Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Экономико-географические предпосылки использования возобновляемых источников энергии в сельской местности Центрального экономического района России (на примере Рязанской и сопредельных областей)

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации по теме "Экономико-географические предпосылки использования возобновляемых источников энергии в сельской местности Центрального экономического района России (на примере Рязанской и сопредельных областей)"

оо

СГ)

СП „

•«— На правах рукописи

АТЛЕВ ЗАИРБЕГ АВУКАВОВИЧ

ЭКОНОМИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ В СЕЛЬСКОЙ МЕСТНОСТИ ЦЕНТРАЛЬНОГО ЭКОНОМИЧЕСКОГО РАЙОНА РОССИИ (ПА ПРИМЕРЕ РЯЗАНСКОЙ И СОПРЕДЕЛЬНЫХ ОБЛАСТЕЙ)

11. 00. 11 - Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов (географические науки)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Москва -1998

Работа выполнена на кафедре экономической и социальной географии Рязанского государственного педагогического университета им. С. А. Есенина

Научный руководитель - доктор педагогических наук,

кандидат географических наук, профессор Лифсров А. П.

Официальные оппоненты: - доктор географических наук,

профессор Коронкевич Н.И.

кандидат географических наук, Казаков Л.К.

Ведущая организация - Всероссийский научно-исследовательский инсл тут электрификации сельского хозяйства /10945 Москва, 1-й Вешняковский пр., 2, ВИЭСХ.

Защита состоится сбуус^гк^.я 1998 года в часов на з седании диссертационного совета Д 120. 59. 03 при Государственно университете по землеустройству /103064, Москва, ул. Казакова 15, Г сударственный университет по землеустройству. Тел. /095/ 261-71-13/, с метро "Курская".

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственно] университета по землеустройству по адресу : 103064, Москва, ул. Казакова, 15

Автореферат разослан "

1998 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук

З.В. Козелки:

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Проблема эксплуатации возобновляемых источников энергии (ВИЭ) во многих странах достигла стадии реализации национальных программ. Одним из таких источников является энергия ветра и рек, широко использовавшаяся на территории Центральной России в прошлом. Ветроэнергетические установки и объекты малой гидроэнергетики (ВЭУ, МГЭ) являются экологически чистыми энергетическими установками на основе ВИЭ (ЭВИЭ), при современном уровне технического развития могут полностью работать в автоматическом режиме и не требуют строительства развитой инфраструктуры. Несмотря на относительно высокие показатели на создание удельной мощности оборудования ЭВИЭ, очевиден экономический выигрыш по эксплуатационным затратам сравнительно с базовыми вариантами энергоснабжения. Потребляемая на месте производства энергия не нуждается в дорогостоящих линиях электропередач (ЛЭП). На уровне единичного потребителя (сельское жилище) сочетание ВЭУ-МГЭ с тепловыми аккумуляторами позволяет эффективно решать проблемы комбинированного теплоэлектроснабжения.

К реализации программ по вовлечению в энергобаланс села ВИЭ целесообразно приступить в энергодефицитных районах Российской Федерации, обладающих экономически обоснованным ресурсным потенциалом. Для этого необходимо произвести комплексные исследования ветрового и гидрологического режима регионов, в которых потребность в источшпсах энергии различной природы особенно насущна.

Центральный экономический район России как объект исследования обладает значительным природным потенциалом энергии ветра и рек. Вместе с тем, доля местных традиционных энергоресурсов в топливном балансе электростанций не превышает 10% от потребностей. Региональные энергокомпании

энергодефицитны как по мощности оборудования, так и электропотреблению. Б ближайшем будущем (10-15 лет) практически не планируется строительстве новых энергогенерирующих объектов. За этот срок только в коммунально-бытовой и социальной сфере населения и особенно сельского, ожидается увеличение объемов электропотребления в 3-4 раза по сравнению с базовым 1990 годом. Складывающуюся ситуацию серьезно осложняет обострение проблемы "преодоления экономических расстояний" по поставкам топливных ресурсов из восточных районов страны, происходящее на фоне снижении объемов их добычи. В этой связи вероятны следующие неблагоприятные явления сохранение жесткой зависимости энергетики района от дальнопривозных топливных ресурсов; неудовлетворенность растущего энергоспроса населения; сужение возможностей решения социально-экономических проблем села.

Темпы роста потребления энергии в сельской местности и существующие схемы энергообеспечение принципиально не позволяет повысить уровень энер гонасыщенности систем жизнеобеспечения села. Без успешного решения это1 проблемы создать предпосылки для выхода из кризиса агропромышленной комплекса затруднительно, особенно в условиях малозаселенной системы сель ского расселения Нечерноземья.

