CC BY
94
УДК 332.504.062
К ВОПРОСУ ОБ ИСПОЛЬЗОВАНИИ МАЛЫХ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ В ГОРНОЙ ЗОНЕ СЕВЕРНОГО КАВКАЗА (НА ПРИМЕРЕ РСОА) И.К.Хузмиев, Ю.И.Стагниева
В статье рассматриваются роль малых гидроэлектростанцийпри энергоснабжении горной зоны Северного Кавказа, оптимизация использования гидроэнергетического потенциала на горных реках, грамотное планирование использованиякоторого сведет к минимуму губительного влияния на окружающую среду
Ключевые слова: децентрализованная генерация,малыегидроэлектростанции,горная зона
Как и во всем мире, жизнь в горной зоне гораздо сложнее, чем на равнине. Такая ситуация ведет к миграции населения из высокогорных регионов на равнину. В связи с этим становится все больше «мертвых поселений», все труднее сохранять высокогорные этносы и их культурные традиции, а также горные экосистемы. Поэтому одним из направлений трансформации экономики Северного Кавказа должно стать разработка современных инновационных экологически чистых энергосберегающих технологийвозобновляемой энергетики для децентрализованных источников энергоснабжения. Известный специалист в области энергетической политики К.Фрай систематизирует очередность удовлетворения потребностей в энергетической политике следующим образом: доступ к коммерческим энергоресурсам;
безопасность и стабильность энергоснабжения; эффективность затрат (добыча, транспортировка, использование); эффективность использования природных ресурсов; приемлемость сточки зрения общества (экология, сохранение биоразнообразия). Особое внимание при этом должно уделяться экологическим проблемам, таким как изменение климата и загрязнение окружающей среды. Отметим, что не достаточно продуманная, и даже вредная, реформа электроэнергетики в России породила большое количество посредников между источниками электрической энергии и потребителями. Это обстоятельство стало фактором, побуждающим потребителей переходить на децентрализованное электроснабжение за счет строительство собственных источников энергии. В этом случае стоимость энергоресурсов может снизиться в отдельных случаях более, чем на 50%. Децентрализованная генерация или распределенное производство энергии - это относительно новое направление в производстве электроэнергии зачастую совместно с получением тепла. Созданиедецентрализованного источника энергии непосредственно на месте потребления может стать решением проблем снабжения энергоресурсами муниципальных образований, потребителей
Хузмиев Измаил Каурбекович- СК ГМИ (ГТУ), заведующий кафедрой, тел. 8-918-834-92-12, e-mail:
СтагниеваЮлия Игоревна- СК ГМИ (ГТУ), ассистент,тел. 8-988-830-33-83
бюджетной сферы, малого бизнеса населения и т. п. Децентрализованное энергоснабжение может выполнять не только функции основного источника питания, но и аварийного, не зависящего от внешней системы электроснабжения.
Децентрализация позволит приблизить источники энергии к потребителям, снизить издержки, следовательно, и цены, усилит конкуренцию на рынке, повысить надежность энергоснабжения, а также существенно снижает воздействие энергетических систем на окружающую среду. Недостатком больших энергосистем является и то, что при ликвидации последствий аварий приходится отключать сразу много потребителей. Причем стоимость энергии, производимой автономной электростанцией ДГ, существенно ниже. При этомпотребитель:
• не оплачивает абонплату за пользование электрическим сетями кроме локальных и технологическиепотери в них.
• не оплачивает коммерческие потери (в т.ч. хищения) в электрических сетях региона
• не участвует в перекрестном
субсидировании, в дополнительных
затратахэнергоснабжающих организаций, в затратах на обслуживание сетевых компаний и т. д.
• не выплачивает прибыль в пользу
владельцев: генерирующих компаний;
высоковольтных сетей; оптового рынка
электроэнергии; ОАО «Севкавказэнерго» и других. Поэтому потребитель оставляет у себя не только прибыль вышеуказанных компаний, но и инвестиционную составляющую, заложенную в тарифах.
