Энергетика для войск

Н. РОМАНОВ, кандидат технических наук, подполковник запаса,

А. АЛЕКСАШКИН, подполковник

Обоснование тактико-технических требований к альтернативным источникам электрической энергии для электроснабжения войсковых объектов в полевых условиях

Мировые нефтяные кризисы 1973 г., 1979–1980 гг., 1990 г., 2000–2004 гг., 2007–2008 гг. заставили задуматься лидеров многих стран мира о своей энергобезопасности, то есть обеспечении бесперебойного доступа своих государств к энергетическим ресурсам по приемлемой цене. Особенно это присуще большинству стран Евросоюза, которые ограничены в запасах углеводородов.

Имея большой запас высококвалифицированных специалистов в области всех видов промышленности и информационных технологий под видом решения экологических проблем: Киотский протокол и Парижское соглашение по климату, страны Запада подняли вопрос о развитии и применении альтернативной энергетики.

Однако многие ученые, а также депутаты Государственной думы и представители Правительства Российской Федерации считают, что развитие и применение альтернативных источников является оружием в информационной войне, такой как миф Запада о необходимости  ограничении геополитического влияния в первую очередь России, а также других стран — поставщиков традиционных видов топлива.

В энергетической стратегии Российской Федерации (РФ) на период до 2030 года, принятой в 2009 году нет четкого представления, и тем более нормативной базы для развития энергетики, основанной на возобновляемых источниках. Основные усилия сосредоточены на развитии атомной энергии и частичном стимулировании отдаленных от центра региональных организаций при использовании возобновляемых источников. Основные законы и иные нормативно-правовые акты по энергетической стратегии РФ представлены в таблице 1.

На сегодняшний день более 100 транснациональных компаний под эгидой советников демократической партии США в рамках реализации «Зеленой программы» закинули свои длинные щупальца для получения контроля над энергетикой всего мира, особенно это коснулось армии США и стран НАТО, где годовой военный бюджет составляет около 1 триллиона долларов. Действующая в Министерстве обороны США стратегическая программа (так называемая инициатива Net-Zero), имеет цель перевода единой крупной энергосистемы в систему энергетически автономных объектов, работающих на альтернативных источниках. Для реализации данной программы выделено 100 млрд долларов. Экс-президент США республиканец Дональд Трамп, выйдя из Парижского соглашения по климату, значительно сократил финансирование инициативы Net-Zero.

Вопрос применения альтернативных источников в армиях Запада для ведения военных действий довольно спорный. По материалам зарубежной прессы частичная эффективность проявляется только на средних стационарных военных объектах мощностью до 100 кВт, и только в тех районах, где имеются предпосылки для нормального функционирования источников. Положительные результаты показали маломощные (до 3 кВт включительно) электростанции на солнечных батареях для электропитания мобильных групп до взвода.

В одном из своих выступлений Министр обороны Российской Федерации генерал армии Сергей Шойгу подчеркнул, что военная составляющая как в Арктике, так и на восточных рубежах страны будет развиваться. На севере будут строиться военные городки, восстанавливаться аэродромы, также создадут единую систему освещения обстановки, а на востоке будет наращиваться группировка войск на Чукотском полуострове.

Для электроснабжения стационарных военных потребителей отдаленных районов, где себестоимость топлива велика, можно использовать технические решения, воплощенные западными специалистами, и  современные разработки отечественных производителей.

 А вот какие альтернативные источники в полевых условиях должны применяться, где задачу по полевому электроснабжению войск выполняют электротехнические подразделения, в том числе и инженерные, пока не ясно?

В Министерстве обороны Российской Федерации прекрасно понимают, что основой полевого электроснабжения войск в настоящее время и в обозримом будущем являются и останутся дизельные электроагрегаты (ЭА) и передвижные электростанции (ПЭС).

Вместе с тем, в традиционных источниках электроэнергии (ИЭЭ) с дизельными двигателями практически исчерпаны возможности повышения их тактико-технических характеристик (ТТХ) по надежности, уровням шума, вибрации, экономичности, экологическим и массогабаритным показателям. Это вынуждает проводить исследования с целью поиска перспективных нетрадиционных путей создания принципиально новых ИЭЭ, имеющих повышенные ТТХ, которые в дизельных ИЭЭ получить невозможно, или резко улучшить ряд приоритетных ТТХ существующих дизельных ЭА и ПЭС.

Перед военными учеными стоит задача по созданию войсковых ИЭЭ с использованием нетрадиционных способов генерирования энергии для электроснабжения вооружения и военной техники (ВВТ) с улучшенными характеристиками по сравнению с традиционными ИЭЭ, находящимися на снабжении ВС РФ.

