Альтернативна енергетика: проблеми та перспективи розвитку

Геотермальна енергетика

Низка країн має значний  потенціал геотермальної енергії, яку можна успішно використовувати  для опалення й гарячого водопостачання, а також для виробництва електроенергії. Така енергія успішно використовується у таких країнах, як США (у районі Гейзерс побудована одна з найпотужніших у світі геотермальних електростанцій 1 400 МВт), Ісландія, Нова Зеландія, Франція, Угорщина та інші. Сучасні геотермальні установки виробляють електроенергію за допомогою циркуляції глибинних геотермальних вод з повним або частковим поверненням відпрацьованої води під землю, що запобігає виснаженню запасів геотермальних вод.

 Геотермальну енергію можна використовувати не лише для виробництва електроенергії, але й для створення оптимального теплового режиму в приміщеннях. Так, із заглибленням у землю на глибину від 3 до 5 м температура ґрунту складає 10-13°С і вище. За допомогою теплообмінників та теплонасосних установок зовнішнє повітря подається до повітропроводів, розташованих на глибині 3 м, а потім до приміщення. Завдяки такій системі вентиляції заощаджується 50-70 % тепла.

 Енергія біомаси

Досить перспективним  сьогодні є використання енергії  біомаси. Терміном біомаса називають  побічну продукцію та відходи  біологічного походження, що можуть використовуватись  як паливо для виробництва енергії. До таких енергетичних біоресурсів  відносять: дрова та відходи деревини, солома та стебла сільськогосподарських  культур, тверді побутові відходи, біогаз, який можна виробляти з гною та тваринного посліду тощо. Частка біомаси  в загальному споживанні первинних енергоносіїв у США складає 3,2 %, Данії – 8,3 %, Австрії – 12 %, Швеції – 18 %, Фінляндії – 23 %, а в Україні – менше 1 %. Нині використання біомаси як палива в нашій країні становить близько 1 млн т умовного палива на рік. Головним чином це – дрова та відходи деревини [2, с. 28].

 Альтернативна гідроенергетика

До альтернативної гідроенергетики  відносяться приливні, хвильові електростанції, використання енергії малих рік. Малими гідроелектростанціями вважаються ті, які виробляють менше 10 МВт. Малі гідроелектростанції зазвичай володіють  всіма перевагами великих, але при  цьому надають можливість подавати енергію децентралізовано. Малі ГЕС  також вигідно відрізняються  відсутністю деяких недоліків, притаманних  великим станціям. Це, наприклад, зменшення  або повна відсутність негативного  впливу на навколишнє середовище.

 Мала енергетика дозволяє кожному регіону використовувати власні ресурси. На даний час у світі експлуатується кілька тисяч малих гідроелектростанцій. Малі станції виробляють електроенергію в тих випадках, коли рівень води в річці достатній для цього. Якщо мала гідроелектростанція доповнена акумуляторною системою, то існує можливість накопичення отриманої енергії, що допомагає уникнути перебоїв у подачі електроструму. Особливий інтерес мала гідроенергетика представляє для країн, що розвиваються, оскільки не вимагає складного і дорогого устаткування.

4. Світова практика використання альтернативних джерел енергоресурсів

Розвиток альтернативної енергетики потребує значних капіталовкладень, тому масштабні енергетичні проекти, такі, як побудова сонячних та вітроелектростанцій, можуть реалізовуватись лише за державної  підтримки. Такі розвинуті країни, як США, Німеччина, Японія, Данія, у своїй  енергетичній політиці приділяють значну увагу розвитку альтернативного  сектору енергетики.

 Зокрема, США лише у 2008 р. інвестували в розвиток альтернативної енергетики 24 млрд дол., що складає 20 % від загального обсягу інвестицій. Енергокомпаніями США вже встановлено більше 400 МВт сонячних теплових електростанцій, які забезпечують електрикою 350 000 чоловік і заміщують еквівалент 2,3 млн барелів нафти на рік. За допомогою встановлених на будівлях фотоелементів 1,5 млн американських будинків забезпечуються електроенергією та теплом за рахунок сонячної енергії. На сьогодні за допомогою вітру в США виробляється лише 1 % від усієї електроенергії. Планується до 2020 р. підвищити цей показник до 15 %.

