Пероспективы климата ЮВ РК

Климатические на изменения юго-востоке Казахстана и проблемы развития
альтернативной энергетики в регионе
Жукешов А.М., Казахский Национальный университет им. аль- Фараби
Введение. ГЛОБАЛЬНОЕ ПОТЕПЛЕНИЕ В КАЗАХСТАНЕ.
Казахстан как часть Средней Азии находится под влиянием глобальных климатических
изменений. Глобальное потепление вызовет не только рост среднегодовых температур в
Средней Азии, но и в сильной степени скажется на водных ресурсах региона.
В целом, рост среднегодовой температуры воздуха к концу 21 века в Средней Азии может
составить от 3,7 до 5,6 градусов. При этом рост зимних температур составит от 3,0°С до
5,8 градусов. Летних — от 3,8 до 5,5 градусов. Рост температуры будет происходить на
фоне снижения количества осадков, которое составит, как ожидается, 4-21%.
Динамика роста температуры за последние 7 десятилетий показана следующих на картах
(рис.1). В Казахстане с 1936 по 2005 годы каждые 10 лет температура увеличивалась на
0,26 °С.
Рис. 1. Рост температур в Казахстане зимой (верхний рисунок) и летом (нижний рисунок)
за период с 1936 по 2005 год. Цветная шкала градусы.
Расчеты по разным климатическим моделям приводят к однозначному потеплению в
регионе. Согласно этим расчётам, в ближайшие 30 лет в бассейнах горных рек Казахстана
годовой сток может увеличиться до 22,5% вследствие таяния ледников. Годовой сток
бассейнов равнинных рек может уменьшится до 10,3%.
1. ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА ЮГО-ВОСТОКА КАЗАХСТАНА.
Ландшафт юго-востока Казахстана содержит все зоны от ледников до пустынь (рис.2).
Крупнейший город региона - Алматы с населением 1,5 миллиона человек. Природа
региона весьма разнообразна и привлекательная для туристов.
Рис. 2. Юго-восток Казахстана (Алматинская область).
Иле Алатау
Джнгарский Алатау
река Или
Рис. 3. Крупнейшие хребты и реки региона.
Почти все крупные реки юго-востока Казахстана относятся к бассейну озера Балхаш и
берут свое начало на ледниках Иле или Джунгар Алатау (рис.3).
По бассейну реки Иле сокращение оледенения составило 1254 км2 (36.6%) и в среднем за
год – 25.1 км2 (0.73%). В целом по бассейну Балхаша сокращение составило 1498 км2
(36.9%) или в среднем за год – 30 км2 (0.74%). Расчеты показали, что за счет сокращения
многолетних запасов льда и запасов воды в ледниках, в реки бассейна озера поступает
дополнительно более 10% воды.
По мнению гляциологов, основанному на результатах оценки деградации оледенения во
второй половине XX века, в условиях современного глобального повышения температуры
воздуха нашей планеты, к концу XXI века ледники практически исчезнут. Проведенные
исследования показали, что в результате деградации оледенения, сток реки Иле
уменьшится на 2.26 км3 (11.6%) в год, в бассейне Балхаша на 2.54 км3 (10.5%) в год.
Ежегодное уменьшение речного стока при деградации горного оледенения происходит
пропорционально его сокращению в бассейнах Иле и Балхаша. Одновременно
наблюдается его частичная компенсация за счет поступления воды в процессе таяния
многолетних запасов льда. Общее уменьшение речного стока формируется в результате
количественного баланса этих двух процессов: увеличения потерь речного стока за счет
сокращения площади оледенения и поступления воды от таяния вековых запасов льда,
сокращающихся с уменьшением площади оледенения.
Горные и предгорные районы Казахстана, занимающие 15% его территории, подвержены
разрушительному воздействию селей. По селевой активности Иле Алатау занимает одно
из первых мест в СНГ (рис.4). По данным ГУ «Казселезащита», сели угрожают 156
населенным пунктам (в том числе г. Алматы) и более 6000 объектам хозяйственной
деятельности.
Селевую же активность на северном склоне Иле Алатау определяет климат. Потепление
климата в XX веке привело к быстрой деградации оледенения Тянь-Шаня, в ходе которой
на моренно-ледниковых комплексах формировались поверхностные и подземные
водоемы. Их прорыв приводил к формированию катастрофических селей, в том числе и на
северном склоне Иле Алатау. Эти сели нанесли большой материальный ущерб (рис. 5).
Рис. 4. Типичная картина высокогорной зоны Иле Алатау
Рис. 5. Сель в Джунгар Алатау
По данным обзора Евразийского банка развития, катастрофические дождевые сели,
возникавшие в XX веке один раз в столетие в данном регионе, будут формироваться
практически ежегодно. Во многих района Центральной Азии увеличивается изменчивость
и интенсивность выпадения осадков. Ливневые дожди, резко сменяющиеся засухами,
создают множество проблем труженикам отрасли сельского хозяйства (рис. 6).