Альтернативные ИЭЭ заменяют собой традиционные источники энергии, функционирующие на нефти, добываемом природном газе и угле.

К ним относятся: солнечные электростанции; ветряные электростанции; малые гидроэлектростанции (ГЭС); приливные электростанции; волновые электростанции; геотермальные станции, а также сжигание возобновляемого топлива.

Из полного перечня альтернативных источников для войсковой передвижной энергетики наиболее походят солнечные электростанции и ветроэнергетические установки. (Схема 1)

Возможность использования альтернативных источников энергии

К настоящему времени в РФ освоено мелкосерийное производство фотоэлементов и фотоэлектрических модулей с КПД — 14 — 15 %. Среди предприятий-производителей можно отметить: АО «Рязанский завод металлокерамических приборов»; московские предприятия — НПО «Машиностроение»; НПП «Квант»; Всероссийский институт электрификации сельского хозяйства; ОАО «Позит»; ЗАО «Телеком СТВ»; ОАО «Совлакс»; ОАО «Сатурн», а также ОАО «Солнечный ветер» (г. Краснодар).

Солнечные батареи на основе трехкаскадного аморфного кремния наиболее полно реализованы НПГ «Солярис» в серии мобильных фотоэлектрических станций (ФЭС) специального назначения. Заказчиками данных электростанций являются все силовые ведомства.

По своему применению мобильные ФЭС специального назначения делятся на четыре группы источников солнечной энергии:

— переносные солнечные электростанции серии ЭПС мощностью 120 Вт;

— мобильные солнечные электростанции серии ЭМС мощностью 200 Вт;

— солнечные зарядные устройства серии СЗУ-БСА;

— фотоэлектрические системы серии ФЭС-Тигр мощностью 1500 Вт.

Мобильные ФЭС представлены на рисунке 1, а их ТТХ в таблице 2.

Рис. 1 — Мобильные фотоэлектрические станции НПГ «Солярис»:
а — Переносная солнечная электростанция ЭПС-1201;
б — Мобильная солнечная электростанция ЭМС-20011;
в — Солнечное зарядное устройство серии СЗУ-БСА;
г — Солнечная энергетическая установка ФЭС-Тигр

В настоящее время в нашей стране существуют серьезные разработки и производство (правда, в мелких сериях) достаточно качественных и надежных ветроэнергетических установок (ВЭУ) малой мощности (до 30 кВт). Их выпуск осуществляется 20 – 25 российскими компаниями.

Ветроустановки серии УВЭ мощностью от 0,1 до 0,5 кВт выпускает московское предприятие «Молинос». ООО «Сапсан-энергия ветра» освоило выпуск электростанций мощностью 1 кВт. Двухлопастная ветроустановка ВЭУ-1500 реализуется компанией ООО СКБ «Спецремтекс». СКБ «Атик» продает на рынке ветроустановку мощностью 2 кВт. Трехлопастная ветроустановка – «Бриз 5000» мощностью 5 кВт производится ОАО «Электро-Сфера» (г. Санкт-Петербург). Предприятие ЗАО «Московские озонаторы» подготовили к серийному выпуску высокомобильную ветродизельную станцию «Жаворонок».

 Ветроустановки отечественных производителей представлены на рисунке 2.

Рис. 2 — Ветроустановки производителей Российской Федерации:
а — Ветроустановка серии УВЭ мощностью от 0,1 до 0,5 кВт;
б — Ветроустановка серии «Сапсан» мощностью 1 кВт;
в — Ветроустановка серии «Бриз» мощностью 5 кВт;
г — Трехлопастная ветроустановка — «Бриз 5000» мощностью
5 кВт, производства ОАО «Электро-Сфера», г. Санкт-Петербург;
д - Высокомобильные ветродизельные станции — «Жаворонок» мощностью 30кВт

Все рассмотренные ВЭУ в силу отсутствия на них постоянного спроса выпускаются малыми партиями и, как правило, под заказ.

Наиболее выгодным решением для электроснабжения войсковых потребителей в полевых условиях являются гибридные электростанции, содержащие в своем составе три значимых источника — дизель-генератор, фотоэлектрический модуль и ветроагрегат. Например, компания ООО «Президент-Нева» Энергетический центр» (г. Санкт-Петербург) разработало гибридную контейнерную блочно-транспортабельную электростанцию мощностью 16 кВт, а сотрудники завода «Электроагрегат», (г. Курск) макетный образец мощностью 30 кВт, а в дальнейшем планируют увеличить мощность электростанции до 90 кВт. Гибридные электростанции представлены на рисунке 3, а их ТТХ в таблице 3.