Эксплуатация изношенного потенциала системной энергетики, созданно го без учета энергосберегающих тенденций не только не обеспечивает энерге •шческой независимости регионов, но и имеет следствием загрязнение окру жающей природной среды. Между тем, функционирование ВЭУ и объекто] МГЭ отличается минимальным спектром негативного влияния на природнук среду. Более того, выявлены аспекты их позитивного воздействия на сохране ние экологического равновесия территорий (препятствуют развитию процессо; ветровой эрозии почв, поддерживают гидрологический режим малых рек по па раметру водности, улучшают микроклимат прилегающих местностей и т.д.] Указанные положительные аспекты значимы для Центральной России, гд

ютедствие высокой хозяйственной освоенности территорий создалась неблаго-юлучпая экологическая ситуация, а в некоторых районах даже утрачена спо-:обность природной среды к регенерации (Б.И. Кочуров и др.).

Предметом исследования является комплексная оценка ветроэнергетических и гидроэнергетических (для малых-ГЭС) ресурсов Центрального экономического района России, перспективных для оптимального использования в качестве основного или дополнительного энергоисточника сельских жителей; выявление территорий благоприятного сочетания дискретности структуры сельского расселения и "очаговости" концентрации энергетического потенциала; определение эффективных областей и целей спроса на энергию от ЭВИЭ; установление наиболее целесообразных путей и направлений комбинирования базовых и возобновляемых энергоисточников в локальной системе сельского энергоснабжения.

Цель работы - обосновать возможность и целесообразность реализации программ использования ВЭУ и объектов МГЭ в сельской местности Центрального экономического района России по многокритериальному виду оценки. В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

- с учетом последствий социально-экономических преобразований в России произвести комплексный экономико-географический анализ периодов становления, развития и современного состояния топливно-энергетического комплекса Центрального экономического района;

- обосновать степень эпергодефицитпости региональных энергосистем и перспективы их развития с учетом потребительского фактора;

- выявить "границы" экономической эффективности программ расширения традиционных схем сельского электроснабжения (ЛЭП) по критерию людности населенных мест;

- произвести обзорный анализ существующих технологий трансформации энергии ветра и рек, оценить выгоды экономико-географического положения центров по разработке и производству ЭВИЭ;

- произвести зонирование (районирование) территории Центрального экономического района России по закономерностям пространственного распределения возобновляемой энергии, комплексно оценить природный гидро- и ветро-энергопотенциал территории. Выделить условные типовые зоны и группировка регионов по энергонасышенности ВИЭ, а в их пределах выявить долю технического и экономического ресурса;

- обосновать выбор мощностного типоразмера ВЭУ и оборудования дл) МГЭ технически применимого по ресурсному потенциалу регионов;

- осветить историко-географические и социально-экологические аспекть использования ЭВИЭ, определить степень их значимости для практики соврс менного планирования инженерного обустройства сельских местностей в вид выработки частных рекомендаций;

- комплексно обосновать основные направления оптимального использс вания возобновляемых энергоисточников в сельской местности и целесообра: ные схемы их комбинирования с базовыми вариантами в локальной систем энергоснабжения.

Методическую основу диссертационного исследования составляют н; учные положения экономической и социальной географии, гидрологии, клим; тологии, энергетики, экономики и экологии, разработанные отечественными зарубежными авторами: Г.А. Агранатом, Л.Е. Анапольской, H.H. Баранскш C.JI. Вендровым, В.И. Виссарионовым, И.П. Герасимовым, Г.В. Иофф H.H. Колосовским, И.В. Комаром, Н.И. Коронкевичем, Б.И. Кочуровы: A.A. Минцем, В.П. Муруговым, A.B. Неверовым, В.В. Новожиловым, А.И. Пр ображенским, Г.А. Приваловской, A.A. Троицким, С.Б. Шлихтером, Я.И. Ше< тер, Д. Дэвисом, Б. Скиннером, С. Склар, Д. Твайделл, А. Уейр, Б. Чабот и др.

Поставленные задачи исследования определили необходимость привле-ния разнообразных источников: фондовых материалов государственного ар-та Рязанской области (ГАРО), статистических управлений, справочных изда-u"i по климату СССР и России, информационного обзора отечественных и залежных публикаций и др.

Основные методы исследования. При решении поставленных задач ис-ользовался комплексный экономико-географический подход. Традиционные ^графические методы: сравнительно-географический, историко-географи-сский, ресурсной оценки экономического потенциала, картографический до-олняются методами энергобалансовых расчетов климатических материалов, атематаческой обработки статистических данных, декомпозиционного реше-ия комплексной энергетической задачи по альтернативным вариантам, сис-емного обоснования технико-экономической эффективности ЭВИЭ по много-ритериалыюму виду оценки и др.

