автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:Использование низкопотенциальной тепловой энергии земли для теплоснабжения сельского потребителя в условиях Южного Урала

На правах рукописи

НИЗАМУТДИНОВ Ринат Жаудатович

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НИЗКОПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ ЗЕМЛИ ДЛЯ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ СЕЛЬСКОГО ПОТРЕБИТЕЛЯ В УСЛОВИЯХ ЮЖНОГО УРАЛА

Специальность 05.20.02 - Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

31 ОКТ 2013

005536018

Челябинск-2013

005536018

Работа выполнена на кафедре «Тепловодогазоснабжение сельского хозяйства» ФГБОУ ВПО «Челябинская государственная агроинженерная академия».

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Пташкина-Гирина Ольга Степановна

Официальные оппоненты: Щеклеин Сергей Евгеньевич,

доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Атомные станции и возобновляемые источники энергии» ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина»

Бастрон Андрей Владимирович,

кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой «Электроснабжение сельского хозяйства» ФГБОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет»

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Южно-Уральский

государственный университет» (национальный исследовательский университет)

Защита состоится «29» ноября 2013 г., в 11.30 часов на заседании диссертационного совета Д 220.069.01 на базе ФГБОУ ВПО «Челябинская государственная агроинженерная академия» по адресу: 454080, г. Челябинск, пр. им. В. И. Ленина, 75.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Челябинская государственная агроинженерная академия».

Автореферат разослан «23» октября 2013 г. и размещен на официальном сайте ВАК при Министерстве образования и науки России http://vak.ed.gov.ru и на сайте ФГБОУ ВПО ЧГАА http://www.csaa.ru.

Ученый секретарь диссертационного совета

Возмилов

Александр Григорьевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Повышение качества жизни неразрывно связано с повышением энергопотребления. Принципы развития энергетики, разработанные в середине XX века, ориентированы на потребление органического топлива.

По оценкам специалистов, органическое топливо уже к середине XXI века сможет удовлетворить запросы энергопотребителей только частично. Доктрина энергетической безопасности Российской Федерации предусматривает «рациональное сочетание централизованного и децентрализованного энергоснабжения..., использование возобновляемых и местных источников энергии...».

Сельские населенные пункты, а также объекты сельскохозяйственного производства, в силу территориальной рассредоточенно-сти энергопотребителей и значительного числа объектов, могут быть крупными потребителями малой энергетики. Для Южного Урала данная проблема наиболее актуальна, так как этот регион является дефицитным по электроэнергии, топливу и нефтепродуктам.

Анализ источников литературы показал, что Челябинская область обладает 'значительными изученными ресурсами возобновляемых нетрадиционных источников энергии - солнца, ветра, малых рек - и имеет опыт эксплуатации установок, использующих данные источники. Кроме того, область обладает малоизученными ресурсами вторичного низкопотенциального тепла и низкопотенциального рассеянного тепла земли и воды. Возникает необходимость оценки потенциальных запасов этого тепла с целью его использования для отопления зданий индивидуальных сельских потребителей и разработки технологических схем преобразования низкопотенциального тепла для нужд отопления с использованием тепловых насосов. Ресурс низкопотенциального тепла практически не исследован, а имеющийся опыт эксплуатации установок, использующих этот ресурс, очень мал.

Работа выполнена в соответствии с Межведомственной координационной программой фундаментальных и приоритетных исследований по научному обеспечению развития агропромышленного

комплекса РФ на 2011-2015 гг.

Цель работы - оценить возможности использования низкопотенциальной тепловой энергии для теплоснабжения сельских потребителей путем использования теплонасосной установки (ТНУ).

Задачи исследования:

1. Провести теоретические исследования тепловых ресурсов грунтовых вод верхнего горизонта активного водообмена и оценить их валовый энергетический потенциал.

2. Обосновать выбор основных элементов теплонасосной установки в условиях Челябинской области и предложить рациональную схему ТНУ с отбором тепла от низкопотенциального источника.

3. Разработать имитационную модель теплонасосной установки в условиях Челябинской области и подтвердить ее работой экспериментальной теплонасосной установки.

4. Разработать рекомендации по применению теплонасосных установок в зависимости от величины теплового потока источника низкопотенциальной энергии и географического расположения объекта отопления в Челябинской области.

Объект исследования: взаимодействие ТНУ с тепловыми потоками подземных вод.

Предмет исследования: зависимости, связывающие тепловые ресурсы грунтовых вод верхнего горизонта активного водообмена с возможностями теплонасосных установок.

Научная новизна основных положений, выносимых на защиту:

- обоснована и разработана методика оценки подземного теплового стока, позволяющая определить тепловые запасы грунтовых потоков в различные по обеспеченности годы;

- впервые произведено районирование Челябинской области на основе оценки валового теплового потока грунтовых вод, позволяющее определить энергетический потенциал грунтовых вод верхнего горизонта активного водообмена;

- обоснован выбор основных элементов теплонасосной установки для условий Южного Урала;

- обоснована и разработана методика оценки экономической эффективности применения ТНУ в зависимости от географического расположения объекта отопления в Челябинской области.

Практическая значимость работы и реализация ее результатов. Произведена оценка валового тепла грунтовых вод Южного Урала. Разработаны рекомендации для установки теплонасосных установок в Челябинской области. Разработана трубка теплообменника, ко-

торая может использоваться в конструкции теплообменного аппарата теплового насоса грунтового и скважного типов, предназначенного для получения низкопотенциального тепла грунта или грунтовых вод (конструкция защищена патентом на полезную модель РФ).

Результаты теоретических и экспериментальных исследований используются в учебном процессе Челябинской государственной агроинженерной академии и Южно-Уральского государственного университета.

На основе проведенных в диссертационной работе исследований были разработаны и внедрены: алгоритм выбора основных элементов теплонасосной установки в условиях Южного Урала; методика оценка экономической эффективности применения ТНУ в зависимости от географического расположения объекта отопления в Челябинской области ( ООО «Энергоресурс», ООО КЭП «Лаборатория вариаторов», г. Челябинск); методика оценки тепловой низкопотенциальной энергии подземного стока верхнего слоя активного водообмена ( ФГБУ «Челябинский ЦГМС», г. Челябинск).

