1 РАЗРАБОТАН обществом с ограниченной ответственностью "СПбГАСУ-Дорсервис" (ООО "СПбГАСУ-Дорсервис").

2 ВНЕСЕН Управлением научно-технических исследований и информационного обеспечения Федерального дорожного агентства.

3 ИЗДАН на основании распоряжения Федерального дорожного агентства от 17.02.2021 N 565-р.

4 ИМЕЕТ РЕКОМЕНДАТЕЛЬНЫЙ ХАРАКТЕР.

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ.

1.1 Настоящий отраслевой дорожный методический документ (далее - методический документ) определяет методические рекомендации по обеспечению автомобильных дорог альтернативными источниками электрической энергии и тепла при проектировании, строительстве и реконструкции дорог в федеральных управлениях автомобильных дорог, управлениях автомобильных магистралей, дирекциях по дорожному строительству автомобильных дорог общего пользования федерального значения, предприятиях и учреждениях, подведомственных Росавтодору (далее - органы управления дорожным хозяйством).

1.2 Целью данного методического документа является обеспечение опытно-экспериментального применения и широкомасштабного освоения в дорожном хозяйстве альтернативных источников энергии и основанных на них технических решений, направленных на снижение энергопотребления дорог при их эксплуатации, а также повышение энергонезависимости интеллектуальных транспортных систем (ИТС), создание условий для использования систем автономного обеспечения объектов потребления дорожной инфраструктуры.

В настоящем методическом документе использованы нормативные ссылки на следующий документ:

ГОСТ Р 1.4-2004 Стандартизация в Российской Федерации. Стандарты организаций. Общие положения

В настоящем методическом документе применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 возобновляемые (альтернативные и неистощаемые) источники энергии (ВИЭ): Источники энергии, образующиеся на основе постоянно существующих или периодически возникающих процессов в природе, а также жизненном цикле растительного и животного мира и жизнедеятельности человеческого общества.

3.2 возобновляемая энергетика: Область хозяйства, науки и техники, охватывающая производство, передачу, преобразование, накопление и потребление электрической, тепловой и механической энергии, получаемой за счет использования ВИЭ.

3.3 интеллектуальные системы электро- и теплоснабжения потребителей: Системы, включенные в ИТС и использующие принципы искусственного интеллекта за счет реализации управляющих алгоритмов на основе моделирования реальных ситуаций, а также процессов их составления, тестирования и внедрения.

3.4 частичное обеспечение возобновляемыми источниками энергии (совмещенное с сетевыми): Обеспечение автомобильных дорог и объектов транспортной инфраструктуры источниками энергии и (или) тепла, использующими возобновляемые источники энергии совместно с основными местными источниками большей мощности с долей ВИЭ до 50%.

3.5 полное обеспечение возобновляемыми источниками энергии (автономное): Обеспечение автомобильных дорог и объектов транспортной инфраструктуры источниками энергии и (или) тепла, использующими возобновляемые источники энергии без применения основных местных источников.

3.6 продукция, использующая возобновляемые источники энергии: Конечный результат деятельности человека, основанный на применении возобновляемой энергии и получивший реализацию в виде нового или усовершенствованного продукта, реализуемого на рынке, нового или усовершенствованного технологического процесса, используемого в практической деятельности.

3.7 энергообъект: Автомобильная дорога или ее часть, а также отдельные объекты транспортной инфраструктуры, требующие обеспечения источниками энергии для осуществления своего функционального предназначения.

4.1 Опытно-экспериментальное внедрение и широкомасштабное применение продукции, использующей ВИЭ (обеспечение ВИЭ), осуществляется на основании рекомендаций [1].

4.2 По решению Росавтодора и (или) органов управления дорожным хозяйством в установленном порядке продукция, использующая ВИЭ, включается в проектную документацию на строительство, реконструкцию, капитальный ремонт и ремонт автомобильных дорог и искусственных сооружений на них.

4.3 После экспертизы и утверждения в установленном порядке проектной документации подрядные организации, получившие госзаказ на выполнение дорожных работ, реализуют технические решения (продукцию, использующую ВИЭ), предусмотренные утвержденной проектной документацией в соответствии с государственными контрактами на осуществление подрядных работ.

4.4 В ходе проведения дорожных работ на объекте в случае необходимости апробации продукции, использующей ВИЭ, в проектную документацию вносятся изменения и дополнения в установленном порядке.

