|
Aktualności
|
|
Informacje
Numery
Numer 03/2003
Tam gdzie system energetyczny nie dociera. „Biełomorie” rozjaśni mrok?
|
|
|
Rosnące problemy utylizacji nieodnawialnych zasobów paliw do wytwarzania energii kierują badania uczonych ku coraz szerszemu wykorzystaniu źródeł odnawialnych takich jak Słońce, woda i wiatr. Podczas gdy paliw organicznych wystarczy przy obecnym tempie zużycia jedynie na najbliższych kilkadziesiąt (gaz ziemny i ropa naftowa) do 300 (węgiel) lat, to potencjał źródeł odnawialnych jest praktycznie niewyczerpalny i wręcz nieograniczony: energia promieniowania słonecznego padającego na Ziemię w ciągu 30 minut jest dostateczna dla pokrycia potrzeb całej ludzkości w ciągu roku.
|
W celu efektywnego wykorzystania zasobów energetycznych przyrody należy spełnić następujące warunki: odbiorca musi uzyskać zasilanie mocą o wymaganej wartości i jakości napięcia, cena energii musi być konkurencyjna w stosunku do innych źródeł, a oddziaływanie na środowisko ograniczone do akceptowalnego minimum. Każde z tych wymagań stanowi niełatwy problem techniczno-organizacyjny, zaś ich kompleksowe spełnienie okazuje się – jak na razie – zadaniem niewykonalnym przy tradycyjnym podejściu do utylizacji energii odnawialnej. Wyjątkiem jest współpraca elektrowni wodnych i wiatrowych z siecią elektroenergetyczną, dzięki czemu możliwa jest seryjna produkcja urządzeń wytwórczych a odbiorcy uzyskują energię o żądanych parametrach. Natomiast samodzielne zasilanie odbiorców z niezależnych źródeł mocy nie zapewnia odpowiedniej wartości i jakości dostarczanej energii. Aby zapewnić odbiorcom zasilanie mocą o wymaganej wielkości (zwłaszcza szczytowej) i parametrach napięcia z autonomicznych źródeł energii, konieczne jest wdrożenie skomplikowanych rozwiązań techniczno-organizacyjnych, których koszt przewyższa ponad 10-krotnie cenę samego źródła. Do chwili obecnej na rynku elektroenergetycznym nie pojawiły się układy urządzeń umożliwiające samodzielną współpracę źródeł mocy z odbiorcami przy spełnieniu powyższych wymagań.
W rosyjskich ośrodkach badawczo-rozwojowych elektroenergetyki opracowano nową koncepcję funkcjonowania niezależnych źródeł mocy (zwłaszcza o niskim potencjale wytwórczym) w sieciach nie przyłączonych do systemu elektroenergetycznego. Układ urządzeń służących do efektywnego wykorzystania energii o niskim potencjale wytwórczym określono terminem „zespołu elektroenergetycznego”. Badania prowadzone w Rosji od początku lat 80. zaowocowały opracowaniem nowatorskiej technologii bezprzerwowego zasilania odbiorców przez źródła odnawialne małej i średniej mocy. Na bazie tego rozwiązania przyjęto plan elektryfikacji północnych obszarów kraju, pozbawionych dostępu do systemu elektroenergetycznego. Jednak w wyniku kryzysu w roku 1998 finansowanie tego przedsięwzięcia w ramach programu „Biełomorie” zostało wstrzymane.
W obecnych układach elektroenergetycznych do odległego użytkownika dociera energia elektryczna, jednak znaczna jej część jest po drodze bezpowrotnie stracona. Strat tych pozwala uniknąć wykorzystanie „zespołu elektroenergetycznego”, którego działanie opiera się na mechanizmie niektórych procesów przyrodniczych, a mianowicie na stopniowym gromadzeniu energii i użyciu jej w pewnych warunkach z mocą znacznie większą od mocy doprowadzanej do zasobnika. Takie podejście umożliwia maksymalne przybliżenie źródła do odbiorcy (eliminując straty przesyłu i rozdziału energii) i zapewnia mu zasilanie mocą o wymaganej wielkości i parametrach w żądanym czasie. „Zespół elektroenergetyczny” jest modułowym układem złożonym z trzech podstawowych bloków: turbogenerator wiatrowy lub wodny, blok automatyki, sterowania i zabezpieczeń oraz blok zasobników energii. Dla potrzeb zespołu rosyjscy konstruktorzy wykonali turbogeneratory nowego typu o zunifikowanej budowie i przeznaczeniu, tj. bez trudu można adaptować je zarówno do napędu wodnego jak i wiatrowego. Zamiast turbogeneratorów przewiduje się także zastosowanie baterii słonecznych, agregatów prądotwórczych, zasilania z sieci elektroenergetycznej, a nawet w awaryjnych sytuacjach siły pociągowej zwierząt, przy czym moc tych źródeł może być 10 do 60 razy mniejsza od zapotrzebowanej mocy szczytowej. Użycie zasobnika energii elektrycznej i przekształtnika energoelektronicznego pozwala na zasilanie odbiorników dowolnego typu.
Podczas gdy użycie „zespołów elektroenergetycznych” zapewnia uniezależnienie odbiorców od zasilania z zewnętrznej sieci elektrycznej, to jednocześnie umożliwia tworzenie lokalnych powiązań między źródłami w celu ich efektywniejszego wykorzystania.
Dotychczasowe podejście do wykorzystania odnawialnych źródeł energii zakłada ich współpracę z systemem elektroenergetycznym, przy czym ekonomicznie uzasadnione jest instalowanie i przyłączanie źródeł o mocy rzędu 1 MW. Budowa i eksploatacja źródeł małej mocy rzędu jednostek i dziesiątek kW jest nieopłacalna w przypadku dostępnego zasilania z sieci. Mimo wielkich zainstalowanych mocy wytwórczych i zasięgu, system elektroenergetyczny obejmuje zaledwie 30% bezkresnych obszarów Rosji. Nadal liczne są zasiedlone tereny, do których doprowadzenie linii przesyłowych jest ekonomicznie nieopłacalne. Aktualnie takie skupiska ludności zasilane są przez spalinowe agregaty prądotwórcze, lecz wysokie koszty paliwa i jego transportu, a także eksploatacji i remontów maszyn podnoszą cenę wytwarzanej energii elektrycznej do 4 USD/kWh. Dzięki łączeniu źródeł mocy oraz odbiorców w lokalne sieci, możliwe jest obniżenie podanej ceny do około 0,6 USD/kWh, niemniej jednak nie rozwiązane pozostają problemy zapewnienia jakości energii i szkodliwego wpływu agregatów na środowisko naturalne. Dopiero rezygnacja z zasady równości mocy wytwarzanej i zużywanej w porze szczytowego zapotrzebowania na rzecz akumulacji energii elektrycznej generowanej przez niewielkie źródła autonomiczne umożliwi kompleksowe spełnienie wymagań stawianych efektywnemu wykorzystaniu energii odnawialnej.
Według rosyjskich naukowców, koncepcja rozproszonych, odnawialnych źródeł z układami gromadzenia energii elektrycznej, usytuowanych w pobliżu jej odbiorców może w przyszłości stać się alternatywą dla wielkich, uciążliwych dla środowiska elektrowni.
Na podstawie: S. N. Kuzniecow „Effektiwnoje ispolzowanie nizkopotencjalnych istocznikow energii”, Energetika i Promyszlennost Rossii 6/2002 przygotował Piotr Olszowiec
|
|
|
|
