Юрий Почанин – Энергетика и экология (страница 7)

16,98

15,15

12,39

12,39

2,5

Декабрь

17,45

16,56

14,77

12,08

12,08

2,5

Кроме того, была установлена мощность предельного развития фотоэлектрики в Германии в размере 52 ГВт. Годовой коридор для увеличения мощности сохраняется в пределах 2,5–3,5 ГВт. Если было построено больше, чем 3,5 ГВт в год, то дегрессия повышалась дополнительно на 3%, если более 4,5 ГВт – на 6 % и свыше 5,5 ГВт – на 9%. Если, наоборот, цель постройки новой мощности не была достигнута, то дегрессия уменьшалась. В случае если было построено менее 2,5 ГВт в год, то на 2,5 %, менее 1,5 ГВт – на 5 % и менее 1 ГВт – на 7,5%.

По-новому регулировались тарифы для электроэнергии, получаемой с ГЭС. Так, при мощности до 500 кВт – 12,7 евроцент/кВтч, до 2 МВт – 8,3 евроцент/кВтч, до 5 МВт – 6,3 евроцент./кВтч, до 10 МВт – 5,5 евроцент./

кВтч, до 20 МВт – 5,3 евроцент/кВтч и до 50 МВт – 4,2 евроцент Втч.

Четвертое обновление закона пришлось на 2014 г. Закон снова получил широкую и основательную переработку, вырос до 104 статей и 4 приложений на 74 страницах. Были установлены следующие размеры увеличения мощности:

1. Ветровая энергетика на суше – 2 500 МВт в год.

2. Ветровая энергетика на море – 6 500 МВт до 2020 г. и 15 000 МВт – до 2030 г.

3. Фотоэлектрические установки – 2 500 МВт в год.

4. Все виды биомассы вместе – 100 МВт в год.

В главе 4 регулируются тарифы для каждого вида ВИЭ отдельно. В зависимости от отклонения от планируемой мощности тарифы уменьшаются быстрее или медленнее.

Германия в сентябре 2022 года подключила 1Гвт ветровой и солнечной энергии к энергосети. Переход Германии к возобновляемым источникам энергии начался около 30 лет назад, как и в ряде других европейских стран, что связано с климатическим кризисом. Однако технологии не позволяют быстро отказаться от традиционных источников энергии. Процесс перехода растянулся на десятилетия. Однако правительство Германии решило полностью отказаться от угля к 2030 году. Цель, к которой стремится страна – получать до 80% электроэнергии из возобновляемых источников, которая имеет свои плюсы и минусы по сравнению с атомной энергетикой. Однако в последнее время благодаря развитию технологий, стоимость энергии от возобновляемых источников стала существенно снижаться, и уже ее себестоимость даже ниже атомной энергии.

ГЛАВА 3. СНИЖЕНИЕ ВРЕДНЫХ ВЫБРОСОВ И ПОЛУЧЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТОЙ ЭНЕРГИИ

3.1. Совершенствование технологий производства

Для более объективной и полной оценки отрицательного воздействия предприятий теплоэнергетики на природную среду, живое вещество биосферы и экономику необходимо учитывать все элементы: от добычи сырья, получения продукции (энергии), утилизации отходов до ликвидации самого предприятия. Мероприятия по снижению загрязнений воздушной среды выбросами ТЭС решают в основном двумя способами: использованием технологических методов подавления их образования и установкой пыле-газоочистного оборудования.

В связи с постоянным ростом энергопотребления в ближайшее время человечество ощутит ограниченность ископаемого топлива. Избежать этого можно, по-видимому, двумя способами.

1.Экономия энергии. Применение ресурсосберегающих и энергосберегающих технологий обеспечило значительное сокращение потребления топлива и материалов в развитых странах.

2.Развитие экологически более чистых видов производства энергии.

Экологическое совершенствование технологии производства. Интенсивность образования NOx определяется температурным уровнем и концентрацией кислорода в факеле. Интенсивность образования топливных NOx (за счет наличия азота в топливе) определяется концентрацией кислорода в зоне сгорания летучих компонентов, а температура играет второстепенную роль. Специально организуя топочный процесс, можно изменить количество образующихся оксидов азота при горении. Нашли практическое применение следующие методы.

1. Впрыск влаги или пара в топку – как средство снижения выбросов NOx. Отличается простотой, легкостью регулирования и низкими капитальными затратами (на газомазутных котлах этот метод позволяет снизить выбросы NOx на 20–30 %).

2. Ступенчатая подача топлива. При двухступенчатом сжигании через все горелки подают топливо с недостатком воздуха так, чтобы кислорода не хватало для образования NOx, а в конечную часть факела вводят недостающий для полного сгорания воздух. При трехступенчатом сжигании выше основных пылеугольных горелок в топке устанавливают дополнительные горелки, в которые подается часть топлива с недостатком воздуха, и создается зона с восстановительной средой. Еще выше располагают сопла для ввода третичного воздуха, необходимого для завершения топочного процесса.

