Preview

Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE)

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Доступ платный или только для Подписчиков
№ 25-27 (2020)
Скачать выпуск PDF

I. ВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ ЭНЕРГЕТИКА 1. Солнечная энергетика 

12-20 15
Аннотация

В регионах с засушливым климатом процесс преобразования загрязненной воды в питьевую воду с использованием технологии солнечной дистилляции является одним из наиболее широко применяемых методов.
Солнечный дистиллятор традиционного типа (CSS) представляет собой резервуар с соленой морской или загрязненной пресной водой, помещенный в герметичную прозрачную камеру, в которой происходит нагрев и испарение воды за счет проникающего внутрь солнечного излучения. Испаряясь, вода конденсируется на внутренней поверхности прозрачной крышки, которая накрывает резервуар. Очищенный конденсат, стекая по крышке, поступает в сборный канал и далее поступает в  водосборный бак, расположенный в нижней части дистиллятора. Несмотря на простоту конструкции производительность подобных дистилляторов крайне мала.
В настоящем исследовании приведены экспериментальные результаты для двух типов солнечных дистилляторов, традиционной солнечной дистилляции CSS и модифицированной системы солнечной дистилляции интегрированной с вращающимся цилиндром, приводимым в действие микродвигателем, питаемым от фотоэлектрической панели- MSS. Предварительные исследования показали, что чем меньше толщина слоя воды, тем быстрее она нагревается и испаряется. Новая конструкция включает в себя вращающийся в камере солнечного дистиллятора полый цилиндр, который за счет действия капиллярных сил захватывает воду из резервуара в виде пленки толщиной менее 1 мм. Тонкая пленка воды испаряется за считанные секунды. Таким образом, радикально увеличивается площадь и скорость испарения.
Результаты экспериментального исследования показали, что даже в условиях Уральской климатической зоны производство пресной воды в системе с вращающимся полым цилиндром в летний день, увеличилось с 0,87 л/м2 до 2,22 л/м2, т.е. на 155% по сравнению с традиционным солнечным неподвижным дистилляторомCSS. Несмотря на некоторое усложнение и удорожание конструкции MSS стоимость производства 1 литра пресной воды для CSS и MSS составляет 0,059 и 0,054 доллара соответственно.

21-30 11
Аннотация

Солнечная энергия является альтернативным ископаемому топливу источником электрической и тепловой энергии. Самое простое применение солнечной энергии – это преобразование солнечного излучения в тепло. По данному принципу устроены солнечные коллекторы, которые преобразуют солнечное излучение в тепло, передавая его воде или низкокипящему теплоносителю для нагрева воды в теплообменнике. Плоские солнечные коллекторы обладают низкой стоимостью и используются для бытовых и промышленных целей. Они преобразуют солнечную энергию при помощи абсорберов, обволакивающих трубки с теплоносителем и передающих ему тепло. Такой коллектор неприхотлив в обслуживании и прост по конструкции. В данной работе проводится теплогидравлический расчет плоского солнечного коллектора при помощи CFD с целью анализа процессов теплопередачи между абсорбером перьевого типа и водой. Моделирование проводится в CFD Solidworks Flow Simulation с использованием штатных средств моделирования солнечного излучения. Итогом работы являются полученные картины потоков теплоносителя внутри коллектора, а также графики распределения температуры и падающего теплового лучистого (солнечного) потока по времени. Результаты расчетов аппроксимировались и продемонстрировали высокий уровень соответствия (в пределах 10-12 %) с характеристиками, полученными в ходе натурных экспериментов. Последнее свидетельствует о достоверности выбранной математической модели солнечного коллектора и методики расчетов.

I. ВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ ЭНЕРГЕТИКА 5. Энергия биомассы 

31-41 20
Аннотация

В агропромышленном комплексе существует проблема утилизации большого количества органических отходов. Наибольшая часть отходов образуется на животноводческих фермах (56%) и в растениеводстве (35,6%). Централизованные биогазовые установки являются хорошим решением для эффективной переработки сельскохозяйственных отходов и получения биотоплива. Для Республики Татарстан проведен анализ возможностей утилизации коровьего навоза и сухой биомассы амаранта с последующим производством водорода. Предложена схема размещения пяти крупных предприятий, утилизирующих отходы 7-10 районов, входящих в регион. Описана схема паровой каталитической конверсии биогаза. Предлагаемая схема производства водорода включает в себя: сбор растительных отходов и навоза животноводческих комплексов для централизованной утилизации (оптимальная смесь сухой биомассы листьев Amaranthus retroflexus L. и коровьего навоза по органическому сухому веществу составляет 1:1,5); приготовление смеси и ультразвуковая обработка при частоте 22 кГц и интенсивности воздействия 10 Вт/см2; процесс анаэробного сбраживания в мезофильном режиме при температуре 310 К, время гидравлического удержания 12 сут.; подача компрессором образующегося биогаза в газгольдер для промежуточного хранения; очистка биогаза от углекислого газа, сероводорода и других примесей в скруббере; паровой риформинг метана: биометан компрессором сжимается до давления 15 атм., затем подается в установку риформинга, подогревается, смешивается с паром в соотношении H2O/CH4=2,5 и подвергается конверсии при температуре 1073 К и давлении 1 атм., перед выходом полученный газ охлаждается до 573 К; каталитический реактор для осуществления реакции конверсии водяного пара, в котором смесь монооксида углерода с паром подвергается конверсии, продуктами являются водород и диоксид углерода; очистка полученного водорода до чистоты 99,99% об. в системе короткоцикловой адсорбции; подача водорода потребителю. Ежегодно можно утилизировать 4,4 млн. т. отходов, а также производить 107 341 кг/сут водорода с чистотой 99,99% об.

I. ВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ ЭНЕРГЕТИКА. 8. Энергокомплексы на основе ВИЭ 

42-51 33
Аннотация

The paper offers a method for developing a universal system of automated design of an optimal structure of autonomous distributed hybrid energy complexes (ADHEC) and a means of regulation of the energy balance therein, i.e. control of the power flows circulating in the said system. In general, the design of the optimal structure of ADHEC includes the following stages (subtasks): data research and creation of a statistical database of electric loads of consumers, of the wind speed in the region under consideration, of the hydroelectric potential of mountain and lowland rivers, and of the solar energy, as well as research and development of a database of converters of wind and water energy into electrical energy. The paper dwells on the task of designing the optimal structure of the distributed hybrid generation system that will ensure the desired level of power generation at a minimal cost and with necessary functional reliability.

II. НЕВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ ЭНЕРГЕТИКА 9. Атомная энергетика 

52-61 12
Аннотация

В настоящее время мировая теплоэнергетика уже начала переход на суперсверхкритические параметры пара, что позволяет увеличить КПД и снизить расход топлива, а, соответственно и сбросы вредных веществ в окружающую среду. АЭС необходимо увеличивать свою эффективность для поддержания конкурентоспособности на рынке производителей электрической энергии. Рассматриваются такие задачи как: повышение установленной мощности действующих энергоблоков путем модернизации оборудования, повышение коэффициентов полезного действия АЭС путем совершенствования тепловых схем и термодинамических циклов, увеличение глубины выгорания ядерного топлива, повышение коэффициентов использования установленной мощности (КИУМ). Самым распространенным в атомной энергетике типом реактора является реактор с водой под давлением (ВВЭР или PWR). Существенным недостатком таких реакторов является низкое значение начальных параметров пара (температура и давление). Это объясняется ограничением по температуре, равным 350°C для оболочек твэлов из циркониевых сплавов. По этой причине температура пара во втором контуре не может превышать 315°C. Таким образом, при повышении единичной мощности блоков термодинамические параметры АЭС с реакторами с водой под давлением остаются на одном уровне: давление первого контура ≈16 МПа, температура теплоносителя на выходе из реактора 320 – 330°C; давление и температура пара во втором контуре соответственно 6,3-7,2 МПа и 279-285°C. КПД современных АЭС с водо-водяными реакторами находится на уровне 35%, что ниже КПД современных ТЭС (45%), и значительно ниже КПД парогазовых электростанций (60%).Одним из способов повышения энергоэффективности АЭС как с легководным так и с тяжеловодным реактором является совершенствование термодинамического цикла. В работе представлены результаты компьютерного моделирования вариантов тепловых схем АЭС с реактором ВВЭР-1200 при пониженных начальных параметрах с использованием огневого перегрева пара, а также паровой компрессии для получения суперсверхкритических параметров пара и проведена оценка эффективности использования данных тепловых схем.

