Значение энергетики
Виды энергетики
Теплоэнергетика
Конденсационные электростанции (КЭС)
Теплоэлектроцентрали (ТЭЦ)
Атомная энергетика
Радиоактивные отходы (РАО)
Аварии на АЭС
Гидроэнергетика
Гидроэлектростанции (ГЭС)
Гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС)
Альтернативная энергетика
Солнечная энергия
Ветровая энергия
Энергия приливов
Геотермальная энергия (ГеоТЭС)
Энергия биомассы
Энергетика Кыргызстана
Структура электроэнергетики Кыргызстана
Гидроэнергетика Кыргызстана
Теплоэнергетика Кыргызстана
Альтернативная энергетика Кыргызстана
Перспективы энергетики Кыргызстана
Чтобы понять значение чего-либо, необходимо представить, что этого нет. Какова станет наша жизнь?
Значение энергетики переоценить сложно, ведь это:
√ Промышленность (оборудование, технологии)
√ Освещение
√ Транспорт
√ Быт (холодильник, стиральная машина, утюг, телевизор, пылесос, фен, магнитофон, компьютер,…)
√ Тепло, пищеприготовление,…
Вверх ↑
1. Традиционная
2. Альтернативная (нетрадиционная)
Вверх ↑
Традиционная энергетика
Большинство электроэнергии мира до сих пор вырабатывается на тепловых электростанциях (ТЭС) - в мире > 60 % (63), в СНГ > 70 %, в КР < 20 % (все данные без учета АЭС)
Механизм преобразования энергии на ТЭС: тепловая энергия ' механическая ' электрическая
Главный недостаток всех ТЭС - использование невозобновляемых источников энергии.
Вверх ↑
Составляют большую часть предприятий теплоэнергетики, поэтому их часто так и называют ТЭС.
Рассмотрим негативные стороны КЭС (в дальнейшем все негативные стороны будем обозначать знаком " - ")
- интенсивное загрязнение атмосферы на относительно небольшой территории (к тому же на КЭС чаще используют низкосортный высокозольный уголь, что усугубляет ситуацию)
- истощение природных богатств (ценного органического сырья)
Это были экологические минусы, но т.к. природопользование это "экономика + экология", необходимо рассмотреть и экономическую сторону вопроса
- низкий КПД (30-35 %)
- КЭС сильно привязаны к источникам топлива, т.к. перевозить некачественный уголь (с содержанием углерода около 30 %) невыгодно. Поэтому его сжигают на местах добычи, а транспортируют уже электроэнергию
- удаленность от потребителя (большинство месторождений угля находится далеко от центров экономики - главного потребителя электроэнергии, а имеющиеся близ пром.центров ресурсы давно исчерпаны)
- потери электроэнергии при транспортировке (в СССР в 1990 г - 3 %)
Кроме отрицательных сторон у КЭС имеются и положительные (в дальнейшем все положительные стороны будем обозначать знаком " + ")
+ равномерная выработка энергии независимо от природных условий, сезонов года и времени суток
+ удаленность от потребителя способствует загрязнению атмосферы в малонаселенных районах (где мало других источников загрязнения - что удовлетворяет принципу равномерности распределения отходов), что способствует лучшему самоочищению атмосферы и не сказывается отрицательно на здоровье больших масс людей
Вверх ↑
+ Кроме электроэнергии вырабатывают тепло в виде горячей воды (бытовые нужды, отопление) и водяного пара (химическая промышленность, строительство) =>
+ КПД около 70%
- тяготеют к потребителю (привязанность),строятся не далее чем в 20-30 км от потребителя
- загрязняют атмосферу в местах массового скопления людей (особенно работающие на угле, газ - чище)
- значительные расходы на доставку топлива
- зависимость от других стран и регионов
Вверх ↑
Специфичная отрасль теплоэнергетики, поэтому часто выделяется в самостоятельную отрасль.
Механизм преобразования энергии на АЭС несколько усложняется: атомная (ядерная) энергия → тепловая → механическая → электрическая.
При грамотном подходе может быть самой экологически чистой отраслью энергетики.
