Альтернативна енергетика на Алтаї

Випускна кваліфікаційна робота

Виконав студент 4 курсу 931 групи Пошелюжін А.В.

Алтайський державний університет

Барнаул 2007

У даній роботі розглянуті передумови для розвитку в республіці Алтай альтернативних видів енергетики (вітрової та сонячної). Метою поставлено встановити доцільність і перспективність їх розвитку на Алтаї. Робота велася методом аналізу статистичних і літературних даних.

У зв'язку з проектом Катунський ГЕС і намітився інтересом Росії до альтернативної енергетики, дана тематика досить актуальна і має реальну значимість. Автор рекомендує розвивати на Алтаї альтернативні види енергетики.

У роботі зроблені наступні висновки:

Республіка Алтай потребує власної енергетичної бази.

Республіка має досить багатими сонячними (радіаційними) ресурсами, щоб на їх основі забезпечувати себе електроенергією.

Вітрова енергетика може розвиватися обмежено, тому що республіка не відрізняється високими швидкостями вітру. Проте в деяких окремих пунктах вітру досить сильні, щоб прибутково розвивати вітрову енергетику.

Альтернативна енергетика не може задовольнити республіканські потреби в промислових масштабах, але дуже ефективна буде використовуватися для окремо взятих населених пунктів або невеликих продуктивних одиниць.

Введення

В даний час у республіці Алтай - серйозна енергетична проблема. Залежність від не республіканських джерел і брак енергії створюють проблеми. Річне споживання електроенергії на душу населення тут в 2,6 рази менше, ніж в Алтайському краї, і в 4 рази менше, ніж у Росії у цілому. Вихід з положення адміністрація республіки знайшла в будівництві великої ГЕС на річці Катунь. Однак це ще не розпочате будівництво мало широкий негативний відгук у лавах екологів. В якості альтернативи ГЕС (разом з проблемами, які вона викличе) пропонується освоєння альтернативної енергетики.

У даній роботі розглядається доцільність використання на території Алтаю сонячної і вітрової енергій в якості джерел електроенергії. Для цього поставлені завдання: 1) вивчити проблему потреби республіки Алтай в електроенергії, 2) розглянути з географічної позиції кліматичні передумови для розвитку альтернативної енергетики; 3) розрахувати ефективність застосування вітряків та сонячних батарей на території республіки Алтай.

Глава 1. Актуальність проблеми

1.1. Сучасна енергетика республіки Алтай

Республіка Алтай в даний час переживає енергетичну кризу. Річна потреба республіки в елекроенергіі близько 0,5 млрд. кВт / ч. [13, с. 5] За 2003 рік споживання елекроенергіі в республіці Алтай склало 450 млн кВт / год [6]. Споживання електроенергії республікою за останні 10 років встановилася на рівні 420-450 млн. кВт.год, по 2000 кВт.год / рік на душу населення, що в 2 рази нижче цього показника по Алтайському краю, а в порівнянні із середнім показником по Росії - нижче в 4 рази. Дефіцит електроенергії є фактором, що перешкоджає соціально-економічному розвитку переробки сільськогосподарської продукції, лікарсько-технічної сировини, деревообробки, рекреації і т.д. Встановлено жорсткий ліміт на споживання електроенергії бюджетними організаціями, включаючи школи та лікарні. [10; 15]

У 2004 році на Алтаї значно зросли енерготарифи - у півтора рази. З кожним роком збільшується відрив від інших сибірських регіонів за цим параметром. Для порівняння: тарифи в республіці на 18% перевищують тарифи в Алтайському краї, на 20% - у Новосибірській області. Вартість кіловата на Алтаї в 2,5 рази вище, ніж у Красноярському краї, в 3,7 рази вище, ніж в Іркутській області, і в 4,7 рази перевищує тарифи Хакасії. Втім, це не цілком коректне порівняння, оскільки вартість електрики, що виробляється ГЕС і ТЕЦ, сильно різниться. [19]

Постачання енергією в цілому залежить від ГАЕС ВАТ «Алтайенерго». Ця організація знаходиться в Алтайському краї, тобто ринкові умови «диктуються» не республікою, а організацією. У таблиці 1.1 представлені тарифи на послуги «Алтайенерго» на 2007 рік для республіки Алтай.

