«НАША ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА – НИКУДЫШНЯЯ, НО В РОССИИ ОНА ЕЩЕ ХУЖЕ…»

В течение суток В Беларуси генерирующие мощности электрической энергии в 3 ÷ 4 раза превышают цифру общего суточного потребления. Куда же исчезает остальная электроэнергия? Ответ – в фантастической картине низкой эффективности систем как генерации, так  и потребления электрической энергии.

Существующие мощности по производству электрической энергии при соответствующей системе потребления могут быть значительно уменьшены. Поясняется это следующими соображениями.

Для обеспечения необходимого цикла производства каждое предприятие заказывает определенную величину мощности. Понятно, что заказанная мощность, умноженная на время действия, - есть электрическая энергия, которая всегда превышает реально потребленную предприятием электрическую энергию. Количество сгораемого в топках министерства энергетики энергетического сырья всегда больше необходимой для функционирования предприятия величины. Это относится и к газотурбинным, и газопоршневым источникам энергии, установленным на предприятиях. И вообще это относится ко всей мировой энергетике.

Рассмотрим на примере Республики Беларусь количественную сторону данной проблемы.

По данным министерства энергетики в 2010 году в нашей республике собственными генерирующими мощностями выработано в течение года 8,6•106 (восемь миллионов шестьсот тысяч) кВт электрической мощности, что в переводе на электрическую энергию составляет 7,5336 •1010 (семьдесят пять миллиардов триста тридцать шесть миллионов) кВт•час.

Потребителям выдано в течение года 3,91•1010 (тридцать девять миллиардов сто миллионов) кВт•час электрической энергии. Превышение составляет 1,93 единицы.

В том же году от Российской Федерации и Украины получено 2,5•1010 (двадцать пять миллиардов) кВт•час электрической энергии. Разница между количеством полученной из Российской Федерации и Украины и количеством выданной электрической энергии потребителям в 2010 году – и есть электрическая энергия, полученная белорусскими потребителями от собственных генерирующих мощностей. Это составляет (3,91 - 2,5)• 1010 кВт•час, что равно 1,41 •1010 кВт•час. В этом случае превышение составляет 7,5336 •1010/1,41 •1010 = 5,343 единицы.

Выработано собственными генерирующими мощностями 8,6•106кВт электрической мощности 7,5336 •1010 кВт•час электрической энергии

Выдано потребителям 3,91•1010 кВт•час

Превышение 1,93 единицы

Получено от РФ и Украины 2,5 •1010 кВт•час

Получено от соб. генерирующих мощностей 1,41 •1010 кВт•час.

Превышение 5,343 единицы

При КПД генерирующих мощностей 0,45 (без учета потерь на транспортировку электрической энергии) только 8,4% от энергии энергетического сырья доходит до потребителя. (!)

Наша энергетическая система не просто плохая, она - никудышняя! Правда, должны признать, что в России и в Украине с этим вопросом дело обстоит еще хуже.

Действующий во всем мире способ потребления электрической энергии предусматривает ее передачу через распределительные сети потребителям. Такой способ доставки электроэнергии является функцией электроудаленности потребителей и функцией величины мгновенной мощности потребления. В практическом плане это выражается:

- в необходимости поддержания постоянной излишней

мощности в системе для исключения флуктуаций напряжения

и частоты;

- в применении трансформаторов большей мощности;

- в увеличении сечения электрических проводников;

- в аналоговом регулировании параллельной работы

трансформаторов в закольцованной единой электрической

системе.

В течение суток генерирующие мощности, даже исключая утренние и вечерние пики мощностей, в 3 ÷ 4 раза превышают интегральную мощность суточного потребления электрической энергии. К примеру, месячная величина электрической энергии, потребляемая одним человеком в жилом секторе, колеблется в пределах 60 ÷ 80 кВт•час. Проектная установочная мощность на одного человека составляет 1 кВт. Теоретическая величина электрической энергии, которая может быть получена потребителем за месяц – 720 кВт•час, что почти на порядок превышает реальные потребности.

