Потенціал енергозбереження в Україні

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВСТУП

ПОТЕНЦІАЛ ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ В  УКРАЇНІ.

  Безсистемна і надто повільна структурна перебудова економіки України, висока внаслідок технологічної відсталості енергоємність основних видів продукції, великі обсяги імпорту енергоносіїв, критична зношеність основних фондів на електричних станціях є головними чинниками непомірно високого рівня витрат паливно-енергетичних ресурсів, що веде країну до економічної кризи, руйнації продуктивних сил та соціального збурення в суспільстві.

  Поряд зі структурною перебудовою економіки для успішного вирішення проблеми енергозабезпечення необхідно реалізувати низку організаційно-правових і технічних заходів з енергозбереження. За одночасної реалізації організаційно-правових заходів і суттєвих змін структури економіки обсяги споживання енергоресурсів можна скоротити у 2-3 рази.

  Однак виключно організаційними заходами проблеми енергозбереження не вирішуються, адже основний потенціал розв'язання їх мають технічні заходи, які можна розглядати як другий етап програми енергозбереження. Цей етап передбачає значні капіталовкладення як в енергозбереження, так і в удосконалення енергетичної техніки та енергоефективного обладнання. Питомі капіталовкладення на створення 1 кВт встановленої потужності у 3-4 рази більші, ніж на 1 кВт зекономленої. Тому енергозбереження має більш високий пріоритет в порівнянні з модернізацією енергетики. Але неможливо буде обійтися без приросту енергетичних потужностей, тобто необхідне інвестування і енергозбереження, і розвитку енергетики.

  Основний потенціал енергозбереження зосереджений у найбільш енергомістких галузях економіки. Змістом заходів в цих галузях є модернізація обладнання, оновлення технологічних процесів та застосування нових ресурсоощадних матеріалів. Це дозволить, окрім економії ресурсів, підвищити також якість виробів, що важливо для виходу на західні ринки.

 

1.НЕТРАДИЦІЙНІ ДЖЕРЕЛА ЕНЕРГІЇ В УКРАЇНІ

  Зважаючи на ресурси енергоносіїв, вітчизняну інфраструктуру, кліматичні та геологічні умови, та з огляду на світовий рівень енергетичних технологій, в нашій країні доцільно масштабно розвивати і впроваджувати сучасні технології використання поновлюванихта нетрадиційних (альтернативних) джерел енергії. Ці джерела енергії практично не завдають шкоди довкіллю. Окрім того, їх не потрібно видобувати, купувати і транспортувати, бо вони є результатом дії сонячного випромінювання на фізичні, хімічні та біологічні процеси, що повсюдно відбуваються на Земній кулі, а з цього випливає їх практична невичерпність та поновлюваність.

  До поновлюваних джерел енергії відносять енергію сонячного випромінювання, вітру, річкових потоків, морських хвиль, енергію, акумульовану в довкіллі та біомасі. Сюди ж належить також енергія припливів та тепло глибинних шарів Землі — геотермальна енергія.

  Аналіз кліматичних умов і ресурсів поновлюваних джерел в Україні, а також сучасний досвід їх використання в передових країнах світу дозволяє визначити перспективним для модернізації українського ПЕК на найближчі 20—25 років розвиток і промислове використання наступних енерготехнологій:

  - у галузі генерування електроенергії та комбінованого виробництва електричної та теплової енергії—вітроенергетики, гідроенергетики, геотермальних ТЕС та ТЕЦ, ТЕЦ на базі вугільного метану, біогазу, біомаси, а також некондиційного природного газу, супутніх горючих газів нафтовидобування і нафтопереробки, горючих газів техногенного походження та інших місцевих нетрадиційних видів палива;

  -  у галузі виробництва теплової енергії — геліоенергетики та теплонасосної техніки.

 

 

 

1.1 ВІТРОЕНЕРГЕТИКА

  Впродовж року на планету надходить енергії в 15 тис. разів більше від обсягів нинішнього споживання всіма країнами світу. На енергію вітру перетворюється близько 3% енергії сонячного випромінювання, а отже, ресурси енергії вітру на Землі приблизно у 50 разів більші за сумарні енергетичні потреби людства.

  Енергію вітру людина використовує з незапам'ятних часів, спочатку це був парус, потім вітровий млин. Сучасні вітряки, що виробляють електрику, з'явились лише в ХХ столітті. У 30-х роках у Криму була побудована найбільша вітрова електрогенеруюча установка (ВЕУ) потужністю 100 кВт, незабаром була спроектована ВЕУ потужністю 5 тис. кВт, але війна перервала цей проект. Інтенсивному розвитку вітроенергетики великою мірою сприяла її комерціалізація та державна підтримка, у першу чергу, правова. Сучасні ВЕУ мегаватного класу потужності за термін їх експлуатації спроможні до 3-4 разів повернути затрачені на них кошти.

