Исследовательская работа "Энергобезопасность в Республике Саха(Якутия): проблемы и пути их решения"

Республиканская научно-практическая конференция «Науки юношей питают»

Энергобезопасность в Республике Саха(Якутия): проблемы и пути их решения

Автор: Власов Игорь,

учащийся 8 класса МБОУ ПСОШ№4 с УИОП.

Руководитель: Черняк Р.С.,

заместитель директора по УР.

Научный руководитель: Ноговицын Р.Р.,

д э н, профессор

Якутск, 2018

Содержание

Введение

I Состояние энергетических объектов РС(Я)

1. Из истории энергетики Якутии

2. Энергетика Республики Саха (Якутия) сегодня

1.3. Энергетическая безопасность: понятие, характеристика. Аварийность энергетических объектов РС(Я)

II. Проблемы энергобезопасности и пути их решения

2.1 Проблемы энергобезопасности

2.2. Малая энергетика в Республике Саха (Якутия)

2.3. Альтернативная энергетика

2.4. Энергоэффективные дома в Якутии

2.5. Пути решения проблем энергобезопасности РС(Я)

Заключение

Использованная литература

Введение

Якутия - это самый крупный регион Российской Федерации, более того, именно эта Республика - самая большая административно-территориальная единица в мире. Кроме того, это самое холодное место на планете, где живёт человек. Перепад температур составляет более 100˚С. В этих условиях стоит задача создания на огромной территории республики условий для комфортного проживания населения, прежде всего, обеспечения теплом и светом. Обеспечение качественного энерго— и теплоснабжения в условиях отсутствия инфраструктуры и огромной территории является для республики сложной задачей, особенно в северных районах.

Сегодня энергетика в Якутии представлена всеми видами выработки – гидроэлектростанциями, газотурбинными и дизельными электростанциями, теплоэлектроцентралями и тепловыми электростанциями, потому что каждый район республики имеет свои особенности.

Одним из основных источников электроэнергии Республики Саха (Якутия) являются ГЭС. Энергоснабжение потребителей и населения Республики Саха (Якутия) в настоящее время на 92% осуществляется централизованно от ГЭС и ТЭЦ; 7,7% (в отдаленных и малодоступных районах) - от дизельных электростанций, работающих децентрализованно; 0,3% - за счет сложившихся перетоков электроэнергии из-за пределов Республики от ОАО «Чукотэнерго», «Магаданэнерго», «Амурэнерго».
Республика сегодня чётко определила Стратегию своего социально-экономического развития до 2030 года с видением прогнозов и результатов до 2050 года.

В Якутии совместно с РАО ЕЭС принята и реализуется программа развития малой энергетики. Ее проекты предусматривают замену дизельных электростанций на модульные, которые могут работать на местном угле, способны одновременно вырабатывать электроэнергию и тепло.

Перспективы развития Республики предусматривают возможность использования возобновляемых источников энергии на базе ветровых, солнечных, геотермальных и др. источников, что особенно актуально в преддверии истощения запасов углеводородного сырья и рассредоточенных на большой площади потребителей сравнительно небольших мощностей. Отдельные опыты использования таких источников на территории Республики Саха (Якутия) имеются, однако оценки степени опасности возобновляемых источников энергии пока нет.
Энергетический сектор обеспечивает деятельность всех отраслей и соответственно определяет базовые экономические возможности государства.

В настоящее время в энергообеспечении Республики накопилось много нерешенных проблем, которые могут стать тормозом в осуществлении планов и программ социально-экономического развития Республики Саха (Якутия) на долгосрочную перспективу.

Одной из основных проблем является энергобезопасность республики.

Тема энергобезопасности на сегодняшний день является актуальной, так как в случае возникновения аварийных или чрезвычайных ситуаций на энергетических объектах наносится ущерб населению и окружающей природной среде. Особое значение вопросы энергобезопасности приобретают в условиях применения санкций против России и жесточайшей конкуренции в нефтегазовой сфере.

В связи с этим назрела необходимость в получении и анализе достоверной статистической информации о состоянии энергообеспечения в Республике Саха (Якутия), проблемах энергобезопасности и путях решения данных проблем.

Учитывая актуальность и специфику решаемых задач, в данной работе поставлена цель:

- провести исследование проблем энергобезопасности Республики Саха (Якутия) и рассмотреть пути их решения.

В соответствии с поставленной целью определены задачи исследования:

-теоретические: - определиться с понятиями «энергобезопасность», «возобновляемые источники энергии», «государственная районная электростанция», «теплоэлектроцентраль»,

- познакомиться с «Программой развития электроэнергетики Республики Саха (Якутия) на 2016-2020 годы (Утв. от 29 июня 2016 г. № 1248)» и другими нормативными документами,

- выявить причины аварийности на энергетических объектах и связанные с ними проблемы энергобезопасности в республике

- практические: - классифицировать объекты энергетики РС(Я);

- выявить наиболее безопасные источники электро- и теплоэнергии;

- обозначить пути решения проблем энергобезопасности в РС(Я).

