Научное исследование и развитие солнечной энергетики в современном мире и Республике Узбекистан. Монография

Научное исследование и развитие солнечной энергетики в современном мире и Республике Узбекистан

Монография

Ибратжон Алиев

Боходир Хошимович Каримов

Ботирали Рустамович Жалолов

Редактор Ибратжон Хатамович Алиев

Редактор Боходир Хошимович Каримов

Редактор Фаррух Муроджонович Шарофутдинов

Редактор Султонали Мукарамович Абдурахмонов

Редактор Ботирали Рустамович Жалолов

Дизайнер обложки Ибратжон Хатамович Алиев

Дизайнер обложи Боходир Хошимович Каримов

Иллюстратор Ибратжон Хатамович Алиев

Иллюстратор Боходир Хошимович Каримов

Корректор Салим Мадрахимович Отажонов

Рецензент, Доктор технических наук, профессор Научно-исследовательского института «Физики полупроводников и микроэлектроники» при Национальном университете Республики Узбекистан Оббозхон Хокимович Кулдошев

Рецензент, Старший научный сотрудник, заведующий ускорительным центром при Научно-исследовательском институте «Физики полупроводников и микроэлектроники» при Национальном университете Республики Узбекистан Ринад Фуадович Руми

Рецензент, Доктор физико-математических наук, профессор и главный научный сотрудник «Института ядерной физики» Республики Узбекистан Сергей Викторович Артёмов

Рецензент, Кандидат физико-математических наук, доцент кафедры «Электроники и приборостроения» факультета систем компьютерного проектирования Ферганского политехнического института Султонали Мукарамович Абдурахонов

Рецензент, Кандидат экономических наук, исполняющий обязанности доцента Ферганского политехнического института фозилжон Орипович Обидов

© Ибратжон Алиев, 2023

© Боходир Хошимович Каримов, 2023

© Ботирали Рустамович Жалолов, 2023

© Ибратжон Хатамович Алиев, иллюстрации, 2023

© Боходир Хошимович Каримов, иллюстрации, 2023

ISBN 978-5-0059-2003-4

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

Предисловие

Если вы делаете что-то прекрасное и возвышенное, а этого никто не замечает – не расстраивайтесь: восход Солнца – это вообще самое прекрасное зрелище на свете, но большинство людей в это время ещё спит.Джон Леннон

Энергия – это то, что характеризует всю цивилизацию и это крайне верное утверждение, ибо даже уровень развития общества определяется именно благодаря объёму генерируемой ею энергии. Но не всегда эта генерация может быть безопасной. К примеру, генерация электрической энергии посредством пара крайне сложная, а в больших объёмах даже опасная технология, которая приводит к масштабным природным катаклизмам. Говоря же о ветряной промышленности, то её ещё только предстоит изучить подробнее, но если остановится на ядерной энергии, то важно сказать, что уран уже изживает свой век и необходимо переходить на более совершенные технологий, к примеру, включение термоядерных реакций, но ещё лучше использование резонансных ядерных реакций, о которых не раз упоминалось и говорилось.

Сами по себе эти реакции также экологичны, как и солнечная энергетика, разумеется, с введением некоторых весьма революционных изменений. Но ещё более шокирующим будет коллаборация этих двух титанов энергетической отрасли – солнечной энергетики и энергетики резонансных ядерных реакций, который вероятнее всего выдаст просто шокирующий результат. Говоря же о востребованности и актуальности данного проекта как такового, то достаточно лишь отметить начало «энергетического голода» по всей планете и всему миру.

Но если остановится только на самих технологиях солнечных электростанций, то уже можно привести целый ряд самых различных фактов относительно активного развития данного направления как вполне быстро прогрессирующего.

Говоря об изученности данной проблемы, важно исходить из самых начал. Первое открытие в 1839 году Александром Эдмоном Беккерелем фотоэлектрический эффекта при изучении электролитических элементов способствовало к росту к ним интереса у научной общественности. В 1873 году Уиллоуби Смит обнаружил фотопроводимость селена, а в Иоганн Эльстер и Ганс Гейтель изучали воздействие солнечного света на наэлектризованные тела. В дальнейшем 1887 оду Генрих Герц наблюдал фотоэлектрический эффект и сообщил о производстве и приёме с их помощью электромагнитных волн.

