Чрезвычайные ситуации и влияние энергетики возобновляемых источников энергии на качество жизни в период их прохождения (часть 2)

ЧАСТЬ 2

ФАКТОРЫ, УСИЛИВАЮЩИЕ ВОЗМОЖНЫЕ НЕГАТИВНЫЕ ВЛИЯНИЯ

ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ НА КАЧЕСТВО ЖИЗНИ

Для решения краткосрочной энергетической безопасности, в которую составной частью входит ликвидация и восстановление производств и быта населения после чрезвычайных ситуаций, развитые зарубежные страны в последние два – три десятилетия создали на своих территориях как минимум 90 – суточные стратегические запасы сырой нефти. Размещаются они в подземных хранилищах.

США стратегический запас нефти начали создавать после потрясений мирового нефтяного рынка в 1970-е годы и к настоящему времени довели его до 80 млн т. Это примерно 20 % годового потребления нефти страны. И стратегический нефтяной запас, и 62 подземных резервуара, в каменной соли, в которых он хранится, являются федеральной собственностью США.

В Саудовской Аравии предполагают создать стратегические запасы в объеме 12 млн баррелей, состоящих из хранилищ бензина, дизельного и авиационного топлива. Хранилища будут представлять собой защищенные подземные емкости на глубине200 мс системой тоннелей, коммуникаций и жизнеобеспечения. Общая стоимость проекта оценивается в 3 млрд $.

В2008 г. Китай и Индия заявили о планах создания стратегических запасов нефти.

Китай в отдельные «тревожные» периоды времени закупает нефти больше обычного — для пополнения своих сырьевых запасов. Руководство страны, не слишком уверенное в стабильности доллара, переводит часть валютных резервов в сырьевые активы — ту же нефть, золото, медь.

В России стратегического запаса нефти нет вовсе. Незначительные хранилища аварийного запаса моторных топлив (в основном оборонного назначения), сооруженные в 60 – 70 гг. XX в., почти все оказались за пределами нынешней её территории. В этих условиях создание стратегического запаса нефти для современной России представляется насущной необходимостью и одной из важнейших предпосылок экономической независимости и безопасности в наступающем столетии.

Между тем Природа одарила Россию частью крупнейшего в мире Прикаспийского соляно-купольного бассейна (на глубинах от 300 до1000 мв виде соляных куполов мощностью более1000 м) на территории Астраханской области – важнейшего геополитического региона, интенсивного развития нефтегазодобычи и нефтегазопереработки, перекрестка транспортных коммуникаций юга России. Благоприятные геологические условия большинства из более 50 расположенных здесь солянокупольных структур и поднятий позволяют соорудить методом подземного растворения не менее 250 подземных хранилищ, аналогичных по технологии сооружения и эксплуатации, подземным хранилищам США.

В процессе разработки полостей подземных резервуаров реально осуществилась бы промышленное крупномасштабное производство сотен миллионов тонн технической, кормовой и пищевой соли, реальный дефицит которой в России в последние годы вынуждает импортировать ее из Белоруссии и Украины.

Представляется, что проблема создания стратегического запаса нефти России по своему значению для будущего страны заслуживает федеральной целей программы [7]. Создание стратегических запасов топлива полностью отвечают российской действительности.

Для выживания населения в экстремальных условиях, связанных, с внезапным прекращением энергообеспечения как по вине террористов или вследствие технократической аварии (разрушения ГЭС, ТЭЦ, ТЭС) самым необходимым видом энергии, для зимнего периода, является тепло и вода, а для летнего периода — вода.

Причем та часть населения, которая привыкла получать тепло и воду централизованно, в чрезвычайной ситуации не способна предпринимать адекватные действия для выправления ситуации. А вот населению местностей, которые не обеспечены надлежащим гарантированным энергоснабжением, в повседневной жизни заведомо тяжелее, но они более всего подготовлены к чрезвычайным ситуациям. Ведь порой вместо развития производства, и обустройства быта они думают, как сохранить жизнеспособность. Быть постоянно начеку — тяжело. Жители таких поселений чаще ведут борьбу за выживание, а не приносят пользу обществу. А ведь надлежащим образом обеспеченное энергией население выгодно государству: оно не отвлекается, не тревожится, не раздражается по мелочам, а уверенно делает свое дело, участвует, в развитии местности, региона, страны.