Рис. 3 — Гибридные электростанции:
а - Гибридная контейнерная блочно-транспортабельная электростанция производства ООО «Президент Нева» Энергетический центр» г. Санкт-Петербург;
б - Макетный образец гибридной контейнерной блочно-транспортабельной электростанция, производства «Электроагрегат», г. Курск

Каковы же возможности использования разработанных альтернативных источников в электротехнических подразделениях инженерных войск для электроснабжения войсковых объектов в полевых условиях?

Исследования показали, что для изучения вопроса целесообразно войсковых потребителей  электрической энергии (ЭЭ) разбить на уровни электроснабжения. Чем выше номер уровня, тем более значимую боевую задачу выполняет войсковой потребитель.

Войсковые потребители ЭЭ могут относиться к потребителям первой категории, основными из которых являются средства связи и автоматизированная система управления войсками, и второй категории — это потребители жизнеобеспечения войск, такие как освещение, тепловая нагрузка армейских палаток, столовая и другие.

Традиционными ИЭЭ являются:

— аккумуляторные батареи (АКБ);

— генераторы отбора мощности (ГОМ) машин;

— встраиваемые в машину бензиновые и дизельные ЭА;

— передвижные электростанции с возможностью подключения к стационарной сети.

Всего 11 уровней электроснабжения. Первый — военнослужащий (солдат), второй — отдельная машина, третий — отделение, четвертый — взвод, пятый — рота, шестой — батальон, седьмой — полк. Остальные высшие уровни с восьмого по одиннадцатый имеют особенность, связанную с инженерными войсками по выполнению задачи «Полевое электроснабжение войск». Восьмой уровень, там где начинается выполнение задач электротехническими подразделениями инженерных войск, —  бригада, девятый — дивизия, десятый — армия (армейский корпус), одиннадцатый — группировка войск (сил) на ТВД.

Цель полевого электроснабжения войск заключается в обеспечении войск и военных объектов электрической энергией в необходимом количестве, заданного качества, в пределах заданного времени, в условиях любой обстановки и достигается выполнением определенных задач.

На инженерные войска ВС РФ возлагаются наиболее сложные задачи полевого электроснабжения, требующие специальной подготовки личного состава и применения ИЭЭ большой мощности.

При ведении военных действий электротехнические подразделения инженерных войск предназначены для электроснабжения пунктов управления  соединений и объединений Сухопутных войск. Например, взвод энергообеспечения инженерно-саперного полка общевойсковой армии наиболее энергоемкие задачи выполняет в армейской оборонительной операции.

Взвод предназначен для развертывания систем электроснабжения элементов командного и запасного командного пунктов (КП, ЗКП) армии без узла связи, а именно: центра оперативного управления, включающего в себя центр боевого управления и группу пунктов управления начальников родов войск и служб; группу обеспечения, состоящую из рот охраны и обеспечения, мест отдыха и пунктов питания личного состава, медицинского пункта и различных групп технического обслуживания.

Задачу полевого электроснабжения всех уровней выполняют электротехнические отделения иср, исб бригад; электротехнические отделения исб дивизий; взвода энергетического обеспечения армий (армейских корпусов); взвода инженерные (энергоснабжения) и отделения энергоснабжения  группировок войск (сил) на ТВД.

Общее количество электротехнических подразделений в инженерных войсках составляет: взводов — 20; отделений — 36; других отделений, где используются источники электрической энергии номенклатуры  Управления начальника инженерных войск (УНИВ), — 65.

Организационная структура электротехнических подразделений инженерных войск показывает, что для выполнения задачи основными ИЭЭ являются силовые передвижные электростанции мощностью 10, 16, 30, 100, 200, 500 и 1000 кВт и осветительные электростанции мощностью 4 и 20 кВт. Причем электростанции мощностью 500 и 1000 кВт используются только в ВМФ.

Для выполнения задачи «Полевое электроснабжение войск» от инженерных войск РФ всего задействовано 585 электростанций, из них 276 силовых и 309 осветительных.

Ряд проблемных вопросов технического и организационного характера, связанных с выполнением задач полевого электроснабжения войск, используя штатные, традиционные, передвижные, электростанции, все же существует, к ним можно отнести следующие:

— недостаток штатных комплектов электротехнических средств, необходимых для выполнения поставленной задачи;

— сложность в унификации и уменьшении мощностного ряда ИЭЭ, потому что потребители находятся на значительном удалении друг от друга при расположении на местности, и из-за того, что меняется во  времени их количество и установленная мощность;

— низкие тактико-технические характеристики передвижных ИЭЭ, не удовлетворяющие требованиям условий маскировки (по шумовому и тепловому воздействию);

— отсутствие в силовых передвижных электростанциях комплектов быстро возводимых кабельных сетей и многие другие, не позволяющие эффективно функционировать системам полевого электроснабжения.

