Комплексное энергообеспечение агрогородков с использованием местных и возобновляемых энергоресурсов в Беларуси Институт энергетики НАН Беларуси Сектор энергетики АПК Минск – 2012 г.

Эколого-энергетические проблемы АПК Беларуси Высокие затраты на оплату энергоресурсов (от15 до 60% в себестоимости сельскохозяйственной продукции). Крупнотоварное животноводство с большим количеством навозосодержащих отходов. Загрязняющее влияние навозных стоков и минеральных удобрений на экологию природной среды.

Миссия проекта: создание экосистемы, благоприятной для развития производительных сил и повышения уровня жизне- обеспечения сельского населения; энергоэффективность и энергосбережение; надежность и безопасность энергообеспечения; диверсификация энергетических ресурсов; интеллектуализация управления.

Глобальные цели проекта Преодоление разрыва между научной теорией и практической реализацией инноваций в аграрной энергетике Поиск эффективных путей, позволяющим высоким технологиям и современному энергооборудованию прокладывать себе путь в АПК Республики Беларусь.

Национальная программа развития местных и возобновляемых энергоисточников в Республике Беларусь на 2011 – 2015 годы Утверждена Постановлением Совета Министров Республики Беларусь от 10 мая Цель Программы: Определение основных организационных и технических мероприятий, позволяющих обеспечить долю собственных энергоресурсов в балансе котельно- печного топлива до 30 процентов в 2015 году.

Энергетические и экономические показатели конверсионных энергоустановок Тип энергоустановки Вид первичного энергоносителя Вид вырабатываемой энергии Мощность установок КПД энерготехнологии % Удельные капиталовложени я долл/кВт Удельные эксплуатационные затраты долл/кВт/год Огневые топки Пиротопливо: газообразное, жидкое, твердое (топливные пеллеты, гранулы), топливный газ смесь горючих газов, метан, торф. тепловая МВт Газогенераторы Отходы древесины, солома, щепа, опилки, быстрорастущие растения, злаки, бобовые. тепловая0,04-10 МВт Огневая миниТЭЦ, и т.д. Пиротопливо: газообразное, жидкое, твердое (топливные пеллеты, гранулы), топливный газ смесь горючих газов, метан, отходы древесины, солома, щепа, опилки, быстрорастущие растения, злаки, бобовые, торф тепловая, электрическая электрической ( кВт) тепловой ( кВт) 90 (36,6/53,8) Солнечные батареи (Фотовольтаика) Оптическое излучение солнца электроэнергия Вт (модуль) Гелиотермальные коллекторы Оптическое излучение солнца тепловая Вт (модуль) Ветрогенератор Конвективное течение воздуха электроэнергия кВт Мини ГЭСТечение водыэлектроэнергия кВт Биогазовые установки Органические отходы, навоз, помет метан м 3 раб. об $/ м 3 раб. об $/ м 3 раб. об./год Тепловые насосы Низкопотенциальное тепло земли, воздуха тепловая5-82,5 кВт Коэффициент энергоэффективности

Биогазовый потенциал Республики Беларусь В Республике Беларусь ежегодно образуется до 438 млн. тонн отходов из которых: 398,6 млн. тонн - в сельскохозяйственном производстве и 39,4 млн. тонн в виде бытовых отходов. Потенциал возможного строительства биогазовых энергетических комплексов различной мощности в республике составляет единиц. 7

Агрогородок – благоустроенный населённый пункт с социальной инфраструктурой, обеспечивающей Государственные социальные стандарты проживающему в нём населению, жителям прилегающих территорий и выполнение производственных задач сопряжённой градообразующей аграрной сферы

Развитие агрогородков в Республике Беларусь

Программа по созданию агрогородков в 2005 – 2010 гг. Брестская область – 221 Витебская область – 256 Гомельская область – 238 Гродненская область – 239 Минская область – 325 Могилёвская область – 202 Всего по Беларуси создано более 1480 агрогородков (около 60% сельского населения и аграрного производства).

Показатели различных агрогородоков Количество жителей До человек От до человек От до человек Более человек Площадь пашни До гектар От до гектар От до гектар Более гектар Потребление электроэнергии До кВт/ч От до кВт/ч От до кВт/ч Более кВт/ч Потребление дизельного топлива До тонн От до тонн От до тонн Более тонн

Разновидности производственной градообразующей сферы агрогородков Крупное многопрофильное аграрное производство на площади с.х. угодий и более тыс. га Товарно-молочные комплексы и по откорму крупного рогатого скота Свиноводческие комплексы Птицефабрики Тепличные комбинаты Наличие цехов по переработке с.-х. продукции Наличие двух и более агрогородков (населенных пунктов) в одном хозяйстве.