Реакция деления урана была открыта в 1939 году. "Испытания" первых атомных бомб прошли 6 и 9 августа 1945 года в Хиросиме и Нагасаки. В СССР атомная бомба была создана в 1949 году (на каджисайском уране - Киргизия). Первая АЭС в мире была пущена в июне 1954 года в СССР - Обнинская АЭС, мощностью 5 000 кВт. Мощность современных АЭС достигает 4 млн. кВт (Ленинградская, Курская)
Сейчас АЭС имеются более чем в 30 странах мира и производят они около 17 % электроэнергии мира. Доля АЭС в этих странах различна: Литва - 80 %, Франция - 78 % (1997 г. - 91 %), ФРГ - 35 %, ЕС - 34 %, США - 33 %, Япония - 30 %, РФ - 10 %, б. СССР - 12 %, КР - 0 %.
Атомная энергетика использует уран-235 (изотоп), ведутся разработки по урану-238. По выделяемой энергии 1 кг урана-235 эквивалентен 2.500.000 кг лучшего угля.
Несмотря на неблагоприятное отношение к атомной энергетике у большинства населения Земли, она имеет массу положительных черт и преимуществ:
+ АЭС строят там, где нет других источников энергии
+ возможность максимально приблизить к потребителю
+ низкая себестоимость производимой энергии
+ сравнительно небольшие транспортные расходы
+ сбережение исчерпаемых и невозобновляемых, но очень необходимых человеку топливных ресурсов (которые давно уже пора перевести из топливных в органическое сырьё - не зря ещё Д.И. Менделеев заметил, что сжигать нефть - то же, что топить печь ассигнациями)
+ огромные, практически неисчерпаемые запасы сырья (1014 т при ежегодном потреблении не более 104 т)
+ не потребляет кислорода
+ требует минимальных транспортных расходов
+ относительно небольшое количество отходов, возможность их обогащения и повторного использования
Негативных черт у АЭС значительно меньше (но каковы!):
- качество отходов, их опасность и стойкость, радиоактивные захоронения
- тяжелейшие последствия аварий
Однако современные достижения НТР позволяют свести негатив АЭС к минимуму.
Вверх ↑
Изначально РАО захоранивали в контейнерах в глубоководных частях Мирового океана, много отходов осталось в хвостохранилищах (в Кыргызстане известны Майлисайское, Каджисайское). Контейнеры в океане уже начали разрушаться, хвостохранилища занимают огромные площади, размываются паводками, грозя попасть (и попадая) в водоемы. Это настоящее бедствие, борьба с которым требует колоссальных средств. Однако сейчас найдены более достойные варианты распоряжения РАО.
1. Твёрдые. Идеальный вариант и вторичное использование (если ещё недавно это было довольно дорогостояще, то сейчас имеются относительно недорогие технологии). Это также позволяет экономить ценное сырьё. Если все-таки решили захоронить (по принципу "умерла, так умерла" или "доктор сказал в морг, значит в морг"), то необходимо строить подземные хранилища РАО или экономически выгодно использовать отработанные шахты, заключая отходы в свинцово-железобетонный саркофаг.
2. Жидкие (самые распространенные). Выпаривают, смешивают с цементом, бетоном или битумом, превращая в твердые, а далее, как с твердыми.
3. Газообразные (наиболее редки). Фильтруются, опять-таки превращаясь в твердые и т.д.
Вверх ↑
Международное агентство по атомной энергетике (МАГАТЭ) разработало (в 1989 году) Международную (7-уровневую) шкалу аварий на АЭС. Первые три уровня называют происшествиями, т.к. не представляют значимой опасности для здоровья населения и для окружающей среды. Такая опасность начинает резко возрастать с четвёртого уровня - это уже аварии.
1-й - незначительные происшествия на АЭС
2-й - происшествия средней тяжести
3-й - серьёзные происшествия
4-й - аварии в пределах АЭС
5-й - аварии с риском для окружающей среды
6-й - тяжелые аварии
7-й - глобальная авария (катастрофа)
Всего с момента начала эксплуатации атомных станций в 14 странах мира произошло более 150 инцидентов и аварий различной степени сложности. Наиболее характерные из них: в 1957 г. - в Уиндскейле (Англия), в 1959 г. - в Санта-Сюзанне (США), в 1961 г. - в Айдахо-Фолсе (США), в 1979 г. - на АЭС Три-Майл-Айленд (5-й уровень - США), в 1986 г. - на Чернобыльской АЭС (7-й уровень, катастрофа - бывший СССР, сейчас Украина). Это и вызывает огромное недоверия у большинства жителей Земли к довольно перспективной отрасли энергетики.