Научная новизна работы определяется специфическим экономико-сографическим подходом к изучению проблемы и состоит в следующем:

- применительно к Центральному экономическому району России, пока-ано своеобразие зонально-регионального подхода к оценке ресурсного потен-[иала возобновляемых источников энергии (ветроэнергии, гидроэнергии для >бъектов малой гидроэиергетики);

- на основе справочного, статистического и архивного материалов (с уче-гом современного состояния экономики) впервые оценена ресурсная база ветроэнергетики Центрального экономического района. Для Рязанской области шалогичные оценки выполнены по ресурсам гидроэнергии для объектов МГЭ;

- проведена комплексная научно-обоснованная оценка экономической эффективности технологий преобразования ВИЭ по альтернативным вариантам энергоснабжения в условиях малозаселенной системы сельского расселения.

- выявлены потенциальные предпосылки для внедрения на сель "независимой" энергетики (на основе ВИЭ), взаимосвязанные с интересами федерального и регионального уровня управления. В частности, это касается выгод как энергокомпаний и служб инженерного обустройства сельских территорий, так и непосредственного потребителя энергии;

- разработаны рекомендации приоритетных направлений технологичесы обоснованного, экономически эффективного и экологически безопасного использования ВЭУ и объектов МГЭ, где учтены последствия влияния как ограничителей реализации широкомасштабных программ (по ресурсному циклу) так и комплексу допошштельных эффектов эксплуатации ЭВИЭ (энергетн ческие, социальные и др.);

- обоснованно соответствие общественного спроса, социальной направ ленности и эколого-экономической целесообразности развития возобновляемо! энергетики не только в условиях кризиса экономики, но и с перспективной ус тановкой на ее стабильное развитие.

Практическая значимость работы определяется напряженным экологи ческим состоянием регионов Центральной России и углублением энергетиче ских проблем сельского населения. В настоящем исследовании освещены тео ретические основы и некоторые практические положения по частичному реше шло указанных проблем за счет вовлечения в общий энергобаланс региональ ных ресурсов возобновляемой энергии.

Апробация работы. Основные положения диссертации и результаты ис следования были апробированы на региональном уровне, в частности:

- в соответствии с научно-технической программой обеспечения развита сельского хозяйства региона, в научно-исследовательской работе "Разработк системы использования ветроэнергетики в сельском хозяйстве Рязанской об ласти" (Ветер), выполненной в рамках хоздоговорного заказа региональног

'правления сельского хозяйства, где соискатель являлся ответственным испол-нггелем (1993 г);

- в рамках разработки "Предложений по развитию малой гидроэнергетики 'язанской области", выполненную АОЗТ институтом "Рязаньагроводпроект" по шициативному предложению Рязанского комитета охраны окружающей среды I природных ресурсов, диссертантом составлен раздел "Исторические аспекты ^пользования малой гидроэнергетики в Рязанской области" (1996 г);

- на заседаниях кафедры экономической и социальной географии (РГПУ) 1 1996-1997 гг. и па межрегиональной научно-пракпгческой конференции 'Региональный компонент в образовании: опыт и проблемы" (Рязань, 1997 г.).

По результатам исследований имеется 3 публикации (плюс 1 - в печати).

Структура, содержание н объем работы. Диссертация состоит из введе-шя, шести глав, заключения, списка использованной литературы и приложения отдельный том). Основное содержание изложено на 176 страницах машино-1ИСНОГО текста. Список литературы включает 243 наименования, в том числе I на иностранном языке. Отдельный том приложения объемом 103 страниц ил-иострировано 20 рисунками (картосхемами), 65 таблицами.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Экономико-географический анализ развития системной энергетики Центрального экономического района России.

Производственные фонды энергетики Центрального экономического рай-1на основаны на схемах 1960-1970-х годов, т.е. периода снижения ресурсосбе-1егающих тенденций в экономике страны. Консервативность и инерционность оставляющих структур топливно-энергетического комплекса предопределили гроецирование негативных последствий экстенсивного ресурсопользования в

последующие десятилетия, конкретно выразившиеся в энергетическом кризис начала 1990-х годов, осложненном износом до 50% фондов комплекса при ол новременном снижении в России добычи топливных ресурсов. Энергодефицш ность региональных энергосистем при углублении проблемы "преодолени экономических расстояний" привели к снижению уровня надежной энергообес печенности собственных потребителей. Указанные причины выступают лим! тирующими факторами поступательного развития как энергетики в частносп так и экономики в делом. Ситуация усугубляется предельно суженными фина! совыми возможностями решения этих проблем, что характерно для федерат ного и регионального уровня (дефицит бюджета).