Апробация работы. Основные положении диссертационной работы доложены и одобрены: на ежегодных международных научно-технических конференциях ЧГАА (Челябинск, 2006—2013 гг.), СГАУ (Саратов, 2012 г.), всероссийских научных конференциях ЮУрГУ (Челябинск, 2004 г.).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 14 печатных работ, отражающих основное содержание диссертации, из них 3 в изданиях, рекомендованных ВАК. Получен 1 патент на полезную модель РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы из 139 наименований и содержит 180 страниц машинописного текста, включая 65 рисунков, 29 таблиц, 4 приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, показаны ее научная и практическая значимость, дана общая характеристика выполненных исследований.

В первой главе «Состояние вопроса и задачи исследования» приведены результаты анализа литературных источников, из которых следует, что сложившаяся в Челябинской области ситуация, а именно рост потребления энергоресурсов при отсутствии собственных, за исключением запасов бурого угля, обуславливает дефицит энергоресурсов и обостряет проблему обеспечения сельскохозяйственных и удаленных от централизованных сетей снабжения потребителей. Одним из путей решения данной проблемы является использование ресурсов нетрадиционных возобновляемых источников энергии.

Вопросы применения теплонасосной технологии достаточно хорошо изучены зарубежными учеными, такими как Р.Дж. Дос-сат, В. Мааке, Г.-Ю. Эккерт, Ж.-Д. Кашпен, Д. Рей, Д. Макмайкл, Г. Хайнрих и др. Также этими вопросами занимались отечественные ученые: P.A. Амерханов, И.М. Калнинь, Г.П. Васильев, Г.Я. Волов, JI.A. Огуречников, JI. А. Саплин, Е.И. Литовский и др.

Мировой опыт использования ТНУ значителен и обусловлен рисками энергетических кризисов. Освоенность технологий возобновляемой нетрадиционной энергетики находится на уровне стратегической энергетической безопасности стран. В России ситуация с применением ТНУ более сложная вследствие использования централизованных сетей (электро-, тепло-, водоснабжения). Опыт использования ТНУ есть в производстве и эксплуатации мощных установок, не учитывающих потребности удаленных индивидуальных потребителей с низким потреблением тепловой энергии.

Особый интерес применительно к тепловым насосам представляют такие источники теплоты, использовать которые с помощью обычных средств уже невозможно, т.е. когда их температура меньше 40 °С. Проанализировав различные виды источников, можно сделать вывод, что одной из альтернатив органическому топливу могут стать геотермальные ресурсы. Согласно классификации Э.И. Богуславского, геотермальные системы по способу добычи теплоносителя можно разделить на глубинные (фонтанные, циркуляционные) и поверхностные.

Челябинская область относится к Уральской зоне аномально низкого (<30 мВт/м2) теплового потока, т.е. не обладает запасами глубинных термальных вод.

В целом по Зауралью зона холодных вод распространена до глубины 450-500 м. Поэтому в качестве источника низкопотенциальной энергии можно рассматривать приповерхностные системы.

Технологии использования приповерхностной низкотемпературной геотермальной энергии малых глубин можно рассматривать как наиболее быстрорастущие направления применения возобновляемой энергии в мире. Для освоения геотермальной энергии и использования ее в теплонасосных системах теплоснабжения применяют грунтовые теплообменники. Эффективность извлечения тепла скважинными теплообменниками из водонасыщенных пород выше по сравнению с эффективностью извлечения тепла из сухих пород, поэтому для исследования представляет интерес изучение теплообмена между скважиной и водопроницаемой породой.

Все вышеизложенное позволило нам определить задачи исследования.

Во второй главе «Теоретические исследования тепловых ресурсов грунтовых вод верхнего горизонта активного водообмена» дается теоретическое обоснование методов оценки тепловых ресурсов подземных вод и применения статистических методов моделирования их стоковых характеристик. По результатам исследования оценены тепловые ресурсы верхних горизонтов подземных вод в различных районах Челябинской области.

Наиболее простыми из возможных способов оценки вероятностной природы колебаний подземного стока могут стать массовые измерения поверхностного стока и выделение в гидрографе подземной составляющей.

Потенциальные запасы подземных вод могут быть оценены по величине минимального стока рек территории, когда они питаются исключительно подземными водами, т.е. в летнюю или зимнюю межень. Определение этой величины производится методом генетического расчленения гидрографа рек, разработанным Б. И. Куделиным.

Областью настоящих исследований являются подземные воды как источник низкопотенциальной энергии для целей трансформации и использования их в отоплении, поэтому рассматривается только минимальный сток зимнего периода, когда весь сток представляет собой подземную составляющую.

Исходными данными послужили материалы стационарных наблюдений Гидрометеослужбы и других ведомств, также материалы специальных экспедиционных исследований минимального стока в зимний период. Характеристики зимнего меженного стока исследовались на основании материалов наблюдений в 35 пунктах на 21 реке, относительно равномерно распределенных на территории области и имеющих длинные ряды наблюдений.

В качестве важного элемента оценки достоверности статистического обобщения выступает выяснение статистической однородности изучаемых совокупностей и случайности формирования выборок.

При анализе выборок на случайность их формирования лучший результат дал критерий Неймана (критерий последовательных разностей), который не только устанавливает случайность, но и количественно оценивает ее коэффициентом внутрирядной корреляции (г ,).'Критерий Неймана (8) определяется как отношение величин, оценивающих дисперсию выборок различными способами:

5=4' (1)

а

где ст- 'а •

В результате преобразований получаем связь 5 с коэффициентом корреляции г;

5=4 = 1-^.- (2)

Для подземного стока на всей территории Челябинской области внутрирядный коэффициент корреляции не превышает 0,40, т.е. можно считать, что ряды гидрогеологических характеристик подземного стока в целом сформированы как стохастически случайные величины, поэтому при расчетах параметров распределения нет необходимости учитывать внутрирядную корреляцию.

Разнообразие геологических условий строения территории Челябинской области требует тщательного выбора законов распределения подземного стока даже для одинаковых физико-географических условий. Для оценки возможности стохастического моде-

лирования подземного стока по наиболее длинным рядам эмпирических данных была проведена проверка теоретических законов распределения, наиболее часто встречаемых в водохозяйственных расчетах и отвечающих основным требованиям распределения гидрологических величин (одномодальность, положительная асимметрия), имеющих из-за ограниченности выборок не более трех параметров.

