автореферат диссертации по энергетике, 05.14.08, диссертация на тему:Научно-техническое и методологическое обоснование ресурсов и направлений использования возобновляемых источников энергии

Российская академия сельскохозяйственных наук

Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства /ВИЭСХ/

На правах рукописи

Безруких Павел Павлович

НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ И МЕТОДОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РЕСУРСОВ И НАПРАВЛЕНИЙ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ

Специальность 05.14.08 - Энергоустановки на основе возобновляемых видов энергии

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва 2003 год

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте электрификации сельского хозяйства (ВИЭСХ)

Научный консультант - академик РАСХН, доктор технических наук, профессор Стребков Дмитрий Семенович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Елистратов Виктор Васильевич доктор технических наук, профессор Тарнижевский Борис Владимирович доктор технических наук, профессор Шакарян Юрий Гевондович

Ведущая организация:

Московский энергетический институт (технический университет), МЭИ

Защита состоится . 2003 года в 10.00 часов на заседании

Диссертационного совета Д006.037.01 во Всероссийском научно-исследовательском институте электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ) по адресу: 109456, г. Москва, 1-ый Вешняковский проезд, д. 2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ ВИЭСХ

Отзывы нг автореферат (в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения) просим выслать по адресу: 109456, г. Москва, 1-ый Вешняковский проезд, д. 2, Ученый совет ВИЭСХ.

Автореферат разослан

2003 г.

Ученый секретарь диссертационного с<

А.И. Некрасов

^ ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Вопросы использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ) актуальны для всех стран мира в силу различных обстоятельств. Для промышленно развитых стран мира, зависящих от импорта топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) - это, прежде всего, энергетическая безопасность. Для промышленно развитых стран мира, богатых энергоресурсами -это экологическая безопасность, завоевание рынков сбыта оборудования.

Для развивающихся стран - это наиболее быстрый путь к улучшению социально-бытовых условий населения, возможность развития промышленности по экологически приемлемому пути. А для всего мира в целом это возможность снижения эмиссии парниковых газов и избежание глобального энергетического и экономического кризиса в недалеком будущем. ВИЭ — это не альтернатива существующей энергетики, это энергетика не такого уже далекого будущего. Однако, энергетикой не исчерпывается роль ВИЭ. Они активнейшим и положительным образом влияют на решение трех глобальных проблем человечества: энергетика, экология, продовольствие. Вполне естественно, что во всем мире ведутся научные исследования по всем видам возобновляемых источников энергии. В разных странах уровень финансирования научных работ по возобновляемой энергетике составляет от 10 до 30 % от объема финансирования работ по энергетике.

Как известно, при населении, составляющем 2,4% от населения мира, Россия обладает 12% мировых запасов нефти, 35% мировых запасов газа и 16% мировых запасов угля, 14% урана. И это создает иллюзию, что энергетический кризис нам не грозит. Однако это не так, поскольку общеизвестны острейшие энергетические ситуации возникающие в ряде регионов России.

Поэтому все, что сказано выше о необходимости использования ВИЭ в различных странах, равным образом относится к современной России, которая несет в себе черты развитых и развивающихся стран. Наряду с этими соображениями автором еще в 1993 году были определены неотложные потребности России в развитии ВИЭ, актуальность которых была подтверждена событиями последующего десятилетия. В уточненном виде эти потребности формулируются следующим образом:

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

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

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА

• Снижение в два и более раза к 2010 году вредных выбросов от энергетических установок в отдельных городах и населенных пунктах со сложной экологической обстановкой, а также в местах массового отдыха населения.

Научные проблемы частного плана рассмотрены в пятой главе диссертации. Общей для всех видов ВИЭ научной проблемой является обоснование технического и экономического потенциалов и направлений использования ВИЭ.

Цель работы. Целью диссертации является разработка методологии научного обоснования развития возобновляемой энергетики и рационального использования ВИЭ.

Для достижения поставленной цели предполагается решить следующие задачи:

• • проанализировать, систематизировать и классифицировать состояние и направления использования ВИЭ на современном этапе развития энергетики;

• создать методы расчета ресурсов ВИЭ, прежде всего солнечной и ветровой энергии, опирающиеся на современные требования и технологии;

• определить перспективные технические и технологические решения, обеспечивающие повышение эффективности фотоэлектрического преобразования солнечной энергии;

• установить принципы управления и предложить методы экономического стимулирования, направленные на увеличение доли возобновляемых источников энергии в энергобалансе страны;

• обосновать прогноз развития возобновляемой энергетики в России.

Научная новизна.

• Разработаны методические основы расчета технического и экономического потенциалов солнечной и ветровой энергии;

• предложены основные положения про1раммного и нормативного обеспечения развития возобновляемой энергетики в России;

• предложены принципы государственной политики в области ВИЭ;

• обоснованы мероприятия по стимулированию развития возобновляемой энергетики;

• составлен прогноз развития возобновляемой энергетики в России и в мире;

• определены первоочередные научно-технические проблемы, решение которых обеспечит расширение областей и увеличение объемов использования отдельных видов ВИЭ;

• сформулированы основные направления и научно-технические проблемы развития солнечной фотоэлектрической энергетики, и исследованы новые методы повышения ресурса работы солнечных фотоэлектрических модулей (СФМ) и снижения их стоимости;

• разработана новая технология герметизации и новая конструкция СФМ, обеспечивающие увеличение срока службы в 2 раза;

• разработаны конструкции СФМ со стационарными концентраторами, обеспечивающие снижение удельной стоимости установленной мощности на 30-40%;

Новизна работы подтверждена 9 патентами РФ и 1 решением о выдаче патента РФ на технологию изготовления и конструкции солнечных модулей со стационарными концентраторами.

Достоверность результатов исследований, теоретических и методических обоснований, выводов и рекомендаций подтверждена совпадением результатов расчетов с данными испытаний солнечных фотоэлектрических модулей, а также статистическими данными российских и международных организаций.

Практическая ценность. Результаты позволяют проводить расчеты по определению ресурсов солнечной и ветровой энергии в регионах России, что в сочетании с разработанными основами программного и нормативного обеспечения составляет научную основу разработки программ использования ВИЭ в регионах и в целом по России. На базе результатов данных исследований под руководством и при участии автора разработаны:

• Программа «Энергообеспечение районов Крайнего Севера и приравненных к ним территорий, а также мест проживания малочисленных народов Севера, Сибири и Дальнего Востока за счет использования нетрадиционных возобновляемых щеточников энергии и местных видов топлива на 1996-2000 годы», утверждена Постановлением Правительства Российской Федерации от 28 августа 1997 г. № 2093 в качестве подпрограммы Федеральной целевой программы «Топливо и энергия»;

• Подпрограмма «Энергообеспечение регионов, в том числе северных и приравненных к ним территорий на основе возобновляемых источников энергии и местных видов топлива», Федеральной целевой программы «Энергоэффективная экономика», утвержденной Постановлением Правительства Российской Федерации от 17 ноября 2001 г. № 796;

• Прогноз развития возобновляемой энергетики России, разработанный автором, включен в проект Энергетической стратегии России, где предложено и обосновано к 2010 году .удвоить .производство электрической и тепловой энергии за счет возобновляемых источников.

Разработанные с участие автора конструкции солнечных фотоэлектрических модулей со стационарными концентраторами и технология их изготовления позволяет существенно снизить удельную стоимость фотоэлектрических установок и эксплуатационные расходы, что обеспечивает расширение областей использования таких установок, в том числе обеспечивает возможность строительства крупных солнечных электрических станций без систем слежения за солнцем с коэффициентом концентрации от 3,5 до 30.

Автор защищает:

• методы определения технического и экономического потенциалов солнечной и ветровой энергии;

• конструкцию и технологию изготовления солнечных фотоэлектрических модулей без полимерных материалов;

• конструкции и технологии солнечных фотоэлектрических модулей с призменными, цилиндрическими и параболоцилиндрическими стационарными концентраторами;

• критерии и принципы формирования программ энергообеспечения регионов России на базе возобновляемых источников энергии;

• основные положения по разработке принципов государственной политики и технико-экономического обоснования мероприятий по стимулированию использования ВИЭ, обеспечивающие увеличение доли ВИЭ в энергобалансе страны и отдельных регионов.

• методы оценки состояния, стимулов и областей использования ВИЭ, а также прогноза развития ВИЭ в России и в мире до 2010 года;

Личный вклад автора заключается:

• в проведении анализа развития возобновляемой энергетики и составлении прогноза ее развития в России и в мире;

• в постановке задачи, разработке принципов и формировании подпрограммы федеральных целевых программ по энергообеспечению регионов России на базе возобновляемых источников энергии;

• в разработке основных методических положений расчета технического и экономического потенциалов солнечной и ветровой энергии;

• в участии в создании Атласа Ветров России;

• в разработке конструкции и технологии изготовления солнечных фотоэлектрических модулей без полимерных материалов; •

• в разработке конструкции и технологии изготовления солнечных фотоэлектрических модулей с концентраторами, не требующих слежения за солнцем, защищенных девятью патентами и одним положительным решением о выдаче патента и исследовании энергетических параметров модулей со стационарными концентраторами.

Апробация работы и публикации. Результаты работы были представлены на: германо-российской конференции «Возобновляемые источники энергии и их роль в энергетической политике России и Германии» (Фрайбург, Германия, 1994 г.), первом международном семинаре «Перспективы использования возобновляемых источников энергии в топливно-энергетическом балансе Карелии» (Петрозаводск, 1993 г.), втором международном семинаре по биоэнергетике (Контиалахти, Финляндия, 1994 г.), седьмом международном симпозиуме по солнечным тепловым технологиям (Москва, 1994 г.), седьмой международной конференции по солнечной энергетике в высоких широтах (Еспо-Отониеми, Финляндия, 1997 г.), специальной конференции Европейской ветроэнергетической ассоциации «Экономика ветровой энергии» (Хельсинки, Финляндия, 1995 г.), Всероссийском энергетическом форуме «ТЭК России в 21 веке. Актуальные вопросы и стратегические ориентиры» (Москва, 2002 г.), Международной научно-технической конференции «Энергосбережение в сельском хозяйстве» (Москва, 1998 г.), Международном научно-техническом семинаре (г. Сочи, 2001 г.), шестом симпозиуме «Электротехника 2010» (Москва, 2001 г.), Международном семинаре по бизнесу и технике в энергетике (Кейптаун,

6

Южная Африка, 2002 г.), Международной солнечной конференции (Невада, 2002 г.), Международной конференции «Глобальная Энергия» (Австрия, 2001 г.), четвертом Европейском Конгрессе по солнечной энергии (Болония, Италия, 2002 г.), обсуждались на Экспертном Совете при Правительстве Российской Федерации (1997 г.) и парламентских слушаниях (2000 и 2003 гг.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 80 научных работ, в том числе 5 книг и брошюр, 65 научных статей и докладов на конференциях, 9 патентов и 1 положительное решение по заявкам на изобретение.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы из 167 источников, в том числе 30 на иностранных языках. Работа изложена на 268 страницах текста, содержит 56 иллюстраций и 71 таблицу.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы, сформулированы научные проблемы, цель и основные положения, выносимые на защиту, отмечены работы ученых и организаций в области ВИЭ и дана общая характеристика работы.

В первой главе проведен анализ состояния и перспектив развития различных видов возобновляемой энергетики мира, по данным Международного Энергетического Агентства, опубликованных работ в зарубежной технической литературе, а также материалов международной рабочей группы по возобновляемой энергетике («G8 Renewable Energy Task Force Group»), образованной решением руководителей стран-членов «восьмерки» для подготовки соответствующего доклада, в котором автор представлял Россию.

Рассмотрен вопрос о фактической роли ВИЭ в мировом потреблении энергии и производстве электроэнергии. По данным одной из структур ООН общее потребление первичной энергии в мире в 1998 г. составило 9,58 млрд. тонн в нефтяном эквиваленте или 13,67 млрд. т у.т. При этом доля истощаемого топлива (нефть, газ, уголь) составила 79,6% или 10,9 млрд. т у.т., атомной энергетики - 6,4% или 0,89 млрд. т у.т., возобновляемой энергетики 13,9% или 1,9 млрд. т у.т. Исключая из возобновляемой энергетики долю мощных ГЭС, получаем, что на долю «традиционных» и «новых» возобновляемых источников приходится 11,7% или 1,6 млрд. т у.т.

Согласно данных IEA общее энергопроизводство в мире в 1999 году составило 10,64 млрд. тонн в нефтяном эквиваленте или 15,2 млрд. т у.т. При этом доля истощаемых видов топлива составила 81,3% или 12,63 млрд. т у.т., атомной энергетики 6,2% или 0,94 млрд. т у.т., возобновляемой энергетики 12,5% или 1,9 млрд. т у.т., без крупных гидростанций соответственно 10,3% или 1,57 млрд. т у.т.

Учитывая, что производство энергоресурсов превышает потребление за счет создания запасов, следует считать совпадение данных весьма высоким. А долю возобновляемой энергетики в мировом энергопотреблении на уровне на-

чала 21 века весьма достоверной. Без крупных гидростанций доля ВИЭ в мировом энергопотреблении составит:

| 1,12 млрд. т н.э. (1,6 млрд. т у.т.) или ~ 10-11%

Учеными СЭИ СО РАН (г. Новосибирск) экономический потенциал ВИЭ в мире оценен в объеме 19,5 млрд. т у.т. При ежегодной добыче органического (истощаемого) топлива составляет 12,6 млрд. т у.т., получаем что экономический потенциал ВИЭ превосходит годовую добычу всех видов органического топлива в мире в 1,55 раза.

Доля возобновляемых источников энергии в производстве электроэнергии (без гидростанций) в мире в 1999 году по данным МЭА составила 1,6% от общей выработки электроэнергии, странах - членах Европейского союза - 2,69%, странах - членах ОЕСД - 2,13%, США - 2,21%, Россия - 0,24% (эти данные в главе 5 уточнены автором).

Впечатляют темпы роста ветроэнергетики и фотоэнергетики: за период с 1995 по 2000 год среднегодовые темпы роста ветроэнергетики составили 29,8% к предыдущему году. По данным Американской (А\УЕА) и Европейской (Е\УЕА) ветроэнергетических ассоциаций в 2001 и 2002 годах установлен рекорд роста установленной мощности ветроэнергетики - 35% к предыдущему. За тот же период среднегодовой рост производства фотоэлементов (пиковая мощность) составил 24,85%, геотермальной энергетики 6,8%, гидроэнергетики 1,7%.

Развитие ветроэнергетики мира характеризуется следующими данными.

За последние 17 лет суммарная мощность ветроустановок (ВЭУ) в мире возрасла с 1097 МВт до 31128 МВт в 2002 году. На первое место с большим отрывом вышла Германия, общая установленная мощность ВЭУ в которой составила 12001 МВт, на второе место вышла Испания (4830 МВт), на третьем -США (4685 МВт), на четвертом Дания (2880 МВт) и на пятом Индия (1702 МВт).

ААУЕА и Е\УЕА составили в 1999 г. прогноз развития ветроэнергетики в мире, цель которого - достижение к 2020 году 10% доли ветровой энергии в мировом производстве электроэнергии. Пока развитие ветроэнергетики идет с превышением даже этого прогноза (по прогнозу в 2002 г. - 26901 МВт, факт -31128 МВт).

Из многих направлений использования солнечной энергии в диссертации рассмотрено два: фотоэлектричество на базе кремния и производство тепла на базе солнечных коллекторов.

Как было сказано выше, производство фотоэлектрических модулей характеризуется высокими темпами. Объем производства в мире составил: 1970 г. -0,1 МВт, 1980 г. - 48 МВт, 1995 г. - 80 МВт, 2000 г. - 260 МВт. Прогноз на 2005 г. - 650 МВт и 2010 г. - 1700МВт. Уже сейчас есть веские основания предполагать, что прогноз будет превышен. Страны-лидеры в производстве фотоэлектрических модулей в 2000 году: Япония (80 МВт), США (60 МВт), Германия (50 МВт), Индия (45 МВт).

С ростом объемов производства и увеличением КПД произошло существенное снижение удельной стоимости установленной мощности модулей (долл/Вт пиковой мощности): 1950 г. - 1000,1960 г. - 500,1970 г. - 100,1980 г. -80,1990 г. -10,1995 г. - 5-6,2000 г. - 4-5.

Основной задачей специалистов и ученых в области фотоэлектричества является снижение удельной стоимости модулей в 2 раз.а в ближайшие 3-4 года. Кроме указанных выше путей: применение солнечных концентраторов и повышение КПД фотоэлементов, существующий вклад в решение этой задачи могут внести новые технологии получения кремния солнечного качества. По всем трем направлениям наука России находится на передовых позициях, однако объемы производства фотоэлектрических модулей очень малы, ниже 1 МВт в год.

Солнечная энергия, преобразованная в тепловую, используется для отопления и горячего водоснабжения жилых и производственных помещений, сушки фруктов, сельскохозяйственных продуктов, сена, подогрева воды в бассейнах. Все эти системы и установки работают на базе солнечных коллекторов (СК) жидкостных или воздушных. Как правило, в жидкостных нагревается вода, изредка - незамерзающая жидкость (разновидности антифриза).

Обобщающим показателем развития этого направления является суммарная площадь солнечных коллекторов. Автору удалось составить достаточно реальную картину. По разным странам она оказалась очень впечатляющей: в мире в 2000 г. находилось в эксплуатации свыше 70 млн. кв. м солнечных коллекторов, и по прогнозам к 2005 г. эта цифра удвоится. Не удивительны масштабы использования солнечных коллекторов в странах, где много солнца: США (18 млн. м2), Япония (11 млн. м2), Китай (17,5 млн. м2), Израиль (4,35 млн. м2), Австралия (3,9 млн. м2), Греция (2,815 млн. м2), Кипр (0,75 млн. м2). Однако есть страны, где солнца не так много, а масштабы использования солнечных коллекторов весьма значительны: Германия (3,1 млн. м2), Австрия (1,6 млн. м2), Дания (0,297 млн. м2).

Удельная стоимость установок на базе солнечных коллекторов в 2000 году находится в пределах 300-400 долл./мг.

Далее в данной главе проведен анализ состояния геотермальной тепло- и электроэнергетики, малой гидроэнергетики, технологий использования биомассы для энергетических целей как в мире в целом, так и в отдельных странах-лидерах: США, Германии, Индии, а также России.

Исходными данными для оценки установленной мощности оборудования, использующего различные виды возобновляемых источников энергии, и прогноза их роста к 2010 году явились статистические материалы МЭА, планы и расчеты специализированных департаментов ООН, Европейского Союза, отдельных стран, а также статьи и доклады отдельных специалистов.

Результаты анализа позволяют утверждать, что установленная мощность возобновляемой электроэнергетики в мире в 2000 году составила порядка 123 ГВт и за десять предстоящих лет, как минимум, утроится, т.е. достигнет 380-

390 ГВт, а по теплоэнергетике - соответственно 230 ГВт (тепл.) и 400-700 ГВт (тепл.).

Во второй главе рассмотрены методические основы определения валового, технического и экономического потенциалов солнечной энергии.