1.1.Из истории энергетики Якутии

Энергетика - область хозяйственно-экономической деятельности человека, совокупность больших естественных и искусственных подсистем, служащих для преобразования, распределения и использования энергетических ресурсов всех видов. Её целью является обеспечение производства энергии путём преобразования первичной, природной, энергии во вторичную, например в электрическую или тепловую энергию. При этом производство энергии чаще всего происходит в несколько стадий:

• получение и концентрация энергетических ресурсов, примером может послужить добыча, переработка и обогащение ядерного топлива;

• передача ресурсов к энергетическим установкам, например доставка мазута на тепловую электростанцию;

• преобразование с помощью электростанций первичной энергии во вторичную, например, химической энергии угля в электрическую и тепловую энергию;

• передача вторичной энергии потребителям, например по линиям электропередачи.

Впервые вопрос об открытии в Якутии центральной электростанции возник в 1905 году. Городская Дума долго не могла прийти к единому мнению: на какие средства проводить электрификацию Якутска. В бесплодных спорах прошло несколько лет. Дело сдвинулось благодаря хлопотам губернатора Якутской области И.И.Крафта. Сам Николай II высочайше повелел отпустить Якутску ссуду в размере 100 000 рублей на строительство и приобретение машин. Специально созданная «Электрическая комиссия» приняла проект, выполненный Иркутским отделением «Всеобщей компании электричества». И, наконец, в апреле 2013 года городская Дума постановила: признать желательным устройство в Якутске электрической станции. В тот же год началось строительство. Большие затруднения вызвали заказ и доставка оборудования, но энергией городского головы П.А.Юшманова, инженера Н.В. Баумгартена были решены все организационные вопросы. 23 июля 1914 года два локомобиля мощностью 180 кВт дали пробный ток. А вечером 9 август 1914 года в столице республики первая электростанция, основой которой стал локомобиль в 150 лошадиных сил германского завода Генриха Ланца, была пущена в постоянную эксплуатацию. Якутская ТЭЦ – первая тепловая станция энергосистемы, была запущена в 1917 году. К 1941 году в Якутии было установлено 28 электростанций общей мощностью 9 МВт. В 1962 году было создано Районное энергетическое управление «Якутскэнерго», объединившее разрозненные энергогенерирующие мощности в энергосистему. За датами пуска в строй новых объектов можно наблюдать по таблице [1].

Энергообъект	Дата ввода
Якутскэнерго	1914
Якутская ТЭЦ	1917
Чульманская ТЭЦ	1962
Вилюйская ГЭС	1976
Нерюнгринская ГРЭС	1985
Мирнинская ГРЭС	1986
Электростанции Сахаэнерго	2000
Талаканская ГТЭС	2008
Депутатская ТЭЦ	2010
Якутская ГРЭС-2	2017

1.2.Энергетика Республики Саха (Якутия) сегодня Энергосистема Республики Саха (Якутия) состоит из трех не связанных между собой энергорайонов - Южно-Якутского, Центрального и Западного, а также зоны децентрализованного энергоснабжения - Северного энергорайона и в настоящее время является энергоизбыточной.

Общая протяженность линий электропередачи всех уровней напряжения более 25063 км, в том числе находящихся на балансе ОАО «Якутскэнерго» - 20640 км, ОАО «Сахаэнерго» - 2812 км, ОАО «ДРСК» - 1611 км.

Установленная тепловая мощность источников республики составляет 2493 Гкал, в том числе ОАО АК «Якутскэнерго» - 1208,6 Гкал. Общая протяженность тепловых сетей электростанций - 1010,5 км., в т.ч. ОАО АК «Якутскэнерго» - 722,7 км. Площадь обслуживания - 3,2 млн. кв. км, 0,0078 км электрических сетей на 1 кв. км.

Рис.1 Энергетическая мощность РС(Я)

Рис.2 Формирование энергетической инфраструктуры РС(Я)

Рис.3 Карта-схема размещения линий электропередачи, подстанций напряжением 220 кВ и выше и электростанций ОЭС Востока на 2015 – 2021 годы

Общая протяженность линий электропередачи всех уровней напряжения более 25063 км, в том числе находящихся на балансе ОАО «Якутскэнерго» - 20640 км, ОАО «Сахаэнерго» - 2812 км, ОАО «ДРСК» - 1611 км.

Основные энергетические объекты Республики Саха(Якутия) (табл. 2)

• Теплоэлектроцентрали (6)

Теплоэлектроцентра́ль (ТЭЦ) — разновидность тепловой электростанции, которая не только производит электроэнергию, но и является источником тепловой энергии в централизованных системах теплоснабжения (в виде пара и горячей воды, в том числе и для обеспечения горячего водоснабжения и отопления жилых и промышленных объектов).

• Дизельные электростанции (3)

Ди́зельная электроста́нция (дизель-генераторная установка, дизель-генератор) — стационарная или подвижная энергетическая установка, оборудованная одним или несколькими электрическими генераторами с приводом от дизельного двигателя внутреннего сгорания. Существуют также электростанции с приводом от бензинового двигателя — бензиноэлектрический агрегат или бензиновая электростанция и газопоршневые электростанции.

