Дальняя деревенька

Зама-Онгурёнская группа поселений, историческим центром которой является посёлок Онгурён, находится на стыке Приморского и Байкальского хребтов и входит в состав двух особо охраняемых природных территорий – Прибайкальского национального парка и Байкало-Ленского заповедника. С этой местностью связано множество преданий, а местное население считает себя особой группой бурятских родов – «горные буряты». Выпускник ИрГСХА, первый дипломированный инженер-энергетик из горных бурят Константин Яковлев, защитивший диплом с обоснованием ветро-дизельного энергокомплекса для своего родного села Онгурён, подарил мне большеформатную книгу-альбом Эммы Долхоновой, заслуженного работника культуры БурАССР «Деревня моя, деревянная, дальняя», из которой я узнал об Онгурёне такое, чего не мог и предположить! Среди уроженцев села – заслуженный лётчик-испытатель СССР Александр Тюрюмин, Герой Советского Союза, он установил 43 мировых рекорда. Полный кавалер солдатского ордена Славы, участник парада Победы Семён Батагаев сражался в полковой разведке на разных фронтах Великой Отечественной, четвёртое ранение получил в Маньчжурской операции. Леонид Гусевский – заслуженный мастер спорта по пулевой стрельбе, семикратный чемпион СССР и четырёхкратный – мира. Этот перечень можно продолжить, но и так ясно, что у Онгурёнцев есть основания гордиться своей малой родиной. 

Комбинированный солнечно-ветро-дизельный энергокомплекс для этой территории явный оптимум: по солнечности Байкал сравнивают с курортными Предкавказьем и Крымом. Онгурён – не самая солнечная точка побережья (здесь лидирует бухта Песчаная, единственное место со среднегодовой температурой выше нуля во всей Восточной Сибири), но там тоже неплохо: годовой приход солнечного излучения на квадратный метр горизонтальной поверхности составляет около 1200 кВт-ч. Что касается ветроэнергетики, то Онгурён – самый ветреный из населённых пунктов на всем побережье Байкала, с ним соперничает лишь Большое Голоустное, которое много ближе к Иркутску и куда электричество подаётся из энергосистемы. Если в дальнейшем в эти места будет построена нормальная автодорога и вслед за ней – линия электропередачи, ветро-солнечный комплекс может работать в составе энергосистемы в качестве концевого источника на двухсоткилометровом плече ЛЭП, повысив экономичность и надёжность энергоснабжения Ольхонского района. 

Длинная предыстория с обширной географией

Ещё в 1980-х годах в Прибайкальском национальном парке на мысе Кадильном была смонтирована фотоэлектрическая установка мощностью 30 ватт, безотказно заряжающая батареи напряжением 12 вольт. Летом 1995 года в рамках реализации «Программы Девиса» – «Рациональное природопользование на Байкале» – была введена в строй солнечная электростанция в Большом Голоустном. При зарядной мощности в 600 ватт батарея ёмких аккумуляторов через инвертор в течение нескольких часов выдавала до 13 кВт для насосов школьной отопительной котельной. 

С начала 1990-х годов в разных точках побережья озера – от Мурина на юге до Северобайкальска – по инициативе НТО и на средства «Иркутскэнерго» вводились в опытную эксплуатацию солнечные теплогенераторы разных конструкций, в том числе, похоже, не имеющая аналогов система со слежением за солнцем при вращении вокруг двух осей солнечных коллекторов – на Ольхоне, в урочище Узуры, при магнитотеллурической обсерватории Института солнечно-земной физики СО РАН. После получения результатов, весьма интересных и кое в чём неожиданных, в рамках дипломных работ студентов ИГУ были выполнены многовариантные аналитические исследования для выбора оптимальной ориентации солнцевоспринимающих поверхностей в конкретных условиях.

