Новый сайт движения! >>>
ДВИЖЕНИЕ ЗА ВОЗРОЖДЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННОЙ НАУКИ
Начало ?????????? ????? ??????????? ???????? ???????????????? ??????? ???????? ??????? Контакты
12.09.07 ? ???????? ????? ????? ?? ????? ??????
10.09.07 ??????? ??????????. ?????????? ????????????
10.09.07 ???????? ????????. ??????????? ?????? ??????????? ?????????
10.09.07 ?. ???????. ?????? ??????? ???? ????????????? ?????????????
09.09.07 ?.?. ?????????, ?.?. ???????. ?????????? ???????? ????????????
09.09.07 ? ??????????? ???????????: «??????? ???????????...»
09.09.07 ?????? ??????? ???????. ????? ?????????? ?????????
08.09.07 ?.????????. ? ?????? ??????????? ?????? ?? 2020 ????
08.09.07 ????? ???????. ?????????? ? ??????-??????????? ?????? ???????????
08.09.07 ??????: ????????? «??????-????????»
07.09.07 ?????? ???????????. ??????????? ????????… ???.
07.09.07 ???????????? ??? ??????????: ????? ????? ?????????? ?????
07.09.07 ????????? ???? ??? ?????? ?? ????? ???? ????????? ?????? ?????????
06.09.07 ?????????? «?? ????????????? ???????? ? ?????? ? ?????? ?? ???? ??????»
06.09.07 ????????? ?????????? ???????????????? ??????????? ???????? «???» ? ?????????? ?? ?????? ??????? ? ??????? ??. ??? ?? ??? ?????
06.09.07 ????????? ????????? ??????? ???? ?? ?????
05.09.07 ?? ????? ??????? ? ??????????: ???????

Rambler's Top100

Наш сайт является участником Кольца Патриотических Ресурсов
Кольцо Патриотических Ресурсов

наш баннер
??????????? ?.?., ?????????? ?.?., ?????????? ?.?., ??????? ?.?., ???????? ?.?. ???????????????, ????????????????????.?2.

1 часть статьи: "ЭКОБЕЗОПАСНОСТЬ И ВОЗМОЖНОСТИ ЭКОЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЙ"

Сделанный в Экологической программе (РАО «ЕЭС России») прогноз выбросов загрязняющих веществ в атмосферу показывает, что уже к 2010 г. выбросы ТЭС будут превышать уровень 2000 г. по золе примерно на 550 тыс. т/год, по оксидам азота и серы - соответственно на 280 и 750 тыс. т/год. Энергетика как ключевая отрасль, обеспечивающая развитие всего промышленного комплекса страны, в первую очередь должна быть флагманом технического перевооружения, обеспечивающим экологически чистое производство электроэнергии и тепла. Реализация программы обновления и модернизации газоочистного оборудования первоочередных ТЭС, сжигающих уголь, по прогнозной оценке позволит сократить выбросы загрязняющих веществ в атмосферу к 2010 г.:

• по золе - примерно на 295,3 тыс. т/год;

• по оксидам азота - примерно на 11,5 тыс. т/год;

• по оксидам серы - примерно на 165,3 тыс. т/год.» [б].

Таким образом, стратегическое и тактическое взаимодействие РАО «ЕЭС России» с ВЭИ им. Ленина и другими институтами, разрабатывающими электротехническое и электрофизическое оборудование для экотехнологий, энергосберегающих технологий и возобновляемых источников энергии, является настоятельно необходимым.

ВЭИ традиционно участвует в разработке следующих энергосберегающих и экотехнологий в рамках Приоритетных направлений развития науки, техники и технологий РФ:

1. Технологии снижения потерь энергии высоковольтных ЛЭП («Гибкие линии передачи»)

2. Технологии снижения потерь энергии в высоковольтном электрооборудовании. 3. Энергосберегающий управляемый электропривод.

4. Новые энергосберегающие источники света.

5. Технологии учета и оптимизации потерь электрической энергии.

6. Технологические цепочки по переработке городских отходов (стационарная и мобильная).

7. Установки нейтрализации дымовых газов ТЭЦ.

8. Комплекс комбинированной (сверхвысокочастотной и ультрафиолетовой) бактерицидной обработки жидких, газообразных и твёрдофазных объектов.

9. Панорамный лидар для обнаружения загрязнений водных поверхностей.

