Пользовательского поиска

 Возобновляемые источники энергии
Возобновляемые источники энергии В последние годы как в научно-технической литературе, так и в популярных изданиях появляются публикации о нетрадиционных возобновляемых источниках энергии (НВИЭ). Оценки возможностей их широкого применения колеблются от восторженных до умеренно пессимистических.
В начале XXI века энергетический баланс мира складывался следующим образом: ископаемое топливо - 85% , атомная энергия - 6%, возобновляемые источники энергии (включая крупные ГЭС) - 8%.
В производстве электроэнергии доля возобновляемых источников энергии (ВИЭ) существенно меньше. Без крупных ГЭС в целом по миру она составляет всего около 1,6%. Но в ряде развитых стран доля ВИЭ в производстве электроэнергии значительно больше: Дания - более 12%, Италия - 2,8%, Испания - 2,7%, Германия - 2,7%, Чили - 2,7%, Швеция - 2,5%, Великобритания - 2,4%, США - 2,2%.
Понятие ВИЭ объединяет очень широкий круг потенциальных источников энергии, среди которых - солнечная энергия, энергия ветра, энергия малых рек, энергия биомассы и другие.

Преимущества и недостатки ВИЭ

Преимуществом ВИЭ прежде всего является сам факт их неисчерпаемости. Запасы ископаемого топлива ограничены, а значит, его стоимость со временем будет возрастать. Эти запасы в мире распределены крайне неравномерно, что приводит к напряженности между странами. Ограничены и запасы дешевого урана - основного сырья для АЭС.
Вместе с тем, существенным недостатком большинства ВИЭ является малая удельная плотность энергии, приходящейся на единицу воспринимающей площади или объема соответствующего устройства. Максимальная плотность потока солнечной радиации в земных условиях не превосходит 1 кВт/м2; плотность энергии в потоке ветра при скорости 5 м/с составляет всего около 70 Вт/м2, а при скорости 10 м/с - около 600 Вт/м2. Это означает, что для получения от установки, использующей ВИЭ, значительной мощности, она должна иметь большие габариты, высокую материалоемкость и стоимость.
Вторым недостатком, присущим большинству ВИЭ, является непостоянство поступающей энергии во времени. Это означает, с одной стороны, что коэффициент использования установленной мощности значительно ниже единицы, а также то, что для удовлетворения потребителей это непостоянство должно учитываться. Так, автономная энергоустановка с ВИЭ должна иметь в своем составе либо аккумуляторы, либо установку-дублер, работающую на традиционном топливе.

Аргумент "за"

Сегодня основным аргументом в пользу применения ВИЭ является их экологическая чистота. Для развивающихся стран ВИЭ имеют прежде всего социальное значение, ибо для сельского населения в отдаленных районах они являются сегодня единственно возможными источниками энергии.
Использование ВИЭ в особо благоприятных случаях может оказаться конкурентоспособным экономически. Это относится к территориям, не обеспеченным централизованным энергоснабжением и использующим дорогое привозное топливо. В этих случаях использование ВИЭ имеет также большое социальное значение, увеличивая надежность энергоснабжения. Для рекреационных зон решающим фактором может оказаться экологическая чистота ВИЭ. Наконец, перспективы внедрения ВИЭ окажутся значительно более благоприятными, если, с учетом перспективы, на государственном уровне будут приняты законы, поддерживающие применение ВИЭ. В ряде развитых стран мира такое покровительственное законодательство уже успешно используется.

Ветроэнергетика

Использование энергии ветра - чрезвычайно динамично развивающаяся отрасль мировой энергетики. Суммарная установленная мощность ветроэнергетических установок (ВЭУ) в мире в 2005 году достигла 31,1 ГВт. Странами-лидерами по установленной мощности (ГВт) ВЭУ являлись: Германия - 12, Испания - 4,8, США - 4,7, Дания - 2,9, Индия - 1,7. Тенденцией последних десятилетий является непрерывный рост единичной мощности сетевых ВЭУ. В мире имеется более десятка крупных фирм, специализирующихся на разработке агрегатов мегаваттного класса. Используются различные типы регулирования турбин, защиты от штормового ветра, привода генератора, типов генераторов и т. п. При благоприятных характеристиках ветра стоимость электроэнергии, вырабатываемой крупной ветровой фермой, приближается к стоимости на топливных электростанциях.

