Статья: Оценка перспектив использования возобновляемых источников энергии на базе малой гидроэнергетики в Ростовской области

Мощность гидроэлектростанции (кВт) определяется по формуле:

.

Удельное потребление воды гидроэлектростанцией на выработку 1 кВт·ч электроэнергии или 1 кВт мощности выражается величинами удельного объема воды (м³/кВт·ч) и удельного расхода воды (м³/с на 1 кВт), что приводит к выражениям:

, .

Величины удельной выработки электроэнергии (кВт·ч/м³) и удельной мощности (кВт·с/м³) определяется обратными величинами и :

, .

На основе данных расчетов предлагается создавать малые ГЭС на ирригационных и водохозяйственных объектах в качестве сопутствующих элементов действующих комплексов [11-13].

Результаты и обсуждение

По результатам проведенных расчетов наиболее перспективными створами для устройства малых ГЭС на водохозяйственных комплексах Ростовской области являются 16 функционирующих ГТС. Показатели суммарной мощности и производства электроэнергии на малых ГЭС оцениваются в 66,6 МВт (или 570 млн кВт·ч в год).

На рисунке 1 представлена схема размещения малых ГЭС на ГТС Ростовской области. На рисунке 2 представлена схема размещения малых ГЭС на судоходных гидроузлах рек Дон и Северский Донец.

Рисунок 1 - Схема размещения малых ГЭС на ГТС Ростовской области

Рисунок 2 - Малые ГЭС Ростовской области на судоходных гидроузлах рек Дон и Северский Донец

На рисунках 3-5 представлены сооружения, на которых возможно строительство малых ГЭС.

Рисунок 3 - Садковский сброс ДМК в Веселовское водохранилище (автор фото Г. Л. Лобанов)

Рисунок 4 - Водосброс Пролетарского водохранилища и концевой сброс Пролетарского канала (автор фото Г. Л. Лобанов)

Рисунок 5 - Водосброс Веселовского водохранилища и регулятор на Новоманычской дамбе (автор фото Г. Л. Лобанов)

В Ростовской области имеются хорошие условия для устройства малых ГЭС. Места для их строительства располагаются в близлежащих населенных пунктах с подъездными путями, соединяющими здания и сооружения ГЭС с основными автодорогами.

По результатам водно-энергетических расчетов осуществлен выбор основного гидротурбинного оборудования и определена стоимость ГЭС (таблица 2).

Расчетные показатели экономической эффективности малых ГЭС, способных обеспечить заданную выработку при различных значениях планируемой дисконтированной нормы прибыли, определялись на аналогичных объектах и представлены в таблице 3.

Таблица 2 - Характеристика перспективных малых ГЭС в Ростовской области

Таблица 3 - Экономическая эффективность малых ГЭС

Полученные данные свидетельствуют о высокой экономической эффективности и инвестиционной привлекательности проектов малых ГЭС на территории Ростовской области.

В соответствии с проведенными расчетами при реализации такого сценария развития по использованию ВИЭ на малых ГЭС в Ростовской области до 2020 г. замещение органического топлива может составить ежегодно около 1,0 млн т условного топлива. При этом объемозамещение природного газа за счет использования ВИЭ составит до 1,003 млрд м³ в год, а сокращение выбросов в атмосферу парниковых газов на малых ГЭС - свыше 1,5 млн т в год. На рисунке 6 представлены фактические цены и прогноз их уровня на топливо в РФ (до 2020 г.).

Рисунок 6 - Фактические цены и прогноз уровня цен на топливо

Основными этапами комплексного решения по вводу малых ГЭС являются:

- проведение обследования водных объектов с целью выявления мест размещения малых ГЭС;

- разработка концепции развития малой гидроэнергетики региона и обоснование инвестиций;

- составление бизнес-плана для первоочередных малых ГЭС;

- подготовка проектно-сметной документации;

- прохождение экспертизы;

- авторский надзор за строительством;

- изготовление и поставка оборудования;

- проведение шеф-монтажных и пусконаладочных работ;

- сдача ГЭС в эксплуатацию.

Рост энергопотребления в Южном и Северо-Кавказском Федеральных округах представлен в таблице 4.