В практике гидрологических расчетов наибольшее распространение получила кривая распределения Пирсона III типа, представляющая собой обобщение дискретного биномиального распределения для случая непрерывных случайных величин. Если отнести начало отчета к моде, то аналитическое выражение распределения Пирсона III типа примет вид

где у0 — модальная ордината;

р и а - величины, определяемые через второй и третий центральные моменты, расчет которых сводится к определению по эмпирическим рядам коэффициентов вариации (С,) и асимметрии (С ).

Кривая распределения в интегральной форме имеет ограниченный нижний предел, при соотношении С < 2С, кривая уходит в область отрицательных значений гидрологических характеристик, образующих статистическую совокупность (рисунок 1). Это объясняется тем, что у кривой Пирсона III типа постоянное соотношение С = 2С.

Данный недостаток устраняет модель С. Н. Крицкого и М. Ф. Мен-келя, ими получено новое трехпараметрическое гамма-распределение с более широким диапазоном применения, исключающее возможность отрицательных ординат при С1 < 2Су (рисунок 1):

Параметры распределения подземного стока в работе определены двумя методами: методом моментов и методом наибольшего правдоподобия. Оба метода дали достоверное обобщение и при С < 0,5 практически не различаются.

(3)

а мз/с

• - эмпирические точки;-- кривая Пирсона III типа;---- кривая

трехпараметрического гамма-распределения; •-• - 95-процентный

доверительный интервал к эмпирической вероятности превышения

Рисунок 1 — Кривые распределения (обеспеченности) подземного стока в створе р. Миасс — д. Новоандреевка

Изучение естественных условий формирования теплового и уровенного режимов на территории Челябинской области проводилось на трех опорных постах: Ашинском, Шершневском и Смо-линском.

Наблюдения по режимным скважинам позволили произвести районирование территории области для верхних горизонтов подземных вод активного водообмена для различных геоморфологических условий залегания (таблица 1).

Многолетние наблюдения за температурой воды по реперным скважинам наблюдательной сети позволяют установить, что при глубине скважины больше 5 м от дневной поверхности температуру грунтовой воды в среднем для года можно принять равной 7 °С (таблица 2).

Таблица 1 - Гидрогеологическое районирование

Район Подрайон Глубина до уровня грушевых вод, м Годовые амплитуды колебания уровня, (тт-тах)/средняя

Водоразделы и склоны Глинистые отложения <2 (0,6-2,1)/1,2

2-5 (0,9-4,4)/2,6

>5 (0,8—2,5)/1,6

Пески <2 (0,9~1,6)/1,2

2-5 (1,8—3,5)/2,5

>5 (0,5-1,2)/0,7

Скальные породы и зоны их дезинтеграции <2 (0,6-1,5)/0,7

2-5 (0,4—1,8)/0,8

>5 (0,3-2,3)/0,8

Поймы рек и озер Глинистые отложения <2 (0,6-2,0)/1,2

2-5 (0,5—1,6)/0,8

Пески <2 (0,5—1,3)/0,7

2-5 (0,3-0,6)/0,5

Скальные породы и их дезинтеграции <2 (0,5—1,2)/0,8

Таблица 2 - Средние максимальные значения температуры грунтовых вод и годовые амплитуды в зависимости от мощности зоны аэрации

Мощность зоны аэрации, м Годовой максимум, °С Годовая амплитуда, °С

<2 11,0 8,0

2-5 9,0 4,0

>5 7,5 1,5

Расчет теплового потока, усредненного по времени и площади по принципу замыкающего створа, произведен по данным о подземном стоке 50-процентной обеспеченности. Переход от расхода воды к модулю стока позволяет исключить влияние азонального фактора - величины площади водосбора. При этом площадь водосбора

подземного стока приравнивается к площади поверхностного стока. В этом случае тепловой поток (Ф, Дж/с) можно определить по формуле

ф=а>./ЛрС,р> (5>

где Ср - теплоемкость воды, равная 4,19-103 Дж/кг-К;

р - плотность воды, 103кг/м3;

— расход 50-процентной обеспеченности, м3/с;

Г - средняя температура воды, °С.

Если от расхода перейти к модулю стока М (л/с-км2) и подставить все константы, то формула (5) примет вид

Ф = С^ = 4>19. Ю'М^Лр, Дж/с-км2 или (Вт/км2), (6)

F- площадь водосбора подземного стока, км2.

Для построения карты изолиний теплового потока подземного стока первого горизонта активного водообмена по данным фактических наблюдений определялся подземный сток 50-процентной обеспеченности в модулях и вычислялся тепловой поток по формуле (6). При проведении изолиний принимались во внимание основные факторы стока: рельеф, геологическое строение, особенности высотной поясности (рисунок 2).

Величина теплового потока подземного стока для территории горно-складчатой области колеблется от 0,045 Вт/м2 на западе до 0,015 Вт/м2 на востоке. Примыкающий к горно-складчатой области с востока район Зауралья имеет более бедные грунтовые воды вследствие уменьшения общей увлажненности территории и тепловой поток изменяется от 0,002 Вт/м2 на востоке и юго-востоке до 0,015 Вт/м2 на западе.

Полученные результаты позволяют подсчитать валовый потенциал тепловой энергии подземных вод верхнего горизонта активного водообмена различной обеспеченности (таблица 3).

УаюСные обозначения ® - населена) гутл

о -гулят

р - нетеатоп

--иэиши тг ЗО-дн&наго эипего стока -

Рисунок 2 - Карта-схема теплового потока подземного стока верхней зоны активного водообмена 50-процентной обеспеченности в пределах Челябинской области

Таблица 3 - Геотермальные валовые ресурсы подземных вод верхнего горизонта активного водообмена Челябинской области (площадь области - 87,9 тыс. км2)

Показатель Единицы измерения Обеспеченность, %

25 50 75

Млн кВт 1,781 1,391 0,978

Валовые ресурсы Млрд кВт-ч 15,6 12,2 8,57

Млн т.у.т. 1,92 1,52 1,07

Плотность ресурсов т.у.т./км2 22,2 17,3 12,2

В третьей главе «Методика выбора основных элементов те-плонасосной установки в условиях Южного Урала» обосновано, что выбор ТНУ для индивидуального потребителя должен опираться прежде всего на ее максимально возможную эффективность, т.е. коэффициент преобразования (ц) должен быть наибольшим из всех возможных вариантов при минимально возможной цене (р).