Перспективы развития систем энергоснабжения района необходимо уш зывать с поиском путей решения проблемы обеспечения темпов роста энерп потребления к 2010 году. Особенно значительное повышение энергетически нужд ожидается в коммунально-бытовом и социальном секторе населения, том числе и сельского, где основной спрос приходится на потребности удовл! творения нужд систем жизнеобеспечения (отопление, горячее водоснабжени пшцеприготовление и т.д.). В этой связи перспективы развитая системной эне] гетики определяются поиском оптимальных путей реализации четырех напра лений энергетической стратегии (с учетом социально-экологического императива

- кардинальная реконструкция и модернизация действующего потенциш с целью интенсификации всех стадий производства и распределения;

- внедрение энергосберегающих технологий и меры по ресурсосбереж шло, ориентированные на скоротечную окупаемость инвестиций;

- пересмотр топливно-энергетического баланса регионов в сторо1 уменьшения доли нефти и нефтепродуктов при повышении составляющей уп и природного газа. В структуре энергопотребления приоритетная переориент ция на обеспечение социально-бытовых нужд населения;

- разработка и реализация широкомасштабных программ по вовлечению в )бщий энергобаланс территорий местных возобновляемых источников энергии, >собенно в сельских районах.

Комплексный экономико-географический анализ проектов расширения радиционных схем энергоснабжения при малозаселенной системе сельского )асселения в районе указывает на экономическую неоправданность таких мер точти для 50% сельских жителей (на примере Рязанской области). Лимитирую-цим фактором выступает дисперсная форма пространственного размещения госелений по структуре людности и преимущественно индивидуальный тип забойки (планировки) жилищ. Сдерживающая роль фактора вероятно сохранит-:я и в условиях стабилизации экономики, т.к. наблюдается объективное опере-кение роста цен на сетестроительные работы сравнительно с субъективно сни-кенными тарифами на отпускную энергию.

Ситуацию с энергоснабжением усугубляется в результате социально-жономического реформирования села и развития различных форм собствепно-гги. В частности, увеличивающееся количество фермерских, личных подсобных созяйств, садово-огородных участков городских жителей частично, а иногда юлностью не обеспечено инфраструктурой энергообеспечения. Практически не лггены энергетические нужды переселенцев из стран ближнего зарубежья и слиматически экстремальных регионов России (Крайний Север, Дальний Восток, Сибирь и т.д.). В последние годы именно эти категории населения являют-;я основным источником пополнения сельских местностей Центрального эко-юмического района.

Отсутствие возможностей адекватного решения энергетических проблем ;ела в условиях Нечерноземья принципиально не позволяет справиться с кризи-:ом в агропромышленном комплексе и создать предпосылки для его перспек-[•ивного развития. В этой связи представляют практический интерес возможности эксплуатации местных ВИЭ в качестве ресурсной базы локальных энерго-

систем, что позволит добиться частичной энергетической "независимости" сельского населения при экологически "чистых" технологиях энергопроизводства.

Производственно-ресурсная база возобновляемой энергетики Центрального экономического района России

В пределах рассматриваемой территории установлено наличие развитой научно-производственной базы для масштабного производства ЭВИЭ. Мощно-стной типоразмер выпускаемого оборудования находится в диапазоне 0.02-7500 кВт. Транспортно-географическое положение центров создания ВЭУ и малых-ГЭС благоприятно с точки зрения доставки в периферийные части района. Увеличение поточности агрегатов ограничено низкой покупательной способностью потенциальных пользователей.

Анализ технически эффективных направлений использования установо( возобновляемой энергетики указывает на соответствие их потребительским за просам сельских жителей (комбинированное теплоэлектроснабжение неболь пшх объектов производства и жизнеобеспечения). Системный анализ выяви; технологическую применимость по ресурсному циклу в пределах Центральноп экономического района ветроэнергоустановок мощностью 0.1-10 кВт и обору дования МГЭ в спектре 0.02-7500 кВт.

Исследования по оценке ресурсного потенциала ВИЭ выполнены п результатам метеорологических наблюдений в цикле 12-16-25 лет, что доел точно для выявления среднемноголетних значений критериального показателе Опорная сеть наблюдений включает 149 станций, расположенных равном ери по территории Центрального района. Для ресурсного анализа возможности эксплуатации объектов малой гидроэнергетики заимствованы результаты оц> нок 1946-1994 гг.

Основными климатическими показателями ресурсной оценки аэро-шергии, принятыми в качестве критериев при использовании ветроэнергоуста-ювок, являются статистические параметры среднегодовой скорости ветра, определяющей величины мощности и энергонасышешюсти территорий 'среднегодовые, среднесезонные, среднемесячные, многолетние средние, максимально возможные за многолетний цикл и т.д.).

Для выбора оптимального диапазона мощности ВЭУ исследованы, во-тервых, территориальные различия ветроскоростного режима с выделением вариации "рабочих" скоростей, уровень которых определяется техническими характеристиками агрегата, и, во-вторых, число штилей и слабых ветров, обуславливающие "энергетические" простои ВЭУ.

