В онлайне: 1 (гостей - 1, участников - 0)  Вход | Регистрация

 

УДК 621.311.24

Использование отвалов угольных шахт в ветроэнергетике

 

Кривенко А.С., магистрант

Научный руководитель: Калинихин О.Н., доцент

Донбасская национальная академия строительства и архитектуры

 

Представленная работа посвящена изучению возможности использовании автономных ветроэнергетических установок для размещения на рабочих поверхностях отработанных породных отвалов. Предложенная в работе концепция позволит существенно снизить потенциальные энергетические затраты предприятий угледобывающей промышленности за счёт вовлечения в процесс электрогенерации конверсионного источника электрической энергии.

 

В последние десятилетия в мире большое внимание уделяется аль-тернативным источникам электроэнергии - водной, солнечной и ветровой энергетике, так как сжигание органического топлива неизбежно приводит к загрязнению природной среды. в которую выбрасываются загрязняющие вещества образующиеся в процессе сжигания минерального топлива.

Ветроэнергетика - это относительно хорошо известна и хорошо себя зарекомендовавшая отрасль энергетики, специализирующаяся на преобразовании кинетической энергии воздушных масс в атмосфере в электрическую, механическую, тепловую или в любую другую форму энергии, удобную для использования в народном хозяйстве.

Наиболее перспективным типом установки применяемым для получения электрической энергии являются ветрогенераторы различных  типов. Опытным путем установлено что, ветрогенератор мощностью 1 МВт сокращает ежегодные выбросы в атмосферу до 1800 тонн диоксид углерода, до 9 тонн оксид серы, до 4 тонн оксидов азота. В сравнении со стандартной электрогенерацией по средством сжигания  каменного угля [1].

Ветроэнергетика является бурно развивающейся отраслью. Однако, сооружение ветряных электростанций сопряжено с некоторыми трудностями технического и экономического характера, замедляющими распространение ветроэнергетики. Более широкое использование энергии ветра позволило бы снизить потребление газа, угля, снизить выбросы парниковые газов и уменьшение загрязнение атмосферы. Помимо существенного природоохран-ного эффекта ветрогенерация может выступать в качестве экономического средства повышения привлекательности отдельных типов территорий за счет возможности реализации электроэнергии по специальным типам тарифов осуществляемой на данных территориях. Примером может служить успешный опыт эксплуатации ветрогенерирующих установок на территории Донецкого региона, а именно Приазовье [1]. Специфической особенностью Донбасса является очень высокая плотность населения и  развитая  промышленная инфраструктура одним из видов которой являются породные отвалы. Использование отвалов данных искусственных форм рельефа представляется перспективным для  процессов электрогенерации.

Вовлечение породных отвалов в процессы электрогенерации позволит не только получать электрическую энергию но и сделает инвестиционно-привлекательными процессы формирования поверхностей породных отвалов что одновременно позволяет решить проблему потенциального воздействия этих объектов на окружающую среду. Наибольшую опасность для окружающей среды и прилегающих форм ландшафта  представляют отвалы конической формы высотой от 20 до 120 м. Общее количество породных отвалов относящихся к данному классу на территории Донецкого региона составляет 528 шт.

Эти отвалы не представляю существенного интереса в качестве источника извлечения вторичных ресурсов так как большая часть из них отностится к категории потухших. Одним из перспективных методов рационального использования площадей переформированных отвалов может быть размещение на них ветроэнергетических установок.

В данной работе представлены результаты исследования  породного отвала ГП «шахта им. А.Ф. Засядько»  с целью размещения и установки ветроенергетической установки. Территориально породно-отвальный комплекс  ГП «шахта им. А.Ф. Засядько » расположен в Ясиноватском районе Донецкой области. На расстоянии 300 м от с. Яковлевка.

 

Рис. 1 - Ситуационная карта-схема расположения природно-отвального  комплекса ГП «  шахта им. А.Ф. Засядько

 

Породно-отвальный комплекс  включает в себя 2 терриконика обьединенных между собою пересыпной транспортной «перемычкой». Один из терикоников является действующим .

Формирование действующего отвала осуществляется спецуправление «Донецкуголь». Тело не действующего отвала сформировано с учетом мероприятий по предотвращения процессов самовозгарания углепородной массы (отвал сформирован слоями с пересыпкой последних инертным материалом). Площадь данного породного отвала равна 686000 м2 [2].

