Инновационный потенциал внедрения альтернативной энергетики в народном хозяйстве: На примере республики Судан

Актуальность темы

исследования.

Республика Судан, как и другие развивающиеся страны, страдает от острой нехватки энергетических ресурсов, и в особенности электроэнергии, что сдерживает ее экономическое и социальное развитие. Объем расхода электроэнергии на одного человека является реальным показателем прогресса нации в современном мире, В Судане расход электроэнергии на человека достигает около 70 кВт/ч в год, между тем этот показатель достигает в ряде развитых стран 1500 кВт/ч, а в странах со средним уровнем развития —1000 кВт/ч. на человека в год.

В настоящее время Судан переживает реальный кризис в области энергоснабжения вообще и, в частности, электроэнергией (производство электроэнергии удовлетворяет только 15% потребности народного хозяйства). Энергосистема Судана дефицитна. В часы пиковых нагрузок могут быть полностью отключены до 20% коммунальных и до 30% промышленных потребителей.

Для решения данной чрезвычайно актуальной проблемы необходимо исследовать и обобщить опыт других стран, мира по использованию инновационных технологий применения нетрадиционных и возобновляемых источников энергии в народном хозяйстве в целях создания альтернативной энергетики.

Цель данной диссертационной работы заключается в исследовании возможностей использования гелиоэнергетики в народном хозяйстве республики Судан.

В соответствии с поставленной целью в диссертации сформулированы и решались следующие научные задачи: анализ резервов альтернативной энергетики, используемой в народном хозяйствеисследование технико-экономических предпосылок внедрения нетрадиционных видов энергии на предприятияхоценка перспектив ' внедрения инновационных проектов использования альтернативной энергетики в народном хозяйствеанализ мирового опыта развития гелиоэнергетикиисследование экономических и организационных факторов внедрения инновационных проектов по гелиоэнергетике в народном хозяйстве республики Суданразработка рекомендаций по управлению инновационными процессами в области нетрадиционной энергетики, Судана.

Объект и предметнее лед о ва ни я.

Объектом исследования в диссертации является энергетическая отрасль промышленности республики Судан.

Предметом исследования в работе выступает система управления инновационными проектами создания альтернативной энергетики в условиях реформирования экономики республики.

Теоретическая и методологическая основа диссертационного исследования.

В работе использовались методы классификации, логического, исторического, сравнительного, статистического, информационного, источниковедческого, графического анализа, обобщения.

При анализе мирового опыта применения гелиоэнергетики в народном хозяйстве использовались труды многих, как российских, так и зарубежных, специалистов в области энергетики, экономики и экологии, и прежде всего, Алексеева В. В., Байрамова Р. Б., Баума В. А., Вейнберга Б. П., Плескова Ю. В., Скрипко В. П., Трусова В. П., Сванидзе Г. Г.

В качестве основных нормативных документов в работе использовались материалы национальной организации по электроэнергии: перспективный план развития электроэнергетики Судана на 1992;2015 гг., доклады Центра стратегических исследований в Хартуме, ежегодные докладу отдела планирования национальной организации по электроэнергии за 1997, 1998, 1999 гг.

Научная новизна диссертационной работы.

Научная новизна диссертационного исследования состоит в разработке одного из возможных способов преодоления энергокризиса в республике Судан путем использования инновационного потенциала внедрения гелиоэнергетики в народном хозяйстве республики и заключается в следующем:

1. На основе анализа основных этапов развития мирового опыта применения гелиоэнергетики определены цели и задачи использования гелиоэнергетики в народном хозяйстве республики Судан.

2. На основеанализа тенденций развития этой отрасли промышленности разработана систематика и классификация основных направлений внедрения гелиоэнергетики на предприятиях.

3. Выявлены и обоснованы организационные и социально-экономические резервы применения гелиоэнергетики в народном хозяйстве республики Судан.

4. Предложены и обоснованы новые организационные формы и методы управления альтернативной энергетикой.

Теоретическая и практическая значимость диссертационной работы.

Теоретическая и практическая значимость исследования заключается в том, что рекомендации и разработки, содержащиеся в диссертации, могут быть использованы как методическая база для дальнейших комплексных исследований данной проблемы, а также при подготовке и переподготовке специалистов по гелиоэнергетике. В прикладном плане значение данной работы состоит в том, что в ней разработана система научных рекомендаций по внедрению гелиоэнергетики в народном хозяйстве, которые могут использоваться в инновационной деятельности фирм, планировании и проведении рационализации управленческого аппарата энергетических компаний, прогнозировании развития данной отрасли энергетики, проведении технико-экономических экспериментов.

Апробация результатов диссертационного исследования.

Основные научные положения и рекомендации, содержащиеся в диссертации, докладывались на научных конференциях и семинарах, в частности, в Российском институте интеллектуальной собственности Москва, 1997, 1998, 1999 гг.),*в национальной организации по электроэнергии (Хартум, Судан, 2000 г.). Результаты исследования изложены в двух научных публикациях общим объемом 2,2 п.л.