Предпосылками выбора ТНУ должны стать расчет теплового баланса здания и выбора системы отопления. Основными этапами выбора элементов ТНУ стали: выбор рабочего тела (фреона), выбор компрессора, выбор теплообменника-конденсатора, выбор теплообменника-испарителя.

Прежде чем начать выбор испарителя, необходимо определиться, по какой схеме будет осуществляться отбор тепла от низкопотенциального источника.

Отбор тепла от низкопотенциального источника тепла возможен по многим схемам. В соответствии с классификацией тепловых насосов можно выделить две основные схемы.

1. Схемы, в которых тепло от источника отбирается через промежуточную рабочую среду.

2. Схемы, в которых вода отбирается из источника низкопотенциального тепла через теплообменник-испаритель теплового насоса.

Данные схемы имеют следующие основные недостатки:

1. Необходимость использования дополнительных теплообменников для передачи тепла.

2. Наличие промежуточного теплоносителя обуславливает дополнительные потери энергии при передаче тепла.

Перечисленные недостатки в значительной степени ограничивают применение данных схем и снижают их эффективность.

С учетом реального опыта подобных установок в условиях Южного Урала нами предложена более эффективная схема.

Предлагаемая схема использует принцип прямого кипения, т.е. теплообменником-испарителем является непосредственно теплообменник-труба, погруженный в скважину (рисунок 3).

Особенностью данной схемы является то, что кипение хладагента происходит непосредственно в скважине, т.е. теплообменник-испаритель и теплообменник в скважине — это один и тот же элемент.

1 — скважина; 2 - компрессор; 3 - теплообменник конденсатор; 4 - потребитель (система отопления); 5 - циркуляционный насос системы отопления; 6 - (/-образный грунтовый теплообменник в скважине

Рисунок 3 — Принципиальная схема отбора низкопотенциального тепла с использованием принципа прямого кипения

При работе теплового насоса кипение в испарителе всего на 2-3 °С ниже температуры источника низкопотенциального тепла. При температуре источника, даже когда компрессор не работает, происходит постепенный прогрев теплообменника, и поэтому практически отсутствует задержка выхода установки на рабочий режим. Также из-за отсутствия промежуточного теплообменника коэффициент преобразования р будет выше.

К преимуществам можно отнести и тот факт, что состояние (загрязнение) источника не влияет на эффективность схемы.

Схема может работать как при наличии воды в скважине, так и при ее отсутствии.

В четвертой главе «Экспериментальное исследование и математическое моделирование теплонасосной установки» для подтверждения результатов теоретических исследований нами были проведены два вида эксперимента: натурный и имитационный.

Имитационная модель работы ТНУ была создана на основе разработанной методики выбора теплового насоса в приложении вшшНпк пакета программ МАТЪАВ.

Полученная имитационная модель была проверена в результате работы экспериментальной установки, расположенной в г. Челябинске на базе ООО КЭП «Лаборатория вариаторов» (рисунок 4).

Т1-Т7 - термометры; Р1 - манометр низкого давления; Р2 — манометр высокого давления

Рисунок 4 - Принципиальная схема натурных испытаний

В ходе натурного эксперимента были получены данные о мощности теплового потока, приходящейся на 1 метр теплообменника (таблица 4).

Тепловой поток грунтовых вод в пределах Челябинской области изменяется согласно изолиниям на карте (см. рисунок 2). Для того чтобы охарактеризовать это изменение относительно того места, где проводился натурный эксперимент, ввели параметр п, который характеризует наименьшую мощность теплового потока, приходящегося на 1 метр грунтового теплообменника (соответствует марту) в зоне 5 (это зона, где проводился натурный эксперимент).

Таблица 4 - Результаты натурного эксперимента работы ТНУ

Месяц Сентябрь Октябрь Ноябрь Декабрь Январь Февраль Март Апрель Май

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Температура на входе в конденсатор, °С (Г1) 65,2 65 64 62 58 52 50 51 52

Температура на выходе из конденсатора, °С (72) 20 20 19 17 15 13 12 12 13

Количество тепла, отдаваемое конденсатором в помещение, кВт (0 1,880 1,860 1,860 1,832 1,535 1,319 1,237 1,250 1,270

Количество энергии, потребляемой компрессором из сети, кВт 0,37 0,37 0,37 0,37 0,37 0,37 0,37 0,37 0,37

Количество тепловой энергии, снимаемой с 1 м теплообменника, Вт/м 62,9 62,1 62,1 62 48,5 39,5 36,1 36,6 37,5

Коэфициент преобразования (ц) 5,00 5,00 5,00 4,90 4,10 3,56 3,30 3,37 3,40

Кроме того, был введен коэффициент к, представляющий собой отношение тепловых запасов в каждой зоне, рассчитанных как средняя величина между изолиниями, к параметру п. Для зоны 5, где проводился эксперимент, к = 1 (таблица 5).

Таблица 5 - Изменение коэффициента к в зависимости от условной зоны

Показатель 1-я 2-я 3-я 4-я 5-я 6-я 7-я 8-я

зона зона зона зона зона зона зона зона

Коэффициент, к 0,18 0,22 0,36 0,56 1 2 3,33 4

На основании оценки значений коэффициента к было рассчитано изменение ожидаемой мощности теплового потока, приходящегося на 1 м длины теплообменника, в зависимости от географического места нахождения объекта, отапливаемого с помощью ТНУ (таблица 6).

Таблица 6 — Изменение ожидаемой мощности теплового потока

Показатель Зоны

1 2 3 4 5 6 7 8

Ожидаемая мощность теплового потока, д, Вт/м 6,5 7,9 12,9 20,2 36,1 72,2 120,2 144,4

Следовательно, количество тепловой энергии, снимаемой с 1 м теплообменника (Вт/м), будет равняться

д = к-п. (7)

Ввод параметров пик позволил создать карту-схему геотермального районирования Челябинской области, позволяющую определить снимаемую с помощью ТНУ геотермальную энергию с 1 м теплообменника. Каждая зона области представляет собой территории между изолиниями теплового потока грунтовых вод (рисунок 5).