4.5 Для организации опытно-экспериментального внедрения и широкомасштабного применения производители продукции, использующей ВИЭ, действуют в порядке, предусмотренном рекомендациями [1].

4.6 В случае если продукция, использующая ВИЭ, подпадает под действие постановления Правительства [2], то производители данной продукции представляют в Росавтодор документы, предусмотренные данным постановлением, включая заключения органов государственных санитарно-эпидемиологического и пожарного надзоров и экологического контроля.

4.7 На основании пункта 1 статьи 17 Федерального закона [3] в случае если продукция, использующая ВИЭ, предназначена для совершенствования производства и обеспечения качества продукции, выполнения работ, оказания услуг, а также для распространения и использования полученных в различных областях знаний результатов исследований (испытаний), измерений и разработок, то по ним разрабатывают стандарты организаций в порядке, установленном ГОСТ Р 1.4-2004 и рекомендациями [4].

5.1 Рекомендуемые сферы объектов применения энергоустановок (различных типов), использующих ВИЭ, на автомобильных дорогах и объектах дорожного сервиса в зависимости от объема потребления:

- до 100 Вт - автономные системы освещения (пешеходные переходы, железнодорожные переезды, опасные участки и т.п.);

- до 100 кВт - автономное питание систем управления движением, систем связи, телематики и малых и средних инженерных сооружений, элементов ИТС и других объектов (мосты, туннели, скотопрогоны, объекты дорожного и придорожного сервиса и т.п.);

- до 300 кВт - интеллектуальные системы электро- и теплоснабжения малых потребителей, ИТС (объекты дорожного и придорожного сервиса, рабочие поселки, временные производственные объекты при строительстве);

- до 1 МВт - интеллектуальные системы электро- и теплоснабжения крупных потребителей (объекты дорожного и придорожного сервиса, пункты управления ИТС, временные заводы, рабочие поселки с производственными объектами и т.п.).

5.2 Факторы, влияющие на эффективность мер по обеспечению автомобильных дорог ВИЭ:

- климатические условия (скорость ветра, инсоляция), наличие естественных и искусственных водотоков, наличие геотермальных источников и т.д.);

- технико-экономические (цена оборудования, стоимость транспортирования и монтажа оборудования, срок эксплуатации оборудования, плата за загрязнение окружающей среды, состояние энергогенерирующего оборудования, КПД, тарифы на электроэнергию по традиционным источникам энергии и т.д.);

- экологические (воздействие на животных и птиц от вращающихся лопастей ветроустановки, на морских животных от электромагнитных полей, размер вредных выбросов и парникового эффекта и т.д.);

- географические (удаленность от централизованной системы энергоснабжения, от поставщиков органического топлива, минимальное расстояние от установки до населенных пунктов и т.д.).

5.3 Выбор места расположения каждой конкретной электроустановки, использующей энергию природных возобновляемых источников, должен производиться на основании проекта привязки к местности, выполненного на основе анализа данных из геоинформационной системы "Возобновляемые источники энергии России" (ГИС ВИЭР) или иных региональных ГИС по ВИЭ.

5.4 При обеспечении автомобильных дорог ВИЭ и повышения технико-экономических характеристик устройства, размещения и эксплуатации продуктов, использующих ВИЭ, рекомендуется руководствоваться следующими принципами:

- по ветровой энергии: предпочтительно располагать ветротурбины преимущественно в прибрежных и горных районах с адекватной скоростью, плотностью и постоянством ветра, интегрируя их в ветропарки при единичной мощности турбины не менее 2 - 5 КВт. В рамках проекта необходимо обеспечить минимизацию шума от работы ветроэнергостанций. Следует отдавать предпочтение ветроэнергоустановкам, способным эффективно работать при самом слабом ветре. Шаг лопасти винта этих установок должен автоматически регулироваться таким образом, чтобы постоянно обеспечивалось максимально возможное использование энергии ветра, а при слишком большой скорости ветра лопасть должна иметь возможность автоматически переводиться во флюгерное положение для исключения аварий. В сложных климатических условиях должна быть предусмотрена защита лопастей и оборудования от обледенения;

- по энергии солнца: применять оптимальные конструкции гелиоприемников, следующих за максимумом светового потока, с совершенствованием их преобразующих покрытий, в том числе на базе нанотехнологий, интегрировать приемники в гелиопарки, наладить использование стандартных солнечных панелей, не располагать гелиоприемники башенного типа в сейсмоактивных районах;

- по мини-гидроэлектростанциям: использовать варианты мини-гидроэлектростанций бездамбового типа, в том числе в форме "гирляндных" или погруженных генераторов тока;

- по геотермальной энергии: для автомобильных дорог, проходящих в районах раскаленных массивов, предусмотреть использование глубинных, в том числе петротермальных, источников и тепловых насосов для выработки электроэнергии;

- по энергии океана: наряду с приливными гидроэлектростанциями применять волновые и погруженные гидротурбины и водные тепловые насосы для комплексного использования приливов, волн, течений и теплового градиента океана.