Объем и структура диссертационной работы.

Структура работы определена в соответствии с необходимостью решения поставленных научных задач. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованной литературы (138 наименований) и приложений 1−3.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В последние годы ряд объективных причин, а именно, рост населения планеты, непрерывный рост цен на нефтяное топливо и природный газ (из-за усиливающегося энергетического кризиса и возрастающего дефицита энергии, отрицательных экологических последствий тепловых и атомных электрических станций) обусловил интерес ученых и практиков к работам по использованию возобновляемых источников энергии и в первую очередь солнечной и ветровой энергии, энергии биомассы и воды. Разработка энергетических установок, использующих природные источники энергии, проводится в ряде развитых стран, например, в США, Великобритании, Канаде, Германии, СНГ и в других странах (см. § 2.1).

В странах СНГ интенсивно исследуются проблемы развития энергетики на основе возобновляемых источников энергии и разрабатываются проекты эффективных технических решений, а также ведется строительство опытных установок (см. § 2.2).

Среди большого числа возобновляемых источников энергии наиболее значимое место занимает солнечная энергия, использование которой обеспечивает экологическую чистоту при возможности ее применения во всех частях земного шара.

Использование солнечной энергии возможно для различных целей: теплоснабжение, сушка сельскохозяйственных продуктов, обогрев культивационных сооружений, коммунально-бытовые нужды, а также преобразование в электрическую энергию на солнечных электростанциях. Известны два метода указанного преобразования солнечной энергии, а именно, термодинамический и фотоэлектрический.

Впервые идея создания солнечных электростанций башенного типа на основе термодинамического цикла была выдвинута в бывшем СССР в конце 50-х годов в Государственном энергетическом институте им. Г. М. Кржижановского. Под руководством В. А. Баума был разработан первый проект солнечной электростанции мощностью 5 МВт, которая впоследствии была построена в Крыму.

В настоящее время усилия исследователей направлены на изучение прямого преобразования энергии солнца в электрическую, т. е. на основе фотоэлектрического метода. Во многих странах мира ведутся исследования по разработке фотоэлементов с целью повышения их мощности и коэффициента полезного действия. В ряде стран разрабатываются солнечные батареи и фотоэлектрические модули, предназначенные для работы в качестве источников энергии (в уличных часах, дорожных знаках, для освещения гаражей и других помещений).

В энергетических программах разных стран предусмотрен значительный объем исследований и разработок в области ветроэнергетики. Они направлены на выбор наиболее перспективных зон и районов, характеризующихся высоким потенциалом энергии ветра, разработку методов применения ветроэнергетических установок, создание новых технических средств и снижение их стоимости с целью существенного улучшения экономических показателей и повышения надежности энергоснабжения потребителей, обеспечение высокой конкурентоспособности ветроэнергетических установок по сравнению с тепловыми и гидравлическими электростанциями и агрегатами.

Прогнозы развития техники использования возобновляемых источников энергии указывают на перспективность этого направления и на то, что к середине нового века за счет этих энергоресурсов можно будет обеспечивать значительную часть энергетических потребностей человечества. По оценкам специалистов разных стран, доля энергии, получаемой за счет использования энергии солнца и ветра, в общем мировом энергобалансе может возрасти до 5−7%, а в некоторых странах, расположенных в особо благоприятных регионах, еще больше. За счет использования биомассы в качестве источника энергии можно получить 6−10% потребной энергии. Ресурсы биомассы в различных ее видах имеются практически во всех регионах и почти в каждом из них может быть налажено производство энергии и топлива.

Биомасса может быть получена на базе сельскохозяйственных отходов, городских отходов и стоков, морских и озерных водорослей.

Особенно важное значение утилизация биомассы имеет в сельском хозяйстве, где на различные технологические нужды ежегодно расходуется большое количество топлива и непрерывно растут потребности в удобрениях.

Утилизация городских отходов и стоков также может дать значительное дополнительное количество энергии. Путем анаэробной ферментации отходов в странах СНГ, например, можно получать ежегодно 2 млрд куб. м метана.

Известно преобразование потенциальной энергии воды, накопленной в водоемах, в электрическую энергию на гидроэлектростанциях.

Использование энергии воды для производства электроэнергии в целях электроснабжения отдельных потребителей может быть осуществлено на микрогидроэлектростанциях путем подачи воды от обычных водопроводных кранов, проточно от малых рек или путем накопления атмосферных осадков в специальных резервуарах.

Вышерассмотренные наиболее распространенные виды возобновляемых источников энергии (солнце, ветер, биомасса и вода) используются с целью производства электроэнергии и тепла во всех странах мира, как правило, порознь. Однако надежность работы таких установок зависит от определенных условий местности, например, климатических, географических и т. д.

Для повышения надежности работы энергетических установок и обеспечения непрерывности выработки электроэнергии в последнее время началось строительство комбинированных энергетических установок, использующих одновременно несколько, но не более трех, видов возобновляемых источников энергии.

