Географические основы устойчивого развития энергетических систем с использованием возобновляемых источников энергии

На 4 этапе выполнения государственного задания по теме «Географиче- ские основы устойчивого развития энергетических систем с использовани- ем возобновляемых источников энергии» в соответствии с техническим за- данием были выполнены следующие теоретические и экспериментальные исследования. В рамках оценки ресурсов биоэнергетики для регионов Рос- сии рассчитаны объемы биогаза, которые можно получать современными технологиями метанового сбраживания отходов животноводства при теку- щем уровне поголовья скота на территории высоко развитых сельскохозяй- ственных регионов России – Белгородской области и Республики Татарстан. Проведена оценка эмиссии метана в зависимости от систем сбора и хране- ния отходов животноводства в тех же регионах РФ с учетом модифициро- ванных показателей, адаптированных к климатическим условиям конкрет- ных регионов. Уточнены удельные показатели образования твердых комму- нальных отходов и их энергетического содержания на основе территори- альных схем обращения с ТКО городского округа г. Краснодар. Проведено исследования территориальной организации современной возобновляемой энергетики (ВЭ) России, как отрасли, объединяющей производство обору- дования и электростанции на основе возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Выявлены основные зоны её роста; регионы с максимальными объ- ёмами ввода мощностей и производства электроэнергии на основе ВИЭ, а также доли мощности и электроэнергии в региональных энергосистемах. На основе экономико-географического анализа характеристик введенных к 2024 г. объектов ВЭ в России проведена группировка и типизация субъ- ектов РФ по видам и объемам использования ВИЭ для энергообеспечения устойчивого экономического развития регионов. На основе фактического материала о структуре и составе отрасли возобновляемой энергетики в РФ актуализированы базы данных по объектам на солнечной, ветровой энер- гии, энергии отходов биомассы, геотермальной энергии, энергии малых вод- ных потоков для территории РФ в геоинформационной системе ВИЭ России [https://gisre.ru/]. Путем использования данных дистанционного зондирова- ния уточнено местоположение объектов. На текущем этапе проекта прове- ден ряд региональных исследований особенностей использования, ресурс- ной базы и ниш применения возобновляемых источников энергии на тер- ритории России. В связи с текущими климатическими изменениями воз- растает нагрузка на энергетическую систему со стороны растущего энер- гопотребления системами кондиционирования. В РФ регионами, где этот процесс идет максимальными темпами и усиливается сезонно вследствие их высокого рекреационного потенциала, являются южные субъекты Феде- рации, в первую очередь Краснодарский край. В связи с этим были про- ведены теоретические оценки потенциала использования солнечной энер- гии для обеспечения работы систем кондиционирования в южных регионах России (требуемая мощность современных солнечных установок и площа- ди для их размещения). Рассчитано также потенциальное сокращение вы- бросов парниковых газов в случае использования солнечных электростан- ций для замещения указанной доли электрической нагрузки. Для Саха- линской области проведен анализ результативности Программы проведе- ния эксперимента по ограничению выбросов парниковых газов: выявлены темпы ввода генерирующих мощностей возобновляемой энергетики, гази- фикации, степень использования электротранспорта и других мер сниже- ния углеродного следа. Оценена мощность солнечных и ветровых станци- ей, потребных для покрытия электрической нагрузки потребителей, изоли- рованных от внутри-региональных сетей электропередач. На этапе выпол- нения работ по государственному заданию выполнен анализ результатов долговременного мониторинга работы сетевой солнечной энергоустановки на площадке НИЛ ВИЭ. На основе экспериментальных результатов прове- дена верификация теоретических оценок удельной производительности со- временных типовых фотоэлектрических модулей для условиях Московско- го региона. На основе теоретических оценок производительности фотоэлек- трических модулей для территории России выявлено пространственное рас- пределение себестоимости электроэнергии, которая может быть получена солнечными электростанциями при современном уровне развития техно- логий фотоэнергетики. Выявлены тренды в себестоимости электроэнергии, определяемые в первую очередь метеорологическими условиями и прихо- дом солнечной радиации. Определены регионы с минимальной себестоимо- стью энергии от СЭС. В рамках разработки методов утилизации углекис- лого газа из дымовых выбросов и технологий производства биотоплива ис- следован потенциал микроводорослей. Экспериментально определены оп- тимальные уровни освещения для пяти штаммов МКВ и цианобактерий из коллекции НИЛ ВИЭ, адаптированных ранее к роста при высоких концен- трациях СО2 в окружающем воздухе. Проведена постепенная лабораторная адаптация кандидатных штаммов МКВ, к высокой интенсивности освеще- ния. Проведен сравнительный анализ реакции важнейших характеристик роста биомассы (скорость роста, биохимический состав, морфологические характеристики МКВ, жизнеспособность микроводорослей) на различный уровень освещенности. В целях расширения ниш использования энергии ветра разработана оригинальная конструкция системы жестких парусов и устройства автоматического изменения их углового положения для ветро- энергетической установки наземного базирования, проведены эксперимен- тальные исследования работы установки. Выявлены необходимые физико- географические условия для применения парусных ветроэнергетических установок и определены районы, потенциально пригодные для использова- ния данной технологии.