Таблиця 1.1

Тарифи на послуги з передачі електричної енергії по мережах ГАЕС ВАТ «Алтайенерго» на роздрібному (споживчому) ринку Республіки Алтай (від 6.12.2006 р. № 20 / 2 постанову комітету з тарифів Республіки Алтай) з 1 січня 2007 р. [по http: / / www.altaienergo.ru]

Найцікавіше - це те, то Алтайська енергосистема входить в ОЕС Сибіру і розташована на міжсистемної транзит, що зв'язує енергонадлишкових центральну і східну частини ОЕС Сибіру з енергодефіцитною західною частиною енергооб'єднання, а також з енергосистемою Казахстану та ОЕС Уралу. У цих умовах розвиток енергосистеми необхідно розглядати в тісному зв'язку з розвитком ОЕС Сибіру в цілому, з урахуванням наявних надлишків електроенергії та потужності в цьому енергооб'єднанні. [15]

Зараз в республіці діє тільки Чемальському ГЕС і кілька дрібних установок, по більшій частині індивідуальних.

Чемальському ГЕС побудована в 1935 році силами в'язнів Сибірського управління таборів особливого призначення. На будівництві працювало до 1000 ув'язнених, причому 700 з них містилося у зоні, на місці будівництва ГЕС.

Зараз ГЕС забезпечує електричному тільки санаторій і кілька житлових будинків. Її потужність складає 500 л.с. Причому система працює близько 75 років без ремонту. Колись Чемальському ГЕС обслуговувала всі села Елікмонарского району.

Індивідуальні установки працюють на деяких окремих користувачів, забезпечуючи лише їхні особистісні потреби. Можна назвати ТОВ «Чумацький шлях» - туристичне агентство м. Барнаула, яке має кемпінг на березі р.. Чемал. Ця організація на практиці реалізує концепцію екологічного туризму. Однією з рішень цієї задачі вибрано створення в 2005 р. на базі кемпінгу Центру альтернативної енергетики і енергоосвещенія. Кемпінг має у своєму розпорядженні сонячною батареєю і установкою мікро-ГЕС.

Потужність сонячної батареї складає всього 300 Вт / год [18, с.33], однак її вистачає для наступних робіт одноразово:

денний і / або нічне освітлення в наметах і будиночках;

нічне освітлення кемпінгу одним прожектором;

прийом телепередач одним телевізором з супутниковим зв'язком і робота одного комп'ютера;

робота насоса свердловини, холодильника, пральної машини, та інші

Крім цього, у 2004-му році дослідна установка сонячного колектора була встановлена ​​в Онгудайському районі для гарячого водопостачання кафе «Чуй-Оози». Дослідний зразок виготовлений Гірничо-алтайськими електричними мережами в 2002-му році. Площа прийому сонячного випромінювання 2,5 м2. Максимальна продуктивність установки в полудень і становить 30 літрів х 50 ˚ С / ч. Денна продуктивність 200 літрів на 50 ˚ С. Максимальна потужність установки 1,7 кВт (опівдні). [20, с.79-80]

1.2. Проект Катунський ГЕС

Ще не побудована Катунская ГЕС і ще не будучи розпочато її будівництво, але інформація про цей проект отримала широкий резонанс у рядах екологів. Вже відомо, що від будівництва буде більше шкоди, ніж користі.

Існує два проекти - Катунський і Алтайської ГЕС. (Таблиця 1.2) Нині в засобах масової інформації згадується про вибір «щадного» варіанти - 50-метрової ГЕС (Алтайська ГЕС), яка не здійснює регулювання стоку Катуні. Однак це означає нестабільність видобутку енергії, тому що стік по сезонах сильно змінюється. [6]

Таблиця 1.2

Порівняння параметрів Алтайській і Катунський ГЕС [по 6]

Зараз у ЗМІ обговорюються наступні проблеми, які можуть бути викликані цим проектом.

1. Зниження цін на електроенергію відбудеться навряд чи, тому що до цих пір будівництво класичних гребельних ГЕС не призводило до цього. А так як. інвестор проекту - приватний, то це не привносить ніяк гарантій.