К существенным недостаткам имеющихся установок можно отнести необходимость их привязки к определенной местности, что снижает универсальность, а также невысокую надежность при работе в условиях недостаточного поступления солнечной и ветровой энергии, а также имеющее место вредное воздействие на окружающую среду при строительстве комбинированных энергетических установок большой мощности (изъятие земельных ресурсов и т. п.).

Дефицит топлива, возрастающее загрязнение окружающей среды отходами энергетического производства, могущие в конечном счете привести к глобальным изменениям климата планеты, углубление энергетического кризиса в Судане, требуют проведения исследований по рациональному использованию природных экологически чистых источников энергий и обусловили выбор цели данной диссертации, а именно, разработку возможных путей использования гелиоэнергетики в народном хозяйстве республики Судан.

В соответствии с поставленной целью и задачами настоящего диссертационного исследования в работе получены следующие основные научные результаты, выносимые на защиту.

1. Проведен анализ резервов инновационных проектов альтернативной энергетики, используемой в народном хозяйстве. На его основе показаны преимущества и недостатки непосредственного преобразования энергии возобновляемых источников в электрическую, а именно, солнечной, ветровой энергии, энергии биомассы, геотермальных вод и др. (см. §§ 1.1, 1,2, 1.3).

2. Исследованы технико-экономические < предпосылки внедрения нетрадиционных видов энергии на предприятиях. Результаты исследования свидетельствуют, что одним из перспективных направлений энергосбережения является создание и внедрение установок, комбинированно использующих энергию солнца и ветра. Предложена методика определения предельных капиталовложений в ГВЭУ от показателей экономии топлива, которая позволяет на стадии проектирования систем теплоснабжения с использованием возобновляемых источников энергии определить в регионе зоны эффективного использования ГВЭУ от затрат на топливо у потребителя, где она будет работать в качестве источника энергии. ,.

Предложена методика определения срока энергетической окупаемости ГВЭУ. Энергетических затрат на установленный киловатт ГЭУ в ГВЭУ требуется 12 000 МДж/кВт, в ВЭУ — 30 000 МДж/кВт. Гелиоветроэнергетическая установка работает совместно с котельной и экономит дефицитное топливо. За три года сэкономленное топливо покроет энергетические затраты на создание ГВЭУ. Предлагаемая методика позволит проектировщикам на стадии проектирования ГВЭУ определить минимальный срок энергетической окупаемости установки в зависимости от климатических условий региона и от соотношения установленных мощностей ГЭУ и ВЭУ в комплексе (см. § 1.2, 1.3, 3.3),.

Технико-экономический анализ, проведенный в работе, дадт возможность, сделать три главных вывода: современный уровень развития энергетического машиностроения и технологии производства энергооборудования позволяют полностью обеспечить потребности внедрения НВИЭ на предприятиях различных отраслей народного хозяйстваэкономические показатели использования НВИЭ могут быть вполне приемлемыми для отдельных регионов как развитых стран, обеспеченных традиционными источниками энергии (нефть, уголь, газ), так и для целых стран, прежде всего развивающихся, которые испытывают дефицит энергоресурсов, в частности, республики Суданв ряде случаев экономические показатели использования НВИЭ в народном хозяйстве могут не приниматься во внимание, а приоритет отдан внеэкономическим факторам — социальным, экологическим.

3. Исследование и анализ мирового и отечественного (Судан) опыта использования НВИЭ (см. §§ 2.1, 2.2, 2.3) показали, что в различных отраслях народного хозяйства имеется реальная возможность использования НВИЭ как для выработки электроэнергии, так и для производственно-технологических процессов различных предприятий и коммунальных служб.

В республике Судан в 70−90 гг. накоплен определенный опыт исследований и разработок в области гелиотехники, однако государство и частные предприниматели уделяют мало внимания проектам коммерческого использования НВИЭ, поощрению и финансированию научных исследований, предоставлению необходимых стимулов, которые привлекали бы потребителей и инвесторов.

В Судане испытывается огромная потребность в широком применении устройств по термодинамическому превращению солнечного излучения для решения задач оптимального использования энергоресурсов, повышения качества сельхозпродукции и увеличения ее доходности, электрификации деревни.

4. На основе анализа различных видов НВИЭ, выполненного соискателем в § 1.1, технико-экономических параметров возобновляемых источников энергии (§ 1.2), исследования перспектив внедрения инновационных проектов использования альтернативной энергетики в народном хозяйстве (§ 1.3), анализа и обобщения мирового и отечественного опыта использования гелиоэнергетики (§§ 2.1, 2.2, 2.3), анализа современного состояния экономики республики и ее I энергообеспечения (§ 3.1), анализа географических и климатических факторов применительно к местонахождению предприятий различных отраслей народного хозяйства республики соискателем разработан и выносится на защиту комплекс предложений и рекомендаций, по инновационным проектам внедрения гелиотехники на предприятиях республики (§§ 3.2, 3.3, 3.4).