Выступление от микрофона на военно-научной конференции на тему «Арктика как новый фронт глобального мирового соперничества или партнерства?» профессора кафедры «Электроэнергетика» ФГАОУ ВО Севастопольского государственного университета РФ Якимовича Бориса Анатольевича.

Уважаемые товарищи!

Арктическая зона России характеризуется суровыми климатическими условиями, удаленностью от централизованных энергосетей и высокой зависимостью от привозного топлива и тем самым представляет собой уникальную площадку для внедрения систем возобновляемой энергетики. Где экстремальные климатические условия и изолированность энергосистем создают особые требования к надежности и эффективности энергоснабжения. Суровый климат с длительным отопительным периодом и одновременно потребностью в холоде для сохранения продуктов и технологических процессов делает инновационные решения в области оснащению возобновляемыми источниками энергии (ВИЭ) особенно востребованными в этом регионе.

Одним из перспективных решений является внедрение инновационных систем ВИЭ, позволяющих одновременно вырабатывать электричество и тепло на основе единого энергоисточника. Создание автономных энергокомплексов на базе газопоршневых установок, работающих на сжиженном природном газе (СПГ) или сжиженном углеводородном газе (СУГ) позволяет э\эффективно применять возобновляемую энергетику в Арктике. Такие системы уже успешно применяются на отдаленных промышленных объектах, где они обеспечивают одновременную выработку электроэнергии для производства, тепла для обогрева помещений. Особенностью таких энергокомплексов является необходимость работы в условиях крайне низких температур, что требует специальных инженерных решений по утеплению и защите оборудования.

Особенности энергоснабжения в Арктике.

Энергоснабжение арктических территорий представляет собой сложную комплексную проблему, обусловленную совокупностью экстремальных природно-климатических, технологических и экономических факторов.  Суровые климатические условия с продолжительными периодами низких температур, достигающих -50°С и ниже, создают особые требования к надежности и устойчивости энергетического оборудования. При этом географическая удаленность и слаборазвитая транспортная инфраструктура значительно увеличивают стоимость доставки и хранения топливных ресурсов).

Основу современного энергоснабжения арктического региона составляют автономные дизельные электростанции, которые, несмотря на свою распространенность, обладают рядом существенных недостатков. Высокая себестоимость вырабатываемой электроэнергии, достигающая 50-100 рублей за кВт·ч, обусловлена дорогостоящей логистикой дизельного топлива, которое приходится доставлять в условиях ограниченной навигации по Северному морскому пути.

Кроме того, работа дизель-генераторов в условиях экстремально низких температур сопряжена с техническими сложностями — повышением вязкости топлива, увеличением механических нагрузок на оборудование и снижением общего ресурса агрегатов.

Альтернативой традиционной дизельной генерации выступают технологии, основанные на использовании местных энергоресурсов, в первую очередь — природного газа и сжиженного природного газа (СПГ), а также эффективных энергосистем, использующих энергию солнца и ветра. В районах газодобычи такие решения демонстрируют существенную экономическую эффективность, однако их широкое распространение сдерживается необходимостью создания специальной инфраструктуры для хранения и транспортировки газа.

Перспективным направлением представляется развитие возобновляемой энергетики, хотя потенциал солнечной  и ветровой генерации в Арктике ограничен особенностями природных условий — длительной полярной ночью и низкой среднегодовой солнечной инсоляцией).

Особого внимания заслуживают инновационные подходы к энергоснабжению, такие как гибридные энергокомплексы, сочетающие дизель-генерацию с возобновляемыми источниками энергии и системами накопления. Подобные решения позволяют существенно снизить расход дорогостоящего дизельного топлива при обеспечении необходимой надежности энергоснабжения.

С учетом суровых климатических условий актуальными являются задачи, связанные с обеспечение надежности и работоспособности оборудование гибридных энергокомплексов.

В Севастопольском государственном университете (СевГУ) разработаны солнечные и ветровые электростанции, позволяющие эффективно решать выше перечисленные проблемы.

 Предлагается включить в состав солнечной электростанции световоды, имеющие возможность непрерывного слежения за солнцем.  При этом основная часть солнечных электростанций (СЭС) размещается в защищенных и утепленных помещениях, что позволяет сократить затраты на обслуживание и защиту солнечных панелей при низких температурах. Подобные инновационные решения реализованы и для ветроэнергетики.

Предлагается многофункциональный воздушный солнечный коллектор, позволяющий преобразовать в дневное время суток солнечную энергию в тепловую энергию воздуха и получение пресной воды — в ночное.

Предлагаемая солнечная установка включает многофункциональный воздушный солнечный коллектор, состоящий из теплоизолированного корпуса с перфорированной многослойной с увеличивающейся по глубине площадью поверхности поглощающей панелью, отделителем жидкости инерционного типа, сборником конденсата и вентилятором, управляемым клапаном для слива конденсата. Конденсат через систему очистки поступает в бак-накопитель, которые последовательно соединены между собой трубопроводами. Баки аккумуляторы тепла и холода соединены с нагнетательной полостью вентилятора воздухопроводами через переключаемый трехходовой клапан, а также сообщаются с окружающей средой воздухопроводами через переключаемый трехходовой клапан. Потребители холода и тепла соединены с соответствующими аккумуляторами трубопроводами и циркуляционными насосами, соответственно.

Данная установка работает в двух режимах — дневном и ночном.

Выводы

1. Внедрение инновационных энергетических технологий в Арктике сталкивается с рядом специфических проблем, включая доставку топлива и оборудования, нехватку квалифицированного персонала для обслуживания и необходимость особых решений по защите от погодных условий энергетического оборудования. Однако растущая потребность в надежном и экономичном энергоснабжении северных территорий делает предлагаемые инновационные решения одним из наиболее перспективных направлений развития арктической энергетики.

2. Энергоснабжение в Арктике требует комплексного сочетания традиционных и инновационных технологий. Наиболее перспективными направлениями являются гибридные энергетические системы и водородная энергетика. Дальнейшие исследования должны быть направлены на адаптацию инновационных технологий к экстремальным условиям и снижение их стоимости.

Благодарю за внимание!

Профессор кафедры «Электроэнергетика»

ФГАОУ ВО Севастопольского государственного университета РФ

Якимович Борис Анатольевич

доктор технических наук