62-72 14
Аннотация

Сформулированы задачи обеспечения безопасности населения и окружающей среды при эксплуатации объектов использования атомной энергии. Обоснована необходимость окончательной изоляции кондиционированных радиоактивных отходов, образующихся в результате производственной деятельности предприятий и вывода из эксплуатации объектов использования атомной энергии. Рассмотрены современные технологии безопасного обращения с жидкими радиоактивными отходами. Обобщен опыт эксплуатации установок по переработке жидких радиоактивных отходов на атомных станциях.
Приведены возможности ионоселективной сорбции в сокращении объемов конечного радиоактивного продукта и ее преимущества по сравнению с другими методами переработки жидких радиоактивных отходов. Представлено описание комплекса переработки жидких радиоактивных отходов, сооружаемого на Белоярской АЭС с целью повышения надежности эксплуатации и защиты окружающей среды. Перечислены методы, выбранные для реализации программы переработки жидких радиоактивных отходов, и технологические линии, входящие в состав производства.
Представлено описание блочно-модульной установки ионоселективной очистки, предназначенной для переработки кубовых остатков из баков хранилищ жидких радиоактивных отходов. Приведено описание блочно-модульной установки кондиционирования ионообменных смол, использованных для очистки кубового остатка и трапных вод от радионуклидов кобальта и цезия, и продуктов коррозии других переходных металлов, с целью получения концентрированного нерадиоактивного солевого продукта и его расфасовки в первичные упаковки.
Описана установка цементирования, предназначенная для переработки шламов радиоактивных отходов из баков и резервуаров хранилищ, шламов от установки ионоселективной очистки, путем включения в цементную матрицу радиоактивных отходов.
Описаны мероприятия по предотвращению выбросов в окружающую среду при функционировании комплекса переработки жидких радиоактивных отходов. Приведены сведения о системах статических и динамических барьеров, предотвращающих поступление радионуклидов в окружающую среду при эксплуатации комплекса переработки жидких радиоактивных отходов. Представлены технические и организационные меры по защите барьеров и сохранению их эффективности в соответствии общими положениями обеспечения безопасности атомных станций.

73-83 11
Аннотация

В странах с развитой атомной энергетикой существуют проблемы, связанные с неравномерностью суточной нагрузки, вследствие экономически обоснованной необходимости загрузки АЭС с максимальным коэффициентом используемой мощности. Это вызвано дешевизной ядерного топлива по сравнению с органическим и, одновременно, высокими капиталовложениями по сравнению с тепловыми электростанциями, а также наличием технологических ограничений маневренных характеристик. На полупиковый режим переведено большинство тепловых станций на органическом топливе, что негативно сказывается на их экономичности и надежности.
Помимо этого, на экономику АЭС отрицательно влияют постоянно возрастающие требования к уровню безопасности. В новых проектах АЭС предусматривается повышение безопасности посредством ввода систем пассивного теплоотвода активной зоны реакторов. Эти системы имеют ряд недостатков: затраты на поддержание в рабочем состоянии; увеличение капитальных вложений; аварийный режим расхолаживания.
Для решения этих проблем авторами разработана система водородно-теплового аккумулирования, которая при комбинировании с АЭС позволяет аккумулировать дешевую энергию в часы спада нагрузки в энергосистеме за счет электролиза воды с получением водорода и кислорода, и теплового аккумулирования горячей воды в теплоизоляционных баках. Благодаря использованию баков горячей воды значительно снижаются капиталовложения в систему аккумулирования, а благодаря использованию водородно-кислородного парогенератора появляется возможность генерировать дополнительное рабочее тело и использовать его в отдельной дополнительной ПТУ, избежав дорогостоящей модернизации основного оборудования АЭС и снижения его ресурса. Наличие маломощной ПТУ в составе системы аккумулирования позволит обеспечить бесперебойное электроснабжение потребителей собственных нужд АЭС за счет возможности использования энергии остаточного тепловыделения реактора при полном обесточивании станции. Разработанный способ комбинирования водородного комплекса с тепловыми аккумуляторами является абсолютно новым и не имеет аналогов.
Исследована экономическая эффективность разработанного энергокомплекса. Определен накопленный чистый дисконтированный доход в зависимости от тарифа на внепиковую электроэнергию для трех вариантов полупикового тарифа на электроэнергию с учетом обеспечения возможности отказа от дорогостоящих теплообменников системы пассивного теплоотвода. Показано, что реализация предлагаемой схемы комбинирования целесообразна в регионах с тарифами на внепиковую электроэнергию в диапазоне 0-0.32 цент/кВт*ч, 0-0.8 цент/кВт*ч и 0-1.25 цент/кВт*ч, соответственно, в зависимости от прогнозной динамики полупикового тарифа на электроэнергию. Средневзвешенный срок окупаемости системы аккумулирования для заданных условий составил 3-12 лет.

