Экология/2.Экологические и метеорологические проблемы  больших городов и промышленных зон.

К.т.н. Абдибаттаева М.М.

Казахский национальный технический университет им. К. И. Сатпаева, Казахстан

Потенциал солнечной энергии в районах расположения нефтяных месторождений Казахстана

Увеличение добычи нефти и реализация крупномасштабной программы прироста ресурсной базы является одним из приоритетных направлений деятельности нефтяного сектора Республики Казахстан. Однако сырьевая направленность казахстанской экономики вызывает необходимость развития инновационных процессов в этой отрасли. Необходимость внедрения инновационных процессов вызвана существующими проблемами в нефтяном секторе Республики Казахстан, к которым можно отнести: прирост и улучшение состояния сырьевой базы; сокращение издержек во всех звеньях производственного процесса; обеспечение экологической безопасности; создания новых производств и т. д.

В связи с этим, внедрение инновационных процессов, направленные на использование солнечной энергии в целях обеспечения экологической безопасности в данной отрасли на сегодняшний день весьма актуальна.

Территория Казахстана расположена между 40 и 50° северной широты 70 и 80° восточной долготы. Период с положительными температурами воздуха составляет на Западе 9-10 месяцев, на Востоке 8-9 месяцев, но жарких дней на Востоке значительно больше чем на Западе. Сухой жаркий климат характеризуется совокупностью характерных для местности метеорологических условий: продолжительным (более 100 дней в году) знойным летом, высокими температурами воздуха (абсолютной более 40 °С, среднесуточной температурой самого жаркого месяца более 20 °С) и средней относительной влажностью воздуха менее 50 %, случайными осадками [1]. Климат характеризуется большим числом ясных дней (особенно в летний период), высокой температурой воздуха и незначительным количеством атмосферных осадков в течение года. Однако для решения практических задач только таких характеристик, недостаточна работа установок по использованию солнечной энергии, которая определяется величиной прямой и диффузной радиации, продолжительности солнечного сияния в течение дня, прозрачности атмосферы, температурой окружающего воздуха и т.д.

Географически, территорию Республики Казахстан, в гелиоэнергетическом отношении принято районировать в широтном направлении, с разделением ее на южный, центральный и северный районы. Естественно, что наиболее выгоден в плане применении гелиоэнергетики южный район.

Исследования посвященные, гелиоэнергетическому кадастру республики основываются, в основном, на усредненных значениях различных характеристик солнечной радиации за известный период времени и определении общих закономерностей прихода радиации во времени и пространстве, что для решения конкретных технических задач гелиоэнергетики явно недостаточно. Так, согласно СНиП 2.01.01-82, среднегодовая температура наружного воздуха, температура наиболее холодной пятидневки, скорость ветра, повторяемость ветра по сторонам света (определяющая господствующее направление ветра) по западным и южным регионам Казахстана, где расположены нефтяные месторождении, приведены в таблице 1 [2].

Таблица 1. - Природно-климатические условия районов расположения нефтяных месторождений Казахстана

Нефтяные месторождения	Среднегодовая температура, °С	Температура наиболее холодной пятидневки, °С	Скорость ветра м/с	Повторяемость ветра, %
Узень 43°27¢	11.9	- 6,0	8,0	19 В
Жанажол 51°03¢	8.0	-12,1	8,0	19 СВ
Кумколь 46°25¢	8,6	-11,2	8,6	18 СВ

Мангистауская область, от других регионов Казахстана отличается резко континентальным, засушливым знойным продолжительным летом, низкой относительной влажностью, малой облачностью. Континентальность климата, вызывающая, как правило, незначительное покрытие неба облачностью, обуславливает большой приток солнечной радиации. Продолжительность солнечного сияния в рассматриваемом районе составляет 2500-3000 часов в год. Величина радиационного баланса колеблется в пределах 39-45 ккал/см² год. На большей части территории радиационный баланс является положительным в течение 10 месяцев, на побережье Каспийского моря – 11 месяцев. Максимальные его значения колеблются по территории в пределах 6,8 –7,8 ккал/см² месяц и повсеместно наблюдаются в июне-июле, в основном уменьшаясь с севера на юг, что связано с увеличением отраженной радиации летом в пустыне. В отдельные годы величины радиационного баланса могут существенно отличаться от средних многолетних данных и достигать в мае-июле 8-11 ккал/см² месяц. Минимальные значения радиационного баланса наблюдаются в январе – декабре –0,2 ккал/см² на юге и -1 ккал/см² месяц на северо-востоке территории. В отдельные годы может понижаться до –1,5 ккал/см² месяц. Суточный ход радиационного баланса определяется, прежде всего, изменением высоты солнца, поэтому его наибольшее значение наблюдается в полдень, достигая 0,60-0,70 ккал/см² мин. летом и 0,06-0,10 ккал/см² мин. зимой. Ночью при ясном небе происходит значительное выхолаживание подстилающей поверхности, как в зимний, так и в летний период; при этом интенсивность радиационного баланса понижается до – 0,05, 0,08 ккал/см² мин (рисунок 1).

Рисунок 1. Количество и продолжительность солнечной радиации для географической широты 43°27¢ (месторождение Узень)

Актюбинская область расположена в северо-западной части республики и характеризуется резко-континентальным, засушливым климатом. В климатических условиях, с высокой интенсивностью солнечной радиации и температурой окружающей среды, природа создала благоприятную среду для использования естественной экологически чистой, практической вечной, солнечной энергии (рисунок 2).

Без ущерба экологической среды может быть использовано 1,5 % всей падающей на Землю солнечной энергии, т.е. 1,62 10¹⁶ кВт∙ч в год (что эквивалентно огромному количеству топлива – 2 ∙10¹² тн. условного топлива), при этом мощность потока энергии составляет 1,85 ∙ 10¹² кВт. Распределение глобального потока солнечной радиации на поверхности земного шара крайне неравномерно. Качество солнечной энергии поступающей за год на 1 м² поверхности Земли, изменяется приблизительно от 3000 мДж/м² на севере до 8000 мДж/м² в наиболее жарких пустынных местах. Среднегодовое количество солнечной энергии, поступающей за день на 1 м² поверхности земли колеблется от 7,2 мДж/м² на севере до 21,4 мДж/м² в пустынях.

Рисунок 2. Количество и продолжительность солнечной радиации для географической широты 51°03¢ (месторождение Жанажол)

В природно-климатическом отношении территория Кызылординской области неоднородна. Климат области резко континентальный: жаркое сухое лето и холодная, с неустойчивым снежным покровом зима. Среднегодовая температура воздуха по области составляет +7-11 °С. Годовая амплитуда температуры воздуха (разность средней температуры самого теплого и холодного месяцев) колеблется от +34 до -41 °С. Абсолютный максимум температуры составляет 42-46 °С, минимум -34 – 39 °С. Область является очень засушливой (рисунок 3).

Рисунок 3. Количество и продолжительность солнечной радиации для географической широты 46°25¢ (месторождение Кумколь)

Анализ приведенных данных позволяет сделать заключение, что Республика Казахстан располагает огромным потенциалом солнечной энергии для использования его не только в народном хозяйстве и в быту так и использования его в нефтедобывающей отрасли, что инициирует проведение серьезных работ по развитию гелиотехники, так как годовые суммы солнечной радиации при безоблачном небе составляют 339 – 356 ккал/см², что само по себе составляет очень значительную величину.

Литература:

1. Справочник по климату СССР. Солнечная радиация, радиационный баланс и солнечное сияние, выпуск 18, 1967. с.178-181.

2. СНиП – 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика. –М., «Стройиздат». 1986. с.28-30.