Полученные данные введены в имитационную модель ТНУ, которая позволяет «перемещать» объект по населенным пунктам на карте условных зон Челябинской области. Для 1-й зоны ожидаемая

мощность теплового потока составила наименьшее значение =6,5 Вт на 1 метр длины грунтового теплообменника, для 8-й зоны - максимальное значение - 144,4 Вт/м.

Рисунок 5 - Карта-схема геотермального районирования Челябинской области по зонам в зависимости от ожидаемой мощности

теплового потока

В пятой главе «Оценка эффективности применения теплового насоса в условиях Южного Урала» был сделан анализ капитальных и эксплуатационных затрат на отопление при использовании

различных систем. В результате анализа выявлено, что капитальные затраты на установку ТНУ значительно превосходят затраты на установку газового или электрического оборудования. Это объясняется высокой стоимостью подготовки скважины. Однако, проанализировав эксплуатационные затраты, было установлено, что применение ТНУ в условиях Южного Урала дает существенную экономию по сравнению с электрическим оборудованием. Кроме того, зачастую у индивидуального сельского потребителя нет возможности установить газовое оборудование, например, не подведен газопровод, что делает применение ТНУ более привлекательным.

Разработанная методика по применению теплонасосных установок в зависимости от величины теплового потока источника низ-копсггенциальной энергии и географического расположения объекта отопления в Челябинской области позволила определить зависимость между стоимостью ТНУ и количеством энергии, получаемой с 1 м грунта.

В результате проведенных экономических исследований было установлено, что экономия эксплуатационных затрат при применении ТНУ индивидуальным сельским потребителем составит около 120 тыс. рублей, срок окупаемости установки - 8 лет при сроке эксплуатации 25 лет. Выявлено, что чем больше тепловой энергии можно получить с 1 м грунта, тем меньше длина скважины, и, соответственно капитальные затраты на установку снижаются в 6 раз. Кроме того, снижается доля затрат на подготовку скважины в общей стоимости установки ТНУ с 87 до 23 %.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Проведенный анализ возобновляемых ресурсов Челябинской области позволил выявить наиболее устойчивый и перспективный источник низкопотенциального тепла для использования совместно с ТНУ в системах отопления индивидуальных сельских потребителей. Выявленный ресурс оказался наименее изученным, что сдерживало его использование в системах отопления.

2. Разработанная методика на основе стохастического моделирования подземного стока позволила определить геотермальные валовые ресурсы подземных вод верхнего горизонта активного водооб-

мена. При обеспеченности 25% объем валовых ресурсов составляет 1,92 млн т.у.т., при обеспеченности 50% - 1,52 млн т.у.т.; при обеспеченности 75% —1,07 млн т.у.т.

3. Получена карта изолиний теплового потока подземного стока первого горизонта активного водообмена с учетом распределения по территории основных факторов стока: рельефа, геологического строения, особенности высотной поясности. Величина теплового потока подземного стока для территории горно-складчатой области колеблется от 0,045 Вт/м2 на западе до 0,015 Вт/м2 на востоке. Примыкающий к горно-складчатой области с востока район Зауралья имеет более бедные грунтовые воды вследствие уменьшения общей увлажненности территории. Тепловой поток изменяется от 0,002 Вт/м2 на востоке и юго-востоке до 0,015 Вт/м2 на западе.

4. На основе разработанной методики выбора элементов ТНУ была создана имитационная модель работы ТНУ для условий Челябинской области. Результаты натурного эксперимента подтверждают результаты имитационного моделирования. Взаимосвязи модели совместно с картой изолиний теплового потока позволили распространить'результаты исследования на всю территорию Челябинской области. Это позволило создать карту-схему геотермального районирования Челябинской области в зависимости от ожидаемой мощности теплового потока. Для 1-й зоны величина ожидаемой мощности теплового потока составила наименьшее значение — около 6,5 Вт на 1 метр длины грунтового теплообменника, для 8-й зоны - максимальное значение -144,4 Вт/м.

5. Разработанная методика по применению теплонасосных установок в зависимости от величины теплового потока источника низкопотенциальной энергии и географического расположения объекта отопления в Челябинской области позволила выявить, что чем больше тепла можно получить с 1 м грунта, тем меньше должна быть длина скважины. При этом существенно уменьшаются капитальные затраты (до 6 раз). Кроме того, снижается доля затрат на подготовку скважины в общей стоимости установки ТНУ с 87 до 23 %.

При установке ТНУ с пиковым догревателем капитальные затраты также уменьшаются. При наименьшей тепловой отдаче грунта экономия капитальных затрат будет более существенна при применении пикового догревателя (17%), при наибольшей теплоотдаче экономия незначительна.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Низамутдинов, Р. Ж. Имитационная модель теплонасосной установки для условий Челябинской области [Текст] / Р. Ж. Низамутдинов, О. С. Пташкина-Гирина, А. X. Доскенов // Вестник КрасГАУ. -2013. Вып. 3.-С. 135-138.

2. Низамутдинов, Р. Ж. Использование низкопотенциальной тепловой энергии, получаемой при переработке сельскохозяйственной продукции [Текст] / Р. Ж. Низамутдинов, О. С. Пташкина-Гирина // Достижения науки и техники АПК. - 2011. - № 9. - С. 83-84.

3. Пташкина-Гирина, О. С. Оценка низкопотенциальной тепловой энергии земли для автономного теплоснабжения сельского потребителя в условиях Южного Урала [Текст] / О. С. Пташкина-Гирина, Р. Ж. Низамутдинов // Аграрный вестник Урала. - 2013. -№5.-С. 30-33.

Публикации в других изданиях

4. Низамутдинов, Р. Ж. Гидродинамика и теплообмен в грунтовых теплообменниках [Текст] / Р. Ж. Низамутдинов, О. С. Пташкина-Гирина // Материалы юбилейной ХЬУ междунар. науч.-техн. конф. «Достижения науки - агропромышленному производству». - Челябинск : ЧГАУ, 2006. - С. 174-177.

