Альтернативные источники энергии на территории Томской области: возможности и перспективы использования

Автор: Фузелла Т. Ш.

Аннотация: В условиях недостаточности и заметного удорожания основных видов энергоресурсов, проблема экономии энергии на региональном уровне должна решаться с учетом максимального использования энергоресурсов. Для развития альтернативных источников энергии в Томской области перспективным является использование биогазовых установок, солнце- и ветрогенераторов. Потенциал природных источников энергии региона позволяет решить многие энергетические проблемы региона, в том числе и ресурсосбережения.

Ключевые слова: альтернативные источники энергии, энергия ветра, энергия солнца, геотермальные источники, биотопливо.

---

Использование различных видов энергии во всех сферах производства и жизнеобеспечения за последние 100 лет увеличилось в 14-15 раз, в развитых странах расходы энергии на одного человека в сутки достигают 1,5·10⁹ Дж, а суммарное энергопотребление на земном шаре превысило 380 млрд т. (более 10²² Дж) [3]. В свою очередь, фактором, детерминирующим темпы экономического роста, является ограниченность энергетических ресурсов, а одним из вариантов выхода из энергетического кризиса представляется развитие альтернативных источников энергии (АИЭ). Только за последние три года более 50% новых генераций в мире были возобновляемые. Для полноценной реализации территориального потенциала весьма важно приведение методов оценки, учета и управления природными ресурсами сообразно с возможностями и потребностями региона.

Используемый нами подход предусматривает количественную характеристику энергии, извлекаемую из природных источников, которая может быть вовлечена в хозяйственную деятельность при имеющихся технических и социально-экономических возможностях общества с условием сохранения благоприятной среды обитания. Целью работы служит оценка Томской области по степени обеспеченности ее биоэнергетическим потенциалом, увеличение диапазона и эффективности использования вовлекаемых в оборот возобновляемых, малоиспользуемых и неиспользуемых природных энергоресурсов, оценка целесообразности внедрения альтернативных источников в структуру энергопотребления области. Первым этапом работы является исследование потенциала и проведение измерений качественных и количественных параметров энергоресурсов.

Основными элементами природной среды, создающими природную энергетическую ренту Томской области выступают следующие потоки природной энергии: солнечная, геотермальная, энергия воды, ветра, почвы и биоресурсов.

На основе анализа актинометрических данных по метеостанциям Томской области, подсчитано, что на территорию области в год поступает 1,15·10¹⁸ Дж солнечной энергии, в распределении которой главным фактором выступает широтная зональность и растительный покров. Наибольшая плотность солнечной энергии наблюдается на юге и юго-западе Томской области и составляет от 3,75 до 3,9·10⁹ Дж/м² (в летние месяцы), на севере – 3,5·10⁹ Дж/м² и в центральной части – от 3,6 до 3,75·10⁹ Дж/м². Первым в Томской области стало с. Алатаево (Парабельский район), где используют энергию солнца для освещения, солнечные батареи могут круглосуточно обеспечивать объекты электроэнергией, при этом в облачную погоду они вырабатывают 80% энергии, при лунном свете – 20-30%.

Проведенный анализ среднемесячных и годовых скоростей ветра по метеостанциям области, выявил, что плотность ветровой энергии имеет максимальные значения вдоль реки Обь и в сумме составляет примерно 4,11·10¹² Дж в год (перспективные районы для установки гелио- и ветрогенераторов представлены в табл. 1).

На территории Томской области насчитывается 18 100 рек общей протяженностью 95 тыс. км. Густота речной сети колеблется от 0,39 до 0,29 км/км². Потенциальные гидроэнергетические ресурсы крупных и средних рек Томской области составляют 856,8·10¹⁵ Дж [2]. Для определения возможности децентрализованного использования гидроэнергетического потенциала малых рек Томской области и эксплуатации установок гидроэнергетики, необходимо выявить участки рек с перепадами земной поверхности и территории, перспективные с точки зрения сосредоточения стока воды.

В недрах Томской области на глубине 1-4 км сосредоточено колоссальное количество возобновляемых геотермальных ресурсов, которые относятся к наиболее безопасным, дешёвым и стабильным по мощности энергоресурсам (см. табл. 1). Около 70 % общероссийских запасов геотермальных вод сосредоточено в Западной Сибири. Геотермальные воды и тепло земли являются неиссякаемым и бесплатным источником энергии и они уже нашли свое применение: с использованием геотермального тепла построено около 200 объектов на территории Томска и области, включая частные дома, промышленные предприятия, социальные учреждения, среди которых детский сад Солнечный зайчик и школа в с. Вершинино. Следовательно, вышеуказанные ресурсы области способны обеспечить энергией жителей региона на ближайшую и отдаленную перспективу.

Ценным биоэнергетическим ресурсом, распространенным на территории области, является торф, по запасам которого (32 млрд т), область занимает второе место в стране [4]. Потенциально этих запасов достаточно, чтобы создать мощный плодородный слой почвы на всей территории области. Потенциал энергетического использования только древесных опилок, щепы, энергетических брикетов или пеллет оценивается для Томской области в 7 миллионов 975,8 тыс. т ежегодно, а энергоемкость торфа, например, не уступает древесным материалам.

Важнейшим природным ресурсом является плодородие почв. По нашим расчетам суммарный энергопотенциал гумуса почв Томской области составил 1,61·10²³ Дж, составлена карта плотности энергии почв для региона [4].