 Президент США Барак Обама заявив про наміри подвоїти виробництво енергії з альтернативних джерел у наступні три роки за допомогою надання податкових пільг на суму 2,3 млрд дол. для компаній, що працюють на ринку альтернативної енергетики. Показовим є той факт, що у другому розділі Плану Полсона (план заходів по подоланню наслідків фінансової кризи 2007‑2008 рр.) йдеться про надання значних пільг для компаній, які займаються альтернативною енергетикою. Закон передбачає продовження до 2016 р. 30-відсоткових податкових пільг компаніям-виробникам обладнання для фотоелектричних та термальних електростанцій, що особливо важливо для великих проектів, наприклад, будівництва сонячних полів або нових фабрик з виробництва новітніх фотоелектричних елементів. Також надається 30-відсоткове пільгове відрахування при введенні в дію нових повітряних турбін невеликої потужності. На ці пільги можуть претендувати не тільки фірми, що будують нові електростанції, але й заводи і фабрики, які планують перейти на автономне енергопостачання, а також кожен громадянин, який встановлює альтернативні системи енергопостачання.

 В основі енергетичної політики Європейського Союзу лежить суттєве розширення частки альтернативної енергії в структурі паливно‑енергетичного комплексу країн-членів. Згідно з прийнятими в ЄС документами, до 2020 р. не менш, ніж 20 % всієї електроенергії, яка споживається в країнах ЄС, має вироблятися з використанням відновлюваних джерел енергії, передусім, вітру, сонця та води. Сьогодні ця частка в Європі в середньому не перевищує 7 %. В окремих європейських країнах показники використання альтернативних джерел енергії суттєво відрізняються, кожна країна, яка незабезпечена власною нафтою та газом, використовує ті ресурси, якими володіє в достатній кількості. Наприклад, у середньому в Європі на долю гідроелектростанцій припадає лише 2 % виробленої електроенергії, а в Швеції ця частка може становити 50 %, у Фінляндії – 15-20 %. У Данії 20 % всієї енергії виробляється на вітрових генераторах.

 Одним із світових лідерів у використанні альтернативної енергії є Німеччина, де 7 % усієї енергії, яка споживається, виробляється з використанням відновлюваних джерел енергії, при цьому 4 % припадає на вітрові генератори. Однією з причин цього є цілеспрямована політика держави щодо розвитку альтернативної енергетики. Так, кілька років тому в країні було прийнято закон, мета якого – розширення масштабів альтернативної енергетики. Він передбачає, що всі оператори, наприклад, сонячних батарей, отримують від уряду компенсацію в розмірі 50‑52 євроценти за кожну вироблену кіловат-годину електроенергії. Для інших установок – вітрових генераторів та гідротурбін – діють більш низькі тарифи. Уряд Німеччини гарантує збереження таких тарифів протягом наступних 20 років. Крім цього, деякі міські та селищні ради надають таким операторам позики на пільгових умовах.

 У Швеції геотермальна система як засіб обігріву житлових приміщень є невід'ємною частиною новоспорудженого будинку. У цій країні експлуатується більше 300 тис. геотермальних систем. У Фінляндії геотермальними системами обладнані 12 тис. будинків. 2 тис. шведських систем для обігріву будинків закупила Естонія.

5. Альтернативна енергетика в Українському Причорномор’ї: стан та перспективи розвитку.

В Україні загальний річний технічно досяжний енергетичний потенціал  альтернативних джерел енергії в  перерахунку на умовне паливо становить  близько 63 млн тонн. Частка енергії добутої за рахунок альтернативних джерел становить сьогодні близько 3 %. Згідно з українською енергетичною стратегією до 2030 р. частку альтернативної енергетики на загальному енергобалансі країни буде доведено до 20 %. Основними та найбільш ефективними напрямами відновлюваної енергетики в Україні є: вітроенергетика, сонячна енергетика, біоенергетика, гідроенергетика, геотермальна енергетика.

