Альтернативные источники электрической энергии в условиях Крайнего Севера

Рассмотреть проблемы энергетики Севера, найти пути их решения. Исследовать альтернативные источники электрической энергии в условиях Крайнего Севера.

Аннотация статьи
солнечная энергия
дизельная электростанция
энергия ветра
Ключевые слова

Районы децентрализованного энергоснабжения занимают около 60% территории России и находятся главным образом на севере страны. Решить проблемы энергетики северных регионов только за счет крупного энергостроительства невозможно ни в ближайшей, ни в отдаленной перспективе. В зоне Российского Севера эксплуатируются более 12 тысяч дизельных электростанций (ДЭС) мощностью от 100 кВт до 3.5 МВт; средний расход завозимого дорогостоящего топлива составляет на каждой из них от 360 (на современных ДЭС) до 480 (на старых ДЭС). К этим электростанциям следует добавить и почти такое же количество мелких котельных (только в районах Дальнего Востока их число достигает 5 тысяч). На Севере эксплуатируются две атомные станции – Кольская мощностью 1760 МВт (на ее долю приходится 48% суммарной мощности электростанций Мурманской области) и Билибинская на Чукотке мощностью 68 МВт. В энергетическом балансе Севера свыше 70% мощностей приходится на экологически «грязные», органические виды топлива – уголь, мазут и дрова, завоз которых весьма дорог. Поэтому все острее становится проблема экологизации северной энергетики, которая должна стать более эффективной в экстремальных условиях Севера. Она должна базироваться на сочетании возобновляемых энергоресурсов (ГЭС, геотермальные ТЭС, ветроэлектростанции, ТЭС, работающие на местном природном газе, и т.д.) и малых атомных источников энергии, в частности плавучих атомных теплоэлектростанций (ПАТЭС).

В условиях Крайнего Севера перспективны мобильные атомные станции небольшой мощности. Оборудуются такие ПАТЭС теми же реакторами (КЛТ-40С), что и атомные ледоколы. Принципиальные преимущества мобильных станций – в компактной форме отходов и отсутствии выбросов продуктов сгорания. Перспективно использование на Севере и геотермальных ресурсов. Артезианские бассейны термальных вод выявлены в Саяно-Байкальской горной системе, в Бурятии (здесь насчитывается около 400 термальных источников), в Якутии, на севере Западной Сибири, Чукотке (здесь известны 13 высокотермальных источников с суммарным дебитом 166 л/с). Самый «горячий» район – Курило-Камчатский вулканический пояс. На Камчатке выявлено 70 групп термальных источников, 40 из них имеют температуру около 100°С. Только наиболее крупные источники дают столько тепла, сколько можно получить от сжигания 200 тыс. т угольного топлива. Себестоимость получения 4.2 ГДж тепла в системах геотермального теплоснабжения Камчатки в 10 раз ниже, чем в котельных Петропавловска-Камчатского. Недавно введена в строй Верхне-Мутновская геотермальная станция установленной мощностью 8 МВт, состоящая из двух агрегатов. В ближайшее время планируется расширить Верхне-Мутновскую и Паужетскую ГеоТЭС (до 25 МВт), а на Курильских островах возвести еще и Океанскую ГеоТЭС.

Россия обладает колоссальным суммарным потенциалом энергии ветра. Чтобы стимулировать развитие ветроэнергетики необходимо использовать для размещения ветряков офшорную зону Крайнего Севера. Здесь ветер развивает максимальную скорость и очень редко затихает. Это береговая линия Баранцева, Белого, Карского морей. Расположение в этих зонах ветровых электроустановок позволяет не беспокоиться о расположении жилых домов, ветер тут относительно постоянен. Развивая эту отрасль в данных регионах страны, позволит сократить затраты на поставку углеродного топлива, что может благоприятно сказаться на развитии регионов. Например, при размещении 90 ветроэлектроустановок (ВЭУ) в данных местах можно получить на выходе 2-4 Гвт в секунду. С финансовой точки зрения проекты с использованием ветроэнергетики дорогостоящие, но при успешной их реализации, прибыль будет колоссальной.

Биоресурсы Севера также являются дополнительным источником энергоснабжения. Дрова и отходы первичной древесины используются на малых тепловых электростанциях.

В восточных приарктических районах Якутии могут быть задействованы установки по выработке солнечной энергии. В холодном климате увеличивается потенциал производства солнечной энергии. Чем ниже окружающая температура, тем эффективнее работают солнечные фотоэлементы: при 0°C солнечный элемент будет иметь на 10% более высокий КПД, чем при 20°C. В итоге среднегодовое поступление солнечной энергии в Арктике в дневное время может доходить до 2-5 кВт/ч, а в отдельных районах до 5-6 кВт/ч. Солнечные электростанции работают в Ямало -Ненецком автономном округе, в поселках Батагай, Бетенкес Батамай, Джаргалах, селах Дулгалах, Куду-Кюэль, Улуу, Юнкюр, Верхняя Амга, Столбы, Иннях Тойон-Ары, Куберганя, Эйик, Дельгей. Суммарная мощность вырабатываемой ими энергии составляет около 1,4 мВт. Помимо солнца и ветра, есть еще и гидроэнергетика. В одной только Мурманской области насчитывается 17 гидроэлектростанций, в Якутии 2, в Архангельской области 1. Вблизи поселка Ура-Губа в Мурманской области работает Кислогубская приливная электростанция (ПЭС) мощностью 1,7 МВт. В губе Долгая-Восточная на Кольском полуострове скоро начнется строительство Северной ПЭС, мощностью уже в 12 МВт при годовой выработке энергии 23,8 млн. кВт/ч. Это будет первая приливная электростанция в России, которая выйдет на промышленный уровень генерации энергии. В Мезенском заливе Белого моря планируется строительство еще одной приливной электростанции, мощностью 8 ГВт.

Огромные пространства редконаселенного Севера в первую очередь нуждаются в децентрализованной автономной системе энергообеспечения, независимой от дорогостоящих поставок органического топлива. Альтернативная энергетика, построенная на использовании возобновляемых источников энергии, может стать той путеводной звездой, которая выведет Российский Север из продолжительного социально-экономического кризиса на путь устойчивого развития.

Текст статьи
  1. Голубчиков С. Энергия. 2002, N 11. С. 35-39, [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://www.rosteplo.ru/Tech_stat/stat_shablon.php?id=283 (дата обращения 23.09.2023).
  2. Никонов, И. А. Эффективность и выгодность развития ветроэнергетики на севере России / И. А. Никонов. – Текст: непосредственный // Молодой ученый. – 2020. – № 36 (326). – С. 17-20. [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://moluch.ru/archive/326/73435/ (дата обращения: 23.09.2023).
  3. Альтернативная энергетика в Арктике. [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://goarctic.ru/work/alternativnaya-energetika-v-arktike/ (дата обращения: 23.09.2023).
Список литературы