Валовый (теоретический) потенциал солнечной энергии региона - это среднемноголетняя суммарная энергия солнечного излучения, падающая на площадь региона в течение одного года.

Регион представляется как совокупность участков, или зон, в каждой из которых плотность поступающей солнечной энергии и альбедо Земли, а также географические, климатические и погодные условия являются однородными по всей площади зоны. Зоны должны иметь линейные размеры до ~ 200 км.

Валовый потенциал региона представляет сумму валовых потенциалов составляющих его зон. Для каждой зоны используются следующие обозначения: W„, кВт*ч/год - валовый потенциал солнечной энергии; Е, кВт*ч/(м2год) - сред-немноголетний приход солнечной энергии на единицу площади в год; S, м2 -полная площадь зоны; Е,-, кВт*ч/(м2'мес.), - среднемноголетний приход солнечной энергии на единицу горизонтальной поверхности в i-й месяц года; Eni, кВт*ч/(м2 мес.) - среднемноголетний приход прямого потока солнечной энергии на единицу горизонтальной поверхности в i-й месяц года; Ед!, кВт*ч/(м2мес.) -среднемноголетний приход рассеянной солнечной энергии на единицу горизонтальной поверхности в i-й месяц года; Еш, кВт*ч/(м2'мес.) - среднемноголетний приход солнечной энергии на единицу горизонтальной поверхности в i-й месяц года при безоблачном небе; tci, ч/мес. - эмпирическая продолжительность солнечного сияния для данной местности в течение i-ro месяца; tc = Et«, ч/год, -эмпирическая продолжительность солнечного сияния для данной местности в течение года; toi,ч/мес. - астрономически возможная продолжительность солнечного сияния для данной местности в течение i-ro месяца.

В зависимости от объема и характера информации расчет валового потенциала солнечной энергии проводится по двум следующим вариантам.

I. Если в зоне расположена метеорологическая станция, на которой имеются метеоданные по среднемноголетнему приходу солнечной энергии в каждый месяц года, Ej = Eni + Eai, то расчет производится по формулам:

E = Y*ei »гДе»= 1>2.....12 - месяцы, года. (2.1)

I

Валовой потенциал определяется по формуле:

Wa=E-S. (2.2)

II. Если в зоне отсутствует метеорологическая станция и отсутствуют метеоданные по месячному приходу солнечной энергии, но по данным соседних метеорологических станций можно найти средние значения продолжительности солнечного сияния tc, для каждого месяца, то расчет месячного прихода солнечной энергии производится по известным формулам:

+6...^}, (2.3)

где: а;, Ь; - эмпирические коэффициенты (а; + Ь; = 1), рассчитанные для 144 трапеций территории бывшего СССР на каждый месяц (Пивоварова З.И., Стад-ник В.В)

(2-4)

{^) = 1000.[1Мр,Вт/м2. (2.5)

{сО80) = 31п£-8Шф + С<»(У-С08ф (2.6)

где 5 и со5, рад - соответственно, средний угол солнечного склонения и угол движения солнца (восхода-захода) в ¡-й месяц; ф - широта местности; 0 - угол падения на горизонтальную площадку.

М= 2 -. (2.7)

^(совА)2 +0.06 + (сое 9)

„.=12.и,.р^,ч/мес, (2.8)

где П| - число дней в 1-ом месяце.

Ш. Доступными являются данные по приходу солнечной энергии на наклонную поверхность

Если имеются только данные по среднемноголетнему приходу солнечной энергии в каждый месяц года на поверхность, наклоненную под углом (5 к горизонту и ориентированную на юг, Е„, Вт*ч/(м2'мес), $ = 1,2,...,12), то расчет месячного прихода солнечной энергии на горизонтальную поверхность Е;, представляющего сумму энергии прямого излучения Ещ и рассеянного излучения Еда, производится по известным формулам:

где е = ЕД1 / Е; - доля рассеянной радиации; р - альбедо земной поверхности;

(соэ^) = сов(ф - р ) ■ сое £ • (соб а)+Э1п(ф - р)-5т<У, (2.10)

(Н'Т^. (2.11)

где £от, рад, - астрономически возможный максимальный часовой угол освещения солнцем наклонной поверхности; £ - угол падения на наклонную площадку.

Для «зимнего» полугодия (5 < 0) ют = ш,.

Для «летнего» полугодия (5 > 0) ют = сос, где

со&сос = -tgS^tg([р - р).

(2.12)

Величины е,р, 8, со5, юс являются специфическими для каждого месяца.

Технический потенциал солнечной энергии региона - это среднемноголет-няя суммарная энергия, которая может быть получена в регионе от солнечного излучения в течение одного года при современном уровне развития науки и техники и соблюдении экологических норм.

Технический потенциал солнечной энергии представляет две самостоятельные части: технический потенциал тепловой энергии и технический потенциал электрической энергии, получаемых соответствующим преобразованием солнечного излучения.

Технический потенциал региона представляет сумму соответствующих технических потенциалов составляющих его зон. Для каждой зоны используются следующие обозначения: кВт*ч/год, - технический потенциал тепловой энергии от солнечного излучения; \*/Тф, кВт*ч/год, - технический потенциал электроэнергии от солнечного излучения: Б«, м2 - площадь, которая по хозяйственным, техническим и экологическим соображениям представляется целесообразной для использования энергии солнечного излучения; она равна части q общей площади Б, остающейся после вычитания площадей лесов, парков, сельскохозяйственных угодий, промышленных и водохозяйственных территорий, жилых, медицинских и культурных строений, с учетом возможности расположения панелей фотобатарей и солнечных коллекторов на крышах зданий и сооружений, а также с учетом возможности передачи электрической или тепловой энергии:

8с = ч8. (2.13)

В свою очередь площадь 8С разделяется на две части: кт - доля площади 8С, целесообразная для установки солнечных тепловых коллекторов; кф - доля площади Б« целесообразная для установки солнечных фотоэлектрических батарей:

кт + кф=1. (2.14)

Значения q, кт и кф являются специфическими для каждой зоны. В то же время на основе опыта некоторых промышленно развитых стран можно сделать оценку: я <, 0,01; на основе существующего соотношения между используемой тепловой энергией и электроэнергией в большинстве регионов России можно указать примерное соотношение: кт « 0,9; кф я 0,1.

Технический потенциал тепловой энергии определяется как сумма потенциалов каждого месяца в году:

(2.15)

1-1

Потенциал каждого месяца при известном месячном приходе солнечной радиации на единицу горизонтальной поверхности (Е,) площади: отводимой под солнечные коллекторы

в, = 1^*4*8, (2.16)

а также КПД коллектора, определяемом по известным соотношениям, рассчитывается по формуле:

(2.17)

где (ф - 5) - угол наклона коллектора к земле; ^ , час/мес - время работы коллектора, Тщ , К- среднемесячная температура окружающей среды в дневное время, Б - коэффициент эффективности поглощающей поверхности, (то) - оптический КПД солнечного коллектора, Иь - суммарный коэффициент тепловых потерь.

Технический потенциал электроэнергии определяется как сумма потенциалов каждого месяца в году:

(2.18)

м

Потенциал каждого месяца при известном месячном приходе солнечной радиации на единицу горизонтальной поверхности (Е^ зависит от площади: отводимой под солнечные коллекторы, равной:

&г = , (2.19)

а также КПД солнечной батареи, с учетом зависимости от рабочей температуры фотопреобразователей, рассчитывается по формуле:

«Г» =Е> 'Л, -[1-Х^ -Г,)]. (2.20)

где Т]1 - КПД в стандартных условиях; % , К"1 - температурный градиент КПД; Т; - среднемесячная рабочая температура фотопреобразователей; Т1 -стандартная рабочая температура.

Экономический потенциал солнечной энергии региона - это величина годовой выработки тепловой и электрической энергии в регионе от солнечного излучения, получение которой экономически оправдано для региона при существующем уровне цен на оборудование, строительство установок, энергию и топливо с учетом транспортировки и соблюдении экологических норм.

Экономический потенциал солнечной энергии представляет две самостоятельные части: экономический потенциал тепловой энергии и экономический потенциал электрической энергии, получаемых соответствующим преобразованием солнечного излучения.

Экономический потенциал региона представляет сумму соответствующих экономических потенциалов составляющих его зон. Следует иметь в виду, что количество зон в районе и их размеры при определении экономического потенциала не совпадают с количеством зон и их размеров при определении технического потенциала. Для каждой зоны используются и применяются постоянными следующие величины: \Ует, кВт*ч/год - экономический потенциал тепловой энергии от солнечного излучения; \\гЭф, кВт*ч/год - экономический потенциал электроэнергии от солнечного излучения: Т01и год - срок окупаемости солнечной энергетической установки; Тсл, год - срок службы солнечной энергетической установки; Э, руб. - экономический эффект использования солнечных

энергетических установок; Эт руб. - экономический эффект использования солнечных тепловых коллекторов; Эф, руб. - экономический эффект использования солнечных фотоэлектрических установок; Т0, К - среднегодовая температура окружающей среды в дневное время (время работы солнечных установок); Toi) К - среднемесячная температура окружающей среды в течение i-ro месяца, в дневное время (время работы солнечных установок); С, руб./м2 или долл./м2 -удельная стоимость солнечной установки; гэ - региональный экологический фактор источника солнечной энергии; Цт, руб./(кВт*ч) или долл./(кВт*ч) -удельная стоимость производства электрической или тепловой энергии от традиционного источника (региональный тариф); QT, кВт*ч/год - годовой дефицит энергии в регионе, или годовая дополнительная потребность промышленного производства в энергии; Цп, руб./(кВт*ч) - удельная цена потерь от недостатка энергии, или удельная стоимость ценностей, производимых промышленностью; у - норма издержек в эксплуатации.

Определение экономического потенциала тепловой энергии проводится при условии, что солнечные тепловые коллекторы стационарно ориентированы под углом Р наклона к горизонту и определяется как сумма месячных потенциалов:

(2.21)

M

Экономический потенциал i-ro месяца определяется выражениями:

»an-fWar. где (2.22)

L Ет.

(2.23)

где У-п, Вт*ч/(м мес.) - объем выработки энергии единицей площади солнечного коллектора в ¡-й месяц. При условии, что

где (2.24)

м

(2.25)

1 а ' Чт

где Укр - критическое значение удельной энергии, вырабатываемой единицей площади солнечного коллектора, определяющее наличие области экономической целесообразности его использования и наличие положительного экономического эффекта, т.е.

Эт = То, (\УЭТ Цт - у гэ С ад - гэ С 8Т+ Т^ <3Т (Ц„ - Цт) > 0. (2.26)

Расчет экономического потенциала электроэнергии определяется как сумма месячных потенциалов:

(2.27)

м

где суммирование производится по всем месяцам в году.

Экономический потенциал i-ro месяца определяется выражениями:

(2.28)

где

Уф^ЕфГЪ-Ъ-Х-^-Т,)), (2.29)

где Уф!, кВт*ч/(м2 мес.) - объем выработки энергии единицей площади солнечной батареи в i-й месяц; Еф;, кВт*ч/(м2мес.) - среднемноголетний приход солнечной энергии на единицу поверхности солнечной батареи в i-й месяц года; Бэф, м2 - экономически целесообразная площадь установленных солнечных батарей.

При условии, что

r = tr«>KP, (2-30)

(величина VKp определяется по формуле (2.25)) и наличии положительного экономического эффекта, т.е.

Эф = Тсл (W* Цт - у гэ С S$) - гэ С Бэф + Тсл СЬф (Ц„ - Цт) > 0. (2.31)

На основании анализа соотношений (2.23) - (2.31) получена качественная зависимость экономического потенциала от соотношения (V/VKp), представленная на рис. 2.1.

Ч„

Рис. 2.1 Зависимость экономического потенциала от выработки энергии

В главе проведены также расчеты валового, технического и экономического потенциалов Ольхонского района Иркутской области.

В третьей главе рассмотрены основные направления развития солнечной фотоэлектрической "энергетики и результаты исследований и разработок беспо-

лимерной технологии герметизации солнечных фотоэлектрических модулей (СФМ) и создания стационарных СФМ с концентраторами.

Современное состояние технологии производства СФМ характеризуется следующими показателями:

1. Стоимость за один киловатт пиковой мощности 100000 руб. (3,5 амер. долл./Вт).

2. Стоимость производства электроэнергии 6-7,5 руб./кВт-ч.

3. КПД лабораторных образцов 20-24%, промышленных образцов -12-16%.

4. Срок службы в тропическом климате 20 лет, в умеренном климате - 25

лет.

5. Число часов годового использования пиковой мощности 1000 - 2000 часов в год.

Снижение стоимости установленной мощности и электроэнергии, вырабатываемой СФМ может быть достигнуто за счет снижения стоимости солнечного кремния, использования концентраторов солнечного излучения, повышения КПД солнечных элементов и модулей, повышения ресурса работы СФМ и увеличения числа часов годового использования солнечных энергетических систем.

При этом до 2010 года могут быть достигнуты следующие показатели:

1. Стоимость I кВт пиковой мощности 15000-30000 руб. (0,5 - I амер.долл./Вт).

2. Стоимость производства электроэнергии 1,2 - 2,4 руб./кВт-ч (0,04-0,08 амер.долл./ кВт-ч).

3. КПД лабораторных образцов 28-32%, промышленных образцов 18-24$.

4. Срок службы в тропическом климате 30-40 лет, в умеренном климате 40-50 лет.

Целью работы, результаты которой представлены в разделе 3, является снижение стоимости и повышение срока службы (СФМ). Для реализации указанных целей решались задачи по созданию новой технологии герметизации СФМ и создания СФМ со стационарными концентраторами.

Во всем мире фирмы, производящие СФМ, применяют для их герметизации полимерные материалы, в частности поливинилацетат и тедлар, чем объясняется относительно малый срок службы - около 20 лет в тропическом климате. Он еще более снижается при высоких концентрациях солнечного излучения.

Разработана новая технология герметизации СФМ, в которой не используются полимерные материалы. При этом срок службы СФМ увеличивается до 40 лет. Солнечные элементы размещаются между двумя стеклянными пластинами, склеенными или сваренными по периметру. Свободное пространство внутри этого стеклопакета заполнено специальной жидкостью, подобранной по оптимальному сочетанию оптических и тепловых параметров.

Рис. 3.1 Солнечный фотоэлектрический модуль, изготовленный по бесполимерной технологии. Электрическая мощность 40 Вт.

Торцы СФМ, содержащие клеевые или сварные швы, защищены от прямого попадания солнечных лучей зеркальным покрытием.

Для бесполимерных СФМ, в основном, используются двухсторонние солнечные элементы. Это позволяет удвоить фотоактивную рабочую площадь СФМ и снизить рабочую температуру за счет совмещения контактного рисунка на двухсторонних СФМ и увеличения прозрачности СФМ в инфракрасной области за краем основной полосы поглощения кремния (для излучения с длиной волны более 1,12 мкм).

Испытания стационарных концентраторов нового типа с двухсторонними солнечными элементами в беспластиковых СФМ в июле 2000 г. показали, что при температуре воздуха + 30°С и коэффициенте концентрации излучения К=3,0 температура СФМ не превышала + 60°С.

Снижение стоимости СФМ при использовании концентраторов солнечной энергии обусловлено значительным (в 3 и более раз) уменьшением потребности в полупроводниковых материалах. Разрабатываемые нами системы, в отличие от традиционных концентраторов, используют частично диффузное излучение, не требуют сложных устройств охлаждения и дорогостоящих прецизионных механических систем слежения за солнцем, масштабируемость фотоэлектрических установок обеспечивается простым добавлением требуемого количества СФМ. Они отличаются компактностью, высокой надежностью, низкой стоимостью обслуживания.

Для СФМ разработаны принципиально новые концентраторы квазистационарного и стационарного типов. В квазистационарном концентраторе наведение на солнце производится один раз в сутки. Стационарный концентратор не требует системы слежения за солнцем, хотя для некоторых типов целесообразно применять зимнюю и летнюю ориентацию.

В работе были разработаны и исследованы стационарные СФМ с призмен-ными, цилиндрическими и параболоцилиндрическими концентраторами.

Фотоэлектрические модули с призменными концентраторами имеют коэффициент концентрации от 2 до 20 и обладают рядом преимуществ, а именно, они компактны, допускают различные дефокусировки и их производство может

быть автоматизировано. Коэффициент светопропускания призм составляет 0,70,9; призменные концентраторы в процессе работы используют помимо прямой, часть рассеянной радиации.

Одним из вариантов призменных концентраторов является оптический

клин.

В качестве примера на рис. 3.2 представлен солнечный фотоэлектрический модуль с призменным концентратором. Концентратор содержит призмы полного внутреннего отражения 1, 2, между которыми установлен фотопреобразователь 3. Каждая призма имеет рабочую поверхность 4, на которую падает излучение, и тыльное зеркальное покрытие 5. С одной стороны концентратора установлено зеркало 6. Кроме того, на рис. 3.1 указаны: р - угол входа лучей, <р -угол при вершине призмы, Ь -ширина призмы, (1 - ширина фотопреобразователя, 1 - ширина зеркала, у - угол между зеркалом и вертикалью к поверхности модуля.

Солнечный модуль устанавливают осью на запад-восток горизонтально или под некоторым углом к горизонту таким образом, чтобы минимальный угол входа р имел место в день летнего солнцестояния. По углу Р выбирают

Солнечное излучение, поступающее на рабочую поверхность 4 призмы 1, после отражения от зеркального покрытия и рабочей поверхности 4 попадает на фотопреобразователь 3. Солнечное излучение попадает на призму 2 непосредственно и после отражения от зеркала 6. При угле у- 0 угол входа р отраженного излучения в призму 2 будет совпадать с углом входа Р излучения в призму 1. Излучение, отраженное от зеркала 6 и поступающее в призму 2, также попадает на фотопреобразователь 3 с двухсторонней рабочей поверхностью. Ортогональное расположение рабочей поверхности 4 и плоскости фотопреобразователя 3 позволяет использовать все лучи, которые идут в направлении, близком к параллельному к рабочей поверхности модуля, а оптический контакт призм 1 и 2 с двухсторонним фотопреобразователем дает возможность удвоить коэффициент концентрации солнечного излучения.

От угла у зависит длина зеркала С и угол е между отраженным лучом и поверхностью модуля. При увеличении угла у, уменьшается длина зеркала, но при

этом уменьшается угол б и количество солнечной энергии, поступающей на рабочую поверхность правого призменного концентратора.

Угол у необходимо изменять в зависимости от времени года. Для марта-сентября целесообразно вертикальное расположение зеркала, при этом длина зеркала с= 1,73 Ь, а б = 60°. Для декабря в этом случае е = 37°, а с = 0,751,.

Исследованы две конструкции СФМ с цилиндрическими концентраторами, в одной из которых приемник расположен в плоскости параллельной рабочей освещаемой поверхности СФМ, а в другой конструкции - перпендикулярно рабочей плоскости СФМ (рис. 3.3).

Приемник излучения 3 расположен в плоскости 4 сопряжения окружностей с радиусами г и И, периферийный луч Ц, попадает на часть концентратора с радиусом Я, затем на часть концентратора с радиусом г, затем на тыльную сторону приемника излучения 3. Луч 15, от концентратора попадает на лицевую сторону приемника излучения 3.