  Найчастіше суспільству нав'язується думка, що вітро¬енергетика має вкрай малий потенціал, що вона неконкурентоспроможна, потребує великих площ, розлякує і нищить птахів, негативно діє на людей і тварин, генеруючи інфразвук тощо. Це не так. Із нетрадиційних джерел енергії кращі в порівнянні з вітроенергетикою економічні результати можуть забезпечити лише ГЕС середньої та великої потужності, та й то не завжди. У тих країнах, де в собівартості враховуються повні витрати, тобто на функціонування АЕС і ТЕС не надається відкритих і прихованих субсидій чи дотацій із державного бюджету, як це робиться в Україні, економічні результати свідчать на користь вітроенергетики. Так в США собівартість електрики, виробленої на АЕС, становить 10-11 центів/кВт год, ТЕС- 9-10 цен-тів/кВт год, ВЕС – 4-5 центів/кВт год.

  ВЕУ потужністю 2-3 мегавата потребує ділянки 20х20 м. Оскільки такі ВЕУ не потребують об'єднання в систему, то ділянку можна підібрати будь-де.

  Розосередженість ВЕУ наближує джерело електроенергії до споживача.

  Щодо інфразвуку слід зазначити, що він може виникнути в разі дебалансу вітрового колеса при швидкості обертання, більшій за 180 об/сек. Оскільки навіть ВЕУ потужністю 100 кВт мають меншу швидкість обертання, то джерелом інфразвуку бути не можуть. Лише ВЕУ потужністю менше 20 кВт принципово можуть генерувати інфразвук, але установка з незбалансованим вітроколесом практично недієздатна, бо швидко виходитиме з ладу через вібраційні навантаження.

  Середньорічний приріст світової вітроенергетики становить в середньому 26—27% і є найвищим у порівнянні з іншими джерелами енергії. На кінець 2009 року загальна потужність світового вітроенергетичного парку досягла 59 322 МВт, за 30 років розвитку вона зросла майже у 30 тис. разів. Приріст потужності світового парку ВЕС за 2009 рік становив 11 769 МВт (25%). За подібних темпів приросту в 2010 році потужність світового парку ВЕС перевищить 70 тис. МВт, що дозволить забезпечити електрикою близько 300 млн. населення.

  Прогнозується, що після 2014 року електроенергією, виробленою вітроенергетичними парками, буде користуватися 80% населення ЄС.

  В останні роки приріст потужностей світового парку АЕС становить 1—2 тис. МВт/рік (0,3—0,6%). Загальна потужність АЕС зараз становить 360 тис. МВт і через виведення з експлуатації та довготривалий цикл будів¬ництва значного зростання нововведених потужностей АЕС не прогнозується.

  До цього часу всі прогнози щодо розвитку вітроенергетики не тільки виконувалися, але й перевиконувалися. На початку 90-х років прогнозувалося, що до кінця 2000 року потужність європейського парку ВЕС досягне 4 тис. МВт. Фактично ж в Європі на кінець 2000 року було введено в експлуатацію ВЕС загальною потужністю 12 800 МВт, тобто в 3,2 рази більше, ніж прогнозувалося.

  Варто зазначити, що реальні обсяги використання енергії вітру будуть ще більшими, оскільки в звітах не враховується некомерційне використання вітротехніки малої потужності (менше 50 кВт), а також тієї, яка не генерує електричну енергію, а виконує функцію механічного приводу, наприклад, насосів для сільськогосподарської техніки, підйому води та нафти, компресорів тощо.

  Набагато більшої ефективності вітроенергетичних установок можна досягти за умов реалізації їх будівництва в межах проектів спільного впровадження -шляхом продажу сертифікатів на викиди парникових газів. Згідно з Кіотським протоколом, для здешевлення ВЕС ми можемо використати ще й квоти України на міжнародну торгівлю викидами парникових газів. Кошти, які можна отримати, не є позиками, а тому ВЕС, побудовані за ці гроші, будуть рентабельними з першого дня експлуатації.

  Освоєння вітроенергетики в Україні розпочате. Але в нашій країні налагоджене виробництво застарілої вітротехніки — USW 56-100, яка була сконструйована в 1970 р. в США для унікально високого вітропотенціалу Каліфорнії, де середньорічна швидкість вітру перевищує 8 м/с. В Україні площ з таким потенціалом вітру немає, а тому USW 56-100 не спроможна досягти рівня рентабельності виробництва електроенергії.

  Налагодження виробництва вітротехніки в Україні призведе до створення нових робочих місць, зниження собівартості генерованої ВЕС електрики, підвищення їх рентабельності, зменшення сум кредитів. Суттєвого зниження капітальних вкладень на спорудження можна досягти також за рахунок спорудження ВЕС поблизу ГЕС, ГАЕС, ТЕС і навіть зупиненої ЧАЕС з метою спільного використання трансформаторних підстанцій, ЛЕП, доріг, ліній диспетчерського зв'язку тощо. За оцінками «Укргідропроекту», спираючись на інфраструктуру ЧАЕС і Київської ГЕС/ГАЕС, на акваторії, островах і в прибережній зоні Київського моря можна спорудити ВЕС загальною потужністю близько 5 тис. МВт.

