YpKBnaq101

К реактору и обслуживающим его системам относятся: собственно реактор с биологической защитой (и др. виды защиты), теплообменники, насосы или газодувные установки, осуществляющие циркуляцию теплоносителя; трубопроводы и арматура циркуляции контура; устройства для перезагрузки ядерного горючего; системы спец. вентиляции, аварийного расхолаживания и др.

Для предохранения персонала АЭС от радиационного облучения реактор окружают биологической защитой, основным материалом для которой служат бетон, вода, серпантиновый песок. Оборудование реакторного контура должно быть полностью герметичным. Предусматривается система контроля мест возможной утечки теплоносителя, принимают меры, чтобы появление не плотностей и разрывов контура не приводило к радиоактивным выбросам и загрязнению помещений АЭС и окружающей местности.

Оборудование реакторного контура обычно устанавливают в герметичных боксах, которые отделены от остальных помещений АЭС биологической защитой и при работе реактора не обслуживаются, Радиоактивный воздух и небольшое количество паров теплоносителя, обусловленное наличием протечек из контура, удаляют из необслуживаемых помещений АЭС спец. Системой вентиляции, в которой для исключения возможности загрязнения атмосферы предусмотрены очистные фильтры и газгольдеры выдержки. За выполнением правил радиационной безопасности персоналом АЭС следит служба дозиметрического контроля.

При авариях в системе охлаждения реактора для исключения перегрева и нарушения герметичности оболочек ТВЭЛов предусматривают быстрое (в течение несколько секунд) глушение ядерной реакции; аварийная система расхолаживания имеет автономные источники питания.

Наличие биологической защиты, систем спец. вентиляции и аварийного расхолаживания и службы дозиметрического контроля позволяет полностью обезопасить обслуживающий персонал АЭС от вредных воздействий радиоактивного облучения.

Экономичность АЭС определяется её основным техническим показателями: единичная мощность реактора, энергонапряжённость активной зоны, глубина выгорания ядерного горючего, коэффициента использования установленной мощности АЭС за год.

За годы, прошедшие со времени пуска в эксплуатацию первой АЭС, было создано несколько конструкций ядерных реакторов, на основе которых началось широкое развитие атомной энергетики в нашей стране. Персонал 9 российских АЭС составляет 40.6 тыс. человек или 4% от общего числа населения занятого в энергетике. 11.8% или 119.6 млрд. Квч. всей электроэнергии, произведенной в России выработано на АЭС. Только

41

на АЭС рост производства электроэнергии сохранился : в 2000 году планируется произвести 118% от объема 1999 года.

АЭС, являющиеся наиболее современным видом электростанций имеют ряд существенных преимуществ перед другими видами электростанций: при нормальных условиях функционирования они абсолютно не загрязняют окружающую среду, не требуют привязки к источнику сырья и соответственно могут быть размещены практически везде, новые энергоблоки имеют мощность практически равную мощности средней ГЭС, однако коэффициент использования установленной мощности на АЭС (80%) значительно превышает этот показатель у ГЭС или ТЭС. Об экономичности и эффективности атомных электростанций может говорить тот факт, что из 1 кг урана можно получить столько же теплоты, сколько при сжигании примерно 3000 т каменного угля.

Значительных недостатков АЭС при нормальных условиях функционирования практически не имеют. Однако нельзя не заметить опасность АЭС при возможных форс-мажорных обстоятельствах: землетрясениях, ураганах, и т. п. - здесь старые модели энергоблоков представляют потенциальную опасность радиационного заражения территорий из-за неконтролируемого перегрева реактора.

Итак, учитывая результаты существующих прогнозов по истощению к середине – концу следующего столетия запасов нефти, природного газа и других традиционных энергоресурсов, а также сокращение потребления угля (которого, по расчетам, должно хватить на 300 лет) из-за вредных выбросов в атмосферу, а также употребления ядерного топлива, которого при условии интенсивного развития реакторов-размножителей хватит не менее чем на 1000 лет можно считать, что на данном этапе развития науки и техники тепловые, атомные и гидроэлектрические источники будут еще долгое время преобладать над остальными источниками электроэнергии. Уже началось дорожание нефти, поэтому тепловые электростанции на этом топливе будут вытеснены станциями на угле.