2. Обіцяні робочі місця - також лукаве обіцянку. Кількість обслуговуючого персоналу ГЕС не перевищує 1500 чоловік, причому людей з певною кваліфікацією. Це означає, що працювати в цій установі будуть не місцеві люди, а приїжджі. Найближчий місто, де готують фахівців необхідних кваліфікацій - це Новосибірськ. Стало бути, республіка Алтай не зможе таким чином забезпечити своє населення робочими місцями.

3. Податок на прибуток. На жаль, і держава та інвестор не зацікавлені в зниженні тарифів, тому що це спричинить за собою і зниження доходів, а значить - і податку на прибуток.

4. Податок на майно. Цей податок буде тим більше, чим вище вартість будівництва. Однак інвестор в такому випадку буде прагнути до підвищення тарифів, щоб швидше отримувати прибуток. Виходить замкнуте коло.

5. Передбачається будівництво 180-метрової ГЕС на р.. Катунь з установкою в ній 5 агрегатів потужністю по 320 МВт кожен. Вироблення елекроенергіі такий ГЕС складе 5,7 млрд кВт / ч. Мало того, передбачається відбудувати Чемальський контррегулятор з 4 агрегатами по 75 МВт. Його вироблення складе 2,6 млрд кВт / ч. Однак продавати такі обсяги енергії буде нікуди. Так навіщо ж такі колосальні витрати?

6. При затопленні ложа водойми в зону затоплення потрапляють кілька населених пунктів. Причому - без згоди мешканців.

7. Екологічні проблеми: накопиченням у ложі важких металів (у т.ч. ртуті); наведена сейсмічність; серйозні зміни гідрологічного режиму річок Катунь і Об і гірського клімату; втрата пасовищ, заболочування.

8. Не враховується думка жителів республіки Алтай, фальсифікуються дані опитувань і конференцій. [13]

Гонитва за прибутком в даному разі навряд чи приведе до результатів, що задовольняє і природу, і жителів.

Рис. 1 Копія наказу про затвердження проекту Катунський ГЕС [по 6]

Глава 2. Досвід Росії і зарубіжних країн

2.1. Екологічний туризм та альтернативна енергетика в Чемалі

Особливість ТОВ «Чумацький Шлях» полягає у спробі реалізації на практиці концепції екологічного туризму. Нагадаємо суть даної концепції.

Термін «екологічний туризм», мабуть, був запропонований у 1980 році мексиканським економістом Гектором Цебаллос-Ласкурья. На його думку, це поєднання подорожі з дбайливим ставленням до природи. Дбайливе ставлення до місцевих об'єктів флори і фауни, неживої природи - смисловий зміст поняття «екотуризм». Проте до цих пір немає єдиного тлумачення цього терміна. Наприклад, згідно з визначенням Товариства екотуризму (США), «екологічний туризм - це подорожі в місця з відносно незайманою природою. Такі подорожі на порушують цілісності екосистем і орієнтовані на отримання уяви про природні та культурно-етнографічні особливості даної території. Одночасно екотуризм створює такі економічні умови, коли охорона природи стає вигідною місцевому населенню ». Іншими словами, "екотуризм - це стійкий і природно-орієнтований туризм та рекреація". У травні 2002 р. в Квебеку пройшов Всесвітній екотурістскій саміт. Прийнята на саміті Квебекська декларація з екотуризму містить рекомендації з розвитку екологічного туризму в різних країнах. А також досягнуто домовленостей щодо тлумачення терміна «екотуризм». Декларація вказує, що поняття «екотуризм» не можна вживати тільки до тих видів туризму, які спрямовані на політичну і фінансову підтримку захисту навколишнього середовища, на визнання і повагу прав місцевого і корінного спільнот, на культурне та природоохоронне освіта туристів. [9, с. 4]

Іноді «екотуризм» називають м'яким (Sanfter Tourismus, нім., Soft Tourism, англ.), Природно-орієнтованим або природним, а також невинно-природним (Mountain, Nature or Wilderness Tourism).

Ми вважаємо, що досягнення концепції має здійснюватися шляхом створення таких екологічних умов, при яких природний потенціал міг би самостійно відновлюватися після рекреаційного навантаження.