В этой связи необходимо активизировать работы по разработке и применению нетрадиционной энергетики, в том числе и малых и микро ГЭС для децентрализованной локальной генерации. Такие установки хорошо сочетаются с традиционными технологиями получения продуктов питания и мелкотоварного производства. Особый интерес малые и микро ГЭС представляют для сельскохозяйственных потребителей на отдаленных территориях и в горной зоне. Наиболее доступным и дешевым источником электрической энергии для потребителей в горной зоне
РСОАявляетсягидроэнергетический потенциал.Традиционным способом его освоения
до последнего времени было строительство крупных станций, которое требовало больших
капиталовложений и длительного срока строительства. В условиях отдаленных территорий и горной зоны строительство малых и сверхмалых ГЭС на реках и ручьях может оказаться эффективным решением энергоснабжения. Конечно, эти установки не могут оказать большое влияние на общий энергобаланс региона, однако их массовое строительство позволит улучшить условия жизни, увеличит отдачу с. х. угодий в горной зоне, повысит отдачу от капиталовложений в энергетику, учитывая, что срок строительства малых и сверхмалых ГЭС колеблется от 1 месяца до 1 года, в зависимости от конкретных гидрогеологических условий.
Основными потребителями электрической энергии в горной зоне и на отдаленных территориях являются:
-небольшие села и аулы;
-турбазы и базы отдыха;
-хозяйственные и технологические объекты отгонного животноводства (летние лагеря, овчарни, пункты стрижки, станы по заготовке корма, пункты ветеринарной обработки, пункты хранения и обслуживания техники, жилые и складные помещения и т. п.);
-пункты приема и первичной переработки продукции животноводства и растениеводства;
-предприятия по переработке и освоению ресурсов (заготовка и переработка строительных материалов, розлив воды, экспедиционная работа различного направления). Все эти потребители в основном создают нагрузки, которые носят нерегулярный сезонный характер.
Основные потребители энергии в с. х. производстве приведены в таблице.
Стоимость строительства малых ГЭС будет обходится в среднем от 500 до 2000 $ за один кВт установленной мощности со сроком окупаемости от 2 до 12 лет в зависимости от конкретных условий Гидрологические и морфометрические
характеристики горных территорий страны, например, Северный Кавказ, допускают
использование всех типов выпускаемых в России и странах СНГ микро ГЭС и оборудования для малых ГЭС.Для выбора того или иного типа малой или микро ГЭС с соответствующей мощностью определяют график изменения нагрузок
потребителей в зависимости от времени суток и в соответствии с характером технологических процессов.
Потребители энергии в сельском хозяйстве
Бытовые потребители. Технологические потребители.
Приготовление пищи Микроклимат в технологических
Отопление и кондиционирование Помещениях
Жилых помещений Кормоприготовление
Освещение Уход за животными, лечение,
Нагрев воды для бытовых целей Вакцинация
Радио, телевидение, связь, Получение продукции в животноводстве и аквакультуре
Процессов
Уборка, мойка посуды, стирка и тд Технологии в растениеводстве Транспортные операции
С анитарно -гигиенические Сушка и первичная обработка
Мероприятия Продукции
Водоснабжение Обработка материалов в строительстве
Канализация Орошение и водоснабжение. Уборка и утилизация отходов
Развитие МГЭС полностью опирается на местные ресурсы: материалы, технологии, рабочую силу средней квалификации. Способствует
развитию микроэнергетики следующие условия:
-небольшие объемы децентрализированного потребления электроэнергии;
-мелкотоварное производство
индивидуальных фермерских хозяйств и подворий;
-наличие в районах и поселениях внутренней низковольтной электрической сети.
Следует отметить, что многие небольшие селения в горной местности, часто остаются без энергии из-за низкой надежности
распределительных сетей в горах и дефицита электроэнергии. Учитывая, что горная зона изобилует нетрадиционными источниками энергии (малые реки, ветер, солнце), можно обеспечить энергией не электрифицированные жилые и производственные помещения, а для сел и аулов иметь аварийные источники. В основном это могут
быть микро ГЭС мощностью 1,5 - 100 кВт для обеспечения децентрализованных технологических потребностей отгонного животноводства и бытовых нагрузок.
