Содержание
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ5
Глава 1. ГИДРОЭНЕРГЕТИКА9
1.1. Гидроэнергетика равнинных и горных рек9
1.2. Приливные электростанции16
Общая характеристика технических решений.21
Выводы к главе 1:27
Глава 2. ВЕТРОЭНЕРГЕТИКА28
2.1. Свойства ветра28
2.2. Ветер как источник энергии. Характеристики ВЭУ30
2.3. Устройство ветроэлектрической установки34
2.4.Гибридные энергетические системы36
2.5. Перспективы развития ветроэнергетики40
Выводы к главе 2:46
Глава 3. СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИКА47
3.1. Характеристика солнечной радиации и солнечной энергии47
3.2.Солнечные коллекторы – история становления технологии52
3.3. Типы солнечных коллекторов56
3.4. Солнечная космическая электростанция (СКЭС)67
Выводы к главе 3:74
Глава 4. ГЕОТЕРМАЛЬНАЯ ЭНЕРГЕТИКА77
4.1. Энергия Земли и понятие геотермальных ресурсов77
4.2. Использование геотермальной энергии для выработки тепловой и электрической энергии79
4.3. Перспективы развития геотермальной энергетики84
Выводы к главе 4:91
Глава 5. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НЕТРАДИЦИОННЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ93
5.1. Постановка проблемы93
5.2. Экологические последствия развития солнечной энергетики94
5.3. Влияние ветроэнергетики на природную среду96
5.4. Возможные экологические проявления геотермальной энергетики98
Выводы к главе 5:102
ЗАКЛЮЧЕНИЕ103
Библиографический список108
Выдержка из текста работы
Актуальность темы дипломной работы. В течении многих лет наличие и посильных и удобных для использования энергетических ресурсов, является главным фактором развития мировой экономики. В ХХ веке главное место энергоресурсов принадлежало углю, нефти и газу. Нефть является основным источником топлива. На стыке ХХ — ХХI вв цена на нефть резко возросла и способствовала быстрой смене обстановки.
Не уменьшая роль угля и ресурсов нефти и газа, стоит подчеркнуть их негативное влияние на состояние окружающей среды, глобальное потепление климата, происходящее при сжигании углеводородов и угля. В связи с этим, принимая во внимание нестабильность цен на нефть и газ, их ограниченный запас, загрязнение окружающей среды, в данной работе представляется анализ сравнения традиционных и нетрадиционных источников энергии в нашей стране и предлагаются методы использования возобновляемых источников энергии-солнца, ветра, воды и биоресурсов.
На сегодняшний день весь мир разрабатывает различные проекты по энергообеспечению, исследует многие источники энергии, которые могли бы стать конкурентоспособными в отношении нефти, газа и угля, на долю которых в свою очередь приходится 37,5-38%, 24,5-25% и 25% мирового энергообеспечения. Иначе говоря, основными источниками энергии на сегодняшний день являются невозобновляемые источники. Они также играют большую роль в политических, экономических и научно-технических взаимоотношениях стран.
Президент республики Н.А. Назарбаев отметил, что экономика страны не должна полностью зависеть от минерально-сырьевых ресурсов. Исходя из этого, для энергетической безопасности страны в будущем, необходим скорейший переход на альтернативные, возобновляемые источники энергии. Можно отметить, что доступность, экономичность и экологичность источников энергии будут главным показателем конкурентоспособности тех или иных стран, а также главным аспектом вхождения нашего государства в группу развитых стран мира. Для того чтобы уменьшить зависимость своей экономики от импорта нефти и газа, в США, Канаде, Англии, Китае и Японии в общей энерго-производительности увеличивают долю возобновляемых источников энергии. Замена традиционного получения энергии возобновляемыми источниками энергии на сегодняшний день стратегическая задача.
Приоритетность использования возобновляемых источников энергии определяется их неисчерпаемостью и экологической чистотой. А это, в свою очередь приводит к необходимости усовершенствования научно-технических разработок для получения эффективных результатов. Но в нашей стране использование альтернативных источников энергии лишь на этапе налаживания. В настоящее время у нас недостаточно условий для развития альтернативной энергетики. При их отсутствии невозможно создать новые источники энергии. Баланс развития экономики государства связан с энергообеспеченностью. На протяжений десятков лет, ученые работают над решением проблемы эффективного использования энергетических ресурсов и всего лишь с недавнего времени возобновляемые источники энергии были приняты во внимание и присоединены к исследованиям.
Цель дипломной работы: Провести сравнительный анализ традиционных и нетрадиционных источников энергии в Казахстане.
Задачи:
— Изучение определения эффективного использования традиционных и нетрадиционных источников энергии;
— Исследование вопросов рационального и комплексного использования природных ресурсов;
— Изучение и обобщение мирового опыта использования альтернативных источников энергии;
— Изучение приоритетного направления использования нетрадиционных источников получения энергии солнечной, ветровой, энергии биомасс и малых рек.
— Изучение комбинированных технологии использования возобновляемых источников энергии совместно с дублирующими традиционными источниками энергии.
Предмет исследования — вопрос о повышении экономической эффективности использования невозобновляемых и возобновляемых источников энергии.
Объект исследования — традиционные и нетрадиционные источники получения энергии.
1. ТРАДИЦИОННЫЕ И НЕТРАДИЦИОННЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ (В КАЗАХСТАНЕ)
ветровой солнечный энергия комбинированный
1.1 Традиционные источники энергии
К традиционным источникам энергии относятся такие источники, как нефть и газ, уголь, уран, ГЭЭ(ГЭС).
Нефть-этосмесь углеводородов, имеющая такие примеси как сера, азот, углерод, водород, кислород, металлы, соли и т.д, представляет из себя маслинистую жидкость. Нефть по своей природе горючее вещество, имеющее различную окраску(коричневую, вишневую, зеленую, желтую и прозрачную), зависимую от места добычи, и различный запах, который в свою очередь зависит от содержания в ее составе ароматических углеводородов и сернистых соединений.
Нефть образовалась в течении 50-350 млн.лети этот процесс проходил в несколько стадий. Теория органического происхождения нефти(биогенная) -является общепринятой. В этой теории говорится об образовании нефти из останков микроорганизмов. Человек знаком с нефтью еще с древнейших времен. В подтвержденных источниках говорится, что 6500 лет назад люди, которые жили на территории современного Ирака использовали нефть в строительстве, в качестве цементирующего вещества. Тем не менее считается что современная история нефти началась с 1853 года. А Казахстан в свою очередь, первую нефть добыл в ноябре 1899 года в местности Карашунгул и в наше время является одной из самых крупных производителей среди нефтедобывающих стран мира.
Запасы
Ш Потенциальные запасы — 17 млрд т, балансовые — 5,3 млрд т
Ш Государственным балансом учтено около 241 месторождения Добыча
Ш В 2011 г. добыча нефти и газового конденсата в республике составила 80,1 млн т
Ш Основные компании:
¦ ТОО «Тенгизшевройл» 25,8 млн т
¦ АО «СНПС — Актобемунайгаз» 6,2 млн т
¦ «КПО б.в.» 12,1 млн т
¦ АО «РД «КазМунайГаз» 7,9 млн т
¦ АО «Мангистаумунайгаз» 5,8 млн т
ПРИРОДНЫЙ ГАЗ
Карта основных месторождений и газопроводов
Запасы
¦ Потенциальные запасы — 10,2 трлн м3, балансовые — 3,9 трлн м3
¦ Основные запасы газа сосредоточены в крупных нефтяных месторождениях — Тенгиз и Королевское (0,57 трлн м3), Кашаган (1,2 трлн м3) и нефтегазоконденсатных — Карачаганак (1,37 трлн м3)
Добыча
¦ Общий объем добычи газа в 2011 г. составил 39,5 млрд м3, выработка товарного газа — 22,5 млрд м3S
Основные добывающие компании:
• «Карачаганак Петролеум Опер. Б.В» 42,7 %
• ТОО «Тенгизшевройл» 34,2 %
• АО «СНПС-Актобемунайгаз» 8,5 %
• ТОО «Толкыннефтегаз» 2 %
• АО «Мангистаумунайгаз» 1,3 %
Уголь — твердое горючее вещество имеющее растительное происхождение. На протяжении 400 млн.лет в результате накоплении органического вещества, при анаэробных условиях формировались породы угля.Уголь начали добывать еще в древнем Китае и античной Греции и использовать в качестве топлива.Угольная промышленность достигла самостоятельности своей отрасли со 2-ой половины ХVIII века.
Возникновение угольной промышленности Казахстана началось с середины XIX века, в 1855 году получил начало своей разработки Карагандинский бассейн, в 1869 году-Ленгерский, а в 1985 году Экибастузское месторождение. Активное освоение Карагандинского бассейна, связанного с его выгодным географическим положением, огромным углевым фондом, послужило широкому развитию угольной промышленности Казахстана в 30-х годах.
Атомная промышленность — отрасль производящая продукцию на основе ядерных технологии и достижении ядерной физики. В 1940 году было создано ядерное оружие, что и положило начало развитию атомной промышленности.
Первая в мире АЭС промышленного типа имеющая мощность 5 Мвт была запущена в городе Обнинске 27 июня 1954 года. В 1956 году в Англии была запущена первая зарубежная АЭС с мощностью 46 Мвт. А что касается нашей страны, то в 1973-1999 гг в Казахстане была единственная АЭС с мощностью 359 Мвт, она была расположенна в городе Актау.
В настоящее время Казахстан имеет 1-ое место в мире по добыче, 2-ое по запасам урана в мире. На территории Казахстана имеются 129 месторождении урана.
Гидроэлектрическая станция (ГЭС), (ГЭЭ) — совокупность конструкции и оборудования, с помощью которых из энергии потока воды получают электрическую энергию путем возникновения напора, обеспечивающегося потоком воды и наличии оборудования, которое преобразует энергию возникшую под напором воды в энергию вращения — мы получаем электрическую энергию.
ГЭС бывает с мощностью свыше 250 Мвт(мощные), до 25 Мвт(средние), и до в Мвт(малые). Мощность ГЭС зависима от напора воды, и ее расхода. Казахстан имеет внушительный объем гидроресурсов, мощность которых составляет 170 млрд.кВт.ч в год. В основном используется вода таких рек, как Иртыш, Или, Сырдарья. Крупные ГЭС Казахстана: Бухтарминская, Шульбинская, Усть-Каменогорская и Капчагайская-они обеспечивают 10% потребностей электроэнергии страны, а также 11 малых ГЭС.
