Потенціал енергозбереження в Україні

  У післявоєнний період електрифікація сільського господарства теж ґрунтувалася на збільшенні потужностей та поліпшенні техніко-економічних показників малих електростанцій.

  На початку 50-х років кількість збудованих малих гідроелектростанцій в Україні становила 956 із загальною потужністю 30 тис. кВт. Однак через розвиток централізованого електропостачання та стійку тенденцію до концентратів виробництва електроенергії на потужних тепло- та гідростанціях будівництво малих ГЕС було зупинено. Почалась їх консервація, демонтаж, сотні малих ГЕС було зруйновано. Сьогодні в Україні збереглося всього 48 малих гідроелектростанцій, більшість яких потребує реконструкції. Напрямок розвитку малої гідроенергетики України:

-      оновлення та реконструкція наявних і діючих міні-ГЕС;

- будівництво нових міні-ГЕС в районах децентралізованого енергопостачання;

-    будівництво міні-ГЕС в регіонах централізованого енергопостачання на наявних перепадах водосховищ та водотоків;

-      нове будівництво з концентрацією напору.

  Мала енергетика України через її незначну питому вагу (0,2%) в загальному енергобалансі не може суттєво впливати на умови енергозабезпечення країни. Однак експлуатація малих ГЕС дає можливість виробляти близько 250 млн. кВт·год електроенергії за рік, що еквівалентно щорічній економії до 75 тис. т дефіцитного органічного палива.

 

1.3 ГЕОТЕРМАЛЬНА

  Потенціал геотермальних ресурсів найбільшою мірою залежить від глибини залягання шарів з високою температурою. На територіїУкраїни (в Криму, Прикарпатті й Закарпатті, у східних і приморських областях) на глибинах, доступних для буріння свердловин, є багато родовищ зі сприятливими умовами для вилучення геотермальної енергії. За оцінками Інституту технічної теплофізики (ІТТФ) НАН України, на глибині 2—4 км від поверхні ґрунту є геотермальні ресурси, достатні для рентабельного та повного забезпечення потреб у теплі комунальної галузі України. На глибинах від 4 до 7 км трапляються родовища з параметрами теплоносія, достатніми для спорудження комплексу геотермальнихТЕЦ загальною потужністю 3-4тис. МВт електричних та до 30 тис. МВт теплових. Сьогодні промислових геотермальних об'єктів в Україні немає, а існуючі експериментальні через неякісне обладнання швидше дискредитують цей напрям, ніж популяризують. Між тим, за наукового супроводу ІТТФ НАН України на території колишнього СРСР було побудовано ряд Неотес, деякі з них працюють донині.

 

1.4  ЕНЕРГІЯ   СОНЦЯ

  Сонячну енергію, акумульовану в довкіллі, можна ефективно використовувати для потреб комунального теплопостачання за допомогою теплових насосів.

  По своїй суті тепловий насос — це така ж сама холодильна машина, що й кондиціонер чи навіть побутовий холодильник, у якого відкрита холодильна камера, і яка може поглинати тепло з атмосферного повітря, річкової чи морської води, ґрунтових вод чи ґрунту й передавати його через теплообмінник для опалення чи нагріву води. Вилучаючи енергію з довкілля, тепловий насос фактично протидіє парниковому ефекту. Ця техніка ефективно замінює електричні котли та системи опалення, що використовують рідке пічне паливо. Але для масштабного впровадження цієї техніки в Україні потрібно терміново налагоджувати її серійне вітчизняне виробництво, оскільки імпортована для українця є дуже дорогою.

  Найбільш масштабно у світовій практиці нині використовується технологія нагріву води в сонячних колекторах. Щороку в Європі в експлуатацію вводиться близько 3 млн. м2 плоских сонячних колекторів, що еквівалентно тепловій по¬тужності 1,5 тис. МВт. Сонячний плоский колектор — це те-плоізольований теплообмінник проточного типу. У такому колекторі вода може нагріватися до 95° С. Колектори цього типу є найбільш поширеними і доступними за ціною. В країнах ЄС рекомендують застосовувати їх у комбінації з тепловим насосом. Існують колектори інших типів. Так вакуумні колектори можуть нагрівати теплоносій до 250° С влітку і не менше 35° С взимку, навіть при захмареному небі.

  В умовах України доцільно застосовувати сонячні водонагрівачі ємнісного (не проточного) типу, вони значно дешевші, а воду в них можна нагріти до 60° С. На жаль, виробництво сонячних колекторів в Україні практично відсутнє, зате часто можна побачити просту бочку, пофарбовану в чорний колір. Така бочка нагріває воду лише на 5—7 градусів вище температури повітря і може використовуватися тільки влітку.