Рис. 3.3 СФМ с цилиндрическими концентраторами В варианте по рис. 3.3 концентрация К подсчитывается следующим образом:

при ]Ж-со830о; ф=60°, И=4г, К=3,46.

Таким образом, СФМ имеет- геометрическую концентрацию солнечного излучения на приемнике излучения от 3,4, что в реальных условиях (при коэффициенте отражения концентратора 0,9) концентрация составит 3. Увеличение концентрации приведет к снижению стоимости модуля.

На рис. 3.4 представлен общий вид солнечного модуля с концентратором, где основной зеркальный отражатель выполнен в виде одной ветви параболо-цилиндрического концентратора с апертурным углом 36° и двух цилиндрических зеркальных отражателей с радиусами Я и с1, а края полосы приемника излучения совпадают с оптической осью и ветвью третьего зеркального отражателя.

К = 17г.

(3.1)

Солнечный модуль с концентратором содержит основной фокусирующий параболоцилиндрический зеркальный отражатель 1 с апертурным углом 5, приемником с двухсторонней рабочей поверхностью 2, фокальной осыо 3 и фокальной плоскостью отражателя 4.

Ширина солнечного модуля в горизонтальной плоскости равна ширине О модуля 5 концентратора плюс радиус Я второго полуцилиндрического отражателя 6. Приемник 2 с оптической шириной (1 установлен перпендикулярно плоскости модуля 5 между фокальной осью 3 и осью О] третьего полуцилиндрического зеркального отражателя 7.Фокальная плоскость 3 наклонена к горизонтальной плоскости 8 под углом |3. Солнечный модуль с концентратором 1 крепится к горизонтальной плоскости 8 с помощью опор 9.

Угол Р может- изменяться в пределах от Р1=113,75°-(р до р1~66,25°-ф+5. В первом случае Р, фокальная плоскость 4 параболоцилиндрического концентратора 1 направлена на положение Солнца 22 июня (летнее солнцестояние), во втором случае р2 - ветвь параболоцилиндрического концентратора 1 направлена на положение Солнца 22 декабря (зимнее солнцестояние).

Рис. 3.5 СФМ с углом раскрытия 36° для размещения на крыше здания.

Электрическая мощность 50 Вт.

Время работы солнечного модуля в стационарном состоянии определяется соотношением Т0= 3655/48-, где Т0 - количество дней работы, а 5 - апертурный угол концентратора в градусах.

Для солнечных модулей время стационарной работы Т0 равно времени перемещения полосы концентрированного излучения вдоль приемника 2 с двух его сторон последовательно.

Коэффициент геометрической концентрации для модуля с тремя зеркальными отражателями равен

Кгн», = D/d = 8/[1 - cos(2ô)]. (3.2)

Для 5°=24, 32, 36° значения геометрической концентрации составляют 24,2, 14,2 и 11,6 соответственно, т.е. введение третьего зеркального концентратора увеличивает коэффициент концентрации до 11,6 - 24,2-кратной [26].

СФМ с асиметричными концентраторами предназначены для работы в качестве активных генерирующих солнечных систем зданий. Для солнечных крыш зданий и солнечных фотоэлектрических станций целесообразно использовать СФМ на основе симметричных параболоцилиндрических концентраторов представленных на рис.3.6.

На рис. 3.7 в солнечном модуле с концентратором двухгранный угол между плоскостями симметрии 6 и 7 полунараболоцилиндрических зеркальных отражателей 1 и 2 равен апертурному углу Ау каждого зеркального отражателя 1

и 2 и равен апертурному углу А солнечного модуля, вершины 8 зеркальных отражателей 1 и 2 соединены круговым зеркальным линейно - фокусирующим отражателем 12 с осью, совпадающей с фокальной осью 4, между фокальной осью 4 и ветвью зеркального линейно - фокусирующего отражателя 12 установлены два дополнительных полуцилиндрических зеркальных отражателя 20 и 21, ориентированных в противоположные стороны и снабженных устройствами поворота 22 на 180°, с радиусами, равными ^ фокусного расстояния OF

солнечного модуля, оси 24 и 25 дополнительных полупараболоцилиндрических зеркальных отражателей 20 и 21 установлены в одной плоскости 14. Приемник излучения 3 с двухсторонней рабочей поверхностью установлен между осями 24 и 25 и ветвью каждого дополнительного зеркального отражателя 20 и 21 параллельно фокальной оси 4.

Геометрический коэффициент концентрации составляет

при наличии двух дополнительных зеркальных полуцилиндрических отражателей:

8sin(24„) (35)

0 1-008(2,4.,) /2

Пример выполнения солнечных модулей с концентратором:

Солнечный модуль (рис. 3.6) для установки в северных широтах (г. Петрозаводск) состоит из двух полупараболоцилиндрических зеркальных отражателей с аиергурным углом А] - А2= 36° каждый, угол между плоскостями симметрии составляет Л — 36°. Плоскость симметрии нижнего полупараболо-цилипдрического отражателя ориентирована на юг и наклонена к горизонтальной плоскости код углом =К2 =52°, верхнего отражателя - под углом = Kj = 16°. Плоскость симметрии 14 наклонена к горизонтальной плоскости 9 под углом К! - Л/2 - 34°. Размеры модуля: ширина 3,1 м, длина 5,0 м, высота 2,8 м. Фокусное расстояние модуля 0,66 м, радиусы S -образных дополнительных полуцилиндрических отражателей (20 и 21) 0,165 м, радиусы вторых дополнительных полуцилиндрических зеркальных отражателей 0,0825 м, размеры приемника 0,165x5 м. Коэффициент геометрической концентрации - 18, оптический КПД 75%, электрическая мощность при КПД 10% равна 1 кВт, тепловая мощность 6 кВт. Продолжительность работы в стационарном режиме 9 месяцев.

Использование рассмотренных конструкций солнечного модуля со стационарными концентраторами позволяет увеличить продолжительность работы модуля до 12 месяцев в году и за счет увеличения коэффициента концентрации снизить площадь приемника и стоимость солнечного модуля.

Па заводе АОМЗ Александровский изготовлен СФМ со стационарным концентратором, представленный на рис. 3.7. Концентратор выполнен в виде двух симметричных параболоцилиндрических отражателей 1, при этом отражатели развернуты вокруг общего оптического фокуса F на углы ± 24°. Приёмник излучения 2 в виде цепочки последовательно соединённых СЭ расположен в плоскости симметрии концентратора. Вокруг приёмника излучения установлены два цилиндрических отражателя 3 с возможностью поворота на 180°, причём центры отражателей О] и Ог расположены по краям приёмника 2.

Геометрическая концентрация определяется отношением входного размера - 1515 мм к размеру d = 200 мм приемника излучения. Для разработанных типов концентраторов это значение составляет в зависимости от параметрического угла 7-12 крат.

Концентрация излучения порядка 7-12 крат требует интенсивного охлаждения СЭ в составе приёмников излучения. Поэтому предварительно были проведены исследования по использованию систем воздушного охлаждения СЭ. Применяемые в данном проекте СЭ с двусторонними рабочими поверхностями представляют собой разрезанные на 3 части псевдоквадраты размерами 100 х 100 мм, т.е. каждый СЭ имеет размеры 100 х 33 мм. Каждая цепочка имеет номинальное напряжение 12В при напряжении холостого хода ихх = 17... 20 В. Был изготовлен макетный образец концентратора размером

22

1,25 х 0,75 с воздушным охлаждением солнечных батарей. Приёмник представлял собой воздушные каналы со стеклянными стенками вокруг герметичной ёмкости с СЭ, погруженными в прозрачную кремний органическую жидкость типа ПМС-5. Использовались вентиляторы производительностью 180 м3/ч и потребляемой мощностью 12 Вт. Результаты испытаний макета показали, что при величине лучевоспринимающей площади миделя концентратора SM= 0,94 м2, суммарной мощности двусторонней СБ Р0„т= 18,5 Вт температура обдуваемых СЭ не превышала 74,6 С°, что на 21-35 С0 ниже, чем при их естественном охлаждении.

В результате проведенных исследований решено применить воздушное охлаждение с целью удешевления конструкции. Использование водяного охлаждения с дополнительными затратами на оборудование может быть рациональным, для комбинированного производства электроэнергии и горячего водоснабжения.

Энергоблок включает два модуля со стационарными концентраторами. Каждый модуль состоит из стационарного концентратора с двумя приёмниками излучения, выполненными в виде солнечных модулей. Модули соединены общим воздушным коллектором с вентилятором производительностью до 260 м3/ч, мощностью 18,5 Вт. Коллектор разделяет воздушный поток на два направления в левый и правый модули. Каждый концентратор представляет собой две параболоцилиндрические ветви 1 длиной по 2,5 м, между которыми в плоскости симметрии установлены приёмники излучения 2 с двумя солнечными батареями.

Рис. 3.7 Солнечный фотоэлектрический модуль со стационарными концентраторами. Апертурный угол 48°, размеры 2,5м х 1,2м

В качестве отражающего покрытия для концентраторов и цилиндрических отражателей 3 был использован специальный зеркальный алюминий марки Мпо-Бип германской фирмы А1апос1. Этот алюминий разработан специально

дня солнечных установок, имеет высокий коэффициент отражения и стойкую защитную пленку на отражающей стороне. Для спектра АМ 1,5, представляющего интерес для фотоэлектрических станций, коэффициент отражения равен 0,89.

Было исследовано фактическое распределение степени концентрации солнечного излучения и фокальной плоскости симметричного параболоцилиндри-ческого концентратора. Оно определялось от вершины концентратора до фокусного расстояния. Измерялась величина тока короткого замыкания 1'кз специального датчика, размещаемого последовательно в точках через каждые 2 см этой фокальной плоскости. Одновременно измерялась величина прямой радиации и величина тока короткого замыкания при непосредственном облучении датчика солнечными лучами 1„р. Степень концентрации светового потока определялась по соотношению / 1пр Опыты проводились отдельно для

верхнего и нижнего отражателей. Максимальное значение концентрации достигаю 7,4 крат.

Эффективность принудительного воздушного охлаждения приемника оценивалась но изменению величины напряжения холостого хода СЭ в начале и в конце экспериментов. Температура воздуха на входе в вентилятор и на обоих выходах воздушных каналов измерялась с помощью термодатчиков электронного прибора типа 2ТРМОА-Щ1-ТП. Измерения показали, что перегрев СЭ за этот период не превышал 20°С и принудительное воздушное охлаждение достаточно эффективно. Температура наружного воздуха в это время была +2°С, температура воздуха па выходе составляла около +22°С... +28°С.

Скорость воздушного потока на выходе из каналов измерялась крыльча-тым анемометром на расстоянии 0... 5 мм от плоскости горловины в верхней и нижней части сё. На выходе западного канала в верхней части скорость потока была немного ниже, чем в нижней части и в среднем составила 1,95 м/с. На восточном канале, наоборот, скорость наверху была немного выше, чем внизу и в среднем составила 2,05 м/с. Это свидетельствовало о практически одинаковом распределении по каналам воздушного потока от одного вентилятора.

Влияние азимутального перемещения Солнца по небосводу на параметры всех 4-х СБ блока ФЭСК-0,6 оценивалось по величине тока короткого замыкания (1М) СБ, т.к. ветчина и„х менее чувствительна к изменению угла падения солнечных лучей. Эксперимент проводился в течение 3,5 околополуденных часов. Для эффективности сопоставления данных о величине 1кз одновременно с током измерялась величина прямой радиации на перпендикулярную лучам поверхность и, все значения приведены к стандартной радиации 1000 Вт/м2. Результаты измерений и расчётов показали, что в октябре месяце блок работал в течении 3,5 часов без существенного снижения расчётного значения 1кз.

Испытания энергоблока проведены на испытательной площадке ВИЭСХ в октябре - декабре 2002 года. Полученные в эксперименте данные по выработке оптимальной мощности энергоблока составили 192 Вт. С учетом перерасчета

на стандартные условия определения пиковой мощности мощность энергоблока равна 625 Вт. То есть проектные данные подтверждены полностью.

Стоимость экспериментального энергоблока с концентрацией 7,5 равна 39,33 т. руб., что при курсе доллара, 1 доллар = 31,60 руб., соответствует 1245 американских долларов за пиковую мощность 625 Вт или приблизительно 1,99 долл. / Вт. Это соответствует снижению стоимости по сравнению с самыми дешёвыми модулями без концентраторов (стоимостью 3,5 долл. / Вт) па 38%. Предполагается, что фотоэлектрические модули со стационарными концентраторами будут иметь спрос как в средней полосе и южных регионах России, так и в некоторых странах СНГ, имеющих обширные сельскохозяйственные территории (Казахстан) или страдающих от дефицита электроэнергии (Армения, Молдавия).

В четвертой главе представлена методика определения потенциалов ветровой энергии.

В отличие от других возобновляемых источников энергии, например, солнечной, в определение валового потенциала ветровой энергии входит условие возможности ее использования, поскольку ветер занимает огромные объемы в атмосфере Земли над регионом, так что даже теоретически возможно использовать только малую часть общего ресурса ветровой энергии. Учитывая сказанное и исходя из общего определения валового потенциала возобновляемых источников энергии, можно сформулировать следующее определение для метровой энергии. Валовый (теоретический) потенциал ветровой энергии региона (страны, континента) - это часть средиемноголетней суммарной ветровой энергии, которая доступна для использования на площади региона (страны, континента) в течение одного года.

Рассматриваемый регион представляется как совокупность участков, или зон, в каждой из которых удельная мощность ветровой энергии одинакова, а географические, климатические и погодные условия являются однородными по всей площади зоны. Как правило, зоны должны соответствовать расположению метеорологических станций. Валовый потенциал региона представляет сумму валовых потенциалов составляющих его зон.

Удельная мощность потока ветровой энергии равна энергии, переносимой ветром в единицу времени через единицу площади, перпендикулярной скорости ветра. Для стационарного потока воздуха со скоростью v, м/с, удельная мощность Р(у), Вт/м2, равна:

,р(у)=~р - у3, где р - удельная плотность воздуха. (4.1)

Средняя удельная мощность потока ветровой энергии может быть выражена двояким образом в соответствии с приведенными представлениями распределения скоростей ветра в потоке.

При использовании экспериментальных повторяемостей скоростей ветра 1, средняя удельная мощность <Р> выражается как:

ы м

(4.2)

т.е. через оценку третьего начального момента скорости.

При использовании аналитической функции распределения скоростей получаем следующее математическое ожидание мощности:

= -/МЛ', (4.3)

О ^ О

что для распределения Вейбулла дает:

мИ=1.р-с3-г(\+!} (4.4)

где Г(х) - гамма-фушсция.

Различие между результатами расчета мощности по формулам (4.2) и (4.4) служит косвенной проверкой адекватности использования аналитической функции распределения скоростей и репрезентативности выборки п измерений скорости.

Для оценки потенциальных возможностей региона в работе используются и развиваются существующие принципы использования энергии ветра.

Первым общепринятым в современных научных разработках принципом является использование энергии ветра на ветроэнергетических системах установок с определенной высотой Н над поверхностью Земли. В соответствии с определением, валовый потенциал рассчитывается как суммарная энерпия воздушных масс, использование которой возможно современными ветроэлектрическими установками (ВЭУ) с максимально большой высотой захватываемого приземного слоя Н и соответственной высотой оголовка ветротурбины Ь. На современных ветроустановках мощностью 750 кВт высота оголовка составляет 60 - 70 м, а диаметр ветроколеса 50 - 60 м. Серийными установками стали ВЭУ мощностью 1000 - 1500 кВт с еще большими высотами башен и диаметром ветроколеса. Поэтому в данной работе принимается значение Ь = 75 м; при этом толщина используемого слоя воздушных потоков Н составляет примерно в два раза большую величину, т.е. 150 м.

Вторым принципом, принятым на основании имеющихся исследований, является утверждение, что при обтекании воздушными потоками препятствия («воздушной плотины») высотой Н возмущенный поток полностью восстанавливается на расстоянии 20 Н после препятствия.

На основании изложенных принципов устанавливается, что максимально полное использование энергии ветра осуществляется ветроэнергетической системой «воздушных плотин» высотой Н, ориентированных перпендикулярно направлению ветра и отстоящих друг от друга на расстоянии 20 Н, так что полная ветровая энергия, захватываемая установками на площади территории Б, м2, в год, представляет валовый потенциал территории ЭДв, Вт*ч/год, который при удельной энергии ветра Ев, кВт*ч/(м2'год), равен:

* * 20 40 к £г

Указанная формула приводится во многих источниках, однако вывод этой формулы автору не был известен и он приводится в данной главе.

Получается казалось бы парадоксальный результат: валовый потенциал не зависит от высоты приземного слоя. Но весь вопрос в том, какую скорость необходимо взять для расчета валового потенциала (4.5). Вообще говоря, следует учесть профиль скорости ветра по высоте от 0 до Н. В первом приближении следует рассчитать скорость ветра по высоте, определить среднее значение и по этому значению определить необходимые для расчета v, и

Однако для оценочных расчетов, которые представляет определение валового потенциала, с достаточной точностью можно принять скорость ветра постоянной по всей толщине приземного слоя Н и равной скорости ветра на высоте Ь, составляющей примерно половину Н. При эмпирической зависимости у(Ь) ~ Ьш валовый потенциал растет при увеличении толщины приземного слоя Н какУ/в(Н)~Н3,п.

Для расчета валового потенциала можно также воспользоваться соотношением (4.3), тогда

^«•¿■р-Г.ф.Л*V. (4.6)

О

Для распределения Вейбулла это дает:

(4.7)

Валовый потенциал можно представить как сумму потенциалов у'-х месяцев

(4.8)

>1 >1 ¿V

Технический потенциал ветровой энергии региона - это часть валового потенциала ветровой энергии, которая может быть использована при современном уровне развития технических средств и соблюдении экологических норм.

Технический потенциал региона представляет сумму технических потенциалов составляющих его зон.

Один из основных параметров технического потенциала зоны представляет площадь территории 8Т, м2, которая по хозяйственным и экологическим соображениям представляется целесообразной для использования ветровой энергия; она равна части q общей площади в, остающейся после вычитания площадей парков, сельскохозяйственных угодий, промышленных и водохозяйственных территорий, жилых, медицинских и культурных строений, с учетом возможности расположения ВЭУ в лесных массивах, на отдельных побережьях, в акваториях морей и океанов и др.:

=9-5. (4.9)

Значения я являются специфическими для каждой зоны, причем в настоящей работе приняты следующие положения:

- утилизация ветровой энергии целесообразна в районах, где среднегодовая скорость ветра на уровне флюгера не ниже 5 м/с, или, в соответствии с более

точным подходом, коэффициент использования установленной мощности ветроэлектрической установки мощностью более 100 кВт оказывается порядка 18 -20%;

- в указанных районах для развития ветроэнергетики может быть использовано не более 10% территории;

- наиболее эффективной является утилизация ветровой энергии с помощью ветроэлектрических установок большой мощности (от 100 до 1500 кВт).