Малая гидроэнергетика

К малым ГЭС условно относят гидроэнергетические агрегаты мощностью от 100 кВт до 10 МВт. Меньшие агрегаты относятся к категории микро-ГЭС. Суммарная мощность малых ГЭС в мире сегодня превышает 70 ГВт. Малая гидроэнергетика за последние десятилетия заняла устойчивое положение в электроэнергетике многих стран мира. В ряде развитых стран установленная мощность малых ГЭС превышает 1 млн кВт (США, Канада, Швеция, Испания, Франция, Италия). Они используются как местные экологически чистые источники энергии, работа которых приводит к экономии традиционных топлив, уменьшая эмиссию диоксида углерода. Лидирующая роль в развитии малой гидроэнергетики принадлежит КНР, где суммарная установленная мощность малых ГЭС превышает 13 млн кВт.
Сегодняшние разработки малых ГЭС характеризуются полной автоматизацией, высокой надежностью и полным ресурсом не менее 40 лет.

Солнечная энергия

Наиболее просто использовать солнечную энергию для получения тепла для горячего водоснабжения. Солнечные водонагревательные установки (СВУ) широко распространены в странах с жарким климатом. В Израиле закон требует, чтобы каждый дом был оснащен СВУ.
В США СВУ повсеместно используются для подогрева воды в бассейнах. Основным элементом СВУ является плоский солнечный коллектор, воспринимающий солнечную радиацию и преобразующий ее в полезное тепло. Поэтому обычно масштаб использования СВУ оценивают площадью установленных солнечных коллекторов. В Европейских странах к концу 2000 г. действовало 11,7 млн м2 коллекторов. Для преобразования солнечной энергии в электроэнергию могут быть использованы как термодинамические методы, так и прямое преобразование с помощью фотоэлектрических преобразователей (ФЭП). Сегодня в США работают семь электростанций общей мощностью 354 МВт(э), использующих параболоцилиндрические концентраторы солнечной радиации и термодинамический метод преобразования. Рынок ФЭП развивается весьма динамично. Суммарная мощность установленных в мире ФЭП в 2005 году превысила 500 МВт. Это обусловлено принятием в ряде стран национальных программ, предусматривающих широкое внедрение ФЭП ("100 тысяч солнечных крыш" в Германии, "100 тысяч солнечных крыш" в Японии, "1 млн. солнечных крыш" в США). Япония и Германия прогнозируют в ближайшие годы выход на годовые объемы производства до 500 МВт каждая. Массовое производство ФЭП ведет к их удешевлению.

Энергия биомассы

По некоторым данным вклад биомассы в мировой энергетический баланс составляет около 12 % , хотя значительная доля биомассы, используемой для энергетических нужд, не является коммерческим продуктом и, как результат, не учитывается официальной статистикой. В странах Европейского Союза вклад биомассы в энергетический баланс в среднем составляет около 3%, но с широкими вариациями: в Австрии - 12%, в Швеции - 18%, в Финляндии - 23%.
Первичной биомассой являются растения, произрастающие на суше и в воде. Биомасса образуется в результате фотосинтеза, за счет которого солнечная энергия аккумулируется в растущей массе растений.
Для энергетических целей первичная биомасса используется в основном как топливо, замещающее ископаемое топливо.
Наряду с первичной растительной биомассой значительный энергетический потенциал содержится в отходах животноводства, твердых бытовых отходах и отходах различных отраслей промышленности. Использование этого потенциала возможно термохимическими или биохимическими методами. В первом случае речь идет в основном о твердых бытовых отходах, которые либо сжигаются, либо газифицируются на мусороперерабатывающих фабриках. Во втором случае сырьем является навоз или жидкие бытовые стоки, которые перерабатываются в биогаз.

Альтернатива для спасения

Все названные ВИЭ могут составить существенную конкуренцию традиционным энергоносителям, используемым в Украине.
Нынешняя ситуация с энергообеспечением в Украине очень похожа на существовавшую в Дании до 1976 года, когда та была чрезвычайно бедной европейской страной, поскольку большинство средств расходовалось на приобретение энергоресурсов. С 1976 года правительство Дании взяло курс на интенсивное развитие ТЭК. Масштабно внедряя ветро- и гелиоэнергетику, технологии использования биомассы, биогаза и энергосбережения в производстве, Дания за три пятилетки превратилась из бедной страны в богатую, ее население имеет высокий уровень социальной защищенности, а правительство осуществляет на мировой арене независимую политику.


Удачный выбор, № 51 от 01.02.2007
Турченко Дмитрий Кузьмич, профессор Донецкого государственного университета управления
PageRank Button Яндекс цитирования