3.3 Использование возобновимых иточников энергии

Тот факт, что использование биомассы для производства энергии прочно укрепилось в современной энергетической системе Швеции, обусловлен рядом факторов:

1. благоприятные природные условия, выражающиеся в со­четании северных лесов, пло­дородных почв и обильных осадков, а также низкая плот­ность населения;

2. наличие устоявшихся тради­ций использования биомассы, благоприятная инфраструкту­ра, в том числе высокоразви­тая лесная промышленность и широкое распространение систем централизованного те­плоснабжения;

3. организационная структура; отлаженная система произ­водства, торговли и использо­вания как древесного, так и других видов биотоплива и, наконец,

4. государственная поддержка использования возобновимых источников энергии.

Биомасса имеет огромное значение для энергетической системы Швеции. В 1994 году 10% общего количества электроэнергии было произведено из биомассы. Средний показатель для промышленно-развитых стран составляет 3%. Потенциально, использование биомассы в Швеции может быть увеличено на 150% и составить показатель, эквивалентный современной вы­работке электроэнергии на осно­ве использования нефти. Но да­же и такой уровень является не достаточным для удовлетворе­ния всех существующих потребностей в электричестве и тепле, а также транспортных потребностей, Для этого необходимо соз­дание эффективных систем про­изводства, переработки и конеч­ного использования биотоплива.

Основными потенциальными ис­точниками биомассы являются дре­весные отходы, биомасса со специ­альных "энергетических" плантаций и сельскохозяйственные отходы, в первую очередь, солома. Применение биомассы вместо ископаемого топлива позволяет со­кратить чистые выбросы антропо­генного углекислого газа в атмосфе­ру, и значит, уменьшить опасность климатических изменений. Вместе с тем, производство и использование биомассы должно "вписываться" в общую стратегию развития окру­жающей среды. Проекты широкомасштабного использования био­массы должны учитывать вопросы охраны природы и сохранения био­разнообразия.

Выращивание лесов с коротким периодом роста можно использовать для абсор­бирования нутриентов из сточных вод. Издержки, связанные с использо­ванием биомассы, за период 1984-1994 гг. снизились в Швеции на 40%, главным образом, за счет улучшений в сельском хозяйстве и лесной промышленности. Таким образом, ценовая разница (за выче­том налогов) между биомассой и ископаемым топливом сократилась.

С учетом налогов, выработка единицы энер­гии из биомассы в Швеции сегодня обходится дешевле, чем при исполь­зовании нефти и угля. Такое поло­жение вещей обусловлено соответ­ствующей государственной полити­кой в области энергетики и окру­жающей среды, а именно, введением налогов на выбросы вредных ве­ществ при переработке ископаемого топлива, главным образом, углеки­слого газа. В настоящее время ис­пользование биомассы связано с наименьшими, в сравнении с други­ми источниками энергии, затратами при производстве тепловой энергии в рамках централизованных систем теплообеспечения и в автономных котельных. Но для электростанций и промышленных производств серьез­ных налоговых стимулов для ис­пользования биомассы не существу­ет.

Прямое преобразование солнеч­ной энергии в тепловую или элек­трическую является перспективной технологией. При увеличении отда­чи и уменьшении затрат, использо­вание солнечной энергии будет рас­ти.

Наибольшую потребность в ото­плении люди испытывают в холод­ное время года. Но Зимой солнечно­го света недостаточно для того, что­бы его можно было превратить в нужное количество тепла. И наобо­рот, летом, когда потребность в ото­плении практически отпадает, сол­нечная энергия может оказаться не­востребованной. Поэтому, чтобы иметь возможность использовать энергию солнца для обогревания помещений, необходимы дополни­тельные тепловые аккумуляторы.

Отопительные солнечные панели для отдельных домов устанавлива­ются не только с целью отопления помещений в зимнее время года. Они также используются для нагре­вания воды в летний период и для частичного отопления помещения весной и осенью. Функцию теплово­го аккумулятора, как правило, вы­полняет специальный водный резер­вуар, в котором сохраняется посто­янная температура воды с утра до вечера, либо с утра одного дня до утра дня следующего. Технически вместимость резервуара можно лег­ко увеличить, но поскольку всегда есть возможность использовать дру­гие источники энергии, установка более вместимых резервуаров счита­ется экономически неоправданной.

