Курсовая работа по География на тему Нетрадиционные способы получения энергии на Кольском полуострове: проблемы и перспективы

располагается слишком близко к Северному полюсу, количество солнечной энергии недостаточно для масштабного использования. Хорошим потенциалом к вырабатыванию энергии обладают приливные электростанции, и ГЭС на небольших реках Мурманской области.

1.2 Применение ветроэнергоустановок и гидроэлектростанций на Кольском полуострове

Высокий потенциал ветра на Кольском полуострове в состоянии обеспечить выработку более высоких показателей функционирования каждой ветроэнергетической установки (ВЭУ), гораздо более высокую чем в европейских странах, где ветроэнергетика нашла более широкое применение. А зимний максимум интенсивности ветра совпадает с максимальным потреблением энергии в регионе, кроме того, она находится в противофазе с годовым стоком реки, что позволит ветроэлектростанциям и гидроэлектростанциям дополнять друг друга в периоды снижения мощности одного из них. Кроме того, 17 гидроэлектростанций (ГЭС) общей мощностью 1600 МВт энергосистем в Мурманской области имеют ежедневные, сезонные и иногда многолетние резервуары, которые позволяют им накапливать энергию ветра во время активного ветра и обрабатывать ее по мере необходимости [1].
Только в районе Серебрянской ГЭС с водохранилищем сезонного регулирования и Териберкой ГЭС с водохранилищем годичного регулирования целесообразно сооружение ветропарков суммарной мощностью 500 Мвт.[2].
Передача энергии может осуществляться по уже существующим линиям электропередачи напряжением 150 и 330 кВт, но в компенсационном режиме связанным с понижением мощности ГЭС при устойчивом и сильном ветре. К тому же оба водохранилища являются самыми высоконапорными в энергосистеме (76 м и 126 м), что говорит о высокой энергоэффективности каждого сохраненного кубометра в водохранилищах. Таким образом в водохранилищах будет накапливаться дополнительный запас воды, а загрузка ЛЭП станет более равномерной что приведет к увеличению экономической эффективности.
В то же время выбор площадок для строительства ветряных электростанций должен осуществляться с учетом затрат, связанных с предоставлением инфраструктуры (подъездных путей, оборудования и персонала), высоким ветровым потенциалом в предлагаемой зоне и близостью к подстанции высокого напряжения для снижения затрат. подключение ветропарка к электросети [3].
Например, участок ветропарка возле села Лодейное на побережье Баренцева моря расположен в зоне сильного ветра (7 м / с), имеет начальную инфраструктуру (грунтовая дорога, проходящая через участок и возможность перевозить товары по воде) и имеет доступ к электрической сети Колэнерго.
Площадка на берегу Териберского водохранилища площадью примерно 4 квадратных километра, находится в близи от благоустроенной дороги, и прилегает к вспомогательным напорным сооружениям Верхне-Териберской ГЭС. Она удалена на 18 км. от моря и режим ветра будет не много ниже чем на побережье. Также как и площадка близ п. Лодейное находится на не большом расстоянии от мета подключения к сети (не более 4 км).
В районе поселка Туманный площадка ветропарка будет находится вдоль дороги от поселка к Нижне-Серебрянской ГЭС. Непосредственная близость к этим двум пунктам потенциально обеспечат удобную выдачу мощности в сеть, а также упростит размещение и поиск рабочей силы и техники за счет проживающего на территории поселка персонала выше упомянутой ГЭС.
На 81 километре трассы Мурманск-Териберка участок под ветропарк будет располагаться в 40 км от Баренцева моря, на высоте 250-300 метров над уровнем моря [4]. Среднегодовая скорость ветра в этом месте составляет 6.5 м/с. Трансформаторная подстанция находится на Серебрянской гидроэлектростанции на расстоянии около 30 км.
Помимо работы в энергосистеме региона, ВЭУ могут использоваться для обеспечения энергией жителей децентрализованных населенных пунктов. Например, если применять установку вместе с котельной отопления, в периоды сильных ветров ВЭУ может обеспечить большую часть или все потребности в тепловой энергии, а в периоды утихания ветра нагрузка будет ложиться на котельную, таким образом они будут взаимодополнять друг друга. Это доказывает возможность участия ветроэнергетических установок в покрытие графика нагрузок тепловой энергии. А для покрытия графика электрической нагрузки необходимо совмещение ВЭУ с дизельгенерирующими установками, как и в предыдущем случае обе установки будут взаимокомпенсировать выдаваемую мощность друг друга при необходимости, это позволит экономить топлива и сократить издержки на его поставки [7].
Как говорилось ранее кроме ветра на Кольском полуострове актуально использовать гидроресурсы в качестве источника возобновляемой энергетики. Энергосистема Мурманской области так же включает семнадцать гидроэлектростанций которые сгруппированы в 6 каскадов, находящихся на реках Ковда, Паз, Тулома, Воронья, Териберка и Нива. В совокупности установленная мощность всех ГЭС региона равна 1594 МВт, что составляет 44% от мощности всей энергосистемы Кольского полуострова. В годовой выработке региональной энергосистемы, доля ГЭС в среднем составляет 35-40%, эта цифра является не постоянной так как зависит от водности рек.
На территории Мурманской области присутствуют 7 рек, способных обеспечить 11 экономически эффективных малых гидроэлектростанций суммарной мощность. 66,1 МВт и выработкой 316,9 млн.кВтч [1]. По данным в таблице 1 (см. Приложение 3) демонстрируются возможности водных ресурсов Мурманской области в контексте будущих перспектив, так река Тумча находящаяся на юге Кольского полуострова и впадающая в Иовское водохранилище, на которой расположены три створа для малых гидроэлектростанций суммарной мощностью 37 МВт - является наиболее потенциально привлекательной.
Кроме того, при выборе территории для сооружения малой ГЭС необходимо учитывать технический потенциал малых рек, потребности изолированных потребителей и их удаленность от предполагаемого места строительства. Характерным децентрализованным населенным пунктом можно назвать поселок Краснощелье, удаленный от электросетей более чем на 150 км. Основным источником энергии здесь является дизельная электростанция (ДЭС) с среднегодовой выработкой 1.25 млн.кВтч.
Вторым перспективным для строительства малой ГЭС децентрализованным населенным пунктом является село Чваньга на юге Мурманской области, электропотребление села примерно равняется 1 млн.кВтч.
По данным таблицы 2 (см. Приложение 4) можно констатировать, что на реке Чваньга при напоре выше 9 м. установленная мощность может достигнуть 1250 кВт , а годовая выработка 6.3 млн.кВтч, что в свою очередь, позволит обеспечить энергией соседние села, такие как Чапома, Тетрино, Стрельна, Пялица открывая возможности для их развития [5].
Таким образом, использование возобновляемых источников энергии в Мурманской области представляется возможным и целесообразным, при этом наиболее перспективные: ветро и гидроресурсы. И в качестве эксплуатации электростанций предлагаются действующие как в составе энергосистемы, так и обособленно (для изолированных населенных пунктов). Реализация данных направлений развития ВИЭ в Мурманской области позволит повысить эффективность использования энергоресурсов региона, и одновременно повысить его экологический уровень. 
Глава 2. Проблемы использования нетрадиционных видов энергии на Кольском полуострове