IV. ВОДОРОДНАЯ ЭКОНОМИКА 12. Водородная экономика 

84-94 14
Аннотация

В статье предложен методологический подход к разработке инструментария для исследований, связанных с созданием международной электроводородной системы в Северо-восточной Азии. Введён в оборот сам термин «водородоноситель» и дано его определение. Рассмотрены ресурсные, экономические и технологические предпосылки создания единой региональной инфраструктуры для производства, транспортирования, преобразования и использования электроэнергии и «водородоносителей» в качестве энергоносителей для потребителей энергетических услуг.
Указывается на необходимость комплексного рассмотрения технологических, экономических, социальных и политических факторов при создании такой сложной технической системы, затрагивающей интересы разнородных акторов. При этом основой поиска баланса интересов заинтересованных акторов является оценка эффективности создания такой системы, а инструментом для такой оценки являются экономикоматематические модели, описывающие создание и функционирование международной электроводородной системы в Северо-восточной Азии.
Кратко описаны результаты выполненного обзора моделей, в которых рассматриваются проблемы интеграции в системы энергоснабжения водородных технологий совместно с ВИЭ. Выделены основные типы моделей, используемых для описания таких технико-экономических систем, сделан вывод о необходимости применения двухуровневой системы моделей. Основное место в предлагаемой системе моделей должны занимать производственно-транспортные модели на верхнем (международном) уровне. На нижнем уровне (объекты по производству «зелёных» водородоносителей) требуются модели оптимального управления ресурсами для решения задач определения состава и параметров технологического оборудования.
Для поэтапной разработки такой системы моделей предлагается начать с наиболее простого сценария, когда учитываются только такие источники энергии, как солнечные и ветровые ВИЭ. На этом этапе возможно отсеивать неэффективные технологии, и определять целевые технологии и механизмы многостороннего регионального сотрудничества. Для определения баланса интересов акторов потребуются модели второго этапа, в которых наряду с традиционными ВИЭ (биомасса, ГЭС и ГАЭС) будут рассматриваться углеродная (тепловая) и атомная генерация электроэнергии, а также углеродные технологии производства водорода и водородоносителей. Заключительный, третий этап развития инструментария научного исследования и оценки взаимовыгодных вариантов построения международной электроводородной системы в Северовосточной Азии потребует раздельного учёта «зелёной» и «углеродной» энергии для исследования механизмов сертификации и ценообразования на энергоносители.
В заключение представлена структура производственно-транспортной модели первого этапа, которая позволит оценить сравнительную эффективность применения различных электроэнергетических и водородных технологий для обеспечения потребителей стран Северо-восточной Азии «зелёными» энергоносителями.

95-106 16
Аннотация

В последние годы внимание общества всё более привлекается к решению двух неразрывно связанных проблем – предотвращению истощения природных ресурсов и охране окружающей среды от антропогенного загрязнения. Годовое потребление отходов животноводства для производства составляет около 240 тыс. м3 в год, что составляет 0,17% от общего объема навоза, производимого на российских сельскохозяйственных предприятиях. В настоящее время фактическое использование органических отходов, потенциально пригодных для производства биогаза, на 2-3 порядка ниже, чем имеющийся потенциал для органических отходов. В настоящее время водородная энергетика приобретает огромную популярность в мире в связи с проблемой истощения невозобновляемых источников энергии – углеводородов, и экологического загрязнения, вызванного их растущим потреблением. Особую перспективу представляет темновой процесс получения водородсодержащего биогаза при переработке органических отходов в анаэробных условиях, который позволяет использовать преимущества, как производства энергии, так и решения проблемы утилизации органических отходов. В работе проведен энергетический анализ системы двухстадийной анаэробной переработки жидких органических отходов с получением водород - и метансодержащих биогазов на основе экспериментальных данных, полученных на лабораторной установке с реакторами с повышенным объемом. Энергетическая эффективность системы находится в пределах 1,91-2,74. Максимальная энергоэффективность наблюдалась при гидравлическом времени удержания в реакторе темновой ферментации 2,5 суток. Затраты электроэнергии на производство 1 м3 водорода составили 1,093 кВт*ч при гидравлическом времени удержания в реакторе темновой ферментации 2,5 суток. При гидравлическом времени удержания в реакторе темновой ферментации 1 сутки, удельные (отнесенные к скорости обработки органических отходов) затраты электроэнергии производство 1 м3 водорода были минимальными в рассматриваемом диапазоне hrt, и составили 26 (Вт/м3 водорода)/(м3 отходов/сут). Таким образом, система двухстадийной анаэробной переработки жидких органических отходов с получением водород- и метансодержащих биогазов является энергетически эффективным способом как получения водорода, так и переработки органических отходов.