К теплоэнергетике (а порой и к гидро) относят и геотермальные электростанции (геоТЭС), использующие нетрадиционные источники энергии, поэтому мы их рассмотрим в разделе "Альтернативная энергетика".
Вверх ↑
ГЭ использует энергию напора падающей или текущей воды, превращая при этом механическую энергию в электрическую. Доля ГЭС в мировом производстве неизменно снижается с 80-х годов ХХ века, когда она была равна 20 %. Но в ряде стран она занимает ведущее место: Норвегия - около 100 %, в Бразилии, Канаде, Швеции - более 50 %, в КР - более 80 %.
Вверх ↑
Строятся на реках. Что имеет массу как положительных, так и отрицательных последствий.
+ использование возобновляемых ресурсов
+ экономия топливных ресурсов (а также средств на их добычу, доставку)
+ обслуживающего персонала в 15 - 20 раз меньше, чем на ТЭС
+ КПД > 80 %
+ себестоимость электроэнергии в 5 - 6 раз ниже, чем на ТЭС
+ возможность регулирования стока воды
+ орошение полей (ирригационное значение)
+ защита прилегающих территорий от наводнений катастрофического характера
+ улучшаются условия судоходства (шлюзы, углубляется фарватер, затопляются пороги)
+ возможность разведения озерных пород рыб
+ рекреационное значение (возможности для развития массового отдыха)
- жесткая привязанность к рекам
- затопление земель (высокопродуктивных лугов, лесных массивов, населенных пунктов), особенно
велико на равнинных реках
- снижение скорости течения реки, замедление водообмена и самоочищения
- подтопление берегов, заболачивание, оползневые процессы
- изменение микроклимата окружающей территории
- сокращение стада ценных промысловых рыб
- повышение сейсмической активности в некоторых районах вследствие меняющегося уровня давления воды на литосферу
- развитие сине-зеленых водорослей
Вверх ↑
Строятся лишь в крупных промышленных районах.
+ снижают проблему энергетического голода в дневное время суток
+ минимальный вред окружающей среде, т.к. строятся на искусственных водоёмах
+ экономически обоснованы
- но экономически невыгодны (убыточны), т.к. потребляют электроэнергии больше, чем производят
1. Приливные электростанции по сути относятся к гидроэнергетике, но используют возобновляемые источники энергии, поэтому правильнее их рассматривать в разделе "Альтернативная энергетика".
Вверх ↑
К альтернативным источникам энергии относятся нетрадиционные возобновляемые источники:
1. Солнечная энергия
2. Энергия ветра
3. Энергия приливов
4. Геотермальная энергия
5. Энергия биомассы
и др.
Вверх ↑
Использовалась человеком издавна (душ, сушка,… витамин Д). В 1904 году появился первый солнечный преобразователь. Первые фотоэлектрические элементы появились в 50-х годах ХХ века, однако мощность их была невелика, а себестоимость произведенной ими электроэнергии неимоверна высока. Поэтому единственным потребителем солнечных элементов были производители игрушек и радиоприемников, которые использовали их, чтобы приводить в движение миниатюрные модели корабликов и самолетов, питать маленькие пляжные транзисторы, а позже - калькуляторы. В 60-х годах они получили широкое применение на космических спутниках. В 70-х годах солнечные батареи начали широко применяться в США на маяках береговой охраны, железнодорожных переездах, а в Австралии - на телевизионных и телефонных ретрансляторах. В 80-е годы Франция устанавливает солнечные модули в Сахаре, во Французской Полинезии (Океания). Этот опыт перенимается другими странами Африки и Центральной Америки. В 90-е годы солнечные батареи стали лучше (мощнее) и дешевле.
В СССР 1-я гелиоЭС (СЭС) была введена в 1985 году в Крыму - СЭС-5 (мощностью 5 тыс. кВт).
