Розділ 2 енергозбереження за рахунок використання альтернативних джерел енергії

2.1 Перспективи, переваги та недоліки альтернативних поновлюваних джерел енергії

Сучасний стан енергозабезпечення

За останні 10 років значно змінилось становище з енергозабезпеченням населення і виробничої сфери в нашому суспільстві. У наслідок економічної та енергетичної кризи зменшились обсяги виробництва продукції. Це негативно впливає на рівень життя людей. Але з посиленням цих тенденцій почалася розробка і впровадження нових методів, засобів і програм впливу на споживання енергоресурсів у всіх сферах виробництва і побуту. Науково-технічний прогрес у сучасних умовах стимулює динамічний розвиток малої і мікро енергетики, максимально наближених до безпосередніх споживачів не тільки у високо розвинутих країнах, але й у країнах, де відбуваються кризові явища, як це є сьогодні в Україні. Підприємства, заводи, енергетичні гіганти в умовах швидкої зміни принципів господарювання із-за своєї інерційності стали неконкурентоспроможними, в порівнянні з малими підприємствами, які забезпечують динамічну зміну обладнання технологій і видів продукції, в тому числі енергозберігаючих, при порівняно невеликих інвестиціях, що сприяє їх швидкій адаптації до нових умов. Сьогодні така тенденція енергозберігання споживачів впливає і на енергоспоживання, а отже і на собівартість, і конкурентоспроможність продукції [15].

Це все пов'язано в основному з екстенсивним розвитком паливно-енергетичного комплексу (ПЕК). В результаті неухильно зростає використання традиційних паливно-енергетичних ресурсів (ПЕР), запаси яких близькі до вичерпання. Наближається „енергетичний голод” і загроза глобальної екологічної катастрофи через шкідливі викиди в довкілля – чинники парникового ефекту, який може призвести до зникнення життя на Землі. Нині все гучніше чути, що катастрофа уже розпочалася і незворотна і прискорено розгортається.

Системні дослідження на замовлення Програми розвитку ООН (ПР ООН) свідчить: щоб запобігати цим руйнівним тенденціям або хоча би призупинити їх, необхідно змінити пріоритети розвитку ПЕК. Насамперед слід відмовитися від екстенсивної моделі розвитку ПЕК, тобто вжити широкомасштабних заходів щодо підвищення енергоефективності шляхом раціонального, ощадливого споживання енергії [16].

2.2 Напрямки розвитку паливно-енергетичного комплексу

Згідно із результатами згаданих в п. 3.1 досліджень, слід повсюдно впроваджувати техніку і технології використання нових (альтернативних) і відновлюваних джерел енергії (АВДЕ), тому що:

- ресурси АВДЕ невичерпні;

- технології є екологічно чистими;

- техніка і технології виробництва багатьох видів АВДЕ вже відпрацьовані настільки, що можуть становити конкуренцію об'єктам традиційної енергетики і тому поступово їх витісняють.

За даними Світової енергетичної конференції, розвіданих запасів енергоносіїв для забезпечення потреб в енергії достатньо на такий час:

нафти – 25...30 років;

природного газу – 50...60 років;

урану для АЕС на повільних (теплових) нейтронах – 20...30 років;

плутонію для АЕС на швидких нейтронах – 1000...3000 років.

Наприклад, екологічні та економічно чисті первинні енергоносії – нафта та природний газ – дефіцити в Україні, а споживаються прискореними темпами. Тому орієнтувати розвиток ПЕК країни на їх основі на тривалу перспективу аж ніяк не можна. Таким чином, прийнято ряд законів щодо економічного стимулювання енергетики на базі АВДЕ: „Про альтернативні види палива”, „Про електроенергетику”, „Про енергозбереження”, „Про внесення змін до деяких законів України щодо стимулювання розвитку вітроенергетики України”, „Про альтернативні джерела енергії”; прийнято і ще розробляється багато нормативних документів, зокрема ДСТУ і ГДК в області вітроенергетики. У вузах України для сфери АВДЕ розпочато підготовку фахівців [16].

Національно-енергетична та інші державні програми передбачають використання наступних АВДЕ:

• вітру (ВЕС);

• води (малих та міні ГЕС);

• сонячного випромінювання, геотермальної, тепла довкілля, тобто поверхневих шарів Землі (ґрунту), ґрунтових вод, атмосферного повітря, вторинного тепла промислового виробництва (теплові помпи);

• біогазу, вугільного метану, горючих твердих побутових і промислових відходів і деяких інших альтернативних видів палива разом з місцевими.

На розвиток і збільшення масштабів використання АВДЕ негативно впливають недосконалість, неврегульованість і нескоординованість організації справи, відсутність єдиного керівного центру.

Ресурси АВДЕ в Україні достатньо великі. Так, за оцінками ІЕД НАНУ, технічно допустимий для освоєння вітропотенціал приблизно у 200 разів більший за нинішні обсяги генерування електроенергії у країні. Вже є вітроенергетика, яка може ефективно експлуатуватися на площадках із середньорічною швидкістю 4.3 м/с. Отже, вітроенергетика є дуже перспективним напрямком модернізації українського ПЕК, скорочення споживання ПЕР і одночасно розв'язання екологічних проблем. Крім того, в Україні є надзвичайно сприятливі умови для спорудження офшорних ВЕС на акваторіях, де параметри вітру значно кращі, ніж на суходолі.

Перспективний напрямок розвитку вітроенергетики в Україні – інтеграція з гідроенергетикою, наприклад, спільне використання інфраструктури існуючих ГЕС або створення вітроакумулюючих електростанцій, що видаватимуть електроенергію в мережу за графіком.

В Україні поволі розгортаються роботи з розвитку малої гідроенергетики. Завдяки гідроенергетиці можна підтримувати графік навантаження енергосистеми за рахунок кращих економічних показників роботи. Тому цей напрямок удосконалення ПЕК України є надзвичайно актуальним і перспективним.

Україна має великі ресурси геотермальної енергії. Є достатньо конструкторської документації на компресійні й абсорбційні теплові помпи, здатні забезпечити високі техніко-економічні показники.

Освоєння альтернативних видів палива теж здійснюється незадовільно, прийняття закону України „Про альтернативні види палива” має активізувати підприємницьку діяльність у цьому напрямку. Багатообіцяючий старт за участі іноземних інвестицій – у технологій використання вугільного метану.

В світі посилено працюють над практичним застосуванням нетрадиційних поновлювальних джерел енергії. Їхня природа визначається процесами на Сонці, в глибинах Землі, гравітаційною взаємодією Сонця, Землі та Місяця. На рис. 2.1 представлені види енергії, що одержуються від поновлювальних джерел, способи її перетворення. Запаси поновлюваних енергоресурсів: енергії Сонця, вітру, рік, морських приливів, надр Землі, рослинних енергетичних плантацій і т.д. - величезні, власне кажучи, невичерпні.

З огляду на виснаженість енергетичних ресурсів, роль використання поновлюваних джерел енергії в багатьох країнах з кожним роком зростає. Так, виробництво електроенергії на вітряних установках збільшується в середньому в рік на 24 %, від сонячних батарей - на 17%, а на геотермальних станціях - на 4%. У Данії на вітроустановках виробляється 10 % всієї виробленої в країні електроенергії, у німецькій землі Шлезвиг-Гольштейн – 14%, у провінції Наварра (Іспанія) - 22 %.

Основними нетрадиційними та поновлюваними джерелами енергії що можуть мати практичне значення, є біомаса, гідро-, вітроенергетичні ресурси, сонячна енергія, тверді побутові відходи, геотермальні ресурси.