Ежегодно сотни односемейных домов в Швеции оборудуются сис­темами солнечного отопления. Ино­гда дополнительным источником тепла является биомасса, для кото­рой, как правило, используются те же тепловые аккумуляторы, что и при солнечных отопительных пане­лях.

В дополнение к системам сол­нечного отопления местного значе­ния, в Швеции были построены крупные центры использования сол­нечной энергии с теплоаккумулирующей способностью сохранения энергии с лета до зимы. При такой системе отопительные солнечные панели, встроенные в крышу или установленные автономно, передают тепло большому (до десяти тысяч кубических метров) объему воды, которая содержится в специальном резервуаре или под землей. Зимой это тепло используется для отопле­ния домов и нагревания воды. Для утилизации энергии в тех случаях, когда температура воды ниже необ­ходимой, используются тепловые насосы. Каждая новая технология в этой области уменьшает затраты на использование солнечной энергии, что позволяет ей конкурировать с обычными источниками энергии.

Существует еще один неболь­шой, но очень привлекательный с экономической точки зрения сектор использования солнечной энергии: обеспечение теплом летних кемпин­гов и нагревание воды в открытых бассейнах; при этом тепло выраба­тывается непосредственно в момент наличия прямого солнечного света.

Выработка электричества непо­средственно из солнечной энергии является устоявшейся технологией и используется в самых различных целях. В большинстве стран произ­водство единицы электроэнергии из солнечной энергии до сих пор обхо­дится примерно в пять раз дороже использования обычных источников энергии. Но фотоэлектрическая энергия может конкурировать с дру­гими источниками в тех случаях, когда требуется наладить подачу электричества без использования дорогостоящего кабеля. Фотоэлектрическая энергия с успехом применяется на маяках и для электрификации отдельно рас­положенных домов в горных регио­нах. Не так давно с успехом прошли испытания по использованию фото­электрической энергии для питания счетчиков времени стоянки автомо­билей и световых щитов на автобус­ных остановках в центре города, где подключение к сети потребовало бы капиталоемких дорожных работ.

Затраты на производство фото­элементов за последние несколько лет снизились, и по всей вероятно­сти, тенденция к снижению издер­жек и увеличению производства фо­тоэлементов в ближайшее время продолжится. Недавно началось се­рийное производство фотоэлектри­ческих установок для регионов Зем­ли с обильным количеством солнеч­ного света, где электричество по­требляется главным образом в свет­лое время суток.

Когда речь заходит о проектах по внедрению солнечной энергии (в случае, когда это экономически оп­равдано) в энергетическую систему страны, то фактор неуправляемости солнечной энергии приобретает осо­бое значение. В тех энергосистемах, где наблюдается высокий удельный вес гидроэнергии, солнечная энергия может легко быть интегрирована в общую схему, поскольку разница в производстве . компенсируется за счет функции контроля за деятель­ностью гидрогенератора. Водохра­нилища при гидроэлектростанциях могут служить аккумуляторами энергии на периоды, когда имею­щейся солнечной или ветровой энер­гии не достаточно для удовлетворения потребностей в электричестве. Как уже отмечалось выше, некото­рые гидроэлектростанции могут оборудоваться обратимыми установ­ками, позволяющими, при наличии излишков электроэнергии, исполь­зовать ее для откачивания воды в резервуар, а при увеличении потреб­ления электричества, использовать эту же воду для выработки электро­энергии.

В настоящее время известен це­лый ряд технологий, основанных на использовании фотоэлементов. Од­нако если предположить, что в дол­госрочном плане мир неизбежно придет к использованию солнечной энергии в качестве главного источ­ника, то большинство современных технологий едва ли смогут найти широкое применение в будущем. Это объясняется тем, что многие такие технологии предполагают ис­пользование химических элементов, количество которых в Земной коре очень ограничено. Фотоэлементы, основанные на чистом кремнии, в свою очередь, не вызовут особых трудностей с сырьем, поскольку кремний - один из самых распро­страненных элементов.

Затраты на прямое преобразова­ние солнечной энергии постоянно уменьшаются