2 Шляхи подолання енергетичної кризи .

Сталий розвиток суспільства можливий лише в умовах енергозбереження, тобто розробки систем, що ефективніше використовують енергію, забезпечують такий самий або навіть вищий рівень транспортних послуг, освітлення, опалення тощо за менших енерговитрат. І тут немає жодних суперечностей із законами термодинаміки. Нині 60—80 % спожитої енергії не перетворюється в корисну працю, а втрачається у вигляді тепла. Сутність енергозбереження полягає в зменшенні цих збитків. Можливості енергозбереження широко використовуються у світі. Це, наприклад, зменшення витрат автомобільного пального; упровадження нових технологій у виробничий процес та ін. Розроблені, але поки що мало використовуються такі основні напрями енергозбереження:

— поліпшення термоізоляції приміщень, у зв'язку з чим зменшаться енерговитрати на опалення та охолодження;

— заміна традиційних електричних ламп флуоресцентними. У перших коефіцієнт корисної дії (ККД) становить 5 %, а 95 % витрачається у вигляді тепла, у других — майже 95 %;

— когенерація. Електрику звичайно виробляють на електростанціях, де 60—70 % енергії палива витрачається у вигляді тепла, тому на опалення використовується додаткове паливо.

Когенерація — це розміщення електрогенератора разом із його джерелом енергії безпосередньо у кожній будівлі. Зважаючи на світову тенденцію до значного подорожчання енергоносіїв, ефективне застосування власних та імпортованих енергоресурсів є вкрай необхідним. Промисловість і житлово-комунальне господарство (ЖКГ) 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 собівартість енергоресурсів становить 60—70 %. В Україні працюють 10,5 тис. теплових котлів, ККД яких не перевищує 50—70 %. Сучасний стандарт ККД для теплового котла сягає 90—95 %.

Отже, використання викопного палива та ядерної енергії суперечить принципу сталого розвитку, оскільки ці ресурси невідновні, а їх використання забруднює довкілля. Рух до сталого розвитку суспільства потребує повільної ліквідації залежності від викопного палива. Тому другим шляхом щодо подолання сучасної енергетичної кризи є перехід до використання альтернативних (нетрадиційних) джерел енергії. Альтернатива (від франц. alternative, від лат. alter — один із двох) — це потреба вибору однієї з двох або декількох можливостей, що взаємовиключаються. Альтернативними джерелами енергії називають такі матеріальні засоби її виробництва, які можуть протиставлятися основним, котрі на сьогодні використовуються як противага або заміна.

Найбільших успіхів досягнуто в установках так званої малої енергетики. З метою отримання електроенергії використовують декілька методів. Найперспективнішим вважається метод безпосереднього перетворення випромінювання на електричну енергію за допомогою сонячних батарей. Електроенергію також можна одержувати за допомогою генераторів, які використовують теплову дію сонячних променів (паротурбінні, термоіонні, термоелектричні). Однією з таких станцій є сонячна електростанція (СЕС), побудована в Криму біля Керчі.

Це станція баштового зразка: у центрі кола діаметром 500 м встановлено 70-метрову башту з парогенератором на верхівці, її оточують 1600 геліостатів — рухомих дзеркал площею 5x5 м, які спрямовують сонячні промені на парогенератор, нагрівають у ньому воду і перетворюють її на пару з температурою 300 °С. Пара рухає турбіну з генератором. Потужність станції становить 1200 кВт. Станція експериментальна. За деякими розрахунками, побудовані за таким принципом СЕС можуть мати потужність до 100 тис. кВт. Висота башти такої станції при цьому повинна сягати 200—300 м.

Сонячна енергія може використовуватися також з метою одержання побутового тепла (якщо потрібні джерела тепла 100—150 °С) — опалювання житлових приміщень. Розроблено проекти сонячних будинків, які вже реалізовано в деяких країнах (США, Туркменістан, Узбекистан). Тут застосовується сонячне проміння, що потрапляє на дах і стіни споруди, вкриті спеціальними колекторами тепла, де нагрівається вода до 95 °С. Для зберігання тепла, зокрема, на зимовий період, ніч та хмарні дні частина тепла відводиться у спеціальні резервуари, розміщені в підвальних приміщеннях та заповнені щебенем, А тепло, акумульоване щебенем, використовується тоді, коли в ньому виникає потреба

За використанням сонячної енергії на одну особу перше місце у світі займає Кіпр, де 90 % будинків та готелів оснащені сонячними водонагрівачами. В Ізраїлі сонячна енергія забезпечує 65 % гарячого водопостачання. Таку енергію можна перетворювати в електричну; для цього застосовують або фотоелектричні перетворювачі, або роблять це шляхом нагрівання води до температури кипіння з одержанням пари, що спричинює дію турбогенераторів. У Японії у 1998 р. встановлено майже 7000 дахових ("roof-top") сонячних систем. У кінці 1998 р. німецький уряд ухвалив рішення про зведення 100 тис. сонячних дахів у країні. Італія також приєдналася до цієї ініціативи з метою будівництва 10 тис. сонячних дахів.