1.2 Нетрадиционные источники энергии
Нетрадиционными источниками энергии являются: геотермальная энергия, солнечная энергия, ветряная энергия, энергия, получаемая из биомассы, энергия приливов.
В Казахстане среди возобновляемых источников энергии могут использоваться энергия ветра, солнечной радиации. Энергия малых рек может использоваться в предгорных районах, геотермальная энергия, энергия морских волн возможна только в отдаленных ограниченных районах. Биомасса в основном характерна для районов с развитой сельскохозяйственной деятельностью. Ввиду этого в целом для страны наибольший интерес представляет использование солнечной и ветровой энергии.
Солнечная энергия — это возобновляемый источник энергии, обусловленный использованием солнечных лучей для получения энергии. Солнечная энергетика является одной из самых перспективных источников альтернативной энергии. Солнце является главным источником энергии на Земле, так как оно способствует тому сто текут реки, дует ветер, растут растения, которые являются пищей для живых организмов. Нефть, газ, уголь также образовались благодаря Солнцу. На сегодняшний день человечество использует только одну десятитысячную часть энергии, направляемую Солнцем на землю. Имея возможность использовать хотя бы 1% энергии Солнца, человечество решило бы вопрос об энергетической проблеме на многие столетия вперед.
В 1839 году А. Беккерель впервые заметил излучение электронов под воздействием солнечного света, но лишь в 1905 году А. Энштейн доработал эту теорию и за это получил Нобелевскую премию. А в 30-х годах ХХ века советские физики, используя фотоэффект получили электрический ток. Высокий уровень развития и широкое применение солнечных лучей началось в 50-х годах ХХ-го века.
Наша страна имеет потенциал солнечной радиаций в 1300- 1800 Квт.ч/м2год.Количество солнечных часов — 2200-3000 ч в год. Климат Казахстана является благоприятным в перспективе использования энергии солнца и может вывести нашу страну на лидирующую позицию по использованию солнечной энергии.
Энергия ветра-производное солнечной энергии, возникающее при неравномерном нагревании земной поверхности. В течении нескольких тысяч лет, люди используют энергию ветра. Силой ветра надувались паруса кораблей, работали ветряные мельницы. Энергия ветра экологически чиста и доступна на всей Земле. Человек знаком с энергией ветра уже десятки тысячелетий. Известно что еще древние египтяне пользовались парусами 5000 лет назад. Примерно в 700 г н.э. на территории современного Афганистана ветряная энергия использовалась для помола зерна, а уже в ХIV веке голландцы, для этой же цели стали применять усовершенствованные ветряные мельницы. В 1854 году в США изобрели водяной насос, который работал за счет ветряной энергии. Примерно к 1940 году США эксплуатировало свыше 6 миллионов ветряков для водоподъема и производства электричества. Как бы то ни было, во второй половине ХХ-го века, с началом широко использования нефти в получении энергии, ветер утратил свою былую актуальность. В дальнейшем, в результате роста цен на нефть, получение энергии с помощью ветра вновь обрело свою актуальность.
На сегодняшний день в Казахстане потенциал энергии ветра равен 1 трлн. кВт/ч в год, а это в 25 раз превышает объем всех топливно-энергетических ресурсов Казахстана вместе взятых. В Джамбульской области имеется Кордайская ветроэлектростанция с мощностью 1500 кВт, там же подходит к концу строительство второй ВЭС, мощность которой 45 МВт. В будущем, в связи с ростом цен на топливно-энергетические ресурсы, спрос на ветроэлектростанции будет только возрастать.
Геотермальная энергия-это энергия, выделяемая из внутренних слоев земли в течении миллионов лет. Согласно геолого-физическим исследованиям, температура центра земли доходит до 3000-6000о и плавно снижается от ядра до поверхности. Геотермальная энергия может быть использована в сейсмоактивных и вулканических районах. Геотермальная энергия активно используется такими странами, как США, Италия, Исландия, Мексика, Япония, Россия и т.д. Геотермальные источники энергии встречаются в виде сухого горячего пара, влажного горячего пара и горячей воды. Например, электрическая железная дорога в Италии, с 1904 года активируется сухим горячим паром.
Геотермальный тепловой фонд(8*1030Дж), а это на 35 млрд.раз больше мирового потребления энергии за год. Например, всего лишь 1% геотермальной энергии может дать то количество энергии, которое в 500 раз превышает все запасы нефти и газа. Освоение геотермальных ресурсов взяло начало в 1916 году, в Италии. В то время была запущена первая геотермальная электростанция мощностью 7,5 МВт.
В Казахстане потенциал запасов геотермальной воды низкой и средней температуры значителен. С помощью геотермальной воды (80оС), находящейся в источнике Капланбек (вблизи города Шымкента), отапливаются жилые дома. Недалеко от города Алматы расположен геотермальный источник с температурой воды 80-120о, его используют для отопления теплиц зимой и охлаждения летом. При проведенной оценке геотермальных ресурсов, были определены основные геотермальные районы: недалеко от города Шымкента, Тараза, Кызылорды, глубиной 1200-2100 м, с температурой 45-80о; в долине реки Чу и на севере пустыни Кызыл-Кум, (80-90о); в долине реки Или, глубина 2000-3500 м, температура 90-115оС; в Алматы, глубина 2500-3000 м, температура 80-120оС, а также в Талдыкурганской области , температурой воды 90оС.
Энергия биомасс-возобновляемый источник энергии, состоящий из углерода и таких элементов как водород, кислород, азот и щелочь. Биомасса-ресурс, который всегда присутствует в природе. Под термином «Биомасса» объединяются все материалы растительного происхождения, которые можно использовать для получения энергии: древесина, трава, отходы растений и деревьев, навоз и т.д. Доступность биомассы во всех местах, где растут деревья и сельхоз культуры; возможность хранения, что отличает эту разновидность ВИЭ от других источников энергии, имеющих непостоянность или сезонность; экологичность при получении и использовании энергия биомассы не влияет на климат и не вызывает возникновения парниковых газов; выгода для сельских жителей — это существенные преимущества перед традиционными источниками энергии.
В таких странах как США, Дания, Канада, Австрия, Швеция на долю биоэнергетики приходится 4%, 6%, 7%, 14%, 16% соответственно. Обстановка с потенциалом биоэнергии в Казахстане на сегодняшний является таковой: леса, заняли 10 млн. га, а это составляет 4% от всей территорий страны. Энергетический запас древесных отходов — более 200 000 т. Солома в Казахстане является важным биоресурсом. Даже при использовании 20% объема производимой в Казахстане соломы для энергетических нужд, то полученная энергия составила бы 87 ГВт.
Энергия приливов. Под влиянием небесных сил Луны и Солнца повышается уровень морской воды, при котором поток воды как во время прилива, так и во время отлива вращает установленную турбину, которая связана с электрогенератором, проводимым выработанный ток на ПЭС. По расчетным показателям при использовании энергии приливов, к примеру, для выработки электроэнергии, энергия мирового океана равна 1 млрд.кВт. Стабильная работа и гарантированная выработка электрической энергии; не наносит вреда окружающей среде; не приводит к таким последствиям как затопление земель и радиоактивное загрязнение — все это преимущества ПЭС.
2. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТРАДИЦИОННЫХ И НЕТРАДИЦИОННЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ В КАЗАХСТАНЕ
2.1 Рациональное и эффективное использование энергетических ресурсов
Обладая значительным потенциалом ископаемых энергоресурсов (угля, нефти, газа, урана) наша страна в настоящее время занимает одно из последних мест по вопросам их сбережения. В западных странах потери электроэнергии составляют 10% , а теплоэнергии 6%. В Казахстане же данные цифры равны 40% и 30% соответственно, что связано со слабым государственным регулированием энергосбережения.
Сегодня мировое потребление энергии уже достигло мощности 10 * 109 кВт, т.е. превысило допустимый уровень тепловых выбросов в 5 раз. Для того, чтобы понять почему происходит быстрый рост средней температуры приземной атмосферы, необходимо разобраться в физике глобальных процессов всей атмосферы Земли.
Инновационная модернизация энергосистем является глобальной тенденцией. Европейская энергетическая политика направлена на индустриальную трансформацию с созданием такой суперэнергосистемы, которая позволит использовать все имеющиеся доступные ресурсы и обеспечить прием любой необходимой альтернативной электроэнергии. Мы должны строить современные «умные» системы энергетики.
Для развития альтернативной энергетики Казахстан имеет благоприятные географические условия и весьма высокий уровень нетрадиционных источников энергии. Ветроэнергетика, гидроэнергетика, гелиоэнергетика, биотопливо, фотовольтика — метод прямой конверсии солнечного излучения в электричество — все это и является источниками возобновляемой энергосистемы и успешное освоение указанных энергорессурсов может решит проблему энергодефицита в Казахстане и в мире.
Введение в энергобаланс страны экологически чистой энергии возобновляемых источников — теплового потенциала геотермальных вод, ветровой и солнечной энергий, — позволит перейти от технологий простого сжигания органических ископаемых топлив на технологии с одновременным использованием и неограниченных запасов возобновляемой энергии, что явится важным шагом на пути решения стратегических задач, в частности, по устойчивому развитию Казахстана.
Мировая энергетика в значительной мере опирается на уголь, нефть и природный газ. Ископаемые виды топлива являются невозобновляемыми и ограниченными. Они сокращаются, становятся или очень дорогими, или слишком экологически вредными для извлечения. В отличие от них возобновляемые источники энергии, постоянны и никогда не закончатся
В Казахстане велики запасы углеводородного топлива, но здесь же имеется и огромный потенциал возобновляемых источников энергии; однако доля их участия в энергетическом балансе страны оставляет всего 0,2 — 0,3%.
Основу энергетического потенциала республики составляют крупные тепловые электростанции в количестве 59 единиц, суммарной мощностью около 19 000 МВт. Практически в каждом крупном городе, в основном, в областных центрах, функционирует мощная ТЭЦ, имеется несколько ГРЭС, в частности, Экибастузская ГРЭС-1 и ГРЭС-2, первые блоки которой были введены в действие в период существования СССР, а в настоящее время идет ее расширение с вводом новых энергоблоков. Большая часть крупных электростанций (80%) работает на угле.
