Малая гидроэнергетика в России
В 1913 г. в России эксплуатировалось 78 ГЭС суммарной мощностью = 8,4 МВт [б]. Наиболее крупная из них имела мощность 1,35 МВт. После принятия плана ГОЭЛРО (1922 г.) началось массовое сооружение малых ГЭС, и к середине века эксплуатировалось более 6600 малых ГЭС суммарной мощностью около 330 МВт. Средняя мощность всех ГЭС составляла 50 кВт, а число часов использованной мощности не превышало 1500 в год.
В 50-х годах в России был взят курс на повышение единичной мощности строящихся ГЭС и вывод из эксплуатации наиболее мелких и неэкономичных ГЭС. В результате этого общее число малых ГЭС к концу 50-х годов сократилось примерно до 300 с суммарной мощностью около 450 МВт. По данным Минтопэнерго СССР, в 1967 г. число эксплуатируемых малых ГЭС составляло примерно 730 ГЭС с суммарной мощностью около 100 МВт, а в 1980 г. — 100 малых ГЭС мощностью 545 МВт [50].
90-е годы оказались провальными для Российской гидроэнергетики, мощности ГЭС в этот период практически не вводились.
По данным Госкомстата России, в 2003 г, общее число малых ГЭС России единичной мощности более 500 кВт (МГЭС с меньшей мощностью Госкомстат России не фиксирует) равнялось 60, а их установленная мощность и суммарная выработка составляли 610 МВт и 1,9 млрд. кВт • ч, соответственно. Однако, по мнению экспертов, в России функционирует по крайней мере еще около 50 малых ГЭС с единичной мощностью менее 500 кВт [50].
Наибольший вклад в развитие малой гидроэнергетики в последние 20 лет внесли ЗАО *МНТО ИНСЭТ» и ОАО «РусГидро» — ведущие компании России нового времени по проектированию, производству, строительству и эксплуатации малых ГЭС как на территории России, так и в странах ближнего (страны Балтии, Белоруссия, Грузия, Таджикистан,) и дальнего зарубежья (Афганистан, страны Европы, Латинской Америки и пр.).
Так, за 20 лет работы в области малой гидроэнергетики, ЗАО «МНТО ИНСЭТ» в условиях ограниченных финансовых и кадровых ресурсов в стране изготовило и поставило в разные регионы России и мира более 45 малых гидроагрегатов единичной мощностью свыше 100 кВт и более 140 агрегатов и микроГЭС единичной мощностью менее 100 кВт, только в России введено в эксплуатацию 25 малых ГЭС общей мощностью 10,9 МВт [44].
Российская биоэнергетика
Россия является мировым лидером по лесным ресурсам, обладая четвертой частью мировых запасов древесины, оцениваемых в 82 млрд, м* или 41 млрд. т. Леса занимают 2/3 территории России, их площадь составляет -1,2 млрд, га [6, 9]. В большинстве регионов России древесина на протяжении многих веков является основным или единственным энергоисточником и активно используется для отопления, нагрева воды и приготовления пищи.
В настоящее время в России получило развитие производство древесных и торфяных пеллет. Их производство освоило до 70 предприятий, работающих на территории республик Коми и в Карелии, в Архангельской, Вологодской, Ленинградской, Псковской, Нижегородской. Новгородской. Тверской. Владимирской, Кировской, Костромской. Свердловской областях, в Красноярском и Хабаровском краях. Разработаны также технологии и автоматизированное отечественное отопительное оборудование на пеллетах (котлы малой мощности). Однако массового применения эти технологии энергопроизводства в России пока не нашли, и все предприятия, производящие пеллеты, ориентированы в настоящее время на экспорт.
В Советский период были достигнуты заметные успехи в прямом использовании энергии биомассы, как традиционным ее сжиганием, так и получением из нее топлива (генераторного газа, водорода) с использованием процессов химического окисления и брожения и термической газогенерации.
В 40-е годы в СССР достаточно массовое распространение имели газогенераторные автомобили и трактора, вытесненные впоследствии более совершенными и экономичными бензиновыми.