3. Снижение избытка воздуха в топке на всех видах топлива приводит к уменьшению выброса NOx. Пределом применимости этого способа служит появление в уходящих газах продуктов неполного сгорания, увеличение содержания горючих в уносе, увеличение интенсивности шлакования поверхностей нагрева и высокотемпературная коррозия экранов.

4.Предварительный подогрев топлива до 700°С, когда выделяется значительная часть летучих веществ, а азотсодержащие компоненты топлива переходят в прочную молекулу N2, позволяет в 2,5 раза снизить выбросы топливных NOx.

5. Технология кипящего слоя. Принцип сжигания твердого топлива в кипящем слое его частиц заключается в следующем. Дробленое топливо и сорбент (известняк СаСО3), связывающий SО2, подаются в топку, и топливо сгорает при 800–900°С в кипящем слое, образованном золой или кварцевым песком (если топливо малозольное). Выносимые из топки частицы золы, сорбента и топлива улавливаются в циклоне и далее многократно циркулируют по контуру «топка – циклон – топка». При низких температурах горения не происходит разложения золы и шлакообразования, а также образования NOx. Подаваемый в кипящий слой известняк разлагается под действием высокой температуры, становится пористым. Проникающий в поры диоксид серы соединяется с СаО с образованием CaSO. Развитие технологий кипящего слоя направлено на обеспечение эффективного сжигания низкокачественного высокозольного топлива в широком диапазоне изменения нагрузок котлов без использования газообразного и жидкого топлива, а также на максимальное сокращение выбросов оксидов серы, азота и летучей золы. Таким способом Япония сумела весьма существенно сократить выбросы от крупных ТЭС, работающих на угле.

6. Золоулавливание на ТЭС. Чтобы предотвратить выброс золы в атмосферу и защитить дымососы котлов от абразивного износа, на электростанциях осуществляется очистка газов в золоуловителях: механических (циклоны, центробежные скрубберы, тканевые фильтры и др.) и электрических (электрофильтры).

7. Методы очистки газовых выбросов ТЭС. Различают мокрые (жидкофазные) и сухие методы очистки газовых выбросов от токсичных компонентов. Как мокрые, так и сухие методы могут быть циклическими и не циклическими, каталитическими и не каталитическими. Мокрые методы очистки связаны с использованием в качестве поглотительного агента жидкости: воды, водных растворов, других веществ или жидкостей. Сухие методы очистки основаны на взаимодействии газа с твердыми веществами-поглотителями (сорбентами).

Мировые затраты на охрану окружающей среды непрерывно растут. Для снижения вредного воздействия выбросов на ТЭС строятся дорогостоящие трубы высотой 200–300 м для рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере, устанавливается все более эффективное и дорогое оборудование по улавливанию и очистке выбросов. Большинство промышленно развитых стран уже подошло к тому рубежу, когда установка такого оборудования становится главным лимитирующим фактором дальнейшего роста производства энергии, поскольку приводит к увеличению себестоимости генерации энергии и превышению издержек над прибылью.

3.2. Некоторые направления развития малоуглеродной энергетики

На данный момент ученые активно ищут способы решения энергетической проблемы. Подавляющее большинство стран пользуются методом поиска новых месторождений полезных ископаемых для своей деятельности.

Второе направление заключается в развитии методов борьбы с загрязнением атмосферы, а именно:

–оптимизация процесса сжигания топлива;

–очистка топлива от элементов, образующих при сжигании загрязняющие вещества;

–очистка дымовых газов от загрязняющих веществ;

–рассеивание загрязнителей в атмосферном воздухе.

Перечисленные методы не позволяют радикально сократить выход токсических веществ, так как эти способы порождают строительство очень дорогих сооружений, а некоторые способы основаны на применении аммиака, который сам вреден.

Некоторые исследования направлены на развитие малоуглеродной и безуглеродной энергетики.

Третье направление представляет собой активное развитие атомной энергетики, и хоть оно является недостаточно экологичным, все равно остается в приоритете у современных ученых. Стоит отметить, что это относится только к новым атомным реакторам.

Большие надежды возлагаются на международный проект, разрабатывающий термоядерную станцию, которая будет вырабатывать энергию за счет синтеза тяжелых изотопов водорода с образованием гелия. Такая реакция не будет давать газообразных и жидких радиоактивных отходов.

Четвертое направление предполагает использование водорода и его соединений для заправки производственных машин. Тип двигателя, поддерживающий водород и его соединения – абсолютно новый и только начинает набирать популярность. Также ученые разрабатывают новый электрохимический генератор, который также будет работать на водородном топливе. Этот способ должен работать во много десятков раз мощнее, чем использование угля и газа в качестве топлива.