10. Возобновляемые источники энергии (солнечные энергоустановки с концентраторами солнечной энергии, ветряные ЭС, МиниГЭС и др.).

11. Комплекс оборудования для обеззараживания (озонирования) воды высокой производительности.

12. Электрооборудование для интеллектуальных зданий будущего.

13. Слоистые теплоизолирующие плёнки.

14. Мобильная аппаратура для тепловизионного обследования зданий, сооружений и оборудования.

В ГУП ВЭИ им. В.И. Ленина разрабатывается комплекс устройств по пылеулавливанию, преобразованию окислов и диагностике уровня пылевых выбросов. [5]. Повышение эффективности ввода энергии в электрофильтры осуществляется за счёт использования специально разрабатываемых высоковольтных ключевых электронных приборов - электронно-лучевых вентилей с высоким КПД и большим уровнем средней коммутируемой мощности (до 10 МВт на один прибор) и возможностью формирования высоковольтных униполярных или знакопеременных импульсов секундного, микросекундного и наносекундного диапазона длительностей. Совместное использование источников знакопеременного и импульсного питания повышает эффективность пылеочистки в 1,5-2 раза, что уменьшает выброс золы на 1500 тонн в год с одной ТЭС и позволяет практически полностью отказаться от ненадёжных систем механического отряхивания осадительных электродов. Экономия электроэнергии за счёт внедрения предлагаемого источника питания должна составить 34 тыс. кВт/ч в год, эксплуатационная экономия - не менее 20%. Особенностью системного подхода при решении задачи является также модульный принцип в создании комплектного оборудования. Предлагается разработка модулей источников энергопитания для очистки объема газа около 0,5... 5 тыс.Nм3ч, что позволит проводить полномасштабные исследования технологического процесса и использовать модуль для низкоэнергетических установок, а также компоновать из них более крупные агрегаты для энергетических установок ТЭЦ.

Разработанное в последние годы в ВЭИ электрооборудование является хорошей основой для участия в комплексной реализации работ по оснащению электрооборудованием экотехнологий с целью обеспечения экологической безопасности. Из приведенной ниже схемы переработки древесины и биоотходов в газ и электроэнергию (рис.1) видно, что оборудование ВЭИ может быть использовано для повышения эффективности и качества во всех трех условных технологических блоках. Лампы ультрафиолетового и солнечного спектра могут применяться в технологиях сушки и обеззараживания исходного продукта, для этих же целей можно использовать источники СВЧ-энергии. Для активации объемного горения в реакторе (реакторной зоне) можно использовать ВЧ- и СВЧ-генераторы низкотемпературной плазмы. При наличии высокооборотной турбины на выходе газогенератора может быть установлен разработанный в ВЭИ блок выпрямитель-инвертор мощностью 100 кВт и выше [5]. Блок-схема газификации угля, бытотходов и пр. комплекса экотехнологий СИТЕЛ [5] аналогична блок-схеме, приведенной на рис. 1.

Известно, что количество солнечной энергии, поступающей на территорию России за неделю, превышает энергию всех российских запасов нефти, газа, угля и урана вместе взятых [4]. И здесь необходимо понимание, что солнечная энергетика - это не альтернатива существующей энергетики, а существенная часть энергетики не такого уже далекого будущего!

Имеющийся в ГУП ВЭИ научно-технический и конструкторско-технологический задел по созданию солнечных преобразователей нового поколения - кремниевых высоковольтных многопереходных преобразователей (КВМП) позволяет немедленно приступить к решению конкретных назревших задач развития наземной солнечной энергетики. Еще в 1993 году [7] были определены неотложные потребности России в развитии возобновляемых источников энергии, актуальность которых была подтверждена событиями последующего десятилетия. В уточненном виде [8] эти потребности формулируются следующим образом:

• Обеспечение устойчивого, соответствующего принятым в аналогичных климатических условиях тепло- и электроснабжения населения и производства в зонах децентрализованного энергоснабжения, в первую очередь в районах Крайнего севера и приравненных к ним территорий.

• Обеспечение гарантированного минимума энергоснабжения населения и производства (особенно сельскохозяйственного) в зонах неустойчивого централизованного энергоснабжения (главным образом в дефицитных энергосистемах), предотвращение ущербов от аварийных и ограничительных (вставка листа с Таблицей 1) отключений, особенно в сельской местности и сельской перерабатывающей промышленности.

