Навигация
Главная
 
Главная arrow Экология arrow Екогеография Украина - Гавриленко ОП
Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая

51 Пути преодоления энергетического кризиса

Устойчивое развитие общества возможно только в условиях энергосбережения, т.е. разработки систем, более эффективно использующих энергию, обеспечивают такой же или даже более высокий уровень транспортных услуг, освещения, отопления и при меньших энергозатрат И здесь нет никаких противоречий с законами термодинамики Сейчас 60-80% потребленной энергии не превращается в полезную работу, а теряется в виде т епла Сущность энергосбережения заключается в уменьшении этих убытков Возможности энергосбережения широко используются в мире Это, например, уменьшение расходов автомобильного топлива; внедрение новых т ехнологий в производственный процесс и др. Разработаны, но пока мало используются следующие основные направления энергосбереженияження:

- улучшение теплоизоляции помещений, в связи с чем уменьшатся энергозатраты на отопление и охлаждение;

- замена традиционных ламп флуоресцентными В первых коэффициент полезного действия (КПД) составляет 5%, а 95% расходуется в виде тепла, в других - почти 95%;

- когенерация Электричество обычно производят на электростанциях, где 60-70% энергии топлива расходуется в виде тепла, поэтому на отопление используется дополнительное топливо

Когенерация - это размещение электрогенератора вместе с его источником энергии непосредственно в каждом здании Если при этом использовать тепло, которое выделяется при получении электричества, для опавшие ения и горячего водоснабжения, можно экономить до ЗО% и больше топлива Когенерация энергосберегающая и экологически безопасныхна.

Учитывая мировую тенденцию к значительному удорожанию энергоносителей, эффективное применение собственных и импортируемых энергоресурсов является крайне необходимым Промышленность и жилищно-коммунальное хозяйство (ЖЖКГ) в Україні енергоємні. ЖКГ щороку споживає 10 млрд. кВт · год електроенергії і майже 8 млрд. м3 природного газу. В собівартості таких послуг, як тепло-, водопостачання та водовідведення собів во энергоресурсов составляет 60-70% В Украине работают 10,5 тыс тепловых котлов, КПД которых не превышает 50-70% Современный стандарт КПД для теплового котла достигает 90-95% Замена старых котлов позволит сократить расход природного газа в ЖКХ на 15-30на 15—30%.

Как известно, по инициативе Совета национальной безопасности и обороны Украины (СНБОУ), рассматривается возможность создания Национального агентства по энергосбережению, задачи которого заключаются в формировании, вед дневные мониторинга реализации государственной политики в энергосбережении, включая систему как стимулов, так и контроля по эффективному использованию энергоресурсов на основе оптимального баланса как админис тративних, так и экономических методе.

Эксперты убеждены, что для эффективной работы этого агентства нужно его создать в форме всеукраинской государственной компании, которая имела бы возможность не только внедрять в жизнь энергосберегающие тех хнологии за бюджетные средства, но и самостоятельно зарабатывать деньги на энергосбережении Прибыль такой компании - это револьверные средства, вновь направляются на программы энергосбережения На высшем уровне и каждого рассмотрен проект энергетической стратегии Украины до 2030 г. Этот документ должен реформировать топливно-энергетический комплекс, сделать его высокоэффективным и экономическиним.

Следовательно, использование ископаемого топлива и ядерной энергии противоречит принципу устойчивого развития, поскольку эти ресурсы невозобновляемые, а их использование загрязняет окружающую среду Движение к устойчивому развитию общества по отребуе медленной ликвидации зависимости от ископаемого топлива Поэтому вторым путем по преодолению современной энергетического кризиса является переход к использованию альтернативных (нетрадиционных) источников энергии Альте рнатива (от франц alternative, от лат alter - один из двух) - это необходимость выбора одной из двух или нескольких возможностей взаемовиключаються Альтернативными источниками энергии называют такие матери альные средства ее производства, которые могут противопоставляться основным, которые на сегодня используются как противовес или замена В Закон Украины"Об альтернативных источниках энергии"от 20 февраля 2003 № 555-IV альтернативные источники энергии определяются так:"Это возобновляемые источники, к которым относятся энергия солнечного излучения, ветра, морей, рек, биомассы, теплоты Земли и вторичные энергетические р есурсы, что существуют постоянно или возникают периодически в окружающей среде"есть в состав альтернативной энергетики включает следующие виды: гелиоэнергетика, смешанная, био-, ветро-, гидро-, геотермо-, космическая энергетических тика, энергетика вторичного использования выкидного тепла (рис 51ання викидного тепла (рис. 5.1).

Види альтернативної енергетики

Рис 51 Виды альтернативной энергетики

С 2000 г потребление природного газа в Украине ежегодно увеличивается на 1 млрд м3, а по итогам 2005 p, может вырасти на 2 млрд м3 На сегодня Украина занимает девятое место в мире по использованию голубого топлива Поэтому важной является необходимость уменьшения потребления природного газа в промышленности и жилищно-коммунальном хозяйстве Сейчас и поиск альтернативных энергоносителей как никогда актуален Теоретические залежи шахтного метана на украинских угольных шахтах составляют 3 трлн м3 Некоторые газовые скважины на угольных месторождениях могу во дать 6 млн м3газу в сутки Однако в связи со сложностью его промышленной добычи и дорогостоящим оборудованием, которое в Украине не производится, проблема добычи шахтного метана - это, прежде всего, техн ологична проблема, что требует значительных инвестициистицій.

Сопутствующий газ нефтяных месторождений в Украине не используется Это тот самый газ, который сжигают в факелах около места добычи По химическим свойствам он в основном едкий и агрессивен, поэтому его ва ажко хранить, перерабатывать в конденсат и транспортировать до потребителей По оценкам экспертов, в Украине сгорает в факелах в эквиваленте теплотворности до тонны сырой нефти более 30 млн т некондиционного сопутствующего горючего газа Если это количество умножить на стоимость тонны нефти, то только на украинских месторождениях в трубу ежегодно"вылетает"почти 11 млрд долл. США Конечно, следует учитывать, что некондици йний газ значительно дешевле чем нефть Однако даже если он вдвое дешевле, ежегодные потери в объеме 5 млрд долл. США - это слишком Если овладеть специальные технологии, этот газ можно перерабатывать, транспорт Уват и с помощью него обогревать здания зимой При этом добывающие компании будут получать значительный прибытьуть значний прибуток.

Проблемам использования нетрадиционных, возобновляемых и внебалансовых источников энергии (НВИЭ) значительное внимание в Украине начали уделять лишь после провозглашения независимости, тогда как в развитых странах эти и вопросы решали уже с середины 70-х годов XX века, когда начались активные научно-технические разработки и постепенное внедрение технологий на основе НВДЕ.

Развитие НВИЭ обусловлен следующими факторами:

- под влиянием энергетических кризисов, охвативших развитые капиталистические страны в 70-х годах XX века, было сделано пессимистические прогнозы относительно возможностей использования традиционных видов топлива в довгост троковий перспективе и значительного роста цен на традиционные виды органического топлива даже в краткосрочной перспективе В связи с этим начались активные работы по созданию альтернативных технологии и производства электро-и теплоэнергии, прежде всего, на базе возобновляемых источников энергии: ветра, биомассы и отходов, гелио-и геотермальной энергииї;

- одновременно проблемы загрязнения окружающей среды волновавшие широкие слои населения, прежде всего, в индустриально развитых демократических странах Это обеспечило значительную экономическую поддержку раз свитки экологически чистых технологий производства электроэнергии как на уровне управления государством, так и на уровне местной власти, учитывая политические соображения относительно поддержки гражданами на выборах в соответствующие органы;

- с середины 80-х годов XX века определили особую опасность продолжения неконтролируемого увеличения выбросов газов, вызывающих парниковый эффект: СО2, СН4, N2 О, СхНу, NОх и некоторых других Рост этих выбросов, как свидетельствуют проведенные во многих странах мира исследования, может вызвать экологическую катастрофу Поэтому сейчас многие государства взяли на себя обязательства (Киотский пр ротокол) по ограничению выбросов таких газов, что будет трудно обеспечить без широкого внедрения возобновляемых источников энергииї;

- решение социально-экономических проблем путем создания новых рынков высокотехнологичного оборудования, рабочих мест и т.д.

На начальном этапе внедрения технологий производства энергии на базе НВИЭ осуществлялось с помощью политики значительной поддержки нетрадиционной и возобновляемой энергетики в развитых странах мира в, ведь учитывая экономическую эффективность, они значительно уступали традиционным технологиям производства топливно-энергетических ресурсов, а существенная доля технологий использования НВИЭ и на сегодня не конкурентоспособной относительно традиционных технологий, несмотря на существенное улучшение их технико-экономических показателей Впрочем, для некоторых технологий использования НВИЭ обусловлено экологическими фак ками, а не производством топливно-энергетических ресурсов: производство биогаза из канализационных стоков, отходов животноводства и птицеводства, сжигание отходов и утилизация метана со свалок бытовых т Верде отходов и т.д., а некоторые технологии использования НВИЭ могут дополнять традиционную энергетику, прежде всего касается использования энергии ветра, поскольку мощность ветроэлектростанций следует почти на 100% резервировать традиционными электростанциями с целью обеспечения надежности электроснабжения и нормативного качества электрической энергииї.