5.5 При полном (автономном) обеспечении ВИЭ энергобаланс децентрализованной системы электроснабжения определяется соотношением графика электрических нагрузок системы и изменением энергетического потенциала возобновляемого энергоресурса.

5.6 При согласовании энергоустановок возобновляемой энергетики с потребителем должны решаться следующие задачи:

- обеспечение максимально эффективного использования возобновляемого энергоресурса;

- согласование вырабатываемой и потребляемой электроэнергии, что в большинстве случаев требует включения в энергосистему накопителей энергии;

- управление режимами работы преобразователей энергии, регулирование параметров генерируемой электроэнергии.

6.1 Методология оценки оптимальных параметров автономного энергетического комплекса (ЭК) на основе ВИЭ для различных климатических условий представлена на рисунке 1.

6.2 Энергетические комплексы, используемые при полном обеспечении ВИЭ, должны оснащаться интеллектуальной системой управления (ИСУ), которая выполняет следующие задачи:

- система должна в реальном времени максимизировать выработку энергии ВИЭ и экономию топлива при использовании дизельных электростанций при покрытии требуемой нагрузки;

- аппаратно-программное обеспечение ИСУ должно обеспечивать дистанционный мониторинг параметров и режимов работы ЭК ВИЭ в том числе в случае аварийных ситуаций;

- система должна следить за состоянием оборудования, анализировать статистику режимов работы ЭК ВИЭ и обеспечивать прогнозирование ветрового, инсоляционного и (или) гидрологического режима для планирования графика работы, технического обслуживания, оценки рисков и предупреждения аварийных ситуаций;

- ЭК ВИЭ, управляемый ИСУ, должен быть адаптируемый и поставлять энергию круглосуточно, в том числе при выходе из строя части генерирующего оборудования (например, при отказе дизельной электростанции).

6.3 В качестве критериев оптимизации при создании автономного (при полном обеспечении ВИЭ) энергетического комплекса на основе ВИЭ могут быть приняты: минимум удельной стоимости электроэнергии и вредных выбросов в атмосферу в эквивалентом значении (при сопоставлении с обеспечением на базе дизельных электростанций), максимум времени автономности (время автономной работы без технического обслуживания) и полезной выработки возобновляемой энергии.

6.4 При автономном (полном) обеспечении ВИЭ для задач снабжения малых и крупных потребителей (см. подраздел 6.1) рекомендуется использование гибридных схем, сочетающих ветровую и солнечную и (или) геотермальную и (или) гидроэнергию, а также для объектов снабжения в децентрализованных регионах с дизельной электростанцией. Схемы гибридных ЭК с различным типом подключения показаны на рисунках 2 - 4.

6.5 При частичном обеспечении ВИЭ (с потенциальным переходом на полное) для снабжения малых и крупных потребителей (см. подраздел 6.1) следует применять гибридную схему, показанную на рисунке 5. Схема включает несколько источников электроэнергии: внешнюю сеть, ВИЭ (ветроэлектрические установки (ВЭУ), и (или) солнечную фотоэлектрическую станцию (СФЭС), и (или) малую гидроэлектростанцию (МГЭС)) и традиционные автономные источники электроэнергии (АИЭ), дизельную и газопоршневую электростанции (ДЭС, ГПЭ). Статические преобразователи, используемые в составе системы бесперебойного электроснабжения (СБЭ), инвертор (И), непосредственный преобразователь частоты (НПЧ) и выпрямители (В) выполняют функции не только согласования параметров источников электроэнергии с нагрузкой, но и функции стабилизаторов напряжения.

6.6 Энергетический комплекс ВИЭ, показанный на рисунке 5, должен обеспечивать работу в трех режимах: в первом режиме (основном) источниками электроэнергии для потребителей переменного и постоянного тока являются ВИЭ: ВЭУ, СФЭС или МГЭС; во втором режиме - внешняя сеть; в третьем режиме - дизельная или газопоршневая электростанция.