Кроме того, каждой аварии присущи свои особенности. Так при аварии на Саяно-Шушенской ГЭС жители поселков, расположенных вдоль реки Енисей, и городов Саяногорск и Абакан и др. ночи проводили в горах, боясь прорыва плотины ГЭС.

Если зимой тепло необходимо для того, чтобы просто не замерзнуть, то вода необходима всегда для исключения вспышки инфекционных заболеваний. Расход питьевой воды, в быту следующий: для питья и приготовления пищи — 5 %; в смывном бачке туалета — 43 %; в душе и ванной — 34 %; для мытья посуды — 6 %; на стирку 4 %; уборку квартиры — 3 %; прочие нужды, включая полив газонов и мытье машин — 5 %. Принимая душ, человек в течение 5 мин расходует в среднем100 лводы, наполняя ванну, вы расходуете 150 –200 л. Каждый разовый слив в туалете — это 8 –10 л.

Общемировая статистика такова: средняя стоимость 1 м³ воды примерно равна стоимости1 л бензина.

Следовательно, оснащение населения элементами самоэнергообеспечения, на период чрезвычайных ситуаций и специальные знания людей (предпринимателей, взрослых, пенсионеров, детей), которые получают энергию от этих ГЭС, АЭС, ТЭЦ и живут рядом, должно отличаться от готовности к экстремальным периодам людей, которые живут рядом с химическим комплексом. А возможности людей, живущих в зонах других потенциально возможных чрезвычайных природных и техногенных ситуаций должно отличаться от двух первых названных категорий.

Также энергетическая безопасность объектов, требующих повышенной надежности энергоснабжения (учреждения здравоохранения, детские сады и школы, банки, гостиницы, спортивные сооружения и т.п.), должна отличаться от энергетической безопасности полевого стана.

В настоящее время в теплоэнергетике основным теплоносителем является вода, получаемая из природных источников и содержащая большое количество различных примесей — от растворенных минеральных солей до органических соединений. При работе теплообменного оборудования примеси выделяются в твердую фазу как в виде накипи (отложения непосредственно на поверхности), так и в виде шлама. Отложения вызывают ухудшение теплопередачи, уменьшение проходных сечений оборудования и трубопроводов, что приводит к снижению эффективности работы оборудования (перерасходу топлива, перегреву металла и т.д.).

На большинстве предприятий теплоэнергетики для предотвращения образования отложений обычно проводят предварительную химическую обработку воды, но данные мероприятия не обеспечивают 100 % защиты от отложений. Поэтому в теплообменном оборудовании постоянно происходит образование различных отложений, ухудшающих его работу и требующих периодической очистки. Причем образование таких накипных отложений по периметру труб неравномерно. Обычно с «огневой» стороны их толщина в 2 – 3 раза больше. Следовательно, при проведении химической очистки кислотой часть поверхности труб очистится раньше, и кислота будет реагировать с чистым металлом, подвергая его коррозии. Коррозионные процессы протекают более активно в заклепочных и вальцованных соединениях, сварных швах и т.д., выводя из строя их в первую очередь.

При авариях, сопровождаемых потерями огромного количества обработанной, технологически чистой воды, восполнение ею системы обычно происходит без надлежащей очистки, что может при дальнейшей эксплуатации системы привести к серьезным последствиям (авариям), в корне отличающимся от предшествующих аварий. При проведении химической очистки теплообменных поверхностей на сегодняшний день, нельзя не отметить присущих им серьезных недостатков:

• необходимость останова оборудования, сбора специальных промывочных схем с трубопроводами, арматурой, насосами и ёмкостями;

• расход дорогостоящих реагентов и воды для собственно промывок и последующих отмывок поверхностей нагрева;

• невозможность эффективной очистки оборудования, из-за неравномерного распределения накипи по поверхности нагрева, как следствие — неполное удаление накипи;

• необходимость пассивации (защиты от коррозии) металлических поверхностей после химочистки;

• износ металла вследствие коррозионных процессов после трех-четырех химочисток;

• образование большого объема сточных вод, зачастую содержащих токсичные вещества;

• очистка не является препятствием к образованию с первого же дня эксплуатации оборудования, после её проведения, накипи снова.