Характер и уровень природного ветропотеициала Центрального раита зависит от влияния комплекса факторов (циркуляция воздушных масс в ггмосфере, характер подстилающей поверхности и др.), определяющие как об-цие закономерности ветрового режима, так и особенности его пространствен-го-времеппого распределения. Ветроскоростной режим и повторяемость на-травлений ветра благоприятны для использования ВЭУ малой мощности (0.1-10 кВт), наиболее ветреными сезонами являются осень и зима т.е. холодное полугодие совпадает по ресурсной обеспеченности агрегата с "пиком" энергетической нагрузки у потребителей (укороченный световой день, отопление и т.п.). Именно в эти сезоны отмечается наиболее высокая повторяемость скоростей -¡етра "рабочего" диапазона ВЭУ и их доля в годовом разрезе. С точки зрения суточного графика энергонагрузки, ветровой режим также благоприятен.

Территориальная дифференциация. Для территории Центрального экономического района России характерна тенденция повышения ветровой активности, а следовательно и уровня природного ветропотеициала при продвижении с северо-запада на юго-восток. Указанная закономерность не является абсолютной, хотя и отличается относительной последовательностью и стабильностью.

В силу влияния комплекса факторов на параметры изменчивости ветропотен циала проведено зонирование территории регионов по ветроэнергонасышенно ста (условно названные типовыми зонами по ветроэнергопотенциалу) (рис. 1) В их пределах по специфичности ветрового режима и факторов их обуславли вающих выделены таксоны меньшего порядка (подзоны). Они различаются ме жду собой не только по среднегодовой скорости ветра и ветровому режиму, т и по уровню ветроэнергетических ресурсов (плотность насыщения, мощност потенциала).

В первую типовую зону входит территориально разорванный ареал за нимшощий основную площадь Костромской области и отдельные части Твер ской, Владимирской, Московской, Брянской, Калужской и Орловской облает (до 25% от площади района). Ареал характеризуется невысоким рельефо! (Ь = 100-200 м) при значительной доле лесопокрытости территории (50-80%' что снижает скоростные параметры ветра в приземном слое, не превышающие годовом разрезе 3.5 м/с. Указанная величина варьирует в пределах выделешш структурных единиц (подзон): западная, восточная, южная. В зоне при среднс годовой энергонасышенности ветра 39-44 Вт/м2 годовой запас возобновлен« энергии расчетно оценен примерно в 39 млрд кВт*ч.

Вторая типовая зона занимает наибольшую площадь от района (свыш 38%), в основном его северные и центральные части. Природный ветроэнергс тический потенциал заметно выше, чем в предыдущей зоне и достигает 85 млр кВт*ч/год. Последнее является результатом воздействия ветроусилившощи факторов. Относительные высоты находятся в пределах 100-350 м, а залссег ность не выше 25-65%, что предопределяет возрастание среднегодовой скор< сти ветра (от 3.5 до 4.0 м/с). Соответственно, выше и параметры энергонась шенности территории, достигающие 52-65 Вт/м2. Согласно пространственны различиям критериального показателя, выделены четыре подзоны: северна центральная, восточная, южная.

УСЛОВНЫЕ ЗНАКИ || | | | 11- Первая типовая юна, V м 3.5 м/с [ |-Вторая типомя зона, V от3 S и4.0 и/с; Треля типовая зона, v от 4.0 »<.s uíc;

Рис. 1. ЦЕНТРАЛЬНЫЙ РАЙОН: ЗОНИРОВАНИЕ ТЕРРИТОРИИ ПО ВЕТРОЭШРГОПОТЕНЦИАЛУ (составлена автором по показателю среднегодовой скорости ветра)

Третья типовая зона представлена пространственно разорванным ареалом, занимающим до 28% территории района, где среднегодовая скорость ветра составляет диапазон от 4.0 до 4.5 м/с, а удельная мощность кинетической энергии воздушного потока 74-87 Вт/и2 . В соответствии с этим, величина природного ветроэнергопотенциала оценена в объеме годового возобновления 97.4 млрд кВг*ч. Согласно неравнозначности факторов влияющих на ветроско-ростной режим в пределах зоны выделены три подзоны: северная, западная, восточная.

Четвертая типовая зона расположена относительно компактно и занимает примерно 1% площади Центрального района России, преимущественно ее южные части. Зона характеризуется возвышенным рельефом (h = 200-250 м) и незначительной лесопокрытостью территории 10%). Благоприятные предпосылки для усиления ветроскоростного режима предопределяют относительно высокое значение среднегодовой скорости ветра (от 4.5 до 5.0 м/с), соответственно выше здесь и показатель ветроэнергонасышенности (130 Вт/м2). Общий природный ветроэнергопотенциал расчетно оценен в объеме годового возобновления до 38 млрд кВт»ч. Сходность природно-ресурсных условий при компактности пространственного расположения зоны позволяют не выделять в ее пределах более дробных единиц зонирования.

Пятая типовая зона включает отдельные части Смоленской, Орловской, Тульской и Рязанской областей. Она занимает до 3.3% площади района и по расположению рельефно благоприятна для проникновения сильных и энергонасыщенных ветров западного направления. Отметки средних высот составляют 250-300 м, древесной растительностью занято не более 5-10% площади. Комплексное сочетание ветроусиливающих факторов повышает показатель среднегодовой скорости ветра (5.0-5.3 м/с), что обуславливает увеличение величины энергонасыщенности территории до 150-170 Вт/м2. Последнее позволяет расчетно оценить годовой природный ветроэнергопотенциал в объеме 22 млрд кВт*ч. В пределах зоны выделяются две подзоны: западная, восточная.