Во времена вхождения Украины в СССР низкие цены на традиционные энергоресурсы, их большие запасы и практическое пренебрежение экологическими проблемами вызывали отсутствие интереса к развитию НВИЭ После объявлю ения независимости ситуация а энергообеспечением в стране принципиально изменилась, поэтому внедрение НВИЭ рассматривалось как одна из мер по уменьшению энергетической зависимости Украины от импорта энерго ресурсов Больше внимания уделялось также экологической ситуации в государствеві.

Планы развития НВИЭ в стране конкретизированы и детализированы в разработанной во исполнение Указа Президента Украины"Программе государственной поддержки развития нетрадиционных и возобновляемых источников энергии, рис тук гидро-и теплоэнергетики"от 2 апреля 1997 г. № 285, одобренной постановлением Кабинета Министров Украины от 31 декабря 1997 № 1505 как составную Национальной энергетической программы Украины Но в условиях сложной экономической ситуации и потребности значительных инвестиций на развитие технологий использования НВИЭ реализовать эти планы в полном объеме не удалось, и как результат - за 1997 - 2001 pp програм м НВИЭ выполнили всего на 26всього на 26 %.

Вместе с тем значительно меньшие цены на электро-и теплоэнергию в Украине по сравнению с развитыми странами мира, где использование НВИЭ получило наибольших масштабов, объективно сдерживают развитие их использ зования Поэтому, несмотря на существенный потенциал основных видов возобновляемых источников энергии, их практическое использование на сегодня составляет лишь незначительную часть в топливно-энергетическом балансе Украини.

Итак, рассмотрим альтернативные, или нетрадиционные, и возобновляемые источники энергии Одним из таких источников является энергия Солнца Солнечная энергия - это кинетическая энергия излучения (в основном света), ут творюеться в результате термоядерных реакций в недрах Солнца Поскольку ее запасы почти неисчерпаемые (ученые подсчитали, что Солнце"светить"еще несколько миллиардов лет), она относится к воспроизводимых энер горесурсинергоресурсів.

В естественных экосистемах лишь небольшое количество (менее 1%) солнечной энергии поглощается хлорофиллом, который содержится в листьях растений и используется для фотосинтеза, т.е. образования органического ре ечовины из углекислого газа и воды солнечную энергию нужно использовать так, чтобы ее стоимость была минимальной или вообще равна нулю По мере совершенствования технологий и в связи с подороже нням традиционных энергоресурсов эта энергия находить новые сферы применения Рассеянность солнечной энергии - главное препятствие для ее использования Лишь 3,5% солнечной энергии, попадающей на Землю может обеспечить все энергетические потребности человечества на неограниченный ча час.

Солнце - это мощный источник экологически чистой энергии на каждый квадратный метр поверхности земной атмосферы попадает 1300 Вт солнечной энергии Интенсивность солнечного излучения, которое достигает Земли ли, зависит от нескольких факторов, прежде всего, от географической широты местности Наибольшая она на экваторе (до 2300кВт /т/м2 в год), а на широте Украина (45 °) составляет почти 1000 кВт / м2 в год

Оценка гелиоэнергетические ресурсов осуществляется на основе многолетних наблюдений за свойствами солнечной радиации Важным показателем является продолжительность солнечного сияния и облачность, поскольку пере еривчатисть в процессе попадания солнечной радиации (в связи с чем теряется значительная часть энергии) негативно влияет на работу гелиоустановок Оценка потенциала солнечной энергии включает данные о среднем распределении прямой, рассеянной и суммарной радиации; эти показатели отражают общие закономерности поступления солнечной энергииії.

Целесообразность использования солнечной энергии в любом районе определяется изменчивостью месячных сумм суммарной радиации Наименьшая изменчивость суммарной радиации в Украине наблюдается на Южном берез с Крыма, где рост повторяемости ясных дней обеспечивает большую устойчивость солнечной энергии Также достаточно устойчивыми показателями потенциала солнечной энергии характеризуются районы Причерноморской и Приазовской низменностей, Донецкой и Приднепровской возвышенностей, Закарпатской низменности Итак, Южный берег Крыма лучше обеспечен ресурсами солнечной энергиигії.

Сейчас есть такие направления использования солнечной энергии:

- получение электрической энергии;

- получение бытового тепла;

- получение высокотемпературного тепла в промышленности и на транспорте

Наибольшие успехи достигнуты в установках так называемой малой энергетики С целью получения электроэнергии используют несколько методов перспективным считается метод непосредственного преобразования излучения в электрическую энергию с помощью солнечных батарей Электроэнергию можно получать с помощью генераторов, использующих тепловое воздействие солнечных лучей (паротурбинные, терм оионни, термоэлектрические) Одной из таких станций является солнечная электростанция (СЭС), построенная в Крыму возле Керчьерчі.

Это станция башенного образца: в центре круга диаметром 500 м установлено 70-метровую башню с парогенератором на верхушке, его окружают 1600 гелиостатов - подвижных зеркал площадью 5x5 м, которые направляют соня ячневая лучи на парогенератор, нагревают в нем воду и превращают ее в пар с температурой 300 ° С Пара движет турбину с генератором Мощность станции составляет 1200 кВт Станция экспериментальная С а некоторым расчетам, построенные по такому принципу СЭС могут иметь мощность до 100 тыс. кВт Высота башни такой станции при этом должна достигать 200-300—300 м.

В ясный день гелиоустановки могут использовать почти всю солнечную радиацию, за исключением утренних и вечерних часов, когда ее мощность слишком мала Продолжительность солнечного сияния обусловлена ??изменчивостью облачности Например, она изменяется в год от 1794 часов (Харьков) до 2470 (Симферополь) Значение средней продолжительности солнечного сияния за день с апреля по сентябрь изменяются в пределах Украины от 6 до 11 годыдин * 57 Конечно, непрерывная продолжительность солнечного сияния обеспечивает наименьшие затраты энергии на разогрев гелиоустановки Если она превышает шесть часов, то обеспечивает рентабельную работу гелиоустановок Ма аксимальна повторяемость непрерывной продолжительности солнечного сияния более шести часов в апреле - сентябре наблюдается на Южном берегу Крыма (44-48%8%).

* 57 Климат Украины / Под ред ВМ Липинского, ВА Дячука, ВМ Бабиченко - М.: Изд-во Раевского, 2003 - С 270

Световое излучение можно улавливать и использовать непосредственно, когда оно достигает Земли, - это непосредственное использование солнечной энергии Кроме того, солнечная энергия обеспечивает круговорот воды и, циркуляцию воздуха и накопление органического вещества в биосфере Применение этих энергоресурсов является, по сути, косвенным (опосредованным) использованием солнечной энергии Согласно официальным данным, как исно спроектирован дом с солнечной системой отопления позволяет экономить до 75% расходов на топливо практически в любых климатических условиях То же можно сказать и о горячее водоснабжение В это средним в домашнем хозяйстве на нагрев воды тратится от трети до половины всей потребляемой энергииергії.

Солнечная энергия может использоваться с целью получения бытового тепла (если нужны источники тепла 100-150 ° С) - отопление жилых помещений Разработаны проекты солнечных домов, которые уже р реализовано в некоторых странах (США, Туркменистан, Узбекистан) Здесь применяется солнечные лучи, что попадает на крышу и стены здания, покрытые специальными коллекторами тепла, где нагревается вода до 95 ° С Для сохранения тепла, в частности, на зимний период, ночь и облачные дни часть тепла отводится в специальные резервуары, размещенные в подвальных помещениях и заполненные щебнем, а тепло, аккумулированных е щебнем, используется тогда, когда в нем возникает потребность Летом солнечная система такого дома может применяться и для охлаждения помещений (кондиционирование воздуха) С этой целью коллекторы вде нь отключаются, а ночью работают, охлаждая щебень в резервуарах ночным прохладным воздухом Затем, в течение жаркого дня, охлажденный щебень"забирает"тепло из помещений Для Украины эта тема является очень актуальной, особенно для южных регионов, где летом жарко, а зимой не хватает топливамку бракує палива.

В таких регионах солнечная энергия также может использоваться для приготовления пищи, сушки зерна и фруктов, опреснения воды, подъема воды из глубоких колодцев и др. Уже разработаны достаточно удобны п устройства для таких нужд, например, параболические зеркала диаметром около 1,5 м В фокусе такого зеркала чайник с тремя литрами воды закипает за 10 хвилиин.

За использованием солнечной энергии на одного человека первое место в мире занимает Кипр, где 90% домов и гостиниц оснащены солнечными водонагревателями В Израиле солнечная энергия обеспечивает 65% горячего водопой поставки Такую энергию можно превращать в электрическую, для этого применяют или фотоэлектрические преобразователи, или делают это путем нагревания воды до температуры кипения с получением пара сп ричинюе действие турбогенераторов В Японии в 1998 г установлено почти 7000 кровельных (\"roof-top\") солнечных систем В конце 1998 г немецкое правительство приняло решение о возведении 100 тыс. солнечных крыш в стране ИТ алия также присоединилась к этой инициативе с целью строительства 10 тыс. солнечных дахитис. сонячних дахів.

Для промышленных целей из солнечной энергии можно получать высокотемпературное тепло (до 3800 ° С) в печах Такие печи работают во Франции и Узбекистане Действуют они по тому же принципу, что и СЭС с парог генератором: система гелиостатов направляет солнечные лучи на большое параболическое зеркало, в фокусе которого размещаются пробы металлов, сплавов или минералов для плавления сравнению с обычными печами солнечные имеют ряд преимуществ: расплавленная вещество не взаимодействует с топливом или плавильным тиглем, плавку можно осуществлять в любой атмосфере, такая печь не загрязняет окружающую средище.