• Гидроэлектростанции (2)

Государственная районная электростанция (грэс) — тепловая (конденсационная) электростанция, производящая только электрическую энергию Гидроэлектроста́нция (гэс) — электростанция, использующая в качестве источника энергии энергию водных масс в русловых водотоках и приливных движениях

• Тепловые электростанции (1)

Тепловая электростанция - энергетическая установка, на которой в результате сжигания органического топлива получают тепловую энергию, преобразуемую затем в электрическую.

• Газотурбинные электростанции (1)

Газотурбинная электростанция — современная высокотехнологичная установка, генерирующая электричество и тепловую энергию.

Основу газотурбинной электростанции составляют один или несколько газотурбинных двигателей — силовых агрегатов, механически связанных с электрогенератором и объединенных системой управления в единый энергетический комплекс. Газотурбинная электростанция может иметь электрическую мощность от двадцати киловатт до сотен мегаватт.

№	Название	состояние	мощность	Возможности
1	Вилюйская ГЭС (ГЭС-1, ГЭС-2)	в эксплуатации с 1976г	680.00 МВт	дала возможность начать широкомасштабную разработку алмазных месторождений Якутии. Основным потребителем электроэнергии является ЗАО «АЛРОСА». является надёжным источником электроэнергии для нескольких районов (улусов) Якутии. От станции проложены 2 линии электропередачи 220 кВ на Ленск через Мирный, и три линии на Айхал.
2	Нерюнгринская ГРЭС	в эксплуатации с 1985 г топливо: местный обогащенный уголь. В год сгорает примерно 1.5 млн. тонн угля.	618.00 МВт	Станция снабжает теплом город Нерюнгри, п. Серебряный Бор, п. Беркакит, а также обеспечивает потребности Нерюнгринского и Алданского районов Якутии в электрической энергии, часть передаётся в Амурскую область. Электростанция входит в состав Группы «РусГидро».
3	Якутская ГРЭС	в эксплуатации с 1970г газотурбинные агрегаты работают как на природном газе, так и на дизельном топливе	368.00 МВт	поставляет электроэнергию в девять улусов Центрального энергетического района Якутии. Станция выдает потребителям до 94% всего вырабатываемого электричества и 54% тепла
4	Вилюйская ГЭС-3 (Светлинская ГЭС)	в эксплуатации с 2008 года	277.50 МВт	бесперебойное тепло- и электроснабжение 130.000 жителей 17 районов республики Саха, общая площадь которых равна 2.2 млн. кв. км – 67% территории всей республики; включает в себя 124 электростанции, из которых 117 являются дизельными, 3 – газопоршневыми, 4 – газомикротурбинным, 2 – солнечными электростанциями. Кроме того, в состав компании входят: 1 ветроэлектрическая установка, 4 котельные и 1 теплоэлектроцентраль.
5	Электростанции Сахаэнерго	в эксплуатации с 2000г	178.70 МВт	обеспечивает бесперебойным теплом и электроэнергией самые труднодоступные и отдаленные населенные пункты 17 улусов РС (Я). На территории площадью 2,1 млн квадратных км, где проживает 129 тысяч человек, работают 126 дизельных электростанций. Линии электропередачи, обслуживаемые ОАО «Сахаэнерго», имеют протяженность 1.85 тыс. км
6	Якутская ГРЭС-2	в эксплуатации с 2017 г Топливо: природный газ, добываемый на Средневилюйском месторождении	170.00 МВт	Замена выбывающих мощностей действующей Якутской ГРЭС, создание дополнительного резерва мощности в Центральном энергорайоне РС(Я) и повышение надёжности энергоснабжения потребителей
7	Центральные ЭС [Якутскэнерго]	в эксплуатации с 1962 г Дизельная электростанция	88.40 МВт	Электрическая мощность: 88.40 МВт Тепловая мощность: 15.80 Гкал/ч Годовая выработка электричества: 15.90 млн. кВт*ч
8	Западные ЭС [Якутскэнерго]	в эксплуатации Дизельная электростанция	78.50 МВт	Общая площадь обслуживаемой территории — свыше 611 тыс. кв. км. Протяженность воздушных линий электропередачи 220/110/35 кВ — 6128 км, распределительных сетей — 5816 км.
9	Мирнинская ГРЭС	в эксплуатации с 1986 г. Тепловая электростанция, работающая на местном газе	72.00 МВт	выполняет функции резерва и теплоснабжения; современная электрокотельная суммарной электрической мощностью 12 МВт
10	Чульманская ТЭЦ	в эксплуатации Теплоэлектроцентраль	48.00 МВт	обеспечивает теплом и электричеством поселок Чульман. В составе основного оборудования ТЭЦ находятся 3 турбины ПТ-12-35/10М и 1 турбина К-12-35, а также 2 котельных агрегата ЦКТИ-75-39Ф-2 и 3 котла БКЗ-75-39ФБ.
11	Талаканская ГТЭС	Газотурбинная электростанция в эксплуатации с 2008 г. Основное топливо: попутный нефтяной газ	48.00 МВт	обеспечивает электроэнергией производственные и инфраструктурные объекты месторождений ОАО «Сургутнефтегаз» в Республике Саха (Якутия), а также нефтеперекачивающие станции магистрального нефтепровода ВСТО.
12	Якутская ТЭЦ	в эксплуатации с 1937 г Теплоэлектроцентраль	12.00 МВт	самый крупный теплоисточник г. Якутска. ЯТЭЦ располагает 3 паровыми и 5 водогрейными котлоагрегатами, 2 турбинами, а также мощными питательными, циркуляционными и сетевыми насосами и деаэраторами.
13	Депутатская ТЭЦ	Теплоэлектроцентраль в эксплуатации с 2010 г	7.50 МВт	имеет в своем составе три паротурбинных установки (мощностью 2 МВт каждая), паровые котлы на угольном топливе, электротехническое и вспомогательное оборудование