В России общая площадь регионов со среднегодовой скоростью ветра свыше 5 м/с составляет около 20% ее территории. Таким образом, для России получаем среднюю оценку q » 0,02.

Другими важными параметрами технического потенциала являются достижимый технический уровень современных ветроэлектрических установок, выражающийся как максимально достижимая мощность в зависимости от скорости ветра, а также порядок размещения ветроэлектрических установок для максимального использования ветрового потока.

Зависимость мощности ветроэлектрической установки М(у), Вт, с диаметром ветроколеса Б, м, от скорости ветра определяется известным выражением:

Л(у)=^ .Р(у).лМ=!-Д2 • р-у3 .!,(„). (4.10)

где Г)(у) - КПД установки при данной скорости.

Средняя мощность ветроэлектрической установки <№>, Вт, приобретает выражение:

(4.11)

8 м

Как и при определении валового потенциала, для оценочных расчетов, с достаточной точностью можно принять скорость ветра постоянной по всей площади ветроколеса и равной скорости ветра на высоте оголовка Ь.

Порядок размещения ветроэлектрических установок для максимального использования ветрового потока, в общем случае, зависит от розы ветров на местности.

На основании рекомендаций ряда источников и практики строительства для определения технического потенциала принимается расстояние, равное 10Б. Тогда на условной прямоугольной площадке площадью Э = а*Ь, можно разместить п агрегатов:

п = (а/10В)*(Ь/10Б) = (аЬ)/100Б2 = Б / ЮОБ2. (4.12)

Так что энергия, вырабатываемая в течение года (Т = 8760 ч/год) всеми установками на площади 8Т, (т.е. технический потенциал ветровой энергии У/т, Вт*ч/год), оказывается равной:

\Ут = <М>Т8т/10002. (4.13)

При подстановке в (4.12) и (4.13) значений мощности (14) по (4.10) и (4.11) окажется, что технический потенциал в явном виде не зависит от диаметра вет-

роколеса, т.е. от абсолютной мощности ВЭУ, а зависит только от средней скорости ветра и ее распределения.

Однако, учитывая, что скорость ветра, принимаемая в указанных формулах, зависит от высоты, а высота башни выбирается в зависимости от мощности (диаметра ветроколеса), то следует признать зависимость технического потенциала от мощности ВЭУ.

При среднем КПД использования ветра 0,3 и отношении площади под вет-роустановки к общей площади региона равном 0,01, технический потенциал по крайней мере в 2000 раз меньше валового.

Экономический потенциал ветровой энергии региона - это величина годового поступления электрической энергии в регионе от использования ветроэлектрических установок, получение которой экономически оправдано для региона при существующем уровне цен на оборудование, строительство установок, энергию и топливо с учетом транспортировки и соблюдении экологических норм.

Экономический потенциал региона представляет сумму экономических потенциалов составляющих его зон. Следует иметь в виду, что количество зон в регионе и их размеры при определении технического потенциала не совпадают с количеством зон и их размерами при определении экономического потенциала. В самом деле при расчете технического потенциала количество зон и их размеры определялись по признаку одинаковости среднемноголетней скорости ветра и географических условий. Тогда как количество зон при расчете экономического потенциала наряду с признаками выделения зон технического потенциала, должно определяться с учетом реальных потребностей в энергии данной зоны и постоянства в ней принимаемых для расчетов стоимостных показателей. Особенно это касается удельной стоимости сооружения ВЭС. Должно приниматься во внимание, что при удалении ВЭС от точки подключения к сети, возрастают затраты на сооружение линии электропередачи, которые должны быть учтены в удельной стоимости строительства. Кроме того, бессмысленно говорить об экономическом потенциале (в отличие от технического), если речь идет о территориях, удаленных от жилья на многие сотни километров.

Сказанное выше приводит к тому, что в целом по региону экономический потенциал много меньше технического или другими словами площадь, определяющая экономический потенциал Бэ, много меньше площади, определяющей технический потенциал 8Т.

Для каждой зоны используются и принимаются постоянными следующие величины: \УЭ, кВт*ч/год, - экономический потенциал ветровой энергии; Т0«, год, - срок окупаемости ветроэлектрической установки; Тсл, год, - срок службы ветроэлектрической установки; Э, руб., - экономический эффект использования ветроэлектрических установок; С, руб./кВт или долл./кВт, - удельная стоимость установленной мощности ветроэлектрической установки; г, - региональный экологический фактор стоимости ветроэлектрической установки; Ц,, руб./(кВт*ч) или долл./(кВт*ч), - удельная стоимость производства энергии от

традиционного источника (региональный тариф); кВт*ч/год, - годовой дефицит энергии в регионе, или годовая дополнительная потребность промышленного производства в энергии; Ц,, руб./(кВт*ч), - удельная цена потерь от недостатка энергии, или удельная стоимость ценностей, производимых промышленностью.

Основной подход к расчету экономических параметров ветроэлектрических установок аналогичен представленному в главе 3 для солнечных установок и включает определение эффективности установок в конкуренции с использованием традиционных видов топлива. Тем самым может быть определена экономическая целесообразность использования и экономический потенциал ветровой энергии в данном регионе.

Экономический потенциал определяется через энергию, вырабатываемую единичной ветроустановкой:

= Еюу М, (4.14)

где М - количество ВЭУ размещенных в зоне.

Е*эу Ё(;уу)-г/или (4Л5>

-р^-пШ-Т, (4.16)

О 1-1

при условии что экономический эффект положителен

Э = (Т.. - Ток) М (Еюу*Ц, - Им) + ^ С> (Цл - ОД > 0. (4.17)

Зависимость экономического потенциала от соотношения Ц/Ц, аналогична рис. 2.1.

Предложена также формула и построены соответствующие графики срока окупаемости в зависимости от коэффициента использования установленной мощности, К = <№> / ЫуСТ, где Ыуст - установленная мощность ВЭУ, удельных капитальных вложений, годовых эксплуатационных издержек и цены энергии от традиционных энергоисточников. Это позволяет наглядно определить влияние различных факторов:

т--'-'сАт-к-Ц.-уг,-с)- (4Л8)

Формула справедлива для любых установок возобновляемой энергетики. Для гэС = 1000 долл./кВт, у = 0,05 результаты расчета представлены в таблице 4.1.

Таблица 4.1

Стоимость электроэнергии, ц, Коэффициент использования установленной мощности

100 70 50 40 30 20

0,01 26,2

0,02 7,98 13,0 26,6

0,05 2,58 3,75 5,92 7,98 12,3 26,6

0,10 1,21 1,78 2,58 3,33 4,70 7,98

Далее в главе приведены результаты расчетов по определению ветровых потенциалов по о. Харлов Мурманской области и Мезенскому району Архангельской области, а также приводится краткая характеристика Атласа Ветров России.

В пятой главе приведена разработка программного и нормативного обеспечения развития возобновляемой энергетики России, включающего в себя следующие направления:

• Определение критериев приоритетности использования ВИЭ. Определено 14 критериев и для одного из них «Потенциальная потребность в оборудовании» предложены аналитические зависимости.

Принимая удельную установленную мощность 1 кВт на человека, общую потенциальную потребность в оборудовании возобновляемой энергетики в первом приближении можно определить в количестве 20-25 млн. кВт, т.е. 10-12% установленной мощности электростанций России. Для более конкретных оценок предлагаются следующие соотношения:

а) Для автономных энергоустановок: потребная мощность установок возобновляемой энергетики (N>10) определяется по формуле:

н^ад^-, (5.1)

¡-i *<

где Q - количество жителей в районе; NyjI — установленная мощность на одного человека, кВт/чел; р, - доля мощности, покрываемая за счет i-того источника возобновляемой энергии; к, - средний коэффициент использования установленной мощности оборудования на базе i-того источника возобновляемой энергии.

При этом должно соблюдаться равенство:

N,I0Tp= Nbhj+NX ,

где Nnmp— максимальная потребляемая мощность; N„m - мощность источника на базе ВИЭ; NT-мощность энергоисточника на традиционном топливе.

Для оборудования, работающего в энергосистеме, мощность возобновляемых источников энергии предлагается определять на основе существующего дефицита мощности (ЫДСф)

NBID=N^¿f, (5.2)

»i *<

где р, - доля мощности, покрываемая за счет i-того источника возобновляемой энергии; к, - средний коэффициент использования установленной мощности оборудования на базе i-того источника возобновляемой энергии.

Выявлены барьеры и препятствия на пути развития возобновляемой энергетики в России психологического, экономического, законодательного, информационно-организационного и технического характера.

Определены научно-технические проблемы возобновляемой энергетики, решение которых обеспечит преодоление технических барьеров развития. В том числе

По ветроэнергетике:

• разработка ветроустановок мощностью 16-30-50-100 кВт для автономной работы или в составе ветро-дизельных электростанций;

• создание систем аккумулирования электроэнергии, вырабатываемой ветроустановками, в том числе с использованием водородных технологий;

• трансферт технологии производства ветроустановок средней (от 100 до 1000 кВт) и большей (более 1 МВт) мощности;

• разработка инверторов мощностью 1-2-5-10 кВт, для гарантированного автономного энергоснабжения на базе ветро- и фотоэлектрических установок.

По фотоэлектричеству:

• освоение дешевых экологически чистых технологий получения кремния солнечного качества с уменьшением стоимости кремния-сырца в два и более раза;

• освоение технологий производства, обеспечивающих повышение КПД солнечных элементов до 20-25%;

• создание установок с концентраторами, не требующими слежения за солнцем, обеспечивающее снижение удельной стоимости фотоэлектрической станции в два и более раза.

Технологии использования солнечной энергии для производства тепла и электроэнергии по термодинамическому циклу:

• совершенствование и удешевление систем на базе жидкостных солнечных коллекторов;

• разработка воздушных коллекторов и систем отопления и горячего водоснабжения на их основе (проблема наиболее актуальна в свете энергоснабжения Сибири и Дальнего Востока);

• разработка систем с солнечными концентраторами для производства горячей воды и электричества н» бозс пароводяных установок»

По малой гидроэнергетике:

• проведение исследований и разработка конструктивных решений, обеспечивающих работу рукавных ГЭС в зимний период;

• проведение исследования возможности работы малых ГЭС в условиях глубокого промерзания русла рек и разработка конструктивных решений;

• создание свободнопоточных погружных и наплавных микро ГЭС, мощностью 1-2-5-10 кВт;

• разработка конструктивных и схемных решений, направленных на снижение удельной стоимости сооружения ГЭС, а также обеспечивающих минимальное отрицательное воздействие на рыбу.

По геотермальной энергетике:

• создание оборудования и сооружение геотермальной установки бинарного цикла;

• разработка систем геотермального теплоснабжения на базе тепловых насосов.

По тепловым насосам:

• отработка экономических механизмов, схемных решений и создание установок с использованием тепловых насосов в системах центрального теплоснабжения городов;

• разработка и освоение производства компрессоров для теплонасосных установок номинальной мощностью от 10 кВт до 1 МВт.

По использованию биомассы:

• разработка и освоение технологий получения жидкого топлива из биомассы по технологии «быстрого пиролиза»;

• освоение технологии получения «биотоплива» из семян рапса;

• освоение технологий газификации древесных отходов, торфа и т.п.;

• освоение технологий сжигания твердых бытовых отходов.

По комбинированным установкам:

• создание комбинированных систем автономного энергоснабжения типа: солнечно-ветровых, ветро-дизельных, ветро-гидро, газогенератор-дизель, ветро-водород-дизель, солнце-паро-водяная турбина-генератор и др.

Разработаны принципы формирования программ энергообеспечения регионов России на базе возобновляемых источников энергии и местных видов топлива.

Обоснован состав первоочередных стандартов по возобновляемой энергетике и его дальнейшее развитие.

Предложены принципы государственной политики технико-экономического обоснования мероприятий по стимулированию развития возобновляемой энергетики.

В частности предложено и обосновано при формировании государственного бюджета выделить в Федеральной адресной инвестиционной программе на соответствующий год не менее 5 процентов государственных инвестиций в топливно-энергетический комплекс на финансирование программ использования

Составлен и обоснован прогноз развития возобновляемой энергетики России на 2005-2020 годы.

При составлении прогноза развития ВИЭ в России в качестве основных исходных данных были приняты:

• необходимость развития возобновляемой энергетики;

• наличие ресурсов всех видов ВИЭ;

• состояние производственной базы;

• потенциальная потребность в энергоисточниках на базе ВИЭ;

• существующее состояние и динамика производства электрической и тепловой энергии на базе ВИЭ.

ВИЭ.

При всех трудностях процесса становления возобновляемой энергетики доля возобновляемой энергетики в производстве электроэнергии составила в 2000 году около 0,5% от общего производства или 4,3 млрд. кВт*ч, а объем замещения органического топлива - около 1% от внутреннего потребления первичной энергии или около 10 млн. т у.т. в год.

За период с 2000 по 2002 год, рост производства электроэнергии на базе ВИЭ по данным Госкомстата России составил 10-15% к предыдущему году. Тем не менее за прогнозный рост до 2005 и 2010 годов приняты более скромные темпы: 5-6% к предыдущему году. Чуть меньшие темпы приняты при составлении прогноза по производству тепловой энергии на базе ВИЭ. Отсюда более чем реальной является задача:

• удвоение к 2010 году производства электрической и тепловой энергии за счет использования ВИЭ.

Оценки показывают, что к 2010 г. должен быть осуществлен ввод в действие на базе возобновляемых источников энергии около 1200 МВт электрических и 8200 МВт тепловых мощностей, что, безусловно, потребует соответствующей государственной поддержки. Однако значимость возобновляемых источников энергии определяется не только тем какую долю они составляют в общем энергобалансе, но и той ролью, которую они могут играть в энергобалансе отдельных субъектов Российской Федерации в настоящее время, а также при переходе к энергетике будущего.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Работа представляет законченное исследование, в котором представлены научно-техническое и методологическое обоснование крупной научной проблемы обоснования ресурсов возобновляемых источников энергии и разработки солнечных фотоэлектрических преобразователей со стационарными концентраторами, внедрение которых вносит значительный вклад в развитие возобновляемой энергетики.

1. Предложены методы и „аналитические зависимости для определения технического и экономического потенциалов солнечной и ветровой энергии региона.

По предложенным аналитическим зависимостям проведены расчеты ресурсов солнечной энергии Ольхонского района Иркутской области, ветроэнергетические ресурсы о. Харлов Мурманской области, Мезеньского района Архангельской области.

2. Проведены исследования, разработаны конструкции солнечных фотоэлектрических модулей со стационарными концентраторами на основе приз-менных, цилиндрических и параболоцилиндрических концентраторов, защищенные девятью патентами и одним положительным решением о выдаче патента РФ.

Разработанная с участием автора новая технология, использующая принципы неизображающей оптики, позволяет создавать стационарные концентра-

торы для двухсторонних фотоэлектрических преобразователей, имеющие существенный экономический эффект по сравнению с СМ традиционной плоской конструкции. Снижение стоимости СМ при использовании концентраторов солнечной энергии обусловлено значительным (3,5 - 24 раз) уменьшением потребности в полупроводниковых материалах. Разрабатываемые системы, в отличие от традиционных концентраторов, эффективно используют рассеянный свет, не требуют сложных устройств охлаждения и дорогостоящих прецизионных механических систем слежения за солнцем, масштабируемость фотоэлектрических установок обеспечивается простым добавлением требуемого количества секций преобразователей. Они отличаются компактностью, высокой надежностью, низкой стоимостью обслуживания.

Разработан и исследован солнечный модуль со стационарным параболоци-линдрическим концентратором электрической мощностью 250 Вт.

Рассмотрены области применения СМ со стационарными концентраторами.

Солнечные фотоэлектрические концентраторные модули с топливным дублером могут быть использованы для производства электроэнергии и теплоты в сельскохозяйственном производстве, промышленности и для энергоснабжения зданий. Другим перспективным направлением использования стационарных концентраторов является создание на их основе солнечных термодинамических электростанций, систем горячего водоснабжения, отопления, сушки сельскохозяйственной продукции, солнечных кухонь, парогенераторов и систем кондиционирования.

3. Разработана новая технология герметизации солнечных модулей (СМ), в которой не используются полимерные материалы. При этом - срок службы СМ увеличивается до 40 лет. Солнечные элементы размещаются между двумя стеклянными пластинами, сваренными по периметру. Свободное пространство внутри этого стеклопакета заполнено специальной жидкостью, подобранной по оптимальному сочетанию оптических и тепловых параметров. Испытания стационарных концентраторов нового типа с двусторонними солнечными элементами в беспластиковых СМ в июле 2000 г. показали, что при температуре воздуха + 30°С и коэффициенте концентрации излучения К=3,0 температура солнечных элементов не превышала + 60°С.

4. С участием автора разработан Атлас Ветров России. В Атласе приведены данные о ветровых характеристиках, полученных на 332 метеостанциях России.

Для каждой из 200 метеорологических станций рассчитаны значения сред-немноголетней скорости и удельной мощности для пяти высотных уровней (10, 30, 50, 100, 200 м) и четырех классов шероховатости подстилающей поверхности. Кроме того построены карты валовых ветровых ресурсов (среднемного-летняя скорость м/с и удельная мощность Вт/м2) территории России на высоте 50 м над поверхностью земли. Эти карты дают представление о средних скоростях ветра и средней удельной мощности ветрового потока для любого региона России и любого из пяти основных типов ландшафтов.

5. Предложена методология и проведен анализ существующего состояния и перспективы развития возобновляемой энергетики в мире и России. Основные результаты анализа сводятся к следующим положениям:

5.1. Развитие использования источников энергии приняло ускоренный характер, особенно быстрыми темпами (25-30% рост установленной мощности к предыдущему году) развиваются фотоэлектричество и ветроэнергетика. Ветроэнергетика в ряде случаев превратилась в самостоятельную отрасль электроэнергетики (Германия, Дания, Испания, Индия и отчасти США).

5.2. Возобновляемая энергетика является основным фактором обеспечения устойчивого развития, энергетической безопасности и решения экологических проблем при применении соответствующих технологий:

в геотермальной энергетике - обратная закачка отработанной пароводяной смеси; в малой гидроэнергетике - создание гидротехнических сооружений, которые не препятствуют миграции рыб и не приводят к значительному затоплению плодородных земель, в фотоэнергетике - применение бесхлорных технологий получения кремния «солнечного качества»; в ветроэнергетике - учет путей миграции птиц при выборе площадок для ВЭС и расположение ветроустановок на необходимом расстоянии от среды обитания.

5.3. Утверждение о высокой удельной стоимости установок ВИЗ и высокой стоимости энергии от них по сравнению с энергоустановками традиционного типа для некоторых видов ВИЭ не соответствует действительности. Это было справедливо до 1995 года. В настоящее время произошло выравнивание указанных выше стоимостей в результате того, что с ужесточением требований по экологии удельная стоимость традиционных электрических станций, особенно угольных, возрастает, а удельная стоимость оборудования возобновляемой энергетики непрерывно снижается.