• Снижение вредных выбросов от энергетических установок в отдельных городах и населенных пунктах со сложной экологической обстановкой, а также в местах массового отдыха населения.

Оценка числа потенциальных потребителей возобновляемых источников энергии в России приведена в Таблице 1. Общее их число оценивается в 25 миллионов человек!

Современный взгляд на основные направления развития солнечной фотоэлектрической энергетики [4] можно представить (см. Таблицу 2) следующим образом.

Таблица 2.

1. Снижение стоимости установленной мощности и электроэнергии солнечных фотоэлектрических модулей Современное состояние: 3,50 $ / Вт 0,25 $ / кВт ч Цель: 0,50-1,00$/Вт 0,04 - 0,08 $ / кВт ч 2. Повышение КПД солнечных элементов и модулей Современное состояние: Промышленность: 12%- 15% Лабораторные образцы: до 30% Цель: Промышленность: 20% Лабораторные образцы: 40% 3. Повышение ресурса работы солнечных фотоэлектрических модулей Современное состояние: 20 - 25 лет Цель: 40 - 50 лет 1. Повышение числа часов годового использования солнечных энергетических систем Современное состояние: 0,2 - 0,4 года Цель: 0,5 года, круглогодично

Считается, [9], что главным препятствием на пути к коммерческому использованию фотоэлектрических преобразователей для электроснабжения в быту и в промышленности по-прежнему остается высокая стоимость производства солнечных элементов и модулей, обусловленная, в первую очередь, высокой стоимостью применяемых полупроводниковых материалов. Второй, немаловажной причиной, сдерживающей наземную фотоэлектрическую энергетику является недостаточная величина КПД преобразования промышленных элементов. Существует, кроме того, масса других проблем, возникающих перед разработчиками наземных солнечно-энергетических установок.

Все это так. Однако, по нашему мнению, основным препятствием наземного использования фотоэлектрической энергетики, следует считать фиксированную величину плотности солнечного излучения на поверхности Земли, так называемую «солнечную постоянную» - AMI = 1000 Вт/м2. Для «снятия» необходимой для реального потребителя электрической мощности необходимо буквально «устилать» поверхность Земли солнечными элементами; и даже при КПД преобразования равном 100%, больше 1000 Вт с одного квадратного метра мы не получим. Выход из этой ситуации известен - необходимо дешевыми концентраторами собирать солнечное излучение и направлять его на солнечные элементы, способные преобразовать сконцентрированное солнечное излучение в электричество.

Самостоятельные «пилотные» разработки ГУП ВЭИ по вопросу изыскания возможностей утилизации отходов силового полупроводникового производства путем изготовления из отбракованных кремниевых р-п-структур солнечных преобразователей были начаты еще в середине 80 годов. В результате теоретического анализа и заводского технологического экспериментирования за базовую была выбрана идея создания преобразователя такой конструкции, когда солнечное излучение падает на световоспринимающую поверхность параллельно р-п-переходам множества последовательно соединенных полупроводниковых структур.

В ходе работы на реальной технологической базе цеха 7 Опытного завода ВЭИ, с целью повышения величины КПД КВМП проводились технологические эксперименты с вариацией основных параметров, как КВМП, так и технологических процессов. В результате была разработана технологическая карта изготовления в заводских условиях солнечных преобразователей типа КВМП с величиной КПД элемента 12,6 % [10]. Экспериментально показано, что 70-ти процентный спад мощности КВМП происходит при 125-130°С. В одновременных испытаниях такой же спад мощности для планарных СП, изготовленных в НПО «Квант», наблюдался при 75-80°С. Также экспериментально показана возможность функционирования КВМП без снижения величины КПД при величине энергетической концентрации Кэ < 8 с естественным конвективным охлаждением окружающим воздухом и при Кэ < 22,5 с принудительным охлаждением специальной жидкостью.

Таким образом, на сегодняшний день ГУП ВЭИ:

обладает базовой технологией заводского производства КВМП с величиной КПД преобразования 12,6%. Имеются технологические возможности опытного завода поднять эту величину до (16-18)%. Кроме того, для изготовления КВМП можно использовать отбракованные р-п-структуры производства силовых приборов, а это - снижение стоимости преобразователей;

имеет возможность либо самостоятельно (Опытный завод ВЭИ), либо в кооперации (например, с ОАО «Лыткаринский завод оптического стекла»), разработать и изготовить любую оптическую схему концентратора солнечного излучения; - способен либо доработать существующие, либо разработать специально для наземных солнечно-энергетических установок инвертор - преобразователь постоянного тока в переменный;

специалисты ГУП ВЭИ способны решить не особенно трудные вопросы автоматического регулирования, контроля и управления НСЭУ;

обладает прекрасным испытательным полигоном на б/о «Электрон» в Якорной щели для проведения испытаний и демонстрационной опытной эксплуатации образцов наземных солнечно-энергетических установок.

Все приведенное выше убедительно показывает возможность и необходимость дальнейшего развития в ГУП ВЭИ работ по солнечной энергетике.

Заключение. Энергосбережение и экотехнологии - основные направления деятельности мирового сообщества на современном этапе реализации общецивилизационной задачи гармоничного с природой развития. Утвержденные президентом РФ Приоритетные направления развития науки, техники и технологий и Критические технологии РФ хорошо согласуются с положениями Киотского протокола. ГУП ВЭИ активно участвует в реализации многих из этих направлений и Критических технологий.

Необходимо законодательство о механизмах целевого государственного финансирования экотехнологии, бюджетного и из средств, полученных в соответствии с правилами Киотского протокола. В целях реализации задач по разработке экотехнологии и оборудования к нему рекомендовать на всех иерархических уровнях управления создавать информационно-аналитические центры на основе триадно-информационных структур. Разработать целевую комплексную государственную программу ускоренного перехода РФ к преимущественному развитию экологически чистых энергосберегающих технологий и возобновляемых источников энергии.

ЛИТЕРАТУРА

1. Покровский С.В. Кое-что об анализе условий устойчивого развития цивилизации. ТЭК, №1-2, 1998, с. 75-77.

2. Покровский С.В., Кудреватова О.В., Степанов A.M., Горский Ю.М. Подходы к моделированию системы "Человек-Природа" (Приоритеты при выработке путей развития цивилизации в гармонии с природой). Искусственный интеллект, № 3, 2001, с.671-675.

3. Кудреватова, Кудрявцев И.Е., Покровский С.В. Геометрический образ логической структуры триадно-информационной модели самоорганизующихся систем. VII Симпозиум «Электротехника 2010». Перспективные виды электротехнического оборудования для передачи и распределения электроэнергии. Московская область, май 27-29, 2003, Т. 3, 2П10, 50-54.

4. Безруких П.П., Стребков Д.С. Возобновляемая энергетика: стратегия, ресурсы, технологии. М.: изд-во УС ГНУ ВИЭСХ, 2005.

5. Панибратец А.Н., Покровский С.В., Кудреватова О.В., Симакин В.В., Карлсен Г.Г., Абрамов О.И., Пелевин В.В., Щербаков А.В., Переводчиков В.И., Шлифер Э.Д, Черников А.А., Шапиро В.А. Экотехнологии и их организационно-финансовое обеспечение. Международный семинар. Охрана окружающей среды в городе, сб. докладов, М.: Прима-Пресс-М, 2004, с. 101-121.

6. Глебов В.П., Чугаева А.Н., Орлов А.В. «Экологическая программа РАО «ЕЭС России» как отражение государственной политики в области охраны окружающей среды». Вести электроэнергетики, 2004, №6, с.40.

7. Безруких П.П. Концепция развития и использования возможностей малой и нетрадиционной энергетики в энергетическом балансе России. Мировая электроэнергетика, 1996, №3, с.22.

8. Беляев Л.С., Марченко О.В., Филиппов С.П., Соломин С.В., Степанова Т.Б, Котерин А.Л. Мировая энергетика и переход к устойчивому развитию. Новосибирск.: Наука, 2000, 268 с.

9. Стребков Д.С., Безруких П.П.. Возобновляемая энергетика в третьем тысячелетии. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии. Сборник аналитических и нормативных материалов. Книга 1 (под общей редакцией Безруких П.П.). М. АМИПРЕСС, 2002.

10. Simakin V. V., Strebkov D. S., Tyukhov 1.1. «Silicon multi-junctional solar cells with vertical p-n-j unctions: evolution, technology, applications, and new opportunities». 14th Intern. Solar Conference "EuroSun 2004", Proceedings, PSE GmbN, Freiburg, Germany, v.3. p. 357-366.


03.01.06, anatol

Редакционная политика Управление сайтом
Новый сайт движения! >>>