МВт - это 10 в шестой степени (миллион) Ватт. Ватт - Единица измерения мощности и потока излучения в СИ. Название дано в честь шотландского изобретателя, создателя универсального парового двигателя Джеймса Уатта (1736-1819).

Диаграмма1. Выработка электроэнергии в РС(Я)

Как следует из диаграммы, в 2006 году в республике было выработано 8,3 млрд киловатт часов электроэнергии, то к 2015 году - выработано в два раза больше, а к 2020 году – в пять раз больше электроэнергии.

1.3. Энергетическая безопасность: понятие, характеристика. Аварийность энергетических объектов РС(Я)

Энергетическая безопасность – это состояние защищенности граждан, общества, государства, экономики от угроз дефицита в обеспечении их потребностей в энергии экономически доступными энергетическими ресурсами приемлемого качества, от угроз нарушений бесперебойности энергоснабжения. При этом состояние защищенности – состояние, соответствующее в нормальных условиях обеспечению в полном объеме обоснованных потребностей (спроса) в энергии, в экстремальных условиях – гарантированному обеспечению минимально необходимого объема потребностей.

Энергетическая безопасность характеризуется тремя главными факторами:

 способностью топливно-энергетического комплекса обеспечивать достаточное предложение экономически доступных и качественных топливно-энергетических ресурсов (ТЭР);

 способностью экономики (как системы потребителей ТЭР) рационально (бережно) расходовать энергоресурсы и соответственно ограничивать свой спрос;

 достаточно высоким уровнем устойчивости систем энергетики и ТЭК в целом к возмущающим воздействиям при реализации потенциальных угроз ЭБ (экономических, социально-политических, техногенных, природных, управленческо-правовых), а также устойчивости сферы энергопотребления к дефицитам и нарушениям энергоснабжения, вызванными этими угрозами.

В Республике Саха (Якутия) сложилась непростая ситуация с объектами электроэнергетики, построенными и строящимися за счет государственных средств Республики Саха (Якутия) в Западном и Центральном энергорайонах. В настоящее время данные энергоактивы в количестве 177 объектов и ориентировочной балансовой стоимостью более 4 млрд руб. находятся на безвозмездном пользовании и не имеют балансодержателей. В связи с этим не решаются проблемы надлежащей эксплуатации этих объектов. Следствием сложившейся ситуации является ряд аварий, произошедших в 2017 году (Таблица 2).

Табл. 2. Аварии в энергосистеме

Дата	Место аварии	причина	Отсутствие электроснабжения, подача воды	пострадавшие
25.05.2017	подстанция 110кВ «Чурапча»	под действием защит отключились первая и вторая системы шин	96 тыс жителей, Таттинский, Томпонский, Амгинский, Усть-Майский и Чурапчинский улусы
2.08.2017	линии электропередачи 220 кВ Хабаровская — Волочаевка	Короткое замыкание; «Системный оператор» неправильно задал параметры работы релейной защиты на объекте Федеральной сетевой компании	1,5 млн человек, жители Амурской области, Южной Якутии, Хабаровского края, ЕАО, Приморского края.
1.10.2017	Якутская ГРЭС	взрыв в отдельно стоящем здании, где расположен резервный источник питания; произошло возгорание в помещении с резервными турбинами	6300 домов г. Якутска Мегино-Кангаласский, Хангаласский, Чурапчинский, Усть-Алданский улусы, более 300тыс жителей	1 чел
4.10.2017	Опоры ЛЭП в районе Нюрбы	Расстрел изоляторов	жители Сунтарского, Нюрбинского, Верхневилюйского, Вилюйского районов. Всего около 70 тыс. человек
7.11.2017	ЯГРЭС-2	Отключение двух газотурбинных установок	около 98 тыс. жителей и предприятия, г.Якутск и Мегино-Кангаласский улус
8.11.207	ВЛ 110 кВ Л-104 «Сунтар — Вилюйск»	Короткое замыкание	69 тысяч жителей Верхневилюйского, Вилюйского и Нюрбинского улусов

II. Проблемы энергобезопасности и пути их решения

2.1 Проблемы энергобезопасности

Сегодня возникла необходимость принятия дополнительных мер по повышению надежности и безопасности в электроэнергетике, потому что

- в  составе энергосистемы Дальнего Востока действуют пять изолированных энергосистем — Камчатская, Магаданская, Чукотская, Сахалинская и Якутская.