Шестая типовая зона расположена у юго-восточного побережья Рыбинского водохранилища и включает прилегающие территории. Лреал отличается лалой площадью 170 км2.) и специфичностью ветрового режима. Широкая юдная акватория водохршгалища и тип подстилающей поверхности усиливают скоростные параметры ветра (5.8 м/с), что и обуславливает наиболее высокие по району показатели ветроэнергонасыщенности природного потенциала, превышающие величину 200 Вт/м2. Очевидно, что данная зона выступает наиболее целесообразной для создания ветроэнергетических "полей", концентрирующим большое количество ВЭУ, работающих в единой сети. Общий объем годового возобновления оценен величиной примерно 294 млн кВт*ч.

Таким образом, суммарный природный ветроэнергопотенциал Центрального экономического района России достигает до 282 млрд кВт*ч/год. Практически по всей территории существуют объективные предпосылки для развития ветроэпергетики по ветровому режиму, однако наиболее целесообразными являются ветроэнергонасыщенные зоны (III-VI). Известно, что в результате различных ограничений (экологических, технологических, ресурсных и др.) возможна утилизация только части природного потенциала энергии ветра, что предопределяет необходимость выявления доли технического ресурса.

Оценка технических ветроэнергоресурсов проведена на основе соответствия ветроскоростного режима территорий "рабочему" и номинальному режиму функционирования ВЭУ.

Расчетно определено, что в Центральном экономическом районе России, технически целесообразный для преобразования объем ветроэнергии составляет примерно 23% от природного потенциала, т. е. при эксплуатации ВЭУ технически целесообразные еетроэнергоресурсы достигают почти г/4 от запасов, что является достаточно высоким показателем для развития ветроэнергетики. Зонально-региональный подход при анализе пространственной дифференциации технического ресурса указывает на потенциальные возможности для использования ВЭУ по всей территории района. Результаты теоретиче-

ских расчетов находят подтверждение в историческои практике эксплуатации и размещения ветромеханических агрегатов (на примере Рязанской области). При этом историко-географическое исследование выявило двуединство ресурсных и экономических предпосылок пространственной локализации ветряных мельниц.

Оценка энергетической способности малых рек основывается на результатах исследований специалистов Гидрометеослужбы СССР (1946 г.) и Министерства сельского хозяйства и продовольствия Российской Федерации (1994 г.). Последние данные приняты в качестве контрольных. Анализ качественных и количественных показателей указывает на относительное соответствие общих данных. В соответствии с энергонасышешюстью территории района по техническому объему гндроэнергоиотенциала условно выделены три группировки регионов (рис. 2):

- первая группировка ограничена территорией Брянской области, занимающей примерно 7.2% площади района - до 3000 кВт*ч/км2 в год;

- вторая группировка включает регионы с значениями гидроэнергона-сышенности 1500-2200 кВт «ч/км2 в год, занимает не более 35% от общей площади района и включает Владимирскую, Рязанскую, Тульскую, Орловскую и Ивановскую области;

- третья группа регионов объединят территории с величиной потенциала 800-1300 кВт»ч/км2 в год, площадь ее составляет 57% от всего района и представлена Тверской, Московской, Смоленской, Костромской и Ярославской областями.

Таким образом, суммарный объем ресурсного потенциала малых рек Центрального экономического района России оценен величиной до 0.7 млрд кВт »ч/год. Историко-географическое исследование практики комплексного использования гидроузлов в Рязанской области указывает на техническую целесообразность реализации масштабных программ по малой гидроэнергетике и объективность отнесения области ко второй группировке по гидроэнергопотенциалу.

Рис. 2. ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЙОН: РЕГИОНАЛЬНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ МАЛЫХ РЕК (составлена автором на основе расчетных данных )

Экологический анализ системы энергоснабжения села на основе возобновляемых источников энергии

Произведен системный анализ экологических последствий широкого использования ВЭУ и объектов МГЭ, в том числе и с учетом возможного проецирования негативных тенденций в последующие годы, обоснован эколого-экономический критерий оценки затрат на природоохранные мероприятия как при эксплуатации ЭВИЭ, так и традиционных базовых энергоисточников (ЛЭП, дизель-генераторы).

Экологическое состояние Центрального экономического района России характеризуется как напряженное и неблагополучное (Б.И. Кочуров и др.). По степени остроты экологических ситуаций только на 15% его площади отмечается относительно удовлетворительная ситуация, что выступает лимитирующим фактором реализации масштабных проектов увеличения энерговооруженности сельских жителей по традиционному варианту.

