АВТОНОМНОЕ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ В АРКТИЧЕСКОЙ ЗОНЕ

192 
Аннотация. 
В статье рассмотрены вопросы комбинирования различных 
источников энергии для более эффективного энергообеспечения Арктической 
зоны. 
Ключевые слова: 
возобновляемые источники энергии, Арктическая 
зона, электро- и теплоснабжение, тепловой насос, аккумуляторы, 
вертикальные ВЭУ. 
Abstract: The article covers problems of combinating of different energy 
sources for more efficient energy supply in Arctic region. 
Keywords: Renewable energy sources, Arctic zone, electricity supply systems, 
heating systems, thermal pump, batteries, vertical wind turbine 
В Арктической зоне РФ проживает 2,5 млн. человек, в том числе в 
Архангельской области и НАО – 700 тыс. В Арктическую зону (АЗ) весь 
НАО, города Архангельск, Северодвинск, Новодвинск с муниципальными 
образованиями, а также районы Онежский, Мезенский, Приморский, 
Пинежский и Лешуконский и все острова в Северном Ледовитом океане. 
Длина побережья северных морей от Ямало – Ненецкого АО до г. 
Архангельска более 1000 км. 
Электро- и теплоснабжение Арктической зоны обеспечивается 
дизельными электростанциями (ДЭС) и котельными, работающими, в 
основном, на углеводородном топливе. Завозить углеводородноё сырьё в 
места поселений, особенно в прибрежную зону, можно водным транспортом 
только в летний период, который длится не более трёх месяцев. Завозка 
топлива приводит к большой нагрузке на бюджеты муниципальных 
образований, так как она соизмерима со стоимостью топлива. Так, например, 
завозка топлива в Ненецкий АО в 2009 г. составила от стоимости топлива: 
дизельного 45 – 54 %, каменного угля 58 – 73 %, дров – 50 – 70 %. 
Энергетика поселений составляет, как правило, небольшую мощность, а 
обеспечение электро- и теплоснабжением от централизованных сетей требует 
строительства электрических, тепловых и газовых сетей большой 
протяжённости. Это потребует нерациональных капитальных затрат. Так на 

193 
прокладку электрических сетей затраты составят не менее 500 – 1000 тыс. 
руб./км, газовых – до 250тыс. руб./км. Потери в электрических сетях от 20 до 
30 %, в тепловых сетях до 60 %, плата за подключение более 50 тыс. руб./кВт
[1]. Кроме того, рост стоимости электро – и теплоснабжения на 
углеводородном сырье, их ограниченность, экологические проблемы, 
загрязнение окружающей среды и т.д. приводят к ухудшению условий жизни 
населения.
На территориях Арктической зоны во всех регионах есть те или иные 
источники возобновляемой энергии. Это солнечная энергия, энергия ветра, 
океана и морей, низкопотенциальное тепло, био – и геотермальная энергия. 
Для обеспечения электро – и теплоснабжением таких регионов на 70 – 90 %, а 
то и 100 % с аккумулированием энергии наиболее целесообразно создание 
комбинированных энергообеспечивающих источников. Для комбинирования 
энергокомплексов следует подбирать наиболее экономичные источники 
энергии. Например, в северной части Арктической зоны местность 
практически безлесная, поэтому бедна биоэнергоресурсами, в то же время 
среднегодовая скорость ветра в приземном слое 6 – 7 м/сек. В южной части 
Арктической зоны превалирующее значение имеют биоотходы (древесные 
щепа, опилки, отходы лесосек и др.). В то же время среднегодовая скорость 
ветра равна 3 – 4,5 м/с. Поэтому в каждом конкретном населённом пункте или 
промышленном потребителе необходимо выбирать наиболее экономичные 
источники энергии. Например, солнечная батарея, ветроэнергоустановка 
(ВЭУ) + аккумуляторная батарея (АБ) + небольшая ДЭС для подзарядки 
батарей на период недостаточной выработки электроэнергии от ВЭУ + 
контроллер и однофазный или трёхфазный инвертор или тепловой насос + 
ВЭУ + аккумуляторы + контроллер + инвертор + ДЭС. 
Энергоснабжение районов возобновляемой энергетикой необходимо 
рассчитывать с учётом климатических особенностей и фауны местности. 
Например, перевод котельных с каменного угля на биотопливо рационален 
при достаточном количестве в районе древесных отходов. Кроме того, всегда 