- в состав системы энергоснабжения поселений Республики Саха входит три энергорайона (Центральный, Южно-Якутский, Западный), не имеющих связи друг с другом. Имеется также зона Северного энергетического района, в которой энергоснабжение осуществляется децентрализованно.

- технологическое отставание, большая степень износа оборудования, высокий уровень задолженности за энергоуслуги
- работа по совершенствованию энергетической инфраструктуры Дальнего Востока часто выполняется генерирующими и сетевыми компаниями со срывами графиков.

В республике прилагаются все усилия для сокращения издержек в отрасли. Реализуется программа оптимизации локальной энергетики. Расходы топлива на дизельные электростанции сокращены вдвое, однако рост его стоимости практически сводит эту работу на нет.
Тем не менее, сегодня регион остро нуждается в поддержке со стороны федерального центра. В первую очередь в своевременном выполнении соответствующими структурами и должностными лицами поручений Президента Российской Федерации, напрямую касающихся вопросов энергетической безопасности.


2.2. Малая энергетика в Республике Саха (Якутия)

Более 2/3 территории Якутии, т.е. 2,2 млн. км с населением 150 тыс. человек или 16% проживающих в республике в 175 поселениях обеспечиваются источниками энергии малой мощности (ИЭММ) и является зоной децентрализованного энергоснабжения с

функционирующими 145 дизельными электростанциями (ДЭС) и газотурбинными установками (ГТУ), которые выполняют основную роль в обеспечении электрической энергии населенных пунктов. Тепловой энергией потребителей обеспечивают порядка 1800 котельных.

Большую роль малая энергетика играет в обеспечении энергетической безопасности потребителей, требующих повышенной надежности и не допускающих перерывов в подаче энергии при авариях в зонах централизованного электроснабжения.

В ближайшей перспективе во многих населенных пунктах и районах с развитием промышленности, производственной и социальной инфраструктуры будет отмечен рост электро-, и теплопотребления. Низкое техническое состояние, моральный и физический износ объектов малой энергетики являются причиной низкой надежности и экономичности систем энергоснабжения и не соответствуют важности стоящих задач и требуют кардинального улучшения.

Очевидно, что повышение эффективности децентрализованного энергоснабжения может быть достигнуто путем внедрения комбинированного производства электрической и тепловой энергии. При этом возможность выбора топливно-энергетического ресурса (ТЭР), условий топливоснабжения и характер потребителей позволяет рассматривать различные типы малых ТЭЦ.

В децентрализованной зоне энергоснабжения севера Якутии, где отсутствует газоснабжение, приводом генераторов для малых ТЭЦ могут использоваться паротурбинные установки на угле, газотурбинные и дизельные двигатели на жидком топливе.

Основным фактором, определяющим использование малых паротурбинных ТЭЦ на угле – это снижение использования дорогостоящего дизельного топлива на производство электроэнергии.

В Республике Саха (Якутия) имеются огромные ресурсы местного топлива, а также возобновляемых видов энергии. Прогнозируемый рост развития промышленности будет сопровождаться образованием производственной и социальной инфраструктуры. Данные факторы будут способствовать развитию малой энергетики в республике.

В Республике совместно с РАО ЕЭС принята и реализуется программа развития малой энергетики. Ее проекты предусматривают замену дизельных электростанций на модульные, которые могут работать на местном угле, способны одновременно вырабатывать электроэнергию и тепло.

2.3. Альтернативная энергетика

Главная проблема энергоснабжения РС(Я) – высокие затраты на содержание локальной энергетики и ежегодный рост тарифов на электроэнергию.

Одним из путей сокращения затрат является внедрение возобновляемых источников энергии. Это позволит частично заменить существующие дизельные электростанции с износом 70–80% и привести к существенной экономии затрат на топливо.

Использование возобновляемых источников энергии позволит серьезно сократить объемы завоза дизтоплива и вредных выбросов в атмосферу, уменьшить время работы действующих электростанций или закрыть часть мощностей.

Возобновляемые источники энергии (ВИЭ) – это те ресурсы, которые человек может использовать, не причиняя вреда окружающей среде. К тому же они, по сути, неисчерпаемы, в отличие от угля или нефти. Такими источниками могут стать солнечный свет, водные потоки, ветер.

В декабре 2014 года якутские парламентарии на пленарном заседании Государственного Собрания приняли в окончательном чтении базовый закон республики «О возобновляемых источниках энергии Республики Саха (Якутия)». В ряде российских регионов были попытки принять законодательство, так или иначе поддерживающее развитие ВИЭ (в т. ч. через розничный рынок), но первым субъектом РФ, в котором приняли Закон о возобновляемых источниках энергии, стала Республика Саха (Якутия).