Предпосылки ускорения комплексного использования ТЭР в агрогородках Существенный рост мировых цен на традиционные виды ТЭР и энергии Высокая доля энергозатрат в себестоимости сельскохозяйствен- ной продукции Демографические требования повышения привлекательности аграрного труда и быта сельского населения Низкая интеллектуализация контроля и управления аграрным производством и домашним хозяйством Отсутствие опыта в комплексном проектировании, эксплуатации и техническом сервисе энергоустановок с использованием ВЭР для различных энергопотребителей агрогородков

Иерархия требований к объектам возобновляемой энергетики в агрогородках 14

Современные требования к энергоэффективности агрогородков Снижение энергоемкости аграрного производства Соблюдение государственных стандартов жизнеобеспе- чения населения Экономичное, бесперебойное и качественное энергоснабжение Надежное и энергоэффективное комплексное использование централизованных, местных и возобновляемых энергоресурсов

Программный комплекс для модели- рования энергосистемы агрогородка включает: общую базу данных хозяйственно- производственных и энергетических показателей; набор наследованных и оригинальных пакетов ПО для решения различных типовых задач; сетевой интерфейс пользователя. 16

Сервер База Данных Веб-сайт для редактирования и наполнения БД Программа обработки данных «ENPEP» Другие приложения, использующие БД Состав и структура программного комплекса Пользователи базы данных Администрирование базы данных Программа обработки данных «АРЭП» Первичные данные обследования агрогородка Нормативно - правовая база Работа экспертов

Компьютерное имитационное моделирование систем комплексного энергообеспечения агрогородков обеспечивает поддержку принятия решений при разработке технического задания на проектирование комплексных энергосистем агрогородка с использованием местных и возобновляемых энергоресурсов в регионе, в том числе: -обследование и анализ энергоэффективности существующих систем энергообеспечения секторов и отдельных энергопотребителей; -предпроектный технико-экономический и структурно- параметрический анализ при выборе сценариев развития и оптимизации автономных энергоцентров и потребительских энергоустановок -энергоэкономическое обоснование и разработка перспективной программы и приоритетного ряда энергосберегающих мероприятий -бизнес-проектирование инновационного развития комплексной энергосистемы агрогородка и др.

19 Виды первичных энергоносителей, закладываемые в модель Покупные госпоставки: -электроэнергия; -газ природный и сжиженый; -твердое и жидкое топливо. Местные покупные: -дрова, торф, растительные отходы; -вторичные энергоресурсы и отходы промпредприятий. Собственные : -возобновляемые (ветро,гелио,геотерм.), вторичные энергоресурсы и отходы предприятия

20 Виды энергоисточников, закладываемые в модель Государственные системы электро -и газоснабжения Центральные и местные котельные Когенерационные установки Мини-ТЭС Биогазовые установки Мини-ГЭС Ветроэнергетические установки Гелио -и термальнонагревательные установки Фотоэлектрические установки Утилизационные энергоустановки (централь- ные и локальные)

Графики прогноза цен на энергоресурсы, у.е./ед.

Презентация книги диплом Международной ассоциации Академий наук Энергоэффективность аграрного производства / В. Г. Гусаков [и др.]; Нац. акад. наук Беларуси, Ин-т экономики; Ин-т энергетики; под общ. ред. академиков В. Г. Гусакова, Л. С. Герасимовича. – Минск : Беларус. навука, –776 с. 22

Пример и выводы из результатов моделирования автономного энергоцентра опытного ГП «Путчино» НАН Беларуси 1.Энергетическая мощность автономного энергоцентра (биогазовый комплекс + когенерационная установка) с использованием биоорганики от одного комплекса КРС на 3000 голов Предприятия, не может обеспечить тепловые нагрузки значимых потребителей агрогородка. 2.Более оправданными являются сценарии увеличения суммарной энергетической мощности автономного энергоцентра с использованием биоорганики от всего поголовья 7000 животных Предприятия. 3. При сценариях с продажей выработанной электроэнергии государственной энергосистеме годовая выручка после оплаты кредита в течение 5-ти лет составит около 890 тыс. у.е., а в сценарии с моторным биометаном для автопарка годовая экономия денежных средств составит 1015 тыс. у.е.(в прогнозируемых ценах в 2016 г. на электроэнергию и моторное топливо). 4.Выбор сценария для бизнес-плана принимает Предприятие. 23

Совмещенный годовой график тепловых нагрузок ГП «Путчино» НАНБ 24

Пример фотоэлектростанции на крышах ферм комплекса КРС на 400 голов 1.Проектная электрическая мощность квт. 2.Размер крыши фермы - 72х21м, количество ферм – 4. 3.Размер фотоэлектри- ческой панели - 1,76х1,0 м 4.Стоимость 1 кВт уст. мощности 2000 евро. 5.Общая стоимость ФЭС (без НДС) евро. 6.Срок окупаемости г. 7.Срок службы - 30 лет. 25

