Потребности как движущая сила экономики и их взаимосвязь с общественным производством

Выработка электроэнергии в 2007 году в целом по Казахстану составила 76,365 млрд. кВт·ч. По сравнению с 2006 годом  она увеличилась на 4,818 млрд. кВт·ч (+6,7 %). Потребление электроэнергии незначительно  превысило выработку по сравнению  с 2006 годом, увеличившись на 4,668 млрд. кВт·ч (+6,5 %), и составило 76,439 млрд. кВт·ч. Рост потребления электроэнергии произошел  за счет увеличения как коммунально-бытовой, так и промышленной нагрузки. Следует  отметить, что в 2007 году рост потребления  электроэнергии произошел по всем областям Казахстана. Причем в Северной зоне на 65,0 %, а в Южной зоне на 20,3 %.

В 2008 году электропотребление достигло 80,619 млрд. кВт·ч. Этот показатель на 4,180 млрд. кВт·ч (+5,5%) превысил потребление  за 2007 год. Рост потребления электроэнергии в 2008 году отмечался только с января по октябрь. Однако величина потребления 2008 года составила только 80 % от доперестроечного уровня потребления 1990 года. Максимальный рост потребления электроэнергии произошел  по Павлодарской области – на 11,3%, Кокшетауской области – на 23,1 %, Жамбылской области – на 15,1 %, Атырауской области  – на 13,4 %.

Выработка электроэнергии по Казахстану в 2008 году в целом не смогла угнаться за потреблением и  составила только 80,074 млрд. кВт·ч, что  всего на 3,709 млрд. кВт·ч (+4,9 %) превысило  производство в 2007 году. Но потребление  электроэнергии превысило выработку  на 0,545 млрд. кВт·ч, или +0,7 %. Следует  отметить, что в этот период максимум электрической нагрузки по республике составил 12219 МВт при генерации 12000 МВт. Таким образом, в целом ЕЭС  Казахстана почти сбалансировалась по электроэнергии, однако имел место  недостаток пиковой мощности и отсутствовал резерв мощности.

Этот наметившийся разбаланс мог бы еще более  усугубиться. Однако помог разразившийся  мировой экономический кризис. С  ноября 2008 года в республике началось снижение промышленного производства, а, следовательно, и электропотребления. И в первую очередь – в металлургической, строительной и других отраслях. Так, в ноябре 2008 года снизилась выработка  электроэнергии по республике к аналогичному периоду 2007 года на 387,5 млн. кВт·ч (95,6 %), в декабре – на 541,1 млн. кВт·ч (93,2 %) и в 1-й декаде января 2009 года –  на 211,0 млн. кВт·ч (91,7 %). Поэтому в 2009 году электропотребление в стране даже не достигло уровня 2008 года, составив только 77,9 млрд. кВт·ч, что на 3,4 % ниже уровня 2008 года. Максимум электрической нагрузки по республике был зафиксирован 25 декабря 2009 года и составил 12315 МВт. В этих условиях выработка электроэнергии также упала, достигнув 78,4 млрд. кВт·ч электроэнергии, что составляет только 98 % уровня 2008 года, однако за счет снижения электропотребления и создания определенных резервов мощности на энергоисточниках она смогла превысить величину электропотребления.

Так, уже в  конце 2009 года произошел существенный рост потребления и генерации  электроэнергии. Это позволяет предположить, что мы снова вернемся к прежним  темпам роста электропотребления. Признаки приближающегося роста электропотребления уже очевидны. Результаты первых месяцев  работы в 2010 году также подтверждают это. По данным Агентства РК по статистике, объем промышленного производства в Казахстане в первом квартале 2010 года увеличился на 11,5 %, а выработка  электроэнергии уже в январе 2010 года составила 108,7 % по сравнению с аналогичным  периодом 2009 года. На это указывает  и тот факт, что, по данным Национального  диспетчерского центра Системного оператора (НДЦ СО), 10 февраля 2010 года максимум потребления электроэнергии составил 12442 МВт, который закрывался собственной  генерацией 11871 МВт и приемом мощности 571 МВт из ЕЭС России и ОЭС Центральной  Азии. Это был абсолютный максимум потребления, зафиксированный в  Казахстанской энергосистеме за последние 15 лет. В это время дефицит  мощности (1532 МВт) по Южной зоне был  покрыт линиями транзита «Север –  Юг Казахстана» (1235 МВт) и перетоком  из Центральной Азии (297 МВт). В часы вечернего максимума вводились  ограничения электрической мощности до 600 МВт.

В ряде регионов такой рост электропотребления уже  привел к дефициту мощностей, и не только в условиях пика потребления  в зимний период.