Фантастическую картину низкой эффективности систем генерации и потребления электрической энергии дополняет промышленный сектор, редко работающий круглосуточно и с постоянной нагрузкой.

Основными производителями электрической энергии (до 90%) являются ТЭЦ, ТЭС, ГЭС, АЭС, работающие круглосуточно и не имеющие технических систем и устройств, реагирующих на мгновенные изменения потребляемой мощности.

Газопоршневые и газотурбинные генераторы электрической энергии, включающиеся в единую систему как пиковые мощности, занимают 10% общей энерговооруженности. В этом разделе мы не будем рассматривать альтернативные источники энергии, так как нас в первую очередь интересуют не способы генерации, а способ потребления.

Главной задачей современных энергогенерирующих систем является обеспечение величины мощности, равной пику мощности в суточном графике потребления, что и определяет график работы генерирующих мощностей, который никак не связан с реальной величиной потребления электрической энергии.

Системы энергоснабжения и потребления работают без обратной связи. Стоит заметить, что это относится не только к электрической, но и к тепловой энергии. Решение данного технического противоречия – в создании систем потребления тепловой и электрической энергии от аккумулирующих преобразователей мощности. Работоспособность таких систем, не зависящая от параметров поставляемой энергии (температура, напряжение, частота, непрерывность, мощность) и типа генерирующих энергию устройств составит, на наш взгляд, основу будущей энергетики.

           Создание аккумулирующих преобразователей мощности электрической энергии приведет:

- к фактическому увеличению генерирующих мощностей в 3÷4 раза, что адекватно такому же увеличению запаса, добычи, транспортировки и преобразованию не существующего на земле энергетического сырья и без дополнительных воздействий на окружающую среду;

- к формированию благоприятных условий по развитию качественно нового витка научно-технического прогресса, внешними формами проявления которого могут быть:

- открытие энергетических источников расширяющейся

Вселенной;

- новая теория энергии;

- устройства концентрации рассеянной тепловой энергии без

энергетического узла;

- аккумуляторы энергии большой емкости;

- изоляционные устройства, охватывающие практически весь

спектр электромагнитного излучения;

- устройства компенсации разницы давлений при движении

тела в скалярных полях давлений;

- ветроустановка с эжекторным насосом вместо ветроколеса;

- иной газотурбинный цикл;

- термопары с коэффициентом преобразования до 90%;

- реактивный глушитель;

- нагревательный элемент с коэффициентом преобразования

более 3÷5 единиц, реализующий обратный эффект Комптона;

- трансформатор-генератор с обмоткой, компенсирующий

напряженность полезной нагрузки и т.д.

Разработка и внедрение аккумулирующих преобразователей мощности в основном зависит от появления аккумуляторов большой емкости, обеспечивающих бесперебойные поставки энергии потребителю минимум в течение суток. Но даже ионные аккумуляторы в экспериментальной модели позволяют построить опытный образец.

Мощность зарядки определяется только емкостью аккумулятора, скачки мощности на стороне потребителя изолированы от производства электроэнергии, что позволит рассчитать и обеспечить потребление энергетического сырья в энергетически адекватных потреблению количествах (с учетом коэффициента преобразования генераторных систем).

Значительное снижение токовой нагрузки в системах распределительных сетей, устранение волновых перепадов напряжения, улучшение параллельной работы трансформаторных подстанций, приемлемая по времени динамика перераспределения генерирующих мощностей – это только видимая часть повышения энергоэффективности.

Вне зависимости от динамики создания и внедрения аккумулирующих преобразователей мощности, проблемы потребления и энергосбережения не теряют своей актуальности.

Г. Маньшин,

член-корреспондент Национальной академии наук Беларуси,

Н.Агаев,

руководитель ООО «Агаев-электрик»

Материал подготовлен на основе доклада на Международной научно-технической конференции «Энергосбережение – важнейшее условие инновационного развития АПК» 24-25 ноября 2011 года.

г. Минск.