Обобщенные результаты моделирования энергосистем агрогородков С учетом тренда цен на различные энергоресурсы при расчетном сроке эксплуатации энергсистемы агрогородков в течение 20 лет и сроке окупаемости до 5-ти лет целесообразно: 1.Сооружение централизованных автономных биогазовых комплексов, принадлежащих предприятию (или за счет средств специальной энергокомпании на арендуемой территории агрогородка): с когенерационной установкой и продажей электроэнергии государственной энергосистеме, а тепловой - потребителям агрогородка; с газоразделительным оборудованием и автогазозаправоч- ной станцией и с продажей сжиженного биогаза различным энергопотребителям (автотранспорт, ЖКХ и др.) 26

Продолжение слайда 2.Сооружение собственных автономных фотоэлектростанций на территории и крышах производственных помещений и зданий жилищно-коммунальной сферы или аренда этих площадей энергокомпании – собственнику этой станции. 3.Индивидуальные автоматизированные комплексные энергосистемы зданий и усадьб, включая котлы на различных видах ТЭР, фотоэлектрические батареи, солнечные гелиоколекторы, тепловые насосы, например, международной фирмы VIESSMANN и других фирм и предприятий. 27

Основные направления повышения энергоэффективности и энергобезопасности агрогородков 1.Комплексное энергообеспечение агрогородков с использованием местных и возобновляемых ресурсов со сроком окупаемости энергооборудования до 5 лет 2.Энерго- и ресурсосберегающие технологии конверсии местных и возобновляемых энергоресурсов 3.Инновационное автоматизированное энергооборудование производственных и бытовых энергопотребителей 4.Централлизованные и локальные системы интеллектуального управления нагрузками и режимами работы энергопотребителей 5.Высокоорганизованное обслуживание и технический сервиз энергосистемы и автономных энергопотребителей

ПРОДОЛЖЕНИЕ СЛАЙДА 6.Комбинирование схем энергоснабжения 7.Энергосберегающие здания и сооружения, теплоренова- ция, интеллектуальное управление «умный дом» и т. д. 8.Низкотемпературный режим работы ЦТС автономных энергоцентров 9.Повышение охраны окружающей среды 10.Снижение и гибкое регулирование потребительских цен на отпускаемую энергию 11.Резервирование и повышение надежности энергоснабже- ния агрогородков и др. 12.Повышение эффективности использования вторичных энергоресурсов

Перспективное коммерческое направление проекта Создание совместных инновационных производственно-учебных предприятий (или Центров), обеспечивающих: -выбор заказчиков, разработка инвестиционных планов и проектирование пилотных демонстрационных объектов агрогородков; -организация и строительство систем комплексного энергообеспечения «под ключ» как собственности или на условиях аренды; -авторский надзор, обучение персонала, технический сервис, обобщение опыта и др. 30

Проблемы научного обеспечения развития ВИЭ в Беларуси 1. недостаточное число научных организаций и инновационных предприятий, имеющих структурные подразделения, занятые разработкой технико- технологических и организационно-экономических проблем развития ВИЭ в Беларуси, из них: в НАН Беларуси – отдельные лаборатории, сектора и темы в институтах: Тепломассообмена, Энергетики, НПЦ по механизации сельского хозяйства и др. в университетах – отдельные кафедры, лаборатории, центры и темы МГЭУ, БНТУ, БГУ, БГТУ, БГАТУ и др. Белорусская ассоциация возобновляемой энергетики 2. невысокая доля финансирования научных исследований в области ВИЭ в ГПНИ и других государственных Программах Республики; 3.небольшое число специализированных государственных и частных инновационных организаций и предприятий, занятых проектированием и ОКР в области ВИЭ (ООО «Малая энергетика», ООО «Аэрола», СП «Толдефакс», «ЭНЭКА» и др.) 4.неразвитость независимой экспертизы отечественных и иностранных проектов 3. недостаточное число научных школ, аспирантов и докторантов; 5. практическое отсутствие диссертационных работ по ВИЭ и малое число диссертаций по смежным энергетическим специальностям; 31

Специальности ВАК Беларуси в области энергетики (технические науки) О – механика жидкости, газа и плазмы; – электрофизика, электрофизические установки: О – теплофизика и теоретическая теплотехника; – электротехнические системы и комплексы; – энергетические системы и комплексы; – электрические станции и электроэнергетические системы; – промышленная теплоэнергетика; – тепловые электрические станции, их энергетические системы и агрегаты; – электротехнология и электрооборудование в сельском хозяйстве; – энергоустановки на основе возобновляемых видов энергии За последние три года было утверждено президиумом ВАК РБ всего 34 кандидатских и 4 докторских диссертаций по всем указанным специальностям и ни одной по специальности ! 32

Благодарим за внимание! ВОПРОСЫ, КОММЕНТАРИИ, СУЖДЕНИЯ Конт. тел Академик Герасимович Леонид Степанович