов от производства или бытовых продуктов жизнедеятельности человека; во-вторых, обеспечивает необходимым количеством тепла и света потребителей энергии.

К возобновляемым источникам энергии относят: древесину, торф, топливные брикеты, из биомассы органического происхождения. То есть те источники, которые можно воспроизвести за сравнительно короткий промежуток времени и производство или добыча которых является выгодной для получения  электрической энергии. К альтернативным источникам относят: световую или тепловую энергию солнца, ветер, геотермальные источники, иные виды. Использование таких источников в распределенной системе производства энергии очень перспективно, но не все источники можно использовать мобильными электрогенераторными установками. Так, например, чтобы использовать энергию внутренней земной коры, необходимо сооружать дорогостоящую и сложную в конструктивном плане энергоустановку, которая должна занимать достаточно большую площадь.

Но сила ветра, воды и солнца, доступна для производства электроэнергии практически любым пользователем при эксплуатации маленьких переносных электрогенераторов.

Концепции эффективного использования принципов распределенного производства электроэнергии нашили свое отражение в построении энергетических систем многих государств. Так, например, Голландия активно используют силу ветра для получения электроэнергии. Ее доля в общем энергетическом балансе страны составляет ¼ от всей произведенной и импортируемой страной электрической энергии. Морские государства, расположенные в прибрежных зонах материков, успешно используют энергетику приливов и отливов, а также ветровую энергию. В этих странах доля энергии, полученной от использования альтернативных источников, также составляет весомую часть в общем балансе. Но самым распространенным способом выступает аккумуляция энергии, полученной от переработки биомассы. Даже во многих регионах нашего государства неплохие показатели дают сооруженные мини подстанции, генерирующие электричество из древесных отходов и лесоматериала. Например, по подсчетам специалистов, в России более 5 млн. семей в качестве топлива используют дрова.

Но все же, по мнению экспертов, как в нашей стране, так и во всем мире, еще недостаточно используют возобновляемые источники. Так, совсем неактивно на электростанциях используется торф, который ежегодно возобновляется в 120 раз быстрее, чем его добыча, переработка и использование в качестве топлива. Нет ожидаемого роста от использования отходов жизнедеятельности и производства. Хотя перед человечеством на данный момент достаточно остро стоит проблема утилизации этих отходов. Ведь уровень загрязнения отдельных территорий суши и мирового океана уже давно перешагнул все допустимые нормы и, по мнению экологов, планета уже самостоятельно не сможет справиться с такими объемами загрязнения. А ведь большинство таких отходов подлежат промышленной переработке и могут с успехом использоваться при системе распределенного производства электроэнергии.

Немаленькую долю электричества можно получить при использовании в качестве источника отходы от сельскохозяйственного производства. К примеру, прессованная солома при сжигании выдает такое количество тепла сравнимое с количеством энергии, выделяемой при сжигании молодых необогащенных углей или сырого торфа. Использование отходов агропромышленного комплекса привлекательно еще и тем, что позволяет обеспечить села и маленькие поселки электричеством, а также сами предприятия АПК, расположенные в достаточно отдаленных местах, куда прокладка магистральных электросетей является экономически невыгодной.

Это интересно ...

Последние новости и статьи:



Оставить комментарий