194 
надо учитывать местные ресурсы полезных ископаемых. Из – за низкой 
энергетической плотности ВИЭ и непостоянства, стоимость энергии, 
полученной от ВИЭ, как правило, выше тарифа на электроэнергию, 
полученную от традиционных источников энергии. Поэтому конкуренция 
ВИЭ с традиционными источниками энергии актуальна именно в 
децентрализованных районах, удалённых от центральных энергосистем [2].
При внедрении ВИЭ предварительно оценивают необходимые объёмы 
электро – теплоснабжения. Определяют приоритетность ВИЭ в данном 
районе, учитывают социальные и экологические аспекты и определяют 
экономическую эффективность перевода традиционной энергетики на ВИЭ. 
Поэтому не всегда экономичен полный отказ от традиционной энергетики. 
Возможно, что какую - то часть её необходимо оставить. Например, 
использование ДЭС для подзарядки аккумуляторов.
Наибольшую эффективность можно получить от комбинирования 
различных источников энергии. Для электро- и теплоснабжения могут быть 
рассмотрены: 
- дизельные электростанции (ДЭС); 
- микрогидроэлектростанции (МГЭ); 
- солнечные электростанции (СЭС); 
- ветроэнергетические установки (ВЭУ); 
- тепловые насосы (ТН); 
- газогенераторы, работающие на древесном топливе (ГГ); 
- котлы для отопления, работающие на древесном топливе. 
В северной части АЗ Архангельской области и Ненецкого АО – это 
острова и побережье северных морей, где высокие среднегодовые скорости 
ветров будут превалировать ВЭУ. В южной части АЗ – биоэнергоустановки и 
микрогидроэлектростанции. Тепловые насосы применимы во всей АЗ. Для 
солнечных энергоустановок необходима достаточная солнечная радиация, но 
в полярных широтах небольшие солнечные энергоустановки эффективно 
будут работать только в сезонный летний период. Портативные переносные 

195 
солнечные установки могут обеспечить в сезонный период года отдельные 
группы (геологи, оленеводы, охотники, туристы и т.д.) энергией средства 
связи, портативную электронику, зарядку переносных аккумуляторов. В 
северной части АЗ среднегодовая скорость ветра в приземном слое на высоте 
10 м – 6 – 7 м/с. С высотой скорость ветра увеличивается в степенной 
зависимости. Так, например, в п. Амдерме (Ненецкий АО) среднегодовая 
скорость ветра на высоте 10 м – 7,9 м/с, на высоте 30 м – 9,8 м/с, 50 м – 
11,9м/с. При таких среднегодовых скоростях безветрия не бывает, а скорости 
ветра до 3 м/с могут быть 3 дня в году. Поэтому в п. Амдерме достаточно 
построить ветропарк необходимой мощности из вертикально – осевых ВЭУ 
высотой 20 – 30 м + аккумуляторы + контроллер заряда + одно – или 
трёхфазный инвертор и в резерве оставить ДЭС. Отопление и ГВС 
обеспечивать тепловыми насосами, используя низкопотенциальное тепло 
Земли, вод р. Амдерма, Карского моря или частично электродными котлами. В 
каждом конкретном случае необходимо подготовить ветроэнергетический 
кадастр, определить потенциальные возможности ВИЭ и затем разработать 
технический проект по энергообеспечению города или участка. В южных 
районах АЗ превалирующим источником энергии является древесное сырьё 
(опилки, щепа, пеллеты, дрова и т.д.). Вспомогательные источники энергии – 
это тепловые насосы, микрогидроэлектростанции, ВЭУ и солнечная энергия.
Например, Правительством Архангельской области разработан проект 
«Стратегия развития энергосбережения в Архангельской области» от 19 мая 
2009г. №176 – ра/21, приоритетным направлением которой является развитие 
сектора ВИЭ и утверждена государственная программа Архангельской 
области от 15.10.2013 г. №487 – пп «Развитие энергетики, связи и ЖКХ 
Архангельской области на 2014 – 2020 годы»…(с изменениями на 28 апреля 
2015 г.). 
Рассмотрим ситуацию в Архангельской области. 
Запасы биомассы в Архангельской области поистине огромны. На 
территории области сосредоточены около 25 % всего торфяного фонда 