5. Низамутдинов, Р. Ж. К вопросу о выборе элементов теплового насоса в условиях Южного Урала [Текст] / Р. Ж. Низамутдинов // Материалы Ы междунар. науч.-техн. конф. «Достижения науки -агропромышленному производству». - Челябинск : ЧГАА, 2013. — С. 226-229.

6. Низамутдинов, Р. Ж. Опыт использования тепловых насосов для автономного теплоснабжения в условиях г. Челябинска [Текст] / Р. Ж. Низамутдинов // Материалы Всерос. науч.-техн. конф. «Динамика машин и рабочих процессов». - Челябинск: ЮУрГУ, 2004. -С. 60-63.

7. Низамутдинов, Р. Ж. Проблемы развития энергосберегающих технологий в системах отопления на основе применения тепло-насосных установок [Текст] / Р. Ж. Низамутдинов // Международный

форум «Изменение климата и экология промышленного города» : офиц. каталог, 13-15 ноября 2012. - Челябинск, 2012. - С. 68.

8. Низамутдинов, Р. Ж. Технические решения при проектировании и эксплуатации ТНУ [Текст] / Р. Ж. Низамутдинов, О. С. Пташки-на-Гирина // Материалы Х1ЛТ междунар. науч.-техн. конф. «Достижения науки - агропромышленному производству». - Челябинск : ЧГАУ, 2007. - С. 227-231.

9. Низамутдинов, Р. Ж. Трубка теплообменника [Текст] / Р. Ж. Низамутдинов, О. С. Пташкина-Гирина // ИЛ. № 74-009-13 / РОСИНФОРМ-РЕСУРС. - Челябинск, 2013.

10. Низамутдинов, Р. Ж. Устойчивость работы грунтовых теплообменников [Текст] / Р. Ж. Низамутдинов, О. С. Пташкина-Гирина, В. В. Старших // Вестник ЧГАУ. - 2005. - Т. 45. - С. 152-156.

11. Низамутдинов, Р. Ж. Экономическая оценка применения тепловых насосов в условиях Южного Урала [Текст] / Р. Ж. Низамутдинов, Н. С. Низамутдинова // Материалы ХЫХ междунар. науч.-техн. конф. «Достижения науки - агропромышленному производству». -Челябинск : ЧГАА, 2010. - Ч. 3. - С. 197-201.

12. Низамутдинов, Р. Ж. Энергетическое использование водных ресурсов в качестве источника низкопотенциальной энергии [Текст] / Р. Ж. Низамутдинов // Международный форум «Изменение климата и экология промышленного города» : офиц. каталог, 17-19 ноября 2010. - Челябинск, 2010. - С. 75-76.

13. Низамутдинов, Р. Ж. Эффективность применения теплового насоса в условиях Южного Урала [Текст] / Р. Ж. Низамутдинов, О. С. Пташкина-Гирина // Материалы III междунар. науч.-практ. конф. «Актуальные проблемы энергетики» / под ред. А. В. Павлова. -Саратов : Изд-во «Кубик», 2012. - С. 213-216.

Авторские свидетельства, патенты

14. Пат. 114137 Российская Федерация МПК Р28Б 1/00. Трубка теплообменника [Текст] / О. С. Пташкина-Гирина, Р. Ж. Низамутдинов; ФГОУ ВПО ЧГАА. - №2011131986/06 ; заявл. 29.07.2011 ; опубл. 10.03.2012.

Подписано в печать 17.10.2013 г. Формат 60x84/16 Гарнитура Times. Печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 183

Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего профессионального образования «Челябинская государственная агроинженерная академия» 454080, г. Челябинск, пр. им. В. И. Ленина, 75

ФГБОУ ВПО

«ЧЕЛЯБИНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АГРОИНЖЕНЕРНАЯ

АКАДЕМИЯ»

На правах рукописи

04201364439

НИЗАМУТДИНОВ Ринат Жаудатович

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НИЗКОПОТЕНЦИАЛЬНОИ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ ЗЕМЛИ ДЛЯ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ СЕЛЬСКОГО ПОТРЕБИТЕЛЯ В УСЛОВИЯХ ЮЖНОГО УРАЛА

05.20.02 - Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент Пташкина-Гирина Ольга Степановна

Челябинск - 2013

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 4

1. Состояние вопроса и задачи исследования.......1..............................................8

1.1. Проблема энергообеспечения мира и России....................................................8

1.2. Использование нетрадиционных источников энергии..............................14

1.3. Опыт использования низкопотенциальной тепловой энергии земли для целей отопления и горячего водоснабжения......................................................................19

1.4. Технические средства для теплотрансформации низкопотенциальной тепловой энергии земли........................................................................................................................26

1.5 Источники низкопотенциального тепла....................................................................32

1.6. Цель и задачи исследования................................................................................................40

2. Теоретические исследования тепловых ресурсов грунтовых вод верхнего горизонта активного водообмена....................................................................................41

2.1. Методы определения ресурсов подземных вод.......1.....'.......'.....'' 1 41

2.2. Статистическая проверка исходной гидрометеорологической информации о подземном стоке в отношении гипотез случайности..............................46

2.3. Оценка возможности использования статистических моделей при анализе подземного стока верхнего горизонта активного водообмена..................51

2.3.1. Методы определения параметров распределения........................................51

2.3.2. Оценка погрешностей параметров распределения......................................56

2.3.3. Оценка возможности использования различных законов распределения при моделировании подземного стока..........................................................................61

2.4. Оценка валового теплового потока грунтовых вод........................................69

3. Методика выбора основных элементов теплонасосной установки в условиях Южного Урала..................................................................................................................................77

3.1. Расчет теплового баланса здания....................................................................................77

3.2. Обоснование выбора системы отопления................................................................86

3.3. Методика выбора элементов ТНУ для условий Южного Урала............90

3.3.1. Выбор холодильного агента (рабочего тела)................................................90

3.3.2. Расчет теплообменного аппарата (конденсатора)......................................96

3.3.3. Выбор компрессора................................................................................................................99

3.3.4. Выбор испарителя....................................................................................................................104

4. Экспериментальное исследование и математическое моделирование

теплонасосной установки....................................................................................................................................113

4.1. Имитационное моделирование теплонасосной установки........................113

