7.Використання традиційних та альтернативних джерел енергії

Розвиток і використання нетрадиційних джерел енергії є актуальною проблемою для України, зважаючи на те, що свої потреби в енергоресурсах країна забезпечує лише на 25%, імпортуючи 75% природного газу та 85% нафти і нафтопродуктів. Крім того, ресурси традиційних джерел енергії вичерпуються, подальший розвиток традиційної енергетики пов'язаний із рядом проблем – небезпека при експлуатації, забруднення навколишнього середовища тощо.

За таких умов важливого значення набуває використання альтернативних джерел - енергії Сонця, біомаси, вітру, тепла Землі тощо.

Від Сонця планета одержує одну півмільйонну частину випромінюваного тепла, причому 34% цього тепла відбивається атмосферою (РИС.1). Це тепло можуть отримувати сонячні енергетичні станції, що дають теплову і електричну енергії, кожну з яких можна використовувати в прямій сфері призначення. Наприклад, для постачання децентралізованим споживачам для гарячого водопостачання, опалення, кондиціонування повітря, опріснення води та інших технологічних процесів у сільському господарстві та промисловості.

Проте, пері одність і нерівномірність сонячної радіації, висока вартість оптичних систем роблять сонячні електростанції (СЕС) неконкурентоспроможними порівняно з традиційними ТЕС. Значно ефективнішими є комбіновані сонячно – паливні електростанції. Оскільки енергія сонячного випромінювання розподілена по великій площі, СЕС повинна мати збиральний пристрій з достатньою поверхнею, а отже, використання цієї енергії вимагає значних матеріальних і трудових ресурсів.

Підраховано, що для виробництва 1 МВт/год електроенергії за допомогою енергії Сонця, потрібно витратити 10-40 тис. людино∙год, тоді як для традиційних видів цей показник становить 200 – 500 людино∙год. Проте, сонячні електростанції є перспективним напрямом розвитку енергетики.

Одним з найбільш економічно реальних видів відновлюваних джерел енергії є енергія вітру (РИС.2).. Умовно можна виділити два напрями розвитку вітроенергетики в країні: створення малих установок для забезпечення автономних об’єктів (ферм, цехів, житлових і комунальних приміщень тощо) та потужних вітроелектростанцій (ВЕС).

Враховуючи вимоги до будівництва та функціонування таких установок, слід виділити найбільш перспективні у цьому відношенні райони – Причорноморський, Кримський, Карпатський, Приазовський і Донбаський. На решті територій можна успішно розвивати малу вітроенергетику.

Оцінюючи фізичний аспект, варто відзначити, що виробництво цього виду енергії становить 60-65 % від потенціального.

Для подальшого розвитку необхідно:

• вивчити усіх можливих споживачів вітрової енергії, розробити установки відповідного класу для впровадження у виробництво;

• забезпечити ефективну роботу вітрової установки з урахуванням її безпеки для навколишнього середовища.

Морські припливи і відпливи виникають унаслідок впливу на Землю місячного і сонячного тяжіння, а також відцентрових сил. Однак, в Україні розвиток цього напряму енергетики не є достатньо перспективним (висота припливних хвиль у Чорному морі становить 50 - 70 см ).

Країна має значний потенціал геотермальної енергії, основні джерела якої зосереджені у Кіровоградській, Одеській, Івано-Франківській, Львівській, Ужгородській, Чернігівській і Дніпропетровській областях (РИС.3,4). За допомогою лише 1° тепла великого геотермального джерела можна отопити місто, не завдавши значної шкоди екосистемі. Для переробки енергії потрібні спеціальні теплові насоси, які будуть працювати, використовуючи енергію вітру або власне джерела.

Одним із найбільш доступних джерел є енергія біомаси, яку можна перетворювати на дешеве рідке (спирти, органічні кислоти) та газоподібне паливо (метан, водень).

Біогаз – кінцевий продукт переробки органічних рослинного походження (деревини, соломи тощо), відходів тваринництва і сміття. У районі м.Біла Церква, наприклад, розпочалося будівництво печі потужністю 1МВт, що зможе забезпечувати теплом 30 тис. м приміщень. На опалювальний період необхідно 500 – 600 т соломи в розрахунку 3 т на добу.

Якщо розглянути можливість використання біогазу у більш широкому масштабі, звернемо увагу, що найбільш прийнятним і ефективним варіантом вирішення енергетичного питання використання біогазу буде споживання отриманого біогазу для виробництва електрики і тепла лише в обсягах, необхідних для забезпечення власних потреб ті потреб певної частини сільських споживачів, коли їх сумарне максимальне навантаження не потребуватиме додаткових капітальних втрат на реконструкції місцевої електромережі.

Увесь надлишок біогазу має бути очищеним від негорючих компонентів і переведений у скріплений стан. Скраплений і очищений біогаз за своїм хімічним складом фактично не відрізняється від природного газу, а отже його можна використати для газифікації сіл. При цьому скраплений газ може постачатись сільським споживачам в балонах і тоді відпадає потреба у спорудженні місцевих газопроводів, що потребує додаткових затрат на їх спорудження і утримання.

Там же, де сільські мережі вже існують, не виявлятиме ніяких труднощів перевести скраплений газ в газоподібний стан і подати його в мережу, бо при випаровуванні скрапленого метану тиск газу може досягати 50 атм. Варто звернути увагу на те, щ скраплений метан (природний газ , біогаз) є повноцінним замінником моторного пального для автотракторної техніки.

За розрахунками розробника технології очищення і скраплення біогазу (а також метану із його кристалогідратів та із вугільного метану) собівартість його становитиме близько 54 дол. США за 1000 м куб., що в 3,3 раз менше від ціни природного газу, імпортованого із РФ. Собівартість 1 кг метану в скрапленому стані становить близько 0,07 – 0,08 дол. США. Знаючи ціни на природний газ та на моторне пальне, не важко переконатись, що очищення і скраплення біогазу буде набагато більш прибутковим бізнесом, ніж виробництво із нього електрики: із 1 м куб. біогазу можна виробити 2 – 2,5 кВт*год електрики і від її продажу отримати дохід лише 0,1 – 0,5 Євро, тоді як від продажу 1 кг метану у скрапленому стані на даний час можна отримати дохід близько 0,7 євро, а в перспективі цей дохід буде ще більшим.

Біодизельне паливо виробляється із рослинних олій, риб'ячого і тваринного жиру, морських водоростей (РИС.5). Крім того, при використанні цього виду палива зменшуються шкідливі викиди в атмосферу.

Як альтеративне джерело енергії може використовуватися і спирт, виготовлений із меляси – відходу цукрового виробництва. Перспективним напрямом є використання енергії, виробленої турбінами цукрових заводів, для опалення і освітлення найближчих сіл і міст.

Якщо розглядати використання атомної енергії, то слід окремо звернути увагу на французьку і німецьку точки зору на дану тематику. У Франції АЕС виробляють близько 50% енергії, тоді як Німеччина відмовляється від використання таких станцій. В Україні наявний великий атомно-енергетичний комплекс. Проте, негативні наслідки Чорнобильської катастрофи не дозволяють однозначно підійти до вирішення цього питання.