5.4. На основе анализа статистических данных международных энергетических организаций, ассоциаций и научных публикаций определено, что общая установленная мощность электроэнергетических установок (включая малые ГЭС) в 2000 году в мире составила порядка 120 ГВт, а тепловых установок порядка 230 ГВт (тепл.), и составлен прогноз увеличения установленной мощности к 2010 году: 380-390 ГВт электрической и 400-420 ГВт тепловой мощности.

6. Разработаны основы программного и нормативного обеспечения развития возобновляемой энергетики в России. В результате:

• определены и обоснованы критерии приоритетности использования ВИЭ;

• выявлены барьеры и препятствия развитию возобновляемой энергетики России;

• определены первоочередные научно-технические проблемы, решение которых обеспечит ускорение использования отдельных видов ВИЭ;

• обоснованы принципы финансирования программ энергообеспечения на базе возобновляемых источников энергии и местных видов топлива;

• предложены принципы государственной политики в области ВИЭ;

• обоснованы мероприятия по стимулированию развития возобновляе-

мой энергетики;

• составлен и обоснован прогноз развития возобновляемой энергетики в России.

На базе результатов данных исследований под руководством автора разработаны:

а) Программа «Энергообеспечение районов Крайнего Севера и приравненных к ним территорий, а также мест проживания малочисленных народов Севера, Сибири и Дальнего Востока за счет использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии и местных видов топлива на 1996-2000 годы», утверждена Постановлением Правительства Российской Федерации от 28 августа 1997 г. № 2093 в качестве подпрограммы Федеральной целевой программы «Топливо и энергия».

б) Подпрограмма «Энергообеспечение регионов, в том числе северных и приравненных к ним территорий, на основе использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии и местных видов топлива» Федеральной целевой программы «Энергоэффективная экономика», утвержденной Постановлением Правительства Российской Федерации от 17 ноября 2001 г. № 796.

в) Прогноз развития возобновляемой энергетики России, разработанный автором, включен в проект Энергетической Стратегии России, где предложено к 2010 году удвоить производство электрической и тепловой энергии за счет возобновляемых источников. Это означает, что государственной целью в развитии использования ВИЭ является ввод к 2010 году 1200 МВт электрической и 8200 МВт тепловой мощности.

г) Рекомендации по развитию технологий и увеличению объемов использования ВИЭ в Российской Федерации, включающие принятие Федерального законов «О возобновляемых источниках энергии», Постановления Правительства «О мерах по развитию возобновляемых источников энергии» с указанием государственных целей по вводу мощностей на базе ВИЭ, создание федеральных органов исполнительной власти, отвечающих за развитие использования ВИЭ в субъектах Российской Федерации (при наличии ресурсов ВИЭ) и Государственного центра по использованию возобновляемых источников энергии.

7. Предложено уточненное определение возобновляемых источников энергии. Определение учитывает в качестве таких источников также источники, возникающие в жизненном цикле растительного и животного мира и жизнедеятельности человеческого общества.

Основные результаты диссертационной работы изложены в следующих публикациях:

1. Безруких П.П., Арбузов Ю.Д., Борисов Г.А., Виссарионов В.И., Евдокимов В.М., Маланин Н.К., Огородов Н.В., Пузаков В.А., Сидоренко Г.И., Шпак A.A. Ресурсы и эффективность использования возобновляемых источников энергии в России. - С-Пб., изд. «Наука» 2002 г., с. 314.

2. Безруких П.П. Экономика и возможные масштабы развития нетрадиционных возобновляемых источников энергии. - М., изд. Института народнохозяйственного прогнозирования, 2002 г., с. 78..

3. Безруких П.П., Старков А.Н., Ландберг JI. (Дания), Борисенко М.М. Атлас Ветров России. Russian Wind Atlas. На русском и английском языках. - М., «Можайск-Терра», 2000 г., с. 560.

4. Безруких П.П. п. 2.5. Нетрадиционные источники энергии и задачи их использования с. 114-120, п. 9.4 Нетрадиционные энергетика, с. 350-358. Новая энергетическая политика России / Под общ. ред. Шафранника Ю.К. -М., Энер-гоатомиздат, 1995.

5. Безруких П.П., Церерин Ю.А. Нетрадиционная энергетика. Сборник «Экономика ТЭК России», 1993 г., с. 1-63.

6. Безруких П.П., Бусаров В.Н. Перспективы энергосбережения за счет возобновляемых источников энергии. Сборник «Экономика ТЭК России», вып. 2, 1993 г., с. 33-42.

7. Безруких П.П., Безруких П.П.-мл. Состояние и тенденции развития ветроэнергетики мира, «Электрические станции» №10,1998 г., с. 58-64.

8. Безруких П.П., Безруких П.П.- мл. Что может дать энергия ветра. Ответы на 33 вопроса брошюра, изд. НИЦ «Инженер». - М., 1998 г. - М., изд. «Недра», 2002 г., с. 39.

9. Безруких П.П. Нетрадиционная энергетика. Российский Химический журнал. Том. XLI, 1997 г., №6, с. 82-92.

10. Безруких П.П., Сидоренко Г.И., Борисов Г.А. Использование и оценка ресурсов древесного топлива в России. Известия Академии Наук, Энергетика, 2002 г., №6, с. 24-35.

11. Безруких П.П. О необходимости развития нетрадиционной энергетики, «Электрические станции», 1991 г., №11, с. 72-76.

12. Безруких П.П. Нетрадиционная энергетика и перспективы ее развития, «Промышленная энергетика», 1992 г., №1, с. 4-9.

13. Безруких П.П. Состояние и пути развития малой и нетрадиционной энергетики, «Механизация и электрификация сельского хозяйства», 1997 г., №4, с. 9-12.

14. Безруких П.П., Дорогина Т.М. Нетрадиционная энергетика Индии, «Механизация и электрификация сельского хозяйства», 1997 г., №6, с. 22-25.

15. Безруких П.П. Российский рынок ветроэнергетических установок, «Механизация и электрификация сельского хозяйства», 1997 г., №4, с. 19-21.

16. Безруких П.П. Нетрадиционная возобновляемая энергетика — взгляд в будущее, «Нефтяное хозяйство», 2001 г., №3, с.10-14.

17. Стребков Д.С., Кидяшев Ю.К., Заддэ В.В., Безруких П.П. Метод изготовления солнечного фотоэлектрического модуля. Пат. РФ № 2130670 от 24.03.1998, П.Б. № 14 20.05.2000.

18. Безруких П.П., Стребков Д.С., Тверьянович Э.В., Артемов A.A., Петар Ракин, Камышева С.А. Солнечный фотоэлектрический модуль с концентратором энергии (варианты). Патент РФ № 2133414 от 29.04.1998 г. // БИ №20, 1999.

19. Безруких П.П., Стребков Д.С., Тверьянович Э.В., Артемов А.А. Солнечный фотоэлектрический модуль с концентратором и способ его изготовления. Патент РФ №2130669 от 23.01.1998 г.//БИ№14,1999.

20. Стребков Д.С., Безруких П.П., Тверьянович Э.В., Малахов А.В., Камышева С.А. Солнечный фотоэлектрический модуль с концентратором. Патент РФ № 2133927 от 31.03.1998 г. // БИ №21,1999.

21. Безруких П.П., Стребков Д.С., Тверьянович Э.В., Иродионов А.Е. Солнечный фотоэлектрический модуль (варианты). Патент РФ № 2133415 от 29.04.1998 г. // БИ №20,1999.

22. Безруких П.П., Стребков Д.С., Тверьянович Э.В., Берсенев М.А., Ки-дашев Ю.К. Солнечный фотоэлектрический модуль с концентратором. Патент РФ № 2134849 от 12.03.1998 г. // БИ №23,1999.

23. Стребков Д.С., Тверьянович Э.В., Кивалов С.Н., Безруких П.П. Солнечный фотоэлектрический модуль с концентратором. Патент РФ № 2168679 от

24.01.2000 г.//БИ№16,2001.

24. Безруких П.П., Беленов А.Т., Кивалов С.Н., Поляков В.И., Стребков Д.С., Тверьянович Э.В. Солнечный модуль с концентратором. Патент РФ № 2191329 от 20.02.2001 г. // БИ №29,2002.

25. Стребков Д.С., Безруких П.П., Тверьянович Э.В. Солнечный модуль с концентратором. Патент РФ 2206837 от 19.01.2001 г. Б.И. №17,2003.

26. Стребков Д.С., Безруких П.П., Иродионов А.Е. Солнечный модуль с концентратором. Решение о выдаче патента по заявке № 2001107068/06 от

19.03.2001 г. // МКИ7 F 24J2/14.

27. Strebkov D.S., Tveryanovich E.V., Tyukhov I.I., Irodionov A.E., Bezrukikh P.P. PV-Thermal Static Concentrator Modules Proceedings of the Solar 2002 Conference. Reno|Sparks Nevada. June 12-20, 2002. Editor R. Campbell-Howe 2002. 7 p.p.

28. Bezrukikh P.P., Strebkov D.S., Tyukhov I.I. Renewable Energy for Russian Economy Problem and Goals: The 4-th ISES Europe Solar Congress, June 23-26, 2002, Proceedings University of Bologna, Bologna. Italy, 6 p.p.

29. Bezrukikh P., Irodionov A., Sokolski A., Strebkov D., Tarasov V. Solar photovoltaic plant for Valaam Island. 7-th International Conference on Solar Energy at Hight Latitudes. Espoo-Otaniemi, Finland, June 9-11, 1997, Procceedings Volu-mel, p. 209-214.

30. Bezrukikh P.P The Role of Wind Energy in the Program of Power supply for Northen Russian territories. Ewea Special Topic Conference 95. «The Economics of Wind Energy» 5-7 September 1995, Finland, Collection ofPapers, p. CB1-CB6.

31. Безруких П.П., Стребков Д.С., Иродионов A.E., Тарасов В.П. Метод расчета технико-экономических показателей энергетических установок в условиях рыночной экономики. «Современные методы земледельческой механики». Материалы научно-технической конференции, посвященной 90-летию со дня рождения академика М.Е. Мацепуро (Минск, 26-27 мая 1999 г.) ч.П Минск. Г.П. БелНИМЭСХ, 1999 г., с. 124-127.

32. Strebkov D.S., Bezrukikh P.P. Renewable Energy in the Third Millennium: Outlook From Russia. Materials of Buisness and Technical Seminar for Power Engineering. South Africa, Capetown, October, 16-17,2002. 5 p.p.

33. Стребков Д.С., Безруких П.П. Возобновляемая энергетика в третьем тысячелетии. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии. Сборник аналитических и нормативных материалов. Книга I / Под общ. ред. П.П. Безруких. - М.: АМИПРЕСС, 2002, с. 52-62.

34. Стребков Д.С., Безруких П.П.. Новые экологически чистые энергетические технологии. Всероссийский энергетический форум «ТЭК России в 21 веке. Актуальные вопросы и стратегические ориентиры» 18-19 декабря 2002 г. Сборник докладов. - М., 2002, с. 95-98.

35. Безруких Н.П., Стребков Д.С. Нетрадиционная возобновляемая энергетика - состояние и ближайшая перспектива. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии. Сборник аналитических и нормативных материалов. Книга I / Под общ. ред. П.П. Безруких. М.: АМИПРЕСС, 2002. с. 33-52.

36. Стребков Д.С., Безруких П.П., Иродионов А.Е., Тарасов В.П., Тверья-нович Э.В.. Исследование технико-экономических показателей энергетических установок. Научно-технические проблемы механизации и автоматизации животноводства. Сборник научных трудов. ВНИИМЖ.. 1999, т. 8, ч. 2, с. 199-206.

37. Безруких П.П., Стребков Д.С., Береснев М.А. Возобновляемая энергетика и сельская электрификация. «Энергосбережение в сельском хозяйстве». Тезисы докладов Международной научно-технической конференции. 5-7 октября 1998 г.. - М., ч. П, ВИЭСХ, 1998 г., с. 153-155.

38. Безруких П.П., Стребков Д.С. Нетрадиционная возобнавляемая энере-тика в Мире и России. Состояние, проблемы, перспективы //Энергетическая политика. 2001, вып.З. с. 3-22.

39. Арбузов Ю.Д., Безруких П.П., Евдокимов В.М., Пузаков В.Н. Определение ресурсов и эффективности использования солнечной энергии на о. Ольхой, оз. Байкал. Труды 3-й Международной научно-технической конференции 14-15 мая 2003 г. - М., Часть 4. Нетрадиционные источники энергии. Вторичные энергоресурсы. Экология, с. 39-44.

40. Безруких П.П., Стребков Д.С., Беленов А.Т., Тверьянович Э.В. Фотоэлектрическая станция с концентраторами мощностью 1 кВт. Труды 3-й Международной научно-технической конференции 14-15 мая 2003 г. - М., Часть 4. Нетрадиционные источники энергии. Вторичные энергоресурсы. Экология, с. 78-84.

41. Безруких П.П., Стребков Д.С. Перспективные технологии возобновляемой энергетики.VI симпозиум «Электротехника 2010» том 1. - М., ТРАВЭК, ВЭИ, 2001, с. 104-108.

Подписано в печать 29.07 03г. т

Формат 60x84/16 Тираж 130 экз-

Уч.-изд. л. 2.8..

Заказ №10

12 6 2 5

Введение

Предмет исследования. Основные понятия

Обоснование актуальности темы

Цель работы. Научная новизна работы

Практическая ценность работы. Положения, выносимые на защиту

Личный вклад автора. Апробация работы и публикации

Глава 1. Обзор и анализ современного состояния использования 17 ВИЭ

1.1. Динамика производства и потребления топливно- 17 . энергетических ресурсов странами мира

1.2. Доля использования ВИЭ в мировом энергопотреблении

1.3. Доля ВИЭ в производстве электроэнергии в мире

1.4. Темпы роста использования ВИЭ и истощаемых видов топлива 23 в мире

1.5. Состояние и перспективы развития ветроэнергетики мира

1.6. Состояние и перспективы развития солнечной энергетики мира

1.7. Состояние и перспективы развития геотермальной энергетики 39 мира

1.8. Состояние и перспективы развития гидроэнергетики мира

1.9. Технологии использования биомассы для энергетических целей

1.10. Прогноз развития использования ВИЭ в мире до 2010 года

1.11. Состояние использования ВИЭ в России

1.12. Выводы к главе

Глава 2. Методические основы определения ресурсов солнечной 71 энергии.

2.1. Климатологические характеристики солнечного излучения в 71 регионах России и их определение

2.2. Характеристики фототермического преобразования солнечной 75 энергии

2.3. Фотоэлектрическое преобразование солнечной энергии

2.4. Методика определения валового потенциала солнечной энергии 83 региона

2.5. Методика определения технического потенциала солнечной 86 энергии региона

2.5.1. Технический потенциал тепловой энергии от солнечного 87 излучения

2.5.2. Технический потенциал электроэнергии от солнечного 88 излучения

2.6. Методика определения экономического потенциала солнечной 89 энергии региона i

2.6.1. Экономический потенциал тепловой энергии от солнечного 90 излучения

2.6.2. Экономический потенциал электроэнергии от солнечного 96 излучения

2.6.3. Расчет экономического потенциала солнечной энергии 99 региона

2.7. Технические и экономические параметры современных 100 преобразователей солнечной энергии в тепловую и электрическую энергию

2.8. Ресурсы солнечной энергии Ольхонского района Иркутской 101 области

2.8.1. Климатические условия

2.8.2. Валовой потенциал солнечной энергии

2.8.3. Технический потенциал тепловой энергии от солнечного 105 излучения

2.8.4. Технический потенциал электроэнергии от солнечного 106 излучения

2.8.5. Технический потенциал солнечной энергии

2.8.6. Экономический потенциал тепловой энергии от солнечного 107 излучения

2.8.6.1. Исходные данные

2.8.6.2. Удельные энергетические параметры солнечных тепловых 108 установок

2.8.6.3. Экономический потенциал тепловой энергии при 109 различных сроках службы солнечных тепловых коллекторов

2.8.7. Экономический потенциал электрической энергии от 112 солнечного излучения

2.8.7.1. Исходные данные

2.8.7.2. Удельные параметры фотоэлектрические установок с 112 плоскими солнечными батареями

2.8.7.3.Удельные параметры фотоэлектрических установок с 113 концентраторами солнечной энергии

2.8.7.4.Экономический потенциал при различных сроках службы 114 солнечных фотоэлектрических установок

2.9. Выводы к главе 2 |

Глава 3. Разработка и исследование солнечных фотоэлектрических модулей со стационарными концентраторами

3.1. Основные направления развития фотоэлектрической энергетики

3.2. Солнечные фотоэлектрические модули с призменными 120 концентраторами

3.3. Солнечные фотоэлектрические модули с цилиндрическими и 138 несимметричными параболоцилиндрическими концентраторами

3.4. Солнечные фотоэлектрические модули с симметричными параболоцилиндрическими концентраторами

3.5. Исследование технико-экономических показателей солнечных 174 фотоэлектрических модулей со стационарными концентраторами

3.6. Выводы к главе

Глава 4. Методические основы определения ресурсов ветровой 185 энергии

4.1. Климатологические характеристики ветровой энергии в 185 регионах России

4.2. Удельная мощность и удельная энергия ветрового потока

4.3. Валовой потенциал ветровой энергии региона

4.3.1. Определения

4.3.2. Методика расчета валового потенциала

4.4. Технический потенциал ветровой энергии региона

4.4.1. Определения

4.4.2. Методика расчета технического потенциала

4.5. Методика определения экономического потенциала ветровой 199 энергии района

4.5.1. Определения и обозначения

4.5.2. Экономическая эффективность ветроэлектрических 201 установок

4.5.3. Расчет экономического потенциала

4.6. Ветроэнергетические ресурсы о. Харлов Мурманской области

4.6.1. Характеристики скорости ветра

4.6.2. Расчет основных параметров распределения Вейбулла для 207 средней скорости ветра

4.6.3. Расчет удельной мощности и удельной энергии ветрового 208 потока

4.6.4. Валовой потенциал ветровой энергии

4.6.5. Технический потенциал ветровой энергии

4.6.6. Экономический потенциал ветровой энергии

4.7. Ветроэнергетические ресурсы территории Мезеньского р-на, 211 Архангельской области

4.7.1. Характеристика скорости ветра

4.7.2. Расчет основных параметров распределения Вейбулла для 212 скорости ветра

4.7.3. Расчет удельной мощности и удельной энергии ветрового 213 потока

4.7.4. Валовой потенциал ветровой энергии

4.7.5. Технический потенциал ветровой энергии

4.7.6. Экономический потенциал ветровой энергии

4.8. Атлас Ветров России

4.9. Выводы к главе

Глава 5. Научно-техническое обоснование направлений 221 использования возобновляемых источников энергии в России

5.1. Определение критериев приоритетности использования 221 отдельных видов ВИЭ

5.2. Выявление барьеров и препятствий на пути развития 227 возобновляемой энергетики России

5.3. Научно-технические проблемы развития возобновляемой 230 энергетики России

5.4. Разработка принципов формирования и создание программ 232 энергообеспечения на базе возобновляемых источников энергии и местных видов топлива

5.5. Обоснование и разработка нормативно-технического обеспечения возобновляемой энергетики

5.6. Разработка принципов государственной политики и технико- 242 экономическое обоснование мероприятий по стимулированию развития возобновляемой энергетики

5.7. Прогноз развития возобновляемой энергетики России

Предмет исследования. Основные понятия

Предметом исследования в настоящей работе является научно-технические и организационно-экономические проблемы использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Согласно классическим представлениям о предмете [1] существует три первичных возобновляемых источниках энергии: солнечное излучение, энергия Земли (геотермальная энергия), энергия, обусловленная силами притяжения планет в соединении с центробежными силами, развивающимися при вращении планет.