  Використання принципу парникового нагріву може мати багато напрямків застосування в сільському господарстві для сушки сировини та продуктів. Принцип сонячно-колекторного парника використовується і в іншій дуже поширеній у Західній Європі технологіїутилізаціїенергіїсонячної радіації, що має назву «сонячний дім» і вирішує проблему обігріву приміщення. Найкраще досягнення цієї технології в країнах ЄС — забезпечення за рахунок сонця 97% потреб в теплі для обігріву. В умовах України від застосування технології пасивного сонячного обігріву приміщень можна сподіватися на забезпечення до 50% потреб у теплі. Основні принципи пасивної сонячної технології полягають у високому рівні теплоізоляції приміщень, утилізації тепла вентиляційного повітря та орієнтації будівель таким чином, щоб улітку забезпечити відсутність перегріву, а взимку, навпаки, максимально впустити сонце в приміщення. Необхідна для житла температура досягається завдяки нагріванню сонцем, а також завдяки теплу життєдіяльності людини.

  Найбільш багатообіцяючою технологією утилізації енергії сонця є використання фотогальванічного ефекту для генерування електрики. Сонячна фотоенергетика пройшла довгий шлях удосконалення і нині надзвичайно близька до масштабного промислового використання. Її нинішнє використання базується на субсидіюванні, а в Україні це дозволяється лише АЕС та вугільній промисловості. Уже декілька років темпи річного питомого приросту потужностей світової фотоенергетики перевищують темпи вітроенергетики і становлять понад 40%. За показником абсолютного приросту потужностей (понад 1 тис. МВт/рік) світова фотоенергетика відстає від вітроенергетики десь на 10—12 років.   Прогнозується, що до 2017 року фотоенергетика пережене вітроенергетику і стане конкурентоспроможною.

  У країнах, що розвиваються, мова йде про застосування порівняно невеликих установок для електропостачання індивідуальних будинків у віддалених селах, для оснащення культурних центрів, де завдяки ФЕУ можна користуватися телевізором тощо. В цих випадках на перший план виступає не вартість електроенергії, а соціальний ефект. Програми впровадження ФЕУ в країнах, що розвиваються, активно підтримуються міжнародними організаціями, в їх фінансуванні бере участь Світовий банк на основі висунутої їм "Сонячної ініціативи".

  У промислово розвинених країнах активне впровадження ФЕУ пояснюється кількома факторами. По-перше, ФЕУ розглядаються як екологічно чисті джерела, що здатні зменшити забруднення довкілля. По-друге, використання ФЕУ у приватних будинках підвищує енергетичну автономію. По-третє, вартість прокладання ліній електроживлення у важкодоступній місцевості становить 5-15 тис дол/км по-четверте, велике значення має динаміка зміни показників ФЕУ за останні два десятиліття, на основі якої на найближчий час прогнозується досягнення конкурентоспроможності ФЕУ для широкого використання.

  Свою популярність як джерело енергії фотоелементи здобували в космічних програмах. І лише після 1980 року реалізація фотоелементних установок набула комерційного розвитку після зниження цін завдяки новітнім технологіям. 1990 року світова реалізація фотоелементів досягла 48 МВт (20% - фотоелементи калькуляторів та інших побутових приладів, 22% - телекомунікаційні системи).

  На сьогодні понад 30 країн світу використовують процес прямого перетворення сонячної енергії на електричну. Сумарна потужність вироблених за рік фотоелектричних перетворювачів становить близько 65 МВт, з них по 1/3 у США та Японії, 20% - в Європі.

 

1.5  ЕНЕРГІЯ МОРСЬИХ ХВИЛЬ ТА  ПРИПЛИВІВ

  Дещо більшим від ресурсів гідроенергії є світовий ресурс енергії морських хвиль та припливів.

Найбільш поширеним способом використання енергії морів та океанів  є спорудження припливних електростанцій (ПЕС).

  Перша у світі та найбільша на сьогодні ПЕС міститься у Франції на березі Ла-Маншу в гиолі річки Ране. Приплив у цьому місці переміщує 189 тис. м3 води за секунду. Різниця рівнів становить 13 м, а швидкість течії між містами Брестом і Сен-Мало часто досягає 90 км/год. У середині дамби дуже великого накопичувального резервуара містяться 24 турбо-альтернатори-турбогенератори зі зворотними лопатками ротора турбіни. Кожен з них може функціонувати і як турбіна, і як насос, який працює і в бік моря, і в зворотному напрямку.

 

  Але для України промислове використання цих ресурсів є проблематичним через замерзання Азовського і Чорного морів і відсутність територій для побудови ГЕС. А стосовно припливів— ще й через вкрай низький потенціал: припливна хвиля на Чорному морі не перевищує 10 см, а необхідна висота становить, як мінімум, 5 м.