Головним недоліком сонячної енергії є те, що для цих перетворювальних установок потрібні великі площі, розташовані недалеко (в середньому 80 км) від споживача, адже втрати під час передачі електроенергії можуть бути надто великими. Отже, єдина економічно обґрунтована альтернатива — це сонячна енергетика, яка використовує різноманітні джерела енергії, одержаної від Сонця: гідро- та вітроенергія, деревина чи пряме сонячне проміння.

Вітроенергетика — один із важливих напрямів, який вже набув в Україні істотного розвитку відповідно до Національної енергетичної програми, в якій передбачено перспективи використання нетрадиційних видів енергії до 2010 р. Енергія вітру — це вітротурбіни, що об'єднуються в так звані вітростанції. Вартість спорудження цих установок становить усього 1,25 дол. США в перерахунку на ват, а для АБС та ТЕС, які працюють на вугіллі, — відповідно 5 та 3 дол. США. Сумарна оцінка потужності стійких вітрів у нижніх шарах атмосфери становить 5000 ГВт^*60. Нині вітроенергетичні установки діють майже у 95 країнах світу. Наприклад, Данія одержує 8 % електроенергії від вітру; найпівнічніша земля Німеччини — Шлезвіг-Голдштейн — 11; Наварра, промислова провінція на півночі Іспанії, — 20 %. Серед країн, що розвиваються, передує Індія з її 900 МВт встановленої потужності.

Світові запаси вітроенергії дуже великі. Наприклад, Китай, багатий на вітроенергію, міг би подвоїти виробництво електроенергії лише за допомогою власне вітру. Міністерство енергетики США в реєстрі вітрових ресурсів зазначає, що три штати — Північна Дакота, Південна Дакота і Техас — мають досить великі запаси вітроенергії, придатної для використання, щоб забезпечити всю національну потребу в електроенергії

У Проекті Енергетичної стратегії України на період до 2030 р. визначено перспективи розвитку застосування відходів біомаси в енергетичних цілях з урахуванням таких чинників:

— відходи біомаси є значним нетрадиційним джерелом, за допомогою якого поповнюється паливна база України. Загальні річні обсяги таких відходів в Україні на сьогодні оцінюються у 120 млн т, що еквівалентно 22 млн т у. п. Технічно доступні для використання в енергетиці ресурси біомаси оцінюються в 14 млн т у. п. на рік. Відродження і подальший розвиток вітчизняної економіки зумовить подальше збільшення обсягів відходів біомаси;

— промислове освоєння відходів біомаси — це складна проблема, пов'язана з незначним питомим вмістом енергії, просторовою розосередженістю, сезонністю, нестабільністю фізико-хімічних властивостей та обсягів можливого їх використання тощо;

— наявність великої кількості технологій використання відходів біомаси — безпосереднє спалювання, перетворення на горючі гази (біогаз і генераторний газ), технології отримання спирту, харчових добавок та добрив, що ускладнює прогнозування обсягів і напрямів їх використання;

— передбачення економічної ситуації в країні на найближчі 10—15 років робить малоймовірною можливість значної державної підтримки реалізації проектів із використання відходів біомаси в енергетичних цілях, а власні ресурси підприємств і місцевих бюджетів спрямовуватимуться на відновлення та збільшення виробництва основної продукції, поліпшення її якості та конкурентоспроможності, упровадження заходів з енергозбереження, розв'язання більш нагальних соціальних проблем;

— упровадження технологій застосування відходів біомаси з енергетичною метою є одним із напрямів оптимізації процесів утилізації цих відходів і не може розглядатися безпосередньо як створення енергетичних потужностей у країні. Таке упровадження дає змогу в багатьох випадках лише зменшити витрати на утилізацію відходів та/або одержати додатковий екологічний ефект.

Утилізація побутових твердих відходів (ПТВ) з отриманням енергетичного ефекту передбачає їх спалювання з виробництвом електричної та теплової енергії на сміттєспалювальних заводах і одержання з полігонів їх складування горючого газу (ГГ), що може використовуватись як моторне паливо або для виробництва переважно електричної енергії. Теплова енергія, яку отримують у процесах виробництва електроенергії на основі ГГ, з огляду на відсутність, як правило, інших споживачів тепла в районі таких полігонів, застосовуватиметься з метою інтенсифікації процесів одержання ГГ та на власні потреби полігонів, а саме для опалення службових приміщень, гарячого водопостачання тощо. Як джерело інвестицій передбачаються платежі за утилізацію ПТВ і кошти місцевих бюджетів.

Згідно з Проектом енергетичної стратегії України на період до 2030 p., загальний обсяг інвестицій для забезпечення залучення до паливно-енергетичного балансу країни цього виду НВДБ, без урахування витрат на створення інфраструктури для його отримання, становить для оптимістичного сценарію майже 0,48 млрд дол. США, базового — 0,37 млрд, а для песимістичного — 0,26 млрд дол. США.

Утилізація стоків тваринницьких ферм і птахофабрик (СТФП) з отриманням енергетичного ефекту полягає у виробництві біогазу з використанням технології анаеробного шумування (зброджування) та подальшим його застосуванням з метою виробництва електроенергії та/або теплоенергії.

До невичерпних джерел енергії належать також геотермальна енергія, енергія припливів та відливів, енергія морських хвиль.