Для северных районов альтернативная энергетика – это не только экономия дизтоплива, но и возможность сохранить богатство северной природы. За 2016 год СЭС «Сахаэнерго» сэкономили 270,88 тонны дизельного топлива, предотвратив тем самым выброс в атмосферу 0,776 тонны загрязняющих веществ.

Солнечная активность на территории республики достаточно высокая, ветровой потенциал тоже высокий. Также на территории Якутии много рек, речек и озер. Нужно только работать над этими вопросами. У Якутии большой потенциал по развитию ВИЭ.

Окупаются солнечные электростанции 7-8 лет, это для энергетического объекта очень быстро.

Якутия уже подписала соглашение с группой компаний "Хевел" о сотрудничестве в сфере электроснабжения изолированных населенных пунктов Республики Саха (Якутия) за счёт строительства автономных гибридных энергоустановок на базе солнечной энергии. Согласно документу, компания "Хевел" будет строить в отдалённых населённых пунктах республики автономные дизель-солнечные электростанции, что позволит решить приоритетную государственную задачу по обеспечению бесперебойного и надёжного электроснабжения населения изолированных и автономных территорий за счёт использования солнечной энергии.

В области солнечной энергетики, начав с небольших, но достаточных по северным меркам, солнечных станций в 10 кВт, сегодня имеется самая мощная в Заполярье, да и на всем Дальнем Востоке, солнечная электростанция мощностью 1 МВт в поселке Батагай, построенная в 2015 году. СЭС в поселке Батагай Верхоянского района включена в знаменитую книгу рекордов как самая крупная станция за Полярным кругом, она размером с два футбольных поля. Мощность объекта 1 000 кВт, 3 360 солнечных панелей. За 2016 год станция выработала 652 842 кВт/ч, сэкономив 177,6 тонны топлива (7080 000 руб).

     На начало 2016 г. в республике функционируют 17 возобновляемых энергоисточников суммарной мощностью 1375 кВт, из них: 16 солнечных электростанций (СЭС) суммарной мощностью 1335 кВт и 1 ветроэлектростанция (ВЭС) мощностью 40 кВт (таблица 3). Следует отметить, что ветряная электростанция в п. Тикси (250 кВт) разрушена в результате сильного ветра в 2015 г.

Таблица 3 - Существующие возобновляемые энергоисточники (состояние 2016 г.)

Улус	Населенный пункт	Мощность, кВт	Год ввода
Солнечные электростанции, всего,		1335
в том числе:
Кобяйский	Батамай	60	2011
Оймяконский	Ючюгей	30	2012
Олекминский	Куду-Кюэль	20	2013
Верхоянский	Дулгалах	20	2013
Оленекский	Эйик	40	2014
Абыйский	Куберганя	20	2014
Эвено-Бытантайский	Джаргалах	15	2014
Хангаласский	Тойон-Ары	20	2014
Верхоянский	Батагай	1000	2015
Верхоянский	Бетенгес	40	2015
Верхоянский	Юнкюр	40	2015
Верхоянский	Столбы	10	2015
Алданский	Улуу	20	2015
Ветроэлектростанции, всего		40
Булунский	Быков Мыс	40	2015
ИТОГО		1375

На перспективу до 2020 г. ПАО "РАО ЭС Востока" планирует установить на территории республики порядка 50 МВт мощности возобновляемых источников энергии, из них 41,7 МВт солнечных электростанций и 8,25 МВт ветроэнергетических станций.

Диаграмма 2. Экономия топлива посредством возобновляемых источников

Как видно из диаграммы, общая мощность объектов «Сахаэнерго», использующих возобновляемые источники энергии, составляет 1 651 кВт. В самом начале пути, в 2011 году, экономия составила 0,93 тонны топлива и 26,67 тыс. рублей, за 2016 год сэкономлено 93,24 тонны топлива и 4838,68 тыс. рублей. За пять месяцев нынешнего года экономия составила 62,82 тонны дизтоплива, а в денежном выражении – 3 227,24 тыс. рублей.

В числе 143 энергообъектов эксплуатируется 16 солнечных станций, и каждый год их число растет. В 2017-м идет строительство трех солнечных станций в селах Орто Балаган Оймяконского района (50кВт), Себян-Кюель Кобяйского района (50 кВт) и Кыстатыам Жиганского района (40 кВт).

С учетом накопленного опыта в 2015 году построена новая ветроэлектростанция в поселке Быков Мыс того же Булунского района.

Рис.4 ВЭУ – 250 кВт в п. Тикси Булунского района ВЭС – 2х20 кВт в п. Быков Мыс Булунского района

Перспективными планами развития энергетики Республики Саха (Якутия) рассматривается строительство серии атомных энергоустановок для локальных потребителей в изолированных районах, что позволит:
- обеспечить надежное и экономичное электроснабжение и теплоснабжение населенных пунктов и объектов промышленности в удаленных районах;
- сократить объемы Северного завоза углеводородного топлива.
Основное внимание в планах развития атомной энергетики Республики уделяется энергоблокам малой мощности, в том числе передвижным и плавучим АЭС.
социального и промышленного развития рассматриваемого региона.
Также планируется строительство 9 ветроэлектростанций, установки сезонных микро-ГЭС в 22 районах республики.