Начало работ по «ветроэлектрификации» зама-Онгурёнской группы поселений – это 1992 год, когда состоялась рекогносцировочная поездка тогдашнего директора Иркутской ГЭС Станислава Новожилова, начальника службы перспективного развития «Иркутскэнерго» Владимира Старцева, сотрудника Отдела автоматизации и технической физики Иркутского научного центра Михаила Новожилова и автора. Выборочными замерами скорости ветра в характерных точках рельефа в окрестностях посёлка Зама определили и затвердили точку установки ветряка. В 1992–1994 годах в районе Замы с выездом в Онгурёны проводились инструментальные исследования распределения скорости ветра по высоте над поверх­ностью почвы (руководитель – Михаил Новожилов) и гидрологические замеры на окрестных речках Зама и Зундуки для размещения микроГЭС, которую было намечено соорудить мощностью, помнится, 5 кВт.

В 1993-1994 годах с помощью американских автоматических систем, обслуживавшихся приезжавшими специалистами (замена чипов при самописцах) и установленных на мачтах ретрансляторов в Хужире (остров Ольхон) и Большом Голоустном, получены зависимости скорости ветра от высоты над поверхностью земли при разной орографии местности.

Таким образом, к концу 1990-х годов была накоплена детальная информация, которая при сопоставлении с данными наблюдений государственной метеорологической сети позволяет принимать оптимальные решения для ветровых и солнечных энергогенераторов в конкретных специфических, в чём-то уникальных условиях Байкала. Увы: насколько представляется, при выборе решений для энергокомплекса в Онгурёне эта ценнейшая информация не использована.

Урок Якутии с повторением пройденного

Ведущий энергетик Республики Саха (Якутия) доктор наук Николай Петров поведал печальную историю: сотня ветряков, в 1990-х годах приобретённых «по случаю» и установленных в разных местах республики, вышла из строя. У этой массовой неудачи, подорвавшей веру в ветряки, несколько причин, хотя и одной из них было бы более чем достаточно. Первая – были приобретены установки, не предназначенные для сочетания предельно низких температур и высоких скоростей ветра, в том числе с резкими порывами. Вторая – ветряки были установлены в неподходящих местах. Третья – их передали необученному персоналу. Пример, увы, предостерегающий, но, как будет видно, для Онгурёна учтён не полностью.

Если где-то на иркутском побережье Байкала имеет смысл соорудить серьёзный энергоснабжающий комплекс общего территориального пользования (такой принцип был заложен ещё в ГОЭЛРО в плане электрификации России) на местных возобновляемых природных ресурсах, то это явно в Онгурёне. Генеральный директор Восточно-Сибирского объединения энергоаудиторов, член Научно-эксперт­ного совета по энергоэффективности Иркутской области Владимир Головщиков назвал следующие причины такого выбора.

Первое – удалённость и труднодоступность крупного населённого пункта [он расположен почти в ста километрах от линии электропередачи на Ольхон и от практически не заселённого побережья, где нет нормальной дороги – Авт.].

Второе – наиболее подходящие метеоусловия: не менее полугода солнечных дней при достаточно постоянных и интенсивных ветрах [средняя скорость ветра максимальна среди населённых пунктов побережья – до 6 м в секунду. – Авт.].

Кроме обеспечения надёжного энергоснабжения жителей посёлка, Головщиков назвал ещё две цели проекта – это оценить реальный экономический эффект за счёт сокращения потребления топлива дизельной электростанцией [расстояние для его перевозки от Иркутска – до трёхсот километров – Авт.] и получить непосредственное реальное представление о целесообразности тиражирования подобных энергокомплексов для изолированных потребителей в условиях Иркутской области.

Итак, энергокомплекс в Онгурёне, по информации Головщикова (он в очередной раз побывал там в марте в составе областной комиссии), включает 36 солнечных фотоэлектрических панелей (3 ряда по 12) стационарного исполнения, наклонённых на юг, максимальной мощностью (когда солнце в зените летом) 81 киловатт, три ветровых электрогенератора (вертикальные роторные турбины конструкции Болотова) суммарной номинальной мощностью 15 кВт, аккумуляторные батареи ёмкостью 6700 ампер-­часов и автоматизированную дизельную электростанцию мощностью 100 кВт.

Этот комплекс в постоянную эксплуатацию пока не сдан по организационно-правовым причинам. На первом этапе реализации проекта были выявлены некоторые изъяны. 