4.2. Экспериментальное подтверждение имитационной модели теплонасосной установки в условиях Южного Урала..............................................................................122

4.2.1. Методика проведения эксперимента........................................................................122

4.2.2. Создание и экспериментальное исследование опытной ТНУ............123

4.2.3. Результаты эксперимента....................................................................................................128

4.3. Сравнение результатов имитационного моделирования и экспериментального исследования ТНУ........................................................................................................133

, 5. Оценка эффективности применения теплового насоса в условиях

Южного Урала..........................................................................................................................................................142

5.1. Методика оценки экономической эффективности

применения ТНУ................................................................................................................................................142

5.2. Оценка эффективности применения ТНУ в зависимости от географического расположения объекта отопления в Челябинской области..................151

Выводы..............................................................................................................................................................155

Список литературы................................................................................................................................157

Приложение А............................................................................................................................................170

Приложение Б..............................................................................................................................................171

Приложение В..............................................................................................................................................174

Приложение Г................................................................................................................................................178

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Повышение качества жизни неразрывно связано с повышением энергопотребления. Принципы развития энергетики, разработанные в середине 20 века, ориентированы на потребление органического топлива.

По оценкам специалистов, органическое топливо уже к середине двадцать первого века сможет удовлетворить запросы энергопотребителей только частично. Доктрина энергетической безопасности Российской Федерации предусматривает «рациональное сочетание централизованного и децентрализованного энергоснабжения ..., использование возобновляемых и местных источников энергии

Сельские населенные пункты, а также объекты сельскохозяйственного производства, в силу территориальной рассредоточенности энергопотребителей и значительного числа объектов могут быть крупными потребителями малой энер-

1 ' 1| ' I 1 I I ' | ' 1 ' < < ч

гетики. Для Южного Урала данная проблема наиболее актуальна, так как этот регион является дефицитным по электроэнергии, топливу и нефтепродуктам.

Анализ источников литературы показал, что Челябинская область обладает значительными изученными ресурсами возобновляемых нетрадиционных источников энергии - это энергия солнца, ветра, малых рек, и имеется опыт эксплуатации установок, использующих эти источники. Однако он обладает ресурсами как вторичного низкопотенциального тепла, так и низкопотенициальным рассеянным теплом земли и воды. В связи с этим возникает задача оценки потенциальных запасов этого тепла с целью его использования для отопления зданий индивидуальных сельских потребителей и разработка технологических схем преобразования низкопотенциального тепла для нужд отопления с использованием тепловых насосов. Ресурс низкопотенциального тепла практически не исследован, а имеющийся опыт эксплуатации установок, использующих этот ресурс, очень мал.

Работа выполнена в соответствии с Межведомственной координационной программой фундаментальных и приоритетных исследований по научному обеспечению развития агропромышленного комплекса РФ на 2011-2015 гг.

Цель работы. Оценить возможности использования низкопотенциальной тепловой энергии для теплоснабжения сельских потребителей путем использования теплонасосной установки (ТНУ).

Задачи исследования:

1. Провести теоретические исследования тепловых ресурсов грунтовых вод верхнего горизонта активного водообмена и оценить их валовый энергетический потенциал.

2. Обосновать выбор основных элементов теплонасосной установки в условиях Челябинской области и предложить рациональную схему ТНУ с отбором тепла от низкопотенциального источника.

3. Разработать имитационную модель теплонасосной установки в условиях Челябинской области и подтвердить ее работой экспериментальной теплонасосной установкой.

4. Разработать рекомендации по применению теплонасосных установок в зависимости от величины теплового потока источника низкопотенциальной энергии и географического расположения объекта отопления в Челябинской области.

Объект исследования: взаимодействие ТНУ с тепловыми потоками подземных вод.

Предмет исследования: зависимости, связывающие тепловые ресурсы грунтовых вод верхнего горизонта активного водообмена с возможностями теплонасосных установок.

Научная новизна основных положений, выносимых на защиту:

- разработана методика оценки подземного теплового стока, позволяющая определить тепловые запасы грунтовых потоков в различные по обеспеченности годы;

- произведено районирование Челябинской области на основе оценки валового теплового потока грунтовых вод, позволяющее определить энергетический потенциал грунтовых вод верхнего горизонта активного водообмена;

- обоснован выбор основных элементов теплонасосной установки для условий Южного Урала;

- разработана методика оценки экономической эффективности применения ТНУ в зависимости от географического расположения объекта отопления в Челябинской области.

Практическая значимость работы и реализация ее результатов:

Произведена оценка валового тепла грунтовых вод Южного Урала. Разработаны рекомендации для установки теплонасосных установок в Челябинской области. Разработана трубка теплообменника, которая может использоваться в конструкции теплообменного аппарата теплового насоса грунтового и скважного типа, предназначенного для получения низкопотенциального тепла грунта или грунтовых вод (конструкция защищена патентом на полезную модель РФ). ' '' 1

Результаты теоретических и экспериментальных исследований используются в учебном процессе Челябинской государственной агроинженерной академии и Южно-уральского государственного университета.

На основе проведенных в диссертационной работе исследований был разработаны и внедрены: алгоритм выбора основных элементов теплонасосной установки в условиях Южного Урала; методика оценка экономической эффективности применения ТНУ в зависимости от географического расположения объекта отопления в Челябинской области ( ООО «Энерго-ресурс», ООО КЭП «Лаборатория вариаторов» г.Челябинск); методика оценки тепловой низкопотенциальной энергии подземного стока верхнего слоя активного водообмена ( ФГБУ «Челябинский ЦГМС», г.Челябинск).

Апробация работы. Основные положении диссертационной работы доложены и одобрены: на ежегодных международных научно-технических конференциях ЧГАА (Челябинск, 2006 - 2013 гг.), СГАУ (Саратов, 2012 г.), всероссийских научных конференциях ЮУрГУ (Челябинск, 2004 г.).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 14 печатных работ, отражающих основное содержание диссертации, из них в изданиях ВАК - 3. Получен 1 патент РФ на полезную модель.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы из 139 наименований и содержит 180 страниц машинописного текста, включая 65 рисунков, 29 таблиц, 4 приложения.