Солнечная энергия может использоваться и на транспорте: для энергопитания автомобилей, небольших судов и даже самолетов С площади нескольких квадратных метров (крыша микроавтобуса) можно получить энергию дл ля питания аккумуляторов, движущие машину В 1982 г на автомобили с солнечными батареями на крыше без единой капли бензина пересекли Австралию с запада на восток, преодолев за два месяца расстояние почти 4 тыс. км со средней скоростью ЗО км / ч. На солнечном самолете совершили перелет через Ла-Ман-Манш.

Главным недостатком солнечной энергии является то, что для этих преобразовательных установок требуются большие площади, расположенные недалеко (в среднем 80 км) от потребителя, ведь потери при передаче электро ргии могут быть слишком большими Итак, единственная экономически обоснованная альтернатива - это солнечная энергетика, использующая различные источники энергии, полученной от Солнца: гидро-и ветроэнергии, где Ревина или прямые солнечные лучи Как свидетельствуют тенденции энергопользования с 1990 по 1998 г, переход к солнечно-водородной энергетики уже начался (табл. 51 5.1).

Таблица 51 Тенденции мирового энергопользования по источникам

1990-1998 гг * 58

* 58: Состояние мира 2000: Доклад Института всемирного наблюдения о прогрессе к устойчивому общества - М.: Интелсфера, 2000 - С 18

Источник энергииї Годовой прирост%
Ветровая энергиия 22
Солнечная энергиия 16
Геотермальная энергиия 4
Гидроэнергия (1990-1997 pp) 2
нефтиа 2
Природный газ 2
Ядерная энергиия 1
угляя 0

Среднегодовое количество суммарной солнечной радиации на 1 м2 поверхности на территории Украины колеблется от 1070 кВтагальний річний потенціал сонячної енергії України становить майже 720 ПВт · год; технічний потенціал у середньому — тільки 0,48 % від загального, а доцільно-економічний — 0,16 % від технічного. аким образом, реальна летняя утилизация почти 54 ТВтії * 59.

* 59: Возобновляемая энергетика в Украине / / Новости энергетики - К: Всеукр энергетический комитет Всемирного энергетического совета, 2003 - № 9-С 11

Основные показатели развития солнечной энергетики в период до 2030 г. представлены в табл 52

Срок эффективной эксплуатации гелиоэнергетического оборудования в южных областях Украины составляет семь месяцев (с апреля по октябрь), а в северных - пять (с мая по сентябрь) В Украину преобразовании ния солнечной энергии в электрическую следует направлять, прежде всего, на использование фотоэлектрических устройств Наличие значительных запасов сырья, промышленной и научно-технической базы для изготовления фот оелектричних устройств может не только обеспечить потребности отечественного потребителя, но и более двух третей продукции направить на экспортерт.

Итак, основным показателем потенциала солнечной энергии для любого региона Украины является количество прямой и суммарной радиации за период оптимального использования солнечной радиации, то есть апрель-вересковые ень Поэтому целесообразным считается размещение гелиоустановок на Южном берегу Крыма, а также Причерноморской, Приазовской и Закарпатской низменностях Уменьшение солнечной радиации в связи с похму рифмы днях в Украинских Карпатах свидетельствует о нецелесообразности размещения там систем солнечного теплоснабжения с целью обеспечения потребности в энергии в течение года (а не только в апреле-сентябре) следует ко мплексно использовать гелио-и ветро-энергоустановкавки.


Таблица 52 Основные показатели развития солнечной энергетики в период до 2030 г.

Показатель Сценарий Единица измерения 2010 2015 2020 2025 2030
Установленная

электрическая

мощностьь
пессимистическойй МВт 1 2 11 80 200
базовымй МВт 1 4 44 150 350
оптимистичной МВт 2 27 97 210 570
Производство электроэнергииї пессимистическойй млн кВт • год 1 4 26 196 490
базовымй млн кВт • год 3 10 108 368 858
оптимистичной млн кВт • год 5 66 238 515 1397
Производство Теплоэнергої пессимистическойй млн ГКАл 0,152 0,516 1,319 2,745 5,040
базовымй млн ГКАл 0,228 0,775 1,978 4,118 7,559
оптимистичной млн ГКАл 0,253 0,861 2,198 4,575 8,399

Ветроэнергетика - одно из важных направлений, который уже приобрел в Украине существенного развития в соответствии с Национальной энергетической программы, в которой предусмотрено перспективы использования нетрадиционных видов энергии до 2 2010 г Энергия ветра - это ветротурбины, объединяемых в так называемые ветростанции Стоимость сооружения этих установок составляет всего 1,25 долл. США в пересчете на ватт, а для АБС и ТЭС, работающих н а угле, - соответственно 5 и 3 долл. США Суммарная оценка мощности устойчивых ветров в нижних слоях атмосферы составляет 5000 ГВ0 ГВт * 60 время ветроэнергетические установки действуют почти в 95 странах мира Например, Дания получает 8% электроэнергии от ветра; самая северная земля Германии - Шлезвиг-Голдштейн - 11; Наварра, промышленная пров Инке на севере Испании - 20% Среди развивающихся стран, предшествует Индия с ее 900 МВт установленной мощностисті.

* 60: Акимова И, Хаскин ВВ Экология - М: ЮНИТИ, 2002 - С 275

}

Мировые запасы ветроэнергии очень большие Например, Китай, богатый ветроэнергии, мог бы удвоить производство электроэнергии только с помощью собственно ветра Министерство энергетики США в реестре ветро овых ресурсов отмечает, что три штата - Северная Дакота, Южная Дакота и Техас - имеют достаточно большие запасы ветроэнергии, пригодной для использования, чтобы обеспечить всю национальную потребность в электро энергии Украины также мощные ресурсы ветровой энергии годовой технический ветроэнергетический потенциал оценивается в 30 ТВт • ч Но технически доступным и целесообразным является использование 15-19% природного ре ческого объема энергии ветраітру.

Ветровую энергию уже использовали наши предшественники По данным статистики, в дореволюционной России насчитывалось почти 30 тыс. ветряков Эту установку применяли почти в каждом украинском селе, однако е паровая машина, а затем двигатель внутреннего сгорания вытеснили ее Конечно, возможности использования этого вида энергии в разных местах Земли неодинаковы Для нормальной работы ветровых двигателей швидкис во ветра не должна быть меньше 4-5 м / с в среднем за год, а лучше, когда она составляет 6-8 м / с Для таких установок вредные слишком большие скорости ветра (ураганы), которые могут их разрушить Найсприятливи шими регионами, в которых можно использовать ветровую энергию, является побережье морей и океанов, степи, тундра, горные районрайони.

Распределение ветра на территории Украины обусловлено циркуляцией атмосферы и особенностями рельефа На свойства ветровой энергии влияют такие формы рельефа:

- узкая меридионально вытянутая долина, вокруг которой расположены повышение до 10 м над ее уровнем Это преимущественно долины рек в юго-западной и западной частях Украины;

- холмистая местность, небольшие долины равнинных или горных рек, повышение вокруг которых не превышают 40 м (Правобережье и Прикарпатья);

- степная равнина, широкие долины рек с пологими склонами (южные и центральные области Украины и равнинная часть Крыма);

- небольшие водораздельные плато (Донецкая и Приднепровская возвышенности);

- крутые наветренные склоны значительных повышений, водораздельные плато крупных рек - долины Днепра и Днестра;

- высокие плато и широкие водоразделы, горные перевалы (Украинские Карпаты и Крымские горы)

Основными показателями для расчета потенциала ветровой энергии является средняя и максимальная скорости ветра, при которых может работать генератор ветроэнергоустановки, а также минимальная скорость ветра, за которой может работать ветродвигатель Значительный ветровой потенциал характерен для Донецкой возвышенности, Причерноморья и Приазовья, а также Южного берега Крыма, где средняя скорость ветра достигает в отдельные х месяцах 7,2-7,6 м /с * 61 Итак, Украина имеет достаточно большой климатический потенциал ветровой энергии, что обеспечивает продуктивную работу не только автономных ветроустановок, но и мощных ветроэлектростанций

* 61 Климат Украины / Под ред ВМ, Липинского, ВА Дячука, ВМ Бабиченко - М.: Изд-во Раевского, 2003 - С 275

}

Пионером строительства ветровых электростанций (ВЭС) в нашей стране был выдающийся украинский ученый, один из основоположников космонавтики, Ю Кондратюк Построена им еще в 1931 г близ Севастополя ВЭС С мощностью 100 кВт обеспечивала током городскую сеть более 10 лет Сегодня в Европе и США серийно выпускаются небольшие ВЭС мощностью от 1,5 до 100 кВт Особенно актуальным использование энергии е тру в Украине для Крыма Если построить ВЭС на крымских яйлах от Керчи до Севастополя, то Крым может стать экспортером электроэнергии, ведь эти участки - зоны устойчивых и достаточно сильных ветревітрів.