В Казахстане имеется 15 гидравлических электростанций суммарной мощностью более 2270 МВт, пять из которых имеет мощность более 100 МВт (Шульбинская — 700 МВт, Бухтарминская — 675 МВт, Усть-Каменогорская — 330 МВТ на реке Иртыш, Капчагайская — 364 МВт на реке Или, Чардаринская — 100 МВт на реке Сырдарья). Остальные ГЭС имеют мощность менее 10 МВт.
В Казахстане Единая энергетическая система объединяет все крупные энергоисточники при помощи линий электропередач (ЛЭП).
Для Казахстана характерна большая площадь территории — более 2700 км2 с населением около 16 млн. человек, средней плотностью населения менее 6 человек на 1 квадратный километр, и неравномерность расселения жителей республики — 60% населения проживает в городах, 40% — в сельской местности.
В этой связи особенно тяжелое положение в энергоснабжении складывается в малых городах республики и в ее сельскохозяйственной зоне, где нет крупных источников энергии, поэтому энергоснабжение осуществляется по линям электропередач (ЛЭП). Однако по данным ОАО «Казсельэнергопроект», из 120 тыс. километров линий электропередач 110 кВ и 35 кВ 34 тыс. км (т.е. 27%) требуют замены ввиду полного амортизационного износа, не соответствия климатическим и техническим условиям. Состояние с линиями электропередач таково, что если не принять мер по реставрации ЛЭП, мощность ряда электростанций республики в скором будущем может быть «запертой» ввиду отказов распределительных сетей.
По мнению специалистов ОАО «Казсельэнергопроект», в качестве альтернативы должны рассматриваться локальные электростанции или миниэнергосистемы, максимально приближенные к потребителям и использующие местные, в том числе, возобновляемые энергоресурсы.
В настоящее время в целом в РК ситуация в энергетике оценивается как нормальная. По данным 2009 года электростанциями страны выработано 78,4 млрд. кВт.ч электроэнергии, а потреблено 77,9 млрд. кВт.ч (99% от выработки, т.е. обеспечен баланс выработки и потребления). Но это в условиях, когда многие промышленные предприятия работают не на полную мощность, а многие вообще стоят ввиду банкротства. При работе промышленных предприятий на полную мощность, а также учитывая высокую степень износа генерирующего оборудования и необходимость выбраковки отработавших гарантированный срок оборудования, — в перспективе энергетика может не справиться со свой задачей, не говоря об опережающем ее развитии.
В этой связи альтернативная энергетика для Казахстана — это важная и разноплановая проблема. Доведение доли использования ВИЭ в целом по Казахстану до 20 -30% от общего энергобаланса, а впоследствии увеличение этого показателя, смогло бы сыграть важную роль при полном исчерпании ископаемых ресурсов. Поэтому межгосударственная деятельность в области нетрадиционных технологий, сотрудничество со специалистами России и зарубежья, повысила бы стимул к внедрению таких технологий в энергетику региона. При этом решилась бы проблема рационального и эффективного использования топливно-энергетических ресурсов и сокращения вредного воздействия энергетического сектора на окружающую среду. И главным для этого считается необходимость применения соответствующего государственного регулирования с целью создания условий для привлечения инвестиций в энергосбережение, развитие ВИЭ.
На сегодняшний день развитие экономики обусловлено быстрым увеличением добычи нефти и в дальнейшем использовании природных ресурсов. Основными в этом процессе являются топливно-энергетически и минерально-сырьевые ресурсы, что в свою очередь в ближайшем будущем приведет к необратимым процессам загрязнения окружающей среды и приведению ее к непригодной для жизни человека. В процессе жизнедеятельности человека, потребление ресурсов, используемых для удовлетворения его различных нужд, остаются отходы, которые в последующем могут быть переработаны и будут являться источником ресурсов. Можно классифицировать ресурсы на энергетические и неэнергетические . Энергетические: нефть, газ, уголь, торф, водные ресурсы, солнечная энергия, энергия приливов и отливов, ветра; неэнергетические — все остальные. Также можно классифицировать природные ресурсы на две группы: неисчерпаемые(солнечная энергия, энергия приливов и отливов и т.д.), которые бывают воспроизводимыми и невоспроизводимыми.
Рациональное использование и сбережение ресурсов, является главным фактором перехода казахстанской экономики к пути экономического роста и развития, что в свою очередь будет единственным возможным путем развития конкурентоспособной экономики устойчивого экономического роста страны. Из упомянутого выше становится ясно, что эффективное и рациональное сбережение ресурсов, является основополагательным элементом экономического роста. Одной из основных причин, тормозящих процесс ресурсосбережения в промышленности — это нехватка средств на запуск эффективных проектов по ресурсосбережению. Следствием этого является экономический ущерб для страны в виде материальных проблем. Основными факторами решения данной проблемы являются переработка отходов производства, внедрение безотходных технологии, утилизация, комплексное использование сырья, которые отвечают требованиям конечного потребителя.
Важность создания технологии энергосбережения с недавнего времени приобрело огромное значение. Ежегодно увеличивающаяся потребность экономики в энергоносителях приводит к исчерпанию разрабатываемых месторождении, запасы которых, начали сильно уменьшаться. Например , объем сырьевых затрат в себестоимости переработки нефти превышает 70%, и уменьшение расходов на 1-2 % значительно повысило бы доходы предприятии, так как оптимизация переработки сырой нефти, является важным элементом снижения себестоимости. На сегодняшний день производственное потребление в РК показывает высокие расходы по отношению с расходами со странами с развитой экономикой. К сожалению, из-за нехватки инвестиционных средств и слабой инновационной мотивации промышленных предприятий быстрое обновление ресурсосберегающих и экологически безопасных технологии невозможно.
Возможные решения перехода и интеграции нашей экономики к ресурсосберегающему типу будущего развития необходимо:
— использование передовых технологии по ресурсосбережению;
— обновление энергоемких технологии, усиление теплозащиты, использование отечественных аналогов для замещения импортируемых продуктов в отрасли;
— планомерный переход к более наукоемкой продукции, имеющей информационное, микро-, нано-, и биотехнологическое основание.
— Использование экотехники и современных экотехнологии.
Основная часть (80%) энергетических потребностей ЕЭК ООН региона, а также львиная доля потребностей транспортного сектора, является ископаемое топливо. Это и есть причина глобального загрязнения воздуха. Появление парникового эффекта(на 70 %) напрямую связано с топливной энергетикой, кислотных дождей (на 50-90%), смога и тропосферного озона в приземном слое на (50-90%).
Очень большой резерв природных ресурсов способствовал быстрому экономическому развитию Казахстана. На сегодняшний день совокупность ресурсов, является фундаментом экономики республики, обозначающий устойчивое развитие республики. Этот комплекс стал основой для разностороннего развития экономики страны, являющейся основной целю в будущем.
2.2 Перспективы эффективного использования традиционных источников энергии
На сегодняшний день основным источником традиционной энергии все еще остается нефтегазовое сырье. Играя огромную роль в современной жизнедеятельности человека, казалось бы нефтегазовая отрасль является максимально безотходной и технологичной, но вопрос эффективности комплексного использования ресурсов недр(нефтегазовых) является актуальным. Например, с новых месторождении идут поставки сырья на НПЗ, на нем выделяют и перерабатывают 10-15 видов нефтепродуктов, при этом считается что ресурс был использован комплексно. При этом в расчет не идет до 40-45% тяжелого остатка-мазута, из которого при наличии соответствующих технологии мог бы быть получен большой ассортимент продукции. Мазут имеет в своем составе бензин, дизельное топливо, масла, группу углеводородов для полимеризации и т.д. Если сравнить потери легких углеводородов, то соотношение потерь у нас в стране по сравнению с другими экономически развитыми странами значительно выше.
Любая нефть является комплексным видом сырья, из которого можно выделить большой ряд нефтепродуктов. Переработанная нефть может иметь масляное, топливное или смешанное направление-это зависит от завода, на котором была проведена переработка. В развитых странах в отрасли существует принцип «Разведка-добыча-транспортировка-переработка» ориентированный на получение максимальной выгоды. К сожалению у нас смотрят на это с позиции загрузки свободных мощностей на определенных нефтеперерабатывающих заводах страны. Становится очевидно, что при таком подходе материальные потери будут большими по ряду причин. К примеру, при данном способе переработки, разделение нефтепродуктов из сырья происходит из смеси различной нефти, что в свою очередь приводит к ухудшению и ускоренному износу параметров и оборудования нефте- производства, а также это негативно сказывается на качестве готовой продукции.
Это означает, что должны быть разработаны иные варианты введения в процесс переработки и выбора из них те, которые могут показать максимально экономический эффект при комплексном и рациональном использовании сырья при соблюдении всех норм экономического баланса. Нефть остается важнейшим сырьем в мировой экономике, полная замена которой в ближайшем будущем необозрима. По прогнозам мировых экспертных агентств в 2020 году потребление первичных энергоресурсов на земле приблизиться к 16-18 млрд тонн топлива. Большую часть которого составит нефть и газ. Увеличение добычи нефтяного сырья становится тенденцией. Поэтому для отрасли в целом болезненным стал вопрос доставки сверх объемов извлеченных углеводородов на мировые рынки.
Транспортировка сырья, а именно нефтепроводный транспорт-это важнейшее звено нефтяной промышленности поскольку, он наиболее экономичен и совершенен с технической стороны. Результативность нефтепроводного транспорта можно увеличить, соблюдая следующие условия: усовершенствование нефтепроводной сети; потоков нефти на каждом направлении; параметров и технико-экономических показателей нефтепроводов и т.д. Не исключено, что в будущем трубопроводный транспорт будет производить транспортировку не только нефтяных продуктов, но и являться средством перевозки различных грузов. Учет таких задач, как эколого-экономические, технологические, организационно-управленческие, может способствовать решению вышеизложенных проблем.
Нефть и газ имеют ведущее место в развитии Казахстана. На сегодняшний день известно более чем 200 месторождении с общим запасом в 2,8 млрд тонн нефти и 1,7 трлн м3 газа. Увеличение добычи в будущем будет за эксплуатацией одного из самых больших нефтяных месторождении мира-Кашагане, резерв которого 1-1,5 млрд тонн. Около половины производимой нефти в Казахстане приходятся на такие гигантские месторождения как Тенгиз, Узень, Карачаганак. Возможно в скором будущем, среди нефтедобывающих стран мира Казахстану будет принадлежать одно из первых мест. Также предвидится, что экспорт нефти будет увеличиваться, составляющий в 2005 году более 39 млн. т, в 2010 году 60 млн. т, в 2020 году достигнет 78 млн. т.
