Тема 6. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии

Экономический ресурс возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в мире в настоящее время оценивают в 20 млрд т у. т. в год, что в 2 раза превышает объем годовой добычи всех видов ископаемого топлива. Это обстоятельство указывает путь развития энергетики ближайшего будущего.

К ВИЭ относят: энергию Солнца, ветра, тепла Земли, энергию морей и океана, биомассу новые виды жидкого и газообразного топлива, представленные синтетической нефтью на основе угля, органической составляющей горючих сланцев и битуминозных пород (дополнительные углеводородные ресурсы), а также некоторые виды топливных спиртов и водород.

Указанные энергоносители в процессе технологических превращений различной глубины и сложности позволяют получать продукцию свойства которой сопоставимы с продукцией получаемой за счет природного газа, угля, нефти и продуктов их переработки и тем самым могут обеспечить экономию традиционного энергетического сырья.

Главное преимущество этих энергоресурсов состоит в том, что большинство из них являются местным видом топлива, а районы наибольшей концентрации их сырьевой базы, как правило, испытывают определенные трудности в формировании своего ТЭБ. Хозяйственное освоение их будет не только способствовать оптимизации структуры ТЭБ этих районов, но и снижению напряженности транспортных грузопотоков.

Многие из нетрадиционных источников энергии являются сложными энергоресурсами, компоненты которых позволяют получать и нетопливную продукцию, широко применяемую в химии, строительной индустрии, сельском хозяйстве, металлургии и т. д. Например, термальные воды, горючие сланцы и битуминозные породы содержат в промышленных концентрациях литий, ванадий, никель, рубидий, серу и другие элементы, принципиальная возможность извлечения которых доказана. Минеральная составляющая горючих сланцев и битуминозных пород является исходным сырьем для производства изделий для дорожной и строительной индустрии. Рациональная утилизация различных видов отходов (биомасса) позволит получать высококачественные удобрения. Ресурсы этих видов энергии велики. Так, например, теплоту, которую можно извлечь из земной коры с глубины до 3 км, оценивают в 2∙10¹⁷ ккал, до 5 км - до 10∙10¹⁷ ккал; полная мощность солнечной радиации, приходящей к Земле от Солнца за год, составляет 1500х10¹⁵ кВт∙ч и только 40% ее достигает поверхности Земли. Энергопотенциал морских приливов и отливов оценивается в мире в целом - 3000 ГВт.

Основное преимущество ВИЭ - неисчерпаемость и экологическая чистота. Их использование не изменяет энергетический баланс планеты. Эти качества и послужили причиной бурного развития возобновляемой энергетики за рубежом и весьма оптимистических прогнозов их развития в ближайшем десятилетии. Возобновляемые источники энергии играют значительную роль в решении трех глобальных проблем, стоящих перед человечеством: энергетики, экологии, продовольствия (табл. 1).

Таблица 1. Роль ВИЭ в решении трех глобальных проблем человечества

Вид ресурсов или установок	Энергетика	Экология	Продовольствие
Ветроустановки	+	+	+1
Малые и микроГЭС	+	+	+2
Солнечные тепловые установки	+	+	+3
Солнечные фотоэлектрические установки	+	+	+4
Геотермальные электрические станции	+	+/-	0
Геотермальные тепловые установки	+	+/-	+5
Биомасса. Сжигание твердых бытовых отходов	+	+/-	0
Биомасса. Сжигание сельскохозяйственных отходов, отходов лесозаготовок и лесопереработок	+	+/-	+6
Биомасса. Биоэнергетическая переработка отходов	+	+	+7
Биомасса. Газификация	+	+	0
Биомасса. Получение жидкого топлива	+	+	+8
Установка по утилизации низкопотенциального тепла	+	+	0

Примечание. + - положительное влияние, - - отрицательное влияние, 0 – отсутствие влияния.

¹ Водоподъемные установки на пастбищах и в удаленных населенных пунктах.

² Орошение земель на базе малых водохранилищ, водоподъемные устройства таранного типа.

³ Установки для сушки сена, зерна, сельскохозяйственных продуктов, фруктов.

⁴ Водоподъемные системы, питание охранных устройств на пастбищах.

⁵ Обогрев теплиц геотермальными водами.

⁶ Использование золы в качестве удобрения.

⁷ Получение экологически чистых удобрений в результате сбраживания отходов.

⁸ Получение дизельного топлива из семян рапса – самообеспечение сельского хозяйства дизельным топливом.