Рассмотрим в качестве примера селоКобан РСОА, в котором проживает в 210 домовладениях около 400 человек. В настоящее время местные жители потребляют электроэнергию для бытовых нужд и отопления в количестве 500 тыс. кВтч, другие потребители - 500 тыс. кВтч, потери, в том числе и коммерческие, - 500 тыс. кВтч, всего 1,5 млн. кВтч в год. Такое количество электроэнергии может обеспечить малая гидростанция мощностью 200 кВт с годовой выработкой не менее 1,6 млн. кВтч в год. Для повышения надежности станцию можно выполнить в виде каскада из двух машин по 100 кВт. Строительство такого каскада микро ГЭС требует инвестиций в пределах 6 млн. руб., с учетом затрат на подключение к местной электрической сети и может быть реализовано за срок до одного года с момента начала финансирования. Станцию необходимо передать местной администрации, которая сможет сама устанавливать для бюджетных потребителей и населения соответствующие тарифы и должна обеспечить обслуживание и ремонт станции, а также сбор денег за потребленную электроэнергию. Высокая рентабельность проекта обеспечивает его окупаемость за срок менее трех лет, что позволит получать бюджетным организациям и местным жителям дешевую электроэнергию стоимостью менее 1 рубля за кВтч и будет способствовать сокращения затрат местного бюджета на электроснабжения села не менее чем в 2,5 раза. При этом пропадает необходимость использовать природный газ для получения электрической энергии, потребляемой потребителями села, а также расходовать природный газ для бытовых нужд. Это даст суммарную экономию около 1,5 млн. куб. метров природного газа и сократит эмиссию тепличных газов в атмосферу примерно на 3000 т в год. Подобными микро ГЭС можно оснастить все села горной зоны РСОА.Источником финансирования строительства
децентрализованной генерации СКФО могут быть: бюджет, коммерческие структуры, банки, накопительная часть пенсионного фонда, инвестиционный фонд ОАО «Газпром», частные инвестиции, средства жителей. Средства пенсионного фонда, депонированные на счетах банков, приносят значительно меньший доход, чем деньги, вложенные
вдецентрализованнуюгенерацию. Для успешной реализации принципов децентрализованной генерации для муниципальных образований СКФО с использованием когенерационных установок, возобновляемых источников энергии, включая мини ГЭС, необходимо разработать соответствующую программу с указанием сроков, ответственных и источников финансирования. Реализация программы устойчивого
энергоснабжения региона за счет
децентрализованной генерации, в том числе и малых ГЭС, в местах, где имеются условия для их строительства, позволит в короткие сроки и с меньшими затратами значительно улучшить условия проживания и повысит эффективность использования горных и предгорных территорий
Интенсивное освоение гидроресурсов с помощью малых ГЭС ставит целый ряд экологических, гидрологических, технических и организационных вопросов. Их необходимо решать в рамках осуществления соответствующей программы. В программу должны входить схема размещения малых ГЭС с учетом экологических, географических и экономических факторов и очередность их строительства. Для установления экологически и экономически обоснованности развития малой энергетики необходимо повысить изученность малых рек, сочетая классические методы гидрологии неизученных рек, с «подвижной» системой изучения стока. Нужно организовать изучение стока на стационарных постах с системой одновременных измерений уровней и расходов по длине рек и в их устьях в течение одного-двух сезонов. В труднодоступных районах необходима организация
автоматизированных гидрологических пунктов и использование дистанционных методов изучения.
Разработку основных направлений развития малой энергетики необходимо начать с определения экономически обоснованного
гидроэнергетического потенциала малых рек и уточнения потребителей энергии малых ГЭС. Необходимо также обследовать действующие и выведенные из эксплуатации малые ГЭС, решая вопрос о целесообразности их восстановления и модернизации. Восстановление малых ГЭС - это не только восстановление электростанций, но и реконструкция водохранилищ с учетом индивидуальных особенностей каждого водоема. Создание малых ГЭС требует организации системы мониторинга и разработки прогнозов для принятия мер по ликвидации отрицательных последствий функционирования этих гидроэлектростанций, так как экологические аспекты массового строительства малых ГЭС пока до конца не ясны.