Экономия дизельного топлива составит – 1 773 тонны. В силу особенностей каждого населённого пункта все реализуемые проекты являются уникальными.

В 2017-2019 гг. будет строиться ветряная станция мощностью 900 МВт в Тикси Булунского улуса, солнечные электростанции в Орто-Балаган Оймяконского улуса, Кыстатыам Жиганского района и Себян-Кюёль Кобяйского улуса.

Возобновляемым источникам энергии (ВИЭ) пока трудно конкурировать с традиционной крупной генерацией, но они востребованы на Дальнем Востоке, изолированном от Единой энергосистемы РФ. Природные условия и высокие затраты на привозное дизельное топливо позволяют отбить вложения в современные энергоустановки за счет уже действующего тарифа, а в перспективе 10-15 лет сдерживать себестоимость электроэнергии за счет экономии дизельного топлива. Регионы Дальнего Востока России обладают колоссальным природным потенциалом для внедрения технологий на базе возобновляемых источников энергии.

2.4. Энергоэффективные дома в Якутии

Энергоэффективный дом – это здание, в котором низкое потребление энергии сочетается с хорошим микроклиматом. Главным показателем энергоэффективности дома для условий Севера является расход энергии на отопление.

Основные характеристики энергоэффективного дома:

- низкое энергопотребление,

- установки, использующие энергию возобновляемых  источников (солнечные батареи и коллекторы, ветряные электростанции и т.п.),

- система экономного электропотребления, отопления и вентиляции.

Энергоэффективные дома хоть и дороже в строительстве, но дешевле в эксплуатации.

Они могут быть как мало- , таки многоэтажными.

По проекту дома представляют собой полностью благоустроенные, каркасные двухэтажные коттеджи площадью 98 квадратных метров. Каркас здания строится из дерева, обшивка - из стекломагниевых листов, утепление производится за счет пенополистирола толщиной 10 см и монолитного теплоизоляционного пенобетона толщиной 20 см

Согласно расчетам, предлагаемая конструкция стены по теплозащитным свойствам  эффективнее стены из бруса толщиной 18 см в 3 раза.

Среди многих жильцов брусовых домов распространено заблуждение о том, что раз к их жилищу проведен газ, то энергоэффективность дома находится на втором месте. На самом деле при эксплуатации энергоэффективных домов в разы снижаются затраты на отопление. За счет меньших затрат на эксплуатацию этих домов разница в стоимости с брусовыми домами окупится в течение 5-8 лет.

На территории Якутии в настоящее время строят обычные дома с кубическими, прямоугольными формами. Сферические дома – это достаточно экономичные строения, которые наиболее полно отображают идею энергосбережения и концепцию экологически чистого жилья. Считается, что сфера – самая распространённая форма во вселенной и поэтому человек чувствует себя наиболее уютно в домах, которые построены подобным образом.

В Якутии строительство дома в виде полусферы станет новым толчком в сфере строительства, так как люди, которые живут на Севере в холоде, предпочитают купольные дома, ведь такие дома держат тепло и ветры обходят стороной.

Строительство купольных домов обходится дешевле на 50%, чем стандартный одноэтажный дом и позволяет экономить тепло. Геометрия сферы гораздо эффективнее прямоугольных строений при соотношении внутреннего объема с внешним корпусом. Например, возьмем кубический дом 10*10=100 кв. метров, периметр = 40 метров; купол диаметром  11,3 метра = 100,28 кв. метров, длина окружности 35,5 метров. Экономия начинается еще с самого фундамента. Теплопотери фундамента зависят не от площади пола, а от длины периметра. Конструкция дома собирается быстро и не нуждается в тяжелой строительной технике. Тепло в кубическом доме распределено по углам и теплота будет выходить из дома, тогда будут лишние затраты, не экономично в плане энергосбережения, а тепло в купольном доме за счет своей формы будет равномерно распределено по всему помещению и будет держаться всегда. За счет уменьшения объема отапливаемого помещения происходит экономия теплоресурсов, поэтому отопление купольного дома в зимний период требует на 20–30% меньше энергоресурсов, по сравнению с обычными зданиями. Поверхность шара примерно на четверть меньше, чем поверхность куба такого же объема, а значит и материалов для строительства купола потребуется на четверть меньше.

Рис.5 Энергоэффективный дом в Жатае. В городском округе Жатай Республики Саха (Якутия) ввели в эксплуатацию десятый энергоэффективный дом. Все эти дома соответствуют наивысшему классу энергетической эффективности – А.

Электроснабжение, водоснабжение и отопление квартир в данном доме осуществляется от централизованных источников. Тем не менее, экономия коммунальных ресурсов на объекте составляет около 40% относительно обычного дома с аналогичными параметрами.

Основное энергоэффективное решение дома заключается в автоматизированном узле управления – система позволяет регулировать подачу тепла в зависимости от температуры наружного воздуха. Оконные стеклопакеты с аргоном и специальным покрытием повышают теплотехнические свойства здания. А для создания комфортного климата в квартирах над радиаторами отопления установлены приточные клапаны для естественной вентиляции.