При эксплуатации тепловых сетей вместе с водой в грунт попадают ингибиторы, добавляемые в воду для исключения известковых отложений.

К негативной деятельности централизованного теплоснабжения, провоцирующую возникновение чрезвычайных ситуаций, необходимо отнести также и сброс в водоемы следующих видов сточных вод:

сточные воды химической очистки питательной и подпиточной воды и установок для очистки конденсата;

воды, загрязненные нефтепродуктами, в основном мазутного хозяйства;

воды от обмывок наружных поверхностей нагрева паровых и водогрейных котлов;

отработанные растворы после химочистки оборудования котельных;

воды гидрошлакозолоудаления котельных, сжигающих твердое топливо;

коммунально-бытовые и хозяйственные воды;

дождевые и паводковые воды с территории котельной.

А вот чем оборачивается триумфальное шествие во второй половине ХХ века ядерной энергетики.

В начале ХХІ века на первый план в мире вышла одна из сложнейших проблем — вывод из эксплуатации объектов ядерной энергетики и непосредственно связанная с ним проблема изоляции и захоронения радиоактивных отходов.

В области обращения, с радиоактивными отходами в мире нет общепризнанных решений по их надежной изоляции от окружающей среды и окончательному захоронению. Обеспечение защиты окружающей среды, населения и персонала, в частности, представляет собой экономическую, техническую и организационную задачу мирового масштаба.

Из сказанного выше следует, что для повышения эффективности противодействия существующим угрозам необходима надежная защита от всевозможных видов внешних и внутренних угроз, в том числе за счет полной или частичной автономности энергоснабжения объектов производства и быта, чего в настоящее время практически нигде нет.

Государство на данном этапе развития распределенной (локальной) энергетики должно оказывать ей экономически обоснованную, сбалансированную помощь при решении ею, социальных проектов.

При наличии независимого источника энергии, не так страшны любые формы дискриминации в части доступа к электрическим и тепловым сетям. Не страшны любые виды протекционизма, а также привилегий, как отдельным категориям населения, так и отдельным видам производств, в доступе к энергии (например, во время посевной и уборочной очень часто потребности в топливе удовлетворяются в первую очередь только посевной и уборочной техники). В этот период снабжение топливом автотранспорта  даже учреждений здравоохранения отодвигается на второй план.

Энергонезависимость позволяет строить отношения с поставщиками товаров и услуг на взаимовыгодной основе, и добросовестно исполнять свои обязательства перед партнерами. Нивелируются спекуляции топливом при их дефиците.

Частичная обеспеченность энергией позволяет не допускать широкомасштабных действий должностных лиц на извлечение ими личной выгоды при заключении договоров на поставку топлива. Снижаются риски возникновения корпоративных конфликтов.

В процессе эксплуатации локального энергогенерирующего оборудования, особенно энергетики возобновляемых источников энергии (ВИЭ) выстраиваются партнерские отношения между населением и администрациями территориальных образований, исключающие иждивенческие настроения.

При рассмотрении долгосрочных перспектив развития энергетики ВИЭ следует предусмотреть, что в среднесрочной перспективе в связи с ухудшающейся демографической ситуацией возрастные рамки, определяющие аудиторию социальной поддержки, могут расширяться, и в этом случае поддержка может выражаться социальной помощью в натуральном виде — в виде дифференцированных видов энергии. Благотворительная деятельность в этом случае будет в поставках различных видов энергии, как престарелым людям, так и в школы, интернаты, дома престарелых, роддома, дома детского творчества и т.д.

В настоящее время к факторам, сдерживающим более широкое использование индивидуальных систем энергоснабжения, следует отнести консерватизм покупателей товаров широкого потребления.