196 
европейской части РФ. Валовый потенциал фрезерного торфа составляет
около двух миллионов тонн при 40 % - ной влажности.
Ресурсы расчётной лесосеки по объёмам выхода дров и отходов при 
рубках главного пользования (без отходов деревообработки) 7800 тыс. 
плотных кубометров [3]. Отходы лесопиления и деревообработки составляют 
до 40 % перерабатываемого сырья на лесозаводах. 
Большие возможности по получению энергии заключены в 
использовании генераторного газа, получаемого методом пиролиза из 
биомассы. 
Большую часть отходов лесопиления и деревообработки было бы 
рационально использовать для производства древесных капсул – пеллет. 
Потенциал энергосбережения Архангельской области составляет 3,2 млн. 
тонн условного топлива в год. В первую очередь правительство области 
планирует использовать этот потенциал в области биомассы (без 
сельскохозяйственных отходов). Это низкокачественная древесина, отходы 
лесозаготовок, лесопильных и деревообрабатывающих предприятий с целью 
выработки электро – и тепловой энергии. Это строительство котельных и 
реконструкция существующих котельных, основанные на технологии 
сжигания биотоплива. 
На сегодняшний день в Архангельской области эксплуатируются 799 
котельных, из них 390 работают на древесных отходах, 329 на угле, 28 на 
жидком топливе, 40 на природном газе и 12 используют тэновые и 
электродные котлы. Часть котельных подлежит реконструкции, часть 
закрытию, часть газификации. Будет построено 17 новых котельных, 
работающих на биотопливе. Реализация программы только на теплоэнергии 
сэкономит в год 125 тыс. Гкал (145 тыс. МВт-час.) тепловой энергии, 5,5 ТВт – 
час электроэнергии, 17 тыс. кубометров воды. Это даст возможность 
уменьшить поставки в область 152 тыс. тонн угля и 26,5 тыс. тонн топливного 
мазута и дизтоплива. Ежегодная экономия составит 500 млн. руб. в год. 

197 
Твёрдотопливные котлы просты и долговечны, они работают на любых 
видах твёрдого топлива: дрова, уголь, торф, пеллеты, брикеты и т.д. 
Использование пеллет и брикетов обходится довольно дорого. Уголь имеет 
территориальную привязанность, там, где его добывают, он более доступен. 
Его транспортировка в другие регионы увеличивает его стоимость в разы. 
Самым распространённым топливом для твёрдотопливных котлов являются 
дрова. Стоимость 1 м
P
3
P
дров обходится в 1200 – 1500 руб. 
Твёрдотопливные котлы на древесных отходах с механической подачей 
топлива мощностью 0,3 – 1,5 МВт изготовляет «КОТЛОСЕРВИС» (г.Брянск), 
а также СМУ «Спецмонтаж» (г. Тверь), «РУСВЕСТ» (г. Ковров). 
Сравним стоимость отопления для различных видов топлива. 
Расчёт проводился с учётом, что для отопления помещения площадью 
10м
P
2
P
и высотой 3 м (30 м
P
3
P
) хорошо утеплённого помещения требуется 
примерно 1 кВт тепловой мощности, однако, при выборе удельной мощности 
котла необходимо учитывать климатические условия региона. Выбираем 
средний средний уровень удельной мощности 1,3 кВт для 10м
P
2
P
. Коэффициент 
использования котла 90%. 
Например, площадь отапливаемого помещения – 100 м
P
2
P
при высоте 3 м 
(300м
P
3
P
). Минимальная мощность котла 13 кВт. Продолжительность 
отопительного сезона в Арктической зоне от 9 до 10 месяцев. Зная 
необходимую площадь отопления посёлка, можно рассчитать требуемую 
мощность котла.
Таблица 1.
Стоимость отопления 100 м
P
2
P
жилой площади 
Вид топлива
Цена топлива К-во топлива 
для 
получения 
1кВт-ч тепла 
Стоимость 1 
кВт-ч тепла, 
руб. 
Затраты 
на 
отопление за 
сезон 100м2 
жилой 
площади, 
руб. 
Пеллеты 
6,0 руб./кг 
0,23 кг 
1,38 
104626 
Уголь 
P
1)
8,0 руб./кг 
0,2 кг 
1,6 
118426 

