Альтернативная энергетика на Алтае

Министерство  образования и науки Российской Федерации

Алтайский государственный  технический 

университет им. И.И. Ползунова 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Альтернативная  энергетика НА алтаЕ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                                           Выполнил:

                                                                                                   студент группы АиАХ-82

                                                                            Бедин А.И

                                                                          Проверил:

                                                                        Свит П.П

Барнаул 2010

          Введение

         В настоящее время  в республике Алтай – серьезная  энергетическая проблема. Зависимость  от не республиканских источников и нехватка энергии создают проблемы. Годовое потребление электроэнергии на душу населения здесь в 2,6 раза меньше, чем в Алтайском крае, и в 4 раза меньше, чем по России в целом. Выход из положения администрация республики нашла в строительстве крупной ГЭС на реке Катунь. Однако это еще не начатое строительство имело широкий негативный отклик в рядах экологов. В качестве альтернативы ГЭС (вместе с проблемами, которые она вызовет) предлагается освоение альтернативной энергетики.

         В настоящей работе рассматривается целесообразность использования на территории Алтая  солнечной и ветровой энергий  в качестве источников электроэнергии.

          Современная энергетика республики Алтай

         Республика Алтай  в настоящее время переживает энергетический кризис. Годовая потребность республики в элекроэнергии около 0,5 млрд. кВт/ч. За 2003 год потребление элекроэнергии в республике Алтай составило 450 млн кВт/ч . Потребление электроэнергии республикой за последние 10 лет установилось на уровне 420-450 млн. кВт.ч, по 2000 кВт.ч/год на душу населения, что в 2 раза ниже этого показателя по Алтайскому краю, а в сравнении со средним показателем по России - ниже в 4 раза. Дефицит электроэнергии является фактором, препятствующим социально-экономическому развитию переработки сельскохозяйственной продукции, лекарственно-технического сырья, деревообработки, рекреации и т.д. Установлен жесткий лимит на потребление электроэнергии бюджетными организациями, включая школы и больницы.

         В 2004 году на Алтае  значительно выросли энерготарифы – в полтора раза. С каждым годом увеличивается отрыв от других сибирских регионов по этому параметру. Для сравнения: тарифы в республике на 18% превышают тарифы в Алтайском крае, на 20% — в Новосибирской области. Стоимость киловатта на Алтае в 2,5 раза выше, чем в Красноярском крае, в 3,7 раза выше, чем в Иркутской области, и в 4,7 раза превышает тарифы Хакасии. Впрочем, это не вполне корректное сравнение, поскольку стоимость электричества, вырабатываемого ГЭС и ТЭЦ, сильно разнится.

         Сейчас в республике действует только Чемальская ГЭС и несколько мелких установок, по большей части индивидуальных.

         Чемальская  ГЭС построена в 1935 году силами заключенных Сибирского управления лагерей особого назначения. На стройке работало до 1000 заключенных, причем 700 из них содержалось в зоне, на месте стройки ГЭС.

         Сейчас  ГЭС обеспечивает электрическом  только санаторий и несколько  жилых домов. Ее мощность составляет 500 л.с. Причем система работает около 75 лет без ремонта. Некогда Чемальская ГЭС обслуживала все села Эликмонарского района. 

    Ресурсы Алтая для развития альтернативной энергетики 

         1. Солнечная энергия

         Для характеристики солнечной энергии использовались статистические данные наблюдений на метеостанциях и постах республики Алтай: Горно-Алтайск, Кызыл-Озек, Яйлю, Чемал, Кош-Агач, Кара-Тюрек, Бертек.

         Динамика изменения  количества часов солнечного сияния примерно равноценна для всех постов и станций. Поэтому изобразим  ее в виде диаграммы средних среди  станций значений (рис. 1).

         Рис.1 Среднее месячное число часов солнечного сияния 

         Как теперь видно, ход  часов сияния равномерен в течении  года. Минимум приходится на зиму (в  конце декабря – начале января), а максимум – на лето (в июле). При этом количество часов солидное. В месяце из 30 дней количество светлых часов в наших широтах составляет до 390. В республике Алтай это количество выдерживается от 100 до 300. В среднем по республике за год наблюдается 181 час солнечного сияния. При этом довольно редки бессолнечные дни. Например, в Кош-Агаче в период с 1951 по 1965 гг число дней без солнца составило в среднем 12 в год.

         Низкая облачность в Кош-Агачском районе приводит к  хорошей освещенности территории. Поэтому  Кош-Агачский район является лидером  России по количеству солнечных дней в году (более 2,7 тыс. часов за год).

         Таблица 1

         Среднее месячное количество часов солнечного сияния [по 16]

         Также в Кош-Агаче наименьшее число дней без солнца. Таковых дней за год здесь наблюдалось максимум 33 (в 1960), тогда как для большинства метеостанций Алтая это ниже даже среднегодовых показателей (таблица 2).

         Таблица 2

         Сумма дней без солнца за год 

         2. Ветровая энергия 

         Для характеристики ветрового режима мы использовали статистические данные из сборника «Справочник по климату СССР». К сожалению, эти  сборники содержат старые (однако по-прежнему актуальные) данные. В некоторых случаях часть данных была неучтена, в некоторых случаях статистический набор был настолько мал, что он не использовался. Для анализа выбраны следующие метеостанции: Ак-кем, Беля, Бертек, Горно-Алтайск, Кара-Тюрек, Катанда, Кош-Агач, Кызыл-Озек, Онгудай, Турочак, Уландрык, Усть-Кан, Усть-Кокса, Усть-Улаган, Чемал, Яйлю.