Повышать долю населения, ориентированную на приобретение высокотехнологичной продукции не так просто. Новаторство, особенно в сфере малой энергетики ВИЭ, может быть весьма рискованным делом, т.к. суперконсеваторов по данным исследований в США, как правило, в 6 раз больше, чем суперноваторов. Хотя новаторы и суперноваторы в сумме составляют 16 % (рисунок 1).

Рисунок 1. Характеристика американскими маркетологами категорий покупателей любого товара широкого потребления [8]

Однако следует отметить, что в законодательном плане проделана определенная работа, которая должна оказывать положительное влияние на использование возобновляемых и вторичных топливно-энергетических ресурсов для стабилизации положения в социосфере, как части биосферы, рисунок 2.

Перспективы дальнейшего развития энергетики в её нынешнем виде, очень относительны, т.к. освобождения от возможных эколого-энергетических и ресурсных кризисов она не обеспечивает. Рисунок 2 – Структурирование термина «Требования общества» (согласно ИСО 8402)

Современная технологическая энергетическая система любого уровня (от индивидуального хозяйства до государственного предприятия) должна соответствовать международному «Требованию общества» по ГОСТ Р 51750—2001, на основе четырех аспектов деятельности: производственно-технологической, экологической, социальной и ресурсной (рис. 2). Как видно из рисунка 2 каждая современная технологическая энергетическая система любого уровня должна предопределяет эффективность функционирования энерготехнической системы более высокого уровня, влияющей, в свою очередь, на облик техносферы и качество биосферы.

Такие требования общества, можно выполнить только тогда, когда генерирующая система любого уровня будет иметь коэффициент энергетической эффективности намного превышающего, единицу (коэффициент энергетической эффективности генерирующей установки — это отношение энергии, выработанной установкой в течение всего срока службы, к энергии, затраченной на создание и функционирование этой установки, включая энергию топлива). Для энергоустановок, использующих ископаемое топливо, коэффициент энергетической эффективности всегда меньше коэффициента полезного действия, т.е. существенно меньше единицы. Для энергетических установок, функционирующих на основе возобновляемых и вторичных ТЭР, коэффициент энергетической эффективности больше единицы и достигает значений 5 – 10. Это и является истинной причиной, почему энергетика ВИЭ может и должна стать основой жизнеобеспечения в чрезвычайных ситуациях — привозное топливо ей необходимо в минимальных объемах.

С расширением масштаба использования энергетики ВИЭ повышается и коэффициент энергетической эффективности всей энергетической отрасли.

От коэффициента энергетической эффективности напрямую зависит стоимость энергии. Так, например, себестоимость электроэнергии Баксайской ГЭС, построенной в 40-е годы XX века, в 2001 году составляла 7,2 копейки за 1 кВт∙ч, а стоимость электроэнергии в Омске от ТЭЦ — 39 коп./кВт∙ч.

Сейчас в связи с кризисом потребление электроэнергии в целом по России уменьшилось примерно до 10 % по сравнению с 2008 г., хотя спад промышленного производства составил до 20 %. Однако пройдет и этот не простой период, а потребности в энергии не только останутся, но возрастут.

В «Обзоре мировой энергетики» МЭИ (World Energy Outlook, 2005) говорится, что если государственная политика в области энергетики не изменится, то к 2030 г. объемы выбросов СО₂ возрастут более чем на 50 %, а потребление нефти — на 45 %. При этом 85 % роста мирового спроса на топливо будет удовлетворяться за счет углеводородов [9].

В этом случае, ситуация в России становится непредсказуемой, поскольку цены на тепловую энергию определяются региональными энергетическими комиссиями по затратному принципу и с учетом монопольного положения поставщиков тепловой энергии.

Сейчас уже очевидно, что так желаемая стабильность и ценовые паритеты на перспективные энергоресурсы гораздо легче могут быть достигнуты с использованием местных видов топлива и ВИЭ. В кризис, в особой цене технологии, снижающие издержки предприятия. А энергетика ВИЭ, к сожалению, дороже в стартовых затратах.

Вот такая непростая ситуация складывается в отечественной энергетике, только потому, что практически нет надлежащего задела научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР) по энергетике ВИЭ [10].