Биоэнергетические установки по переработке отходов животноводства и птицеводства отечественного производства «Кобос» и ВЭУ-301 в 80 — 90-е годы эксплуатировались в России и бывшем СССР.
Основными методами получения биоводорода из биомассы являются ацетоно-бутиловое или бутиловое брожение сахарозы или крахмала, получаемых из сахарной свеклы.
В СССР до конца 80-х годов прошлого столетия работало четыре ацетоне -бутиловых завода; в Грозном, Нальчике, Талице (Свердловской обл.) и Ефремове (Тульской обл.). Суточное производство на Ефремовском заводе при полной загрузке составляло до 50 т растворителей (бутанола, ацетона, этанола в их весовом соотношении 13:4: 1) и до 29 тыс. ма водорода, или в год: 15000 т растворителей и до 8,7 млн. м* водорода. Грозненский завод давал в сутки до 74 т растворителей и 43 тыс. м;і водорода, или в год 22 тыс. т растворителей и до 13 млн. м ‘ водорода [52, 53].
В 1967 г. на Ефремовском и в 1969 г. на Грозненском ацетоно-бутиловых заводах были введены в эксплуатацию цеха по производству кормового витамина В-12 методом термофильного метанового брожения жидких отходов этих производств — барды (3000 м3/сут.). Кроме витамина В-12 каждый цех производил в сутки до 30 тыс. м3 биогаза, который целиком использовался для производства тепловой энергии для всего производственного цикла [52].
Таким образом, к 70-м годам в СССР впервые в мире были созданы промышленные производства биотоплива из биомассы (биоводорода, биометана, биобутанола» биоацетона, биоэтанола).
К сожалению, к концу 90-х годов действующими остались только Грозненский и Ефремовский заводы, производство на которых сильно сократилось. В настоящее время, видимо, еще можно восстановить имевшиеся мощности Ефремовского ацетоно-бутилового завода.
В России (ранее в СССР) с начала 80-х годов ведущее место в направлении использования биомаесы для целей энергетики, помимо газификации древесины и лигно-целдюлозных материалов, занимало развитие биогазовых технологий по производству биогаза, тепловой и электрической энергии из органических отходов сельскохозяйственного производства, пищевой и легкой промышленности, а также стоков и твердых бытовых отходов городов. В данном направлении были достигнуты ощутимые практические результаты.
Так, научно-производственным центром «Экорос» разработаны и реализованы высоко-рентабельные биогазовые технологии и оборудование (биогазовые установки ИБГУ-1), рассчитанные на использование в малых фермерских хозяйствах со сроком окупаемости 1-1,5 года, допускающие эффективную эксплуатацию в любом климатическом регионе России. В период 2000 — 2006 гг. выпущено и внедрено более 100 установок этого типа. Центром «Экорос* разработана также автономная биоэнергетическая установка Биоэн-1 модульного типа, допускающая комплектацию нужной мощности для средних и крупных сельских хозяйств. Обе установки, кроме биогаза, производят экологически чистые удобрения, что позволяет добиться их быстрой окупаемости [52].
Во Всероссийском институте электрификации сельского хозяйства (г. Москва) была разработана высокоэффективная экспериментальная установка, основанная на принципе быстрого пиролиза биомассы* превращающая до 70% сухого вещества в жидкое или газообразное топливо с калорийностью до 5000 ккал/кг. В ее состав входит дизель-генератор, переоборудованный под совместное сжигание вырабатываемого газа и дизельного топлива, при экономии последнего до 50%.
ЗАО «Энергоресурс* (г. Екатеринбург) разработало многотопливную миниТЭЦ с электрической и тепловой мощностью 30 кВт и 0,55 Гкал, соответственно, в состав которой может входить как котельный агрегат, так и ДЭС, переоборудованная под использование газа [50].
В 2007 г. в России работало 37 тепловых электростанций, использующих отходы деревообработки, целлюлозно-бумажной промышленно — стй и дрова. Дрова до настоящего времени являются наиболее распрос — — раненным в России местным видом топлива и наиболее используемой частью возобновляемого биоэнергетического ресурса страны.