Эксплуатация ЭВИЭ отличается минимальным уровнем нарушения природной среды, экологическая "чистота" их функционирования подтверждается результатами историко-географических и историко-экологических исследований практики использования ветромеханнчсских и гидроэнергетических установок (на примере Рязанской области).

С учетом современного экологически критического состояния малых реи района, их значимости в водобалансовом режиме крупных водотоков реализация программ возрождения объектов малой гидроэнергетики способствует решению не только энергетических, но и экологических проблем района. Применительно к ветроэнергетике масштабное использование ВЭУ снижает ветровую эрозик почв, загрязнение среды, благотворно сказывается на микроклимате территорий.

Критериальным показателем научно-обосновашюго выбора эпергоисточ-шша сельского энергоснабжения по эколого-экономичсскому циклу принятс

соответствие условию минимального нарушения природной среды при максимально достижимом экологическом эффекте. В финансовом выражении исходной величиной принята сумма налога за экологический ущерб от централизованной выработки энергии, в среднем составляющей 8% от отпускного тарифа на нее (на примере Рязанской области).

Экономический анализ: обоснование выбора систем сельского энергоснабжения с учетом воздействия на окружающую среду

Обоснована экономическая эффективность локальных энергосистем на основе ВИЭ по сравнению с базовыми энергоисточниками по многокритериальному виду оценки. Определен экономический потенциал энергии ветра и малых рек района.

Несмотря на относительно высокие удельные затраты на создание мощности ВЭУ и агрегатов МГЭ, в схеме эксплуатационных расходов "классические" варианты энергоснабжения являются существенно более дорогостоящими по сравнению с ЭВИЭ, что связано прежде всего с неприменением топлива в производствешюм цикла последних и большим сроком службы. С учетом прогнозного сокращения добычи традиционных топливных ресурсов в стране и роста на них цен, экономически обоснованная ставка на ЭВИЭ в сельской местности очевидна.

Комплексным эффектом использования ВЭУ и оборудования МГЭ в финансовом выражении выступают относительно низкие показатели себестоимости энергии, предопределяющие рентабельность их эксплуатации при расширяющемся спектре целей применения. Системный анализ с учетом стимулирующих (эффекты: экологические, энергетические и др.) и ограничивающих (затраты: ресурсные, экономические и др.) факторов позволяет прогнозировать

сохранение тенденции экономической оправданности использования ЭВИЭ и на этапе стабильного развития экономики.

Суммарный потенциал возобновляемой энергии ветра и рек, экономически целесообразный для вовлечения в общий энергобаланс Центрального экономического района России, расчетно оценен в объеме годового возобновления примерно 3.9 млрд кВт*ч, что достаточно для покрытия прогнозировано ожидаемого спроса в коммунально-бытовом и социальном секторе сельского населения.

Оптимизация традиционных схем сельского энергоснабжения Центрального экономического района России с системами на основе возобновляемых энергоисточников

Комплексный экономико-географического анализ проблемы позволил систематизировать многие ее составляющие части, научно обосновать направление ее решения. Выявлены уровни электрификации бытовых и социальны* нужд сельского населения и основные направления и схемы использованш ЭВИЭ в сельской местности Центральной России.

В зависимости от энергонасыщенности сельских жилищ выделено четыр< уровня энергообеспеченности систем жизнеобеспечения по базовому вариант; электроснабжения, ограниченных объемным диапазоном потребления от мене( 450 до 6000 кВт«ч/год на одного человека. Расчетно обоснована возможност: ресурсно обеспеченного и экономически целесообразного энергопроизводств; указанного объема за счет эксплуатации ВЭУ и объектов МГЭ. При этом дл малых поселений объективно существуют благоприятные предпосылки дл создания локальных энергосистем как исключительно на основе ЭВИ' ("автономная энергетика"), так и в комбинированном варианте с базовым энергоисточниками.

Первоначальная ориентация программ внедрения ЭВИЭ на базе синерге-ической концепции "ВИЭ/Рациональное использование энергии (ресурсов)" юзволяет получить комплексный эффект с периода первоначального капитало-ложепия и расширить диапазон возможностей повышения уровня комфортно-гги условий жизни сельских жителей (без дополнительного наращивания мощ-юсти энергоисточника). В этом случае, помимо иных эффектов создаются федпосылки для внедрения на селе высокоэффективных бытовых приборов и ехнологий. Следовательно, эффекты технологического характера способствуют юстижению "независимости" систем расселения от инфраструктуры центратизо-¡ашюго энергоснабжения. В этом кроются потенциальные условия для декомпози-ши структуры населешгых мест, их отрыву от жесткой энергетической зависимо-гги от центральных усадеб коллективных хозяйств (хутора, фермерские и личные гадсобные хозяйства, дачи, распыленная коттеджная застройка и т.д.).