Для Українського Причорномор'я  перспективи розвитку альтернативної енергетики пов'язані в першу  чергу з використанням ресурсів вітру, сонця, енергії біомаси та геотермальної енергії.

Реальні масштаби розвитку вітроенергетики в Українському Причорномор’ї можуть забезпечити  паливний еквівалент більш, ніж 27 млн т умовного палива. У приморських регіонах середньорічна швидкість вітру перевищує 5 м/с, що робить ці регіони найбільш ефективними з точки зору використання енергії вітру. Для спорудження ВЕС на морських платформах може бути використана практично вся площа Азовського моря, а в Чорному морі лише в Одеській області є можливість розмістити ВЕС установленою потужністю до 20 тис. кВт. Сьогодні в Україні працює шість вітрових електростанцій, більшість яких розташована в причорноморських регіонах: Аджигольська, Асканієвська, Донузлавська, Новоазовська, Лакська ВЕС. Їхня загальна потужність, що генерується, становить більше 70 МВт.

Потенціал геліоенергетики  в причорноморських регіонах – близько 1400 кВт год/м2, що знаходиться на одному рівні з країнами, які активно використовують сонячну енергію (США, Німеччина, Швеція тощо), і дає можливість зекономити щорічно близько 2,5 млн т умовного палива. Слід зазначити, що середньорічний потенціал сонячної енергії в Україні (1235 кВт год/м) є достатньо високим і набагато вищим ніж, наприклад, у Німеччині – 1000 кВт год/м, Польщі – 1080 кВт год/м. Отже, існують достатньо потужні можливості для ефективного використання геліоустановок на території України.

За різними оцінками потенційні ресурси геотермальної енергії  в Україні зможуть забезпечити  роботу геотермальних електростанцій (ГТЕС) загальною потужністю до 200-250 млн кВт (при глибинах буріння свердловин до 7 км та періодах роботи станції 50 років) і систем геотермального теплопостачання загальною потужністю до 1,2-1,5 млрд кВт (при глибинах буріння свердловин до 4 км і періодах роботи систем 50 років). Причорноморський регіон володіє достатньою кількістю ресурсів для використання геотермальної енергії. Достатньо потужні геотермальні установки можуть забезпечувати енергією та теплом Одеську, Херсонську, Миколаївську, Донецьку області та АР Крим.

6. Альтернативна енергетика АР Крим.

Використання потужного  потенціалу альтернативних джерел енергії  в АР Крим, одному з проблемних регіонів з точки зору забезпечення електроенергією, є стратегічно важливим, оскільки лише 8 % потреб в енергоресурсах покривається за рахунок власних потужностей. 92 % електроенергії надходить в АР Крим з материкової частини України  по мережі ліній електропередачі  напругою 220 і 330 кВт, загальна перепускна потужність яких становить 1280 МВт. Істотне  зношення наявних електричних мереж  призводить до значних втрат енергії  при передачі.

За оцінками українських  експертів у сфері сонячної енергетики, найбільш ефективним є розміщення геліоустановок на Південному березі Криму, на Причорноморській та Приазовській низовинах. Найбільш сприятливий  період їх роботи – квітень-вересень, а на Південному березі Криму –  квітень-жовтень, коли переважає ясна погода, а добова сумарна радіація становить 13,2-32,5 мДж/ м2. Середньорічна кількість сумарної сонячної радіації, що поступає на 1 м поверхні, на південні території України, зокрема АР Крим, сягає 1400кВт год/ м2.. Тривалість сонячних годин протягом року у степовій зоні, на морських узбережжях України сягає 2300-2400 годин на рік, максимальне сонячне сяйво у Кримських горах – 2453 години за рік (Карабі – Яйла).