Шесть фотоэлектрических панелей на крыше дома вырабатывают энергию для инженерной системы дома. За счет солнечной энергии также функционирует система освещения: светодиодные лампы в подъездах и уличные фонари на территории дома.
В доме также установлена система внутреннего и наружного видеонаблюдения. Во дворе оборудована детская площадка, состоящая из двух зон с элементами для разных возрастных групп. Строительство такого энергоэффективного дома обходится примерно на 20-30% дороже стандартного. Жильцы энергоэффективных домов платят за коммунальные услуги на 40-45% меньше, чем жители обычных домов.

 Отопление в некоторых из домов автономное, на крыше в специальном техническом помещении расположена котельная с напольными котлами, использующими природный газ; в других домах используется централизованная система отопления с использованием теплообменников.

  Вдобавок, на крыше рядом с коллекторами установлены солнечные панели. Энергию, полученную от солнца, данные панели используют для питания технологического оборудования в котельной. Как результат, это дает более долговечный срок службы и экономное потребление электроэнергии.

     

2.5. Пути решения проблем энергобезопасности РС(Я)

Основополагающим документом для развития энергетических объектов на территории республики является «Схема и программа развития электроэнергетики Республики Саха (Якутия)» (СиПР). В настоящее время завершается разработка СиПР на 2016–2020 годы. В этом документе учитываются действующие программы территориального и социально-экономического развития Республики Саха (Якутия), а также всего Дальневосточного региона.

Перспективными планами развития энергетики Республики Саха (Якутия) рассматривается строительство серии атомных энергоустановок для локальных потребителей в изолированных районах, что позволит:
- обеспечить надежное и экономичное электроснабжение и теплоснабжение населенных пунктов и объектов промышленности в удаленных районах;
- сократить объемы Северного завоза углеводородного топлива.
Основное внимание в планах развития атомной энергетики Республики уделяется энергоблокам малой мощности, в том числе передвижным и плавучим АЭС.

Также необходимо

- увеличение в энергоснабжении доли централизованных источников и снижение стоимости киловатта

- модернизация топливно-энергетического комплекса,

- развитие альтернативных источников энергии,

- снижение затрат на производство электроэнергии.

От этого напрямую зависит энергетическая безопасность нашей республики.
С целью решения указанных проблем энергетики Республики Саха (Якутия), обеспечения энергобезопасности и надежного энергоснабжения потребителей необходимо привлечение значительных материальных ресурсов для реконструкции и ввода новых генерирующих мощностей, обновления электро- и теплосетевого хозяйства, создание электрических связей как между энергорайонами, так и с ЕНЭС РФ.

Заключение

Изучая теоретический материал, структурируя данные об энергетических объектах Якутии, о причинах и последствиях энергоаварий, мы пришли к следующим выводам:

- Основной целью энергобезопасности Республики Саха(Якутия) является обеспечение жителей региона надёжными поставками электроэнергии и соблюдение всех технических норм безопасности.

Чтобы данная цель была достигнута, необходимо решить следующий круг задач:

- заменить моторесурсы, выработавшие свой эксплуатационный срок;

- обеспечить возможность эффективнее передавать потребителям электроэнергию и разработать меры, позволяющие снизить вероятность ограничения потребления жителями Республики Саха электроэнергии;

- использовать альтернативную и малую энергетику, а также закупать и применять современное оборудование, что позволит повысить производитель электросетевого комплекса;

- на севере Якутии необходимо использовать комбинированные источники энергии – традиционные и возобновляемые источники энергии – энергии ветра и солнца. 

- Якутии нужен нефтеперерабатывающий завод для обеспечения собственных потребностей региона и в целях сокращения транспортных расходов, составляющих примерно 60 процентов от стоимости.
- необходимо скорейшее соединение изолированной Восточной энергетической системы с Единой энергетической системой страны через Якутию.

- более эффективно работать с региональными источниками ресурсов, применяемых при выработке электроэнергии;

- уменьшать средний возраст оборудования, используемого при выработке и передаче электроэнергии;

- продолжить строительство высокоэффективных домов.

Список литературы:

1. Схема и Программа развития электроэнергетики Республики Саха (Якутия) на 2016-2020 годы (Утв. от 29 июня 2016 г. № 1248).

2. Колобов Ю. Н., Чайка Л. В. Малая энергетика в системе энергоснабжения.– Сыктывкар, 2000.

3. Кузнецов А. Проектирование энергосберегающих зданий. // Проектные и изыскательские работы в строительстве. - 2010. - №1. - С. 15-20.

4. Кузьминов Н.С., магистрант, Финансово-экономический институт, ФГАОУ ВО «Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова», г. Якутск

Г.И. Никифорова, канд. экон. наук, доцент, кафедра «Финансы и банковское дело», Финансово-экономический институт, ФГАОУ ВО «Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова», г. Якутск

Характеристика энергетической отрасли РС(Я)

5. Филиппов С.В. Малая энергетика в России. / Теплоэнергетика №8. - 2009. Стр. 38-44