В свою очередь солнечное излучение является источником или превращается в следующие виды энергии: собственно солнечную энергию и рассеянную низкопотенциальную тепловую энергию, общая мощность приходящаяся на Землю которой оценивается в 80x1015 Вт, превращенную тепловую энергию (гидравлическая энергия) вызывающую круговорот воды в природе (40х1015 Вт), кинетическую энергию воздушных и водных масс (0,3х1015 Вт) и энергию фотосинтеза, являющуюся основным компонентом образования биомассы (0,03x1015 Вт).

Геотермальная энергия - это тепловая энергия Земли, являющаяся результатом процессов, происходящих в ядре (0,03x1015 Вт).

Энергия гравитации проявляется на Земле в виде приливной энергии (0,003x1015 Вт). Таким образом, вид возобновляемого источника энергии - это возобновляемый источник энергии, в названии которого отражается либо источник его возникновения (солнечная, геотермальная, гидравлическая и др.), либо природное явление (ветровая, волновая, приливная и др.), либо вид энергоносителя (биомасса, "шахтный" газ и др.).

Гидравлическая энергия — потенциальная и кинетическая энергия воды является общеизвестным возобновляемым источником энергии. Однако в рамках данной работы в соответствии с международной практикой рассматривается та её часть, которая преобразуется в используемый вид энергии микро (мощностью до 100 кВт) и малыми (мощностью свыше 100 кВт до 30 МВт) гидроэлектростанциями.

Биомасса - весь растительный и животный мир, включая человека. В энергетическом смысле под биомассой понимается: специально выращиваемые леса, растения и водоросли, дрова; отходы лесозаготовки и лесопереработки; отходы растениеводства и животноводства; отходы пищевой и перерабатывающей промышленности; твердые и жидкие бытовые и городские отходы и др.

Низкопотенциальная тепловая энергия — тепловая энергия содержащаяся в воздухе, в том числе вентиляционных выбросах; воде естественных и искусственных водоёмов, в том числе промышленных и бытовых стоках; в верхнем слое Земли (до 150 м) с температурой до 40°С.

С учетом выше приведенных определений, автором предложено определение возобновляемых источников энергии, дополняющее и уточняющее определение ВИЭ, данное в [1].

Итак, возобновляемые (неистощаемые) источники энергии -источники энергии, образующиеся на основе постоянно существующих или периодически возникающих процессов в природе, а также жизненном цикле растительного и животного мира и жизнедеятельности человеческого общества.

Большой вклад в развитие возобновляемой энергетики внесли российские ученые:

• Алферов Ж.И., Андреев В.М., Лидоренко А.П., Евдокимов В.М., Коган М.Б., Стребков Д.С., Карабанов С.М., Шпильрайн Э.Э., Тарнижевский Б.В., Алексеев В А., Трофимов А.И.;

• Васильев Ю.С., Елистратов В.В., Виссарионов В.И., Малинин Н.К., Волщаник В.В., Михайлов Л.П., Соколов Б.А.;

• Поваров О.А., Мильман О.О., Циммерман С.Д., Кирюхин В.И.;

• Панцхава Е.С., Алексеев В.В., Ковалев А.А., Зысин Л.В., Осипов М.И.;

• Накоряков В.Е., Закиров Д.Г., Калнынь И.М., Чаховский В.М.;

• Селезнев И.С., Мунин А.Г., Дьяков А.Ф., Шакарян Ю.Г. и другие.

Научные исследования в области возобновляемой энергетики ведут более 30 научных организаций России, в том числе:

• ФТИ им. А.Ф. Иоффе, НИИ «Квант», ЭНИН им. Кржижановского, НПО «Астрофизика», ИВТАН, МГУ им. М.В. Ломоносова, Уральский ГТУ, НПО «Машиностроение».

• Московский энергетический институт, Санкт-Петербургский технический университет, Московский государственный строительный университет, АО «Ленгидропроект», АО «Гидропроект», Карельский Научный Центр РАН.

• ЦАГИ им. Н.Е. Жуковского, МКБ «Радуга», ВНИИЭ, ЦНИИ «Электроприбор», Кольский Научный Центр РАН.

• ВСЕГИНГЭО, ВНИиПИгеотерм, АО «Геотерм», АО «Наука».

• ВИЭСХ, НИЦ «ЭкоРос», МВТУ им. Баумана.

• Сибирский Научный Центр РАН, МГУ инженерной экологии, ОКБ «Карат» и другие.

Обоснование актуальности темы

Вопросы использования ВИЭ актуальны для всех стран мира в силу различных обстоятельств. Для промышленно развитых стран мира, зависящих от импорта топливно-энергетических ресурсов (ТЭР), — это, прежде всего, энергетическая безопасность. Для промышленно развитых стран мира, богатых энергоресурсами — это экологическая безопасность, завоевание рынков сбыта оборудования. .

Для развивающихся стран - это наиболее быстрый путь к улучшению социально-бытовых условий населения, возможность развития промышленности по экологически приемлемому пути. А для всего мира в целом это возможность снижения эмиссии парниковых газов и избежание глобального энергетического и экономического кризиса в недалеком будущем. Черты этого кризиса уже становятся очевидными для многих, так например, семнадцатый мировой нефтяной конгресс (Рио де Жанейро, 1-5 сентября 2002 г.) констатировал следующие: мировые балансовые запасы нефти составляют более 400 млрд. тонн нефти. Ежегодная добыча нефти в мире - около 3 млрд. т. С учетом современных технологий разработки месторождений при существующих ценах на нефть, этих запасов хватит на 50-75 лет. Аналогичная ситуация наблюдается по газу. И лишь истощение угля может произойти лишь через 400-500 лет. Вывод очевиден: необходимо возможно быстрыми темпами развивать использование возобновляемых источников энергии. ВИЭ — это не альтернатива существующей энергетики, это энергетика не такого уже далекого будущего. Энергетикой не исчерпывается роль ВИЭ. Они активнейшим и положительным образом влияют на решение трех глобальных проблем человечества: энергетика, экология, продовольствие.

Проведенная автором качественная оценка влияния различных видов ВИЭ на решение указанных проблем, представляется в таблице В1, является несомненным доказательством актуальности исследования и поиска решений проблем использования ВИЭ. Как известно, при населении составляющем 2^% от населения мира, Россия обладает 12% мировых запасов нефти, 35% мировых запасов газа и 16% мировых запасов угля, 14% урана. И это создает иллюзию, что энергетический кризис нам не грозит. Однако это не так, поскольку общеизвестны острейшие энергетические ситуации возникающие в ряде регионов России. Да и использование существующих запасов органического топлива требует все больших и больших капиталовложений.

Поскольку все, что сказано выше о необходимости использования ВИЭ в различных странах, равным образом относится к современной России, которая несет в себе черты развитых и развивающихся стран. Наряду с этими соображениями автором еще в 1993 году [2] были определены неотложные потребности России в развитии ВИЭ, актуальность которых была подтверждена событиями последующего десятилетия. В уточненном виде [3] эти потребности формулируются следующим образом:

Роль НВИЭ в решении трех глобальных проблем человечества (энергетика, экология, продовольствие) положительное влияние, - отрицательное влияние, 0 - отсутствие влияния п/п Вид ресурсов или установок i Энергетика Экология Продовольствие

1 Ветроустановки + +

2 Малые и микроГЭС + +

3 Солнечные тепловые установки + + +3)

4 Солнечные фотоэлектрические установки + + +4>

5 Геотермальные электрические станции : + +/- 0

6 Геотермальные тепловые установки + +/- +5>

7 Биомасса. Сжигание твердых бытовых отходов + +/- 0

8 Биомасса. Сжигание сельскохозяйственных отходов, отходов лесозаготовок и лесопереработок + +/- +6)

9 Биомасса. Биоэнергетическая переработка отходов + + +7>

10 Биомасса. Газификация + + 0

11 Биомасса. Получение жидкого топлива + + +8)

-12 Установки по утилизации низкопотенциапьного тепла + + 0

Примечания:

Водоподъёмные установки на пастбищах и в удаленных населённых пунктах.

2) Орошение земель на базе малых водохранилищ, водоподъёмные устройства таранного типа.

3) Установки для сушки сена, зерна, сельхозпродуктов, фруктов.

4) Водоподъёмные системы, питание охранных устройств на пастбищах.

5) Обогрев теплиц геотермальными водами.

6) Использование золы в качестве удобрения.

7) Получение экологически чистых удобрений в результате сбраживания отходов.

8) Получение дизельного топлива из семян рапса - самообеспечение сельского хозяйства дизельным топливом.

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

В районы автономного энергоснабжения Крайнего Севера, Дальнего востока и Сибири ежегодно завозится 6-8 млн. тонн горюче-смазочных материалов (дизельное топливо, бензин, мазут, масла) и 20-25 млн. тонн угля. В связи с увеличением транспортных расходов стоимость топлива в указанных районах удваивается и утраивается по сравнению с ценами производителей и уже достигла или превышает 300 дол/т.у.т. На топливо и его завоз тратится более половины бюджета территорий. Нехватка топлива зачастую ставит под угрозу жизнь людей и государство вынуждено решать вопрос завоза топлива с помощью МЧС России. Речь идет о жизнеобеспечении 10-12 млн. человек. Тогда как во всех этих регионах имеются возобновляемые источники энергии, способные обеспечить на 70-90% их энергетические потребности.

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

Частые отключения потребителей с ФОРЭМ (федеральный оптовый рынок энергии и мощности), производящиеся якобы из-за неуплаты за электроэнергию и/или топливо, плюс ограничение в потреблении "в связи с необходимостью экономии энергетических ресурсов" (формулировка РАО ЕЭС России), плюс перерывы в энергоснабжении из-за аварийных отключений дезорганизуют жизнь городов и регионов, наносят ущерб, оцениваемый в миллиарды долларов в год. По примерным оценкам среднемноголетних потерь в сельском хозяйстве и особенно в непрерывных производствах перерабатывающей промышленности, ущерб от недоотпуска электроэнергии в 25-30 раз превышает стоимость недопоставленной энергии. Создание на базе возобновляемых источников энергии и местных видов топлива независимых энергопроизводителей в этих районах позволит в значительной мере повысить надежность энергоснабжения, избежать потерь от недоотпуска электроэнергии, а также снизить потери в сетях. Особенно актуально создание генерирующих мощностей на "концах" местных линий электропередач напряжением 6-10 кВ имеющих большую протяженность. Перерывы в электроснабжении потребителей, подключенных к таким линиям, длятся многие часы, что усугубляет ущерб, нанесенный потребителям и не компенсируемый энергоснабжающими организациями. Речь идет, по крайней мере, о жизнеобеспечении 10-15 млн. человек.

• Снижение в два и более раза к 2010 году вредных выбросов от энергетических установок в отдельных городах и населенных пунктах со сложной экологической обстановкой, а также в местах массового отдыха населения.

В России функционирует более 180 тысяч мелких котельных, из них на твердом топливе около 47%, выбрасывающих в год до 2,5 млн. тонн твердых вредных выбросов. Общий объем выбросов твердых и газообразных веществ составляет около 4 млн. тонн в год. Во многих городах "вклад" этих котельных в загрязнение окружающей среды составляет 20 и более процентов. Около ста городов и населенных пунктов имеют по одному - трем веществам, разовые концентрации свыше 10 ПДК.

В ряде курортных городов создалась неблагополучная экологическая обстановка, в том числе из-за мелких котельных. Так регион "Кавказские минеральные воды", имеющие более 100 источников минеральных вод (Нарзан, Ессентуки) на площади 5 тыс. кв. км приходится 1350 источников загрязнения, из них 80% - доля энергетики и транспорта. В разных местах ПДК превышена от 10 до 100 раз.

Вместе с тем имеющимися средствами возобновляемой энергетики (солнечные приставки к существующим котельным, солнечные системы горячего водоснабжения, тепловые насосы и др.) можно в два-три года существенно снизить отрицательное воздействие энергетики на окружающую среду.

В сельской местности источниками загрязнения окружающей среды стали птицефабрики и крупные животноводческие фермы, особенно свиноводческие.

Подавляющее большинство очистных сооружений не соответствуют современным требованиям санитарии и экологии, либо вовсе отсутствуют. В результате на близлежащую территорию (почва, вода, воздух) сбрасываются неочищенные навозные стоки.

Сооружение на таких комплексах биоэнергетических и биогазовых установок, попутно с решением экологической проблемы, позволяет производить биогаз (например, 32 куб. м на 100 свиней в сутки) и высококачественные удобрения (1,6 кг на 1 голову в сутки). И в этих случаях речь идет о жизнеобеспечении 10-15 млн. человек.

Цель работы. Целью диссертации является разработка методологии научного обоснования развития возобновляемой энергетики, включая: создание методов расчета ресурсов солнечной и ветровой энергии; определение перспективных направлений развития использования возобновляемых источников энергии, в том числе технических и технологических решений обеспечивающих повышение эффективности фотоэлектрического преобразования солнечной энергии; установление принципов управления и экономического стимулирования работ и на этой базе создание условий увеличения доли возобновляемых источников энергии в энергобалансе страны.

Научная новизна работы состоит в разработке методических основ расчета технического и экономического потенциалов солнечной и ветровой энергии, в результате чего получены соответствующие аналитические выражения и логически обоснованные условия выбора зон для определения технического и экономического потенциалов, при определении экономических потенциалов предложено учитывать экологическую чистоту возобновляемых источников энергии, а также возможности возобновляемой энергетики в предотвращении потерь или компенсации упущенной выгоды при ограничениях энергоснабжения; разработке основ программного и нормативного обеспечения развития возобновляемой энергетики в России, включающих в себя: определение и обоснование критериев приоритетности использования ВИЭ; выявление барьеров и препятствий развитию возобновляемой энергетики России; определение первоочередных областей научно-технических проблем, решение которых обеспечит расширение и увеличение объемов использования отдельных видов ВИЭ; обоснование принципов финансирования программ энергообеспечения на базе возобновляемых источников энергии и местных видов топлива; предложение принципов государственной политики в области ВИЭ; обоснование мероприятий по стимулированию развития возобновляемой энергетики; составление и обоснование прогноза развития возобновляемой энергетики в России; проведение анализа развития возобновляемой энергетики в мире и составлении прогноза на 2010 год; разработку новой технологии герметизации солнечных модулей (СМ), в которой не используются полимерные материалы, и обеспечивающей увеличение срока службы СМ до 40 лет; разработку конструкций солнечных фотоэлектрических модулей со стационарными концентраторами на основе призменных, цилиндрических и параболоцилиндрических концентраторов с коэффициентом концентрации 3,5 - 30, использующих рассеянный свет, не требующих сложных устройств охлаждения и дорогостоящих систем слежения за солнцем, обеспечивающих снижение удельной стоимости установленной мощности на 40-50% за счет сокращения потребности полупроводниковых материалов.

Достоверность результатов исследований, теоретических и методических обоснований, выводов и рекомендаций подтверждена применением совершенного и адекватного аппарата научно-технических исследований, натурными испытаниями, расчетами, а также использованием современного измерительного оборудования.

Практическая ценность работы состоит в том, что ее результаты позволяют проводить расчеты по определению ресурсов солнечной и ветровой энергии в регионах России, что в сочетании с разработанными ' основами программного и нормативного обеспечения составляет научную основу разработки программ использования ВИЭ в регионах и в целом по России. На базе результатов данных исследований под руководством и при участии автора разработаны:

• Программа «Энергообеспечение районов Крайнего Севера и приравненных к ним территорий, а также мест проживания малочисленных народов Севера, Сибири и Дальнего Востока за счет использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии и местных видов топлива на 1996-2000 годы», утверждена Постановлением Правительства Российской Федерации от 28 августа 1997 г. № 2093 в качестве подпрограммы Федеральной целевой программы «Топливо и энергия»;

• Подпрограмма «Энергообеспечение регионов, в том числе северных и приравненных к ним территорий на основе возобновляемых источников энергии и местных видов топлива», Федеральной целевой программы «Энергоэффективная экономика», утвержденной Постановлением Правительства Российской Федерации от 17 ноября 2001 г. № 796;

• Прогноз развития возобновляемой энергетики России, разработанный автором, включен в проект Энергетической стратегии России, где предложено и обосновано к 2010 году удвоить производство электрической и тепловой энергии за счет возобновляемых источников.

Разработанные с участие автора конструкции солнечных фотоэлектрических модулей со стационарными концентраторами и технология их изготовления позволяет существенно снизить удельную стоимость фотоэлектрических установок и эксплуатационные расходы, что обеспечивает расширение областей использования таких установок, в том числе обеспечивает возможность строительства крупных солнечных электрических станций без систем слежения за солнцем с коэффициентом концентрации от 3,5 до 30.

Положения, выносимые на защиту:

• методология оценки состояния, стимулов и областей использования ВИЭ, а также прогноза развития ВИЭ в России и в мире до 2010 года;

• методики определения технического и экономического потенциалов солнечной и ветровой энергии;

• конструкции и технологии солнечных фотоэлектрических модулей с призменными, цилиндрическими и параболоцилиндрическими стационарными концентраторами;

• критерии и принципы формирования программ энергообеспечения регионов России на базе возобновляемых источников энергии;

• основные положения по разработке принципов государственной политики и технико-экономического обоснования мероприятий по стимулированию использования ВИЭ, обеспечивающие увеличение доли ВИЭ в энергобалансе страны и отдельных регионов.

Личный вклад автора заключается:

• в проведении анализа развития возобновляемой энергетики и составлении прогноза ее развития в России и в мире; '

• в постановке задачи, разработке принципов и формировании подпрограммы федеральных целевых программ по энергообеспечению регионов России на базе возобновляемых источников энергии;

• в разработке основных методических положений расчета технического и экономического потенциалов солнечной и ветровой энергии;

• в участии в создании Атласа Ветров России;

• в разработке конструкций и технологий изготовления солнечных фотоэлектрических модулей с концентраторами, не требующих слежения за солнцем, защищенных восемью патентами и двумя положительными решениями о выдаче патентов и исследовании энергетических параметров модулей со стационарными концентраторами.