Существование огромнейших ресурсов нефти и газа, возрастание цен на нефть за эти годы, дали нефтяной промышленности передовое значение в экономическом развитии страны. В 2005 году президент сказал, что «сегодня основным источником экономического роста является эксплуатация сырьевого потенциала страны».
Таблица 1. Прогнозный баланс производства и потребления нефти в РК (базовый сценарий), млн т
|
1 |
Ресурсы, всего |
87,8 |
95,6 |
130,0 |
113,0 |
|
|
В том числе: |
||||||
|
1.1 |
производство |
80,1 |
90,0 |
130,0 |
110,0 |
|
|
1.2 |
импорт |
7,1 |
5,6 |
0,0 |
3,0 |
|
|
2 |
Распределение, всего |
86,2* |
95,6 |
130,0 |
113,0 |
|
|
В том числе: |
||||||
|
2.1 |
на внутреннее потребление |
15,6* |
17,0 |
20,0 |
26,0 |
|
|
2.1.1 |
из них на энергетику |
|||||
|
2.2 |
на экспорт |
71,1 |
78,6 |
110,0 |
87,0 |
Основная роль в разработки и добычи нефти в Казахстане, возложена на ряд крупных компаний. Около 86% добываемой в Казахстане нефти, приходится на НК «Казмунайгаз», а также СП «Тенгизшевроил», которое разрабатывает месторождение Тенгиз, в 2006 году на Тенгизе произведено 15 млн тонн нефти — это 23% от добытого жидкого топлива в республике и на сегодняшний день являющегося месторождением-лидером по добыче нефти. Также такие компании как СП «Карачаганак Петролеум Оперей — тинг», ОАО «Мангистаумунайгаз», «Разведка Добыча КазМунайГаз».
Хотелось бы сказать о гигантском месторождении Кашаган, которое имеет огромные запасы нефти, даже по мировым меркам, но до сих пор не введено в эксплуатацию в связи с техническими, а также экономическими аспектами.
Поиск, добыча, разведка нефтегазовых ресурсов в морях и океанах реальны при вкладе больших инвестиции. Эффективность освоения месторождения нефти и газа, зависит от капиталовложении. По опыту зарубежных стран по освоению морских нефтяных и газовых ресурсов, становится ясно значение этих ресурсов в мировой экономике, а также перспектива развития морских геологоразведочных работ на нефть и газ.
Определение рисков, которые могут возникнуть во время действия нефтегазовых проектов, способствует созданию конкурентоспособности условий. На период разработки шельфовых месторождении, основными рисками являются экологические, которые могут нанести вред окружающей среде, что в свою очередь не обойдется без затрат на его устранение и возмещение последствии. В качестве примера, можно привести катастрофу, которая была в 2010 году в Мексиканском заливе. 22-го апреля на платформе Deepwater Ilorizont, принадлежавшей компании British Petroleum, произошел взрыв, после которого был 36-часовой пожар и платформа затонула у побережья штата Луизиана. Штаты Луизиана, Алабама и Мисисипи пострадали в результате утечки нефти. Устранение последствия аварий компании ВР обошлось в 40 млрд. долларов.
Освоение углеводородных ресурсов Каспийского моря — важнейшее направление развития экономики стран, располагающихся на этой территории. В связи с этим большое значение имеет объединенное проведение разведки, добычи, транспортировки использования ресурсов нефти и газа.
И так, шельфовые месторождения имеют огромный углеводородный резерв, который может покрыть большую часть энергетических нужд страны. Но при этом их эффективное и безопасное освоение упирается в проблемы экономического, нормативно-правового, технического и экологического характера. В соотношении с перспективами экономического изменения РК, существуют очень много способов решения проблем, связаных с использованием углеводородного сырья.
Самый эффективный способ повышения ресурсосбережения выделение с топливными фракциями иных ценных элементов. Так как, нефть многих больших месторождении страны является экспортируемой, на данный момент она не используется согласно своей физико-химической характеристике и составу. Вследствие этого, при экспорте нефти в больших объемах теряется доход, который можно было получить от продуктов переработки. Например, теряются такие элементы как: ванадий, никель, разные сорта масел.
По результатам (таблицы №2) мы видим, что возможный экономический эффект, полученный даже от неглубокой переработки нефти намного прибыльнее доходов от продажи сырой нефти на внешние рынки. По данным из таблицы по первому и второму сценарию переработки, общая стоимость продукции из общего переработанного объема на 30 % выше чем от продажи сырья, по третьему и четвертому выше чем 16%.
Таблица 2. Экономические результаты переработки нефти в объеме 6 млн. т в год
|
1-й вариант выхода готовой продукции при переработке сырья |
|||
|
Нефтепродукт |
Выход продукции, тыс. т |
Стоимость продукции в тыс. долл. США |
|
|
Автобензин |
1308,0 |
225000,0 |
|
|
Керосин |
756,0 |
130000,0 |
|
|
Дизельное топливо |
1584,0 |
269000,0 |
|
|
Вакуумный газойль |
1338,0 |
220000,0 |
|
|
Гудрон |
1002,0 |
90000,0 |
|
|
Итого |
936000,0 |
||
|
2-й вариант выхода готовой продукции при переработке сырья |
|||
|
Автобензин |
1308,0 |
225000,0 |
|
|
Дизельное топливо |
2340,0 |
397800,0 |
|
|
Вакуумный газойль |
1338,0 |
220000,0 |
|
|
Гудрон |
1002,0 |
90000,0 |
|
|
Итого |
933800,0 |
||
|
3-й вариант выхода готовой продукции при переработке сырья |
|||
|
Автобензин |
1308,0 |
225000,0 |
|
|
Керосин |
756,0 |
130800,0 |
|
|
Дизельное топливо |
1584,0 |
269200,0 |
|
|
Мазут |
2340,0 |
224600,0 |
|
|
Итого |
849600,0 |
||
|
4-й вариант выхода готовой продукции при переработке сырья |
|||
|
Автобензин |
1308,0 |
225000,0 |
|
|
Дизельное топливо |
2340,0 |
397800,0 |
|
|
Мазут |
2340,0 |
224000,0 |
|
|
Итого |
847400,0 |
Невозможно полностью оценить потенциал нефти на том или ином месторождении, не учитывая ту продукцию, которую можно вывести из попутного с нефтью газа. Газообразная часть сырья также ценна, но к сожалению в данное время, основная часть попутных газов сжигается на факелах. Изменение сырьевого направления экономики на сегодняшний день имеет приоритет в экономической политике Казахстана, а это в свою очередь связано с новым подходом к развитию нефтегазовой отрасли.
Отсутствие у Казахстана выхода в моря и океаны, слаборазвитая нефтепроводная сеть — огромная проблема рационального использования нефтегазового сырья. На сегодняшний день, проблемы, связанные с экспортной транспортировкой нефти, составление маршрута для будущих нефтепроводов являются стратегически важным для Казахстана. Крупные запасы углеводородного сырья, оцениваемых в 2,2 млрд.тонн нефти, 0,7 млрд.тонн газового конденсата, 2,7 трлн.м3газа — дают возможность считать что наша страна может стать одной из главных среди стран, поставляющих углеводородное сырье на мировые рынки.
Таблица 3. Экономическая оценка перспективных маршрутов нефтепроводов
|
Маршрут нефтепровода |
Протяженность, км |
Общая пропускная способность, млн. т нефти в год |
Стоимость проекта ,млн. долл. |
Эксплуатационные. затраты, (40% от тарифа), ДОЛЛ./ІТ |
|
|
Тенгиз-Новороссийск |
1450 |
50 |
2197 |
8,2 |
|
|
Тенгиз-Актау-Баку-Супса |
1900 |
10 |
1000 |
8,2 |
|
|
Тенгиз-Актау-Баку-Джейхан |
2850 |
30 |
4300 |
17,4 |
|
|
Западный Казахстан-Иран — (Персидский залив) |
2650 |
20 |
2500 |
13,5 |
|
|
Западный Казахстан — Западный Китай |
3000 |
30 |
3000 |
12,0 |
|
|
Западный Казахстан — Афганистан — Пакистан — Индия |
3500-4000 |
20 |
4000-5000 |
17,2-18,0 |
В ряде стран мира уголь-основное сырье для получения электроэнергии. К примеру, в США, производительность электроэнергии с помощью угля-52%, в Германии-54%, в Китае-72%. В нашей стране угольная отрасль, так же как нефтегазовая -основа энергетического комплекса и гарант энергетической стабильности и безопасности нашей страны. На сегодняшний день на долю Экибастузского бассейна приходится 65-70% от общего количества добываемого страной угля. В углевом фонде Казахстана более 283 млрд.т угля, что дает возможность самообеспечения углем, являться крупнейшим экспортером угольной продукции, занимая ведущее место в регионе.
Получение электроэнергии и тепла на 80% зависит от угля, а зависимость черной металлургии в свою очередь составляет все 100%.
Большая часть углевого фонда находится в Центральном Казахстане. На сегодняшний день освоены такие угольные бассейны как Карагандинский, Майкубенский, Экибастузский, а также месторождения: Шубаркольское, Борлинское, Куу-Чекинское и Юбилейное.
Так как уголь не только топливо, но и технологическое сырье, возможно интенсивное освоение технологий глубокой переработки углей, т.е. газификация, синтетическое жидкое топливо, химические продукты.
По данным экспертов, спрос на уголь в Казахстане в ближайшее время возрастет. На территории Павлодарской области находится ряд крупнейших компаний по производству угля: ТОО «Богатырь» (30,7 % всей добычи страны) ТОО «Разрез Северный»(21,7%), СП «Майкубен — Вест» (2,3%) , а также на территории Карагандинской области: АО «Миттал Стил Темиртау» (13,1%) и АООТ «Борлы» ТОО «Корпарация Казахмыс» (8,8%). Ко всему прочему коксующийся уголь, который является самым ценным, добывается только в Карагандинском бассейне.
Решая вопрос о развитии угольной отрасли в Казахстане, необходимо иметь ввиду два фактора, а именно технологического и экономического вида. Технологический фактор обуславливает качество угля различных марок, а также их использование в народном хозяйстве. А экономический фактор заключается в экономической эффективности углевой отрасли.
