О развитии ветряной энергетики

С начала 70-х годов в ряде развитых капиталистических стран приступили к разработке и реализации долговременных национальных энергетических программ, направленных па эффективное удовлетворение потребностей в энергии и преодоление энергетического кризиса за счет собственных ресурсов. Поскольку нефтяное топливо становится все более дефицитным, проблема решается путем изыскания способов существенного улучшения использования традиционных видов топлива, повышения КПД энергетических установок, нахождения принципиально новых методов получения и преобразования энергии, расширения масштабов использования нетрадиционных энергоресурсов.

Такая стратегия характерна для многих стран, однако особенности экономики, научно-технический потенциал, географические, климатические и другие условия определяют в разных странах ведущую роль тех или иных составляющих долговременных энергетических программ.

В рамках этих программ большое значение придается возобновляющимся энергоресурсам, в первую очередь энергии Солнца и ветра, теплоте земных недр. Работы по их использованию и повышению эффективности соответствующих установок проводятся в США, Великобритании, Канаде, Франции, ФРГ, Швеции. Дании и в других странах. В последние годы значительное внимание применению ветровых и солнечных установок уделяют многие развивающиеся государства. По неполным данным ЮНЕСКО И Мировой энергетической конференции (МИРЭК) в 1979 г. только на исследования в этой области по программам, разработанным и принятым в 63 странах, израсходовано более 500 млн. долл., из которых 60% приходится на долю США.

Интенсивно разрабатываются проблемы развития нетрадиционной энергетики в нашей стране. Они решаются в рамках комплексных научно-технических программ, разрабатываемых под руководством Государственного комитета СССР по науке и технике и реализуемых различными министерствами и ведомствами. В Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1981—1985 годы и на период до 1990 года, принятых XXVI съездом КПСС, предусмотрено увеличить масштабы использования 0 народном хозяйстве возобновляющихся источников энергии (гидравлической, солнечной, ветровой, геотермальной) и совершенствовать методы преобразования и передачи энергии. Чтобы на практике ускорить решение этих задач, расширяются фундаментальные и прикладные исследования, разрабатываются проекты более эффективных технических средств, ведется строительство опытных установок.

Успехи, которые имеются в решении перечисленных проблем, прогнозы развития использования нетрадиционных источников энергии указывают на перспективность этого направления и на то, что к концу века за счет этих энергоресурсов можно будет обеспечивать значительную часть энергетических потребностей человечества. По оценкам специалистов разных стран доля энергии, получаемой за счет использования энергии Солнца и ветра, в общем мировом энергобалансе за 20 лет может возрасти до 5—7 %, а в некоторых странах, расположенных в особо благоприятных регионах, еще выше.

В энергетических программах разных стран предусмотрен значительный объем исследований и разработок в области ветроэнергетики. Они направлены на выбор наиболее перспективных зон и районов, характеризующихся высоким потенциалом энергии ветра, разработку методов эффективного применения ветроэнергетических установок (ВЭУ), создание новых технических средств и снижение их стоимости с целью существенного улучшения экономических показателей и повышения надежности энергоснабжения потребителей, обеспечение высокой конкурентоспособности ВЭУ при сравнении с тепловыми и гидравлическими электростанциями и агрегатами.

В этих разработках акцепт делается на создание установок большой мощности (примерно от 100 кВт до 2—3 МВт), предназначенных для выработки электрической энергии, при этом рассматриваются наиболее перспективные схемы их использования — параллельная работа в энергетических системах. Разработка таких установок представляет собой достаточно сложную научно-техническую задачу, решение которой требует выполнения большого комплекса теоретических и экспериментальных исследований, опытно-конструкторских работ и технологических разработок, а также обоснования методов организации промышленного производства ряда сложных подсистем ВЭУ, в первую очередь ветро-колес большого диаметра, электрического оборудования, механизмов привода и управления, устройств контроля и автоматизации режимов работы.

Сложность решения многих задач обусловила привлечение к ним в ряде зарубежных стран, в частности в США, крупных фирм, проектно-конструкторских организаций и университетов, ученых и квалифицированных специалистов в области энергетики, аэродинамики, надежности, электротехники, систем управления и др. Некоторые разработки осуществляются по комплексным планам международного сотрудничества, в ходе которых происходит также широкий обмен научно-технической информацией.

Это нашло, в частности, отражение в том, что за последние 7—8 лет значительно возросло количество публикаций по различным вопросам ветроэнергетики, в первую очередь относящимся к крупномасштабному использованию энергии ветра для производства электрической энергии. Из книг, опубликованных в 1979— 1980 гг., наибольший интерес представляют: «Windenergie. Eine systenianalytische Bewertung des technischen und wirtschaftlichen Potentials fur die Stromerzeugung der Bundesrepublik Deutschland» L. Jarass, L. Hoffmann, A. Larass, G. Obermair. Heidelberg, 1980, S. 272, и настоящая книга, посвященная новейшим разработкам, проведенным главным образом в США в области использования энергии ветра, русский сокращенный перевод которой предлагается вниманию советского читателя.