На сегодня, как известно, увеличивается потребность выявления перспективных мест использования ветровой энергии Поэтому можно сделать следующие выводы:

- самый высокий ветроэнергетический потенциал имеют побережье Черного и Азовского морей, Южный берег Крыма, вершины Украинских Карпат и Крымских гор В этих районах условия витровикористання есть оптимальные ими в течение всего года, поэтому возможно размещение как мощных ВЭС, так и автономных ветроэнергоустановок;

- высокий потенциал ветровой энергии свойственный Донецкой возвышенности, Причерноморской и Приазовской низменностей Здесь в течение года формируются благоприятные условия для витровикористання и эффективной работы мощных ВЭС и автономных ветроэнергоустановок;

- достаточный ветроэнергетический потенциал имеют Приднепровская и Подольская возвышенности, где условия витровикористання достаточно благоприятные, особенно в холодный период года;

- невысокий ветроэнергетический потенциал и неравномерное его распределение в течение года характерен для Полесской и Приднепровской низменностей, поэтому здесь целесообразно строить тихоходные ветроэнергоустановки с пи идвищеною рентабельностью в холодное время года

- низкий ветроэнергетический потенциал свойственный Прикарпатья, Закарпатья и узких защищенных долин Украинских Карпат и Крымских гор, где условия витровикористання неблагоприятные

Итак, в Украине большое количество территорий с ветропотенциалом, что обеспечивает значительно более высокий уровень коэффициента использования номинальной мощности (КВНП) ветровых электроустановок (ВЭУ) В Международном н научно-техническом центре (МНТЦ) ветроэнергетики НАН Украины проведен цикл работ, в результате которых избран перспективные площадки для строительства ВЭС (табл. 53.3).


Таблица 53 Прогнозные значения КВНП ВЭУ на некоторых перспективных

площадках Украине * 62

* 62: Возобновляемая энергетика в Украине / / Новости энергетики - К: Всеукр энергетический комитет Всемирного энергетического совета, 2003 - № 9 - С 23

№ п / п Перспективная площадка КВНП
1 Тарханкутская (западный Крым) 0,40
2 Черноморская (северо Крым) 0,40
3 Чаганська (север Керченского полуострова) 0,39
4 Кинбурнская (Николаевская область) 0,37

Украины можно считать лидером по развитию ветроэнергетики среди государств Восточной Европы и СНГ Общая мощность ВЭС - более 45 МВт Согласно проекту Энергетической стратегии Украины в 2010 г мощностьсть вітрових електростанцій має становити 0,25—0,6 млн кВт · год, у 2030 p. — 2—3,35 млн кВт · год. Китай вважав за потрібне встановити понад 150 тис. вітрогенераторів малої потужності (200 труднодоступных районах, куда прокладывать энергосети нерационально Некоторые местности в Дании, Германии и Испании получают 10-15% электроэнергии из ветрогенераторов Современные ветроустановки ведущих немецких производителей имеют значительную мощность - от 3000 кВт до 4,5 МВт В Украине налажено серийное производство ветрогенераторов мощностью 100 кВт, к серийному производству готовятся мощные отчим чественные генераторы - на 600 и 1000 кВ 1000 кВт.

Реализация государственных национальных программ в области ветроэнергетики на 2010 г предусматривает общее годовое производство электроэнергии на ветроэлектростанциях и автономных ветроустановках около 5,71 ТВт т • ч, что позволит обеспечить почти 2,5% общегодового электропотребления в Украині * 63 Принятым постановлением Кабинета Министров Украины"Комплексная программа строительства ветровых электростанций в Украине до 2010 г."от 3 февраля 1997 № 137 нормативно закреплено потребность ускоренного о развитии ветроэнергетики в Украине Итак, исполнительные органы государства признали целесообразность сооружения новых генерирующих мощностей экологически чистую электроэнергию на базе технологии преобразования энер гии ветрами енергії вітру.

* 63: Возобновляемая энергетика в Украине / / Новости энергетики - К: Всеукр энергетический комитет Всемирного энергетического совета, 2003 - № 9 - С 27

Тарифная политика по ветроэнергетики заключается в установлении тарифа, который отражал бы не только энергетическую составляющую продукции ВЭС, но и экологическую как неотъемлемый элемент качества электроэнергии Такой тариф, который в мировой практике называется"зеленым\", должна формироваться на основе определения себестоимости производства экологически чистой электроэнергии на тех электростанциях, в ближайшем будущем м составят основу украинский энергетик енергетики.

С целью содействия освоению отечественного производства ветроэнергетических установок и оборудования для ветроэнергетики, отвечающее новейшим достижениям в этой области, предполагается активное участие органе ей государственного управления в получении лицензий и необходимых инвестиций для освоения их производства Динамика развития мощностей ВЭС в Украине на период до 2030 г. представлена ??в табл 5 5.4.

Общий объем инвестиций на развитие ВЭС в период до 2030 г. составляет: для оптимистического сценария - почти 2,5 млрд долл. США, для базового - 2 млрд, а для пессимистического - 1,5 млрд долл. США


Таблица 54 Развитие ветроэнергетики в Украине

Показатель Сценарий Единица измерения 2010 2015 2020 2025 2030
Установленная

Мощность ВЕС
пессимистическойй ГВт 0,25 0,5 0,9 1,4 2,0
базовымй ГВт 0,6 1,12 1,65 2,2 2,8
оптимистичной ГВт 0,6 1,2 1,85 2,55 3,35
Производство электроэнергииї пессимистическойй млрд кВт • год 0,26 0,66 1,58 2,7 4,38
базовымй млрд кВт • год 0,63 1,48 2,89 4,24 6,13
оптимистичной млрд кВт • год 0,63 1,58 3,24 4,91 7,34

Определение себестоимости электроэнергии ВЭС осуществляется следующим образом (рис 52), в расчете, представленном на блок-схеме, принято нормативы, общеупотребительные в мировой практике, а именно:

- стоимость основных фондов ВЭС состоит из стоимости ВЭУ стоимость других капитальных затрат (строительно-монтажные работы, стоимость АСУ ВЭС т.д.) Эти расходы завершают вычисления капитальных затрат и и составляют по нормативу 30% от стоимости оборудования;

- норматив годовых эксплуатационных расходов должна равняться 2% от стоимости основанных фондов Эти расходы полностью завершают расчет затрат на производство электроэнергии ВЭС

Блок-схема і приклад розрахунку собівартості елек¬троенергії ВЕС

Рис 52 Блок-схема и пример расчета себестоимости электроэнергии ВЭС * 64

* 64: Методические основы формирования"зеленых"тарифов на электрическую энергию ветровых электрических станций - К, 2003 - С 6

Установлено, что все показатели эффективности инвестиционного проекта строительства ВЭС, и, в частности, себестоимость электроэнергии, больше зависят от коэффициента использования номинальной мощности (КВНП П) ВЭУ Соответствующее зависимость для ВЭУ моделей USW56-100 и Т600-48 показано на рис 55.3.

Рис 53 Зависимость себестоимости электроэнергии ВЭС от КВНП * 65

* 65: Методические основы формирования"зеленых"тарифов на электрическую энергию ветровых электрических станций - К, 2003 - С 7

Из рис 53 следует, что на перспективных площадках с большим ветропотенциалом себестоимость электроэнергии будет такой:

- для ВЭУ модели USW56-100 средняя (за весь срок реализации проекта) себестоимость произведенной электроэнергии, при условии достижения КВНП уровня 0,15, не превышает 2,5 цента / кВт

- для ВЭУ модели Т600-48 средняя (за весь срок реализации проекта) себестоимость произведенной электроэнергии, при условии достижения КВНП уровня 0,30, НЕ превышает 1,7 цента / кВт 3; ч.

Текущая стоимость электроэнергии действующих ТЭС Украины не может быть мерой корректного сопоставления со стоимостью электроэнергии построенных ВЭС в связи с такими основными причинами:

- основные фонды в тепловой энергетике Украины в значительной степени или полностью непригодны, поэтому инвестиционная составляющая в текущих ценах на электроэнергию существенно ниже, чем того требует нормальное развитие энергосистемы страны

- продукция современных тепловых электростанций Украины не является сопоставлены с продукцией ВЭС вследствие существенно различных уровней экологической чистоты

В процессе определения"зеленого"тарифа на электроэнергию ВЭС учтена необходимость расходования средств на содержание определенного резерва мощности ТЭС с целью обеспечения покрытия колебаний выработки электросети энергии ВЭС, связанных со стохастической сущностью ветра как энергетического ресурса С экономической точки зрения витротехнология является самым дешевым способом выработки электроэнергии Основное капиталовложение - это в иробництво и монтаж генератора, затем дело по ветру Как уже отмечалось, Украина имеет значительный ветроэнергетический потенциал Ученые НАН Украины создали ветроэнергетический атлас государства, позволяющий об ираты лучшие места для строительства ветроэлектростанцийелектростанцій.

Энергия воды (гидроэнергия) также преобразована энергией Солнца Ниспадающая вода издавна использовалась с целью вращения лопастные колес и турбин Сейчас гидроэнергия занимает первое место среди возобновляемых природных ресурсов Для работы ГЭС на реках созданы водохранилища, часто даже каскады водохранилищ (см. раздел"Водные ресурсы\") Гидроэнергетический потенциал всех рек мира оценивается в 2900 ГВт На сегодня фактически используется менее 1000 ГВт для выработки гидроэлектроэнергии В мире действуют десятки тысяч ГЭС общей энергетической мощностью 660 ГВотужністю 660 ГВт.

Во Франции и Германии доля производства электроэнергии из альтернативных источников составляет 8% В Украине этот показатель без учета производства электроэнергии на каскаде днепровских ГЭС (3-4%) не превышает 0,4% Также в Украине в законсервированном или демонтированном состоянии почти тысяча малых гидроэлектростанций Во времена промышленного гигантизма использовать энергию малой воды считалось нецелесообразным Но все меняется, потребность в малых ГЭС увеличивается с каждым днеднем.