Существует точка зрения, что при нынешнем непрерывном росте промышленности, как основного потребителя энергетической отрасли, запасов угля хватит примерно на 270 лет, нефти на 35-40 лет, газа на 50 лет. В отличие от ископаемых топлив нетрадиционные формы энергии не ограничены геологически накопленными запасами. Это означает, что их использование и потребление не ведет к неизбежному исчерпанию запасов, следовательно, возобновляемые виды энергии являются наиболее перспективными для развития. Однако при их строительстве и использовании иногда возникают проблемы.
Мурманская область обладает широким спектром возобновляемых ресурсов (солнце, ветер, небольшие реки, приливы, волны). Из всех этих нетрадиционных возобновляемых источников энергии (NRES) солнечные источники являются самыми крупными. Однако в Арктике многие трудности связаны с освоением этого источника энергии [9].
Во-первых, они вызваны минимумом солнечной энергии или ее полным отсутствием в зимние месяцы, когда потребность потребителей в энергии максимальна. Кроме того, устройства, которые преобразуют солнечную энергию в тепло или электричество, все еще неэффективны, дороги и, следовательно, экономически уступают традиционным ископаемым видам топлива. Солнечная энергия - это также постоянно развивающийся энергетический сектор, у нее большое будущее.

2.1 Сложности применения ВЭУ на Кольском полуострове

Побережье Баренцева моря Кольского полуострова обеспечивает исключительно благоприятные условия для ветроэнергетики. Источники энергии ветра очень высоки, и инфраструктура способствует ее широкому