В дальнейшим этот вопрос чаще всего переходил именно на научные дебаты, но впервые идея промышленного использования солнечной энергии отводится к времени Франка Шумана, по использованию солнечных двигателей и перекачке воды с их помощью. Но для его проекта было необходимо порядка 15 000 квадратных метров Земли, для использования солнечных генераторов, напоминающие современные солнечные коллекторы, что позволяло бы получать 1000 лошадиных сил. И впервые экспериментально, данный проект начал свою работу на территории Африки ещё в июне 1913 года.

После этого правительство Германии во главе с самим Вильгельмом II выделило большие суммы для этого, но началась Первая Мировая война, которая и способствовала закрытию проекта.

Говоря же о научной развитии идеи, то дальнейшее изучение этого вопроса в эффектах Столетова, Риги, Хоора и прочих привели к целому ряду вопросов и в дальнейшем переросло в знаменитую проблему «абсолютно чёрного тела», близ 1900-х годов. Которую в дальнейшем удалось разрешить благодаря вводу работ Макса Планка в работе «О законе распределения энергии в нормальном спектре», которая наконец была смело развита в совершенно ином ключе, получив простейшее и в то же время гениальное решение Альбертом Эйнштейном, в виде его уравнения для фотоэффекта, за которую он в 1921 году был удостоен Нобелевской премии.

Сегодня фотоэлектрический эффект очень даже часто используется во всех направлениях и исследованиях, многие фирмы и предприятия ведут активную работу на пути создания новых электростанций, но никто ещё не предпринимал попытки настоящей коллаборации, действия совместно двух огромных частей энергетики, и вопрос о том, как это можно осуществить, является ли этот метод и решение эффективным и ряд производных являются центральными.

Целью данного исследования является:

· Создание прочной системы связи между ядерной и солнечной энергетической моделью;

· Совершенствование технологий добычи солнечной энергии с максимально высоким КПД;

· Достижение новых высот в области масштабирования систем генерации электрической энергии;

· Создание математического и физического аппарата при соединении солнечной и ядерных систем;

· Расчёт как с ядерной, так и солнечной стороны исследования всех процессов и целочисленных значений характеристик систем;

· Генерация огромного количества электрической энергии, способная обеспечивать практически всю Республику Узбекистан на более чем 174%.

Объектом данного исследования является слияние солнечных электростанций с новой электростанцией резонансных ядерных реакций.

Предметом данного исследования является процесс изучения слияния солнечных электростанций с новой электростанцией резонансных ядерных реакций.

Для данного исследования был применён инструментальный, эмпирический и теоретический метод исследования, что выдало необходимые важные результаты.

Научная новизна данной работы основана на следующем:

· Совместно с Clipper Energy LLC, она же Clipper Associates Malaysia LLC, проводится масштабное моделирование и расчёт показателей процесса проекта по созданию Солнечного парка на энергию 1000 МВт в Ферганской долине;

· Первая систем коллаборации между Солнечным парком и первой в мире станции по генерации электричества посредством явлений физики резонансных ядерных реакций, разработанная в создаваемой в первой в мире лаборатории физики резонансных ядерных реакций в Ферганской долине со стороны Electron Laboratory LLC с генерацией на преобразование 1 ГВт*ч энергии в 17,4 ГВт*ч;

· Единственная во всём мире разработка в области развития совместных технологий по ядерному преобразованию энергии;

· Единственная в мире технология применения солнечной интерференции при получении энергий.

Достоверность результатов основывается на проводимом ныне проекте по реализации двух электростанции, о коих упоминалось раннее на основе сотрудничества Clipper Associates LLC и Electron Laboratory LLC, что приведёт к большим результатам, если же упоминать число публикаций, то об этом говорилось во многих научных статьях, но как профессиональная книжная публикация именно в области солнечной энергетики, данная работа является первой. По ядерному же направлению уже было опубликовано не мало монографий, учебных пособий и прочих.

Глава 1. Приказы, постановления и распоряжения в Республике Узбекистан по альтернативным и возобновляемым источникам энергии

Поскольку основная проблематика энергетического кризиса становится всё более и более актуальной на сегодняшний день во всём мире, Президент Республики Узбекистан Ш. Мирзиёев большое внимание уделяет развитию энергетики, о чём могут свидетельствовать многочисленные активные контакты с государствами мира, по вопросам сотрудничества в области создания новых энергетических установок, среди коих большим приоритетом обладают возобновляемые источники энергии. Также стоит указать, что большое количество компаний, фирм, организаций по всему миру желают выступить в качестве инвесторов, на что Правительство государство выражает живой интерес, о чём также говорит внимание Президента Республики Узбекистан к энергетическому вопросу на официальных встречах с главами государств.