Рис. 6. Изменение суммы осадков В Казахстане по десятилетиям с 1936 по 2005 год в мм в
год.
2. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ВОЗОБНОВЛЯЕМОЙ ЭНЕРГЕТИКИ В
КАЗАХСТАНЕ
В Казахстане принята Концепция перехода к «зеленой» экономике. Концепция
предусматривает ряд радикальных мер для сбережения энергетических ресурсов,
модернизации энергетической системы и активизации энергосбережения. Намечается
международная выставка «Астана ЭКСПО-2017» под названием «Энергия будущего».
Производительность Возобновляемых Источников Энергии (ВИЭ) в РК имеет
устойчивую тенденцию повышения с периода с 2009 по 2013 года с уровня 350 до 500
млн. кВт час. Одним из предпосылок увеличения выработки ВИЭ, послужили принятые
меры государственной поддержки развития ВИЭ. Правительством составлен план
развития ВИЭ до 2020 года (рис.7).
Рисунок 7 — План размещения возобновляемых источников энергии в Республике
Казахстан (ветроэлектростанции и солнечные электростанции)
Проекты ВЭС
Проекты СЭС
ВЭС вблизи г. Ерейментау, Акмолинской
области — 45 МВт
СЭС в г. Капшагай Алматинской области
— 2 МВт
ВЭС вблизи г. Ерейментау, Акмолинской
области – 30-50 МВт
СЭС в Жамбылском р-не Жамбылской
области -24 МВт
ВЭС в Каргалинском р-не, Актюбинской
области — 300 МВт
СЭС в Кызылординской области — 50
МВт
ВЭС в Енбекшиказахском р-не, Алматинской
области — 51 МВт
СЭС в г. Астана -1 МВт
ВЭС в Енбекшиказахском р-не, Алматинской
области — 60 МВт
ВЭС в Джунгарских воротах, Алматинской
области — 72 МВт
ВЭС в Уланском районе ВКО — 24 МВт
ВЭС в Кордайском р-не Жамбылской области 21 МВт
ВЭС в Сарысуском р-не Жамбылской области
— 100 МВт
ВЭС в Каркаралинском р-не Карагандинской
области — 15 МВт
ВЭС вблизи г. Аркалык Костанайской области
— 48 МВт
ВЭС в г. Форт-Шевченко Мангыстауской
области — 19,5 МВт
ВЭС в Кызылжарском районе СКО -1,5 МВт
Перспективы Ветровой Энергетики
В рамках программы развития Организации Объединенных Наций «Казахстан —
инициатива развития рынка ветроэнергетики» была проделана определенная работа,
направленная на развитие ветроэнергетики в Республике Казахстан, в том числе, был
изучен ветропотенциал на различных площадках в областях Республики. По 8 из них были
проведены прединвестиционные исследования. На всех из них было подтверждено
наличие среднегодовой скорости ветра (около 5-6 м/с) пригодной для успешной
реализации проектов. В рамках проекта был разработан Ветровой атлас Казахстана
(рис.8).
Рисунок 8 – Ветровой атлас Казахстана
Юго-восток Каазахстана обладает самыми уникальными в мире площадками
потенциального строительства Ветровых Электрических Станций (ВЭС). Это
Джунгарские ворота и Шелекский коридор. Так, в Джунгарских воротах: среднегодовая
скорость ветра на высоте 50 м. — 9,7 м/с, плотность потока — 1050 Вт/м2, количество
часов работы ВЭС с полной нагрузкой — 4400 ч/год. Соответственно, в Шелекском
коридоре: среднегодовая скорость ветра на высоте 50 м. — 7,7 м/с, плотность потока —
310 Вт/м2, количество работы ВЭС с полной нагрузкой — 3100 ч/год.
Общепризнано, что Джунгарские ворота по ветровым характеристикам являются самой
перспективной
площадкой
строительства
ВЭС
в
мире.
Свободные площади на Джунгарских воротах позволят развить общую мощность ВЭС
более 1000 МВт (таб.1).
Таблица 1 – Перечень исследованных площадок для строительства ВЭС (Составлено по
данным метеоисследований ПРООН)
№
Наименование
площадки
Область
п/п
Скорость
ветра на
выс.50м.
