Технология и оборудование для преобразования энергии низконапорных природных и техногенных маловодных потоков воды в полезную мощность Автор идеи и руководитель проекта: д.т.н., заслуженный изобретатель РФ В.В.Миронов
Перспективы ВИЭ в России Чистая планета, бесконечные ресурсы…….. Россия располагает огромными ресурсами по всему набору видов возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Общая оценка производственного потенциала солнечной, ветровой, гидро- и геотермальной энергии, а также энергии биомассы, сточных вод и т. д. превышает 250 миллионов тонн условного топлива ежегодно, или около 30 процентов всех потребляемых первичных энергетических ресурсов России за год. Следует отметить, что детальные расчеты потенциала нетрадиционных ВИЭ в России производились в конце XX века. К настоящему времени они, по всей видимости, возросли с учетом повышения эффективности технологий ВИЭ. Несмотря на обеспеченность традиционными энергоносителями, Россия заинтересована в использовании ВИЭ, которые уже сегодня могут иметь несколько сфер применения. Во-первых, это энергообеспечение северных и других труднодоступных и удаленных районов, не подключенных к общим сетям, где живет более 10 миллионов человек. В целом «северный завоз» оценивается в 7 миллионов тонн нефтепродуктов и 23 миллиона тонн угля в год. При этом топливо доставляется водным, автомобильным и даже воздушным транспортом. Такое топливоснабжение обходится стране в 500 миллиардов рублей ежегодно. Себестоимость производства электроэнергии в таких регионах превышает 10 и даже 60 рублей за кВт-ч, а тепла рублей за 1 Гкал, что делает применение технологий ВИЭ коммерчески привлекательным. Основным мотивом развития ВИЭ в России должно стать обеспечение диверсификации топливно- энергетического баланса субъектов Российской Федерации и страны в целом. Такая диверсификация призвана стать элементом Концепции энергетической безопасности на долгосрочную перспективу. В России имеются все возможности создания оптимально диверсифицированного топливно- энергетического баланса, в котором равные доли будут приходиться на тепловую, газовую и угольную генерацию, АЭС и ВИЭ. Андрей КУЛАКОВ, руководитель отделения «Возобновляемая энергетика» общественной организации «Деловая Россия»
Гидроэнергия – разновидность солнечной энергии
Описание инновации Новое техническое решение относится к области гидроэнергетики, представляет собой линейный гидроагрегат, в котором кинетическая энергия потока воды преобразуется в электрическую и тепловую (когенерация энергии). Рекомендуется к использованию на маловодных, низконапорных природных и техногенных водотоках, с напорами порядка 1,0 - 2,5м.
Актуальность проекта В 2008г. принято дополнение к Закону об электроэнергетике, в котором есть раздел, посвященный возобновляемым источником энергии, в том числе малой гидроэнергетике. В 2008г. принято дополнение к Закону об электроэнергетике, в котором есть раздел, посвященный возобновляемым источником энергии, в том числе малой гидроэнергетике. В январе 2009г. подписано постановление Правительства РФ 1, о внедрении экологически- чистых источников энергии. В январе 2009г. подписано постановление Правительства РФ 1, о внедрении экологически- чистых источников энергии.
Конкуренты Косвенные конкуренты – ветровая и солнечная энергетика Прямые конкуренты –малые деривационные турбинные гидроэлектростанции и дизельные электростанции
Энергетический потенциал малых рек РФ (по данным фонда развития возобновляемых источников энергии «Новая энергия» ) Распределение гидроресурсов малых рек по территории РФ Сибирь – одна из наиболее перспективных территорий для развития малой гидроэнергетики в Российской Федерации Технический гидропотенциал малых рек Сибири позволяет построить малые ГЭС общей установленной мощностью более 38 ГВт Федеральный округ Теоретичес кий потенциал Техничес кий потен циал Северо-Западный48,615,1 Центральный7,62,9 Приволжский3511,4 Южный50,115,5 Уральский42,613,2 Сибирский469,7153 Дальневосточный ИТОГО по России1105,6357,1 Потенциал малых ГЭС в РФ (млрд. кВтч/год) 9
Карта-схема аномальных уклонов рек Томской области (по данным Б.В. Лукутина – Томский политехнический университет)
Схемы существующих безплотинных деривационных ГЭС
Схема инновационной русловой гидроэнергостанции
Описание имеющегося задела Теоретически обоснована возможность эффективного преобразования кинетической энергии потока воды в механическую работу привода короткоходовых линейных тепло и электрогенераторов. Изготовлен действующий прототип привода тепло и электрогенераторов. Технические решения запатентованы в РФ и, частично, за рубежом. Для реализации инновационного проекта имеется квалифицированная команда.
Патентная защита
Прототип привода линейных тепло и электрогенераторов
Протокол испытания прототипа привода линейных тепло и электрогенераторов
Устройство гидроагрегата
Устройство линейного электрогенератора
Стадии преобразования кинетической энергии потока воды в полезную мощность в инновационном гидроагрегате
Сравнение вариантов преобразования энергии потока воды в полезную мощность (водовод: длина - 136м., диаметр - 1,4м., перепад высот - 2м., скорость движения воды - 2,5м/с.)
Сравнение эффективности вариантов преобразования энергии потока воды в полезную мощность
Экономическая эффективность в РФ (дизельный агрегат: цена реализации энергии 20 руб/кВт.час.) Экономические показателиДизельный агрегат 400 кВт. Гидроагрегат 400кВт. 1Первоначальные инвестиции10 млн. руб.122,1 млн. руб. 2Стоимость кВт.час. энергии20 руб.3,5 руб. 3Ставка дисконтирования15 % 4Период инвестиций10 лет 5Чистый дисконтированный доход (NPV)-15,0 млн. руб. 167,6 млн. руб. 6Внутренняя норма доходности (IRR)-46,5 % 7Дисконтированный срок окупаемости-2,5 года
Экономическая эффективность в РФ (солнечный агрегат: цена реализации энергии 20 руб/кВт.час ) Экономические показателиСолнечная фотоэлектрическая станция 400 кВт. Гидроагрегат 400кВт. 1Первоначальные инвестиции112,0 млн. руб.122,1 млн. руб. 2Стоимость кВт.час. энергии20 руб.3,5 руб. 3Ставка дисконтирования15 % 4Период инвестиций10 лет 5Чистый дисконтированный доход (NPV)-168,2 млн. руб. 167,6 млн. руб. 6Внутренняя норма доходности (IRR)-46,5 % 7Дисконтированный срок окупаемости-2,5 года
Заключение Удельное снижение затрат на производство электроэнергии в сравнении с дизельными электростанциями до 10 раз. Удельное снижение затрат на производство электроэнергии в сравнении с дизельными электростанциями до 10 раз. Срок окупаемости составляет 1-4 года в зависимости от мощности гидроагрегатов. Срок окупаемости составляет 1-4 года в зависимости от мощности гидроагрегатов. Повышение энергопроизводительности в сравнении с турбинными гидроагрегатами при малых напорах и расходах воды до 10 раз. Повышение энергопроизводительности в сравнении с турбинными гидроагрегатами при малых напорах и расходах воды до 10 раз. Безопасность эксплуатации и простота регулировки мощности. Безопасность эксплуатации и простота регулировки мощности. Потенциальные потребители – поселения и предприятия, удаленные от источников централизованного тепло- и электроснабжения. Потенциальные потребители – поселения и предприятия, удаленные от источников централизованного тепло- и электроснабжения.