А. П. Левцев, О. А. Кручинкина. Проблемы энергосбережения региона и пути их решения

А. П. ЛЕВЦЕВ, О. А. КРУЧИНКИНА

ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ РЕГИОНА И ПУТИ ИХ РЕШЕНИЯ

ЛЕВЦЕВ Алексей Павлович, заведующий кафедрой теплоэнергетических систем Национального исследовательского Мордовского государственного университета, доктор технических наук, профессор.

КРУЧИНКИНА Ольга Алексеевна, аспирант кафедры технического сервиса машин Национального исследовательского Мордовского государственного университета.

Ключевые слова: энергосбережение, энергоэффективность, энергоаудит, потенциал энергосбережения, мини-ГЭС, биогаз, ветроэнергетика, солнечные коллекторы, целевые показатели, центр энергосбережения, пилотные проекты

Key words: energy saving, energy efficiency, energy audit, energy saving potential, mini hydropower plant, biogas, wind energy, solar collectors, target indicators, Energy Efficiency Center, pilot projects

На основе анализа возобновляемых источников энергии и местных видов топлива, оценивается их потенциал на перспективу для Мордовии. Изложены проблемы реализации региональной целевой программы в области энергосбережения и энергоэффективности, показаны пути их решения с участием Мордовского государственного университета.

Basing on the analysis of renewable energy sources and local fuels their potential for Mordovia is evaluated. Problems in implementation of the regional target program in the field of energy saving and energy efficiency are discussed; the ways of solution implying participation of the Mordovia State University are shown.

Развитие экономики современной России в значительной степени обусловлено ростом активности энергосбережения. С 2011 г. в стране заработала федеральная целевая программа «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности России до 2020 года» и в связи с этим получили импульс развития и региональные программы энергосбережения. По многим направлениям (энергоаудит, установка коммерческих узлов учета, утепление фасадов зданий, замена стеклопакетов и др.) в 2011 г. 54 региона получили федеральную субсидию на реализацию ряда направлений типовых и оригинальных мероприятий и проектов, а также на проведение энергетических обследований. За 2012 г. в бюджетной сфере обеспечен практически полностью коммерческий учет энергетических ресурсов, успешно осуществляется замена оконных переплетов на стеклопакеты, утепляются фасады зданий и т. п. Однако темпы реализации направлений энергосбережения не отвечают современным требованиям, есть некоторые проблемы на региональном и федеральном уровне. Следует отметить, что сегодня энергосбережение набирает обороты, становится более массовым. В этих условиях региональные вузы должны занять лидирующие позиции по многим направлениям энергосбережения.

Энергосбережение начинается с оценки его потенциала. Чтобы оценить его масштабы достаточно сопоставить энергоемкости продукции развитых стран мира (стран Евросоюза, США, Китая) энергоемкость которых стремится к единому равновесному состоянию, чуть больше 0,1 по отношению к которому Россия отстает в 2,05 раза. В частности в федеральной целевой программе потенциал энергосбережения составляет 40 %. Для регионов, в которых нет собственных месторождений углеводородов, а потребность в энергоемких ресурсах растет, ставки должны делаться на реализацию потенциала возобновляемых источников энергии. Мини-ГЭС в Мордовии существовали до 50-х гг. XX в., их насчитывалось 99 шт. Они были сооружены практически на всех реках. Энергосбережение для Мордовии имеет особую актуальность: в республике нет собственных месторождений нефти и газа; потенциал возобновляемых источников энергии не превышает 10 %; из-за достаточно сурового климата (продолжительность отопительного периода составляет 209 суток) более 60 % потребляемых ТЭР приходится на нужды теплоснабжения; износ энергетических мощностей приближается к 70 % ; значительные потери при передаче электрической и тепловой энергии по сетям (14,5 и 19,0 % соответственно); вторичное использование тепла составляет менее 5 %.

Ветроэнергетика в Мордовии долгое время игнорировалась вследствие небольшой скорости ветра. В 1999 г. СНиП «Строительная климатология» был пересмотрен, скорость ветра увеличилась с 3,8 м/с до 5,8 м/с в отопительный период. Учитывая новые конструкции ветроустановок (ВЭУ) с вертикальной осью вращения, особенности ландшафта территории республики, определена расчетная мощность ВЭУ — 3 кВт. Если таких установок будет работать 1 тыс., то можно получить 3 МВт мощности.

Солнечная энергия одна из наиболее прогрессивных и бурно развивающихся в мире. Солнечные батареи и коллекторы используются повсюду. Учитывая суммарную солнечную радиацию в год и мощность солнечных коллекторов, если их будет 100 тыс. м², то можно будет получить 11,5 МВт электроэнергии.

Из местных видов топлива в республике имеются незначительные запасы торфа и горючих сланцев. Эти запасы расположены в труднодоступных местах четырех районов республики: Зубово-Полянский, Краснослободский, Ромо-дановский, Большеигнатовский. При добыче по 100 тыс. т можно получить 15 МВт электроэнергии.

В последние годы стала бурно развиваться биоэнергетика (биодизель, биоэтанол и биогаз). В Евросоюзе действует стандарт бензинов Е85 (85 % этанола и 15 % бензина).

Биогаз в больших масштабах можно получить на крупных свинофермах (13 объектов Бекона), если использовать 300 тыс. т свиного самосплавного навоза, то можно получить 11,5 МВт электроэнергии.

Региональная целевая программа «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности в Республике Мордовия на 2011—2020 гг.» разрабатывалась с учетом особенностей региона. Ее целевые показатели выше среднероссийских, при этом вся тяжесть реализации Программы ложится на первый период. Ее реализация должна идти по важнейшим направлениям энергосбережения (табл. 1).

В ходе реализации выявились и дополнительные направления, которые ежегодно корректируются. Финансирование мероприятий региональной программы за счет средств федеральной субсидии в 2011 г. по отношению план-факт представлено в табл. 2

Таблицы доступны в полной PDF-версии журнала.

На энергетических форумах, проводимых Министерством энергетики Российской Федерации, Министерством образования и науки Российской Федерации, Министерством экономического развития Российской Федерации, отмечалось, что необходимо переходить к мероприятиям, дающим наибольший эффект. В связи с этим нами разработано три проекта: 1) оптимизация тепловой схемы котельной, разработка и наладка гидравлического режима подачи тепловой энергии потребителю на 10 системах центрального теплоснабжения (СЦТ) в пяти муниципальных районах Мордовии (Ардатовском, Ковылкинском, Краснослободском, Торбеевском, Чамзинском) (стоимость реализации проекта составила 28,8 млн руб., в 2011 г. выполнена 1-я часть на сумму 6,09 млн руб.); 2) повышение энергоэффективности котлоагрегатов на основе глубокой утилизация тепла уходящих газов и непрерывной гидродинамической очистке за счет организации импульсного режима течения теплоносителя в конденсационном теплообменнике и котлоагрегате (на примере 10 СЦТ вышеуказанных муниципальных районов республики (стоимость реализации проекта — 25 млн руб.); 3) информационно-аналитическая система удаленного мониторинга функционирования систем централизованного теплоснабжения в 5 муниципальных районах РМ (стоимость реализации проекта — 13 млн руб.). Для включения этих проектов в Программу необходимо их реализовать на отдельных объектах, что сейчас и делается.

Разработки ученых университета позволили республике включиться во все направления энергосбережения. За 10 лет деятельности университета в области энергосбережения проводилась большая научная, учебно-научная, экспертная работа, оказывались энергоаудиторские, энергосервисные услуги.