Доказательством вышесказанного могут выступать следующие постановления:

1.1. Постановление президента Республики Узбекистан «Об ускоренных мерах по повышению энергоэффективности отраслей экономики и социальной сферы, внедрению энергосберегающих технологий и развитию возобновляемых источников энергии» за номером ПП-4422 от 22.08.2019 г.

В республике реализуются долгосрочные стратегии развития нефтегазовой, электроэнергетической, угольной, химической, строительной индустрии, направленные на обеспечение динамичного роста экономики и повышение уровня благосостояния населения, бесперебойное удовлетворение спроса на топливно-энергетические ресурсы.

Вместе с тем действующие мощности топливно-энергетической отрасли не в полной мере обеспечивают растущую потребность в энергоресурсах, энергоемкость отечественной экономики значительно превышает средний показатель развитых стран.

На долю возобновляемых источников энергии, вырабатываемых в основном гидроэлектростанциями, в настоящее время приходится лишь 10 процентов от общего объема производимой электрической энергии в стране. Несмотря на имеющийся огромный потенциал, не в полной мере используются возможности таких возобновляемых источников энергии, как солнце и ветер.

В этой связи одним из актуальных направлений государственной политики на современном этапе должно стать повышение энергоэффективности отраслей экономики и социальной сферы, широкое внедрение энергосберегающих технологий и возобновляемых источников энергии.

В целях комплексной организации работ по повышению энергоэффективности, широкому внедрению энергосберегающих технологий и возобновляемых источников энергии, кардинальному снижению энергоемкости отраслей экономики и социальной сферы путем вовлечения имеющихся ресурсов и незадействованного потенциала с учетом передового зарубежного опыта, а также обеспечения рационального и эффективного использования топливно-энергетических ресурсов:

1. Принять к сведению, что:

а) Законом Республики Узбекистан «Об использовании возобновляемых источников энергии» предусмотрены льготы и преференции в области использования возобновляемых источников энергии, в том числе освобождение от уплаты:

всех видов налогов сроком на пять лет с даты государственной регистрации производителей установок возобновляемых источников энергии;

налога на имущество за установки возобновляемых источников энергии и земельного налога по участкам, занятым этими установками (номинальной мощностью 0,1 МВт и более), сроком на десять лет с момента ввода их в эксплуатацию;

земельного налога лицами, использующими возобновляемые источники энергии в жилых помещениях с полным отключением от действующих сетей энергоресурсов, сроком на три года, начиная с месяца использования возобновляемых источников энергии;

б) постановлением Президента Республики Узбекистан от 8 ноября 2017 года № ПП-3379 «О мерах по обеспечению рационального использования энергоресурсов» установлен порядок, в соответствии с которым с 1 января 2018 года:

при проектировании, реконструкции, строительстве и сдаче в эксплуатацию зданий и сооружений государственных органов и учреждений, а также многоквартирного жилищного фонда проводится их проверка на соответствие градостроительным нормам и правилам в части применения энергоэффективных и энергосберегающих технологий;

при проектировании, реконструкции и строительстве всех зданий и сооружений, кроме индивидуального жилищного строительства, предусматривается обязательная установка сертифицированных солнечных водонагревательных установок для горячего водоснабжения, а также энергосберегающих ламп.

2. Признать неудовлетворительной работу министерств и ведомств, предприятий и организаций отраслей экономики и социальной сферы по повышению энергоэффективности, внедрению энергосберегающих технологий и развитию возобновляемых источников энергии.

3. Указать на персональную ответственность первых руководителей органов государственного и хозяйственного управления, председателя Совета Министров Республики Каракалпакстан, хокимов областей, г. Ташкента, районов и городов за принятие комплексных мер по повышению энергоэффективности, широкому внедрению энергосберегающих технологий и использованию возобновляемых источников энергии в административных зданиях, населенных пунктах и на производственных объектах.

4. Одобрить разработанную Министерством энергетики, Министерством экономики и промышленности, Министерством инновационного развития и Министерством финансов Республики Узбекистан Комплексную программу дальнейшего повышения энергоэффективности отраслей экономики и социальной сферы, внедрения энергосберегающих технологий и развития возобновляемых источников энергии в Республике Узбекистан в 2019 – 2022 годах (далее – Комплексная программа), предусматривающую:

а) утверждение:

целевых параметров дальнейшего развития возобновляемых источников энергии согласно приложению №1 с доведением их доли к 2030 году до более 25 процентов от общего объема генерации электрической энергии;

«Дорожной карты» дальнейшего повышения энергоэффективности отраслей экономики и социальной сферы, а также развития возобновляемых источников энергии согласно приложению №2;

См. предыдущую редакцию.