198 
Дрова
P
5)
2,3 руб./кг 
0,4 кг 
0,92 
68095 
Мазут 
P
2)
11,0 руб./кг 
0,14 кг 
1,54 
113985 
Пропан-бутан 
31,0 руб./кг 
0,1 кг 
3,1 
229445 
Дизтопливо
P
3)
34,0 руб./кг 
0,1 л 
3,4 
251654 
Электроэнергия 
для 
частных 
лиц 
P
4)
3,87 руб./кВт-
ч. 
1,03 кВт - ч 
4,0 
296084 
Электроэнергия 
для котельных
P
4)
3,94 руб./кВт-
ч. 
1,03 кВт - ч 
4,06 
300505 
P
1),2),3)
P
– без доставки до места потребления (без логистики); 
P
4)
P
- местный тариф централизованной системы подачи электроэнергии; 
P
5)
P
– назвать точную стоимость практически невозможно. Она зависит от 
географического расположения регионов, породы древесины, влажности, 
колотые дрова или нет и др. Средняя стоимость колотых дров в АО составляет 
1500 руб./м
P
3
P
. Масса 1 м
P
3
P
– 650 кг. При этих условиях стоимость дров – 2,3 
руб./кг. 
Не надо забывать и об использовании газогенераторов для выработки 
электроэнергии. Ещё в далёкие довоенные, военные и послевоенные годы в 
Архангельской области работали газогенераторные трелёвочные тракторы и 
автомобили вплоть до 60 – х годов прошлого столетия. Например трактор КТ 
– 12 для трелёвки древесины и автомобиль НАМИ – 012.
Современные промышленные газогенераторы на древесном биотопливе 
смогут обеспечить теплом, а в комплекте с турбиной и генератором и 
электроэнергией небольшие производства и посёлки, находящиеся в глубинке 
от централизованных энергосистем. Стоимость электроэнергии, получаемая с 
помощью газогенераторов, будет состоять из стоимости оборудования, 
обслуживания и подготовки древесных отходов. 
Виды древесного топлива для газогенераторных котлов – это 
крупнокусковая древесина, пеллеты, брикеты, щепа и опилки. Газовые 
генераторы вырабатывают горючий газ (СО, H и др.) из древесных отходов и 
торфа влажностью до 40 %.Газовые генераторы изготовляются в настоящее 
время серийно. Например, компания «ООО Новые технологии тепла» г. 

199 
Красноярск изготовляет газогенераторы, работающие на древесных отходах 
мощностью от 200 Вт до 5 МВт.
В последнее десятилетие быстро развивается отрасль производства 
древесных гранул – пеллет. Пеллеты – это разновидность альтернативного 
промышленного топлива, но благодаря особенностям процесса сгорания 
получили широкое распространение во всём мире. Теплотворность древесных 
пеллет сравнима с традиционными видами топлива. Древесные гранулы 
производят без химических добавок под высоким давлением, их длина 20 – 50 
мм, диаметр 4 – 10 мм. 1 кг. пеллет эквивалентен 0,97 кг. угля и при сгорании 
образует 4,8 кВт в час. А энергосодержание 5 кг. пеллет соответствует 1 литру 
жидкого топлива. 
Автоматизированные котельные на древесных пеллетах получили 
широкое распространение в Европе. Стимулирование использования 
экологически безопасных возобновляемых видов топлив поддерживается в ЕС 
на государственном уровне. 
Использованная литература 
1.
Шеповалова О.В. «Использование возобновляемых источников энергии 
в комплексных системах энергообеспечения сельских зданий» / Шеповалова 
О.В. - Ползуновский вестник. – 2011. - №2/2. – с. 175 – 180. 
2.
Лукутин Б.В. Возобновляемая энергетика в децентрализованном 
электроснабжении / Б.В. Лукутин, О.А. Суржикова, Е.Б. Шандарова. – М.: 
Энергоатомиздат, 2008. – 231с. 
3.
Ресурсы и эффективность использования возобновляемых источников 
энергии в России /П. П. Безруких, Ю. Д. Арбузов, Г. А. Борисов и др.– СПб.: 
Наука, 2002. – 314с. 

200 
УДК 330.15 

жүктеу/скачать 13,27 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: