Инновации в топливно-энергетическом комплексе

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВАЯ РАБОТА

на тему: «Инновации в топливно-энергетическом комплексе»

Введение

В современном мире инновации приобретают все большее значение для повышения конкурентоспособности и устойчивого роста национальных экономик. Страны, которые осуществляют свою политику в направлении развития экономики знаний, демонстрируют свою эффективность и высокие темпы экономического роста.

Инновации - это внедренное новшество, обеспечивающее качественный рост эффективности процессов или продукции, востребованных рынком. Инновация является конечным результатом интеллектуальной деятельности человека, его фантазии, творческого процесса, открытий, изобретений и рационализации.

В современных экономических условиях высокого уровня благосостояния достигли страны, широко использующие достижения технического прогресса, развивающие национальные инновационные системы. Применение инноваций изменяют структуру национальной экономики. Отрасли без притока инноваций не развиваются, что ведет к ухудшению экономического состояния в целом.

Инновационное предпринимательство - это предпринимательство, которое разрабатывает, внедряет и использует инновации и является связующим звеном между наукой, исследовательскими институтами и предприятиями, производством в целом. Это - основа национальной инновационной системы. Любая инновация должна быть проверена в реальных, рыночных условиях, чтобы затем использоваться повсеместно.

Инновации необходимы всем отраслям национальной экономики, так как они создают стоимость. Многие инновации становятся базой, на которой возникают как новые отрасли, так и новые межотраслевые комплексы.

Применение инновационных технологий приводит к модернизации национальной экономики в целом. Этот процесс затрагивает все сферы: будь то производство, инфраструктура, менеджмент или государственное управление. Рост национальной экономики напрямую связан с количеством и качеством инноваций.

Дальнейшее экономическое развитие России напрямую связано с инновациями в топливно-энергетическом комплексе. Современное состояние топливно-энергетического комплекса страны характеризуется отсутствием новых мощностей, устаревшими технологиями и инфраструктурой, недостатком квалифицированных кадров.

Схожие проблемы характерны и для других стран.

Данная курсовая работа ставит целью изучение применения инноваций в топливно-энергетическом комплексе в мире и в России. Задачей данной курсовой работы является, проанализировав тенденции развития топливно-энергетического комплекса, выявить те тенденции, которые наиболее благоприятны для модернизации российского топливно-энергетического комплекса. Объектом данной работы является альтернативная и нетрадиционная энергетика.

1. Современные проблемы топливно-энергетического комплекса России

энергетика водоугольный топливо альтернативный

Топливно-энергетический комплекс это сложная система, включающая совокупность производств, процессов, материальных устройств по добыче топливно-энергетических ресурсов, их преобразованию, транспортировке, распределению и потреблению как первичных топливно-энергетических ресурсов, так и преобразованных видов энергоносителей.

Топливно-энергетический комплекс является базой для современной российской экономики. На развитие топливной промышленности расходуется более 20% денежных средств, приходится 30% основных фондов и 30% стоимости промышленной продукции России. Доля топливно-энергетического комплекса в ВВП России в 2010 году составила порядка 30%, в доходах федерального бюджета получаемых за счет отраслевой налоговой нагрузки, приходится на нефтегазовую отрасль - более 50% (свыше 4 трлн. руб.).

Проблемы топливно-энергетического комплекса затрагивают всю национальную экономику.

Рост стоимости произведенной продукции в топливно-энергетическом комплексе идет за счет увеличения цен на топливо, в частности за счет резкого роста мировых цен на нефть, и тарифов на электроэнергию.

Топливно-энергетический комплекс России сейчас находится в довольно странном положении. С одной стороны нефтегазовые компании получают сверхприбыль, с другой - электроэнергетика и угольная промышленность находятся в довольно тяжелом положении.

Можно выделить основные проблемы топливно-энергетического комплекса России:

· разведка новых месторождений практически не ведется;

· технологии добычи устарели на 10-15 лет;

· износ оборудования в добывающих отраслях составляет 25%;

· комплексная добыча не ведется: попутные продукты уничтожаются;

· устаревшая инфраструктура;

· отсутствие новых мощностей;

· отсутствие теплосберегающих технологий;

· большие потери при транспортировке электричества;

· устаревшие технологии переработки топлива и утилизации отходов.

Для успешной модернизации топливно-энергетического комплекса стоит задача развития инновационных структур.

Инновационная политика в топливно-энергетическом комплексе ставит основной целью достижение уровня ведущих стран в области топливной энергетики на основе собственной сырьевой базы и национального научного потенциала. В настоящее время лишь наметились сдвиги в сторону улучшения ситуации.

Многие проекты, не реализованные в советское время, были разморожены. К примеру, начато строительство ЛАЭС-2 под Санкт-Петербургом, разморожено строительство Богучанской ГЭС на реке Ангара. Эти проекты можно отнести к экстенсивным сдвигам, так как технологическая сторона реализуемых проектов по некоторым аспектам устарела, технологии, используемые при строительстве, относятся к прошлому технологическому укладу. Отсутствие современных инжиниринговых компаний приводит к необходимости использовать инновации иностранных компаний по завышенным ценам.

Инновации, которые внедряются в топливно-энергетический комплекс, вводятся фрагментарно: на одном предприятии часто сочетается оборудование с возрастной разницей в 10-20, а иногда и 25 лет. Отдача инноваций от этого становится минимальной, что тормозит внедрение новых решений в производство.

Дешевые энергоносители и высокие мировые цены на них также становятся проблемой для топливно-энергетического комплекса. «Нефтедоллары» в основном идут на покупку зарубежных активов, затем на увеличение добычи и только затем на модернизацию производства и разведку новых месторождений. Правда, в последнее время наметилась тенденция у нефтегазовых компаний модернизировать производство.

Отсутствие современных энергосберегающих технологий приводит к потере значительного количества энергии. В России тратится на отопление одного здания на 18% больше энергии, чем в Канаде. Развитие и внедрение энергосберегающих технологий привело бы к экономии миллионов тонн условного топлива в год, что позволило бы перенаправить эти ресурсы на развитие других отраслей.

Наряду с этим возможно использование альтернативных видов энергетики. К сожалению, в настоящее время в России это направление развито недостаточно: построены и работают четыре экспериментальные геотермальные станции и одна приливная станция.

Низкие цены на энергоносители внутри страны снижают рентабельность внедрения альтернативных и нетрадиционных источников энергии.

2. Альтернативная энергетика

2.1 Ветряная энергетика

Альтернативная энергетика в мире стремительно развивается. Наиболее перспективными в настоящее время являются три технологии: энергетика на основе биомассы, солнечная и ветряная энергетика. Лидерами в области внедрения вышеперечисленных технологий являются развитые страны Европы и Бразилия. Бразилия сделала ставку на энергетику на основе биомассы, а европейские страны развивают ветряную и солнечную энергетику. Рынок возобновляемых источников энергии в 2008 году составил 115,9 млрд. долл.

Кроме бесспорного экологического преимущества, альтернативная энергетика благодаря относительной дешевизне обладает и экономическим преимуществом, перед другими видами энергетики (табл. 2.1). Для примера, капитальные затраты на получение 1 ГВт АЭС сейчас составляют от 2 до 6 млрд. долл. Для сравнения - 1 ГВт геотермальной энергии и энергии ветра стоит меньше 2 млрд. долл.

Табл. 2.1 Стоимостные ориентиры в области возобновляемых источников энергии, 2005 г. и прогноз на 2030 г.

	Капитальные вложения, долл./кВт	Себестоимость производства, цент/кВт*ч
	2005	2030	2005	2030
Биомасса	1000-2500	950-1900	3,1-10,3	3,0-9,6
Геотермальная энергетика	1700-5700	1500-5000	3,3-9,7	3,0-8,7
Традиционная энергетика	1500-5500	1500-5500	3,4-11,7	3,4-11,5
Малая гидро-энергетика	2500	2200	5,6	5,2
Солнечная фотоэнергетика	3750-3850	1400-1500	17,8-54,2	7,0-32,5
Солнечная теплоэнергетика	2000-2300	1700-1900	10,5-23,0	8,7-19,0
Приливная энергетика	2900	2200	12,2	9,4
Наземная ветроэнергетика	900-1100	800-900	4,2-22,1	3,6-20,8
Морская ветроэнергетика	1500-2500	1500-1900	6,6-21,7	6,2-18,4
АЭС	1500-1800	-	3,0-5,0	-
ТЭС на угле	1000-1200	1000-1250	2,2-5,9	3,5-4,0
ТЭЦ на газе	450-600	400-500	3,0-3,5	3,5-4,5

По данным New Energy Finance, прирост объема мировых инвестиций в альтернативную энергетику составил в 2008 г. 4,7%: с 148,4 млрд. долларов в 2007 г. До 155,4 млрд. долларов в 2008 г.

Наибольший объем инвестиций в мире был направлен в увеличение мощностей ветряной энергетики (рис. 2.1).

Рис. 2.1 Объем рынка основных технологий альтернативной энергетики в 2008 г. и его прогноз до 2018 г., млрд. долл.

Основным фактором возросшего внимания к ветроэнергетике служит её превращение в самостоятельный и самодостаточный бизнес.

Уровень КПД новых ветряных электростанций (далее ВЭС), последних лет ввода в эксплуатацию, находится в интервале 32-37%, наиболее эффективные станции имеют значение этого показателя в районе 40%. Это на уровне средних показателей традиционной тепловой энергетики. Современные ВЭС не требуют строительства резервных мощностей, так как работают на рынке электроэнергии «на сутки вперед», с вероятностью исполнения заказа 96-97%. Современные ВЭС участвуют в системном регулировании больших энергосистем, а увеличение доли ВЭС на рынке приводит к снижению цен на электроэнергию. Например, в Дании и Северной Германии каждые 5% доли ВЭС на рынке ведут к снижению средней цены на 1%.

Мировой опыт показывает, что благодаря государственной поддержке, ветроэнергетическая отрасль получила мощный толчок для развития. В настоящие время устанавливаются ветротурбины мощностью 6 МВт, в разработке турбины мощностью до 10 МВт. Чем больше растет мощность и количество ветротурбин, тем дешевле они становятся. В течение последних двух десятилетий НИОКР по совершенствованию турбин ВЭУ обеспечили снижение удельной стоимости примерно на 30%.

Годовая выработка электроэнергии всеми ветротурбинами к началу 2009 года достигла 260 ТВт-ч, что соответствует 1,5% мирового потребления электроэнергии.

Общая мощность оффшорных (прибрежных) ВЭУ на начало 2009 г. составила 147,5 МВт, то есть 1,2% от суммарной мощности ВЭУ. Несмотря на множество анонсированных проектов, рост в этом секторе ветроэнергетики идет медленно. Лидерами являются Великобритания, Дания и Нидерланды (рис. 2.2).

Рис. 2.2 Доли стран в установленной мощности оффшорных ветропарков на начало 2009 г., МВт

Технический потенциал ветряной энергетики в России оценивают в ~ 6000 млрд. кВтч/год. Экономический потенциал составляет примерно 31 млрд. кВтч/год.

Россия располагает значительными ресурсами ветряной энергии, в том числе в тех регионах, где отсутствует централизованное энергоснабжение. Побережье Северного Ледовитого океана, Камчатка, Сахалин, Чукотка, Якутия и побережье Финского залива, Черного и Каспийского морей имеют высокие среднегодовые скорости ветра.

На сегодняшний день Россия отстает от других стран и по установленным мощностям и по темпам роста (рис. 2.3).

Рис. 2.3 Динамика суммарной установленной мощности ВЭУ в РФ, 2005-2008 гг., МВт

Стоит отдельно отметить Дальний Восток. Регион выглядит идеально для развития ветроэнергетики. В регионе есть богатые ветряные ресурсы, а удаленность от основных центров генерирования энергии делает идею создания независящей от поставки ресурсов энергетической системы еще более привлекательной. Так «Русгидро» в рамках подготовки к саммиту АТЕС в 2012 году планирует соорудить на Дальнем Востоке электростанцию мощностью до 36 МВт с годовой выработкой 75 млн. кВт/ч.

В целом, ветряные энергоустановки экономически целесообразно строить в отдаленных районах, где основным источником энергии служат дизельные генераторы. С помощью «ветряков» в сочетании с дизельными генераторами можно создать независимую энергосистему в отдаленных районах, что ускорит освоение этих земель. Инновации в ветряную энергетику помогут ускорить улучшение экономической ситуации в отдаленных районах.

Объем технически доступных ресурсов возобновляемых источников энергии в Российской Федерации составляет не менее 24 млрд. тонн условного топлива. Удельный вес производства тепловой энергии, полученной на базе ВИЭ, в 2008 г. составил около 3%, или около 2000 млн. Гкал.

Очевидные выгоды от внедрения ВИЭ в России:

· газ, нефть и уголь, потребляемые внутри страны и сэкономленные в результате ВИЭ, могут пойти на экспорт по ценам, существенно выше внутри российских; сохраняются углеводороды, запасы которых оцениваются горизонтом 50 лет (данные научных разработок Академии наук РФ);

· сохранение экологии: отсутствуют выбросы углекислого газа, метана, серных и азотных соединений; земли, на которых расположены ветропарки, не выводятся из использования;

· приток колоссальных инвестиций в Россию, где, по оценкам экспертов, имеется самый большой в мире ветроэнергетический рынок; для сравнения: оборот мирового ветроэнергетического рынка в 2008 г. составил 36 млрд. евро;

· создание новых рабочих мест и развитие новых отраслей в промышленности (металлоемкость одного ветрогенератора мегаваттного класса - более 200 тонн);

· толчок для развития научной мысли и передовых инновационных технологий; для разработки и производства конкурентоспособной продукции.

2.2 Солнечная энергетика

Солнечная энергетика - это отрасль мировой энергетики, связанная с получением полезной энергии путем преобразования солнечного излучения. Солнечное излучение бывает прямое и рассеянное.

Количество энергии, падающей на единицу площади в единицу времени, зависят от ряда факторов:

? широты

? местного климата

? сезона года

? угла наклона поверхности по отношению к Солнцу

Среднегодовое суммарное излучение составляет: в Центральной Европе, Средней Азии и Канаде - приблизительно 1000 кВт*ч/м2, в Средиземноморье - приблизительно 1700 кВт*ч/м2, в большинстве районов Африки, Ближнего Востока и Австралии - 2200 кВт*ч/м2.

Преобразование солнечного излучения в полезную энергию осуществляется путем использования гелиоцентрических систем. Принцип работы солнечной батареи заключается в том, что она напрямую преобразует электромагнитное излучение солнца в электричество. Этот процесс основан на фотоэлектрическом эффекте, в результате которого генерируется постоянный ток.

Все солнечные батареи в зависимости от способа преобразования делятся на:

· фотоэлектрические преобразователи - полупроводниковые устройства, прямо преобразующие солнечную энергию в электричество;

· солнечные коллекторы - нагревательные низкотемпературные установки, используемые как нагреватели воды для различных нужд;

· гелиоэлектростанции (ГеЭС) - солнечные установки, использующие высококонцентрированное солнечное излучение для приведения в действие тепловых и других машин.

Использование солнечной энергии началось в 1960-х годах как основного источника энергии для спутников на околоземной орбите. На данный момент в мире широко развита практика использования солнечной энергии для работы водных насосов, обеспечения уличного освещения. Современные фотоэлектрические установки работают в любую погоду. Они достигают в облачную погоду 80% своей проектной производительности, в туманную - 50%, и, даже при сплошной облачности, они вырабатывают 30% энергии.

Мировой опыт показывает, что фотоэлементы служат экономически выгодным источником электричества для основных нужд, таких как:

· освещение;

· водозабор;

· средства связи;

· медицинские учреждения;

· местный бизнес.

В 2008 г. мировой рынок фотовольтаики достиг 5,6 ГВт, а общая установленная мощность солнечных энергосистем составила 15 ГВт, по сравнению с 9 ГВт в 2007 г. (рис. 2.4).

Рис. 2.4 Установленная мощность стран-лидеров рынка фотовольтаики в 2008 г., МВт

Большинство компаний производителей солнечных модулей расположены в Азии. Тем не менее, Германия лидирует как в установке, так и в производстве установок солнечных электроэнергетических систем. В 2008 г. общий объем производства составил 1207 МВт солнечных модулей. Для сравнения: общий объем рынка в 2008 г. составил 1512 МВт.

В силу протяженности территории России уровни солнечной радиации в различных регионах существенно варьируются. Так, солнечная радиация в отдаленных северных районах составляет 810 кВт*ч/м2 в год, тогда как в южных районах она превышает 1400 кВт*ч/м2 в год. Ее значения также демонстрируют большие сезонные колебания. Например, значения для широты г. Москвы представлены в таблице 2.2.

Табл. 2.2 Количество электроэнергии, вырабатываемой солнечной электростанцией мощностью 10 кВт за 1 год (широта г. Москва)

Солнечная инсоляция	Месяц	кВтч в сутки	Кол-во дней	кВтч в месяц
71,2	Январь	24,1	31	747,6
97,1	Февраль	36,4	28	1 019,6
147,3	Март	49,9	31	1 546,7
151,4	Апрель	53,0	30	1 589,7
153,7	Май	52,1	31	1 613,9
157,8	Июнь	55,2	30	1 656,9
157,5	Июль	53,3	31	1 653,8
148,2	Август	50,2	31	1 556,1
133,2	Сентябрь	46,6	30	1 398,6
120,1	Октябрь	40,7	31	1 261,1
82,5	Ноябрь	28,9	30	866,3
70,8	Декабрь	24,0	31	743,4
15 653,4	Год

Данные официальной статистики, представленные Институтом энергетической стратегии:

· совокупный потенциал солнечной энергии составляет 2 300 000 млн. тонн условного топлива (т.у.т.)

· технический потенциал - 2 300 млн. т.у.т. (это в 2 раза превышает суммарное энергопотребление по стране)

· экономический потенциал - 12,5 млн. т.у.т.

Потенциал российского рынка значителен:

1. Сейчас более 10 млн. граждан России живут без центрального электроснабжения. Для электроснабжения 1 млн. граждан реально использовать солнечную энергию (на каждого гражданина примерно 2 кВтч/сутки), для этого необходимо установить более 500 МВт пиковой мощности фото энергосистем;

2. Вторым огромным российским потенциальным потребителем является сельское хозяйство, которое самостоятельно способно потреблять сотни мегаватт пиковой энергии солнечных батарей в год.

3. Автономные солнечные энергосистемы могут быть успешно использованы в городах и районах с центральным электроснабжением. В развитых странах активно используется солнечная энергетика для освещения рекламных щитов, уличного и домашнего освещения.

4. Некоторые области фотовольтаики в частном секторе стали традиционными - автономные зарядные устройства для мобильных телефонов, ноутбуков, калькуляторов.

При всех своих достоинствах у солнечной энергетики есть существенные недостатки:

· солнечной энергетике необходимы значительные площади для функционирования (для электростанции мощностью 1 ГВт необходимо несколько десятков квадратных километров);

· поток солнечной радиации сильно зависит от широты и от климата района земли, что затрудняет повсеместное использование солнечной энергетики;

· солнечная электростанция не работает ночью, недостаточно эффективно работает в утренние и вечерние часы; для преодоления этих проблем необходимы либо эффективные электрические аккумуляторы (на сегодняшний день это не разрешенная проблема), либо строить гидроаккумулирующие станции, которые требуют также значительных площадей;

· дороговизна фотоэлементов, несмотря на то, что в период с 1990-2005 года цены на фотоэлементы снижались на 4-5% в год;

· КПД большинства гелиоэлектростанций составляет менее 20%;

· обслуживание гелиоэлектростанций требует значительных средств, так как фотоэлементы необходимо очищать от пыли;

· влияние солнечных электростанций на экологию еще недостаточно изучено.

2.3 Биоэнергетика и другие виды

Биоэнергетика - отрасль электроэнергетики, основанная на использовании биотоплива. Различают следующие виды биотоплива:

· жидкое;

· твердое;

· газообразное;

· биотопливо из водорослей.

Биотопливо производится, в отличие от нефти и газа, из возобновляемого биологического топлива - биомассы. Биомассой может быть как отходы от других производств, так и переработанные сельскохозяйственные культуры. Современная биоэнергетика основана на высокоэффективных технологиях преобразования биомассы в удобные для использования виды энергии. Годовое потребление биомассы в мире эквивалентно потреблению 1 млрд. тонн нефти и сравнимо с уровнем потребления природного газа.

Темпы роста производства различного вида биотоплива составляет в мире около 40% в год.

Биотопливо в мире широко используется как добавка к традиционному топливу. Наиболее развит рынок биоэтанола. Основными центрами производства и потребления являются Бразилия и США (рис. 2.5).

Рис. 2.5 Доля производства биоэтанола по странам в 2008 г., %

ЕС продолжает наращивать производство биотоплива, но значительно более медленными темпами, так как столкнулся с проблемой узости сырьевой базы и, в рамках программы стимулирования возобновляемых источников энергии, сконцентрировался на ветряной и солнечной энергетике.

Перспективы использования биотоплива неоднозначны. С одной стороны идет рост производства и потребления биотоплива, государство стимулирует переход к «зеленому» топливу. С другой стороны из-за угрозы продовольственного кризиса, который по оценкам ОЭСР-ФАО может произойти в 2013-2017 годах, снижает привлекательность данного вида возобновляемого источника энергии. С экологической точки зрения с производством биотоплива не все ясно. Увеличение посевов кукурузы, основного сырья для биоэтанола в США, приводит к осушению ряда территорий, так как кукуруза забирает много влаги из почвы.

В России только недавно начали развивать биоэнергетику. В 2008 г. был создан Федеральный центр развития биоэнергетики по поручению Президента Российской Федерации от 04.03.2008 г. №Пр-347, поручению Правительства Российской Федерации от 06.03.2008 г. №Пр-834 и Министерства сельского хозяйства Российской Федерации от 11.08.2008 г. №АС-13/4789 на базе Государственного научного учреждения «Всероссийский научно-исследовательский институт сельского хозяйства» (ГНУ ВИМ) Россельхозакадемии.

Российским центром развития биоэнергетики был проведен частичный мониторинг по развитию биоэнергетики в Российской Федерации. Исходя из анализа ситуации в регионах, можно сделать вывод, что она позитивна. Уже десятки хозяйств локально начинают использовать технологии, связанные с использованием биотоплива как альтернативу традиционным видам топлива.

Наиболее перспективным для России считается производство твердого биотоплива, так как в качестве сырья используются отходы сельскохозяйственного и лесоперерабатывающего производств. Это связано, прежде всего, с состоянием сельскохозяйственного рынка. Невозможно использовать сахарный тростник, а цены на кукурузу высоки. Традиционные культуры, такие как ячмень, пшеница, рожь, уступают по своим энергетически характеристикам.

В мире широко идут дискуссии по использованию таких источников как геотермальная энергия и энергия приливов. Данные виды энергии можно использовать только при определенных географических условиях. Наиболее благоприятным регионом для геотермальной энергетики является Камчатка и Курильские острова. Там уже ведется строительство геотермальных станций.

Приливная энергетика может развиваться только в прибрежных районах с высокой амплитудой приливов / отливов. В России с 1968 г. действует экспериментальная ПЭС в Кислой губе на побережье Баренцева моря. В советское время был разработан проект ПЭС мощностью до 87 ГВт, наиболее благоприятным местом возведения, которой является Пенжинская губа в Охотском море.

3. Водоугольное топливо

3.1 Характеристика и методы использования

Водоугольное топливо является нетрадиционным источником энергии и представляет собой мелкодисперсную смесь (суспензию) измельчённого угля, воды и стабилизирующей добавки (пластификатора):

ВУТ = Уголь (60%…70%) + Вода (29%…39%) + Пластификатор (1%)

По физическим свойствам водоугольное топливо близко к мазуту, используемому в котельных, поэтому ВУТ может быть использовано для выработки тепла и электричества на газовых, мазутных и угольных ТЭС аналогично газу и мазуту. Физико-химические свойства ВУТ позволяют достичь эффективности сжигания топлива не ниже 98%.

Водоугольное топливо обладает рядом преимуществ таких, как:

· полное сгорание капель ВУТ из мелко измельчённого угля повышает эффективность используемого топлива и снижает выбросы вредных газов в атмосферу по сравнению с мазутом и углём;

· водоугольное топливо взрыво и пожаробезопасно;

· стабильное горение жидкого ВУТ даёт возможность установки паровых турбогенераторов для выработки электроэнергии, схожих с турбогенераторами, использующими мазут в качестве источника энергии;

· для хранения водоугольного топлива требуется нагрев ёмкостей только до температуры 7-10 градусов Цельсия, в то время как для мазута - около 70 градусов;

· водоугольное топливо может быть приготовлено с использованием воды, загрязнённой органикой, смолами, нефтепродуктами и другими отходами с полной очисткой возвратной воды от этих компонент и утилизацией вредных веществ;

· зола, получаемая в результате сгорания ВУТ, является готовым продуктом для производства строительных материалов;

· водоугольное топливо производится не только из каменного угля и угольного шлама, но и из бурого угля и торфа.

К недостаткам можно отнести снижение теплоты сгорания на 900 кДж/кг из-за дополнительного количества влаги по сравнению с сухим углем, но это компенсируется за счет увеличения объема сгораемой массы топлива.

Водоугольное топливо является альтернативой использования традиционного мазута и угля на теплоэлектростанциях. Модернизация оборудования под использование водоугольного топлива возможна во всех котельных, использующих мазут, газ или уголь. ВУТ можно сжигать в большинстве существующих (действующих) паровых и водогрейных котлов: ДКВР, ДЕ, КЕ, БКЗ-50-40ГМ, БКЗ-35-40ГМ, БКЗ-75-40ГМ и др. В большинстве случаев используется факельное или вихревое сжигание.

В некоторых случаях, для более эффективного использования преимуществ водоугольного топлива, требуется изменение внутренней геометрии котла. Производимые изменения позволяют использовать вихревое горение, при котором происходит стабилизация горения и воспламенения за счёт подачи горячих продуктов горения в корень факела, что не просто позволяет использовать водоугольное топливо, но и увеличить КПД котла при работе на мазуте (в случае перехода с ВУТ на мазут в качестве резервного топлива). Помимо факельного (в том числе вихревого) горения имеется значительный опыт одноступенчатого сжигания водоугольного топлива в кипящем слое, что эффективно для котлов малой мощности и позволяет снизить зависимость эффективности горения водоугольного топлива от качества исходного угля. Данная методика активно разрабатывается в Японии и ряде европейских государств, таких как Германия и Австрия, которые заинтересовались перспективами водоугольного топлива. Использование двухступенчатого сжигания водоугольного топлива (с газификацией) позволяет упростить процесс перехода с мазута и газа на ВУТ при модернизации котла, а также упростить управление котлом. Внедрение ВУТ на угольных котлах упрощается из-за наличия уже установленной системы золоулавливания. Конкретный способ сжигания ВУТ определяется в зависимости от ситуации: новое строительство, либо модернизация, состав исходного сырья и др.

Водоугольное топливо - инновационный продукт, поэтому технология его производства, применения, транспортировки и утилизации постоянно совершенствуется. Крупные НИИ работают над улучшением свойств водоугольного топлива, его более широкого применения в промышленности и жилищно-коммунальном хозяйстве.

Водоугольное топливо по своим экологическим характеристикам превосходит традиционные источники энергии. Также водоугольное топливо, как нетрадиционный вид топлива, может конкурировать по экологичности с альтернативными источниками энергии, в частности с биотопливом (табл. 3.1).

Таблица 3.1 Результаты замеров вредных выбросов в атмосферу при сжигании ВУТ в сравнении с традиционными видами топлива

Наименование вредных выбросов	Наименование объекта
	ТЭЦ-5	Абагурская ОАФ	Котельная в г. Мыски	Котельная в г. Белово
	Угольная пыль + мазут	ВУТ + угольная пыль	мазут	ВУТ + мазут	мазут	ВУТ	Слоевое сжигание угля	ВУТ
Оксиды азота (NOx), мг/м3	904	660	56,1	40,0	53,6	43,6	435	285
Оксиды серы (SO2), мг/м3	1710	338	2011	1292	236,0	47,2	нет данных	нет данных
Бенз(а) пирен, х109 мг/м3	0,087	0,022	нет данных	нет данных	нет данных	нет данных	нет данных	нет данных
Пыль, мг/м3	639	222	755	914	нет данных	нет данных	82	45

3.2 География применения

Разработки водоугольного топлива (ВУТ) начались в середине 50-х годов XX века одновременно в СССР и Японии. В Японии разработки этого инновационного продукта были приостановлены в связи с увеличением роли атомной энергетики в топливно-энергетическом балансе страны. В СССР центром разработок стал Новосибирск.

В 1959 г. Постановлением Совета Министров СССР №588 в СССР начаты работы по внедрению водоугольного топлива, как способа утилизации угольного шлама. Результатом почти тридцатилетней работы, стало строительство в 1989 г. углепровода Белово - Новосибирск длиной 262 км и начато использование водоугольного топлива на Новосибирской ТЭЦ-5 (4 котла по 670 тонн пара в час).

В начале 90-х годов в Китае и Японии вновь возвращаются к использованию водоугольного топлива. За основу были взяты разработки, применяемые на Новосибирской ТЭЦ-5.

С 1993 года использование водоугольного топлива в России было прекращено и вновь начато только в середине 2000-х годов. С 2007 г. успешно действует проект, реализуемый ЗАО «Амальтеа» в Мурманской области.

Мировой опыт внедрения водоугольного топлива основывается на активной государственной поддержке программы внедрения водоугольного топлива. Так, в США, при поддержке Министерства Энергетики (DOE), реализуется программа использования угля в промышленной и бытовой энергетике (программа «Чистый уголь») с общим объемом финансирования в 6 млрд. долларов в ближайшие 6-10 лет. По данным американских источников её широкое внедрение сдерживается относительно высокой стоимостью углеобогащения и ценовой политикой железнодорожных компаний, противодействующих прокладке магистральных углепроводов. При цене на нефть 35 долларов за баррель и более и снятии ограничений на строительство углепроводов прогнозируется начало интенсивного применения водоугольного топлива в различных отраслях промышленности США.

В КНР для руководства по техническому внедрению водоугольного топлива создан Государственный центр водоугольных суспензий угольной промышленности. В 2001 г. в Китае таких суспензий потреблялось более 2,0 млн. тонн в год. Приготовление топлива велось на 8 заводах мощностью до 600 тыс. тонн в год. Потребителями стали ТЭЦ, ранее работавшие на мазуте, предприятия химической, металлургической, целлюлозно-бумажной и других отраслей промышленности. В ближайшие 20 лет планируется довести мощности по производству ВУТ до 100 млн. тонн в год.

Технологии, связанные с использованием водоугольного топлива, стремительно развиваются как в мире, так и в России. Внедрение водоугольного топливо наиболее благоприятно в тех регионах, которые обладают собственными запасами сырья для производства водоугольного топлива, и где использование традиционных источников энергии дорого.

Заключение

В данной работе были проанализированы основные виды альтернативной и нетрадиционной энергетики. Альтернативная энергетика занимает все большее место в экономике развитых странах мира. Топливно-энергетический комплекс нуждается в модернизации и одним из путей модернизации являются инновации в альтернативную и нетрадиционную энергетику. Широкая государственная поддержка, высокая капитализация топливно-энергетического комплекса позволяет рынку альтернативной энергетики занимать все более ведущие позиции в топливно-энергетическом балансе стран.

Китай и ряд развивающихся стран стремятся также расширять модернизацию топливно-энергетического комплекса. В данной группе стран инновации вводятся как в альтернативную энергетику, так и в нетрадиционную. Примером может служить наращивание производства водоугольного топлива Китаем.

Развитие нетрадиционных источников энергии позволяет модернизировать не только топливно-энергетический комплекс, но и другие отрасли национальной экономики. Модернизацию национальной экономики России не следует воспринимать, как только создание и внедрение новых инновационных продуктов. Во многих случаях повышение эффективности производственных процессов может положительный экономический эффект.