По данным анализа топливно-энергетического баланса, Казахстан имеет нехватку дешевого угля, который в свою очередь является более доступным в коммунально-бытовой сфере, имеющей котельные установки. Уголь Майкубенского бассейна легко обогащенный и дешевый, а это в свою очередь актуально в сфере использования котельных установок. Специалисты утверждают о возможности строительства разрезов c потенциалом 20-25 млн.т добычи угля в год.
Следует отметить что угледобывающие и перерабатывающие мероприятия имеют негативное воздействие на окружающую среду, которое в итоге приводит к : повреждению ландшафтов; нарушению порядка и химическому загрязнению поверхностных и земных вод; загрязнению воздуха вредными веществами и его запылению; разрушению растительного покрова; уничтожению сельхозпригодных земель.
Одно из самых значительных последствии воздействия угольной промышленности — это нарушение геологической среды, что в свою очередь является необратимым процессом в результате которого меняются физико-механические свойства земли. Нарушение поверхности земли, также является одним из значительных последствий, возникших в результате распределения отходов, которые образовались в ходе ведения горных работ.
От ведения горных работ также страдает гидрологическая сфера, а это в свою очередь негативно сказывается на обеспечении населении питьевой водой и сказывается на качественных и количественных показателях. Смывание поверхностных загрязнений с территорий шахт, разрезов, углеобогатительных фабрик, отвалов сухой породы-все это приводит к загрязнению водоемов. В результате ведения горных работ, образуются депрессионные воронки, которые приводят к исчерпанию родников, ручьев, небольших речек и к высыханию колодцев. Процесс ликвидации шахт заключается в их затоплении, в результате которого образовавшееся пространство становится источником постоянных загрязнений(увеличение содержания железа, марганца и сероводорода).
Для угольной промышленности также свойственен огромный выброс пыли в атмосферу, возникающий в результате взрывных работ, сдувания пыли с отвалов горных пород и при погрузочных работах угля. Радиус распространения облака пыли и газа от места взрывных работ более 10 км, а пыль, сдуваемая с отвалов и возникающая при погрузке угля, распространяется на расстоянии 2,5 км.
Активная добыча угля негативно сказывается на здоровье населения. Здоровье людей, работающих в угольной отрасли, не соответствует средним показателям, а смертность на 15-20 % выше среднестатистического.
Возникает вопрос о необходимости принятия мер по уменьшению экологической нагрузки на окружающую среду, оказываемую угольной промышленностью.
В первую очередь, необходимо оценить экологическую емкость природной среды страны. Это даст возможность узнать не только уровень добычи угля, но и заранее определиться с принятием эффективных мер восполнения антропогенного воздействия. Во вторую очередь следует улучшать ситуацию, связанную с закрываемыми шахтами. А значит сделать следующее: усовершенствовать организацию и проведение экологического мониторинга, тем самым увеличив его эффективность; создание эффективных мониторинговых систем наблюдения состояния подземных вод и.т.д.
Атомная промышленность. Сегодня атомная промышленность Казахстана имеет лидирующие позиции в мире, имея 1-место в мире по добычи и 2-е место по общему запасу урана. По данным KazEnergy 65% запасов пригодны для отработки безопасным методом подземного выщелачивания. Республика обладает 19% мирового запаса урана. Около 400 реакторов по всему миру ежегодно потребляют 68 тыс. тонн урана 60% из которых поступают из действующих рудников Казахстана, Канады, и Австралии. Остальное поступает из вторичных источников или складских запасов. Как известно, в ближайшие 25 лет потребность в энергии увеличится в два раза. Следовательно, в Казахстанеатомная энергетика является перспективной отраслью для получения энергии. Столь глубокая потребность в энергии приводит к изучению новых источников ресурс и строительства сложных конструкций для их получения. В Казахстане существует национальная атомная компания «Казатомпром» производящая импорт и экспорт урана, редких металлов, ядерного топлива для АЭС, специального оборудования и материалов. Компания «Казатомпром» является одной из передовых компаний в мире по добыче урана. Имея ввиду актуальные на сегодняшний день проблемы, связанные с атомной энергетикой, компания «Казатомпром» предлагает проекты, направленные на развитие мирной атомной энергетики. Основываясь на подобной тактике по мировому обеспечению энергией, начиная с 2005 года «Казатомпром» приводит в действие политику построения компаний, которая будет участвовать во всех ядерных этапах, исключая участие в утилизаций радиоактивных отходов. Заключив сотрудничество с ведущими мировыми компаниями, в 2008 году «Казатомпром» закончил работу над формированием транснациональной вертикально-интегрированной компании.
В планы Казахстана входит увеличение мировой доли обогащения урана к 2020 году до 7% . А также построены планы на строительство и введение в эксплуатацию новых заводов, увеличение производства топливных таблеток до 12 %, запуск атомной электростанции в городе Актау.
Ядерная энергетика не имеет выбросов углекислого газа в атмосферу-это преимущественное достоинство перед другими источниками энергии. В отличии от нефти, газа и угля — уран имеет стабильность в своих запасах, имеет высокую степень энергоемкости, независим от транспортировки топлива. Атомная промышленность имеет два важных недостатка: проблематичность утилизации радиоактивных отходов и опасность аварий.
Многие страны мира борются с этим вопросом, соответственно, нынешние АЭС имеют высокую степень безопасности и являются надежными, а отходы, в свою очередь, утилизирует эффективно настолько, насколько это возможно.
2.3 Перспективы эффективного использования нетрадиционных источников энергии
На сегодняшний день для большинства стран и их правительств важнейшим направлением стал поиск и использование нетрадиционных(альтернативных) видов энергоресурсов. Сейчас в мире производят 20 млн. тонн синтетического бензина и дизельного топлива, получаемого из угля или природного газа. Каждый год на эту тему во многих странах проводят исследования сопровождаемые большими затратами в рамках правительственных программ.
На это есть много причин, одни из наиболее ярких и актуальных являются истощение запасов нефти и стремительный рост цен энергоносителей, решение экологических проблем. А также в последние десятилетия решающим становится экономический аспект. По оценкам экспертов, расходы на модернизацию уже имеющихся нефтеперерабатывающих заводов и доведение их до стандартов передовых производителей и переработчиков нефти, в том числе и экологических сопоставимых с затратами по производству абсолютно новых мощностей альтернативных видов топлива. Дополнением и заменой нефтяному транспортному топливу, являющимся во всем мире традиционным также могут служить сжиженные попутные газы(пропан, бутан); сжиженный природный газ(метан), а также полученные из растительного сырья при помощи биохимической переработки спирты и масла, и синтетические жидкие топлива из угля, сланца и газа. В результате истощения нефтяных запасов, лидирующую позицию в мировой энергетике занимает природный газ, а также как источник транспортных топлив и вторичных энергоресурсов. Природный газ, находясь в тени угля и нефти, не претендуя на роль основного энергоресурса , с 2002 года его добыча увеличилась в несколько раз, увеличив его позиции в энергетическом балансе. Показатели доказанных мировых запасов постоянно увеличиваются, на сегодня составляют 280 трлн.м3.
Казахстанский природный газ сегодня в основном экспортируем, а содержание в нем этана, пропана и бутана очень высоко, следовательно сверх выгода передается в другие страны. Выгода, извлекаемая от продуктов глубокой переработки газа, несомненно, полезна для улучшения экономики страны. Однако, нужно много вложении и времени для становления данной отрасли, тем более в ожидании предположительного упадка темпов добычи, мы не можем с уверенностью говорить об инновационном прогрессе. В этом случае газохимия более перспективна. Газообразная доля добываемого сырья такая же ценная как нефть. На опыте крупной англо-голландской нефтяной компании «Shell», а также ряда других компаний активно внедряют современные, высокотехнологичные технологии по переработке, хранению и транспортировке газа и его производных, инвестируя огромные средства. Результатом становится постоянный прирост прибыли компании, которая рационально использует добываемое ею сырье (около 15-ти млрд долларов на 2015 год). Становится очевидным что использование попутного газа и его дальнейшая переработка, и сжижение-это правильный вектор рационального потребления энергоресурсов РК, учитывая тот факт, что объем попутного газа составляет половину от объема сепарированной нефти. Технологичная переработка углеводородных газов, является не только рациональной и эффективной, а также самым недорогим способом достижения Казахстаном стандартов установленных киотским протоколом по уменьшению выбросов парниковых газов. Из-за сильного воздействия метана на климат, использование данного метода, уменьшает эмиссии СО2 на триллион м3.
Нельзя не отметить, что РК имеет огромные ресурсы нефтебитуминозных пород. К примеру, в Западном Казахстане уже разведано более 120 месторождении НБП (Нефтебитуминозные породы). Запасы этих месторождении составляют 40 млн. тонн НБП и 230 млн. тонн высоковязких нефтей.
При комплексной переработке извлекается большое количество углеводородных соединений, таких как бензин, газы, масла, керосин, к тому же извлекаются металлы и стройматериалы. Экономическая выгода по методу комплексной переработки НБП очевидна. Итогом переработки НБП является выход светлых фракции. Их количество примерно 59-68%, в нем бензина 17-32 %, керосина 14-19%, масел 17-18%. Я бы хотела выделить три основных направления переработки НБП:
1. битумная
2. маслянобитумная
3. топливная
Более экономичным и несложным с технологической точки зрения является битумный вариант. Наша страна имеет огромные запасы НБП и тяжелых нефтей, являющихся сырьем для изготовления битума. Примечательно выглядит то, как народное хозяйство ощущает на себе катастрофический дефицит. Для проектов страны по социально-экономическому развитию, актуальным стал вопрос расширения и стратегическое развитие новых сетей автотранспортных дорог с черным покрытием, в свою очередь включенный в стратегию «Казахстан-2030» как долгосрочные приоритеты гос.развития. Хочется отметить, что фактором ограничения бурного строительства автомагистралей является дефицит материалов покрытия автодорог из-за низкого уровня перерабатывающего сектора, а импорт нефтебитума неоправданно дорог, что лимитирует количество ввоза.
До нашего времени вопрос широкого использования НБП откладывался из-за неимения эффективного способа добычи, транспортировки. Решение этих задач, выведет Казахстан на новый уровень социально-экономического развития, в том числе западных регионов с повышением их уровня жизни.
Во время принятия Государственной программы по форсированному индустриально-инновационному развитию РК на 2010-2014 гг перед государством были поставлены новые задачи. Задача заключалась в переводе вложений во благо развития несырьевой отрасли экономики, а именно во благо наукоемких производств.
К такому роду производств относятся нетрадиционные источники энергии. В нашей стране имеются несколько видов нетрадиционных источников энергии, а конкретней гидроэнергия, энергия ветра, солнечная энергия, энергия биомассы.
В ходе анализа было выяснено, что Казахстан на первом месте в мире по возобновляемым энергетическим ресурсам на человека. Резерв гидроресурсов в нашей стране составляет 170 млрд. кВт-ч в год, в ветроэнергетике-1,8 трлн кВт-ч, потенциал предполагаемой выработки энергии солнца-2,5 млрд. кВт-ч в год. Использование данных ресурсов оценено в 12 млрд. долларов в год. Как говорят специалисты, невозобновляемые полезные ископаемые в стране могут закончится совсем скоро , через 50 лет запасы нефти, через 85 лет — запасы природного газа. В данное время, доля возобновляемых ресурсов достигнута лишь 0,02%, а к 2024 году долю использования ВИЭ планируется поднять до 10%.
Первые экспериментальные проекты по применению нетрадиционных видов энергии начались. В 2006 году министерство энергетики и минеральных ресурсов объявили что к 2030 году в стране будут функционировать 46 ветроэлектростанций, мощность которых будет больше 1млн кВт.
Казахстан располагает значительной энергией солнца. Годовой потенциал гелиоэнергии в Казахстане в Казахстане — 340 млрд. т.у.т. при потоке энергии в 1 трлн кВт-ч. Географическое расположение и благоприятный климат Казахстана способствуют стабильному использованию солнечной энергии в технических целях. Так как сумма солнечных часов равна 2200-3000 ч в год, соответственно энергия, получаемая от солнца достигает 1300-1800 кВт на м2 в год. Такой потенциал солнечной энергии дает возможность установки солнечных батарей в сельской местности, также использование солнечных нагревателей воды в местностях, где нет проведенного газа.
Использование энергии, получаемой из сельскохозяйственных отходов и отходов растительной биомассы, может обеспечить энергетическую независимость сельскохозяйственных предприятий. Энергия биомассы также может послужить экономии топливно-энергетических ресурсов. В качестве источника тепла в сельхозпроизводстве можно использовать какие-либо растительные отходы, которые утратили свое прямое предназначение и непригодны для иного использования.
В последние годы использование энергии биомассы(дерево, древесный уголь, отходы сельхозпроизводства и отходы животных) резко упало, однако некоторые страны видят и пытаются извлечь коммерческую выгоду. В селах бывшего СССР, продолжают использовать древесное топливо, даже с использованием новых энергоносителей, заготовка данного вида сырья все еще имеет актуальность. Учитывая распространенность биоэнергетических ресурсов, и ценность продуктов, получаемых в результате ее переработки, становится понятна причина заинтересованности многих стран мира в данном источнике энергии, как в одном из методов решения энергетических вопросов. Как предполагает Мировой экономический совет, доля биоэнергетики будет составлять 42-46% энергии, получаемой из новых ВИЭ.
Биогаз-сырье, которое получают в итоге ферментации биомассы. Биогаз является теплоемким продуктом, так 15 м3 биогаза обеспечивают отоплением, горячей водой семью состоящую из 4-5 человек, имеющую жилплощадь а 60 м2.один кубический метр биогаза равен 0,4 л керосина, 1,6 кг угля, 0,4 кг бутана и 2,5 ку навоза. Ко всему прочему, при самом разложении органических отходов выделяется тепло.
По общепризнанному мнению, наивыгоднейшей признана технология переработки отходов птиц. Эти отходы менее затратны, так как при их преобразовании в газ, выделяется намного больше метана (на 50%) больше чем полученного при переработке отходов КРС. К тому же, газификация птичьих отходов происходит на протяжении 6-7 суток, а это в 3-4 раза быстрее, чем газификация других отходов. В целях быстрого развития технологии биогазификации отходов, также других производств биоэнергетики, важно принятие следующих мер: введение таможенных льгот для данных технологий; освобождение биотехнологических производств от налогов сроком на первые три года их организации; выдача кредитов для строительства биоустановок по пониженной процентной ставке; подготовка специалистов в сфере биотехнологии.
Таблица 4.Потенциальные топливно-энергетические результаты биогазификации органических отходов животноводства в Казахстане
|
Показатели |
Животные, выращиваемые в животноводческих хозяйствах Казахстана |
||||||
|
Крупный рогатый скот |
Лошади |
Овцы, козы |
Свиньи |
Птица |
Всего |
||
|
Количество животных, тыс. голов |
5992 |
1371 |
16670 |
1347 |
30148 |
||
|
Количество отходов, получаемых от всех животных, тонн |
38948,0 |
6855,0 |
10002,0 |
2020,5 |
1658,1 |
49581,6 |
|
|
Количество метана, получаемого от переработки отходов от всех животных, тыс. м ‘/год |
3232684 |
582675 |
1006868 |
184808 |
204101 |
5211136 |
|
|
Количество энергии, вырабатываемой из метана, получаемого из 1 тонны отходов: |
|||||||
|
Электроэнергии, кВт.ч |
282,2 |
289 |
316,2 |
333,2 |
418,2 |
||
|
Тепловой энергии, МДж |
435,7 |
446,2 |
488,2 |
514,5 |
645,7 |
||
|
Затраты на строительство биоустаиовок в расчете на всех животных РК, млрд. тенге |
293,6 |
51,5 |
81,7 |
14,3 |
12,0 |
441,2 |
|
|
Примечание — Рассчитано автором по источнику: «Казахстан в 2011 г.». Статистический ежегодник Казахстана. — Астана. — 2013. — С.279. |
Казахстан имеет большие возможности по освоению нетрадиционных источников энергии, и продуманная политика по их эффективному освоению, может отвечать всем энергетическим потребностям страны. Но нетрадиционные виды энергии в нашей стране могут быть применены эффективно, лишь при хорошо выработанном законодательстве. Пользуясь тем, что себестоимость традиционных видов топлива на данный момент дешевле, нужно создавать условия для развития нетрадиционных видов.
Для масштабного и активного внедрения альтернативной энергетики, первым делом необходимо определить и разработать методы стимулирования развития данной отрасли, которые будут давать инвесторам, продавцам и покупателям электроэнергии стабильные результаты на весь период действия проектов.
Для масштабного и активного внедрения альтернативной энергетики, первым делом необходимо определить и разработать методы стимулирования развития данной отрасли, которые будут давать инвесторам, продавцам и покупателям электроэнергии стабильные результаты на весь период действия проектов.
Таблица 5. Расчет экономической эффективности сопоставимости вариантов на сооружение различных энергоносителей
|
Энерго источники |
Расчет годовой выработки электро энергии, млн. кВт |
Установленная мощность, МВт |
Число часов работы объектов в год, час. |
Общая стоимость строительства, млн. долл. |
Срок сооружения объекта, лет |
Срок окупаемости объекта, лет |
|
|
Тепловые станции (ТЭС) |
900 |
180 |
5000 |
225 |
4-4,5 |
9,5 |
|
|
Гидро- станции (ГЭС) |
900 |
250 |
3600 |
400 |
3-3,5 |
12,3 |
|
|
Ветро станции (ВЭС) |
900 |
300 |
3000 |
225 |
1,6 |
6,5 |
|
|
Примечание — Таблица составлена автором |
3 КОМБИНИРОВАННАЯ СИСТЕМА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТРАДИЦИОННЫХ И НЕТРАДИЦИОННЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ
3.1 Общие вопросы применения технологий комбинированной возобновляемой энергетики
Казахстан обладает большим потенциалом возобновляемых источников энергии, таких как ветровые потоки, солнечное излучение и др. В связи с географическими и климатическими условиями, континентальным климатом круглогодичное энергоснабжение автономных потребителей энергии только от возобновляемых источников энергии проблематично.
На основании этого разработана технология комбинированного энергоснабжения, основанная на применении возобновляемых источников энергии разных типов, а также коммерческих источников энергии. Разработано несколько вариантов энергетических устройств на основе принципа комбинированного использования различных источников энергии.
В качестве опытного объекта, на которомпроизводилась отработка технологии комбинированной системы, энергоснабжения, принята теплица для выращивания плодоовощной продукции. Комбинированная система энергоснабжения для отопления и электроснабжения использует энергию солнца, ветра и при их недостатке коммерческие энергоносители, как природный газ, жидкое топливо или электроэнергию от централизованной сети. В теплице максимально использованы принципы энергосбережения в виде грунтового аккумулирования энергии и аккумулятора тепловой энергии, системы рекуперации тепла на основе жидкостной системы, химические аккумуляторы электроэнергии.
Ветер и солнце могут отлично дополнять друг друга: зимой, когда часто дует ветер, комбинированные системы «ветер-солнце» могут, например, отапливать помещения, а летом, когда в избытке солнечной энергии — нагревать воду. Подобные гибридные системы особенно привлекательны для автономного электроснабжения.
Эти системы представляют собой самообеспечивающие станции, не присоединенные к единой энергосистеме. Производительность фотоэлектрической батареи достаточно высокая летом и относительно низкая зимой. Это означает, что для годового энергообеспечения работа автономной солнечной батареи будет характеризоваться перепроизводством летом, и к тому же необходимо организовать хранение выработанной энергии. Однако, оба эти решения являются очень дорогостоящими. В свою очередь, обеспечение электроэнергией, выработанной за счет энергии ветра, в летнее время является проблематичным из-за частых безветренных дней. Поэтому преимущества гибридной системы «ветер-солнце» становится очевидным.
Прогноз энергетического районирования территории Казахстана по суммарным потенциалам солнечной, ветровой и горно-речной энергии показывает (рисунок 1), что наиболее перспективны по использованию возобновляемой энергии горные районы РК, где наблюдается максимум поступления гелиоэнергии (до 1 кВт/м2 и более) в течении 3000 — 3500 час за год, постоянный «верховой» ветер со скоростью 15 — 25 м/с и текут высокогорные реки с уклоном русел до 10 — 20 0. Здесь рентабельность ГЭС достигает R= 50 — 100 %.