Некоторые ученые и экологи в конце 1990-х гг. говорили о скором запрещении государствами Западной Европы атомных электростанции. Но исходя из современных анализов сырьевого рынка и потребностей общества в электроэнергии, эти утверждения выглядят неуместными.

Лекция 3. Состояние и перспективы использования нетрадиционных и возобновляемых источников энергии.

1.Традиционные и нетрадиционные источники энергии. 2.Основные объекты нетрадиционной энергетики России.

42

августа 2003 г. утверждена «Энергетическая стратегия России на период до 2020 г.». Одним из направлений данного документа является рассмотрение возможностей использования возобновляемых источников энергии.

Стратегическими целями использования возобновляемых источников энергии и местных видов топлива являются:

•сокращение потребления невозобновляемых топливноэнергетических ресурсов;

•снижение экологической нагрузки от топливно-энергетического комплекса;

•обеспечение децентрализованных потребителей и регионов с дальним и сезонным завозом топлива;

•снижение расходов на дальнепривозное топливо.

•необходимость развития возобновляемой энергетики определяется ее ролью в решении следующих проблем:

•обеспечение устойчивого тепло- и электроснабжения населения и производства в зонах децентрализованного энергоснабжения, в первую очередь в районах Крайнего Севера и приравненных к ним территориях. Объем завоза топлива в эти районы составляет около 7 млн. т нефтепродуктов и свыше 23 млн. т угля;

•обеспечение гарантированного минимума энергоснабжения населения и производства в зонах централизованного энергоснабжения, испытывающих дефицит энергии, предотвращение ущербов от аварийных и ограничительных отключений;

•снижение вредных выбросов от энергетических установок в городах и населенных пунктах со сложной экологической обстановкой, а также в

•местах массового отдыха населения.

По имеющимся оценкам, технический потенциал ВИЭ в России составляет порядка 4,6 млрд. т.у.т. в год, что превышает современный уровень энергопотребления России, составляющий около 1,2 млрд. т.у.т. в год. Экономический потенциал НВИЭ определен в 270 млн. т у.т. в год, что составляет около 25% от годового внутрироссийского потребления. В настоящее время экономический потенциал ВИЭ существенно увеличился в связи с подорожанием традиционного топлива и удешевлением оборудования возобновляемой энергетики за прошедшие годы. Данные о потенциальных возможностях нетрадиционных и возобновляемых источников энергии в России приведены в таблице 2.

Доля возобновляемой энергетики в производстве электроэнергии составила в 2002 г. около 0,5% от общего производства или 4,2 млрд. кВт·ч, а объем замещения органического топлива – около 1% от общего потребления первичной энергии или около 10 млн. т.у.т. в год.

44

В соответствии с Федеральной целевой программой «Энергоэффективная экономика» на 2002-2005 годы и на перспективу до 2010 года финансирование мероприятий по эффективному энергообеспечению регионов на основе использования НВИЭ и местных видов топлива в 2002-2010 гг. составит около 57 млрд. рублей, что составляет менее 1 % от общего объема финансирования Федеральной программы. В структуре финансирования основная часть расходов (92 %) приходится на внебюджетные источники (таблица 2.).

Примечание:

(*) По приближенной оценке ресурсы геотермальной энергии в верхней толще глубиной

до 3 км составляют около 180·106 млн. т.у.т., а пригодные для использования – примерно 20·106 млн. т.у.т;

(**) В качестве экономического потенциала взята оценка запасов первоочередного освоения геотермальных вод и парогидротерм с использованием геоциркулярной технологии;

(***) Низкопотенциальная энергия земли, воздуха и воды, промышленных и бытовых

стоков.

Таблица 3. Финансовые расходы по разделу 7 «Эффективное энергообеспечение регионов, в том числе северных и приравненных к ним территорий на основе использования НВИЭ и местных видов топлива» в соответствии с Федеральной целевой программой «Энергоэффективная экономика» на 2002-2005 годы и на перспективу до 2010 года

45

Положительным фактором для развития НВИЭ в России является начавшееся создание законодательной базы. В 1996 г. Законом «Об энергосбережении» установлена правовая основа применения электрогенерирующих установок на НВИЭ, состоящая в праве независимых производителей этой электроэнергии на подсоединение к сетям энергоснабжающих организаций.