 

1.6  ЕНЕРГІЯ БІОМАСИ

  Надзвичайно важливим для України є масштабне застосування рослинної біомаси як через пряме спалювання, так і через конверсію її на біогаз, «біодизель», генераторний чи піролізний газ, що можуть виступати ефективними замінниками природного газу, вугілля, моторних палив, інших нафтопродуктів і первинних енергоносіїв. Щорічний приріст біомаси на Земній кулі сягає більше 80 т на людину. Найбільшої уваги заслуговує перетворення біомаси та органічних відходів на біогаз, оскільки в цьому випадку, окрім палива, виробляються цінні органічні добрива, вкрай необхідні для збереження гумусу в українських чорноземах. Отриманий біогаз може використовуватись як для газифікації сіл, так і в якості моторного палива для роботи малих ТЕЦ електричною потужністю до 1 МВт, чого достатньо для забезпечення електрикою близько 4 тис. чол.

  Найпростіше енергію біомаси можна утилізувати шляхом спалювання в котельних установках та побутових печах. Це є реальною альтернативою імпорту російського газу, але на заваді стоїть відсутність ефективних збору, переробки та зберігання біомаси. Спалювання 20% ресурсів соломи дозволило б забезпечити електрикою та теплом потреби сільського населення України.

  Україна має сприятливі передумови для виробництва біодизельного палива з рапсу, а також метанолових і етанолових добавок із різних продуктів рослинництва для підвищення октанового числа бензину. У разі налагодження великотоннажного виробництва дизельного пального із органічних відходів, ми можемо досягти повної незалежності країни від поставок російської нафти. Особливо високоякісне дизельне пальне можна виробляти з відходів деревини. Нагадаємо, що тільки для запобігання поширенню радіонуклідів щорічно потрібно спалювати близько 1 млн. т радіоактивно зараженої деревини. Для виробництва дизельного пального можна використовувати також відходи нафтопереробки, відпрацьовані моторні мастила, шлами очистки каналізаційних стоків, фільтрати полігонів побутових відходів, пластикові пляшки, гумові покришки та інші горючі побутові й промислові відходи, щорічний вихід яких в Україні досягає 50 млн. т.

 

1.7  УТИЛІЗАЦІЯ  ЕНЕРГІЇ ТЕПЛОВИХ ВИКИДІВ

  На перші позиції виходять також технології вилучення енергії з довкілля та утилізації теплових скидів підприємств за допомогою теплонасосноїтехніки.    

  У першу чергу, це стосується систем теплопостачання великих міст, коли використовуються теплонасосні станції великої одиничної потужності, які комплектуються із серійних компонентів. Такий захід дуже популярний в ряді країн ЄС. Роботи й розрахунки, виконані ІТТФ НАН України для Києва, Вінниці й Тернополя, свідчать про високу ефективність цього заходу. Для споживачів тепла у невеликих обсягах, зокрема для населення, потрібно налагодити серійне виробництво теплонасосних установок (ТНУ).

 

1.8  МЕТАН В ЕНЕРГЕТИЧНИХ ЦІЛЯХ

  Зважаючи на проблему забезпечення газом та надзвичайно болючу для України проблему безпеки шахтарів Донбасу, а також оздоровлення довкілля згаданого регіону, вкрай важливо негайно розпочати прискорене освоєння ресурсів метану вугільних родовищ. На шахтах Донбасу більше 90% аварій і смертей шахтарів викликані вибухами метану. За різними оцінками, його обсяги складають 3 - 25 трлн. м3. Навіть якщо задіяти ці ресурси на 50%, то й за нинішнього невиправдано високого рівня споживання природного газу Україна зможе забезпечувати себе повністю впродовж 25 - 400 років.

 

За визначеної ще на 2007 рік  ціни на імпортований природний газ  в 130 дол. США, видобування метану стає рентабельним. Існують пропозиції фахівців з вуглевидобування змішувати вугільний  метан з природним газом в  пропорції 50/50, що забезпечить безпечність  його використання, і таку суміш  дешево продавати населенню.

  За досвідом шахти ім. Засядька, метан доцільно використовувати для роботи ТЕЦ. Такі проекти можуть реалізовуватись в рамках Кіотського протоколу, що забезпечить значно більші надходження валютних коштів, оскільки у цьому випадку скорочуються не тільки викиди парникових газів на вугільних ТЕС і ТЕЦ, а й самого метану.

  Важливим є використання метану відпрацьованих нафтових свердловин, супутніх газів нафтовидобування, техногенних горючих газів, коґенерації. Усі ці ресурси нині не ви­користовуються. Без належного законодавчого регулювання масштабного використання цих енергоносіїв не відбудеться.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ:

1. Владимиров А.М. і  ін. Охорона навколишнього середовища. Харків : 2009.

2. Болбас М.М. Основі  промислової екології. Київ : 2007.

3. Основи соціоекології./За  ред. проф. Бачинського Г. О.  — К.: Вища школа, 2010.