В настоящее время воздушные линии электропередачи (ВЛЭ) являются одним из самых простых способов передачи электроэнергии на большие расстояния. Абсолютно вся территория нашей планеты, пригодная для хозяйствования человека задействована для передачи электроэнергии (ЭЭ).
Независимо от мощности и назначения, ВЛЭ вступают в тесное взаимодействие с элементами живой природы, оказывая на них разностороннее негативное влияние:
- изменяют рельеф местности;
- снижают водоохранные, водорегулирующие, противоэрозионные, климаторегулирующие, почвозащитные, полезащитные функции леса;
- изменяют среду обитания животных и птиц, их генофонда;
- акустический шум, исходящий от линии вызывает дискомфорт[5].
К тому же, электроснабжение национальных парков и заповедников с помощью ЛЭП сопровождается высокой стоимостью электроэнергии (ЭЭ), постоянными перебоями в электроснабжении[3].
Действующие энергоустановки на территории парков и заповедников
Директора заповедников и национальных парков всерьез задумались об использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ) для электроснабжения этих объектов. Электричество в природных парках обычно используется для перекачивания воды, обеспечения связи, освещения, работы бытовой техники и научного оборудования [5]. Правительство так же поддерживает инициативу использования ВИЭ для различных рекреационных зон: в Российской программе развития возобновляемых источников энергии отмечены задачи по освоению ВИЭ на особо охраняемых природных территориях, включая Байкальскую территорию; Президент РФ Владимир Путин подписал указ о проведении в 2017 году в России Года особо охраняемых природных территорий.
У некоторых парков уже есть и практический опыт деятельности в этом направлении. Так, Водлозерский национальный парк использует ветроэлектростанции (ВЭС) для обеспечения радиосвязи (см. рис. 1). На полевой базе Нижнесвирского заповедника была установлена ВЭС, но была выведена из эксплуатации из-за высокой вибрации и шума при работе.
Рис. 1. Ветроэлектростанция в Водлозерском национальном парке
В Нижнесвирском же заповеднике орнитологической станции Санкт-Петербургского университета, на которой ежегодно отлавливают для кольцевания тысячи птиц, для обеспечения ловушек электроэнергией успешно применяется более современное устройство — солнечная батарея (см. рис. 2).
Рис.2. Солнечная батарея в Нижнесвирском заповеднике
На кордоне «Пслух» Кавказского государственного природного заповедника запущена энергосистема «Кордон-12000», которая позволила ежедневно использовать любую бытовой и офисную технику, в том числе водонагревающие устройства высокой мощности (см. рис. 3). Электроустановка состоит из сорока двух солнечных батарей, мощностью 200 Вт каждая, а также двадцати четырех аккумуляторных батарей емкостью 1695А/ч. Система оснащена инверторами с суммарной выходной мощностью 12 кВт.
Рис. 3. Солнечная электростанция в Кавказском заповеднике
На метеостанция «Джуга» в Кавказском заповеднике установлена ветро-солнечная электростанция мощностью 3 кВт (см. рис. 4). Совместно с энергосистемой работают солнечные модули Sunspare, общая мощность которых составляет 2.4 КВт, и ветрогенератор Maglev мощностью 0.6 КВт.
Рис. 4. Ветро-солнечная электростанция на метеостанции «Джуга»
Выработанная энергия накапливается в аккумуляторных батареях Sonnenschein, разработанные специально для автономных систем энергообеспечения на базе возобновляемых источников энергии. Срок службы достигает 8 лет в обычном режиме и не менее 3 лет ежедневной эксплуатации в тяжелых условиях.
В заповеднике „Брянский лес“ закончили монтаж автономной солнечной энергосистемы «Кордон-3000» (см. рис. 5). Энергосистема разработана на базе лучших комплектующих для возобновляемых источников энергии: инвертор Outback Power мощностью 3000 Вт, cолнечные батареи Sunspare, аккумуляторные батареи Sonnenschein и другие.
Так же следует отметить опыт американского национального парка Channel Islands, расположенного у берегов южной Калифорнии. Первоначально, для обеспечения энергетических потребностей использовали дизельное топливо (до 80 т в год). Однако, сейчас национальный парк использует более 30 солнечных энергетических установок общей мощностью более 30 кВт.
Солнечные электростанции дают возможность устанавливать их практически в любом месте. Это весомое преимущество в случаях, когда лесное хозяйство, научно-исследовательская группа, дачный дом, коттедж или иные постройки находятся на удалении от обжитых мест и не могут снабжаться электрической энергией.
Наиболее эффективным считается использование различных ВИЭ. Например, использование солнечной, ветровой энергии и миниГЭС при наличие рядом водоема[3]. Такие электроустановки компенсируют недостатки друг друга, взаимодополняют и повышают надежность электроснабжения объектов.
Рис. 5. Энергосистема «Кордон-3000» в Брянском лесу
Электроснабжение природных парков, заповедников и природоохранямых зон с помощью ВИЭ имеет ряд преимуществ перед традиционными источниками энергии: экологичность; отсутствие электромагнитных помех, создаваемых ЛЭП; отказ от покупной ЭЭ, автономность питания; легкость наращивания необходимой мощности; небольшой срок окупаемости[2].
Альтернативные источники энергии для природного парка Щербаковский
Природный парк «Щербаковка» располагается на территории Волгоградской области, с координатами 50ᵒ с.ш., где среднегодовая солнечная инсоляция составляет 11,9 МДж/м2 в день. Это дает возможност полностью отказаться от централизованного электроснабжения и использовать автономные источники, на базе солнечных батарей.
Административный корпус природного парка «Щербаковский» представляет собой 3-х этажное здание с открытой горизонтальной крышей, на которой можно смонтировать солнечную установку. Среднее годовое потребление административного корпуса составляет 8500 кВт•ч. Расчет производился исходя из количества солнечной инсоляции, поступающей на поверхность панели и ее КПД.
Для полного вытеснения покупной электроэнергии необходимо 30 солнечных панелей мощностью 230 Вт на номинальное напряжение 48 В, а так же дополнительное оборудование: аккумулятор (8 шт.) с Са = 400 А•ч, инвертор, контролер заряда аккумулятора.
Стоимость установки с учетом разработки технического проекта и строительно-монтажных работ, составляет 756,117 т.р., а срок окупаемости солнечной установки составляет 7,5 лет. Средний срок окупаемости различных проектов на ВИЭ в России составляет от 3 до 15 лет [4].
Выводы
Солнечные электростанции дают возможность устанавливать их практически в любом месте. Это весомое преимущество в случаях, когда лесное хозяйство, научно-исследовательская группа, дачный дом, коттедж или иные постройки находятся на удалении от обжитых мест и не могут снабжаться электрической энергией.
Электроснабжение природных парков, заповедников и природоохранямых зон с помощью ВИЭ имеет ряд преимуществ перед традиционными источниками энергии: возможность установки в отдаленных районах; экологичность; отсутствие электромагнитных помех; отказ от покупной ЭЭ, автономность питания; легкость наращивания необходимой мощности; небольшой срок окупаемости[1].