Достижения и перспективы развития экологически чистой энергетики в Узбекистане

АННОТАЦИЯ

В статье рассматриваются возможности Республики Узбекистан по использованию различных возобновляемых источников энергии. Для обеспечения дорожного освещения и других нужд предлагается использовать энергию движущихся под уклон автомобилей.

ABSTRACT

 The article considers the possibilities of the Republic of Uzbekistan on the use of various renewable energy sources. To ensure road lighting and other needs, it is proposed to use the energy of cars moving under the slope.

В нынешнее время передовых технологий весьма актуально использование «экологически чистых» возобновляемых источников энергии. Необходимо стимулирование дальнейшего роста потребления таких видов энергии как солнечная, ветровая, биогазовая и гидроэнергия.

Для многих государств с ограниченными ресурсами горючих полезных ископаемых, таких как Дания, Нидерланды, Германия, использование возобновляемых источников энергии является неотъемлемой частью экономической стратегии.

Узбекистан достиг энергетической независимости сравнительно недавно. Основными источниками энергии в республике являются нефть и природный газ, хотя в последние годы увеличивается также потребление каменного угля после процедуры его газификации. Вообще из всей массы многообразных ископаемых энергоносителей Республики Узбекистан (РУз) только горючие сланцы и уран не используются в энергетике страны. Однако ископаемые источники энергии не могут в полной мере обеспечить энергетическую безопасность страны, особенно с учетом современных реалий и необходимости экономить невозобновляемые ресурсы. Кроме того, традиционные источники энергии не всегда позволяют обеспечить электро-, тепло-, и водоснабжение населения, проживающего в отдаленных и труднодоступных районах, а также сезонных рабочих и научных экспедиций. В связи с этим в РУз придается большое значение развитию возобновляемых источников энергии (ВИЭ).

В таблице 1 представлены результаты экспертных оценок потенциала ВИЭ Республики Узбекистан. Кроме указанных в таблице 1 возобновляемым источником энергии могут стать транспортные средства, движущиеся под уклон. 

Таблица 1

Потенциал  возобновляемых источников энергии в Узбекистане [1]

* т.н.э. – тонна нефтяного эквивалента, 1 т.н.э. = 11,63 МВт∙ч

**Тепло сухих горных пород на больших глубинах.

*** Без учета петротермальных ресурсов.

Из таблицы 1 можно видеть, что общий энергетический потенциал ВИЭ составляет приблизительно 51 млрд. т.н.э., технически доступный потенциал – 182,32 млн.т.н.э., что более чем втрое превышает текущий годовой объем добычи ископаемых энергетических ресурсов. Приведенные данные показывают, что 96,9% потенциала приходятся на энергию Солнца. Доля всех остальных ВИЭ составляет немногим более 3 % от технически доступного потенциала. Из них наиболее освоен потенциал малой гидроэнергетики (31,3 % от технически доступного и 13,3 % от валового). Это объясняется относительно высокой экономической эффективностью данного вида энергии. Из всех видов ВИЭ, представленных в табл. 1 наименьшую экологическую опасность при их потреблении представляют энергии Солнца, ветра, геотермальных вод и петротермальная энергия.

В направлении использования этих видов энергии в нашей республике проделана большая работа. Например, на ОАО «Фотон» подготовлена техническая база, позволяющая наладить серийный выпуск преобразователей солнечной энергии в тепловую и электрическую. Совместными усилиями специалистов ОАО «Фотон» и Агентства по трансферу технологий в поселке Коструба в Каракалпакстане установлена солнечная энергетическая станция. Сравнительно с прокладкой линии электропередач в этот поселок затраты на строительство солнечной электростанции составили в 10 раз меньшую сумму – 60 млн. сумов [2]. Компания «Лукойл» планирует построить на территории РУз солнечную электростанцию мощностью 100 МВт с тем, чтобы в дальнейшем довести ее мощность до 1 ГВт [3]. ГАК «Узбекэнерго» при поддержке партнеров из Германии планирует построить и запустить к 2020 году 6 ветровых электростнаций общей мощностью 100 МВт, которые будут генерировать до 170 ГВт-час электроэнергии.

Возвращаясь к табл. 1, можно сказать, что наибольшим энергетическим потенциалом в Узбекистане обладают петротермальные ресурсы. Во многих странах наблюдается возрастающий интерес к этому источнику энергии. Одним из направлением мировой энергетики в последние десятилетия является изучение возможностей использования тепловой энергии глубинных слоёв земных недр для частичной замены ископаемых видов топлива. Это может быть возможным в любых регионах путём бурения глубоких и сверхглубоких геотермальных скважин и формирования их основе циркуляционных систем.

В 2000 г. в Японии и в 2005 г. в Турции состоялись Всемирные Геотермальные Конгрессы, где было отмечено, что использование тепла Земли должно стать одним из магистральных направлений в энергетике третьего тысячелетия. Было высказано предположение, что к концу ХХI века доля геотремальных ресурсов в энергетическом балансе мировой экономики вырастет больше чем на 30 %, а по наиболее оптимистичным прогнозам – даже на 80 %.