б) меры по бесперебойному обеспечению энергоресурсами объектов социальной сферы (образовательные организации, в том числе дошкольные, объекты здравоохранения) в регионах, а также снижению энергопотребления в городе Нукусе, областных центрах и городах областей за счет:

(абзац первый подпункта «б» пункта 4 в редакции постановления Президента Республики Узбекистан от 8 октября 2020 года № ПП-4857 – Национальная база данных законодательства, 09.10.2020 г., №07/20/4857/1357)

поэтапной установки современных солнечных фотоэлектрических станций и солнечных водонагревателей (за исключением объектов, подключенных к централизованным системам теплоснабжения) для обеспечения горячим водоснабжением и электрической энергией, а также энергоэффективных систем отопления, в том числе бивалентной, включая внедрение современных тепловых насосов и рекуператоров;

улучшения системы тепловой защиты зданий, установки двухкамерных и энергоэффективных оконных блоков, сенсорных датчиков, совмещенных со светодиодными источниками, а также рекуператоров воздуха и других систем;

в) установку солнечных фотоэлектрических станций (в среднем 2 кВт) и солнечных водонагревателей (в среднем 200 литров) в частных домовладениях;

г) замену нестандартных газогорелочных устройств на современные и энергоэффективные газогорелочные устройства бытовым потребителям, а также юридическим лицам;

д) утверждение Перечня административных зданий государственных органов и организаций, а также объектов инфраструктуры, которые рекомендуется оснастить солнечными фотоэлектрическими станциями и солнечными водонагревательными установками, согласно приложению №3.

5. Определить источниками финансирования мероприятий Комплексной программы средства республиканского бюджета Республики Узбекистан, республиканского бюджета Республики Каракалпакстан, местных бюджетов областей и г. Ташкента, собственные средства физических и юридических лиц, а также льготные кредитные ресурсы международных финансовых институтов и иностранных правительственных финансовых организаций, средства технического содействия (гранты) зарубежных доноров.

Министерству инвестиций и внешней торговли совместно с Министерством энергетики Республики Узбекистан в месячный срок провести переговоры с международными финансовыми институтами, иностранными правительственными финансовыми организациями и зарубежными донорами в целях привлечения кредитных ресурсов и средств технического содействия (грантов) на реализацию Комплексной программы.

6. Ввести порядок, согласно которому с 1 января 2020 года следующие мероприятия финансируются за счет средств Государственного бюджета Республики Узбекистан в пределах ежегодно утверждаемых параметров:

а) предоставление физическим лицам компенсаций в размере 30 процентов расходов на приобретение солнечных фотоэлектрических станций, солнечных водонагревателей, а также энергоэффективных газогорелочных устройств, но не более:

3 миллионов сумов – для солнечных фотоэлектрических станций;

1,5 миллионов сумов – для солнечных водонагревателей;

200 тысяч сумов – для газогорелочных устройств;

б) предоставление физическим и юридическим лицам компенсаций на покрытие процентных расходов по кредитам коммерческих банков на приобретение установок возобновляемых источников энергии, энергоэффективных газогорелочных устройств и котлов, а также другого энергоэффективного оборудования:

физическим лицам – по кредитам, сумма которых не превышает 500 миллионов сумов – в части, превышающей ставку рефинансирования Центрального банка Республики Узбекистан, но не более чем на 8 процентных пунктов;

юридическим лицам – по кредитам, сумма которых не превышает 5 миллиардов сумов – в части, превышающей ставку рефинансирования Центрального банка Республики Узбекистан, но не более чем на 5 процентных пунктов;

в) разработка и принятие международных стандартов, устанавливающих требования к энергоэффективным, энергосберегающим технологиям и оборудованию, а также методам их испытания.

Министерству финансов и Министерству энергетики Республики Узбекистан в двухмесячный срок определить механизм финансирования мероприятий, предусмотренных настоящим пунктом.

7. Установить, что ежегодно:

до 15 сентября органы государственного и хозяйственного управления, а также территориальные комиссии по вопросам энергоэффективности и развития возобновляемых источников энергии вносят в Министерство энергетики предложения для включения в Перечень объектов, подлежащих в предстоящем году оснащению установками возобновляемых источников энергии, другим энергоэффективным и энергосберегающим оборудованием, а также проведению работ по улучшению тепловой защиты (далее – Перечень);

до 1 октября Министерство энергетики совместно с Министерством жилищно-коммунального обслуживания, Министерством экономики и промышленности, Министерством строительства, Министерством финансов Республики Узбекистан, Советом Министров Республики Каракалпакстан, хокимиятами областей и г. Ташкента формирует в разрезе отраслей экономики и социальной сферы, а также районов и городов Перечень с указанием конкретных объемов и источников финансирования;

до 15 октября Республиканская комиссия по вопросам энергоэффективности и развития возобновляемых источников энергии рассматривает и утверждает Перечень;

объем предусмотренных в Перечне финансовых средств включается Министерством финансов в параметры ежегодно утверждаемого Государственного бюджета Республики Узбекистан.