  Термін окупності вітроенергетичної установки, залежно від місцевості, забезпеченості комунікаціями, потужності установки тощо, становить від 3 до 8 років.

  Вітроустановки виробляють електроенергію практично без забруднення довкілля, але вплив на нього мають: відведення під будівництво значних територій та зміни ландшафту, шумові ефекти, радіоперешкоди.

  Проблема зменшення шумів розв'язується шляхом розташування вітроустановок на значних відстанях (допустимих за рівнем шуму - 40-50 децибелів) від житла. Отже, відстань від вітроагрегату до житла має становити 150 м, вітростанції - 250 м.

  Найбільшу перевагу для будівництва вітроенергетичних станцій (ВЕС) великої потужності віддають таким регіонам, як Крим, Карпати, узбережжя Чорного та Азовського морів, Донбас, проте це не означає, що в інших регіонах розвиток вітроенергетики не має великого значення.

  Значною перевагою ВЕС над ТЕС і АЕС є те, що капітальні витрати практично не "омертвляються", оскільки вітроустановка починає виробляти електроенергію через 1-3 тижні після її завезення на місце встановлення.

 

1.2 ГІДРОЕНЕРГЕТИКА

  Використання енергії потоків води теж відоме віддавна. Досвід багатьох країн доводить, що використання потенціалу малих річок на малих та мікро-ГЕС допомагає вирішити проблему поліпшення енергопостачання численних споживачів. Найбільш ефективні малі ГЕС, створені на існуючих гідротехнічних спорудах. В Україні налічується понад 63 тис. малих річок. Їх гідроенергетичний потенціал складає 30% від загального технічного потенціалу всіх річок України. На території України незадіяні ресурси гідроенергії менші від ресурсів енергії вітру, але цінні нижчими затратами та можливістю регулювання часу вироблення електроенергії.

  Досвід деяких держав свідчить, що освоєння потенціалу малих річок з використанням малих ГЕС і міні-ГЕС допомагає вирішити проблему поліпшення енергопостачання. Найбільш ефективними є малі ГЕС, які будуються на наявних гідротехнічних спорудах.

  Серйозну увагу приділяють підвищенню економічної ефективності малих ГЕС за рахунок спрощення їх проектування, будівництва та експлуатації, типізації проектних рішень, стандартизації устаткування та повної автоматизації роботи ГЕС. Енергетичні установки використовують, як правило, потенціальну або кінетичну енергію річок.

  Зіставити вартості електроенергії міні-ГЕС дуже важко, оскільки вартість виробленої електроенергії залежить від таких факторів:

- місце будівництва та трудовитрати па будівництво;

- багатофункціональність інженерних споруд (дамба та інші гідротехнічні споруди можуть дути головними об'єктами для зрошування, водопостачання району і тільки в другу чергу для міні-ГЕС);

-  умови фінансування;

-  вплив на довкілля та соціальні умови;

-  потужність турбіни.

  Через зазначені причини вартість електроенергії змінюється в кожній місцевості. Однак слід зазначити, що вартість електроенергії, виробленої на міні-ГЕС, майже в 10 разів вища, ніж вироблена на гідротурбінах великої потужності, і становить від 4,6 цента за 1 кВт·год і більше.

  Чиста технологія вироблення електроенергії є основою зниження викидів CО2 та інших техногенних сполук.

  Слід зазначити, що негативний вплив на довкілля, характерний для великих ГЕС (порушення теплового, гідравлічного та кліматичного стану місцевості), не характерний для міні-ГЕС, які використовують природні водяні напори без необхідності будівництва масштабних гідротехнічних споруд.

  Основною гідрологічною характеристикою є середній багаторічний стік, або норма річного стоку.

Найбільшою водоносністю відрізняються річки Карпат, стік яких значною мірою залежить від  висоти басейна.

  При використанні енергетичних ресурсів малих річок велике значення має стан льодоставу на річках взимку. Це особливо важливо для мікро-ГЕС. які використовують кінетичну енергію потоку річок.

  З початку 20-х років в Україні нараховувалося 84 гідроелектростанції загальною потужністю 4000 кВт, а наприкінці 1929 року - вже 150 станцій загальною потужністю 8400 кВт, серед них Вознесенська (840 кВт), Бузька (570 кВт), Сутиська (1000 кВт) та ін. 1934 року було введено в експлуатацію Корсунь-Шевченківську ГЕС (2650 кВт), яка за своїми технічними показниками була однією з найкращих станцій того часу.