время ГЭС в структуре энергогенерирующего потенциала Украины не превышают 8,8% (сезонно в 2-2,5 раза меньше), характеризующий крайне неоптимальную структуру генерирующих мощностей Гидроэнергетические мощно ости Украины состоят из Днепровского (3940 МВт) и Днестровского (744 МВт) каскадов и действующих малых ГЭС (100 МВт) Эксплуатируется Киевская ГАЭС мощностью 236 МВт После многолетней эксплуатации (3 0-55 лет) оборудование Днепровского каскада находится в изношенном состоянии, морально устарело, поэтому требует реконструкции и замены В 1996-2002 pp проведен первый этап реконструкции Днепровских ГЭС охватывающая почти 20% необходимого объема работ Среднее многолетнее производство электроэнергии в 2030 г. вырастет с 10 до 19,3 ТВт 22,3 млрд грн инвестициивестицій.

Украина имеет мощные ресурсы гидроэнергии малых рек, общий гидроэнергетический потенциал малых рек составляет около 12,5 ТВт х рек Украины Целесообразно экономический потенциал малой гидроэнергетики составляет в среднем 30%, или 3,75 ТВт еждународный классификации, равно ЗО МВт Технический гидроэнергетический потенциал малых рек составляет 0,7 млн ??кВт (6,4 млрд кВт - ч), или 30% от общего технического потенциала всех рек Украины ( (21,5 млрд кВт · год). Економічний гідропотенціал малих річок України оцінений в 1,3—1,6 млрд кВт · год. Малі ГЕС можуть бути потужною основою енергозабезпечення всіх регіонів Західної Укра а для некоторых районов Закарпатской и Черновицкой областей - источником полного самоенергозабезпеченнчення.

Итак, конечной стратегической целью развития гидроэнергетики является полное освоение экономически и экологически обоснованного гидроэнергетического потенциала Украины Масштабы и темпы, которые ожидаются во время разви тку гидроэнергетики, требуют создания структуры, которая взяла бы на себя общее руководство.

Энергия биомассы О биомассы (т.е. органики, которая образовалась путем фотосинтеза), то ее можно сжигать, а также превращать в метан (природный газ) или спирт и использовать как топливо

Кроме растительного материала, получать энергию можно и с различных твердых и жидких отходов, образующихся в больших количествах в процессе жизнедеятельности людей Это бытовые отходы, канализационные и стоки городов, стоки и отходы производства и переработки сельскохозяйственной продукции, много органических остатков после лесозаготовок и переработки древесины и т.д. Сейчас уже технологи, позволяющие в держивать из этих органических остатков энергииію.

простое решение - сжигание органических отходов на специальных заводах, что обеспечивает получение бытового тепла Правда, этот процесс в 10 раз дороже, чем на ТЭЦ, однако главной задачей здесь т является не получение тепла, а охрана окружающей среды Но существуют пути удешевления этого процесса: производство на таких заводах не только тепла, но и электроэнергии (такой опыт уже имеет Япония) Н едолик технологий состоит в том, что при сжигании мусора образуются новые отходы - твердые и газообразные Нужны специальные фильтры, а это еще больше удорожает об этомоцес.

Есть другой метод переработки органических отходов, имеет много преимуществ, - биотехнологический с использованием метанобактерий Эти микроорганизмы активно развиваются в любых органических остатках, а в резуль ьтати процессов их жизнедеятельности образуется биогаз - смесь метана (70%) и углекислого газа (30%) Теплоемкость биогаза достаточно велика: 1 м3 образует столько тепла, сколько 600-800 г антрацита Тонна органических остатков (навоз, мусор и др.) дает до 500 м8 биогаза Хотя этот процесс происходит медленно, но несомненной его преимуществом является то, что п более 80% энергии, содержащейся в сточных водах или отходах, выводится в виде горючего газа действительности вместо выработки электроэнергии целесообразнее использовать биомассу для выработки тепла Т обто реальный потенциал с точки зрения электроэнергетики еще меньше Бывают случаи, когда применение биогаза может быть экономически привлекательным (зачем тянуть газопровод к удаленному хутора, если йог в состоянии обеспечить газом местная свиноферма?) Однако биомасса не удовлетворяет даже сегодняшних потребностей Украины в электроэнергии, не говоря об их увеличении в будущейутньому.

Технология получения биогаза простая: навозом, мусором, соломой, письмом заполняют бетонные емкости или колодцы любой величины Они должны быть плотно закрыты, чтобы туда не попадал кислород Газ, обра Орен в процессе брожения, отводят в приемные устройства или непосредственно в газовую плиту Такие установки действуют в Китае (в основном в сельской местности), много их также в Индии первые биогаза е установки создали в Индии в 1990 г., позже - в Германии, Англии, США В бывшем СССР первые биореакторы были разработаны в Латвии 1949 года, затем - в Грузии В Украине первый биореактор создали в Запорожье 1959і 1959 р.

Внедрение технологий производства топливного этанола и биодизельного топлива Украина имеет значительный потенциал для внедрения технологий производства топливного этанола и биодизельного топлива из рапса и а сои Объемы использования этанола определяться внутренними его потребностями как антидетонационной добавки к бензинам, целесообразностью использования непосредственно в качестве моторного топлива в автотракторной технике и и объемами возможного экспорта Производство биодизельного топлива из рапса и сои в перспективе будет определяться его конкурентоспособностью по традиционных видов топлива, поскольку на сегодня во но дороже чем традиционное дизельное топливо, а его использование в развитых странах вызывается небольших негативным воздействием на окружающую среду Для получения биодизельного топлива можно использовать также подсолнечное и кукурузное масла, но чаще применяют рапсовое, ведь себестоимость производства зерна рапса по сравнению с другими масличными культурами, низкиеижча.

Биотопливо на основе растительного масла еще в 1853 г изобрели англичане конце XIX века известный немецкий инженер и конструктор Рудольф Дизель разработал двигатель, работавший на таком топливе Тогда биотопливо бы было намного дороже, ЧЕМ обычное дизельное топливо, которое получали из нефти В связи с этим оно не получило широкого использования, и о нем даже забыли на долгое время, а использование дизельных д вигунив перевели на более дешевое топливо, получивших путем перегонки сырой нефтейнафти.

И только в конце XX века вновь возник интерес к биотопливу и начались интенсивные разработки новых технологий его получения Использование во многих развитых странах биодизельного топлива зумовлюеть ься, кроме уменьшения количества нефти в недрах Земли, его значительно меньше негативным влиянием на среду Например, в продуктах сгорания биотоплива на 8-10% меньше окиси углерода, почти на 50% меньше са жи и значительно меньше серы, чем у обычного дизтоплива В случае попадания биодизеля в воду или почву оно практически полностью распадается в течение 25-30 дней, в то время как 1 кг минеральных нефт родуктив может загрязнить почти 1 млн питьевой воды, уничтожив в ней всю флору и фаунуауну.

С целью внедрения технологий производства топливного этанола предполагается, главным образом, соответствующая реконструкция спиртовых заводов, что обеспечит минимальный объем необходимых инвестиций поделочных ицтво биодизельного топлива планируется, прежде всего, на небольших установках для обеспечения нужд транспорта собственно сельскохозяйственных предприятий - производителей сои или рапса, а также на экспорт Для создания демонстрационных проектов по переработке растительного масла на моторное топливо в ближайшие 3-5 лет могут применяться разработанные в Украине технологии и оборудованя.

В связи с необходимостью создания соответствующего парка автотракторной техники для непосредственного использования этанола и биодизельного топлива с целью широкого использования в качестве моторного топлива, в найблы ижчи 10-15 лет они будут использоваться преимущественно как добавки к традиционным видам топлива В дальнейшей перспективе предполагается их использование в качестве полноценных видов моторного топлива при существенном с ростання объемов использования, чему должно способствовать повышению стоимости традиционных топлив, экологических потребностей, роста урожайности и насыщенность внутреннего и внешних рынков продукции агропромышленного ого комплекса страни.

благоприятные агроэкологические условия для выращивания озимого и ярового рапса в Украине на Полесье и в Лесостепи Наряду с традиционным регионом, где выращивают рапс, - Западная Украина - перспективной нишимы считаются Черниговская, Сумская, Полтавская и Черкасская области, в которых за последние годы наблюдается стремительный рост (в 20-25 раз) валовых сборов озимого рапса Чтобы быть конкурентоспо состоятельным на рынке нефтепродуктов, стоимость биодизельного топлива должна быть хотя бы на 5-10% меньше, по сравнению с традиционным дизтопливом В условиях Украины рыночная стоимость рапса не позволяет пока это зд ийсниты Поэтому некоторые хозяйства планируют самостоятельно выращивать рапс и извлекать из него масло При этом отходы от переработки сырья можно использовать для кормления животных или как удобрение, а глиц Ерин - в фармакологовлогії.

Объемы использования топливного этанола и биодизельного топлива по сценариям внедрения НВДВ приведены в табл 55 Согласно Проектом энергетической стратегии Украины на период до 2080 p, общий объем и инвестиций для обеспечения соответствующих объемов производства этих моторных топлив составляет: для оптимистического сценария - почти 0130000000 долл. США, базового - почти 0,1 млрд, а для пессимистического - 0,08 млрд долл. СШл. США.