107-121 14
Аннотация

В работе исследовали характеристики процесса темновой ферментации (ТФ) ряда простых (крахмал, подсолнечное масло, пептон и их смесь) и комплексных (корм для собак, комбикорм для свиней, осадок сточных вод (ОСВ)) субстратов с использованием смешанной культуры, контроля рН (5.5), при 55оС. Пептон и подсолнечное масло характеризовались минимальной продукцией H2, составившей, соответственно, 5.0 и 2.3 мл H2/г ХПК. Удельный выход водорода в расчете на разложенный крахмал составил 1.55 моль Н2/моль. Добавление пептона и подсолнечного масла к крахмалу снижало удельный выход водорода из крахмала на 23%. Значительное отличие в продукции водорода наблюдалось при ТФ комплексных отходов. Удельный выход водорода из корма для собак составил 46.5 мл Н2/г ХПК или 143.4 мл Н2/г углеводов, из комбикорма для свиней – 32.1 мл Н2/г ХПК или 91.6 мл Н2/г углеводов, а из ОСВ – 9.3 мл Н2/г ХПК или 98.0 мл Н2/г углеводов. Возможные взаимосвязи между биополимерным составом субстратов и характеристиками процесса ТФ были проанализированы с применением коэффициентов ранговой корреляции Спирмена. Концентрация углеводов, а также соотношение углеводы/белки и углеводы/жиры были основными факторами, влияющими на высокий удельный выход Н2, его содержание в биогазе, а также соотношение Н2/растворимые метаболиты. Концентрация белков оказывала статистически значимое положительное влияние на накопление ацетата и сукцината, а углеводов – на накопление капроната.

122-130 16
Аннотация

В работе показано, что методом высокотемпературного синтеза можно получить сплав Ti0.70Mo0.30C, не уступающий вольфрамосодержащим сплавам по своим механическим и коррозионностойким свойствам. Изучена кристаллическая структура данного сплава методом дифракции нейтронов. Кристаллическая структура данного сплава гранецентрированная кубическая, описывается в рамках пространственной группы Fm3m, в которой атомы титана и молибдена взаимозамещены и статистически занимают позиции 4 b, а атомы углерода статистически занимают октаэдрические позиции 4 a.
Определено усредненное полное среднеквадратичное смещение атомов в сплаве Ti0.70Mo0.30C по данным дифракции нейтронов методами наименьших квадратов и польнопрофильного анализа дифрактограмм. Показано, что в карбиде титана TiC замена части атомов металла (Ti) или атомов неметалла (C) одного сорта с другим, отличающимся с внешней валентной электронной конфигурацией, приводит к возникновению больших статических искажений в подрешетках трехкомпонентных сплавов Ti0.70Mo0.30C, TiC0.30N0.70 и TiC0.30N0.70 по сравнению со сплавом TiC. Таким образом, показано, что замена в карбиде титана TiC части атомов титана Ti с атомами Мо из-за их отличающихся с внешней валентной электронной конфигурацией приводит к возникновению статических искажений в решетках трехкомпонентных сплавов Ti0.70Mo0.30C.
Показано, что микротвердость сплава Ti0.70Mo0.30C на 19 % больше, чем микротвердость двухкомпонентного сплава карбида титана TiC. Это можно объяснить тем, что возникающие статические искажения в подрешетках трехкомпонентных сплавов Ti0.70Mo0.30C приводит к увеличению его микротвердости по сравнению с двухкомпонентным сплавом карбида титана TiC. Появление больших статических искажений, по-видимому, приводит к торможению движений дислокаций в трехкомпонентном сплаве. Следовательно, замена части атомов Ti на Mo, а также части атомов С на N в решетке карбида титана TiС может быть способом изменения динамических характеристик его кристаллической решетки.
Результаты могут быть использованы в области конструкционного материаловедения.

V. КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ. 13. Наноструктуры 

131-137 13
Аннотация

Получены тонкие металлооксидные слои ZnO на подложке монокристаллического кремния р - типа проводимости с кристаллографической ориентацией (100), способом спрей-пиролиза и определены оптимальные технологические режимы золь-гель метода для получения металлоксидных пленок с наиболее совершенной кристаллической структурой. Результаты рентгенографических исследований показали, что полученные пленки ZnO на кремнии имеют гексагональную сингонию и вюрцитную структуру с параметрами а = 0.3265 нм и c = 0.5212 нм, с размерами блоков 67 нм. Показано, что на поверхности пленок образуется нанокристаллы ZnO, со средним характерным размером LZnO ≈ 84 нм и имеющие дифракционные индексы – (102)ZnO с d/n = 0,1911 нм при (2□= 147,63°), (110)ZnO с d/n = 0,1630 нм при (2□= 56,67°) и (103)ZnO с d/n = 0,1481 нм при (2□= 62,93°) соответственно. Обнаружено, что спектр фотолюминесценции гетероструктуры n - ZnO/p - Si имеет широкую полосу, охватывающий практически весь видимый диапазон излучения с максимумом при λmax = 377 нм. Это свидетельствует о том, что приведенные условия являются оптимальными для выращивания высококачественного слоя ZnO на Si практически без дефектов в видимой области излучений. Эксплуатационные параметры устройства на основе таких металлооксидов представляются перспективными для высокопроизводительных и недорогих коммерческих применений в детекторах светового излучения в ультрафиолетовой области. Определено, что металлооксидные слои n - ZnO и гетероструктуры на их основе также возможно использовать в устройствах для преобразования механической энергии деформации в электрическую, электрической энергии в световую и в преобразователях солнечной энергии в электрическую. Эти материалы обладают экологически чистотой, доступностью и невысокой ценой. Установлены, что синтез новых металлооксидных материалов, и разработка различных преобразователей энергии на их основе имеют высокую научную и практическую значимость.

VII. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 17. Энергетика и экология 

138-146 10
Аннотация

В связи с природной уникальностью и особым статусом ведения хозяйственной деятельности в центральной экологической зоне Байкальской природной территории оценка воздействия на природную среду приобретает важное значение. В настоящее время отсутствуют действенные механизмы, направленные на стимулирование снижения антропогенной нагрузки на природную среду от существующих энергоисточников, в том числе и для применения альтернативных технологий.
Среди объектов энергетики основными источниками загрязнения центральной экологической зоны являются многочисленные котельные, использующие в качестве топлива уголь, и дизельные электростанции в труднодоступных местах.
Для снижения антропогенного воздействия от объектов энергетики рассмотрено применение возобновляемых источников энергии, замещение угля экологически чистыми видами топлив, использование электроэнергии для теплоснабжения, установка природоохранного оборудования.
Оценена эколого-экономическая эффективность технологий производства электрической и тепловой энергии с использованием удельных показателей капиталоемкости снижения 1 т выбросов и экологической капиталоотдачи на 1 млн руб. для условий центральной экологической зоны.
Потенциал снижения выбросов в атмосферу от применения возобновляемых источников энергии в местах автономного электроснабжения составляет менее 1% от сложившегося уровня суммарных выбросов от объектов энергетики. Потенциал снижения выбросов за счет замещения котельных мощностью менее 0,2 Гкал/ч теплонасосными установками составляет не более 12%.
Наибольший экологический эффект может быть достигнут за счет использования вместо угля альтернативных энергоносителей: природного газа, древесного топлива, электроэнергии. Потенциал снижения выбросов при этом составляет 60% от сложившегося уровня. Но для реализации этих мероприятий необходима существенная финансовая поддержка в виде специальных механизмов компенсации затрат производителям и/или потребителям энергии.