6.7 Во всех режимах функционирования, перечисленных в подразделе 6.6, аккумуляторные батареи должны находиться в режиме подзаряда. Аккумуляторные батареи используются только на время переключения питания потребителей от одного источника к другому.

7.1 Работы по обеспечению ВИЭ автомобильных дорог органы управления дорожным хозяйством начинают с организации разработки проектной документации на выполнение работ по строительству, реконструкции, капитальному ремонту и ремонту автомобильных дорог и искусственных сооружений на них.

7.2 При разработке проектной документации на производство дорожных работ обеспечение автомобильных дорог ВИЭ реализуется за счет:

- замены на основе технико-экономических расчетов типовых проектных решений новыми прогрессивными техническими решениями, обеспечивающими снижение энергопотребления дорог при их эксплуатации, а также повышение энергонезависимости ИТС, создание условий для использования систем автономного обеспечения объектов потребления дорожной инфраструктуры;

- применения ресурсо- и энергосберегающих технологий производства работ;

- использования современных информационных технологий, банков и баз данных, средств информатизации и связи.

7.3 Рассмотрение, экспертиза и утверждение проектной документации на выполнение работ по строительству, реконструкции и капитальному ремонту автомобильных дорог и искусственных сооружений на них, предусматривающей обеспечение ВИЭ, осуществляются в соответствии с действующим законодательством Российской Федерации.

7.4 В ходе проведения дорожных работ на объекте апробация продукции, использующей ВИЭ, не включенной в проектную документацию, может быть проведена только после внесения изменений и дополнений в проектную документацию на выполнение работ на данном объекте в установленном порядке.

8.1 Контроль за ходом выполнения работ по освоению инноваций органы управления дорожным хозяйством осуществляют в рамках строительного контроля, предусмотренного пунктами 1 и 2 статьи 53 Градостроительного кодекса [5], и в соответствии с установленным Росавтодором регламентом.

8.2 Для работ, предусмотренных разделом "Опытно-экспериментальное внедрение" рекомендаций [1], в процессе строительства, реконструкции, капитального ремонта и ремонта автомобильных дорог и искусственных сооружений на них заказчик - орган управления дорожным хозяйством - осуществляет проверку соответствия выполняемых работ проектной документации в рамках авторского надзора.

8.3 В ходе эксплуатации опытного объекта (участка) органу управления дорожным хозяйством рекомендуется организовывать наблюдения за ним в сравнении с объектами (участками), произведенными по традиционным технологиям обеспечения электроэнергией и (или) теплом.

8.4 Для работ, предусмотренных разделом "Внедрение новых технологий, техники, конструкций и материалов" рекомендаций [1], орган управления дорожным хозяйством осуществляет проверку соответствия выполняемых работ проектной документации, а наблюдения в ходе эксплуатации дорожного объекта (участка) проводятся при необходимости.

8.5 При осуществлении работ в соответствии с проектной документацией в части обеспечения ВИЭ при строительстве, реконструкции, капитальном ремонте, ремонте и содержании автомобильных дорог и искусственных сооружений на них проводят следующие виды работ:

- проверку выполнения всех видов работ, предусмотренных проектной документацией по применению продукции, использующей ВИЭ;

- проверку соблюдения организации проведения работ, связанных с применением продукции, использующей ВИЭ;

- экспериментальные наблюдения, лабораторные испытания эксплуатации продукции, использующей ВИЭ;

- приемку работ, связанных с освоением инновационной продукции.

9.1 Оценка эффективности применения нетрадиционных и возобновляемых источников энергии для электроснабжения производится на основе сравнительного технико-экономического анализа всех возможных вариантов электрификации. При этом необходимо рассмотреть варианты электроснабжения не только от нетрадиционных источников энергии, но и вполне традиционных: централизованная энергосистема и жидко-топливные генераторы. Электроснабжение от энергосистемы предусматривает строительство линии электропередачи, а в качестве жидко-топливных генераторов наиболее распространены дизельные электростанции.

9.2 К возможным вариантам электроснабжения автономного объекта отнесены:

- централизованное электроснабжение (строительство ЛЭП);

- дизельные электростанции;

- микрогидроэлектростанции;

- ветроэнергетические установки;

- солнечные электростанции.

9.3 В качестве критериев оценки эффективности применяются три группы показателей:

- технические;

- экономические;

- социально-экологические.