         В таблице 3 представлены результаты подсчетов средних месячных и годовых скоростей ветра.

         Таблица 3

         Средняя месячная и  годовая скорости ветра в республике Алтай (м/сек)  

Рис. 2  Средняя годовая скорость ветра (м/сек)

         Из таблицы видно, что в целом на территории республики Алтай наблюдаются довольно незначительные скорости ветра. (Более существенны они на равнинной территории Алтайского края, где использование ветровой энергии многозначительно более полезно)

                 а)        б)

                 в)        г)

д) 

         Рис.3 Изменение среднемесячных скоростей ветра по станциям республики Алтай 

         Построив графики  изменения среднемесячного изменения скоростей ветра, определяются следующие тенденции. Большинство метеостанций показывают, что зимой климат Горного Алтая характеризуется тихой зимой, слабо подверженной ветрам. Такое «затишье» наблюдается с ноября по март. Сильных ветров в это время почти не случается. В марте начинает резко возрастать скорость ветра, пиковое значение которого достигается апреле-мае. Далее скорости затихают до июля. В июле и августе ветра также слабые. С конца августа скорости начинают возрастать, но не столько резко, как в мае. Вторая волна ускорения ветров менее сильная, чем первая. Она длится до конца октября – начала ноября, затем ветра вновь затихают.

         При этом годовые  амплитуды изменения данного  показателя для одних станций  незначительны (до 0,5 м/сек), но для других это значение колеблется до 2,5 м/сек (Бертек, Горно-Алтайск, Кош-Агач).

         Особую динамику имеют графики по данным метеостанций Беля, Кара-Тюрек, Чемал, Яйлю. Эти метеостанции находятся очень близко к предгорьям Алтая, вероятно, сказывается влияние климата равнинного Алтая. Эти станции имеют похожие с предыдущими показатели, однако за тем исключением, что зимы здесь не столь спокойны. Зимнее «затишье» замещено повышенными скоростями ветров. 
 

         3 Следствия  

         Солнечная энергия. Республика Алтай располагает богатыми солнечными ресурсами. Здесь очень высокая освещенность территории солнечным светом, т.е. приходит много энергии. Причем приход энергии осуществляется равномерно и стабильно в течении года. Это означает бесперебойное и стабильное обеспечение большим количеством энергии.

         Ветровая  энергия. Очень неоднозначно обстоит вопрос с использованием этого ресурса. Считается, что использование ветряков для прибыльной добычи элекроэнергии возможно при скоростях ветра свыше 4 м/сек. Метеостанций с таким показателями выделяется лишь три – Беля, Кара-Тюрек и Чемал. Особенно значим Кара-Тюрек с средней годовой скоростью ветра 5,68 м/сек. Т.к. эта территория находится совсем недалеко от центра республики и вблизи наибольшей концентрации населения, то построив здесь ветропарк, возможно прибыльное производство электроэнергии.

         Т.к. ветра Горного  Алтая не имеют стабильности, т.к. их скорости меняются по сезонам, то возникает  проблема с неравномерностью выработки  энергии. В летний период на большинстве  метеостанций возникнет необходимость останавливать производство и искать иные источники. В противном случае работа ветропарка в летний период будет неэффективна и убыточна.

         При этом велика роль случайных ветров, достигающих существенных скоростей (таблица 4). Месяц с наибольшими скоростями – май. 

         Таблица 4

         Максимальные скорости ветров за время наблюдений (м/сек)

         В целом не рекомендуется интенсивное развитие ветровой энергетики в республике Алтай, т.к. скорости ветра здесь не существенны. Субъект, соседствующий с республикой Алтай – Алтайский край, - многозначительно более перспективен для этих целей.

           Производители и  проектировщики в  России 

         В России есть несколько  заводов по производству и проектированию биогазовых установок: Москва (Центр «ЭкоРос», Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства), Барнаул (Алтайский региональный центр нетрадиционной энергетики и энергосбережения), Омск (Сибирский институт прикладных исследований ООО «СИПРИС»).

         Несмотря на то, что  в России есть компании-производители  фотоэлектрических систем, однако рынок  фотоэнергетики в России отсутствует. При этом российская продукция фотоэнергетики хорошо раскупается зарубежом.

         Производители солнечных  батарей и модулей в России: Рязань (ОАО «Рязанский Завод Металлокерамических Приборов»), Москва (ООО «Совлакс»), поселок Правдинск Москвоской области (АО Правдинский завод источников тока «Позит»), Москва (Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства), г. Реутов Московской области (НПО «Машиностроение»), Москва (ЗАО Телеком-СТВ), Рязань (ЗАО «ОКБ завода Красное знамя»), Москва (Московский энергетический институт), Краснодар (ОАО «Сатурн»), Москва (АО «Новые и возобновляемые источники энергии»).

         Производители ветроустановок и ветрогенераторов: г. Жуковский (НВФ НОТЕКА), Екатеринбург (Научно-производственная компания «Ветроток»), Хабаровск (СП «Компания ЛМВ Ветроэнергетика»), Новосибирск (ЗАО «Элмотрон»), Санкт-Петербург (завод «Азимут-Электроприбор»), Москва (АООТ «Тушинский машиностроительный завод»), Кувандык  Оренбургской области (АО «Долина»), Зеленоград Ростовской области (ВНИПТИМЭСХ), Москва (СКБ «Искра»), Москва (ТОО «Молинос»), Москва (Кампания «Сапсан»),  Москва (ОАО «Московский машиностроительный завод “Вперед”»).