147-154 9
Аннотация

В статье представлены технико-экологические подходы разработки природоподобных технологий по очистки сточных вод в условиях перехода к постиндустриальному технологическому укладу. Объективной причиной перехода к новому технологическому укладу является начало цивилизационного кризиса, вызванного расширенным воспроизводством товарной продукции в индустриальных технологических укладах и системой ценностей "общества потребления" (consumer society), основанного на бесконтрольной эксплуатации природных ресурсов и нарушении жизнеобеспечивающих функций био-эко сферы. Исходя из экологических аспектов наступающего цивилизационного кризиса (загрязнение среды обитания человека, исчерпание традиционных углеводородных источников энергии, дисперсия необходимых для воспроизводства химических элементов и др.), ядром нового технологического уклада могут стать: формирование природоподобной техносферы на основе постоянного мониторинга устойчивости биосферы; альтернативная и возобновляемая энергетика; формирование техногенных полезных запасов из отходов различных типов, по аналогии с природными, и др. Ключевым фактором постиндустриального технологического уклада могут стать природоподобные технологии и процессы - инновационные разработки, базирующиеся на фундаментальных законах природы: комплексном, конвергенционном и логистическом подходах, обеспечивающие, прежде всего, возможность регулирования и сохранения материального и энергетического планетарного (природного и техногенного) кругооборота. В переходный период целесообразна модернизация существующих технологий индустриального технологического уклада путем введения дополнительных техникоэкологических стадий, базирующихся на природоподобном подходе.
Показана возможность природоподобной доработки процесса очистки сточных вод озонированием, базирующееся на обеспечении безопасных концентраций озона в приземных слоях атмосферы. Представлены рассчитанные на экспериментальных данных вероятности превышения доиндустриального уровня озона, ПДКсс, биологически опасной концентрации озона (70 мкг/м3), свидетельствующие об опасных концентрациях О3 (первая группа токсичности) в тропосферном воздухе, исключающие любые технологические выбросов в атмосферу. Предложена модернизированная блок-схема пилотной установки с рекуперацией озона и кислорода для сохранения сложившегося планетарного (природного и техногенного) кругооборота О3, как основы экологической устойчивости био-экосферы.

IX. КАДРОВОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ И ОБРАЗОВАНИЕ. 23. Образование и научно-исследовательские центры 

155-164 8
Аннотация

В статье рассмотрен вопрос формирования и актуализации информационного пространства для эффективного внедрения наилучших доступных природоохранных технологий в энергетику России. Приведены краткие сведения о Научно-образовательном Центре «Экология энергетики» (НОЦ «Экология энергетики»), являющимся структурным подразделением Национального исследовательского университета «Московский энергетический институт» и реализующим с 1997 года большое количество программ повышения квалификации и профессиональной переподготовки специалистов энергетических предприятий и производств, в том числе программ дополнительного профессионального образования в области природоохранных технологий и экологии энергетики. Приведены основные показатели работы НОЦ «Экология энергетики» за 23 года. Рассмотрены различные элементы информационной среды, применяемые в программах повышения квалификации и профессиональной переподготовки слушателей, обучающихся в НОЦ «Экология энергетики» по направлениям подготовки «Теплоэнергетика и теплотехника» и «Электроэнергетика и электротехника». Такие элементы включают: создание, поддержание и обновление Интернет-ресурсов открытого доступа, разработку учебников, учебных пособий и справочников по наилучшим доступным природоохранным технологиям, организацию и проведение международных и национальных конференций и семинаров в области экологии энергетики и природоохранных технологий на ТЭС. Представлены краткие сведения об Информационной системе «Наилучшие доступные и перспективные природоохранные технологии в энергетике России» (http://osi.ecopower.ru), содержащей информацию по всем аспектам природоохранной деятельности в энергетике на русском и английском языках, включая обще проблемные вопросы, вопросы охраны атмосферного воздуха, водного бассейна, обращения с золошлаками ТЭС, комплексные технологии, факторы физического воздействия, перспективные и энергосберегающие технологии, вопросы возобновляемой энергетики. Приведена информация и о других Интернет-ресурсах, успешно применяемых слушателями программ профессиональной переподготовки при изучении дисциплин «Основы экологии и природоохранной деятельности в энергетике» и «Природоохранные технологии на ТЭС». Дан анализ состояния системы подготовки кадров для энергетических предприятий в РФ. Представлен список вузов, готовящих специалистов по основным энергетическим специальностям. Сформулированы предложения по совершенствованию системы подготовки персонала энергетических предприятий и производств в области природоохранных технологий на ТЭС.