Апробация работы и публикации. Результаты работы были представлены на: германо-российской конференции «Возобновляемые источники энергии и их роль в энергетической политике России и Германии» (Фрайбург, Германия, 1994 г.), первом международном семинаре «Перспективы использования возобновляемых источников энергии в топливно-энергетическом балансе Карелии» (Петрозаводск, 1993 г.), втором международном семинаре по биоэнергетике (Контиалахти, Финляндия, 1994 г.), седьмом международном симпозиуме по солнечным тепловым технологиям (Москва, 1994 г.), седьмой международной конференции по солнечной энергетике в высоких широтах (Еспо-Отониеми, Финляндия, 1997 г.), специальной конференции Европейской ветроэнергетической ассоциации «Экономика ветровой энергии» (Хельсинки, Финляндия, 1995 г.), Всероссийском энергетическом форуме «ТЭК России в 21 веке. Актуальные вопросы и стратегические ориентиры» (Москва, 2002 г.), Международной научно-технической конференции «Энергосбережение в сельском хозяйстве» (Москва, 1998 г.), Международном научно-техническом семинаре (г. Сочи,

2001 г.), шестом симпозиуме «Электротехника 2010» (Москва, 2001 г.), Международном семинаре по бизнесу и технике в энергетике (Кейптаун, Южная Африка, 2002 г.), Международной солнечной конференции (Невада,

2002 г.), Международной конференции «Глобальная Энергия» (Австрия, 2001 г.), четвертом Европейском Конгрессе по солнечной энергии (Болония, Италия, 2002 г.), обсуждались на Экспертном Совете при Правительстве Российской Федерации (1997 г.) и парламентских слушаниях (2000 и 2003 гг.).

1. Обзор и анализ современного состояния использования ВИЭ

5.8. Выводы к главе 5

Для преодоления отставания России в масштабах использования ВИЭ, сохранения запасов истощаемых органических топлив для будущих поколений, существенного улучшения энергоснабжения удаленных от электросетей населенных пунктов многих субъектов Российской Федерации, улучшения экологической обстановки в местах отдыха и экологически напряженных районах следовало бы принять ряд неотложных мер:

• Разработать и принять Федеральный закон «О возобновляемых источниках энергии»;

• Разработать и принять Постановление Правительства «О мерах по развитию использования возобновляемых источников энергии» с указанием государственных целей по вводу мощностей на база ВИЭ;

• Обеспечить ежегодное финансирование из федерального бюджета в объеме 250-300 млн. руб. для реализации раздела «Энергообеспечение районов, в том числе северных и приравненных к ним территорий, на основе использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии и местных видов топлива» ФЦП «Энергоэффективная экономика»;

• Назначить федеральный орган исполнительной власти, отвечающий за развитие возобновляемой энергетики в России и региональные органы исполнительной власти, отвечающие за развитие использования ВИЭ в субъектах Российской Федерации (при наличии ресурсов ВИЭ);

• Организовать Государственный центр по использованию возобновляемых источников энергии.

И необходимо установить государственные цели по развитию использования ВИЭ. Такими целями, на мой взгляд, являются ввод 1200 МВт электрической мощности и 8200 МВт тепловой мощности до 2010 года.

В настоящей главе:

• Определены и обоснованы критерии приоритетности использования ВИЭ;

• Выявлены барьеры и препятствия развитию возобновляемой энергетики России;

• Определены первоочередные научно-технические проблемы, решение которых обеспечит ускорение использования отдельных видов ВИЭ;

• Обоснованы принципы финансирования программ энергообеспечения на базе возобновляемых источников энергии и местных видов топлива;

• Предложены принципы государственной политики в области ВИЭ;

• Обоснованы мероприятия по стимулированию развития возобновляемой энергетики;

• Составлен и обоснован прогноз развития возобновляемой энергетики в России.

Заключение

Работа представляет законченное исследование, в котором представлены научно-техническое обоснование и технологические решения крупной научной проблемы обоснования ресурсов возобновляемых источников энергии и разработки солнечных фотоэлектрических преобразователей со стационарными концентраторами, внедрение которых вносит значительный вклад в развитие возобновляемой энергетики.

1. Предложено уточенное определение возобновляемых источников энергии. Определение учитывает в качестве таких источников также источники, возникающие в жизненном цикле растительного и животного мира и жизнедеятельности человеческого общества.

2. Предложена методология и проведен анализ существующего состояния и перспективы развития возобновляемой энергетики в мире и России. Основные результаты анализа сводятся к следующим положениям:

2.1. Развитие использования источников энергии приняло ускоренный характер, особенно быстрыми темпами (25-30% рост установленной мощности к. предыдущему году) развиваются фотоэлектричество и ветроэнергетика. Ветроэнергетика в ряде случаев превратилась в самостоятельную отрасль электроэнергетики (Германия, Дания, Испания, Индия и отчасти США).

2.2. Возобновляемая энергетика является основным фактором обеспечения устойчивого развития, энергетической безопасности и решения экологических проблем при применении соответствующих технологий: в геотермальной энергетике - обратная закачка отработанной пароводяной смеси; в малой гидроэнергетике - создание гидротехнических сооружений, которые не препятствуют миграции рыб и не приводят к значительному затоплению . плодородных земель, в фотоэнергетике -применение бесхлорных технологий получения кремния «солнечного качества»; в ветроэнергетике - учет путей миграции птиц при выборе площадок для ВЭС и расположение ветроустановок на необходимом расстоянии от среды обитания.

2.3. Утверждение о высокой удельной стоимости установок ВИЗ и высокой стоимости энергии от них по сравнению с энергоустановками традиционного типа для некоторых видов ВИЭ не соответствует действительности. Это было справедливо до 1995 года. В настоящее время произошло выравнивание указанных выше стоимостей в результате того, что с ужесточением требований по экологии удельная стоимость традиционных электрических станций, особенно угольных, возрастает, а удельная стоимость оборудования возобновляемой энергетики непрерывно снижается.

2.4. На основе анализа статистических данных международных энергетических организаций, ассоциаций и научных публикаций определено, что общая установленная мощность электроэнергетических установок (включая малые ГЭС) в 2000 году в мире составила порядка 120 ГВт, а тепловых установок порядка 230 ГВт (тепл.), и составлен прогноз увеличения установленной мощности к 2010 году: 380-390 ГВт электрической и 400-420 ГВт тепловой мощности.

3. Предложены методы и аналитические зависимости для определения технического и экономического потенциалов солнечной энергии региона.

По предложенной методике проведены расчеты ресурсов солнечной энергии Ольхонского района Иркутской области.

4. Разработана новая технология герметизации солнечных модулей (СМ), в которой не используются полимерные материалы. При этом - срок службы СМ увеличивается до 40 лет. Солнечные элементы размещаются между двумя стеклянными пластинами, сваренными по периметру. Свободное пространство внутри этого стеклопакета заполнено специальной жидкостью, подобранной по оптимальному сочетанию оптических и тепловых параметров. Испытания стационарных концентраторов нового типа с двусторонними солнечными элементами в беспластиковых СМ в июле 2000 г. показали, что при температуре воздуха + 30°С и коэффициенте концентрации излучения К=3,5 температура солнечных элементов не превышала + 60°С.

5. Проведены исследования, разработаны конструкции солнечных фотоэлектрических модулей со стационарными концентраторами на основе призменных, цилиндрических и параболоцилиндрических концентраторов, защищенные восьмью патентами и двумя положительными решениями о выдаче патентов РФ.

Разработанная с участием автора новая технология, использующая принципы неизображающей оптики, позволяет создавать стационарные концентраторы для двухсторонних фотоэлектрических преобразователей, имеющие существенный экономический эффект по сравнению с СМ традиционной плоской конструкции. Снижение стоимости СМ при использовании концентраторов солнечной энергии обусловлено значительным (3,5 - 30 раз) уменьшением потребности в полупроводниковых материалах. Разрабатываемые системы, в отличие от традиционных концентраторов, эффективно используют рассеянный свет, не требуют сложных устройств охлаждения и дорогостоящих прецизионных механических систем слежения за солнцем, масштабируемость фотоэлектрических установок обеспечивается простым добавлением требуемого количества секций преобразователей. Они отличаются компактностью, высокой надежностью, низкой стоимостью обслуживания.

Разработан и исследован солнечный модуль со стационарным параболоцилиндрическим концентратором электрической мощностью 250 Вт.

Рассмотрены области применения СМ со стационарными концентраторами.

Солнечные фотоэлектрические концентраторные модули с топливным дублером могут быть использованы для производства электроэнергии и теплоты в сельскохозяйственном производстве, промышленности и для энергоснабжения зданий. Другим перспективным направлением использования стационарных концентраторов является создание на их основе солнечных термодинамических электростанций, систем горячего водоснабжения, отопления, сушки сельскохозяйственной продукции, солнечных кухонь, парогенераторов и систем кондиционирования.

6. Предложена методика и соответствующие аналитические зависимости определения технического и экономического потенциалов ветровой энергии региона

По предложенной методике определены ветроэнергетические ресурсы о. Харлов Мурманской области, Мезеньского района Архангельской области.

7. С участием автора разработан Атлас Ветров России. В Атласе приведены данные о ветровых характеристиках, полученных на 332 метеостанциях России.

Для каждой из 200 метеорологических станций рассчитаны значения среднемноголетней скорости и удельной мощности для пяти высотных уровней (10, 30, 50, 100, 200 м) и четырех классов шероховатости подстилающей поверхности. Кроме того построены карты валовых ветровых ресурсов (среднемноголетняя скорость м/с и удельная мощность Вт/м2) территории России на высоте 50 м над поверхностью земли. Эти карты дают представление о средних скоростях ветра и средней удельной мощности ветрового потока для любого региона России и любого из пяти основных типов ландшафтов.

8. Разработаны основы программного и нормативного обеспечения развития возобновляемой энергетики в России. В результате:

• определены и обоснованы критерии приоритетности использования ВИЭ;

• выявлены барьеры и препятствия развитию возобновляемой энергетики России;

• определены первоочередные научно-технические проблемы, решение которых обеспечит ускорение использования отдельных видов ВИЭ;

• обоснованы принципы финансирования программ энергообеспечения на базе возобновляемых источников энергии и местных видов топлива;

• предложены принципы государственной политики в области ВИЭ; .

• обоснованы мероприятия по стимулированию развития возобновляемой энергетики;

• составлен и обоснован прогноз развития возобновляемой энергетики в России.

На базе результатов данных исследований под руководством автора разработаны: а) Программа «Энергообеспечение районов Крайнего Севера и приравненных к ним территорий, а также мест проживания малочисленных народов Севера, Сибири и Дальнего Востока за счет использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии и местных видов топлива на 1996-2000 годы», утверждена Постановлением Правительства Российской Федерации от 28 августа 1997 г. № 2093 в качестве подпрограммы Федеральной целевой программы «Топливо и энергия». б) Подпрограмма «Энергообеспечение регионов, в том числе северных и приравненных к ним территорий, на основе использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии и местных видов топлива» Федеральной целевой программы «Энергоэффективная экономика», утвержденной Постановлением Правительства Российской Федерации от 17 ноября 2001 г. № 796. в) Прогноз развития возобновляемой энергетики России, разработанный автором, включен в проект Энергетической Стратегии России, где предложено к 2010 году удвоить производство электрической и тепловой энергии за счет возобновляемых источников. Это означает, что государственной целью в развитии использования ВИЭ является ввод к 2010 году 1200 МВт электрической и 8200 МВт тепловой мощности. г) Рекомендации по развитию технологий и увеличению объемов использования ВИЭ в Российской Федерации, включающие принятые Федерального законов «О возобновляемых источниках энергии», Постановления Правительства «О мерах по развитию возобновляемых источников энергии» с указанием государственных целей по вводу мощностей на базе ВИЭ, создание федеральных органов исполнительной власти, отвечающих за развитие использования ВИЭ в субъектах Российской Федерации (при наличии ресурсов ВИЭ) и Государственного центра по использованию возобновляемых источников энергии.

1. Дж. Твайделл, А. Уэйр (John W. Twidell and Anthony D. Weir. Renewable Energy resources, London & F.N. Spon, 1986) Возобновляемые источники энергии Пер. с английского под ред. В.А. Коробова, М.,Энергоатомиздат, 1990 г, 391 стр.

2. Безруких П.П. Концепция развития и использования возможностей малой и нетрадиционной энергетики в энергетическом балансе России, «Мировая электроэнергетика», 1996 г., № 3, стр.22-26.

3. JI.C. Беляев, О.В. Марченко, С.П. Филиппов, С.В. Соломин, Т.Б. Степанова, A.JI. Котерин. Мировая энергетика и переход к устойчивому развитию, Новосибирск, Наука, 2000 г, 268 стр.

4. П.П. Безруких Экономика и возможные масштабы развития нетрадиционных возобновляемых источников энергии, Издательство Института народнохозяйственного прогнозирования РАН, 2002 г, 78 стр.

5. Актинометрический ежемесячник. Главная геофизическая обсерватория им. А.И. Воейкова, (регулярный выпуск с 1961 г.)

6. Актинометрический ежегодник / ГГО им. А.И. Воейкова. J1.: Гидрометеоиздат, 1939, 1940, 1956, 1961-1968.

7. Климатологический справочник СССР: Метеорологические данные за отдельные годы. Солнечная радиация и солнечный баланс. J1.: Гидрометеоиздат, 1964.

8. A.Angstrom. Solar and terrestrial radiation. Q.J.R. Met.Soc., v. 50, p. 121125, 1924.

9. Пивоварова З.И., Стадник B.B. Климатические характеристики солнечной радиации как источника энергии на территории СССР. J1.: Гидрометеоиздат. 1988. 292 стр.

10. Берлянд Т.Г. Распределение солнечной радиации на континентах. JL: Гидрометеоиздат, 1961.

11. Тарнижевский Б.В. Определение показателей работы солнечных установок в зависимости от характеристик радиационного режима. Теплоэнергетика. Вып.2, с. 18-26, 1960.

12. Даффи Д.А., Бекман У.А. Тепловые процессы с использованием солнечной энергии. М.: Мир. 1977, 429 стр.

13. Бекман У., Клейн С. Даффи Д. Расчет систем солнечного теплоснабжения. М.: Энергоиздат. 1982, стр. 27-38.

14. Системы солнечного тепло- и хладоснабжения. Под ред. Э.В.Сарнацкого, С.А.Чистовича. М.: Стройиздат. 1990.

15. Тарнижевский Б.В., Алексеев В.Б., Кабилов З.А., Абуев И.М. Солнечные коллекторы и водонагревательные установки. «Теплоэнергетика», 1995, №6, стр. 48-51.

16. Тарнижевский Б.В., Абуев И.М. Технический уровень и освоение производства плоских солнечных коллекторов в России. «Теплоэнергетика», 1997, №4, стр. 13-15.

17. Фугенфиров М.И. Использование солнечной энергии в России // Теплоэнергетика. 1997, №4, стр. 6-12.

18. Васильев A.M., Ландсман А.П. Полупроводниковые фотопреобразователи. М.: Сов. Радио. 1971. 248 стр.

19. Лидоренко Н.С., Евдокимов В.М., Стребков Д.С. Развитие фотоэлектрической энергетики. М.: Информэлектро. 1988. 52 стр.

20. P.J.Verlinden, R.M.Swanson, R.A.Grane. Progress in Photovoltaics. 1994, N2, p. 143.

21. J.Zhao, A.Wang, M.A.Green. Progress in Photovoltaics. 1994, №2, p. 227.

22. Slifer L.Jr. Comparative values of advanced space solar cells. Conf. Rsc. 16th IEEE Photovolt. Spec. Conf., San Diego. Calif. 1982. p. 222-227.

23. Green M et al. Towards a 700 mV silicon solar cell. Conf. Rec. 16th IEEE Photovolt. Spec. Conf., San Diego. Calif. 1982. p. 1219-1222.

24. Разработка обосновывающих материалов по развитию нетрадиционной энергетики в 1993 2000 гг. и производству необходимого оборудования. АО ВИЭН. Москва, 1993.

25. Стребков Д.С., Безруких П.П. Новые экологически чистые энергетические технологии. Всероссийский энергетический форум «ТЭК России в 21 веке. Актуальные вопросы и стратегические ориентиры» 18-19 декабря 2002 г. Сборник докладов М.2002, стр. 9598.

26. Стребков Д.С., Безруких П.П. Возобновляемая энергетика: для развивающихся стран или для России? Энергетика и промышленность России. Спб., март 2002, №3(19), стр. 10.

27. Стребков Д.С., Безруких П.П. Возобновляемая энергетика в третьем тысячелетии. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии. Сборник аналитических и нормативных материалов. Книга 1 / Под общ. ред. Безруких П.П. М: АМИПРЕСС, 2002, стр. 52-62.

28. Bezrukikh P.P., Strebkov D.S., Tyukhov I.I. Reneweable Energy for Russian Economy Problems and Goals: The 4-th ISES Europe Solar Congress. June 23-26, 2002, Proceedings Univercity of Bologna, Bologna, Italy, 6 p.p.

29. Bezrukikh P.P., Strebkov D.S. et. al. 2001. G8 Reneweable Energy Task Force Chairmens Report. 61 p.p. Chairmens Report ANNEXES. 75 p.p. Printed by the Italien Ministry of Environment, 2001.

30. Bezrukikh P.P., Strebkov D.S. Reneweable Energy in the Third Millennium: Outlook From Russia. Materials of Buisness and Technical Seminar for Power Engineering. South Africa, Capetown, October, 16-17, 2002. 5p.p.

31. Безруких П.П., Стребков Д.С. Нетрадиционная возобновляемая энергетика в Мире и России. Состояние, проблемы, перспективы //Энергетическая политика. 2001, вып.З. стр.3-22.

32. Безруких П.П., Стребков Д.С. Перспективные технологии возобновляемой энергетики.У1 симпозиум «Электротехника 2010» том 1,- М. ТРАВЭК, ВЭИ, 2001, стр. 104-108.

33. Strebkov D.S., Tveryanovich E.V., Tukhov I.I., Irodionov A.E., Bezrukikh P.P. PV-Thermal Static Concentrator Modules Proceedings of the Solar 2002 Conference. Reno/Sparks Nevada. June 12-20, 2002. Editor R. Campbell-Howe 2002. 7 p.p.

34. Strebkov D.S., Bezrukikh P.P., Kozlov V.B. Reneweable Energy for Rural Energy Applications in North-East Europe. Helsinki > Finland 14-17 April, 1997 p. 26-27. (англ.)

35. Стребков Д.С., Кидяшев Ю.К., Задцэ В.В., Безруких П.П. Метод изготовления • солнечного фотоэлектрического модуля. Пат. РФ № 2130670 от 24.03.1998, П.Б. № 14 20.05.2000.

36. Mills D.R. Guitronich J.E. Ideal Prism Solar Concentrator // Solar Energy, 1978, vol. 21, p. 423-430. *

37. Безруких П.П., Стребков Д.С., Тверьянович Э.В., Артемов А.А., Петар Ракин, Камышева С.А. Солнечный фотоэлектрический модуль с концентратором энергии (варианты). • Патент РФ № 2133414 от 29.04.1998 г. // БИ №20, 1999.

38. Bezrukikh P.P., Sokolski А.К., Strebkov D.S., Tarasov V.P. Solar Photovoltaic plant for Valaam Island. 7 th International Conference, North Sun 97, June 9-11, 1997, Espoo-Otaniemi, Finland, vol. 1. Helsinki, 1997 p. 209-214.

39. Безруких П.П., Стребков Д.С., Тверьянович Э.В., Артемов А.А. Солнечный фотоэлектрический модуль с концентратором и способ его изготовления. Патент РФ № 2130669 от 23.01.1998 г. // БИ №14, 1999.