Анализ сложившейся ситуации показывает, что:

энергетика децентрализованных потребителей развивается во многом стихийно, т.к. нет универсальной технологии и системы (органа), заинтересованной в оптимальном комплексном её развитии; такое положение приводит к явно неэффективным решениям — выборочной газификации, централизованному теплоснабжению в районах с низкой плотностью тепловой нагрузки и т.п.;

основное внимание уделяется либо отдельным малым производственным и бытовым объектам (жилой дом, ферма, теплица, сельский населенный пункт), либо сельскому хозяйству России в целом; муниципальное образование, как объект энергоэкономических исследований на всех иерархических уровнях не рассматривается.

В советский период особое место отводилось использованию электроэнергии, как панацеи энергоснабжения, из-за её уникальных технологических и потребительских свойств: высокая транспортабельность, возможность концентрации, легкая делимость, контролируемость и управляемость, простота и эффективность преобразования в другие виды энергии любого потенциала. Все это давало повод говорить о ней, как идеальном энергоносителе для нужд теплоснабжения потребителей в условиях децентрализации их размещения на обширной территории страны, не благоприятности климата на её большей части, неразвитости производственной и социальной инфраструктуры и сервисных энергослужб, постоянных трудностей топливоснабжением и пр.

Единственное существенное возражение против широкого распространения электротеплоснабжения было связано с указанием на нерациональность данной технологии с «эксергетической точки зрения». Большие затраты топлива (в условиях низкого КПД паротурбинного цикла современных электростанций) на получение электроэнергии, характеризующейся высоким эксергетическим потенциалом, при дальнейшем прямом её преобразовании (без совершения полезной работы) в эксергетически некачественную тепловую энергию преимущественно среднего и низкого температурного потенциала. Следует отметить, что высокие эксергетические показатели электроэнергии неотделимы от вышеперечисленных её потребительских свойств, обеспечивающих сравнительную легкость доставки этого энергоносителя широкому кругу децентрализованных потребителей, простоту и возможность глубокой автоматизации процессов её конечного потребления. По своей универсальности электроэнергия одного уровня с нефтью и её производными, которые, как правило, широко не применяются для теплоснабжения, кроме мазута.

Однако высокая стоимость электроэнергии, низкие КПД преобразования органического топлива в электроэнергию и ненадежность доставки, электромагнитное загрязнение окружающей среды существенно влияли на её крайне ограниченное использование децентрализованным потребителем. Монопольное положение электроэнергии на рынке энергетических услуг не отвечало и отвечает требованиям по безопасности.

Безопасность процессов (по Федеральному закону от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ) — это состояние, при котором отсутствует недопустимый риск, связанный с причинением вреда жизни или здоровью граждан, имуществу физических и юридических лиц, государственному и муниципальному имуществу, окружающей среде, жизни и здоровью животных и растений.

Одним из чрезвычайно важных вопросов, относящихся к эффективности использования энергетики ВИЭ, является вопрос размещения её генерирующих систем. Если, например, гелиоустановки и гелиосистемы  размещать вдали от поселений (в пунктах Ai)

), там где минимально загрязнение воздуха аэрозолью и пылью, то велики могут быть затраты на эксплуатацию и на транспортировку выработанной энергии потребителю, в объеме . Если рядом, то необходимо увеличивать площади приемников и концентраторов солнечного излучения, для компенсации ослабления пылью и аэрозолями поступления солнечной энергии на преобразование или в аккумулятор.

Для этих случаев целевая функция минимизации суммарных затрат по производству требуемого вида энергии и его транспортировку потребителю следующая:

 

где  – Ci затраты на производство единицы энергии в пункте Ai  (зависят также от объема произведенной энергии);   Xi – количество произведенной энергии в пункте Ai  (с учетом будущих потерь при транспортировке потребителю); Cij – затраты на транспортировку единицы энергии из пункта Ai  потребителю; Xij – количество полученной потребителем энергии; m – количество пунктов производства энергии.

при условиях:

С этим вопросом связана и следующая тенденция.

Одной из современных тенденций современного развитого производства энергии состоит в постоянном укрупнении его размеров. Объясняется это тем, что с увеличением объема выпускаемой продукции (энергии) повышается специализация производства и благодаря этому удается добиться снижения удельных затрат.