При создании ГЭС на малых реках требуется знание не только морфологических особенностей реки и ее водного режима, но и ландшафтных особенностей территории, так как при массовом строительстве малых ГЭС возможны подъем уровня грунтовых вод и другие последствия.
Необходимо помнить, что малые реки являются одним из элементов ландшафта и изменение их режима может оказать влияние на стабильность экосистем. Поэтому создаваемые водохранилища должны задерживать лишь часть стока для сохранения жизнедеятельности рек. Поэтому должны соблюдаться определенные критерии скорости течения и водности реки ниже плотин. Целесообразно в ряде случаев при
строительстве каскадов плотин организовать расчистку русел. В настоящее время нет специальных методик определения эффективности малых ГЭС. Поэтому нередко получается искаженная картина, не отражающая положение дел с функционированием малых ГЭС. Между тем, определение преимуществ малой энергетики важно для принятия экологически и экономически обоснованных решений. Необходимо также отметить, что массовое строительство малых ГЭС возможно лишь при отказе от индивидуального проектирования и серийном выпуске простого и надежного оборудования. Стоимость освоения и исследования малых рек для целей создания малых ГЭС, отнесенная к единице расхода воды и киловатту использованной энергии, выше, чем для большой реки. Однако, применяя новые формы организации и проведения изыскательских работ -мобильные комплексные партии, снабженные легким серийным оборудованием, можно значительно удешевить изыскания.
Необходимо отметить, что относительно малая стоимость, простота эксплуатации и ремонта, возможность прямого использования стока рек, малые сроки строительства и окупаемости затрат, незначительное влияние на окружающую среду делает эффективным строительство МГЭС. В этой связи необходимо принять меры по разработке программы внедрения микро ГЭС в регионах России, в том числе и обеспечение работ соответствующим финансированием. Начать нужно с Северного Кавказа, где в горной зоне можно организовать производство экологически чистых продуктов питания, опираясь на местное население и традиционные технологии.
Применение описанных подходов для энергообеспечения потребителей горной зоны позволит экономить первичные энергоресурсы (газ, мазут и др.), существенно снизить выбросы вредных веществ в атмосферу сопряженных с выработкой электрической энергии на ТЭЦ, тем самым снизить стоимость энергоресурсов для всех категорий потребителей и нагрузку на бюджеты всех уровней.
Литература
1. Государственная программа развития электроэнергетики Республики Северная Осетия -Алания, 1994 год.
2. Социально-экономическое развитие
Республики Северная Осетия - Алания, 1996 год.
3. Инвестиционная программа по созданию малых ГЭС Северной Осетии, 1995 год.
4. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии, ЭСКО, №11,2005.
5. Green Paper. Towards a European strategy for the security of energy supply Brussels, 29 November 2000. Commission of the European Communities.
6. Мировая энергетика и переход к устойчивому развитию. Л.С.Бекаев, О.В.Марченко, С.П.Пинегин и др. Новосибирск, Наука, 2000.
7. И.Хузмиев,Регулирование энергетических
естественных монополий и энергоменеджмент. Тр.ВЭО РФ, том42, 2003,М.
8. http://user.ospu.odessa.ua/~shev/emd_m/nie/doklad
.htm
9. Фрай K. Экология или энергетическая безопасность - что важнее?// Вопросы экономики . -2006. - № 4.)
10. Хузмиев И.К. Потенциал малой энергетики. «Регионы и федерация», №2, 2008
Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический
университет)
ON THE USE OF SMALL HYDROPOWER STATIONS IN THE MOUNTAINOUS AREA OF THE NORTH CAUCASUS (FOR EXAMPLE RSOA) I.K. Huzmiev, Yu.I. Stagnieva
In article are considered a role of small hydroelectric power stations at power supply of a mountain zone of the North Caucasus, optimization of use of a hydroelectric potential on the mountain rivers, will minimize competent which planning of use of destructive influence on environment
Key words: distributed generation, small hydroelectric power stations, mountain zone