40. Стребков Д.С., Безруких П.П., Тверьянович Э.В., Малахов А.В., Камышева С.А. . Солнечный фотоэлектрический модуль с концентратором. Патент РФ № 2133927 от 31.03.1998 г. // БИ №21, 1999.

41. Безруких П.П., Стребков Д.С., Тверьянович Э.В., Иродионов А.Е. Солнечный фотоэлектрический модуль (варианты). Патент РФ № 2133415 от 29.04.1998 г. // БИ №20,1999.

42. Безруких П.П., Стребков Д.С., Тверьянович Э.В., Берсенев М.А., Кидашев Ю.К. Солнечный фотоэлектрический модуль с концентратором. Патент РФ № 2134849 от 12.03.1998 г. // БИ №23, 1999.

43. Стребков Д.С., Тверьянович Э.В., Кивалов С.Н., Безруких П.П. Солнечный фотоэлектрический модуль с концентратором. Патент РФ № 2168679 от 24.01.2000 г. // БИ №16, 2001.

44. Безруких П.П., Беленов А.Т., Кивалов С.Н., Поляков В.И., Стребков Д.С., Тверьянович Э.В. Солнечный модуль с концентратором. Патент РФ № 2191329 от 20.02.2001 г. // БИ №29, 2002.

45. Стребков Д.С., Безруких П.П., Тверьянович Э.В. Солнечный модуль с концентратором. Решение о выдаче патента по заявке № 2001101638/06 от 23.01.2003 г. МКН7 F 24J2/14

46. Стребков Д.С., Безруких П.П., Иродионов А.Е. Солнечный модуль с концентратором. Решение о выдаче патента по заявке № 2001107068/06 от 23.01.2003 г. МКИ7 F 24J2/14

47. Стребков Д.С., Тверьянович Э.В. Концентрирующие системы для солнечных электростанций. // Теплоэнергетика, 1999, №2, стр. 10-15

48. Photovoltaic Systems Design Manual Canadian Photovoltaics Industries Association. March, 1991, p. 81-82.

49. Александрова А.Г., Полянская В.А. Ветроэнергетические ресурсы Воронежской области // Воронежский гос. университет. 1954. Т. 30. стр. 33-40.

50. Методы разработки ветроэнергетического кадастра. М.: Изд. АН СССР. 1963. 196 стр.

51. Борисенко М.М., Заварина М.В. Вертикальные профили скоростей ветра по измерениям на высотных мачтах //Тр. ГГО, Вып. 210. JL: Гидрометеоиздат. 1967. стр. 11-20.

52. Борисенко М.М. Вертикальные профили ветра и. температуры в нижних слоях атмосферы//Тр. ГГО, Вып. 320. JL: Гидрометеоиздат. 1974. 205 стр.

53. Заварина М.В. Расчетные скорости ветра на высотах нижнего слоя атмосферы. JL: Гидрометеоиздат. 1971. 163 стр.

54. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М.: Наука. 1964. 576 стр.

55. Зубарев В.В., Минин В.А., Степанов И.Р. Использование энергии ветра в районах Севера. JL: Наука. 1989. 208 стр.

56. Справочник по климату СССР. Вып. 1, ч.З. Ветер. JL: Гидрометеоиздат. 1965. 306 стр.

57. Справочник по климату СССР. Вып. 2, ч.З. Ветер. JL: Гидрометеоиздат. 1966. 120 стр.

58. Справочник по климату СССР. Вып. 3, ч.З. Ветер. JL: Гидрометеоиздат. 1966.271 стр.

59. ПодтягинМ.Е. Ветер и метсеть//Вестн. ЕГМС. 1934. № 2. стр. 4-6.

60. Гриневич Г.А. Опыт разработки элементов малого ветроэнергетического кадастра Средней Азии и Казахстана. Ташкент: Изд. АН УзССР. 1952. 151 стр.

61. Минин В.А. Основные элементы ветроэнергетического кадастра севера европейской части СССР // Проблемы энергетики Мурманской области и соседних районов. Апатиты: КФ АН СССР. 1980. стр. 135151.

62. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Т. VI. Гидродинамика. М.: Наука. 1988. 736 стр.

63. Методика определения ветроэнергетических ресурсов и оценки эффективности использования ветроэнергетических установок на территории России и стран СНГ // Рекомендации по стандартизации. Нетрадиционная энергетика. Ветроэнергетика. М. 1994. 78 стр.

64. Рекомендации по определению климатических характеристик • ветроэнергетических ресурсов. Л.: Гидрометеоиздат. 1989. 80 сстр.

65. Wind Energy Resource Atlas of the United States. Pacific Northwest Laboratory. Richland. Washington 99352. DOE/CH 10094-4. March 1987. .

66. Wegley H.L., Ramsdell J.V., Orgill M.M., Drake R.L. A Siting Handbook for Small Wind Energy Conversion Systems. US DOE. Battelle. 1980.

67. Безруких П.П., Безруких П.П.(мл). Что может дать энергия ветра. Ответы на 33 вопроса. М.: НИЦ "Инженер", 1998. 48 стр.

68. Шефтер Я.И. Ветроэнергетические агрегаты. М.: Машиностроение. 1972. 287 стр.

69. J.O.G. Tande, J.C.Hansen. The Economics of Wind Power in Local Power Systems. Riso National Laboratory. Roskilde. Denmark. August 1991.

70. Безруких П.П. О необходимости развития нетрадиционной энергетики, «Электрические станции», 1991 г., №11, стр. 72-76.

71. Безруких П.П. Нетрадиционная энергетика и перспективы ее развития, «Промышленная энергетика», 1992 г., №1, стр. 4-9.'

72. Безруких П.П. Нетрадиционная энергетика. Мифы, реальность, возможности, «Энергия. Экономика. Техника. Экология», 1994 г., №2, с. 19-21, 1994 г., №3, с 7-13, 1994 г., №4, с. 19-21.

73. Безруких П.П. Почем нынче ветер? «АВОК», 1994 г., №3/4, с. 15-16.

74. Безруких П.П., Бушуев В.В. Российский путь от большого к малому, «Энергия и сырье прил. к журналу «Деловые люди», октябрь 1994 г., с. 51-54.

75. Безруких П.П., Бусаров В.Н. Перспективы энергосбережения за счет возобновляемых источников энергии. Сборник «Экономика ТЭК России», вып. 2, 1993 г., с. 33-42.

76. Безруких П.П., Цецерин Ю.А. Нетрадиционная энергетика. Сборник «Экономика ТЭК России», 1993 г., с 1-63.

77. Безруких П.П. п. 2.5. Нетрадиционные источники энергии и задачи их использования с. 114-120, п. 9.4 Нетрадиционные энергетика, с. 350358. Новая энергетическая политика России / Под общ. ред. Шафранника Ю.К. М.: Энергоатомиздат, 1995.

78. Безруких П.П. Экономические проблемы нетрадиционной энергетики. «Энергия. Экономика. Техника. Экология», 1995 г., №8, с. 2-5.

79. Bezrukikh P.P., Vissarionov V.I. Concept of development of small and untraditional power systems in Russia. Biofiiel for sustainable development. Proceedings of the second international seminar 7-9 March1994 Kontiolahti c.55-62, Finland.

80. Безруких П.П. Ветроэнергетика Европы: факты и комментарии. «Энергия. Экономика. Техника. Экология», 1996 г., №8, с. 25-30.

81. Ковалев А.А. "Технологии и технико-энергетическое обоснование производства биогаза в системах утилизации животноводческих ферм". Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук, ВИЭСХ, 1998.

82. Безруких П.П., Плужников О.Б. Всемирный солнечный Саммит -наступает стадия реализации проектов, «РСЭ-информ», 1996 г., №3, с. 15-17.

83. Безруких П.П. Седьмая международная конференция по солнечной энергетике в высоких широтах (Северное сияние-97), «РСЭ-информ», 1997 г., №3, с. 28.

84. Безруких П.П., Плужников О.Б. Крайний Север будет обеспечен энергией, «РСЭ-информ», 1996 г., №4, стр.18.

85. Bezrukikh P., Irodionov A., Sokolski A., Strebkov D., Tarasov V. Solar photovoltaic plant for Valaam Island. 7-th Intarnational Conference on Solar Energy at Hight Latitudes. Espoo-Otaniemi, Finland, June 9-11, 1997, Procceedings Volumel, p 209-214.

86. Безруких П.П. Состояние и пути развития малой и нетрадиционной энергетики, «Механизация и электрификация сельского хозяйства», 1997 г., №4, с. 9-12.

87. Безруких П.П., Безруких П.П.- мл. Ветроэнергетика и окружающая среда, «Энергия. Экономика. Техника. Экология», 1997 г., №6, стр. 12-17.

88. Безруких П.П., Дорогина Т.М. Нетрадиционная энергетика Индии, «Механизация и электрификация сельского хозяйства», 1997 г., №6, стр. 22-25.

89. Безруких П.П. Нетрадиционная энергетика. Российский Химический журнал. Том. XLI, 1997 г., №6, стр. 82-92.

90. Безруких П.П. Использование возобновляемых источников энергии в России, «Возобновляема энергетика», 1997 г., №1, стр. 19-20.

91. Безруких П.П., Безруких П.П. мл. Ветроэнергетика мира, «Возобновляемая энергетика», 1998 г., №2, стр. 9-18.

92. Безруких П.П., Арбузов Ю.Д., Борисов Г.А., Виссарионов В.И., Пузаков В.А., Сидоренко Г.И., Шпак А.А. Ресурсы и эффективность использования возобновляемых источников энергии в России, Санкт-Петербург, изд. «Наука» 2002 г., 314 стр.

93. Сборник аналитических, методических и нормативных материалов под редакцией Безруких П.П. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии, Москва, Амипресс, 2002 г., книга №. 2, 280 стр.

94. Безруких П.П., Старков А.Н., Ландберг Л. (Дания), Борисенко М.М. Атлас Ветров России. Russian Wind Atlas. На русском и английском языках, Москва «Можайск-Терра», 2000 г., 560 стр.

95. Безруких П.П. Российский рынок ветроэнергетических установок, «Механизация и электрификация сельского хозяйства», 1997 г., №4, стр. 19-21.

96. Безруких П.П., Безруких П.П.-мл. Состояние и тенденции развития ветроэнергетики мира, «Электрические станции» №10, 1998 г., стр. 58-64.

97. Bezroukikh P.P The Role of Wind Energy in the Program of Power supply for Northen Russian territories. Ewea Special Topic Conference 95. «The Economics of Wind Energy» 5-7 September 1995, Finland, Collection of Papers, p. CB1-CB6.

98. Безруких П.П. Сегодня и завтра нетрадиционной энергетики в СССР, «Энергетическое строительство», 1991 г., № 1, стр.12-16.

99. Безруких П.П. Об энергетической эффективности нетрадиционной энергетики, «Энергетическое строительство», 1992 г., № 3, 1991 г., стр.7-12.

100. Безруких П.П., Церерин Ю.А., Пашков Е.В., Плущевский М.Б. О разработке комплекса нормативных документов в области нетрадиционной энергетики «Энергетическое строительство», 1993 г., №12, стр. 18-23.

101. Безруких П.П., Безруких П.П.- мл. Что может дать энергия ветра. Ответы на 33 вопроса брошюра, изд. НИЦ «Инженер», Москва, 1998 г., Москва, изд. «Недра» , 2002 г., 39 стр.

102. Безруких П.П. Нетрадиционная возобновляемая энергетика — взгляд в будущее, «Нефтяное хозяйство», 2001 г., N3, стр. 10-14.

103. Безруких П.П. Ветра и Солнца хватит на всех, «Нефтегазовая вертикаль», 2001 г., №16, стр.82-86.

104. Безруких П.П., Сидоренко Г.И., Борисов Г.А. Использование и оценка ресурсов древесного топлива в России. Известия Академии Наук, Энергетика, 2002 г., №6, с. 24-35.

105. Безруких П.П. Зачем России возобновляемые источники энергии?• Журнал, «Энергия. Экономика. Техника. Экология», 2002 г., №10,стр. 2-8, 2002 г., №11, стр. 2-8.

106. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии (аналитический доклад), «Энергосбережение и проблемы энергетики Западного Урала, 2002 г., №3(14), стр. 25-30.

107. Дьяков А.Ф., Перминов Э.М., Шакарян Ю.Г. Ветроэнергетика России. Состояние и перспективы развития. Издательство МЭИ, 1996 г., 219 стр.

108. Дьяков А.Ф., Прокуроров Н.С., Перминов Э.М. Калмыцкая опытная ветроэлектростанция. «Электрические станции», 1955, №2.

109. Шакарян Ю.Г. Асинхронизированные синхронные машины. М.: Энергоатомиздат, 1984 г.

110. Математическое моделирование электромагнитных процессов асинхронизированного генератора ветроэлектрической установки / Е.Г. Плахтына, Ю.Г. Шакарян, А.В. Пиковский и др. / Электричество №8, 1992, стр. 27-31.

111. Шефтер Я.И. Использование энергии ветра. М.: Энергоатомиздат, 1983, 199 стр.

112. Сидоров В.В. Ветроэнергетические установки и системы. Центр международных проектов Госкомприроды СССР, Москва, 1990Ю 167 стр.

113. Сидоров В.И., Сидоров В.В., Кузнецов М.В. Об использовании ветроэнергетических ресурсов. Известия АН СССР №3 Энергетика и транспорт. М.: Наука, 1990. :

114. В.Н. Андрианов, Д.Н. Быстрицкий, К.П. Вашкевич, Секторов В.Р. Ветроэлектрические станции. Под общ. ред. В.Н. Андрианова, ГЭИ, 1960, 320 стр.

115. Секторов В.Р. Балаклавская опытная ветроэлектрическая станция. «Э лектричество», 1933, №2 и №19.

116. В.А. Минин, B.C. Дмитриев. Перспективы развития ветроэнергетики на Кольском полуострове. КНЦ РАН, Аппатиты, 1998, 98 стр.

117. Минин В.А. Основные элементы ветроэнергетического кадастра Севера Европейской части СССР / Проблемы энергетики Мурманской области и соседних районов / Аппатиты, 1980, с. 135-151.

118. Доброхотов В.И., Шпильрайн Э.Э. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии. Проблемы и перспективы. «Теплоэнергетика», 1996, №5, стр. 2-9.

119. Rehfeldt К. Windenergie nutzung in der Bundesrepublin Deutchland. -Stand 30.06.1996 mit einem Ausblien auf die welfweite Eutwicklung. DEWI Magazin, 1996 №9, s. 15-27.

120. Frithjof Staip. Jahrbuch Emeuerbare Energieu 2000. Stitung Energieforschung Baden Wurteinberg.

121. Paul Gipe. Wind power for home and business. Renewable energy for the 1990s and Beyond. Chelsea Green Publishing Company. Post Mills, Vermont, 1993.

122. IEA Wind Energy Annual Report. 2001, International Energy Agency (IEA) Executive Committee for the Implementing Agreement for Cooperation in the Research and Development of the Wind Turbine Systems, May 2002.

123. IEA. World Energy Outlook, 2000.

124. European Commission (1997a), Communication from the Commission: Energy from the Future: Renewable Energy Sources White Paper for a Community Strategy and Action Plan (COM (97) 599 final of 26.11.1997), Brussel.

125. Renewable Energy in India. Business Opportunities. Ministry of Non Conventional Energy Sources, 2001, p. 111.

126. Wind Force 10. A blueprint to achieve 10% of the world's electricity from wind power by 2020. EWEA, October, 1999, p. 54.

127. Tony Bridgwater. Liquid fuels and chemicals from biomass by fast pyrolysis. The world directory of Renewable Energy Suppliers and Services, 1998. Jams and Jams, 1998, p.p. 69-74.

128. Henrik Lunberg, Michael Morris, Erik Rensfelt. Biomass gasification for Energy Production. The world directory of Renewable Energy Suppliers and Services, 1998. Jams and Jams, 1998, p.p. 75-82.

129. Н.Ю. Иванова, Т.Ф. Тугузова, С.П. Попов, Н.А. Петров. Малая энергетика Севера. Новосибирск, Наука, 2002, 187 стр.

130. Г.А. Борисова, Г.И. Сидоренко. «Энергетика Карелии» Современное состояние, ресурсы и перспективы развития, г. Санкт-Петербург, «Наука», 1999 г., 304 стр.

131. Троицкий А.А. Топливно-энергетический комплекс и экономика страны. Энергия, 1996, №7, стр. 2-7.

132. Малая гидроэнергетика. Л.П. Михайлов, Б.Н. Фельдман, Т.К. Марканова и др.; под ред. Л.П. Михайлова, М.: Энергоиздат, 1989, 184 стр.

133. Водноэнергетические и воднохозяйственные расчеты. Под ред. В.И. Виссарионова. М.: Изд-во МЭИ, 2001, 56 стр.

134. Малинин Н.К., Райн Б.И. Исследование современных методик оценки энергоэффективности инвестиций и- выявление их особенностей применительно к объектам нетрадиционной и малой энергетики России. М.: 1997, 14 стр. Доп. в ВИНИТИ, № 1682-В97.

135. Н.К. Малинин. Теоретические основы гидроэнергетики. М.: Энергоатомиздат, 1988, 312 стр.

136. Шпильрайн Э.Э., Малыменко С.П., Кулешова Г.Г. Введение в водородную энергетику. М.: Энергоатомиздат, 1984.

137. Елистратов В.В. «Энергетика возобновляемых источников в XXI веке», стр. 6-12. Сборник материалов Международного научно-технического семинара «Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии в XXI столетии» г. Сочи, 2001, под ред. В.П. Садинова.

138. Елистратов В.В., Константинов И. А., Панфилов А.А. Расчет фундаментов ветроэнергетических установок. Часть 1. Учебное пособие. Изд-во СПбГТУ, 2001.

139. В.И. Виссарионов, Л. А. Золотов / Экологические аспекты возобновляемых источников энергии. Учебное пособие. М.: Изд-во МЭИ, 1996, 157 стр.

140. Бреусов В.П., Елистратов В.В. Обоснование комбинированных систем, работающих на энергии возобновляемых источников. Известия Академии наук. Энергетика №6, 2002, стр. 36-40.

141. М.И. Валов, Б.И. Казанджан. Системы солнечного теплоснабжения. Изд-во МЭИ, 1991, 140 стр.

142. В.В. Алексеев, Н.Н. Рустамов, К.А. Рустамов. Гелиоэнергетика: анализ состояния, перспективы развития, воздействие на окружающую среду. Труды МГУ. М.: «Промысел», 1995 г.

143. И.М. Дворов. Геотермальная энергетика. Изд-во «Наука», 1976, 192 стр.

144. Ю.М. Голоднов, А.В. Пиковский. Генераторы для ветровых, малых гидравлических и приливных электростанций. Итоги науки и техники. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. Том 3. М.: ВИНИТИ, 1992 г., 99 стр.

145. А.А. Шпак, И.М. Мелькановицкий, А.И. Серенеников. Методы изучения и оценки геотермальных ресурсов. М.: «Недра», 1992, 316 стр.