Особый дефицит  электроэнергии наблюдается в южных  регионах республики. До ввода второй цепи линии «Север – Юг» величина дефицита мощности, не покрываемая  собственными источниками, составляла порядка 1500 МВт. После ввода указанной  линии дефицит уменьшился, однако проблема дефицита до сих пор не решена в полной мере.

В ближайшее  время также ожидается превышение потребления электроэнергии по сравнению  с выработкой в Южной и Западной зонах, и, таким образом, мы можем  констатировать имеющийся на сегодня  дефицит мощности в ряде регионов страны и спрогнозировать его  на ближайшие годы.

Нехватка энергии  может стать существенным фактором сдерживания развития промышленности и экономического роста страны. Это  камень преткновения на пути к устойчивому  развитию Казахстана, поскольку электроэнергетика  является инерционной сферой в том  смысле, что ввод новых мощностей  требует довольно продолжительного времени для реализации.

Реализация уже  утвержденной Программы индустриально-инновационного развития Казахстана потребует обеспечения  прироста электроэнергии в нашей стране. Согласно перспективному балансу, к 2015 году потребление электроэнергии ожидается на уровне 100,5 млрд. кВт·ч.

Ресурсный парк технологического электрооборудования, установленного на действующих электрических  станциях, подстанциях в электрических  сетях и на промышленных предприятиях, в значительной степени изношен, отработал свой ресурс или срок службы и нуждается в замене или модернизации. Поэтому намечаются глобальная замена и модернизация значительной доли этого  электрооборудования. Наличие значительного  износа генерирующего оборудования ограничивает возможности выработки  электроэнергии действующими электростанциями.

Энергетика сегодня  является важнейшей движущей силой  мирового прогресса. Казахстанские  ученые разработали принципиально  новый тип ветровой электростанции. Однако проект остановился из-за отсутствия финансирования.

Возобновляемые  источники энергии в Казахстане - тема в настоящее время больше популистская. Минерального топлива  в избытке, ни ветер, ни солнце, ни вода малых рек при известных технологических  решениях конкурировать с углем  в глобальной энергетике не могут. Экологические  бонусы чистого электричества не перекрывают разности стоимости  киловатт-часов. 80% электроэнергии мы получаем из дешевого угля, что обусловлено  в первую очередь экономическими факторами. Но в то же время классическая энергосистема не способна покрыть  все потребности казахстанцев, и  дело не в количестве вырабатываемой электроэнергии, а в проблеме ее доставки до конечного потребителя. Тянуть линию электропередач на сотни  километров в населенный пункт из 20-30 домов нецелесообразно, не хватит и 50 лет, чтобы ее окупить. Ведь цена одного километра ЛЭП около 8 тыс. долларов.

По оценкам  специалистов Казсельэнергопроекта, потребности  в электроэнергии сельских жителей  составляют порядка 80 МВт. Но малые  населенные пункты рассредоточены в  пространстве на тысячи километров. Если их всех подключить к централизованной энергосети, то электроэнергия станет золотой.

Гораздо выгоднее ставить локальные энергоустановки, и тут альтернативные источники  энергии уже могут конкурировать  с традиционными: во-первых, неисчерпаемые, во-вторых, бесплатные, в-третьих, не требуют  транспортировки. Среди возобновляемых источников энергии многие специалисты  отдают предпочтение ветру, так как  по данному энергоресурсу стране нет равных в мире. Потенциал ветроэнергии составляет примерно 1,8 трлн кВт/ч в  год, по крайней мере, такими данными  оперирует Министерство энергетики и минеральных ресурсов. Примечательно  то, что большая часть территории республики обдувается ветрами, вполне пригодными для получения электроэнергии.

Ветряные турбины  традиционно разделяют на большие (мощностью более 50 кВт) и малые (до 50 кВт). Крупные ветряки мощностью  до 2 мВт предназначены для работы в составе энергосистемы и  на данном этапе вполне рентабельны для стран, импортирующих энергоносители. Чем больше мощность ветряка, тем ниже себестоимость вырабатываемого электричества, но для условий Казахстана, где не стоит вопрос о насыщении электросети, более уместны локальные ветроэнергоустановки (ВЭУ). Основным элементом такой электростанции является ветроприемное устройство, которое крепится на башне, внутри находятся генератор и ряд других устройств: защита от молний, тормозная система, редуктор, а снаружи крепятся лопасти. Практически вся промышленная ветроэнергетика держится на репеллерных ветряках, у которых ось вращения горизонтальная. Но для условий Казахстана классические ветроэлектростанции малоэффективны, считает доктор технических наук, профессор Николай Буктуков.