Прогнозные показатели роста производства электроэнергии в Российской Федерации и на юге России в соответствии с растущим спросом представлены на рисунке 7.

Таблица 4 - Рост энергопотребления в регионах Южного и Северо-Кавказского Федеральных округов

Рисунок 7 - Прогнозные показатели роста производства электроэнергии в соответствии с растущим спросом в Российской Федерации, ЮФО и СКФО

Выводы

1. Выполненная оценка гидроэнергетического потенциала для создания малых ГЭС с учетом их возможного размещения на действующих ГТС в Ростовской области позволила выявить, что суммарная установленная мощность ГЭС составит 66,67 МВт со среднегодовой выработкой электрической энергии до 570 млн кВт·ч.

2. По результатам расчетов наиболее перспективными створами для устройства малых ГЭС на водохозяйственных комплексах Ростовской области являются 16 функционирующих сооружений, имеющих перепады между верхним и нижним бьефами от 2 до 10 м и более.

3. Выработка электрической энергии на малых ГЭС в значительной степени снижает антропогенную нагрузку на природную среду в зонах их действия. При этом за счет использования ВИЭ объемозамещение природного газа может составить до 1,003 млрд м³ в год, сокращение выбросов парниковых газов в атмосферу - свыше 1,5 млн т в год.

4. Использование малых ГЭС на объектах действующих ГТС позволит снизить себестоимость электроэнергии, потребляемой в целях орошения земель и работы систем сельскохозяйственного водоснабжения.

Список использованных источников

1 Перспективы развития возобновляемых источников энергии в России / В. Г. Николаев [и др.]; под ред. В. Г. Николаева. - М.: Атмограф, 2009. - 456 с.

2 Дуб, А. В. Технологии на вырост / А. В. Дуб // В мире науки. - 2015. - № 4. - С. 32-38.

3 Ковальчук, М. В. Конвергенция наук и технологий - прорыв в будущее / М. В. Ковальчук // Российские нанотехнологии. - 2011. - № 1-2. - Т. 6. - С. 13-23.

4 Уэббер, М. Задача для всей планеты / М. Уэббер // В мире науки. - № 4. - 2015. - С. 65-71.

5 Кокорин, А. О. Изменение климата и Киотский протокол - реалии и практические возможности / А. О. Кокорин, И. Г. Грицевич, Г. В. Сафонов. - М., 2004. - 64 с.

6 Абакумов, В. А. Экологические модификации и критерии экологического нормирования / В. А. Абакумов. - Л.: Гидрометеоиздат, 1991. - С. 18-40.

7 Дерябин, В. Н. Оценка водохозяйственного использования малых рек с учетом экологических особенностей / В. Н. Дерябин, И. М. Ширяк // Проблемы рационального использования и охраны малых рек. - Красноярск, 1982. - С. 126-132.

8 Грабб, М. Киотский протокол. Анализ и интерпретация / М. Грабб, К. Вролик, Д. Брэк. - М.: Наука, 2001. - 303 с.

9 Государственный доклад о состоянии и использовании водных ресурсов Российской Федерации в 2009 г. - М.: НИА-Природа, 2010. - 288 с.

10 Повышение эффективности использования оросительной воды природно-техническими системами в сельскохозяйственном производстве [Электронный ресурс] / В. Л. Бондаренко, Н. А. Иванова, А. В. Кувалкин, Г. Л. Лобанов // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации: электрон. периодич. изд. / Рос. науч.-исслед. ин-т проблем мелиорации. - Электрон. журн. - Новочеркасск: РосНИИПМ, 2015. - № 3(19). - 16 с. - Режим доступа: http:rosniipm-sm.ru/archive?n=113&id=126.

11 Проблемы и перспективы использования водных ресурсов в агропромышленном комплексе России: монография / В. Н. Щедрин [и др.]; под общ. ред. В. Н. Щедрина. - М.: ЦНТИ «Мелиоводинформ», 2009. - 342 с.

12 Обеспечение безопасности гидротехнических сооружений мелиоративного назначения / В. Н. Щедрин [и др.]. - М.: ЦНТИ «Мелиоводинформ», 2010. - 88 с.

13 Малик, Л. К. ВИЭ для устойчивого развития / Л. К. Малик // Энергия: экономика, техника, экология. - 2008. - № 2. - С. 42-46.