Системный анализ по многокритериальному виду оценки позволил выде-шть в пределах района пять наиболее приоритетных с нашей точки зрения на-фавлений использования ВЭУ и оборудования МГЭ (с учетом структуры люд-юсти сельских поселений, требуемого уровня электрификации быта и энерго-юфицитности территорий):

- ЭВИЭ является основным и единственным источником энергоснабже-шя при "автономности" потенциального пользователя от инфраструктуры цен-рализованного энергообеспечения;

- ЭВИЭ выступает модульным сегментом комбинированной энергосистемы (ЭВИЭ+ЛЭП, ЭВИЭ (-дизель-генератор, ЭВИЭ+ЛЭП+дизель-генератор и -.д.). В этом случае ЭВИЭ помимо экономии традиционных топливных ресур-;ов выполняет роль резервной энергосистемы. Последнее значительно повы-пает надежность общей схемы энергоснабжения, что особенно актуально в шергодефицитных регионах Центральной России;

- в экономически кризисных и энергетически напряженных местностя ЭВИЭ являются наиболее предпочтительным энергоисточником двойного н; значения, т.е. для целей теплоэлеьсгроснабжения. Сказапное справедливо и да территорий различного природоохранного и рекреационного назначенг (заказники, заповедники, национальные парки, курорты и т.д.);

- с учетом ожидаемого в стране снижения объемов добычи топливш энергетических ресурсов (особенно нефти) для района резко возрастает знач! мость источников энергии различной природы. В этом случае масштабное и пользование возобновляемой энергетики способствует реализации национал: ной стратегии уменьшения топливной "зависимости" Центральной России с поставок из восточных районов страны;

- ЭВИЭ работает в общей энергосистеме региона с выдачей произведи ной энергии в единую распределительную сеть. Таким образом, энергоустано ки работают по оптимизированной схеме комбинирования традиционных и н традиционных энергоисточников.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

Обоснована необходимость перспективной переориентации энергепл Центрального экономического района России на энерго- и ресурсосберегающ] технологии, что требует кардинальной реконструкции существующего энерг ■гаческого потенциала. Современная энергетическая концепция развития долз на быть основана на доминировании социально-экологического императива, соответствии с которым, одним из направлений структурной и целевой реорг низации систем энергообеспечения признаны меры по вовлечению в обиц энергобаланс территорий ресурсов возобновляемой энергии, особенно в сел ских местностях.

Для областей Центрального экономического района Росаш выделены ветро-иергонасыщенные типовые зоны и специфичные группировки регионов по про-гранственно-временному распределешпо гидроэнергии малых рек.

Рассчитаны качествешше и количественные показатели ветрового режима грриторий, характеризующие уровень ветроэнергетического потенциала триродный потенциал, технический и экономический ресурс), обоснован типо-азмерный ряд ВЭУ и агрегатов МГЭ оптимально применимый в районе.

Обоснована экологическая значимость использования ЭВИЭ как в плане Зережения природных ресурсов, так и в процессе сохранения окружающей риродной среды, подтверждаемой опытом эксплуатации ВИЭ в прошлом (на римере Рязанской области).

На основе системного анализа по многокритериальному виду оценки на-чно обоснована предпочтительность выбора ЭВИЭ в качестве дополнителыю-1 энергоисточшжа в условиях малозаселенной системы расселения, подтвер-денная теоретическими расчетами и современной практикой эксплуатащш Э-МГЭ в районе и на сопредельных территориях.

Установлено соответствие перспективной роли возобновляемой энерге-пш государственной заинтересованности, общественному спросу и социально-шлогической направленности потенциальных пользователей.

Основные результаты исследований могут послужить началом реальной, а эзможно и широкомасштабной работы по изменению структуры сельского юргоснабжения в сторону освоения экологически "чистой" и рентабельной 1ергии ветра и рек.

Основные публикации, отражающие положения диссертации:

1. Экологические аспекты использования возобновляемых источников энергии. //Рязанский экологический вестник. Рязань. Изд-во Рязанского института управления и права «Горизонт». 1995. № 3. - С. 59-61.

2. Возможность, практика и перспективы ветроэнергетики в Рязанской области, //рязанский экологический вестник. Рязань. Изд-во Рязанского института управления и права «Горизонт». 1995. № 5. - С. 29-32.

3. Историко-географические и экологические аспекты использования возобновляемых источников энергии в Рязанской области. В кн.: Региональный компонент в естественно-математическом образовании: Тезисы докладов межрегиональной научно-ирактической конференции. /Под редакцией Н.И.Булаева; Ряз. обл. ин-т развития обр-я. - Рязань, 1997. - 67 с.

4. Энергоизбыточность Рязанской области. Миф или реальность? В кн.: Современные информационные технологии ь образовании: Тезисы докладов Второй Всероссийской научно-практической конференции. /Под редакцией А.В.Миловзорова; Ряз, обл. ин-т развития обр-я. - Рязань, 1998. - 4 с. (В печати)