Сейчас гелиоэнергетические программы приняты более чем в 70 странах мира, лидерами являются США, Япония, Франция, Алжир. В Израиле правительство издало постановление об оснащении каждого дома солнечно-энергетической установкой (уже 2/3 израильтян пользуется "солнечной" горячей водой).
Наиболее распространены СЭС двух типов - 1) на фотоэлектрических элементах; 2) солнечно-газовые электростанции, которые зимой и ночью дают энергию за счёт газа, а днём и летом - за счёт Солнца. На солнечно-газовой электростанции используется система параболо-цилиндрических длинных отражателей в виде желоба. В его фокусе проходит труба с теплоносителем - дифенилом, нагреваемым до 350°С. Желоб поворачивается для слежения за солнцем, фокусируя солнечные лучи на трубе.
- / + + Солнечные элементы - одновременно наиболее сложная и наиболее простая солнечная технология, самый экологически чистый из всех источников энергии имеющихся на данный момент.
Вверх ↑
Также используется человеком издавна (парусный флот, мельницы - только в России до революции их было около 250 000). Для нормальной работы ВЭС требуется скорость ветра 4 - 5 м/с, а наибольшей эффективности установки достигают при ветре в 6 - 9 м/с. В мире сейчас работает более 30 тысяч ветроустановок разной мощности. Размещать ВЭС выгодно и удобно в областях гор и пустынь, здесь лидерами являются США (чаще крупные ВЭС) и Австралия (небольшие ВЭС на отдаленных фермах). В Западной Европе ветровые установки размещают на прибрежном мелководье и на крышах домов. Здесь лидерами по производству ветроэлектроэнергии являются Германия (10% от всей электроэнергии), Дания, Франция, Великобритания, Бельгия, Нидерланды.
Разработаны и действуют так называемые циклонные электростанции мощностью до ста тысяч киловатт, где теплый воздух, поднимаясь в специальной 15-метровой башне и смешиваясь с циркулирующим воздушным потоком, создает искусственный "циклон", который вращает турбину. Такие установки намного эффективнее и солнечных батарей и обычных ветряков.
- ВЭС не безвредны: они мешают полетам птиц и насекомых, шумят, отражают радиоволны вращающимися лопастями. Однако в сравнении с традиционными ЭС - это несущественный вред экологии.
Вверх ↑
ПЭС используют энергию напора, который создается между морем и отсеченным от него заливом. Часть залива отгораживается плотиной. Во время прилива залив наполняется, вращая турбины, а во время отлива происходит обратный процесс, сопровождающийся также выработкой турбинами электроэнергии. Наиболее выгодно использовать для строительства ПЭС длинные, узкие и неглубокие заливы, где высота приливов наиболее высока. Приливная волна достигает 17-18 м в заливе Фанди, 15 м - в проливе Ла-Манш, 13м - в Охотском море (Пенжинская губа на Камчатке), 10 м - в Белом море. ПЭС можно строить и в местах, где приливы достигают и 1-2 метров.
Первая приливная электростанция мощностью 240 МВт была пущена в 1966 г. во Франции в устье реки Ранс, впадающей в пролив Ла-Манш, где средняя амплитуда приливов составляет 8,4 м. Существуют также проекты крупных ПЭС мощностью 320 МВт (Кольская) и 4000 МВт (Мезенская) на Белом море, где амплитуда приливов составляет 7-10 м.
Подсчитано, что потенциально приливы и отливы могут дать человечеству примерно 70 млн миллиардов киловатт-часов в год. Для сравнения: это примерно столько же энергии, сколько может дать использование в энергетических целях разведанных запасов каменного и бурого угля, вместе взятых.
+ полностью отсутствует затопление территории
+ возобновляемость
+ экономия топливных ресурсов
+ минимальный вред окружающей среде (немного страдают обитатели моря)
Вверх ↑
ГеоТЭС используют глубинную энергию Земли.
В СССР первая геоТЭС мощностью 5 МВт была построена в 1966 г. на юге Камчатки (в долине реки Паужетки). В 1980 г. ее мощность составляла уже 11 МВт. В Италии, в районах Ландерелло, Монте-Амиата и Травеле, работают 11 таких станций общей мощностью 384 МВт. ГеоТЭС действуют также в США (Калифорния, Долина Больших Гейзеров), Исландии (у озера Миватн), Новой Зеландии, Мексики и Японии. Столица Исландии Рейкьявик получает тепло исключительно от горячих подземных источников.