Складність полягає в тому, що головна складова концепції досить суб'єктивна. Мова йде про ставлення людей до природного середовища. У цьому аспекті очевидно прагнення працівників кемпінгу до розвитку у туристів екологічної культури. При черговому заїзді для нових туристів проводять роз'яснювальну бесіду, в якій просять про дотримання чистоти і культурному поведінці під час відпочинку.

Інша складова концепції - заміна екологічно шкідливої ​​техніки на більш "щадну". Завдяки зв'язкам з американськими колегами-екологами турбаза отримала від них у подарунок малу сонячну батарею. Це споруда стала своєрідною пам'яткою Чемала, тому що багато сторонніх туристи спеціально відвідують кемпінг, щоб поглянути на батарею.

Потужність даної сонячної батареї складає всього 300 Вт [18, с.33], однак її вистачає для наступних робіт одноразово:

денний і / або нічне освітлення в наметах і будиночках;

нічне освітлення кемпінгу трьома прожекторами;

прийом телепередач одним телевізором з супутниковим зв'язком і робота одного комп'ютера;

робота насоса свердловини, холодильника, пральної машини, та інші

Недолік даної конструкції полягає в тому, що її необхідно вручну повертати до сонця (так, щоб сонячні промені падали перпендикулярно). Однак, говорячи в цілому, в даний час існують конструкції, самостійно повертаються слідом сонцю. Є ще один відомий недолік - сонячна батарея може виробляти електрику лише за наявності сонячного світла, будь то пряма або розсіяна радіація. Батарея не виробляє електрику вночі і під час сильних штормів. Однак може працювати при слабкій похмурій погоді, коли сонячне світло надходить у вигляді розсіяної радіації. Ця проблема вирішується завдяки енергонакопичувачів. У 2006 р придбана ще одна панель сонячної батареї.

Крім цього у розпорядженні кемпінгу є мала ГЕС. Це невелике (довжиною в 50 см) споруда для вироблення електрики посредствам енергії падаючої води. Оскільки в річки Чемал досить високий кут падіння русла (бл. 20 м / км, дуже усереднене), то ефективність мікро-ГЕС може виявитися значна. Однак кемпінг з 2004 року переїхав на інше місце і опинився далеко від річки. Тому дана техніка не використовується в даний час.

Інша споруда, приписуване до екологічно «чистим», тобто не шкодить здоров'ю людей і окремих компонентів природного середовища, відноситься будинок, побудований з солом'яних блоків (так званий «екобудинок»). Напрямок будівництва таких будинків стало досить актуальним в даний час. Воно з'явилося в США, в штаті Арізона, першими будівельниками була сімейна пара Джуді Нокс і Маттс Майрман. [18, с.32] На Алтаї поки побудований лише один такий будинок - в кемпінгу ТОВ «Чумацький Шлях». Будівництво та сама ідея з'явилося завдяки американським колегам, які отримали грант на обмін фахівців, і в число російської делегації потрапили представили агентства. Навчальний семінар проводився в американському місті Кінгстон. Однак довгий час у Барнаулі не вдавалося знайти фахівців, здатних спроектувати «екобудинок». На початку серпня 2005 року була готова опалубка фундаменту і дерев'яний каркас. 12 серпня на кемпінг приїхало 5 будівельників з США та Франції (Сінді Сміт, Джефф Рупперт, Пол Коппан, Якуба Віга, Елісон Евальд), які за 2 дні склали з солом'яних блоків стіни заввишки близько 3 метрів. Із зовнішнього і внутрішній боку стіни були заштукатурені глиною з піском, вапном і цементом.

Екодом в Чемалі - це експериментальне будову. Воно повинне показати, наскільки прийнятно в даних умовах застосування соломи в якості будівельного матеріалу і чи є в цьому економічна вигода.

Однак це не все. У 2005 році була реалізована ще одна цікава установка - свердловина на території самого кемпінгу. Чиста вода з цієї свердловини вилучається для самих різноманітних цілей.

У зв'язку з вищеописаним, у 2005 році кемпінгу було присвоєно значення Центру альтернативної енергетики і енергоосвещенія.

2.2. Досвід зарубіжних країн і Росії

За кордоном накопичився багатий досвід використання альтернативних видів енергії. Існує безліч інститутів, компаній-виробників, які реально працюють парки установок альтернативної енергетики.