Следует заметить, что по некоторым вопросам (как правило, не очень принципиальным или относящимся к методологии) взгляды советских ветроэнергетиков и подходы, изложенные в обзоре, не являются идентичными. Это вызвано рядом причин, в том числе различием в социальных, географических и других условиях в СССР и США. Такое положение с оценкой ряда концепций не должно смущать читателя, а напротив, позволяет на основе сопоставления мнений лучше уяснить сущность явлений, подходов и результаты разработок.

В качестве одного из примеров можно привести тот факт, что в обзоре рассматривается главным образом гидроаккумулирование энергий ветра, а применению весьма перспективного водородного аккумулирования, т. е. производству водорода за счет использования энергии от ветроустановок и последующему его сжиганию в тепловых электроэнергетических установках, уделено относительно мало внимания.

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БИОГАЗА

Эффективность использования
биогаза составляет 55% для газовых плит, 24% для двигателей внутреннего сгорания. Наиболее эффективный путь использования биогаза - в качестве комбинации тепла и энергии, при котором можно достичь 88% эффективности8. Использование биогаза для работы газовых горелок в газовых плитах, отопительных котлах, кормозапарниках и теплицах - лучший вид использования биогаза для фермерских хозяйств Кыргызстана.





Излишки биогаза

В случае излишка вырабатываемого установкой биогаза рекомендуется не выбрасывать его в атмосферу-это приведет к неблагоприятному влиянию на климат, а сжигать. Для этого в газораспределительную систему устанавливается факельное
устройство, которое должно находиться на безопасном расстоянии от строений.

Потребление биогаза двигателями

В с. Петровка Чуйской области КР биогазовая установка ассоциации «Фермер» объемом 150 м³ обеспечивает биогазом для бытовых нужд 7 крестьянских хозяйств, работу газоэлектрогенератора и двух автомашин - УАЗа и ЗИЛа. Для работы на биогазе двигатели были дооборудованы специальными устройствами, а
автомашины - стальными баллонами для закачки газа.
Средние значения потребления биогаза для производства 1 кВт электроэнергии двигателями ассоциации «Фермер» - около 0,6 м³ в час.

Использование метана

Современные исследования химиков открывают большие возможности использования газа метана для производства сажи
(красящее вещество и сырье для резиновой промышленности), ацетилена, формальдегида, метилового и этилового спирта, метилена, хлороформа, бензола и других ценных химических продуктов на базе больших биогазовых установок

Уменьшение содержания углекислоты

Уменьшение содержания углекислоты - сложный и дорогой процесс. В принципе, углекислота может быть отделена путем впитывания в известковое молоко, но такая практика приводит к образованию больших объемов извести и не подходит для использования в системах большого объема. Углекислота сама по себе является ценным продуктом, который можно использовать в различных производствах.

Уменьшение содержания сероводорода

Сероводород, смешивающийся в биогазе с водой, образует кислоту, вызывающую коррозию металла. Это является серьезным ограничением использования биогаза в водных обогревателях и двигателях.

Наиболее простым и экономичным способом очистки биогаза от сероводорода является сухая очистка в специальном фильтре. В качестве абсорбера применяется металлическая «губка», состоящая из смеси окиси железа и деревянной стружки. С помощью 0,035 м³ металлической губки из биогаза можно извлечь 3,7 кг серы. Если содержание сероводорода в биогазе составляет 0,2%, то этим объемом металлической губки можно очистить от сероводорода около 2500 м3 газа. Для регенерации губки ее необходимо подержать некоторое время на воздухе.

Минимальная стоимость материалов, простота эксплуатации фильтра и регенерация абсорбера делают этот метод надежным средством защиты газгольдера, компрессоров и двигателей внутреннего сгорания от коррозии, вызванной продолжительным воздействием сероводорода, содержащегося в биогазе. Окись цинка также является эффективным абсорбентом сероводорода, причем это вещество имеет дополнительные преимущества: оно абсорбирует также органические соединения серы (карбонил, меркаптан и т.д.)

Уменьшение содержания влаги

Биогаз насыщен влагой. Очистка биогаза от влаги состоит в его охлаждении. Это достигается при пропускании биогаза по подземной трубе для конденсации влаги при более низких температурах. Когда газ вновь подогревается, содержание влаги в нем существенно уменьшается. Такое высушивание биогаза особенно полезно для используемых счетчиков сухого газа, так как они со временем обязательно заполняются влагой.