165-183 11
Аннотация

При решении задач использования возобновляемых источников энергии возникают проблемы учета ряда статистических изменений важных для разработки их структуры и практического применения. Стохастический характер имеют следующие факторы:
- приходы энергии (солнца, ветра, гидроресурсы и пр)
- потребление энергии (в быту, коммунальной и промышленной сферах)
- изменение температуры окружающей среды.
Данные факторы имеют широкие масштабы временных изменений, содержат периодические и случайные составляющие.
Совершенно очевидно, что эти группы факторов являются коррелированными, так рост прихода энергии солнца ведет к повышению температуры воздуха и освещенности, те в свою очередь приводит к снижению потребности в тепловой и электрической энергии у потребителя.
С целью выявления и детального анализа корреляционных связей между климатическими факторами, влиянием их на эффективность существующего в УрФУ парка установок возобновляемой энергетики была разработана и введена в эксплуатацию многоканальная быстродействующая система мониторинга климатических и энергетических характеристик. Система включает в себя распределенную сеть локальных устройств, связанных с центральным сервером осуществляющим сбор, накопление и обработку данных более, чем по 100 измеряемым параметрам с периодичностью 1 сек. В статье приведено описание основных типов установок возобновляемой энергетики, используемых в учебном процессе, концепция и опыт использования цифровой системы оценки характеристик эффективности установок возобновляемой энергетики и результаты исследований установок солнечной энергетики в условиях резко- континентального климата.
Использование системы позволило на основании анализа длительного ряда наблюдений осуществить оценку производительности установок возобновляемой энергетики для условий переменных температур окружающей среды, характерных для Урала. Полученные результаты показывают перспективность использования цифровых технологий при исследовании процессов и верификации теоретических моделей; позволяют ставить задачи о дальнейшем совершенствовании моделей расчета и совершенствовании конструкций установок возобновляемой энергетики.

XV. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ 35. Энергосберегающие технологии, системы, материалы и приборы 

184-192 10
Аннотация

В статье рассматривается возможность применения концепции «переходного звена» от углеводородной к «зеленой» энергетике. Вся мировая промышленность использует углеводороды в качестве топлива. Доля «зеленой» энергетики растет, но полностью заменить нефть, газ и уголь на данном этапе она не может. Во многих производственных процессах, в силу технологии, теряется значительное количество тепла. Таким образом, антропогенное воздействие двукратно усиливается и за счет сжигания топлива и за счет тепловых потерь в окружающую среду. Традиционные методики снижения вредных выбросов, как правило, ориентированы только на конкретный вид очистки и представляют собой капитальные очистные сооружения. Подход авторов статьи к проблеме отличается от общепринятого. Разрабатываемый способ позволяет получать дополнительный продукт за счет сбросного тепла, снижая при этом выбросы в атмосферу оксида углерода. В качестве объекта исследования авторами выбраны ТЭС и ТЭЦ. Их роль как источника тепла, света и горячего водоснабжения трудно переоценить. Но ТЭС и ТЭЦ также являются источниками парниковых газов, образующихся при сжигании топлива, источниками тепловых потерь с уходящими газами и тепловым загрязнением водоемов охлаждающей жидкостью. Тепловое загрязнение водоемов приводит к зарастанию их водорослями, и как следствие, ухудшение качества воды. В основе, представленного авторами метода, лежит комплексное использование сбросного тепла, образуемого в большом объеме в прудах-охладителях водорослей и производство биоэтанола. Были проведены исследования на масс-спектрометре химического состава водорослей, образуемых в различных средах (морская, водопроводная и очищенная вода). В ходе экспериментов были выращены бобовые растения на очищенной воде, водопроводной воде и дистиллированной воде. Согласно выполненным расчетам, стоимость 1 литра полученного биоэтанола составит около 28 руб./л, что в 3 раза дешевле производимого сейчас. Сделан вывод о незначительном влиянии на выход биоэтанола загрязненной воды ТЭЦ или ТЭС. Показано снижение натрия в 17,8 раза за счет применения биофильтр.
Сделан вывод о значительной адсорбционной способности ионов Zn, Mg, Fe, Al, Si, Pb. Полученная вода после пропускания через водоросли была проверена по СанПиН 2.1.4.1074-01, и полностью соответствовала стандарту, что позволяет использовать ее для технологических и технических целей и, тем более, без последствий сливать в окружающую среду.

ИНФОРМАЦИЯ 

XXII. ИНФОРМАЦИЯ В ОБЛАСТИ АЭЭ. 41. Информация 



ISSN 1608-8298 (Print)