В группу технических показателей входят сведения об основных технических характеристиках первичного источника энергии. При электроснабжении от централизованной энергосистемы определяются требуемой установленной мощностью объекта электроснабжения P, кВт, и расстоянием до централизованной электрической сети L, км; для микрогидроэлектростанций - исходя из минимальной скорости течения водотока в месте установки станции V_min, м/с, и минимального расхода воды Q_min, л/с; от ветроэнергетической установки - среднегодовой скоростью ветра на уровне ступицы ветроколеса V_ср, м/с; от солнечных электростанций - среднемесячной дневной энергетической освещенностью E, кВт·ч/м².

Основным критерием экономической эффективности являются приведенные годовые затраты на 1 кВт установленной мощности системы электроснабжения, которые определяются из выражения

где К - общие капиталовложения, р.,

К_уст, К_пр, К_стр - стоимость соответственно комплектного оборудования, проектных работ по определению места установки на местности, строительных и монтажных работ по установке электростанции (подстанции), р.;

р_н = 1/Т - нормативный коэффициент рентабельности;

Т - экономический срок службы оборудования, год;

С - общие годовые эксплуатационные расходы, р.,

С_экс, С_рем, С_топ, С_д.топ - годовые расходы соответственно на эксплуатацию системы электроснабжения, плановый ремонт, топливо, доставку топлива, р.

Себестоимость 1 кВт·ч электроэнергии С_эл, р./кВт·ч, составляет

где W - общее количество электрической энергии, вырабатываемое электростанцией в течение года, кВт·ч.

В качестве социально-экологических критериев эффективности применения различных вариантов электроснабжения принимают следующие:

- потенциальная угроза жизни людей;

- наличие топливной составляющей;

- отчуждение земли;

- влияние на птиц и животных;

- акустическое воздействие и вибрация;

- электромагнитное излучение.

Если количественная оценка социально-экологических критериев крайне затруднительна, то при анализе производится только их качественная оценка, которая является дополнительным критерием при выборе наиболее рационального варианта электроснабжения автономного объекта.

9.4 Исходными данными для определения технических критериев являются кадастр нетрадиционных и возобновляемых источников рассматриваемого региона, технические и экономические показатели комплектующих и оборудования, выпускаемого ведущими российскими предприятиями, Государственные элементные сметные нормы (ГЭСН) на строительные и монтажные работы.

9.5 Экономическая эффективность того или иного инженерного решения определяется отношением затрат и результатов, связанных с его реализацией, и практически сводится к оценке эффективности соответствующих капиталовложений. При оценке экономической эффективности должны также учитываться положения руководства [6].

9.6 Технико-экономическое обоснование выполняется путем сравнения трех альтернативных вариантов и имеет целью выбор оптимальных параметров, конструктивного исполнения энергообъекта и его отдельных элементов, установок, устройств. Этот выбор является результатом экономического сравнения вариантов. Критерием оптимальности энергообъекта является себестоимость 1 кВт·ч произведенной энергии.

9.7 Сравниваемые альтернативные варианты должны удовлетворять требованиям сопоставимости:

обеспечения равенства энергетического эффекта, т.е. необходимо соблюдать условия энергетической сопоставимости сравниваемых вариантов, которые заключаются в одинаковых уровнях электропотребления, величины потребляемой мощности в системе, полезного отпуска электроэнергии;

экономической сопоставимости, которая заключается в учете всех затрат, относимых на энергетику, включая капитальные вложения в основные фонды и нормируемые оборотные средства, а также ежегодных издержек производства; в соблюдении равной точности всех используемых в расчетах материалов (один и тот же уровень цен, одинаковые по степени точности удельные показатели стоимости и др.); в учете фактора времени при разновременности капитальных вложений;

в учете ущерба в случае различной степени надежности вариантов и комплексного характера затрат в обеспечении одинаковых условий труда и быта.

9.8 Во всех сравниваемых вариантах должно учитываться влияние выбираемых объектов на показатели работы остальных связанных с ними звеньев энергетического хозяйства и сопутствующих отраслей. Запрещается непосредственно сравнивать технико-экономические показатели на разных стадиях их проектирования.

9.9 Основным критерием выбора при сравнении вариантов должен являться минимум затрат.

Руководитель организации-разработчика

ООО "СПбГАСУ-Дорсервис"

Генеральный директор _________________________ Е.Е. Медрес