В 1999 г. Государственной Думой и Советом Федерации был принят Закон «О государственной политике в сфере использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии». Однако в дальнейшем он был отклонен Президентом РФ (25 ноября 1999 г.). Попытки разработать новый законопроект начались в 2004 г. по инициативе РАО «ЕЭС России» в связи с отсутствием нормативных и регламентирующих документов для практической реализации проектов по НВИЭ.

Предполагается разработка документов двух уровней: федерального и отраслевого. В первом случае – это проект закона о возобновляемых источниках энергии, предусматривающий систему мер поддержки возобновляемой энергетики. Во втором – документы по изысканиям, проектированию, экспертизе проектов станций и агрегатов, правила их эксплуатации, правила их присоединения к сетям общего пользования, уточнения расчетов и обоснования тарифов и т.д. Разработка документов ведется под контролем Федеральной гидрогенерирующей компании ОАО «Гидро-ОГК», созданной в декабре 2004 г. рамках реформирования российской электроэнергетики (одной из задач компании является развитие в России энергетики на базе возобновляемых источников энергии).

2. Основные объекты нетрадиционной энергетики России.

Остановимся теперь подробнее на действующих и строящихся энергоустановках возобновляемой энергетики. На рис. 1 приведена карта России с указанием на ней мест расположения наиболее крупных объектов возобновляемой энергетики.

46

Ставропольская ГеоТЭС с использованием двухконтурных энергоустановок. В качестве теплоносителя применяется термальная вода с температурой 165 °C, добываемой с глубины 4,2 км. Технологическая схема ГеоТЭС была разработана в ЭНИН им. Кржижановского. Кроме указанных геотермальных теплоэлектростанций разработан проект и выполнено технико-экономическое обоснование Океанской ГеоТЭС на о. Итуруп в Сахалинской области суммарной мощностью 1-й и 2-й очередей 30 МВт. Находится в эксплуатации Курильская ГеоТЭС мощностью 0,5 МВт.

Месторождения парогидротерм имеются в России только на Камчатке и Курилах, поэтому геотермальная энергетика не может играть значительную роль в масштабах страны в целом. Но для указанных районов, энергоснабжение которых целиком зависит от привозного топлива, геотермальная энергетика способна радикально решить проблему энергообеспечения.

Всвое время в бывшем СССР широкое распространение получили малые ГЭС, которые затем были законсервированы или списаны. Сейчас есть предпосылки возврата к малым ГЭС на новой основе, за счет производства современных гидроагрегатов мощностью от 10 до 5860 кВт.

Внастоящее время действуют около 50 микроГЭС мощностью от 1,5 до 50 кВт, в том числе каскад ГЭС на р. Толмачева мощностью трех очередей около 45 МВт.

Вобласти ветроэнергетики созданы образцы отечественных ветроэнергетических установок (ВЭУ) мощностью 250 и 1000 кВт, находящиеся в опытной эксплуатации. Налаживается сотрудничество с зарубежными организациями и фирмами, имеющими большой опыт в этой области.

Недалеко от г. Элиста планируется строительство крупной Калмыцкой ВЭС, проектная мощность которой составляет 23 МВт. Первая очередь была построена на базе ВЭУ «Радуга-1» мощностью 1,0 МВт и с июля 1995 г. подключена к энергосистеме Калмыкии. Установка работает в круглосуточном режиме. В Ростовской области в составе «Ростовэнерго» работает ВЭС, известная как ВЭС-300. В ее составе 10 ВЭУ мощностью по 30 кВт каждая. ВЭУ предоставила немецкая компания HSW в рамках проекта »Эльдорадо Винд». Заполярная ВЭС мощностью 1,5 МВт (г. Воркута) успешно эксплуатируются с 1993 года. Она построена на базе шести установок АВЭ-250 российско-украинского производства мощностью 200-250 кВт каждая.

Виюле 2002 г. при поддержке датской компании «SЕАS Energi Service A.S.» состоялось открытие крупной ВЭС возле поселка Куликово Калининградской области. Куликовская ВЭС состоит из 21 ВЭУ датского производства мощностью 225 кВт каждая, суммарная мощность составляет 5,1 МВт. В дальнейшем планируется создание в Калининградской области

48

первой ком-мерческой ветроэлектрической станции морского базирования мощностью 50 МВт. Ветропарк будет построен в 500 метрах от берега на шельфе Балтийского моря.

