Использование нетрадиционных источников энергии в Украине: проблемы и перспективы

Поэтому сейчас уже можно  говорить о перспективах их массового  применения, что актуально в условиях ограниченности запасов традиционных источников и экологической ситуации.

Основным преимуществом  возобновляемых источников является их экологическая чистота и неограниченность. Энергия солнца, ветра, геотермальная, приливная неограниченны, в отличии от запасов нефти и газа. Поэтому рано или поздно система энергоснабжения всех стран будет вынуждена переходить на возобновляемые источники. Но современная, уже сложившаяся система экономических отношений и энергосистема, а так же стоимость мощных установок, использующих альтернативные источники энергии, делает этот переход очень дорогим. К тому же генераторы, использующие определенные виды возобновляемой энергии (ветра, приливные, геотермальные) привязаны к определенным территориям, что сильно затрудняет их повсеместное использование. Еще очень важным является то, что электростанции, использующие альтернативные источники энергии, обладают сравнительно малой мощностью и не могут обеспечивать потребности промышленности, потребляющей большую часть производимой электроэнергии. Вложения в них окупаются далеко не сразу, поэтому без государственных программ массовое внедрение альтернативных источников энергии в нашей стране практически невозможно.[10]

За последнее десятилетие  интерес к этим источникам энергии  постоянно возрастает, поскольку  во многих отношениях они неограниченны. По мере того как поставки топлива  становятся менее надежными и более дорогостоящими, эти источники становятся все более привлекательными и более экономичными. Повышение цен на нефть и газ послужило главной причиной того, что мы вновь обратили свое внимание на воду, ветер и Солнце.[5]

В настоящее время вклад возобновляемых нетрадиционных источников энергии в общую энергетику Украины, в том числе Крыма, очень мал и составляет до 1% от всех видов ТЭК. Однако, анализ реального положения в централизованной энергетике и топливно-энергетическом комплексе Крыма, а также экологического состояния окружающей среды свидетельствует о возможностях и целесообразности более широкого использования на местах нетрадиционных экологически чистых источников энергии с целью экономии тепла и топлива на существующих традиционных теплоисточниках. Так, Национальной энергетической программой Украины предусматривается, покрыть к 2010 г. за счет нетрадиционных и возобновляемых источников до 10% потребности в энергии.

3.1. Использование  энергии ветра

Энергия ветра, являясь  производной энергии Солнца, образуется за счет неравномерного нагревания поверхности Земли. Каждый час Земля получает более 100 тыс. млн. кВт·ч энергии Солнца. Около 1-2 % солнечной энергии преобразуется в энергию ветра. Этот показатель в 50-100 раз превышает количество энергии, преобразованной в биомассу всеми растениями Земли.

Карпатский регион выделен  с использованием данных двух метеостанций: Пожежевской (Ивано-Франковская область, среднегодовая скорость-5,9 м/с ) и Плай (Закарпатская область-5,8м/с). Обе метеостанции расположены на территории с очень высокими отметками: Пожежевская-1451м и Плай-1330 м. Данные метеостанции основной сети Закарпатского региона показывают, что среднегодовые скорости ветра небольшие и составляют 1,4-3,4 м/с.

Причерноморский регион. Это полоса побережья шириной 25-30 км от границы с Румынией до Крыма. Данные сети метеостанций в этой полосе дают среднегодовые скорости ветра более 5 м/с.

Приазовский регион располагается  вдоль побережья Сиваша и Азовского  моря - от Перекопского перешейка до границы с Россией. Ширина полосы от 2-х до 25 км. Наибольшие значения показателей среднегодовой скорости ветра зафиксировано метеостанцией в г. Мариуполе- 6,1м /с.

Донбасский регион начинается от Луганска (среднегодовая скорость-5,7 м/с) и распространяется до соединения с Приазовским регионом. Регион выделен по данным 5 метеостанций и относится к центральной части Донецкого кряжа.

Крупнейшей ветростанцией на Украине  является Новоазовская ВЭС, расположенная  в районе села Безыменное Донецкой области.

В 1993г. в Крыму пущена в эксплуатацию и эффективно работает ветростанция, построенная при сотрудничестве американских и украинских специалистов. Ее мощность составляет 500 МВт . Успешно  функционирует Акташская ВЭС.[16]

Западно-Крымский регион распространяется вдоль западного побережья Крыма, где по данным метеостанций средняя скорость ветра составляет 5,4 м/с.