Замеры распределения суточной выработки энергии разными компонентами комплекса в сентябре 2013 года показали, что при максимальной его производительности до 800 кВт-ч на солнечные панели приходилось до 500 (а в основном – больше половины выработки), в то время как ветрогенераторы выдавали редко больше 

1 кВт-ч, и солнцу помогал фактически лишь старый добрый дымящий и стучащий дизелёк. Но такой «дисбаланс» отнюдь не свидетельствует о неэффективности энергетического использования ветра в условиях Онгурёна: массовые расчёты (они проводились студентами ИрГСХА в качестве курсовых работ) показали, что оптимальная доля ветряков должна составлять до 70%. Удельные затраты в ветровые электрогенераторы в общем не превышают 2 тысяч долларов на 1 кВт, в то же время в фотоэлектрические – никак не меньше 5 тысяч, а годовая продолжительность использования установленной мощности в условиях Онгурёна у ветровых генераторов явно выше, чем у солнечных. 

И всё равно: да здравствует онгурёнский проект!

При максимальной производительности комплекса до 800 кВт-ч на солнечные панели приходилось до 500
(а в основном – больше половины выработки)

Но при всех огрехах разного характера общая оценка того, что сделано, явно положительная: проект в принципе удался вопреки скепсису и сомнениям очень многих. Вот суть сказанного председателем упомянутого научно-экспертного совета, заведующим отделом трубопроводных систем энергетики и заместителем директора по научной работе ИСЭМ СО РАН, доктором технических наук, профессором, заслуженным де­ятелем науки РФ Валерием Стенниковым: «Главное – реализация проекта уже сняла социальную напряжённость в крупном, перспективном в смысле развития населённом пункте центральной экологической зоны Байкальской природной территории, объекта Всемирного природного наследия. В этом плане солнечно-ветровой энергокомплекс в Онгурёне следует непосредственно за подводным кабелем на Ольхон. Кроме того, жители Онгурёна почувствовали, что они не забыты. Если от существовавшей дизельной электростанции энергия отпускалась не более трёх-четырёх часов, да и то не каждый день, то теперь – до 10 часов. Население стало входить в современный бытовой комфорт – с электрическими чайниками, утюгами, нагревателями. Люди верят, что, когда комплекс будет «доведён до ума», появится возможность дальнейшего существенного увеличения потребления энергии». 

Во время полуторалетней эксплуатации комплекса в рабочем режиме с очевидностью выявлен ряд недостатков, не позволявших снимать расчётную мощность, но их причины в плане проектирования (сомнителен тип ветрогенераторов, недостаточная мощность инверторов и аккумуляторов, нерациональная схема выдачи мощности, не та система передачи информации) и эксплуатации («дитя без глаза») – не относятся к самой идее комплекса с использованием двух видов местных возобновляемых источников энергии: солнца и ветра, – и пополняющего дизельного электрогенератора.

Владимир Головщиков считает необходимым особо отметить, что в течение второй половины 2012 – первого квартала 2014 годов монтажная фирма «Энерпром-Электроникс» устранила практически все выявленные недостатки проекта, максимальная мощность ветро-солнечного комплекса при использовании энергии, запасённой аккумуляторной батареей, может достигать 130 кВт. Энергоснабжение Онгурёна от этого комплекса по сравнению с дизельным вариантом должно дать годовую экономию в сопоставимых условиях до 1 млн рублей. Естественно, требуется время, чтобы это проверить.

Направления совершенствования и развития системы энергоснабжения при наращивании мощности и изменении структуры комплекса с устранением выявленных недостатков в общем очевидны, дело за решением организационных вопросов и изысканием средств. Для этого необходимо объединение усилий правительства Иркутской области, районной и муниципальной администраций, специалистов инновационного центра «Энергоэффективность» НИ ИрГТУ, Иркутского филиала «Энерпром-Электроникс», ИСЭМ СО РАН. Накопленный опыт уже позволяет начать конкретные проработки намеченных к реализации подобных комбинированных энергокомплексов для других изолированных энергопотребителей Иркутской области, в том числе с использованием малых ГЭС и тепловых насосов.