Изучение и анализ работ Чеботарева А.В. и Сербик В.А. [2] позволили оценить переспективность использования ветрогенерирующих установок двух типов (Радуга-1 и ВЕУ-1000) провести сравнительный анализ экономической в экологической эффективности  установок мега-ваттного класса различной конструкции  при их монтаже на не действующем породном  отвале породного комплекса ГП «шахта им. А.Ф. Засядько» (рис.2).

 

 

Рис. 2- Ветроэнергетические установки Радуга-1 и ВЕУ-1000

 

Ветрогенераторы исследуемых типов устанавливается на площадке высотой порядка около 40 м, сформированные по результатам снятия вершин породных отвалов. Таким образом, терриконные электрогенерирующие ветряки с использованием подстанций и электросетей смогут стать дополнительным источником электроэнергии.

Результаты расчетов критериев экономической эффективности ветроэнергетических установок мегаваттного класса отечественного производства представлены в таблице 1 [3].

 

Таблица 1 - Сравнительный анализ показателей ВЭУ

 

Характеристики

«Радуга - 1»

ВЭУ - 1000

Диаметр пропеллера,м

Dp = 48

DP = 65

Высота башни (оси вращения), м

HP = 36

HP = 70

Номинальная скорость, м/

Wn = 13

Wn = 13

Критическая скорость, м/с

Wкр = 25

Wкр = 25

Ориентировочная цена, млн. р

нет сведений

Цр = 8,4

 

Таблица 2 -Эффективность использования ВЭУ мегаваттного класса в Донбассе [3]

 

Показатели

Высота оси Hp, м

36

76

70

110

Экономия условного топлива, т/год

957

1168

2001

2177

Экономия угля, т/год

1710

2086

3575

3889

Экономическая эффективность,

млн.р/год

2,88

3,5

6

6,48

Период окупаемости, лет

2,9

2,4

1,4

1,3

 

Показатели экономии топливных ресурсов, периода оккупаемости экономической, эффективности для установок различной мощности представлены на рис 3.

 

 

Рис. 3  - Техникоэкономические показатели эффективности использования электрогенерирующих ветровых установок мегаваттного класса

Однако данные расчеты имеют теоретический характер, так как в них нет глубокого анализа показателей ветрового режима на отвалах. Таким образом основным направлением дальнейших исследований должен стать анализ системных показателей ветровой активности исследуемого породно-отвального комплекса.

Таким образом, по результатам проведенного анализа можно утверждать, что использование автономных ветроэнергетических установок размещенных на рабочих поверхностях отработанных породных отвалов в течение длительного (до десятка лет) срока приводит к существенному уменьшению экономических затрат и обеспечит экологическую эффективность, мероприятий по их переформированию и рекультивации. Дальнейшим направлением исследования будет являться анализ специфики ветровой активности в районе расположения породно отвального комплекса.

 

Библиографический список

  1. Перельмутер А.В., Микитаренко М.А. Башни для ветроэнергетических установок: тенденции развития // Вестник ДонГАСА. – Макеевка. – 2001. – № 2001-5 (30). – С. 8 – 13.
  2. Поволоцька І. В. — Охорона навколишнього середовища та раціональне використання природних ресурсів — Рівень озеленення міста Донецька як екологічний показник сталого розвитку/ Матеріали ХХ Всеукраїнська наукова конференція аспірантів і студентів - Донецьк, ДонНТУ - 2010  С. 34–37.
  3. Буняченко В.В., Воробьев С.Г., Зубов А.А., Зубов А.Р., Зубова Л.Г., Макаришина Ю.И., Харламова А.В. Терриконы.- Луганск. – 2015, С-635-637.
  4. Костенко В. К., Шафоростова М. Н. Решение экологических и социально-экономических проблем угледобывающей отрасли на основе комплексного использования недр // Сборник трудов V международной конференции Социально-экономические и экологические проблемы горной промышленности, строительства и энергетики (28–30 октября 2009). - Тула: ТулГУ, 2009, Т 1. - С. 438-446.

 


 

Разделы конференции »

  1. Государственный кадастр недвижимости и земельно-имущественные отношения
  2. Мониторинг природных ресурсов и охрана окружающей среды
  3. Комплексное использование природных ресурсов
  4. Современные вопросы геологии
  5. Физика горных пород
  6. Новые технологии в природопользовании
  7. Применение современных информационных технологий
  8. Экономические аспекты недвижимости
  9. Мониторинг использования объектов недвижимости
  10. Топографо-геодезическое обеспечение кадастровых работ

 

Проекту Kadastr.ORG требуются средства на хостинг и развитие

Сумма: руб.