Таблица 55 Замещение моторных топлив топливным этанолом и биодизельным

топливом, млн т условного топлива (в п)

Показатель Сценарий 2010 2015 2020 2025 2030
Объемы замещения моторных палив пессимистическойй 0,104 0,255 0,546 1,092 1,638
базовымй 0,131 0,357 0,819 1,502 2,184
оптимистичной 0,163 0,446 1,065 1,952 3,058

Итак, на нужды транспорта в Украине ежегодно тратится бензина 12 млн т и дизельного топлива, производимого из нефти, - 15 Проект Энергетической стратегии предусматривает существенное увеличение объемов использ зования альтернативных источников производства моторного топлива Планируется, что объемы производства топливного этанола (который может замещать бензин) и биодизельного топлива, изготовленного из масла сои и рапса составят 100-160 тыс. т в 2010 г. и 1,6-3,1 млн т - в 2030 г. С помощью развитой спиртовой промышленности производство моторного этанола в Украине имеет большие перспективы Этанол совместим с бензо ном, КПД двигателя при его использовании увеличивается на 5%, а вредные выбросы в атмосферу уменьшаются на треть время лидером производства этанола из сахарного тростника являются Бразилия - 12 млрд л, или 10 млн т ежегодно Украина - большая аграрная держава, поэтому производство этанола и биодизеля должна стать здесь приоритетом С 1 га плантации рапса получают в среднем 1 т биодизеля Учитывая современные цены на топливо, выращивания рапса экономически обоснованное и рентабельноеентабельне.

Ресурсы возобновляемой топливной биомассы составляют в Украине почти 115-120 млн т ежегодно Эти ресурсы, при условии их полного использования, позволили бы заместить на треть объемы традиционного топлива наприк клад, такие виды топлива, как солома или тростник, игнорируются и считаются вторичными Ежегодно после уборки зерновых на огромных площадях сжигают солому, формально запрещено по экологическим мерку колебаний, однако аграрии не учитывают это же время сельхозпроизводители могут зарабатывать на соломе деньги, но спроса на нее нет Так же используется как топливо и тростник, которого тысячи тонн в лиман ах и заливах Днепра, Десны, Южного Буга, Дуная, на озерах, болотах и ??прудах Действительно, в системах индивидуального отопления солома и камыш как топливо не очень практичны: они требуют немало места для складирования, тюки громоздкие при транспортировке Однако эти недостатки являются малозначительными в процессе энергетического сжигания дешевой соломы в коммунальных энергетических системах малых и средних городов и мисс папок, где каждого отопительного сезона основном населения замерзает в связи с нехваткой средств на закупку достаточного количества энергетического угля, мазута или газбо газу.

Несколько отечественных предприятий (в Ровно и Житомире) освоили серийное производство высокоэффективных промышленных отопительных котлов, топливом для которых является солома и другие органические горючие материалы (напри иклад, отходы деревообрабатывающей и бумажной промышленностей) Однако в Украине на эти котлы нет спроса, зато их с удовольствием покупают немецкие, австрийские, испанские и французские энергетические и ко мунальни фирмы, ведь это выгодно - зарабатывать деньги на отходах В Украине ежегодно теряется или сжигается 5 млн т избыточной соломы С т соломы при сгорании за теплотворными характеристиками замен Юэ 1 тыс м3 природного газа При этом 1 т соломы стоит 30-40 грн, а 1 тыс м3газу - 250-300 грн, предполагается, что газ будет стоить значительно больше Экономический эффект от использования возобновляемой пал ивнои биомассы очевиден Особенно выгодно устанавливать такие котлы в райцентрах и городах областного значения, непосредственно расположенные вблизи источников возобновляемой горючей биомассы Только путем спал вания в тепловых котлах избыточной соломы в Украине можно уменьшить ежегодное потребление природного газа в коммунальном хозяйстве на 1,4-1,6 млн1,6 млн м3 Резервы для энергосбережения и использования альтернативных источников энергии в Украине огромны, но их нужно как можно быстрее освоить

По оценкам сотрудников Института технической теплофизики НАН Украины, общий потенциал биомассы, доступный для энергетического использования в Украине, составляет 17,6 млн т в п (оптимистический прогноз с), за вероятным прогнозом - 10,6 млн т у п В обоих случаях основную часть потенциала составляют отходы сельского хозяйства (солома, стебли и т.п.) Одно из главных отличий между прогнозами поля теряет в оценке потенциала соломы Согласно вероятным подходом, только 20% всего количества соломы может использоваться для энергетических целей Кроме того, здесь не учитывался потенциал топлива с твер их бытовых отходов и биогаз, полученный из сточных вод Доля биоэнергетики от общего потребления первичных энергоносителей в отдельных странах такова: в США - 3,2%, в Дании - 8, Австрии - 11, Швеции - 19, Финляндии - 21ії — 21%.

В Проекте Энергетической стратегии Украины на период до 2030 г. определены перспективы развития применения отходов биомассы в энергетических целях с учетом следующих факторов:

- отходы биомассы является значительным нетрадиционным источником, с помощью которого увеличивается топливная база Украины Общие годовые объемы таких отходов в Украине на сегодня оцениваются в 120 млн т, что еквивален нтно 22 млн т в п Технически доступны для использования в энергетике ресурсы биомассы оцениваются в 14 млн т у п в год Возрождение и дальнейшее развитие отечественной экономики обусловит дальнейшее увеличение в бсягив отходов биомассыомаси;

- промышленное освоение отходов биомассы - это сложная проблема, связанная с незначительным удельным содержанием энергии, пространственной рассредоточенность, сезонностью, нестабильностью физико-химических свойств и о бсягив возможного их использования и т.д.

- наличие большого количества технологий использования отходов биомассы - непосредственное сжигание, превращение в горючие газы (биогаз и генераторный газ), технологии получения спирта, пищевых добавок к и удобрений, что усложняет прогнозирование объемов и направлений их использования

- предвидение экономической ситуации в стране на ближайшие 10-15 лет делает маловероятной возможность значительной государственной поддержки реализации проектов по использованию отходов биомассы в энергетических эти илях, а собственные ресурсы предприятий и местных бюджетов направлены на восстановление и увеличение производства основной продукции, улучшение ее качества и конкурентоспособности, внедрения меро дев по энергосбережению, решения более насущных социальных проблем

- внедрение технологий применения отходов биомассы с энергетической целью является одним из направлений оптимизации процессов утилизации отходов и не может рассматриваться непосредственно как создание энергетики ичних мощностей в стране Такое внедрение позволяет во многих случаях лишь уменьшить расходы на утилизацию отходов и / или получить дополнительный экологический эфт.

Учитывая перечисленные факторы, выясним уровне развития и использования отдельных видов отходов биомассы в Украине на период до 2030 г.

Утилизация бытовых твердых отходов (ПТВ) с получением энергетического эффекта предполагает их сжигания с производством электрической и тепловой энергии на мусоросжигательных заводах и получение из пал онов их складирования горючего газа (ГГ), который может использоваться как моторное топливо или для производства преимущественно электрической энергии Тепловая энергия, получаемая в процессах производства электроэнергии ее на основе ГГ, учитывая отсутствие, как правило, других потребителей тепла в районе таких полигонов, применяться с целью интенсификации процессов получения ГГ и на собственные нужды полигонов а именно для отопления служебных помещений, горячего водоснабжения и т.д. В качестве источника инвестиций предусматриваются платежи за утилизацию ПТВ и средства местных бюджетеів.

В Проекте энергетической стратегии Украины на период до 2030 г. указано, что учитывая прогнозы развития экономики рассчитывать на появление условий для строительства мусоросжигательных заводов и обла аштування полигонов с системами сбора ГГ в Украину можно не ранее, чем в 2010-2015 pp Это объясняется потребностью значительных капиталовложений, существенного увеличения уровней платежей за утилизацию ПТВ, налаго ния производства и освоения соответствующих технологий и т.п. Поэтому широкое освоение этих технологий возможно после 2010-2015 pp Прежде предусматривается создание мощных мусоросжигательных заводов (60-70 т ПТВ в час) в крупных городах Украины и обустройство крупнейших полигонов складирования ПТВ системами сбора Гу ГГ.

Прогнозы замещение органического топлива путем использования энергетического потенциала ПТВ в Украине приведены в табл 56 Общий объем инвестиций с целью обеспечения привлечения к топливно-энергетического бы баланса страны этого вида НВДБ без учета затрат на обустройство свалок для получения ГГ составляет для оптимистического сценария почти 2,3 млрд долл. США, базового - 1,75 млрд долл. США, а для пессимисты ческого - 1,1 млрд долл. СШл. США.

Утилизация отходов древесины и производства сельскохозяйственных культур (избыток соломы злаков, стебли и початки кукурузы, стебли и корзины подсолнуха, костра лубяных культур) с получением энергетических нравственного эффекта возможна по технологиям их непосредственного сжигания в энергетических установках и путем конверсии на горючие газы (биогаз и генераторный газ) с последующим использованием в качестве моторного так и котельно-печного топлива.