Но все перечисленные проблемные вопросы сегодня решаются и не представляют довольно серьезных препятствий.

Кроме вышеперечисленного, необходимо добавить, что основные требования, предъявляемые как к традиционным, так и альтернативным ИЭЭ зависят от оценки обстановки на выполнение задачи «Полевое электроснабжение войск», а именно от многих факторов, основными из которых являются: характер выполнения задачи; вид и уровень военных действий; оценка возможностей своих электротехнических подразделений на выполнение задачи; воздействие противника на систему электроснабжения военного объекта, а также физико-географические условия, где выполняется задача.

Характер выполнения задачи зависит от времени, когда выполняется задача, — в мирное или военное. В мирное время проводятся войсковые учения, проводятся мероприятия по ликвидации аварий и стихийных бедствий, выполняются операции международного гуманитарного права, специальные операции за пределами Российской Федерации, например в Сирийской Арабской Республике. В военное время могут проводится все виды военных действий, возможны вооруженные конфликты, кроме того, войска могут перегруппировываться, передвигаться и располагаться в районах.

Оценка возможностей своих электротехнических подразделений на выполнение задачи включает: степень готовности к выполнению задачи; достаточность сил и средств для выполнения задачи; возможный резерв ИЭЭ; наличие и достаточность горюче-смазочных материалов (ГСМ); возможности ремонтных подразделений; степень подготовленности технических расчетов и другие.

Воздействие противника на полевую систему электроснабжения может быть низкое, среднее и высокое.

Наиболее важными факторами, влияющими в основном на технические требования, предъявляемые к ИЭЭ, являются физико-географические условия, а это геостратегическое пространство Земли в интересах безопасности РФ, а также время года, температура окружающей среды, высота над уровнем моря и особые условия, где будет выполняться боевая задача.

На основе вышеперечисленных факторов, опыта военных действий, войсковых учений и нормативных документов вытекают требования, предъявляемые к ИЭЭ, находящимся на вооружении электротехнических подразделений инженерных войск ВС РФ, которые влияют на их ТТХ.

Характеристики электротехнических средств можно выделить в два блока: первый — это стратегические, оперативные, оперативно-тактические  и тактические; второй блок — технические характеристики.

Основными характеристиками первого блока являются: время функционирования системы электроснабжения военного объекта; время развертывания и свертывания системы электроснабжения военного объекта, размеры территории ПУ (КП, ЗКП, ТПУ), где будет выполняться задача. Количественные показатели представлены в таблице 4.

К основным техническим характеристикам относятся: мощность, род тока, напряжение, массогабаритные размеры, температурный режим эксплуатации и количество развертываний, свертываний ИЭЭ. Количественные показатели представлены в таблице 5.

В заключениях научных статей многие разработчики подводят итоги, делают выводы, предлагают решения и рекомендации. Но разрешите авторам приведенного материала уйти от этой классической схемы и довести свои сугубо личные мнения о применении альтернативных ИЭЭ в ВС РФ.

Первое — мы не против, и даже за применение солнечных батарей, ветроагрегатов и биоэнергии для электроснабжения как гражданских, так и военных стационарных объектов, но только там, где это необходимо. За применение существующих альтернативных источников в передвижной энергетике, но только до пятого уровня электроснабжения (рота).

Второе — только принятие стратегических программ государственного уровня по развитию и применению альтернативных ИЭЭ в РФ позволят отечественным производителям выйти на мировой уровень, тем самым создать предпосылки для выполнения требований энергобезопасности, а также пополнить бюджет нашей страны, продавая технические решения другим государствам, зависимым от Парижского соглашения по климату.

Третье — согласны полностью с профессором П.Л. Капицей, который еще в 1975 году доказал, что будущее  альтернативной энергии стоит за технологиями, основанными на управляемом термоядерном синтезе.

Таблица 1

Основные законы и иные нормативно-правовые акты по энергетической стратегии Российской Федерации

Таблица 2

Тактико-технические характеристики мобильных фотоэлектрических станций НПГ «Солярис»

Таблица 3

Тактико-технические характеристики гибридных электростанций

Таблица 4

Требования, предъявляемые к альтернативным источникам электрической энергии войскового назначения. Основные характеристики первого блока

Таблица 5

Требования, предъявляемые к альтернативным источникам электрической энергии войскового назначения. Основные характеристики второго блока

16 Августа 2021 06:00

Адрес страницы: http://limited.army.ric.mil.ru/Stati/item/336873/