References

1 Nikolaev V.G. 2009. Perspektivy razvitiya vozobnovlyaemykh istochnokov energii v Rossii [Prospects for the development of renewable energy sources in Russia]. Moscow, Atmograf Publ., 456 p. (In Russian).

2 Dub A.V. 2015. Tekhnologii na vurost [Technology to grow into]. V mire nauki [In the world of science]. no. 4, pp. 32-38. (In Russian).

3 Kovalchuk M.V. 2011. Konvergentsiya nauk i tekhnologiy-proryv v budushchee [Convergence of Science and Technology - a breakthrough into future]. Rossiiskie nanotekhnologii [Russian Nanotechnologies]. no. 1-2, vol. 6, pp. 13-23. (In Russian).

4 Webber, M. 2015. Zadacha dlya vsey planety [The Problem for the Entire Planet]. V mire nauki [In the world of science]. no. 4, pp. 65-71. (In Russian).

5 Kokorin A.O., Gritsevich I.G., Safonov G.V. 2004. Izmenenie klimata i Kiotskiy protokol - realii i prakticheskie vozmozhnosti [Climate Change and the Kyoto Protocol - Reality and Practical prospects]. Moscow, 64 p. (In Russian).

6 Abakumov V.A. 1991. Ekologicheskie modifikatsii i kriterii ekologicheskogo normirovaniya [Environmental Modifications and Criteria for Environmental Regulation]. Leningrad, Gidrometeoizdat Publ., pp. 18-40. (In Russian).

7 Deryabin V.N., Shirjak I.M. 1982. Otsenka vodokhozyaystvennogo ispolzovaniya malykh rek s uchetom ekologicheskikh osobennostey [Assessment of water use and management of minor rivers taking into account ecological features]. Problemy ratsionalnogo ispolzovaniya i okhrany malykh rek [ Problems of rational use and protection of minor rivers]. Krasnoyarsk, pp. 126-132. (In Russian).

8 Grubb M., Vrolik M., Brack D. 2001. Kiotskiy protokol. Analiz i interpretatsiya [Kyoto Protocol. Analysis and Interpretation]. Moscow, Nauka Publ., 303 p. (In Russian).

9 Gosudarstvennyy doklad o sostoyanii i ispolzovanii vodnykh resursov Rossiiskoy Federatsii v 2009 [National report on the status and water resources use of the Russian Federation in 2009]. Moscow, NIA-Priroda Publ, 2010, 288 p. (In Russian).

10 Bondarenko V.L., Ivanov N.A., Kuvalkin A.V., Lobanov G.L. 2015. Povyshenie effektivnosti ispolzovaniya orositelnoy vody prirodno-tekhnicheskimi sistemami v selskokhozyaistvennom proizvodstve [Improving the efficiency of irrigation water use by natural and technical systems in agricultural industry]. Nauchnyy Zhurnal Rossiyskogo NII Problem Melioratsii: elektronnnoe periodicheskoe izdanie [Journal of Science of the Russian Research Institute of Land Reclamation Problems]. Novocherkassk, Ros-NIIPM, no. 3(19). 16 р. Available: http:rosniipm-sm.ru/archiven=113&id=126. (In Russian).

11 Shchedrin V.N. 2009. Problemy i perspektivy ispolzovaniya vodnykh resursov v agropromyshlennom komplekse Rossii: monographya [Problems and prospects of water use in agroindustrial complex of Russia: monograph]. Moscow, CSTI “Meliovodinform” Publ., 342 p. (In Russian).

12 Shchedrin V.N. 2010. Obespechenie bezopasnosti gidrotekhnicheskikh sooruzheniy meliorativnogo naznacheniya [Ensuring the safety of hydraulic structures for meliorative purpose]. Moscow, CSTI “Meliovodinform” Publ., 88 p. (In Russian).

13 Malik L.K. 2008. Vozobnovlyaemyy istochnik energii dlya ustoychivogo razvitiya [Renewable Energy for Sustainable Development]. Energiya: ekonomika, tekhnika, ekologiya [Energy: Economy, Technology, Ecology]. no. 2, pp. 42-46. (In Russian).