Для России крайне важно модернизировать топливно-энергетический комплекс, так как его доля в производстве ВВП достигает 50%. Внедрение инноваций в нетрадиционную энергетику открывает перед Россией широкие перспективы. Наличие научной базы, опытных и действующих производств создает серьезный задел перед иностранными коллегами. Переработка угля, угольного шлама в новый инновационный продукт, с более высокой добавочной стоимостью, стимулирует инвестирование в угольную и смежную с ней промышленность.

Уменьшение доли нефти и нефтепродуктов в топливно-энергетическом балансе страны позволяет направить освободившиеся объемы на экспорт. Мировые цены на нефть значительно выше внутренних и это позволит получать дополнительные доходы, как предпринимателям, так и государству за счет налогов.

Современное производство развивается крайне быстрыми темпами, поэтому проблема экологичности производства встает все более остро. Особенно это важно для топливно-энергетического комплекса. Применение инноваций в альтернативную и нетрадиционную энергетику значительно уменьшает выбросы вредных веществ в атмосферу. Выбросы, возникающие при использовании водоугольного топлива и биотоплива сопоставимы, а некоторые виды биотоплива превосходят по уровню выбросов вредных веществ водоугольное топливо.

Обобщая вышесказанное можно сделать вывод, что использование водоугольного топлива выгодно и перспективно со всех точек зрения: экологической, экономической и социальной.

Список использованной литературы

1. Поручение Президента Российской Федерации от 04.03.2008 г. №Пр-347.

2. Поручение Правительства Российской Федерации от 06.03.2008 г. №Пр-834.

3. Поручение Министерства сельского хозяйства Российской Федерации от 11.08.2008 г. №АС-13/4789

4. Постановлением Совета Министров СССР от 1959 г. №588

5. Аналитический обзор РосБизнесКонсалтинг «Рынок альтернативной энергетики» - М., 2010 - 244 с.

6. http://inno-expert.ru/consulting/ugol/? ref=152

7. http://www.gks.ru/bgd/free/b04_03/IssWWW.exe/Stg/d01/40inw24.htm

8. Инновационный потенциал модернизации экономики России. Материалы научно-практической конференции ФЭМ ВАВТ (Москва, апрель 2010 г.)/ГОУВПО ВАВТ Минэкономразвития России - М.: ВАВТ 2011 - 124 с.

9. Томашпольский Л.М. Нефть и газ в мировом топливно-энергетическом балансе (1990-2000) - М.: Недра, 1968 - 263 с.

10. Национальные инновационные системы в России и ЕС. / Под общей редакции В. Иванов, С. Клесовой, П. Линдольхольма, О. Лукши - М.: Авторский коллектив, 2006

11. Коммерциализация результатов научно-технической деятельности: европейский опыт, возможные уроки для России / Под общей редакции В. Иванов, С. Клесовой, П. Линдольхольма, О. Лукши - М.: Авторский коллектив, 2006

12. http://vodougol.ru/

13. http://www.itlicorp.com/news/2140/

14. http://minenergo.gov.ru/activity/vie/

15. Алабян С.С., Рогов В.В. Международная специализация России на мировом рынке оборудования для атомных электростанций. // Российский внешнеэкономический вестник - 2010. - №8 с. 48-55.

16. Бельчук А.И. Проблемы модернизации российской экономики. // Российский внешнеэкономический вестник - 2010. - №7 с. 46-50.

17. Булатов А.М. Уроки внедрения биотоплива в США в начале XXI века - 2010. - №10 с. 11-16.

18. Вовченко В.В. Инновационная система России: современное состояние и перспективы развития. - 2007. - №8 с. 20-24.

19. Каныгин П.С. Альтернативные источники энергии в международной торговле. - 2009. - №11 с. 8-15.

20. Оболенский В.П. Технологическая модернизация промышленности: вклад импорта - 2010. - №8 с. 33-38.

21. Савельев М.С. Биотопливо на основе древесных отходов. - 2007 - №12 с. 4-9.

22. Савельев М.С. Анализ развития рынка древесных топливных гранул с использованием маркетинга. - 2008. - №1 с. 14-25.

26. Шуйский В.П. Мировые рынки возобновляемых источников энергии в первой половине XXI века. - 2010. - №1 с. 21-30.

27. Шуйский В.П. Мировые рынки возобновляемых источников энергии в первой половине XXI века. - 2010. - №3 с. 36-39.

28. http://ueip.org/energy-strategy-russia/energy-politika/innovacionnaya-nauchno-texnicheskaya/

29. http://www.t-i.ru/article/14319/

30. http://www.isedc-u.com/index.php? option=com_content&view =article&id=287% 3A-l-&catid=13% 3Anews&Itemid=29&lang=ru

Размещено на Allbest.ru