Общеизвестно, что затраты на выпуск продукции могут быть разделены на две части — постоянные затраты, не зависящие от объема производства, и переменные затраты, которые можно условно считать пропорциональными количеству выпускаемой продукции.

Пусть Ф  — суммарные затраты по выпуску продукции; u — постоянные затраты и y — переменные затраты, отнесенные к единице выработанной энергии (продукции), тогда:

где X  – объем выпускаемой энергии (суммарная потребность региона).

Однако, наряду с факторами, способствующими концентрации производств, существуют и другие, которые уменьшают эффективность концентрации производств. Среди них необходимо отметить уже сложившееся размещение производств энергии, наличие природных ресурсов, транспортных коммуникаций топлива и энергии и ряд других.

Исходя из этого встает вопрос, каким следует выбрать направление развитие энергетики региона, чтобы и потребности удовлетворить, и затраты суммарные сделать как можно меньше. Математическая модель этой ситуации следующая. Найти минимальные суммарные затраты производств:

Также на размещение оборудования и систем энергетики ВИЭ, как инструмента уменьшения негативных последствий чрезвычайных ситуаций, конечно же, влияет состояние транспортной сети России, её соответствие требованиям настоящего и наличием резервов на будущее развитие производства и общества. Ведущие индустриальные державы имеют хорошо развитую транспортную сеть, и миграция промышленных зон, мест добычи полезных ископаемых и минерального сырья, источников электроэнергии и т. п. не вызывают спадов в экономике и напряженности в обществе.

Россия вошла в XXI век с недостаточно развитой сетью автомобильных дорог, что в течение длительного времени будет являться серьезной причиной темпов экономического подъема.

Для сравнения отметим, что на 100 км² территории РФ и США приходится соответственно 3,15 и53 км автодорог.

По данным Дорожного департамента РФ, на 0,53 млн км автодорог имеется 38675 мостов, в США на 5 млн км дорог — 575000 мостов или соответственно 0,23 и 6,1 моста на 100 км² территории [11].

Транспортная обеспеченность региона предопределяет уровень его социально-экономического развития. Среди федеральных округов явственно выделяются Сибирский и Дальневосточный, которые значительно отстают от среднероссийского уровня промышленной и сельскохозяйственной освоенностью территорий.

Плотность (густота) железных дорог Западно-Сибирского региона, самого «обеспеченного» из районов Сибири и Дальнего Востока, практически в 8 раз ниже по сравнению с самым «успешным» европейским районом России — Центрально-Черноземным. Даже самый транспортно не обустроенный европейский район — Северный — имеет железнодорожную обеспеченность фактически в 1,5 раза выше, чем Западно-Сибирский. Транспортная доступность регионов Дальнего Востока на порядок хуже, чем в европейской части страны:

• плотность железных дорог общего пользования в 20 раз ниже, чем в Центрально-Черноземном и Центральном, в 10 – 13 раз ниже, чем в Волго-Вятском, Поволжском, Северо-Кавказком;

• плотность автомобильных дорог (Западно-Сибирский регион — 15,5 кмна 1 тыс. км²) не на много выше, чем в неблагополучном районе европейской части страны (Северный район — 14,7 км на 1 тыс. км²).

Удаленность российских регионов от железных дорог усугубляется неразвитостью автодорожной сети. Если сравнить сколько приходится километров автомобильных дорог на 1 тыс. км², то Сибирь и Дальний Восток (2,8 км) значительно проигрывают, даже дорогам Урала (5,6 км), не говоря уже о европейской части нашей страны —8,7 км. Для справки в странах Западной Европы этот показатель составляет: Финляндия —226 км; Германия —1457 км; США —602 км; Япония —3031 км [12].

Кроме того, использование ВИЭ в каждом конкретном регионе диктуется её метеорологическим потенциалом атмосферы (МПА).

Так согласно [3] необходимо принимать вид топлива для энергоисточников с учетом МПА, который рассчитывается по формуле:

при этом, если МПА>4 , то следует применять только экологически чистые виды теплоисточников и замкнутые схемы, полностью исключающие выбросы вредных веществ в атмосферу.