Изучение ветров в Казахстане показало, что традиционные ветроустановки малорентабельны. В  степных регионах направление ветра  резко меняется, и, как правило, потоки порывистые, они резко меняют свою скорость. В результате ветряки не успевают поворачиваться на ветер. Получается так, что даже в ветронасыщенных  регионах репеллерные ветроустановки мало работают. Другая проблема репеллерных  ветряков - слабая приспособленность  к большим скоростям ветра. Традиционные ветряки работают в диапазоне 5-25 метров в секунду. Если ветер сильнее, они перестают генерировать электроэнергию. Срабатывает система защиты: лопасти  складываются или уходят от ветра, при  сильных ветрах повышается риск их разрушения. К примеру, в Джунгарских  Воротах ветер летом фактически не превышает 25 метров в секунду, зато зимой, когда электроэнергии нужно  больше, скорость ветров усиливается, и традиционные ВЭУ будут в  основном защищаться от ветра, вместо того чтобы давать электричество. 

Вертикальный  подход

Казахстанскими  учеными технологическая проблема освоения степного ветра решена давно. Например, вертикальный ротор фактически снимает проблему разнонаправленного ветра. Марат Майлибаев с Николаем Буктуковым решили и вторую задачу - как заставить энергоустановку  работать при большой скорости воздушных  потоков. В основе решения лежит  автоматическая система раскрывания  лопастей в зависимости от давления.

Ветряк внешне похож на трубу, состоящую из полуцилиндров. Если ветер слаб, полуцилиндры максимально  раздвигаются, увеличивается так  называемая ометаемая поверхность  агрегата, и наоборот, при большой  скорости полуцилиндры сдвигаются, и  ветряк приобретает обтекаемую форму  трубы. Ветер как бы сам регулирует площадь ометаемой поверхности, никакой электроники.

«В зависимости от скорости ветра установка меняет площадь ометаемой поверхности, и в связи с этим у нас диапазон рабочей скорости ветра будет от 1 до 70 метров в секунду, таким образом, время работы нашего ветряка гораздо больше, чем у классического. Следовательно, он будет дольше генерировать электроэнергию за день. Скорость ветра фактически не имеет значения для нашей энергоустановки, ее мощность будет всегда одинакова, рабочее тело совершает 80 оборотов в минуту. Мы используем тихоходные генераторы, которые разработаны казахстанскими учеными. Ультразвуков он не излучает, а сама установка для птиц не опасна».

Первый ветряк мощностью пять киловатт и высотой  в 12 метров разработчики собрали в 2000 году. Диаметр рабочего тела, вращающегося вокруг вертикальной оси, в закрытом состоянии - 1 метр, в раскрытом - 1,5 метра. Весь агрегат вместе с растяжками и аккумуляторами весит около 800 килограммов. Проверяли установку  на Курдайском перевале в зимнее время  в течение трех месяцев, где порывы ветра достигали 50 метров в секунду. В числе прочих условий проверяли  ветряк и на случай падения. Даже если он ляжет на землю, помнется только верхняя дуга и два фланца, которые  легко восстановить при наличии  сварочного аппарата. Вся "начинка" находится на земле: генератор, аккумуляторы, зарядное устройство. Минус такой  ветроустановки в том, что есть технические  ограничения для производства мощных агрегатов свыше 50 киловатт. Этот вопрос можно решить количеством агрегатов. Но мощность в 5 киловатт позволяет  обеспечить электроэнергией три  дома. Кстати, себестоимость 1 кВт/ч  электроэнергии составляет 0,4-1 тенге, исходя из расчета, что в день ветряк работает около 10 часов. Как считают  разработчики, их детище де-факто в  три раза дешевле известных ветряков.

Но если технологические  препятствия учеными преодолены, то хроническая неплатежеспособность сельского населения стала камнем преткновения. Сегодня фермеры не готовы выкладывать 5-6 тыс. долларов за 5-киловаттный ветряк, даже притом, что  он окупается в течение 2-3 лет. Во многих странах чистую энергетику субсидирует  государство, такой же вариант приемлем и для Казахстана. У Николая  Буктукова есть и другие варианты. Национальная энергетическая компания КЕГОК, например, могла бы выкупать ветряки у производителя, устанавливать  их в ветряных регионах и продавать  электроэнергию. Причем электроэнергия для потребителя будет дешевле, а для продавца более выгодна, поскольку прибыль от продажи  выше.

В Национальной энергетической системе Казахстана (сети 220 – 500 кВ), находящейся под  управлением АО «КЕGOC», положение  значительно лучше; там при государственной  поддержке уже в течение многих лет выполнялся Проект модернизации национальной электрической сети Казахстана. Он был направлен на реабилитацию транспортной системы KEGOC и усовершенствование диспетчерского управления энергосистемы.