Таблица 56 Замещение органического топлива путем энергетического

Использование ПТВ, тыс. т у п

Показатель Сценарий 2010 2015 2020 2025 2030
Объемы замещения органического топлива, в том числе: пессимистическойй 26 92 295 520 0,738
базовымй 52 420 626 858 1164
оптимистичной 113 579 853 1312 1669
Сжигание на ССЗ пессимистическойй 26 92 275 432 550
базовымй 52 419 576 693 811
оптимистичной 111 576 707 850 929
Утилизация ГГ с звалищ пессимистическойй 0 1 20 88 188
базовымй 0 2 50 165 353
оптимистичной 2 4 147 461 740

Поскольку технологии непосредственного сжигания этих отходов с получением теплоты в Украине отработаны, для них выпускается отечественное оборудование и они являются экономически целесообразными учитывая широкое в внедрения, тогда как технологии их конверсии в биогаз и генераторный газ требуют решения ряда вопросов с целью обеспечения - уточнение технико-экономических показателей соответствующих технологий, эко номической эффективности использования этих газов для производства электроэнергии и / или тепла и качестве моторного топлива Поэтому в ближайшие 10-15 лет предполагается широкое внедрение технологий непосредственными ого сжигания этих отходов В этот период необходимо отработать технологии конверсии этих отходов в газ и реализовать пилотные проекты при финансовой поддержке органов центральной и местной власти По получения положительного результата предполагается внедрение таких технологий в 2015-2030 p pp.

Промышленное внедрение технологий утилизации отходов с получением энергетического эффекта планируется за счет средств соответствующих предприятий - прибыль, амортизационные отчисления, кредиты

Прогнозирование замещение органического топлива путем использования энергетического потенциала этих отходов в Украине приведены в табл 57 Общий объем инвестиций для обеспечения привлечения к топливно-энер гетичного баланса страны этого вида НВИЭ, без учета расходов на получение биогаза и генераторного газа, составляет для оптимистического сценария почти 0,75 млрд долл. США, базового - 0,66 млрд и для пе симистичного - 0,42 млрд долл. СШ. США.

Таблица 57 Замещение органического топлива путем энергетического

использования отходов древесины и производства

сельскохозяйственных культур, млн т у п

Показатель Сценарий 2010 2015 2020 2025 2030
Объемы замещения органического топливаа пессимистическойй 1,182 1,460 1,825 2,281 3,193
базовымй 1,434 2,555 3,066 3,679 4,231
оптимистичной 1,774 2,798 3,358 4,029 4,714

Утилизация канализационных стоков населенных пунктов Украины с получением энергетического эффекта предусматривает производство биогаза с использованием технологии анаэробного брожения (сбраживания) и последующим м его применением в качестве моторного топлива, для производства электроэнергии и / или тепловой энергии.

В ближайшие 3-5 лет при поддержке общегосударственного и местных бюджетов, грантов экологических фондов и кредитов международных финансовых организаций планируется проводить работы по определению найефект тивниших технологий утилизации канализационных стоков и их энергетического использования, наладить производство соответствующего оборудования для широкого их внедрения в последующий период, в котором главным источником инвестиций предусматриваются платежи за утилизацию ПТВ и средства местных бюджете.

Ожидается, что в 2020-2025 гг почти все канализационные стоки утилизуватимуться с применением таких технологий

Прогнозирование замещение органического топлива путем использования энергетического потенциала канализационных стоков (КС) в Украине приведены в табл 58

Таблица 58 Замещение органического топлива путем энергетического

использования биогаза из КС, тыс. т у п

Показатель Сценарий 2010 2015 2020 2025 2030
Объемы замещения органического топливаа пессимистическойй 17 171 456 798 855
базовымй 20 198 528 924 990
оптимистичной 22 216 576 1008 1080

Согласно Проектом энергетической стратегии Украины на период до 2030 p, общий объем инвестиций для обеспечения привлечения к топливно-энергетического баланса страны этого вида НВДБ, без учета расх рат на создание инфраструктуры для его получения, составляет для оптимистического сценария почти 0480000000 долл. США, базового - 0,37 млрд, а для пессимистического - 0,26 млрд долл. СШСША.

Утилизация стоков животноводческих ферм и птицефабрик (СТФП) с получением энергетического эффекта заключается в производстве биогаза с использованием технологии анаэробного брожения (сбраживания) и последующим и его применением с целью производства электроэнергии и / или Теплоэнерго.

Поскольку внедрение таких технологий будет экономически оправданным при значительного увеличения требований к утилизации и использования СТФП, а также в связи с необходимостью определения эффективных технологических Аггей получения и применения биогаза для разных видов животных и птицы, на крупных фермах и птицефабриках в условиях Украины, налаживание в стране производства соответствующего оборудования, предполагается, щ в в ближайшие 5-10 лет главное внимание будет уделяться вопросам освоения этих технологии.

Широкое внедрение этих технологий планируется в период 2010-2020 гг, прежде всего, на крупных фермах и птицефабриках, с последующим их внедрением на средних и небольших Для крупных ферм и птицефабрик к предусматривается, прежде всего, внедрение установок комбинированного производства тепловой и электрической энергии на основе газовых двигателей, дизель-генераторов и газовых турбин для малых ферм и птахофаб рык планируется внедрение технологий преимущественно непосредственного сжигания биогаза с целью получения тепла для отопления и приготовления пищи тощощо.

В процессе оценки возможности замещения биогазом других видов органического топлива по различным сценариям использования СТФП (табл. 59) учтено, что его значительные объемы использоваться непосредственно о для обогрева метантенкаів * 66 Широкое внедрение технологий утилизации СТФП с получением энергетического эффекта предполагается за счет средств соответствующих предприятий и фермерских хозяйств - прибыль, амортизационные видрахува Ання, кредити.

* 66: метантенков - резервуар для обезвреживания с помощью бактерий и других микроорганизмов (без доступа воздуха) осадков, выделяемых в отстойниках при очистке сточных вод

Таблица 59 Замещение органического топлива путем энергетического

использования биогаза, полученного при утилизации СТФП,

тыс т у п

Показатель Сценарий 2010 2015 2020 2025 2030
Объемы замещения органического топливаа пессимистическойй 7 37 224 448 523
базовымй 22 112 669 1338 1561
оптимистичной 39 195 1167 2335 2724

Согласно Проектом энергетической стратегии Украины на период до 2030 p, общий объем инвестиций для обеспечения привлечения к топливно-энергетического баланса страны биогаза, полученного при утилизац ции СТВФ, без учета затрат на создание инфраструктуры для его получения, составляет: для оптимистического сценария - около 1 млрд долл. США, базового - 0,47 млрд, а для пессимистического - 13 млрд до л СШСША.

Путем утилизации всех видов биомассы с получением энергетического эффекта по пессимистическому сценарию планируется замещение органического топлива в объемах почти 5300000 ту п, по базовому - около 8, а за опт тимистичним - около 10,2 млн т в п, при общих объемов инвестиций в период до 2030 г. для оптимистического сценария - почти 4,5 млрд долл. США, базового - 3,25 млрд, а для пессимистического - 1,9 млрд долл. СШол. США.

К неисчерпаемых источников энергии относятся также геотермальная энергия, энергия приливов и отливов, энергия морских волн

Геотермальная энергия (или энергия внутреннего тепла Земли) - это тепло земных недр, уже давно используется в Калифорнии, Мексике и Японии, на Филиппинах целом геотермальная энергия Земли оцен изменяется мощностью почти 32 тыс. ГВт ее значительные выходы на поверхность локализованы в районах вулканической деятельности, где концентрация подземного тепла очень большая Если комплекс горных пород, имеющих пор истисть и проницаемость, окажется у приповерхностного магматического тела, которое вошло в континентальную кору, то возникает подземный резервуар пара и воды, нагретых магмой Горячая вода и пар, находящихся в по сч пород, образуют так называемые геотермальные бассейны Если в таком бассейне содержатся проницаемые горные породы, то горячая вода и пар могут выводиться на поверхность через буровые скважины и используется ваться с целью приведения в действие электрических турбин Поскольку пара пригодна для энергогенерирующих турбин, то сей осваиваются только те геотермальные бассейны, в которых пара Они применяются в Исланд ее, Италии, Индонезии, России, США и Новой Зеландии; в будущем планируется освоение ряда других бассейнебасейнів.

В некоторых районах геотермальные горячей воды уже используются с целью обогрева домов, бассейнов и теплиц, но, хотя количество примеров такого применения быстро увеличивается, они и все же имеют небольшое значение по сравнению с производством электроэнергии В холодной Исландии в оранжереях, обогреваемых термальными водами, выращивают даже бананы, а столица страны - Рейкьявик - в течение последних 40-50 лет полностью отапливается подземным теплом В США (штат Нью-Мексико) работает другая термальная электростанция Здесь на глубине 4 км скальные породы нагреваются до температуры 185 ° С вода закачивается насосами через скважину, нагревается и уже в виде пара при температуре 150 ° С возвращается на поверхность, где вращает турбины электростанции, с помощью чего поселок из 200 - тысячным населением получает электроэнергию, а отработанная горячая вода подается в систему центрального отопленення.

На жаль, конвективный тепловий потік через центри вулканізму на суші малий (майже 0,3 · 1012Вт). За даними експертів геологічної служби СІЛА, світові запаси геотермальної енергії на глибині до 3 км становлять приблизно 8 · 1019 Дж. Це надто мала кількість. Тому геотермальна енергія, подібно до енергії припливів, матиме лише місцеве значення та не відіграє великої ролі в глобальному масшт и Однако геотермальные воды эффективно используются в сельском хозяйстве Например, на Северном Кавказе себестоимость тепличных овощей, выращенных на геотермальных водах, в 1,5 раза дешевле, чем там, где парники обогреваются с помощью котельных, работающих на мазуте Нефтяники часто находят здесь термальные воды, которые попадают из скважины вместо нефтей нафти.