Восточно-Крымский регион. Это Керченский полуостров восточное предгорье  Крымских гор и часть Арабатской стрелки. В регионе три метеостанции, в том числе метеостанция Мысовое, где среднегодовые скорости ветра составляют 6,2 м/с.

Горный Крым. В горах и на южном  берегу Крыма очень компактная сеть метеостанций, данные которых дают довольно пеструю картину распределения  ветра, что характерно для горной местности. Первичный анализ показывает, что среднегодовые скорости около 5 м/с зарегистрированы на метеостанциях, открытых ветрам юго-западного направления и частично-Северного.

Харьковская зона определена по данным одной метеостанции (г. Харьков). Анализ данных и орографии местности свидетельствуют о возможности образования площадок возле города, особенно в северо-восточном направлении со скоростями ветра больше 5 м/с.

Полтавская зона выделена по данным одной метеостанции в г. Полтаве (5 м/с).

По инициативе Совета министров Автономной Республики Крым (АРК) в рамках программы TACIS, проводимой Европейской Комиссией, с участием фирм: SOGELERG INGENIERIE (Франция), Conphoebus (Италия) с использованием программы WAsP (фирма Riso, Дания) был создан ветроатлас Крыма первого уровня, где были определены наиболее перспективные площадки для строительства ВЭС в Крыму.

Суммарная площадь, на которой  целесообразно получение электроэнергии от ветроустановок, составляет около 20% всей площади Украины. Использование  ветроустановок для производства электроэнергии является наиболее эффективным и привлекательным способом утилизации ветровой энергии. Тем самым она будет способствовать уменьшению отрицательного влияния традиционной энергетики на экологию отдельных регионов, в том числе, таких напряженных, как Донбасс, курортных зон Крыма и, в целом, Черноморского и Азовского побережья.

Как видно из выше изложенного  материала, районирование территорий размещения ветроэлектростанций и оценка ветроэнергетических ресурсов в Украине ведется на основании среднегодовых скоростей ветра с общим орографическим анализом. Компьютерные технологии, позволяющие произвести детальные исследования в вопросах определения ветроэнергетического потенциала, не применялись. Исключение из этого составляет Крым, занимающий лидирующее положение в вопросах развития ветроэнергетики. [15]

 

 

3.2. Применение  энергии солнца

Энергия Солнца является источником жизни на нашей планете. Солнце нагревает атмосферу и поверхность Земли. Благодаря солнечной энергии дуют ветры, осуществляется круговорот воды в природе, нагреваются моря и океаны, развиваются растения, животные имеют корм. Именно благодаря солнечному излучению на Земле существуют ископаемые виды топлива. Солнечная энергия может быть преобразована в теплоту или холод, движущую силу и электричество.

Использование солнечного света и тепла - чистый, простой, и  естественный способ получения всех форм необходимой нам энергии. При  помощи солнечных коллекторов можно обогреть жилые дома и коммерческие здания и/или обеспечить их горячей водой. Солнечный свет, сконцентрированный параболическими зеркалами (рефлекторами), применяют для получения тепла (с температурой до нескольких тысяч градусов Цельсия). Его можно использовать для обогрева или для производства электроэнергии. Кроме этого, существует другой способ производства энергии с помощью Солнца - фотоэлектрические технологии. Фотоэлектрические элементы - это устройства, которые преобразовывают солнечную радиацию непосредственно в электричество.

Первая солнечная электростанция на территории Украины находится  в Крыму в Симферопольском  районе.

Солнечная электростанция в Крыму – это часть национального  проекта, согласно которому уже к 2015 году страна намерена сократить импорт энергоресурсов на 30%.

Автономная Республика Крым – это единственный украинский регион, где проект солнечной электростанции возможен к реализации и уже стал реальностью. Учитывая среднюю солнечную активность в Крыму – 274 дня, возможно получать в пересчете на тонны условного топлива – 0,38 млн тонн солнечной энергии.[6]

 

3.3. Использование  энергии биомассы

Получение энергии из биомассы (древесных и сельскохозяйственных отходов, соломы, навоза, органической части твердых бытовых отходов) является одной из наиболее динамично развивающихся отраслей во многих странах мира. Этому способствуют такие ее свойства, как большой энергетический потенциал и возобновляемый характер.

Технологии энергетического  использования биомассы находятся  в начале своего развития в Украине и имеют хорошие перспективы для коммерциализации в ближайшем будущем, особенно в свете резкого повышения стоимости природного газа.  