С — солнечные, В — ветровые, Г — гидравлические, Т — термические, Б — биогазовые, А — атомные подземные, Ак — аккумуляторы тепловые, Кр — криогенные, Ф — фотогенераторы, К — комплексы комбинированные; С — себестоимость на выходе, цент/кВт-ч, R — рентабельность (%), Р — максимальная мощность (МВт)
Рисунок 1. Диаграмма эффективности комбинированных энергокомплексов
Если производимая энергия меньше потребляемой, тогда недостающая энергия подается дополнительно от аккумуляторов. На рисунках 2 и 3 приведены диаграммы солнечной энергии, производимой модулями и ветрогенератором.
В последнее время все более широко применяются комбинированные дизель-ветровые или дизель-фотоэлектрические автономные энергоустановки, использование в которых возобновляемых источников позволяет экономить органическое топливо.
В соответствии с этим необходим анализ возможности создания автономных энергоустановок, работающих на возобновляемых источниках энергии, среди которых солнечная и ветровая энергия является наиболее универсальной и повсеместно доступной.
Рассматривается установка, которая может эксплуатироваться круглогодично. Автоматический комплекс дает возможность снабжения электроэнергией (экономия топливного ресурса) и снижения суточного расхода электроэнергии путем дополнительного использования аккумуляторных батарей, зарядного устройства и инвертора напряжения. Таким образом, для снабжения электроэнергией с нестабильной электросетью или вовсе без таковой предпочтительным становится использование установок со следующими достоинствами:
— высокая эффективность работы;
— автоматическое слежение за состоянием централизованного электроснабжения и бесперебойная подача энергии в случае отключения или полного ее отсутствия;
— высокое качество электричества без всплесков напряжения, помех, стабильное напряжение и частота;
— возможность совместной работы с любым из генераторов, использующих возобновляемые источники энергии (ветрогенератор или солнечные батареи).
Главными достоинствами предлагаемых систем являются низкая себестоимость при эксплуатации и обслуживания в сравнении с традиционными системами производства энергии (генераторы), а также удобство при установке.
Рассмотрим возможный вариант комбинированного использования различных источников энергии.
Гибридная солнечная установка с применением ветрогенераторов и аккумуляторных батарей обеспечивает производство потребляемой электроэнергии 6450 Вт в месяц. В случае же изменения погодных условий (отсутствия солнечного излучения и ветрового потока) благодаря блоку аккумуляторных батарей установка обеспечивает подачу требуемой электроэнергии на протяжении 24 ч.
Принцип работы системы следующий:
Работа через фотоэлектрические модули, ветрогенераторную установку. Энергия производится от фотоэлектрических модулей, ветрогенератора и подается через инвертор. Если производимая солнечная энергия больше потребляемой, тогда лишняя энергия накапливается в аккумуляторных батареях до полной их зарядки, затем процесс автоматически прекращается.
Как видно из диаграммы (рисунок 2) производство солнечной энергии с февраля по сентябрь полностью обеспечивает потребности потребителя.
Рисунок 2 -Производство солнечной энергии
Рисунок 3 — Производство электроэнергии ветрогенератором
Согласно рисунку 3 недостающее количество солнечной электроэнергии восполняется энергией, вырабатываемой ветрогенератором.
На рисунке 4 показано отношение производимой солнечной и ветровой энергии к требуемой.
Рисунок 4 — Соотношение требуемой и производимой солнечной и ветровой энергии
В Казахстане выделены средства на развитие агропромышленного комплекса национальному холдингу « КазАгро» в размере 1 млрд. долларов.
Финансирование дает возможность создание новых производств, а также расширение и модернизацию уже действующих в стране сети птицефабрик, тепличных хозяйств, овощехранилищ. При этом необходимо будет использовать современные технологии, гарантировать рентабельность и окупаемость проектов и особое внимание уделить экологической безопасности.
Круглогодичное выращивание овощей в теплицах по ассортименту также должны отвечать вкусам и потребностям проживающего на конкретном участке населения. Причем, способы выращивания и используемая для этого техника для наземных и этажных теплиц должны существенно отличаться.
Так, при грунтовом выращивании овощей на местной почве удобренной дополнительно биоуглем, торфом, сапропелем, навозом и другими компонентами с использованием капельного полива можно выращивать не только овощи, ягоды, цветы, но и плодовые кустарники, и деревья, в том числе и вечнозеленые.
В связи с начавшимся в 2007 г. кризисом удельного производства продуктов питания, особую значимость приобретают новые перспективные технологии сельскохозяйственного производства с активным использованием возобновляемой энергии при получении нескольких урожаев в год.
Такие технологии должны обеспечиваться круглогодичным энергоснабжением за счет энергии солнца и ветра, чтобы снабжение населения овощами и фруктами, ягодами, грибами, рыбой и мясомолочными продуктами, а также биотопливом осуществлялось при отсутствии загрязнения атмосферы, воды и земли. Они могут быть реализованы в агрокомплексах на широтах от 0 до 45 0 северных и южных широт на плодородных землях, в пустынях и горах, т. е. практически на 20 — 30 % суши и в перспективе на 10 — 15 % водных просторах (шельфах) Земли.
Следовательно такие агрокомплексы, производящие в год в 3 — 5 раз больше продуктов питания с 1 гектара, чем традиционные, сезонные сельскохозяйственные технологии, позволят обеспечить население Земли основными продуктами питания.
3.2 Изучение технологии комбинированной возобновляемой энергетики
Как известно, нефтепромысловые участки, крестьянские хозяйства, отгонное животноводство и др. находятся в экстремальных условиях эксплуатации и коммунального обеспечения. Большинство из них значительно удалено от магистральных электрических сетей (ЛЭП) и систем теплоснабжения.
Поэтому задача гарантийного стабильного автономного электро- и теплоснабжения этих объектов стоит особенно остро.
Ранее было показано, что при правильном сочетании максимальных установленных мощностей гелио и ветроустановок суммарно вырабатываемая ими энергия может быть равна потребной мощности энергообеспечения хозяйственного объекта.
Безусловно, разработка и практическая реализация таких комбинированных систем автономного энергоснабжения принесет свои положительные результаты. Однако эти системы будут обладать одним весьма существенным недостатком.
Существенным недостатком комбинированной гелио- ветроэнергетической системы является то, что в ней не предусмотрена возможность бесперебойного гарантийного энергоснабжения потребителей при длительном отсутствии одного или обоих возобновляемых источников энергии. Например, при автономном энергоснабжении нефтепромысловых участков, расположенных в северных районах. При необходимости обеспечения повышенных нагрузок, а потребляемая мощность только одной буровой установки может колебаться от 800 до 5000 кВт, в подобных обстоятельствах накопленной аккумуляторными батареями энергии будет недостаточно.
Для того, чтобы устранить этот недостаток, разработана и запатентована гибридная комбинированная система автономного теплоэлектроснабжения, которая, помимо гелио- и ветроустановок, имеет цепь резервного энергообеспечения.
Комбинированная гибридная система автономного энергоснабжения содержит ветрогенератор 1, преобразователь солнечной энергии в электрическую (солнечные батареи) 2, выходы которых подключены через инвертор напряжения 3 и распределительное устройство 4 к нагрузке 5, ветрогенератор 1 и преобразователь солнечной энергии в электрическую 2 соединены с секциями аккумуляторных батарей (АКБ) 6 через блок заряда аккумуляторных батарей 7, вход управления которого подключен к выходу узла управления 8, Устройство подачи топлива 9 в двигатель внутреннего сгорания (ДВС) 10 и генератор переменного тока 11 образуют цепь резервного питания, вход которой подключен через инвертор 3 к узлу управления 8, а выход — через распределительное устройство 4-к нагрузке 5.
Устройство подачи топлива 9 содержит (не показаны) бак с топливом, аккумуляторную батарею, стартер, а для соблюдения экологичности сжигания (полное сгорание в ДВС и минимальное потребление топлива, минимальное содержание вредных выбросов в атмосферу) в устройстве подачи топлива содержится блок рекомбинации углеводородного топлива кислородом Устройство подачи топлива 9 содержит (не показаны) бак с топливом, аккумуляторную батарею, стартер, а для соблюдения экологичности сжигания (полное сгорание в ДВС и минимальное потребление топлива, минимальное содержание вредных выбросов в атмосферу) в устройстве подачи топлива содержится блок рекомбинации углеводородного топлива кислородом. При длительном отсутствии ветра или солнца, или обоих возобновляемых источников энергии, потребности в электрической и тепловой энергии обеспечиваются работой электрогенератора с приводом от двигателя внутреннего сгорания.
Ветрогенератор 1, преобразователь солнечной энергии в электрическую (солнечные батареи) 2, инвертор напряжения 3, распределительное устройство 4, нагрузка 5, аккумуляторные батареи (АКБ) 6,7 выход узла управления 8, устройство подачи топлива 9, двигатель внутреннего сгорания (ДВС) 10, генератор переменного тока 11
Рисунок 5 — Комбинированная гибридная система автономного энергосбережения
Новый положительный результат нашего предложения достигается тем, что комбинированная гибридная система автономного энергоснабжения, содержащая ветрогенератор, преобразователь солнечной энергию в электрическую, аккумуляторные батареи, выходы которых подключены через инвертор напряжения и распределительное устройство к нагрузке, ветрогенератор и преобразователь солнечной энергии в электрическую соединены с секциями аккумуляторных батарей через блок заряда аккумуляторных батарей, вход управления которого подключен к выходу узла управления, дополнительно содержит устройство подачи топлива, двигатель внутреннего сгорания и генератор переменного тока, образующие цепь резервного питания, вход которой подключен через инвертор к узлу управления, а выход — через распределительное устройство к нагрузке.
Комбинированная гибридная система автономного энергоснабжения работает следующим образом.
В зависимости от погодных условий блок заряда АКБ обеспечивает зарядку АКБ от ветрогенератора при наличии ветра, или от элементов преобразователя солнечной энергии в электрическую, либо одновременно.
Инвертор обеспечивает преобразование постоянного напряжения батареи АКБ в переменное напряжение 380 V.При подаче команды на включение резервной цепи питания устройство подачи топлива запускает двигатель внутреннего сгорания, приводящий во вращение вал генератора переменного тока.
Распределительное устройство обеспечивает необходимые параметры подключения соответствующего потребителя к электропитанию. Такими необходимыми параметрами подключения могут являться, например, ток потребления или время подключения.
Отличительной особенностью предложенной разработки от известных является наличие в цепочке подачи топлива (бак с топливом, насос, стартер) содержится разработанный нами блок рекомбинации углеводородного топлива кислородом.