Украина имеет значительные ресурсы геотермальной энергии, общий потенциал которых в программе государственной поддержки развития нетрадиционных и возобновляемых источников энергии и малой гидро-и теплоэнергетики оценивается юеться в 438 ТВт6 т условного топлива * 67 Геотермальные ресурсы Украины состоят, прежде всего, с термальных вод и тепла нагретых сухих горных пород Кроме этого, перспективными для использования в промышленных масштабах есть ресурсы нагретых п подземных вод, которые выводятся с нефтью и газом действующими скважинами нефтегазовых месторождений Сейчас распространенным и пригодным для технического использования источником геотермальной энергии в Украине Геотерм ные вододи.

* 67: Воспроизводственная энергетика в Украине / / Новости энергетики - К: Всеукр энергетический комитет Всемирного энергетического совета, 2003 - № 9 - с 32

На сегодня в Украине нет ни установки вроде термальной электростанций, однако перспективными зонами для применения геотермальной энергии считаются Карпаты, Закарпатье и Крым Во время перет создания геотермальной энергии возникает проблема отработанных подземных вод Как правило, они сильно минерализованные, и поэтому их нельзя спускать в реки По некоторым таких"рассолов"добывают йод, бром, л итий, цезий, стронций, рубидий и еще некоторые элементы Отработанные воды вновь закачивают в подземные горизонты с целью повторного использования тепла землиня тепла Землі.

В Проекте энергетической стратегии Украины на период до 2030 г. и в дальнейшей перспективе указано, что на умеренных глубинах, доступных для современной техники, на большинстве территории Украины существуют перспе пективни условия для использования глубинной теплоты Земли Перспективными районами ее использования прежде всего является Крым, Закарпатье, Прикарпатье, Черниговская, Донецкая, Полтавская, Харьковская, Луганская, Х ерсонська, Запорожская, Львовская, Ивано-Франковская области (рис 373.7).

Прогнозные потенциальные объемы производства тепловой энергии на основе использования геотермальной энергии приведены в табл 510 Объем инвестиций в период до 2030 г. для обеспечения соответствующих объемов разви итку геотермальной энергетики составляет: для оптимистического сценария - почти 0970000000 долл. США, базового - 0,6 млрд, для пессимистического - 0,39 млрд долл. СШл. США.


Таблица 510 Развитие геотермальной энергетики в Украине, млн Гкал

Показатель Сценарий 2010 2015 2020 2025 2030
Производство

тепловой

энергииї
пессимистическойй 0,114 0,286 0,643 1,644 3,217
базовымй 0,186 0,615 1,330 2,759 4,904
оптимистичной 0,357 1,072 2,216 4,504 7,935

касается энергии морей и океанов, то в Мировом океане содержится огромный энергетический потенциал Это, во-первых, солнечная энергия, поглощенная океанской водой, которая проявляется в энергии морских течи й, волн, прибоя, разности температур различных слоев морской воды и, во-вторых, энергия притяжения Луны и Солнца, вызывает морские приливы и отливы Используется этот огромный и экологически или стий потенциал крайне рисло.

В приливах и отливах, сменяющих друг друга дважды в день, также огромная энергия Простейшая такая энергетическая установка - это здание плотины с турбинами вдоль устья морского залива, но это м может вызвать существенную деградацию окружающей среды Разработаны и уже действуют электростанции, использующие энергию морских приливов Выгодные они в тех участках побережья Мирового океана, где приливы бывают высокими К таким участков относятся: канадская залив Фанди (высота прилива составляет 17 м), пролив Ла-Манш (15 м), Пенжинська залив Охотского моря (13 м) и др. На узб ережжи Черного моря высота приливов очень незначительное время построен и работает несколько приливных электростанций: в устье р Ране на побережье Ла-Манша (Франция) мощностью 240 тыс. кВт, Кислогубской в ??Поль ской заливе (Россия) мощностью 400 кВт тощкВт тощо.

Об использовании энергии морских волн, то выход энергии в современных волновых генераторов с учетом затрат на их сооружение и эксплуатацию равна нулю или вообще отрицательный Одну из первых э ектростанций, применяющий энергию морских волн, построили еще в 1970 г. у норвежского м Бергена Она имеет мощность 350 кВт и обеспечивает энергией поселок из 100 домов Возможности создания пота жниших волновых станций исследуют ученые из Великобритании, США и Японии Все типы морских волновых электростанций, строящихся и действующих на сегодня, созданы по единому принципу: в спец ьному буи-поплавку под действием волны колеблется уровень воды, что вызывает к сжатию в нем воздуха, которое движет турбину В экспериментальных электростанциях даже небольшие волны высотой 35 см заставляю во турбину увеличивать скорость более 2 тыс оборотов в минут хвилину.

В океане иногда довольно близко расположенные слои воды с разной температурой Наибольшая разница температуры (до 20 - 22 ° С) в тропической зоне Мирового океана На этом основан принцип получения электросети энергии В специальный теплообменник закачивается насосами холодная глубинная вода и нагретая солнцем поверхностная Рабочий агент (фреон), как в домашнем холодильнике, поочередно испаряется и переходит в жидкое состояние в разных частях теплообменника Пара фреона движет турбину генератора Сейчас такая установка мощностью 100 кВт действует на тихоокеанском острове Науру, обеспечивая энергетические потребности его на селения Если эффективность использования энергии разности температур составит 1%, то и в этом случае потенциал термальной энергии океана превысит потенциал всех топливных полезных копаликопалин * 68.

* 68: Скиннер Б Хватит ли человечеству земных ресурсов?

Работа всех упомянутых выше электростанций не вызывает загрязнения окружающей среды, в том числе и теплового, поскольку они лишь превращают аккумулированную в волнах, приливах энергию Солнца, Луны т.д. Итак, основным преимуществом использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ) является их неисчерпаемость и экологическая чистота, способствует улучшению экологического состояния и не приводит к изменению энергетического балл ансу планеты Так, страны Европейского Союза планируют увеличить часть ВИЭ до 2010 г с б до 10-12% Исследования, проведенные по инициативе ООН, свидетельствуют, что доля ВДБ в мировом балансе потребления пе рвинних энергоресурсов (ТЭР) в 2050 г составит почти 50 50 % * 69.

* 69: Воспроизводственная энергетика в Украине / / Новости энергетики - К: Всеукр энергетический комитет Всемирного энергетического совета, 2003 - № 9 - с 36

Перспективні регіони України


Следовательно, для Украины вследствие значительного уменьшения собственных традиционных топливно-энергетических ресурсов нужно решить важную стратегическую задачу по повышению эффективности производства, преобразования т и использования всех видов энергии Главными направлениями развития современной энергетики Украины является разработка и внедрение высокоэффективных энергосберегающих технологий в традиционной энергетике, широкое вы использования альтернативных, в том числе нетрадиционных и возобновляемых источников энергииї.

возобновляемой энергетики в Украине признали на государственном уровне и поддержали в ряде государственных программ, основной целью которых является построение стабильной энергетической базы Научно-технический уровень промышленности и страны за соответствующего финансового и законодательного обеспечения пригоден для реализации предусмотренных перспектив в развитии возобновляемых источников энергии (табл. 51111).

Таблица 511 Перспективные направления и уровни замещения традиционных энергоресурсов шляхомо усвоения ВИЭ в Украине до 2030 г.. * 70

* 70: Воспроизводственная энергетика в Украине / / Новости энергетики - К: Всеукр энергетический комитет Всемирного энергетического совета, 2003 - № 9 - С 37

Направления Объемы замещения ТЭР за счет ВДБ по годам, тыс. т у п за год
Освоение ВДЕ 2001 2005 2010 2015 2020 2025 2030
ветроэнергетикиа 14,4 5 января8 591 2 751 28 апреля9 6 378 8 901
Солнечная

энергетика
2,44 14,6 50,5 145,1 328,0 590,06 927,6
гидроэнергетикиа 3857 3 817 4 июня5 4128 4 565 4 911 5143
Биоэнергетика 988,0 1267 2 662 4 474 31 июня8 7 880 21 сентября5
Геотермальная энергетика 7,5 110,0 262,0 1983 3 733 5 459 7 000
Общие объеми 4 869,34 5 3666 7 6305 13 4811 19 2330 25 2190 31 1866

Результаты расчетов свидетельствуют о том, что энергетическая база ежегодно может увеличивать объемы экономии традиционных топливно-энергетических ресурсов за счет использования ВИЭ Применение последних в Украин ни может обеспечить достижение доли ВИЭ в общем энергообеспечении следующим образом: на 2005 г - 2,7% (5,4 млн т у п) 2010 p - 3,8% (7,6 млн т у п) 2020 (31 млн т у п) по сравнению с современными объемами годового энергопотребления в Украине (200 млн т у п) Итак, в 2030 г., при условии создания благоприятных условий для развития ВИЭ, можно достичь использования 15-16% общегодового технически достижимого энергетического потенциала возобновляемых источников энергииих джерел енергії.

 
Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая
 
Дисциплины
Банковское дело
БЖД
Бухучет и Аудит
География
Документоведение
Экология
Экономика
Этика и Эстетика
Журналистика
Инвестирование
Информатика
История
Культурология
Литература
Логика
Логистика
Маркетинг
Медицина
Менеджмент
Педагогика
Политология
Политэкономия
Право
Естествознание
Психология
Религиоведение
Риторика
РПС
Социология
Статистика
Страховое дело
Товароведение
Туризм
Философия
Финансы