1 Состояние вопроса и обоснование работы

1.1 Проблема энергообеспечения в мире и России

( * | , ' > , « I

Южный Урал в соответствии с картой районирования северной строительно-климатической зоны (приложение А) относится к наименее суровым условиям и зоне 1. Температура наиболее холодной пятидневки, обеспеченностью 0,92, составляет минус 34°С, а абсолютная минимальная температура воздуха - минус 48°С. Продолжительность времени, в течение которого среднесуточная температура ниже 0°С составляет 162 дня со средней температурой минус 10,1°С. Максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь месяц, равна 4,5 м/с. Среднегодовая температура в регионе - плюс 2°С, а среднемесячная в январе -минус 15,8°С[99].

Приведенные данные свидетельствуют, что зона Южного Урала характеризуется резко-континентальным климатом, требующим значительных энергети-ческих'затрат на отопление.

За последнее столетие среднегодовая температура в мире поднялась на 0,6°С, в России - на 1,0°С, на Южном Урале - на 1,3°С (рисунок 1.1). Все вышеизложенное является колебаниями климатических характеристик внутри вековых циклов, поэтому поведение климата в будущем очень сложно спрогнозировать. Но радикально на уменьшение объемов топлива, расходуемого на отопление, это не влияет.

Суровые климатические условия в России предопределяют теплоснабжение как наиболее социально значимый и в тоже время наиболее энергоемкий сектор экономики: в нем потребляется примерно 40% энергоресурсов, используемых в стране, а более половины этих ресурсов приходится на коммунально-бытовой сектор.

За 100 лет развития теплоснабжения в России сложилась уникальная система, характеризующаяся следующими аспектами.

Во-первых, в настоящее время около 72% всей тепловой энергии производится централизованными источниками, остальные 28% - децентрализованными источниками, в том числе 18% - автономными и индивидуальными источниками. Кроме того, незначительная часть спроса на тепловую энергию (4,5%) удовлетворяется за счет утилизации сбросного тепла от технологических установок, а доля тепла, получаемого от возобновляемых источников энергии, очень мала.

Год

Рисунок 1.1- Среднегодовая температура воздуха в г. Челябинске

(1894-2006 гг.) [103] Во-вторых, в России электроэнергетика теснейшим образом связана с теплоснабжением: на тепловых электростанциях производится более 60% электрической и почти 32% тепловой энергии, используемой в стране, при этом практически третья часть электроэнергии, производимой всеми тепловыми электростанциями, вырабатывается в теплофикационном (комбинированном цикле). Эффективность работы ТЭЦ общего пользования и ряда ГРЭС с большими объемами отпуска тепла во многом зависит от эффективности функционирования систем

централизованного теплоснабжения, в составе которых работают эти электростанции.

В-третьих, кроме указанных ТЭЦ и ГРЭС, а также АТЭЦ, в городах работает много так называемых промышленных ТЭЦ и котельных, которые входят в состав промышленных предприятий и снабжают их, а также, прилегающие жилые районы тепловой (прежде всего) и электрической энергией. Индивидуальные котельные, встроенные в отапливаемые здания или пристроенные к ним, обычно являются собственностью тех хозяйствующих субъектов, которым принадлежат указанные здания [97].

В целом системами централизованного теплоснабжения, являющимися локальными монополиями, вырабатывается около 1,4 млрд. Гкал тепла в год. Около 600 млн. Гкал тепловой энергии ежегодно производят 68 тыс. коммунальных котельных. В большинстве крупных городов (более 100 тыс. чел.) централизованным теплоснабжением обеспечено 70-95 % жилого фонда. Указанные факторы были учтены при разработке энергетической стратегии России на период до 2020 года, утвержденной распоряжением Правительства РФ от 28.08.2003 № 1234-р (рис. 1.2). Основная цель энергетической стратегии - максимально эффективное использование ресурсного и производственного потенциала энергетического сектора для роста экономики и повышения качества жизни населения страны.

ро

страны

Энергетическая безопасность

Стратегические ориентиры

Энергетическая эффективность экономики

Бюджетная эффективность энергетики

Экологическая безопасность

Основные составляющие госуда равен ной энергетической политики

"■1,.

Недропользование и управление гос. фондом недр

Развитие внутренних энергетических рынков

Формирование рационального ТЭБ

Социальная

политика в энергетике

Региональная энергетическая попишка

Внешняя П Научно-энергнличес- ¡техническая и j кая политика I инновационная политика I

механизмы государственного регулирования

Создание рациональном рыночной среды

(институциональные меры, ценовое, налоговое, таможенное, антимонопольное _регулирование)___________

йШШУМУ?" 'и-' ............«МИН

правление государственной собственностью

Перспективные нормы, стандарты | и регламенты

£И-Г-I

Поддержка

егических| инициатив

Перспективы развития секторов энергетики

Газ

Нефть

Уголь

Электроэнергетика

Теплоснабжение

Атомная энергетика

Возобновляемые источники энергии

Рисунок 1.2 - Энергетическая стратегия России на период до 2020 г. [131]

Стратегией предусматривается рост объемов внутреннего потребления первичных топливно-энергетических ресурсов в России с 915 млн. т.у.т. в настоящее время до 1144 - 1270 млн. т.у.т. в 2020 году. Основой внутреннего спроса на топливно-энергетические ресурсы (ТЭР) останется природный газ с динамикой потребления 463 млн. т.у.т. в 2002 году; 525 - 580 млн. т.у.т. в 2020 году. На жидкое топливо (нефть и нефтепродукты) в течение рассматриваемой перспективы будет приходиться 20 - 22 %, на твердое топливо —19 — 20 %. Достаточно стабильным будет внутренний спрос и на нетопливные энергоресурсы (электроэнергию и тепло ГЭС и АЭС и возобновляемых источников энергии). При этом производство первичных ТЭР в России увеличится с 1516 млн. т.у.т. в настоящее время до 1812 млн. т.у.т. в 2020 году (рисунок 1.3).

1 266 j 145-1 270 мл«Т.у.г. loon.iifin млнту.т.

■ Газ

■ Жидкое топливо

□ Твердое топливо

□ Нетопливные энергоресурсы

1990 1995 2000 2002 2005 2010 2015 2020

Рисунок 1.3 - Прогноз производства энергетических ресурсов [129]

Из данного прогноза видно, что наблюдается измене