Подготовлено технико-экономическое обоснование Приморской ветровой электростанции общей мощностью 30 МВт. В качестве основного технологического оборудования приняты комплексные автоматизированные ВЭУ фирмы «Радуга» единичной мощностью 250 и 1000 кВт, поставляемые заводом укрупненными блоками максимальной заводской готовности. ВЭС будет размещается на мысе Лукина, где планируется установить 80 ВЭУ мощностью 250 кВт, и на мысе Поворотном – 10 ВЭУ мощностью 1,0 МВт. Кроме перечисленных ВЭС в эксплуатации находятся до 1500 ветроустановок различной мощности (от 0,08 до 30 кВт).

ВРоссии в настоящее время работают несколько комплексов с биогазовыми установками, среди них: в Подмосковье – птицефабрика «Новомосковская», животноводческая ферма «Поярково» агрофирмы «Искра» Солнечногорского района Московской области, Сергачевская птицефабрика в Нижегородской области. В Российской отраслевой программе «Энергосбережение в АПК» на 2001-2006 годы, в разных областях, запланировано строительство 126 биогазовых установок. Кроме этого имеются технические разработки по использованию биогаза в качестве автомобильного топлива.

Ввосьмидесятые годы в Крыму была построена первая экспериментальная солнечная электростанция СЭС-5 мощностью 5 МВт с термодинамическим циклом преобразования энергии, а также экспериментальный комплекс сооружений с солнечным тепло- и хладоснабжением. В 60-70-е годы появились также фотоэлектрические установки автономного электроснабжения. К концу 80-х годов в бывшем

СССР в эксплуатации находились солнечные установки горячего

водоснабжения с общей площадью около 150 тыс.м 2, а производство

солнечных коллекторов доходило до 80 тыс. м2 в год.

В 1968 г. в Кислой губе на побережье Баренцева моря появилась экспериментальная Кислогубская ПЭС мощностью 0,4 МВт, на строительстве которой был впервые использован отечественный прогрессивный метод наплавного строительства плотины. На ПЭС был установлен один обратимый капсульный агрегат французской фирмы «Нейрпик». Кислогубская ПЭС является научной базой ОАО «Научноисследовательский институт энергетических сооружений». В последние годы станция не эксплуатировалась, но июне 2003 г. руководством Мурманской области и РАО «ЕЭС России» принято совместное решение о ее восстановлении. Гидроагрегаты для восстановления станции и увеличения ее мощности заказаны на предприятии «Звездочка» г. Северодвинск Архангельской области.

49

В качестве перспектив развития приливной энергетики в России следует отметить проекты Мезенской ПЭС на Белом море (19200 МВт), Тугурской ПЭС на Охотском море (7980 МВт). Колоссальные мощности проектируемых ПЭС, обусловленные природными условиями, требуют большое число (по нескольку сотен) гидроагрегатов на каждой станции, длительные сроки строительства, огромные капиталовложения как непосредственно в строительство ПЭС, так и в мероприятия по их адаптации в рамках энергосистемы). Все это делает создание этих ПЭС предметом отдаленного будущего.

Лекция 4. Транспортирование и потребление тепловой и электрической энергии.

1. Регулирование, контроль и учет потребления энергоресурсов.

1. Регулирование, контроль и учет потребления энергоресурсов.

Бурное развитие производства средств учета тепла, начавшееся после внедрения Правил учета тепловой энергии и теплоносителя 1995 года, позволило вплотную приблизиться к цивилизованным формам взаимоотношений между поставщиками и потребителями энергоносителей, принятыми во всех ведущих экономических державах. Расчеты потребителей с поставщиками энергоносителей по нормативным значениям медленно, но верно отходят в прошлое. Это отрадный факт.

О необходимости полного приборного учета потребления энергоносителей говорилось многократно. Более того, в Гражданском кодексе Российской Федерации закреплена норма, по которой расчет за энергоносители должен производиться по фактическим данным, установленным с помощью приборов учета. Таким образом, внедрение узлов учета это не только приближение к цивилизации, но и выполнение закона.

Вместе с этим, даже если будет обеспечен полный и всеобъемлющий учет потребления энергоносителей, реального улучшения качества энергоснабжения мы не получим. Причин этому несколько, главная из которых – централизованное энергоснабжение, когда рынок энергоносителей сосредоточен в руках 2-3 крупных компаний. Ситуация сложилась таким образом, что отношения между потребителями и

50