Общая площадь лесного фонда насчитывает 26722,0 тыс. га, в том числе площадь территории, занятой хвойными породами – 10105,6 тыс. га. Общий запас древесины основных лесообразующих пород – 2602,8 млн. м³. Лесные массивы занимают около 60% территории области. Общий энергетический потенциал районов лесозаготовки Томской области, по нашим расчетам, составляет 5,21·10¹² Дж при объёме заготовки 2796,30 тыс. м³/год [5]. В Томской области имеется возможность более полного использования древесины и отходов древесины в качестве энергоносителей для децентрализованных районов (Каргасокский, Александровский, Парабельский, Верхнекетский, Колпашевский), а для местного сельского населения – в качестве топлива. Для энергетики области тепловой запас древесины в целом представляет собой незначительный ресурс, но может послужить альтернативным видом топлива для децентрализованных районов области, поскольку реально достижимый объем заготовок дров может быть увеличен на 20%. Это может привести к экономии 5989,58 тыс. т. угля. В условиях недостаточности и заметного удорожания основных видов энергоресурсов, проблема экономии энергии на региональном уровне должна решаться с учетом максимального использования возможностей сельского хозяйства по частичному самообеспечению энергией, а также некоторыми другими компонентами, воспроизводимыми в собственном биологическом цикле. Потенциал альтернативных источников энергии региона позволяет решить многие энергетические проблемы, в том числе и ресурсосбережения в сельском хозяйстве.

При использовании биогазовых установок можно получать энергию от множества вредных для окружающей среды производств и в значительной степени устранять экологическую опасность первичных источников. Использование отходов животноводства очень важно не только для возврата энергии и утилизации отходов, но также для предотвращения загрязнения окружающей среды. Потенциалом для выработки энергии могут стать органические отходы крупных предприятий, производящих продукты питания. Можно освободить земли от свалок, а водные объекты избавить от промышленных стоков. Лишь на свинокомплексе Томский количество биомассы в сутки составляет 2 958,9 тонн, из которой работающая здесь биогазовая установка производит до 900 кг горючего газа. Данная установка сможет давать не только бензин, но горючий газ и дистиллированную воду и перерабатывать не только отходы животноводства, но и вообще любую органику: опилки, листья. КПД данной установки в два раза выше, чем у аналогов в США (выход нефти – 80-90 % от заложенного навоза, у американцев – 48 %).

В работе Семеновой [6] произведено районирование территории Томской области по степени обеспеченности ее биоэнергетическим потенциалом (под которым автор подразумевает дополнительную энергию, полученную из отходов животноводства (ОЖВ), от утилизации твердых бытовых отходов (ТБО) и от переработки осадка сточных вод (ОСВ)). Потенциал данной энергии для Томской области составляет по предварительным расчетам автора 4,63·10¹⁵ Дж/год, с плотностью распределения по территории – от 0,17 до 27,1·10⁹ Дж/км, при этом южные районы с высокой плотностью населения и развитым сельским хозяйством обладают существенным биоэнергетическим потенциалом (от 39 до 236·10¹² ТДж в год), позволяя экономить 110 тыс. т дизельного топлива [6].

На прошедшем в Томске форуме INNOVUS 2013 большое внимание было уделено повышению энергетической эффективности, перед областью встала задача модернизации технологий применения традиционных видов топлива, добычи ресурсов, считающихся труднодоступными и развития альтернативных источников энергии.

International Finance Corporation (IFC) заинтересовал потенциал Томской области в сфере развития альтернативных источников энергии, и к концу 2014 г. IFC намерена провести оценку возможности развития возобновляемой энергетики в регионе. IFC ставит задачу содействовать развитию альтернативных источников энергии в тех странах, где они наименее развиты. Администрация Томской области и IFC подписали соглашение о сотрудничестве, которое предполагает исследование потенциала региона в Томской области строительства электростанций, работающих на энергии ветра, солнца, геотермальных вод и биотоплива.

Томская область является уникальным регионом, где использование альтернативных источников энергии может стать отличным вариантом для электро- и теплоснабжения многочисленных населенных пунктов, удаленных от центральных магистралей.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Волков М. В., Климова Г. Н., Литвак В. В. Валовый региональный продукт как показатель энергоэффективности // IX Всероссийское совещание Энергосбережение и энергобезопасность регинов России. – Томск: Технопарк. 2008. – С. 8-13.
2. Волкова Е. С., Невидимова О. Г., Мельник М. А. Комплексный риск-анализ природопользования на территории Томской области. / География и природные ресурсы. 2011. № 2. – С. 39-46.
3. Фузелла Т. Ш. Современное энергопотребление: издержки и перспективы / Научная перспектива. 2012, №10. – С. 5-8.
4. Фузелла Т. Ш. Количественная оценка и картографирование энергопотенциала гумусового слоя для почв Томской области // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2013. IХ Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. Экономическое развитие Сибири и Дальнего Востока. Экономика природопользования, землеустройство, лесоустройство, управление недвижимостью : сб. материалов в 4 т. (Новосибирск, 15-26 апреля 2013 г.). – Новосибирск: СГГА, 2013. Т. 4, ч. 2. – С. 113–115.
5. Мельник М. А. Комплексная оценка потенциала лесов (на примере томской области) / Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2013. IХ Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. Экономическое развитие Сибири и Дальнего Востока. Экономика природопользования, землеустройство, лесоустройство, управление недвижимостью : сб. материалов в 4 т. (Новосибирск, 15-26 апреля 2013 г.). – Новосибирск: СГГА, 2013. Т. 3. – С. 31-36.
6. Семенова К. А. Количественная оценка биоэнергетического потенциала Томской области / Известия ТПУ. – 2013. – Т. 323, № 4: Энергетика. – С. 179-185.