Предполагаемая
мощность ВЭС
1. Джунгарские ворота
Алматинская область
9,7
50 МВт
2. Шелековский коридор
Алматинская область
7,7
100 МВт
3. Кордай
Жамбылская
6,1
10-20 МВт
4. Жузымдык – Чаян
ЮКО
6,7
10-20 МВт
5. Астана
Акмолинская
6,8
20 МВт
6. Ерейментау
Акмолинская
7,3
50 МВт
7. Каркаралинск
Карагандинская
6,1
10-20МВт
8. Аркалык
Костанайская
6,2
10-20 МВт
9. Атырау
Атыраусская
6,8
100 МВт
10. Форт-Шевченко
Мангыстаусская
7,5
50 МВт
ПЕРСПЕКТИВЫ ГИДРОЭНЕРГЕТИКИ
Вторым направлением ВИЭ в РК является развитие гидроэнергетики. Доля ГЭС в
выработке электроэнергии Казахстана составляет 12%, в основном мощности приходятся
на крупные станции на реках Иртыш и Сырдарья. Несмотря на значительный потенциал
развития крупных ГЭС, Казахстан может успешно перенять опыт освоения мини-ГЭС,
который был частично апробирован в советский период. Показательно, что
экономический потенциал малых ГЭС, по оценкам, достигает около 7,5 млрд кВт/ч в год.
Наибольшие перспективы в развитии малых ГЭС существуют в южных областях
Республики, обладающих значительным потенциалом, но при этом импортирующих из
северных областей большое количество электроэнергии. На горных реках южных
областей страны сосредоточено около 65% гидроэнергоресурсов. В Алматинской
области развивается сеть малых ГЭС мщностью от 5 до 60 МВт (табл. 2).
Таблица 2 — План размещения малых гидроэлектростанции в Республике Казахстан
Алматинская область
река
Мощность
Каратал
5 МВт
Сарканд
ГЭС-1, -4,35 МВт, ГЭС-2, – 4,8 МВт
Иссык
ГЭС– 4,8 МВт
Большой Алматинский канал ГЭС-1,2– 12 МВт
р. Шелек
ГЭС 1-2, — 60,8 МВт
р. Лепсы
ГЭС– 4,8 МВт
р. Коксу
ГЭС-1,2– 42 МВт
ПЕРСПЕКТИВЫ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ
Использование солнечной энергии в Казахстане весьма незначительно, при этом годовая
длительность солнечного света составляет 2200—3000 часов в год, а оцениваемая
мощность 1300—1800 кВт на 1 м² в год.
Казахстан, обладая весьма благоприятными условиями для развития солнечной
энергетики, а также большой потребностью в ней для энергоснабжения целого ряда
городов, населенных пунктов и отдаленных аулов, лежащих в пустынной зоне, делает
первые шаги для развития отрасли. В соответствии с реалиями времени, развитие малых
населенных пунктов и туристических зон с применением альтернативных источников
было бы оптимальным для этой отрасли.
В 2012 году были сделаны первые шаги по освоению новой отрасли, и были
инициированы проекты по строительству заводов, на которых будет выпускаться
кремниевое сырье. В 2012 году в г. Астане начат выпуск готовых фотоэлектрических
преобразователей, налажен выпуск светодиодной техники и малых ветровых установок.
В 2014 году по инициативе ряда ученых Казахского Национального университета им. альФараби разрабатывается проект Солнечной электростанции концентрационного типа.
Проведенная работа позволяет сделать вывод, что для эффективного использования
данной методики необходимо разрабатывать специальные покрытия с отражением более
95 %, причем необходимо обеспечить коррозионную и тепловую стойкость покрытия.
Также необходимы собственные разработки трэкера, особенно его электромеханической
части. Оба направления успешно осваиваются в студенческих мастерских и в лаборатории
Энергетических установок.
3. ВЫВОДЫ
1. В ближайшее 50 лет климат Юга-Востока Казахстана будет благоприятным для
развития Солнечной и Ветровой энергетики;
2. Наличие сети малых городов, развитая сельскохозяйственная индустрия в регионе
будут способствовать быстрой окупаемости инвестпроектов в области ВИЭ ;
3. Возобновляемая энергетика должна стать ключевым фактором развития туристических
зон в отдаленных, экологически чистых участках региона;
4. Для развития возобновляемой энергетики в регионе имеется необходимая научная и
техническая сфера.
5. В отношении малой Гидроэнегетики, несмотря на наличие огромных ресурсов в
регионе, следует учитывать высокую потенциальную опасность схода лавин и
землетрясений.
6. Необходимо разрабатывать концентрационную солнечную энергетику как
инновационно-емкое и быстро окупаемое направление.
ИСТОЧНИКИ:
1. Министерство охраны окружающей среды РК
2. Министерство индустрии и новых технологий РК
3. Ибатуллин С. Р., Ясинский В. А., Мироненков А. П. Влияние изменения климата на
водные ресурсы в Центральной Азии. Евразийский банк развития, Отраслеыой
Обзор, 2009, 44 с.
4. www.atlas.windenergy.kz
5. https://www.facebook.com/RadioAzattyq