Наиболее широкое применение геотермальная энергия получила в целях санаторно-курортного лечения, отопления домов и теплиц.
+ дешевизна
+ возобновляемость
+ экономия топливных ресурсов
+ экологическая чистота
- жёсткая привязанность к источникам
- недостаточное развитие технологий
Вверх ↑
Сырьё: отходы животноводства, древесные отходы (опилки, ветки, листья), трава, отходы растениеводства, отходы пищевой промышленности (виноделие, сахарный тростник и т.п.), пищевые отходы, отфильтрованная субстанция канализационных отходов,…
При гниении биомассы (навоз, умершие организмы, растения ) выделяется биогаз с высоким содержанием метана, который и используется для обогрева, пищеприготовления, выработки электроэнергии и пр.
Кстати, в конце процесса остаётся сухой остаток - являющийся прекрасным удобрением для полей. Много идей посвящено выращиванию быстрорастущих водорослей и загрузке их в такие же биореакторы, а также подобному использованию других органических отходов ( стеблей кукурузы, тростника и пр).
Крупные установки имеются в США, Германии, Бразилии. Большое распространение в некоторых странах (Китай, Индия и др.) получили малые установки, утилизирующие отходы одной семьи (в Китае этих установок уже более 40 млн.).
+ экономия топливных ресурсов
+ кроме всего прочего решается проблема огромных масс отходов
+ удобно использовать в сельских районах, куда тянуть газопровод экономически невыгодно, а сырья здесь, как правило, - немеренно.
+ решается проблема с удобрениями (через 2-3 недели - прекрасное органическое удобрение)
Вверх ↑
На территории Киргизии в 1917 году действовало пять электростанций общей мощностью 485 кВт. В 20-е годы был построен ряд мелких электростанций. Лишь в 1934 году в Киргизии была создана сеть ЛЭП. Этот год и считают годом рождения национальной энергетики.
Сейчас в КР действует 20 ЭС общей установленной мощностью 3,5 млн. кВт, которые производят 11 - 14 млрд. кВт.ч электроэнергии в год. Протяженность ЛЭП в КР сейчас около 70 тыс. км. Они объединены в Единую энергосистему (недавно закончено её второе кольцо). Протяженность магистральных тепловых путей около 500 км.
Вверх ↑
1. Гидроэнергетика - производит более 80 % электроэнергии
2. Теплоэнергетика - менее 20 %
Вверх ↑
Гидроэнергетический потенциал КР составляет 142,5 млрд. кВт.ч ,но освоен он лишь на 9 %. По гидроресурсам наша республика занимает третье место среди стран СНГ после России и Таджикистана, а на душу населения - второе после Таджикистана. Только на реке Нарын и ее притоках можно построить 22 гидроэлектростанции (построено только 6) с ежегодной выработкой электроэнергии порядка 30 млрд. кВт.ч. срок окупаемости капиталовложений на строительство ГЭС составляет от 2 до 8 лет. В КР имеются прекрасные возможности для строительства каскадных ГЭС, что значительно удешевляет себестоимость производимой электроэнергии.
Крупнейшая в КР Токтогульская ГЭС введена в эксплуатацию в 1975 году (Кетмень-Тюбинская долина). Установленная мощность - 1,2 млн. кВт. Высота плотины - 215 м. Уникальный гидроэнергетический и ирригационный узел.
Вторая по мощности (800 тыс. кВт) Курпсайская ГЭС является каскадной с Токтогульской и находится ниже неё по течению р. Нарын. Введена в 1982 году. Далее вниз по Нарыну расположены Таш-Кумырская (450 тыс. кВт), Шамалдысайская (240 тыс.), Уч-Курганская (180 тыс. кВт - здесь впервые в мире была установлена опытная двухперовая турбина). В Нарынской области находится Ат-Башинская ГЭС (40 тыс. кВт).