Все направления деятельности в области энергосбережения вобрал в себя открытый учебно-научный центр «Мордовский центр энергосбережения» (УМЦ «МЦЭ»). Идет активная работа по модернизации и дооснащению учебно-научных лабораторий. Экспертная организация в области энергетики включилась в работу по экспертизе технических условий на подключение к системам централизованного энергоснабжения. Экспертно-технический центр по сертификации предприятий, организаций, учреждений в области повышения энергетической эффективности провел ряд экспертиз по энергоэффективности и готов в более широких масштабах выполнять такие работы. Приоритетным направлением в работе УМЦ «МЦЭ» является разработка пилотных проектов для теплоэнергетики и теплотехнологий. Центр располагает такими проектами. Они периодически подвергаются доработке под конкретного заказчика и проходят апробацию. В частности в 2012 г. для китайских коллег разрабатывался проект по интенсификации охлаждения двигателей внутреннего сгорания. Проект, посвященный теплопункту с импульсной циркуляцией теплоносителя, неоднократно становился лауреатом всероссийского конкурса в технопарке Нижегородской области и Республики Мордовия.

Таким образом, актуальными проблемами энергосбережения региона являются не только вопросы рационального использования ТЭР, но и грамотное применение возобновляемых источников энергии, местных видов топлива, качественное наполнение высокоэффективными пилотными проектами региональной целевой программы «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности в Республике Мордовия на 2011—2020 гг.», пропаганда и обучение ответственных за энергосбережение и повышение энергетической эффективности и т. п. Успешное решение указанных проблем возможно только при консолидации усилий органов исполнительной власти, энергетических компаний и ученых. Особое место в такой консолидации отводится УМЦ «МЦЭ», который удачно сочетает образовательную, опытно-конструкторскую и энергосервисную деятельность.

Поступила 06.11.2013.

A. P. Levtsev, O. A. Kruchinkina. Problems in Energy Saving and Ways of Solution

Basing on the analysis of renewable energy sources and local fuels their potential for Mordovia is evaluated. Considerable potential lies in mini hydropower plants. Until 1950's, there were 99 of them in Mordovia. Taking into consideration the flow of Mordovia's rivers and speed of currents, their present potential is estimated at 64 MW. Solar energy potential is estimated at 11.5 MW of electric energy. Taking into consideration new designs of wind turbines with a vertical axis of rotation and features of the landscape of the Republic's territory, the potential is about 3 MW. As for local fuels such as peat and shale, given their inaccessibility and production volume of 100 thousand tons for the four districts of the Republic, it will be possible to get 15 MW of electricity. Bioenergy (biodiesel, bioethanol and biogas), which is flourishing in the world, will provide 23 MW of electricity in the region due to 30 thousand hectares of land sowed with the crop of rape and the processing of 300 tons of pig manure.

The paper analyzes problems of implementation of the regional target program in the field of energy saving and energy efficiency, the ways of solution are shown implying participation of the regional University. A special place in the implementation of the regional target program takes the Educational and Scientific Center «Mordovia Centre for Energy Saving» at the Ogarev Mordovia State University, which was established in 2012. Subdivisions of this Center are well fit into most areas within the target program and work ahead. Currently, active work on upgrading and equipping of educational and research laboratories of the Center is done according to the Research University program. Expert organization in the field of energy got involved into the work on examination of technical conditions for connection to centralized power systems. Expert and Technical Center for Certification of Enterprises, Organizations and Institutions in the field of development of energy efficiency held a series of examinations to estimate the achieved rates of energy efficiency.

Priority direction in the work of the Center is to develop pilot projects in the field of heat power engineering for the region. There more than five such projects available in the Center. Two projects (pulse heat unit and optimization of thermal circuit of a boiler house) are introduced, three are recommended for implementation. The project designed for a heat unit with pulse coolant circulation, has repeatedly became winner of the National Competition held by the Technopark in the Nizhny Novgorod Region and in the Republic of Mordovia.

LEVTSEV Alexei Pavlovich, Doctor of Engineering Sciences, Full Professor, Head of the Department of Heat and Power Engineering Systems, National Research Mordovia State University.

KRUCHINKINA Olga Alekseyevna, Postgraduate at the Department of Technical Service of Machines, National Research Mordovia State University.