А при сбросе в водоем различных токсичных веществ сумма их безразмерных концентраций не должна превышать единицы с учетом фоновых концентраций вредных веществ, имеющихся в водоеме до сброса сточных вод, т.е.

При исследовании энергетической эффективности любого технологического решения необходимо ориентироваться на следующие сведения.

Коэффициент использования установленной мощности районных котельных невысок — не более 20 – 30 %. Особенно сложным в практической реализации было и остается регулирование в теплый период отопительного сезона, когда температура воды в тепловой сети имеет минимальную величину 60 – 70 ⁰С, а длительность этого периода составляет обычно 1000 – 1500 часов. Перерасход тепла на отопление в этот период может достигать при отсутствии местного регулирования на вводах до 15 %, годового [3].

Для тепловых насосов (ТН) очень важен коэффициент трансформации теплоты, зависящий в основном от температурных параметров аккумулятора теплоты — грунта и воздуха, а также воды.

В общем виде тепловой режим грунта формируется под действием трех основных факторов — падающей на поверхность солнечной радиации, температуры воздуха и потока тепла из земных недр, который как правило, составляет не более 0,05 – 0,12 Вт/м².

При эксплуатации грунтового массива, находящегося в пределах зоны теплосбора/теплоотдачи, вследствие сезонного изменения параметров наружного климата, а также под воздействием эксплуатационных нагрузок на грунт может подвергаться многократному замораживанию и оттаиванию. Агрегатное состояние влаги, заключенной в порах грунта, изменяется. В общем случае она находится в жидкой, твердой и газообразной фазах одновременно. В капиллярно-пористых образованиях, которыми является грунтовый массив системы теплосбора/теплоотдачи, наличие влаги в поровом пространстве оказывает заметное влияние на процесс распространения тепла. При наличии в толще грунтового массива температурного градиента молекулы водяного пара перемещаются к местам, имеющим пониженный температурный потенциал. Одновременно под действием гравитационных сил возникает противоположно направленный поток влаги в жидкой фазе. Кроме этого, на температурный режим верхних слоев грунта оказывает влияние влага атмосферных осадков и грунтовых вод.

Связанная в грунте вода не замерзает при 0 ⁰С, т.к. является «твердым» телом; прочносвязанная вода замерзает при температуре минус 78 – 186 ⁰С. Вода макрокапиляров (r>10-7 m),

если не содержит растворенных солей, должна замерзать при 0 ⁰С; микрокапилярная вода замерзает в температурном диапазоне от 0 до минус 50 ⁰С; капиллярно-поглощенная вода замерзает при минус 4 ⁰С; 5 – 6 мономолекулярных слоев вообще не могут кристаллизоваться, а переходят в стеклообразное состояние; при очень низких температурах замерзает монослой [13].

Эти физические процессы существенно влияют на аккумулирующую теплоемкость грунта, значительно снижая её в рабочем, для ТН, диапазоне температур.

При решении задач по стабильному энергоснабжению регионов необходимо также находить сбалансированные решения, избегая принятия узковедомственных решений, лоббируемых различными группами.

Так, непропорциональное развитие одного из видов энергетики ВИЭ, на примере Кыргызстана и Таджикистана, когда приоритет был отдан строительству ГЭС (их установленные мощности составляют соответственно 83,5 % и 92,73 % от суммарных) приводит к печальным последствиям [14, 15]. Население этих стран стало заложниками погодных условий на многие и многие годы вперед.

Как видим факторов, связанных как с традиционной энергетикой, так и энергетикой ВИЭ, которые могут усилить, или ослабить возможные негативные последствия чрезвычайных ситуаций на качество жизни много. К сожалению, выбор использования для энергоснабжения той или иной схемы осуществляют специалисты соответствующих отраслей с приверженцами традиционной энергетики (к сожалению сюда не входят на равных правах специалисты энергетики ВИЭ).

Автор: Осадчий Геннадий Борисович, инженер, автор 140 изобретений СССР.

Тел. дом. (3812) 60-50-84, моб. 8(962)0434819

Для писем: 644053, Омск-53, ул. Магистральная, 60, кв. 17.