На сьогодні у Сімферополі  успішно працює геліоустановка, яка  в неопалювальний сезон тривалістю 7 місяців повністю забезпечує гарячою  водою готель „Спортивний”, її робота дає економію приблизно 400 тон у. п. на рік. Австрійська компанія „Active Solar GmbH” має намір реалізувати пілотний проект з будівництва першої кримської сонячної електростанції потужністю у 20 МВт на території Сімферопольського району поблизу села Джерельне та поряд з високовольтним об'єктом компанії „Крименерго”. На сьогодні в Криму завершається спорудження першої в країні дослідно‑промислової геліостанції поблизу селища Щолкіно у східній частині Криму.

АР Крим є одним із перспективних  районів в Українському Причорномор’ї  для розвитку геотермальної енергетики. Глибини пробурених свердловин тут  невеликі: до 2000 м; температура термальних вод на гирлі 50-70°С, їх мінералізація  – 20-70 г/л. На сьогодні низькопотенційні геотермальні енергоресурси Криму використовуються для теплопостачання. Запаси геотермальної енергії здебільшого сконцентровані в Тарханкутському районі та Керченському півострові. Для покращення енергопостачання у Криму заплановано будівництво геотермальних електростанцій потужністю по 6 МВт – у західній частині півострова, де на глибині 4 км є вода з температурою 250° С. Їх загальна потужність становитиме більше 100 мВт.

Узбережжя Чорного та Азовського морів, Південний берег Криму  відзначаються найвищим вітроенергетичним  потенціалом. Тут протягом року сприятливі умови для вітровикористання  та ефективної роботи потужних  вітроелектростанцій  та автономних вітроенергоустановок. Узимку енергетичні ресурси вітру найбільші на узбережжі Чорного та Азовського морів, середня швидкість вітру сягає 7-8 м/с. Відповідно, тривалість робочої швидкості вітру понад 3 м/с у цей сезон у південних регіонах найбільша і становить до 1400-1600 годин за зиму у східних та південних районах. Питома потужність вітрової енергії на узбережжі Чорного та Азовського морів найбільша і становить 471-597 Вт/м2.

Відповідно до Державної  програми будівництва вітрових електростанцій, АР Крим визначена територією пріоритетного  розвитку вітроенергетики в Україні, оскільки володіє досить великим вітропотенціалом і вільними територіями для будівництва ВЕС. Так, на сьогодні на півострові виробляється 70 % енергії від усіх вітроенергетичних потужностей України. І найбільш перспективними для створення об’єктів відновлювальної енергії в регіоні визначені Керченське і Тарханкутське узбережжя.

У 90-ті роки в Україні почалося інтенсивне освоєння енергії вітру  на основі випуску промислових вітрогенераторів ВО „Південний машинобудівний завод” у Дніпропетровську. У 1994 р. на березі озера Донузлав почала діяти перша черга Донузлавської ВЕС. Неподалік від Євпаторії у селищі Новоозерному також введено в дію потужну ВЕС. Ще одна електростанція цього типу працює поблизу селища Чорноморського. Розпочато будівництво ВЕС потужністю 500 мВт на сході Кримського півострова. Поряд з малою вітроенергетикою розвивається і велика. Створюються вітроенергетичні установки (ВЕУ) потужністю 2 000 кВт і більше, які могли б підключатися до енергосистем.

У Криму виробництвом вітрової енергії зайняті 4 державні підприємства: „Донузлавська вітрова електростанція”, „Східно-Кримська ВЕС” та 7 вітроелектростанцій, з яких працюють тільки чотири – „Донузлавська”, „Лакська”, „Прісноводненська” і „Тарханкутська”. На усіх станціях встановлено 521 вітрова електроустановка, серед яких домінують ВЕУ USW56-100 (512 одиниць або 98,7 %) потужністю 107,5 кВт, та 9 агрегатів Т 600-48 потужністю 600 кВт. Загальний обсяг фінансування підприємств вітроенергетики Криму з державного бюджету за період з 01.01.2006 р. до 01.10.2008 р. склав 79008,80 тис. грн.