Новая парадигма электроснабжения и электропотребления

Потребление:
непрерывное
с сильными колебаниями

График энергопотребления одного из крупнейших городских торговых центров

Производство
электроэнергии:
непрерывное
с вынужденным следованием
за потребителем

Потери на Непрерывность
пуск/останов работы
АЭС - - - - - да
ТЭЦ уголь - - - - да
ГРЭС уголь - - - да
ТЭЦ газ - - - да
ГРЭС газ - - да
ГЭС - - * **
Солн термал - нет
Геотермал - да
Ветер нет нет
Фотоэл нет нет

Следовать за потребителем дорого
и экологически ущербно
Решение: взаимная адаптация производителя и потребителя

ГЭС: проблема
используется лишь часть энергии воды

На Саяно-Шушенской ГЭС
в 2006 г. холостой сброс воды составил 15 км3
Это 7,5 млрд. кВт•ч недовыработанной электроэнергии

Решения:
1) дополнительные гидроагрегаты на построенных плотинах
Существующая мощность
Новая мощность

2) если строить ГЭС – то только каскадами на одной реке сверху вниз

Примеры:
ДнепроГЭС-2
(увеличение мощности ДнепроГЭС более чем вдвое – до 1526 МВт)
Возможности:
Кубышевская, Саратовская, Волжская ГЭС имеют избыточные мощности водосбросов

Потребление электроэнергии
Нужны экономические стимулы
и технические возможности
маневра мощностью.
ПРОБЛЕМА:
непрерывные производства
РЕШЕНИЕ:
высокоманевренные по мощности производства

Пример: производство цемента
Самый массовый промышленный продукт в мире (3 млрд. тонн в год)
Высокая энергоемкость
5% промышленных выбросов СО2
Сильная сезонность спроса
Высокая металлоемкость печей
Низкая маневренность производства
Решение: электронно-лучевая технология
0,9 кВт*ч/кг
Max t 400 С
Длительность обработки 15 сек.

Сезонность цен на цемент
в России
Руб/т по месяцам

Электронно-лучевые технологии
вместо термических:
Производство цемента
Вулканизация резины
Обработка проката, закалка металлических изделий
Активация химических реакций

А также
Очистка газов угольных ТЭС и металлургических заводов от окислов серы и азота (с получением удобрения)

А также
Обеззараживание воды
Синтез озона
Стерилизация, дезинсекция
Производство мягкой кровли, искусственной кожи и проч.
Сшивка полимеров, производство теплостойких труб

Некоторые обратимые каталитические реакции, предлагаемые для конверсии солнечной энергии, а также для химических тепловых насосов
T* – температура смещения химического равновесия вправо (ΔGo(T*) = 0)

Опытная установка термокаталитического преобразования солнечной энергии с полезной мощностью 2,0 кВт
Диаметр параболоидного зеркала: 5 м
Конверсия солнечной энергии
в химическую в СКР: к.п.д. 43 %
Полезная мощность 2,4 кВт
Общий к.п.д. замкнутого контура:
20 %
Солнечный каталитический реактор СКР­3
CH4 + H2O ⎯⎯⎯→ 3 H2 + CO
900 °C
Реактор каталитического метанирования
3 H2 + CO ⎯⎯⎯→ CH4 + H2O
600 °C
Проверено в 1984–1985 гг. (Крым)
+ теплота
– теплота

Маневренные производства позволяют использовать мощности
приливных,
ветровых,
солнечных
электростанций
без систем аккумулирования электроэнергии

ИТОГ: проблемы и решения
Увеличение мощности гидроагрегатов на имеющихся плотинах
Создание маневренных производств вместо непрерывных .
Увеличение выработки ГЭС, приближение гидрографа к естественному
Взаимная адаптация производства и потребления

Конверсия Росатома
(переход на неядерные технологии)
Использование электронно-лучевых технологий вместо термических
Строительство солнечных термохимических станций