На рис. 1 изображена схема петротермальной теплоэлектростанции [4].

Рисунок 1. Принципиальная технологическая схема  тепловой электростанции на петротермальной энергии мощностью 100 МВт: 1 – нагнетательная скважина; 2 – эксплуатационная скважина; 3 – коллектор

Хотя потенциал петротермальных ресурсов по сравнению с другими нетрадиционными источниками энергии неизмеримо велик, технологии их использования являются самыми нерентабельными. Капитальные затраты по созданию петротермальной циркуляционной системы по экспертным оценкам составляю 1,6–4 тысячи долларов на 1 кВт мощности, то есть сопоставимо с затратами на строительство ветряной или солнечной электростанции большей мощности.  С учетом сказанного в Узбекистане пока не планируется создание петротермальных электростанций, оно возможно только в отдаленной перспективе.

Кроме перечисленных в табл. 1 энергоресурсов в Узбекистане возможно в качестве источника энергии использовать движущиеся под уклон автомобили. Рассмотрение этого источника возможно, поскольку в Узбекистане большое количество автомобильных дорог расположено в горных районах.

Многие исследователи давно обращали внимание на то, что движущийся автомобиль является мощным источником кинетической энергии, часть которой можно использовать для превращения в электрическую и тем самым способствовать решению проблемы энергообеспечения дорожных служб. С этой целью предложен ряд устройств, основу которых составляет элемент, встраиваемый в дорожное полотно и деформируемый при наезде на него автомобиля. Работа этих устройств базируется на разных принципах. Рассмотрим устройство электромагнитного преобразователи. В нём электрическую энергию получают посредством формирования замкнутой магнитной цепи, состоящей из двух участков. Первым из них является стальная полоса, встроенная в дорожное полотно и колеблющаяся под действием проезжающих автомобилей. В качестве второго участка должен использоваться П-образный магнитопровод, включающий вставку из постоянного магнита и электрическую обмотку. Магнитопровод закрепляется неподвижно.

Посредством изменения магнитного поля в рассмотренной замкнутой магнитной цепи генерируется электромагнитная индукция.

Способ получения электрической энергии при колебании полосы действует следующим образом (рис. 2).

Рисунок 2. Принципиальная схема работы электромагнитного преобразователя

Во время движения автомобилей полоса 1 в результате статического и динамического воздействия колес совершает вертикальные колебания, при этом зазоры 2 между полосой и магнитопроводом 3 изменяются, что сопровождается колебаниями магнитного напряжения вдоль всей магнитной цепи. В результате этих циклов в магнитопроводе 3 происходит периодическое изменение магнитного потока, которое приводит к появлению ЭДС в генерирующей обмотке 4. При изменении магнитного поля Ф в обмотке 4, согласно закону Максвелла, будет генерироваться ЭДС, которую можно использовать для источника электрической энергии.

Расчеты показывают, что при прогибе полосы на величину 3- 6 мм магнитный поток изменяется в 5-7 раз. Мощность одного организованного таким образом генератора может составлять 100 Вт и более. После выпрямления и преобразования полученная энергия может быть использована, например, для освещения дороги [5].

В описанной системе генерации электроэнергии отсутствуют подвижные кинематические звенья, что способствует высокому КПД системы и высокой ее надежности.

При движении автомобиля под уклон можно получить экологически чистую энергию от движущегося автомобиля. В этом случае движущей силой автомобиля является его сила тяжести. Используя энергию спускающегося автомобиля можно получить электрическую энергию без затрат топлива.

Учитывая, что значительная часть автомобильных дорог Узбекистана проложена в горных районах (перевалы Камчик, Китабский, Чимган и др.), а также в карьерах месторождений полезных ископаемых, можно утверждать, что использование энергии движущихся на спуск автомобилей позволит получить значительное количество электроэнергии без дополнительных нагрузок на окружающую среду.

Изучая международный опыт использования ВИЭ можно заметить, что в настоящее время все развитые и некоторые развивающиеся страны регулярно разрабатывают и внедряются стратегии и программы в сфере альтернативной энергетики. Основными побуждающими факторами ее внедрения являются:

•         истощение невозобновляемых ресурсов;
•         осознание рисков расширения использования атомной энергетики;
•         увеличение технологических возможностей использования альтернативных источников энергии.

Для условий Узбекистана ясно, что наиболее перспективной является солнечная энергетика, так как потенциал солнечной энергии в республике особенно велик.

Приведенные данные об оценке валового и технического потенциала различных ВИЭ в Узбекистане позволяет сделать вывод, что по всей территории республики доступны различные виды возобновляемой энергии, что дает основание коренным образом пересмотреть стратегию использования энергетических ресурсов и на ближайшую, и на отдаленную перспективу.

Широкое использование ВИЭ позволит перейти на децентрализованное энергоснабжение и решить проблему энергообеспечения сельской местности и труднодоступных районов.