8. Определить, что с 1 января 2020 года:

а) при проектировании, реконструкции и строительстве всех зданий и сооружений, кроме индивидуального жилищного строительства, в обязательном порядке предусматриваются:

обеспечение энергоэффективности зданий в соответствии со строительными нормами и правилами;

предоставление раздела показателей энергоэффективности зданий и сооружений с учетом требований строительных норм и правил при проведении экспертизы проектной документации;

б) государственные органы и организации обязаны установить в зданиях и сооружениях, находящихся на их балансе, сенсорные датчики, совмещенные со светодиодными источниками для систем освещения, энергоэффективные газогорелочные устройства;

в) определение класса или технических показателей энергоэффективности продукции (оборудования, товаров) и технологий является обязательным при их сертификации аккредитованными органами в Республике Узбекистан.

Министерству строительства совместно с Министерством энергетики и Агентством «Узстандарт» в срок до 1 ноября 2019 года:

пересмотреть градостроительные нормы и правила на предмет кардинального повышения требований к энергоэффективности вновь строящихся и реконструируемых зданий и сооружений;

разработать и утвердить нормативные документы по определению классов энергоэффективности зданий и сооружений (классы А, Б, В и другие).

9. Согласиться с предложением Агентства «Узстандарт», Министерства энергетики, Министерства экономики и промышленности, Министерства инновационного развития Республики Узбекистан о поэтапном внедрении с 1 декабря 2019 года до 1 января 2023 года системы энергетического менеджмента в соответствии с международным стандартом (ISO 50001) на отечественных предприятиях и организациях по перечню согласно приложению №4, предусматривающей:

прозрачность и объективность оценки эффективности энергопотребления, снижение энергоемкости предприятий, а также уменьшение выбросов в атмосферу;

эффективность управления энергопотреблением при минимальных затратах ресурсов, в первую очередь финансовых, повышение капитализации активов предприятий;

повышение конкурентоспособности производимой продукции, оказываемых услуг.

10. Министерству энергетики Республики Узбекистан и Агентству «Узстандарт» совместно с ответственными министерствами и ведомствами:

в месячный срок провести инвентаризацию действующих нормативных документов по стандартизации, устанавливающих требования к энергоэффективным, энергосберегающим технологиям и оборудованию;

в двухмесячный срок утвердить сетевой график принятия в период 2019—2020 годов необходимых международных стандартов, устанавливающих требования к энергоэффективным, энергосберегающим технологиям, оборудованию и методам их испытания;

в двухмесячный срок разработать и утвердить «Дорожную карту» по созданию в срок до 1 августа 2020 года современных лабораторий по испытаниям энергопотребляющего оборудования на соответствие показателям энергоэффективности и энергосбережения.

См. предыдущую редакцию.

11. Запретить с 1 января 2022 года ввоз на территорию Республики Узбекистан бывшего в употреблении генерирующего оборудования, силовых понижающих трансформаторов, электродвигателей, а также энергоемких бытовых электроприборов категории энергоэффективности «D».

(абзац первый пункта 11 в редакции Указа Президента Республики Узбекистан от 9 сентября 2022 года № УП-220 – Национальная база данных законодательства, 10.09.2022 г., №06/22/220/0812)

См. предыдущую редакцию.

Утвердить перечень бытовых электроприборов категории энергоэффективности «D» и ниже, ввоз которых на территорию Республики Узбекистан запрещается, согласно приложению №4а.

(пункт 11 дополнен абзацем вторым Указом Президента Республики Узбекистан от 9 сентября 2022 года № УП-220 – Национальная база данных законодательства, 10.09.2022 г., №06/22/220/0812)

Установить, что закуп электротехнического оборудования и установок, а также комплектующих и материалов для предприятий территориальных электрических сетей осуществляется централизованно АО «Региональные электрические сети».

12. Утвердить:

обновленный состав Республиканской комиссии по вопросам энергоэффективности и развития возобновляемых источников энергии (далее – Республиканская комиссия) согласно приложению №5;