Гидростроительство в КР продолжается. На участке р. Нарын между устьем р. Кокомерен и Токтогульским водохранилищем строится каскад Камбаратинских ГЭС (мощность крупнейшей из них № 1 - 1,6 млн. кВт).
Огромен гидроэнергетический потенциал малых рек (70 млрд. кВт.ч), но он практически не используется.
Вверх ↑
В КР имеются лишь ТЭЦ и котельные. Но, исходя из природных условий, ресурсов и экологии, можно заметить, что этого итак много. В перспективе (к сожалению, неблизкой) эта отрасль обречена.
Крупных ТЭЦ в КР - две. Бишкекская ТЭЦ-1 введена в 1977 году, работает на угле, газе и мазуте. Её мощность постоянно увеличивается (сейчас - около 700 тыс. кВт). Топливо для неё привозное, поэтому в годы независимости остро стоит вопрос о её обеспечении. Более 100 лет может удовлетворять её потребности Каракечинский угольный бассейн (Нарынская область), но доставка топлива оттуда затруднена, а строительство "транскиргизской" ж/д остается пока неисполнимой (и неисполняемой) мечтой.
ТЭЦ г. Ош имеет мощность около 60тыс. кВт.
При Союзе в Бишкеке было начато строительство ТЭЦ-2 (западная окраина), но пришла независимость, а вместе с ней неспособность самостоятельно осуществлять столь грандиозные проекты. Оптимально сейчас её перепрофилировать в мусороперерабатывающий завод, но и эта идея из разряда долгоиграющих - зреет уже около 10 лет.
Вверх ↑
Наш край (похожий на рай) имеет прекрасные условия для развития этой отрасли.
1. Солнечная энергия - одно из главных богатств КР (очень часто мы ощущаем себя даже чересчур богатыми в этом отношении). На 1 кв. м поверхности КР от дневного светила поступает более 1 кВт лучистой энергии в час. Количество солнечных дней (в условиях континентального климата) значительно, а гаснуть Солнце (как утверждают учёные) начнет минимум через миллиард лет (поразмышляем о перспективности или не стоит?). И техническая база для того, чтобы обуздать энергию Солнца, у нас имеется. Существуют (и в прямом, и в переносном смысле) в республике два завода - в Орловке и Таш-Кумыре, которые могут выпускать фотоэлектрические солнечные батареи по ценам ниже мировых (т.е. их можно будет выставлять их и на мировой рынок). В общем, есть всё, - нет только гелиоЭС.
2. Энергия ветра может дать электроэнергии в 100 раз больше, чем сейчас вырабатывают все ЭС страны. ? территории КР занимают горы, где штиль столь же редкое явление, как белый медведь в Антарктиде. Конечно, существуют и объективные трудности при строительстве ЭС в горах, но … В КР нет ни одной ВЭС. Был проект, по которому пропеллеры "ветряков" усыпали бы склоны Боомского ущелья, неся свет всей Иссык-Кульской области, но … А как бы обрадовались мини-ВЭС чабаны и другие жители отдаленных горных районов.
3. Энергия биомассы в КР почти не используется. Имеются лишь единичные установки. Навоз жалко?
4. Геотермальные источники (в КР их более 30) используются лишь в санаторно-курортном хозяйстве, т.к. мощность их невелика.
Вверх ↑
√ КЭС - нет, т.к. топливные ресурсы невелики.
√ ТЭЦ - невелики, т.к. мало крупных городов, где их целесообразно строить + см. выше.
√ ГЭС - огромные, т.к. в КР около 30 тысяч рек, речушек и ручьев + низкая себестоимость + возобновляемость + относительная экологическая чистота.
√ АЭС - нет, т.к. сейсмичность высока, хотя сырье имеется.
√ ГАЭС - нет, т.к. нет необходимости (в мощный пром. центр КР превратится, видимо, не скоро).
√ ПЭС - нет, морей и океанов в КР нет. А на Иссык-Куле приливы незначительны.
√ ГеоТЭС - мизерны из-за малого количества и незначительной мощности источников.
√ ГелиоЭС и ВЭС - огромны.
√ Энергия биомассы - неплохие перспективы, т.к. навоза и прочих с/х отходов у нас много.
Вверх ↑
к оглавлению