Украина уже давно  стремится интегрироваться в  Европу, поэтому активное развитие биоэнергетики как нельзя актуально. Кроме того, цены на природный газ постоянно растут, что также заставляет искать выход из трудного экономического положения. Сегодня, Украина потребляет биомассу преимущественно в виде древесного топлива, для отопления частных домов и в более чем 1000 промышленных котлов. В цифрах это составляет около 1 млн. у. т. ежегодно.[8]

3.4 Применение  энергии малых рек

Из экономически целесообразного  для освоения гидропотенциала малых  рек пока используется только 7—8%. Особая ценность энергии малых рек заключается в том, что они рассредоточены по всей территории Украины и преобладают в западных регионах, являющихся энергодефицитными. Дополнительные плюсы — наличие профессиональной школы гидроэнергетиков, одной из лучших в мире; значительный технический и промышленный потенциал турбомашиностроения и большой опыт строительства гидроэлектростанций, как в Украине, так и за рубежом. Кроме того, часть малых гидроэлектростанций (МГЭС), имеющих свои водохранилища, могут производить особо ценную пиковую электроэнергию.

Малая энергетика Украины  из-за ее незначительного удельного  веса в общем энергобалансе не может существенно влиять на условия  энергообеспечения страны. Однако эксплуатация малых ГЭС дает возможность вырабатывать около 250 млн. кВт/ч электроэнергии в год, что эквивалентно ежегодной экономии до 75 тыс. тонн дефицитного органического топлива.

В итоге, можно заметить, что в Украине нетрадиционная энергетика развита достаточно слабо  и нуждается в дальнейшем развитии.[12]

 

Раздел 4. Региональные особенности развития нетрадиционно энергетики

Регионы Украины в  разной степени обеспечены альтернативными  источниками энергии. Среди регионов Украины Автономная Республика Крым обладает наибольшим энергетическим потенциалом и опытом работ по использованию всех видов нетрадиционных и возобновляемых источников энергии.

Наиболее перспективными регионами для развития ветровой и солнечной электроэнергетики  являются Запорожская, Херсонская, Донецкая, Луганская области и Крым, а  также ряд областей на Западной Украине.  Эти регионы имеют также и достаточно высокий уровень солнечного излучения – 3-3,5 кВт/кв. м, силы ветра – 15-25 м/сек.

Украина располагает  мощными ресурсами ветровой энергетики в различных регионах. К таким  регионам относятся Азово – Причерноморская зона, Донецкая, Луганская, Запорожская область, регион Карпат. Здесь наблюдается максимум возможного использования энергии ветра.[13]

В Донецком экономическом  регионе существует “Новоазовская” ВЭС.

Над территорией Украины  действию ветра почти нет препятствий, кроме района Карпат и Крымских гор. Временами территория поражается засухами, особенно степная полоса. Она и представляет собой территорию возможного максимального внедрения ветрогенераторов для выполнения в сельскохозяйственном секторе большого числа дополнительных работ, таких как общее водообеспечение, орошение полей, осушение болот, изготовление твердых и мягких кормов, местный помол зерна, наконец, зарядка аккумуляторов и других работ. Не следует забывать, что каждый ветрогенератор, вырабатывая электроэнергию, тем самым освобождает в колхозе или совхозе много рабочих рук, экономит топливо, сохраняет  чистоту окружающей среды.

В Украине нормально  действуют 3 ветровые электростанции:

• Новоазовская ВЭС

• Тарханкутская ВЭС

• Донузлавская ВЭС

В целом территориальные особенности Украины и ветровые условия благоприятны для строительства ветроэлектростанций. Крайне необходимо использование современных компьютерных технологий для оценки ветрового потенциала и выбора площадок ВЭС.

Солнечные установки  достаточно эффективны в благоприятных климатических условиях, к которым относится практически вся территория Украины. Величина энергии солнечного излучения меняется в зависимости от времени года и региона Украины.

Опыт проектирования и эксплуатации солнечных установок горячего водоснабжения в условиях Украины показывает, что их применение позволяет получить (в сравнении с источником традиционного водоснабжения) экономию условного топлива. Освоение солнечной энергии с целью получения электрической энергии проводится по двум основным направлениям: фотоэлектрическому и термодинамическому. Фотоэлектрическое – непосредственное преобразование электромагнитного излучения Солнца оптического диапазона в электрическую энергию постоянного тока с помощью специальных фотоэлектрических преобразователей (ФЭП) на основе кремния, арсенида, галлия и других широко известных проводников. Термодинамическое – солнечная энергия концентрируется на котле, пар из которого поступает в турбину с генератором (создание солнечных тепловых электрических станций).[4]