Блок рекомбинации топлива путем его насыщения кислородом (до безопасного содержания) осуществляет ультразвуковую газодинамическую (УГД) активацию горючего, что обеспечивает раннее его воспламенение, интенсивность и полное сгорание, существенную экономию топлива, увеличение КПД и мощности двигателя на 10-20% в виду отсутствия нагаров и полной продувки цилиндров двигателя от сгоревших газов, сокращения выбросов и токсичности продуктов сгорания.
Системы энергоснабжения, как теплоснабжения, так и электроснабжения имеют устройства управления и приборы учета, что позволяет использовать различные варианты энергоснабжения и контролировать расход энергоносителей.
На теплицу с комбинированной системой энергоснабжения был выполнен рабочий проект в полном объеме. Для выполнения проекта привлекалось на субподрядной основе ТОО «Камила», имеющее лицензию на проектирование промышленных и гражданских объектов и лицензию на строительство таких объектов. Рабочий проект содержит все необходимые разделы согласно ЕСКД, строительная часть, технологическая часть, электроснабжение, водоснабжение и канализация, смета. Техническая документация по проекту представлен в виде отдельного приложения.
Выше было показано выполнение теплицы как потребителя энергии, а также системы энергоснабжения на основе комбинированного использования возобновляемых и коммерческих источников энергии. Эффективность использования возобновляемых источников энергии была рассмотрена на основании ниже приведенных расчетов, выполненных для расчетного модуля теплицы.
В результате экспертных оценок получены следующие экономические показатели ( в тенге)
1. Теловой жидкостный аккумулятор -2 880 000;
2. Строительные конструкции помещения — 864 000;
3. Водонагревательные коллекторы — 1 700 000;.
4. Трубопроводы, арматура, теплообменники — 300 000;
5. Отопительные приборы 50 000;
6. Фотоэлектрические панели — 2 000 000;
7. Аккумуляторы химические — 530 000;
8. Инвертор, система регулирования — 100 000;
9. Тепловой насос — 2 000 000;
10. Ветроэнергетическая установка 450 000;
11. Система капельного полива 450 000;
12. Почва для выращивания 100 000;
13. Проектные работы (5% от стоимости) 1 000 000;
14. Налоги на землю, на прибыль и т.п. 2 000 000.
ВСЕГО 14 424 000 тенге.
В расчете на 1 м2 площади выращивания продукции 86 278 тенге/м2.
За год две теплицы обеспечат сбор
50 кг/м2 х 144 м2 х 4 урожая = 28 800 кг/год.
При рыночной стоимости (оптовая цена при сдаче в магазин) 250 тенге/кг, получим валовый доход
28 800 кг/год х 250 тенге/кг = 7 200 000 тенге/год.
Годовые операционные затраты — 1 422 134 тенге
Годовая прибыль
7 200 000 тенге/год — 1 422 134 тенге/год = 5 777 866тенге/год.
Срок окупаемости затрат на строительство
14 424 000 тенге / 5 777 866 тенге/год = 2,5 года
Заключение
Казахстан обладает большим энергетическим потенциалом в виде серии крупных тепловых электростанций, работающих, в основном, на угле, а также ряда крупных и малых гидравлических электростанций. В стране имеется Единая энергетическая система, объединяющая энергетические источники при помощи системы линий электропередачи.
Однако Единая энергетическая система не охватывает всех регионов республики. Имеются районы, не охваченный единой системой (Западные области РК), южный регион страны энергодефицитен.
В настоящее время в мире активно развивается использование возобновляемых источников энергии, как энергии солнечного излучения, ветровой энергии, энергии водных потоков малых рек, энергии геотермальных источников и др. Наиболее широко на территории Казахстана среди возобновляемых источников энергии могут считаться энергия солнечного излучения, а также энергия ветровых потоков. В настоящее время имеются оценки потенциала этих возобновляемых источников энергии.
Казахстан имеет обширную территорию, расположенную в нескольких природных зонах. Климат в стране резко континентальный Возобновляемые источники энергии имеют малую плотность энергетического потока, они меняются по сезонам года, сокращая поступление энергии в зимний период. Такие условия определили то, что в условиях Казахстана невозможно обеспечить круглогодичное энергоснабжение только на основе возобновляемых источников энергии. В связи с этим возникла идея применение комбинированных (гибридных) систем энергоснабжения, использующих как возможные возобновляемые источник энергии (энергию солнца, ветра и др.), так и коммерческие энергоносители (природный газ, жидкое топливо, электроэнергию от централизованных систем или от автономных дизельгенераторов). Принцип комбинированной системы энергоснабжения защищен патентом РК.
Энергоснабжение автономного потребителя энергии возможно рассматривать только совместно с самим потребителем энергии. В качестве такого объекта для апробации комбинированной энергосистемы принята теплица для выращивания плодоовощной продукции. В Казахстане снабжение населения овощами носит сезонный характер. Поэтому расширение круглогодичного выращивания плодоовощной продукции в защищенном грунте является важной социальной и экономической задачей.
Были рассмотрены известные типы теплиц. В результате было получено, что традиционные теплицы не могут применяться в качестве всесезонных. Рассмотрение возможности использования только возобновляемых источников энергии также показало, что они не обеспечивают круглогодичного режима поддержания требуемого микроклимата. Это может обеспечить только комбинированная система энергоснабжения. Для всесезонного применения была разработана конструкция теплицы нового типа, в которой обеспечивается максимальное энергосбережение, а энергоснабжение обеспечивается от комбинированной системы с использованием возобновляемых и коммерческих энергоносителей. Разработаны технологические схемы комбинированных систем как теплоснабжения, так и электроснабжения.
Выводы
1. Дана оценка состояния энергетической системы Казахстана, вырабатывающей электроэнергию с использованием угля и газа и энергии рек, и потенциала ветровой и солнечной энергии на обширной территории республики.
2. Высказано мнение о целесообразности использования комбинированных систем выработки электроэнергии с использованием солнечного излучения, ветрового потока с дополнением их традиционными источниками, работающими на углеводородном топливе.
3. ВИЭ, имеют внушительные, экономически подтвержденные преимущества перед традиционными:
Уменьшение нагрузки на ОС; их неисчерпаемость; приводит к экономии органического топлива; решение вопроса золоотвалов на ТЭС; существенное упрощение проблем экономического и социально-бытового характера в регионах с низкой энергоопеспеченностью.
4. В качестве объекта апробации комбинированных источников энергии выбран вариант теплицы особой конструкции
5. Изучен опытный образец (модуль) теплицы, со всем необходимым тепло- и электрообеспечением.
Список использованной литературы
1. Карабалин У. С. Результаты деятельности Министерства нефти и газа РК за 2013 г. и перспективы развития нефтегазовой отрасли. Алматы 2003, С-14
2. Надиров Н. К. Нефть, энергосбережение и альтернативная энергетика. Алматы 2005, С-6-8
3. Научные приоритеты развития нефтегазовой отрасли Казахстана
4. Еркебаева Г. Ш. Оптимальные варианты переработки смесей нефтей перспективных месторождении Казахстана. Алматы 2003, С-47
5. Османов Ж. Д. Развитие транспортных систем углеводородных ресурсов РК для экспорта и импорта. Алматы 2012, С-65
6. Медиева Г. А. Экономическая эффективность вовлечения традиционных и альтернативных источников энергии в хозяйственную деятельность: проблемы транспортировки и комплексного использования. Алматы 2003, С-16-28
7. Надиров Н.К. Развитие возобновляемой энергетики или безальтернативная энергетика // Физико-хим. основы преобразования солнечной энергии: Доклады III Международного научно-практического семинара , .Алматы,2006 /Алматы, 2007.- С.3-15.
8. Низовкин В.М., Надиров Н.К. Новые разработки по солнечно-комбинированной энергетике //«Физико-химические основы преобразования солнечной энергии». Доклады II Международного научно-практического семинара. Алматы,2005./ Алматы, 2006. — С.86- 96.
9. Журнал «Нефть и газ» 2014 №6
10. Маликова О.И. Анализ последствий финансово-экономического и энергоэкологического кризиса на энергопотребление и использование возобновляемых и альтернативных источников энергии //Возобновляемая и альтернативная энергетика: анализ мировых тенденций, опыт использования, энергоэкологический баланс. — М.: Проспект, 2010. — С.47-70.
11. Надиров Н. К. Развитие возобновляемой энергетики или безальтернативная энергетика // Физико-химические основы преобразования солнечной энергии: доклады III международного семинара. — Алматы, 2007 — С.3-15.
12. Низовкин В. М., Надиров Н. К. Новые разработки по солнечно-комбинированной энергетике//Физико-химические основы преобразования солнечной энергии: доклады II международного семинара. — Алматы, 2006. — С.86 — 96.
13. Бектурганов Н.С. Перспективные направления использования возобновляемой энергии в Казахстане//Научно-технические и социально-экономические аспекты использования возобновляемой энергетики: доклады IV Международной научно-практической конференции, г.Алматы, ноябрь 2007. -Алматы, 2008.- С.17- 24.
14. Патент № 0705083. GB 2447506 A1, F03D7/02, F03D1/00, F03D1/06. Автоматическая система регулирования угла установки лопастей ветровой турбины /Gavin Cook.; заявл. 16.03.2007; опубл. 17.09.2008.
15. Патент №US 91429207Р, WO 2008131519 А1, РСТ/СА08/0678. Ветровая турбина с вертикальной осью вращения / Lux, Glenn Ramond ; заявл. 27.04.2007; опубл. 14.04.2008.
16. Патент №GB 0713853; GB 2451089 A1, F03D3/06, F03D7/00, F03D7/06. Ветровая турбина со складными лопастями / Robert Stephen Palmer; заявл. 16.07.2007; опбул, 2008
17. Теплицы в Казахстане. Презентация доклада «КАЗАГРО», Астана 2008
18. Оценка обеспеченности ресурсами энергии солнца и биомассы на территории Казахской ССР до 2010 г. (раздел по солнечной энергии). Алма-Ата, ВНИПИЭНЕРГОПРОМ, 1989 г. С-29
19. Ветродвигатель. ИП РК -№ 27278 -Надиров Н.К., Баешов А.Б., Ширинских А.В., Солодова Е.В. Алматы 2003, С-78
20. Ветро-солнечная установка ИП РК — № 27279- Надиров Н.К., Баешов А.Б., Ширинских А.В., Солодова Е.В. С-23
Размещено на Allbest.ur
