Альтернативная энергия

В то время как основные энергоносители - электроэнергии, газа, угля, жидкого топлива - на отечественных  предприятиях расходуются крайне неэффективно, с большими потерями тепловой и электрической  энергии и значительными загрязнениями  окружающей среды, в Крыму оказываются  невостребованными огромные потенциальные  возможности природных экологически чистых нетрадиционных возобновляемых источников энергии (НВИЭ): солнечной  радиации, ветровой энергии, теплоты  подземного грунта, морских и геотермальных  вод. Практически не используется теплота  промышленных сбросных стоков промпредприятий. В настоящее время вклад НВИЭ в общую энергетику Крымского  региона очень мал и составляет не более 1% от всего энергопотребления.

Анализ регионального  положения в ТЭК, а также экологического состояния окружающей среды в  санаторно-курортных зонах, свидетельствует  о технической возможности и  экономической целесообразности более  широкого использования для теплоснабжения существующих зданий и сооружений НВИЭ с целью экономии тепла и топлива  на существующих теплоисточниках.

Национальной энергетической программой Украины предусматривается  покрыть к 2010 г. за счет использования  нетрадиционных и возобновляемых источников до 10% потребности в ТЭР.[8]

Обоснование.

Существующий энергетический потенциал и перспектива использования | нетрадиционных и возобновляемых источников энергии.

Представленный выше анализ энергопотребления в Крыму показал, что отрицательные тенденции  развития нетрадиционной энергетики в  Крыму обусловлены, в основном, наличием двух факторов: быстрым истощением природных ресурсов и загрязнением окружающей среды.

При сохранении существующих способов и объемов добычи нефти  и природного газа и их потреблении  на уровне 80-х гг., извлекаемые запасы могут быть исчерпаны на территории Крымского региона уже через 40-50лет.

Ежегодные потери от ухудшения  среды обитания составляют 15-20 % валового национального дохода Зонами экологического бедствия уже являются территории Северного  Крыма, побережья Черного и Азовского  морей. Критичность ситуации усугубляется экономическим и энергетическим кризисом в регионе, так как на долю энергетики приходится до 80% вредных  выбросов в атмосферу.

Внедряемые перспективные  технологии традиционной энергетики повышают эффективность использования энергоносителей, но не улучшают экологическую ситуацию, что необходимо для курортно-оздоровительных  зон Крыма.

В связи с этим возникает  необходимость выявления возможностей рационального использования топливно-энергетических ресурсов традиционной энергетики, с  одной стороны, и разработки и  широкого внедрения в Крыму научно-технических  разработок и предложений по использованию  нетрадиционных и возобновляемых экологически чистых источников энергии (НВИЕ), - с  другой стороны.

Таким образом, необходимость  и целесообразность развития данного  направления энергетики по экономии ТЭР в Крыму обусловлены следующими причинами:

• -дефицитом традиционных собственных топливно-энергетических ресурсов;
• -дисбалансом в развитии энергетического комплекса Украины, который ориентирован на значительное ( до 25-30% ) производство электроэнергии на атомныx электростанциях при фактическом отсутствии производств по получению ядерного топлива, утилизации и переработке отходов;
• -благоприятными климато-метеорологическими условиями для использования основных видов возобновляемых источников энергии;
• -наличием промышленной базы и производственных мощностей пригодных для производства всех видов оборудования и материалов нетрадиционной энергетики.

К возобновляемым источникам, которые в данное время могут  быть эффективно использованы в энергетическом хозяйстве Крыма, относятся: энергия  солнца, энергия ветра, энергия биомассы, энергия малых рек и водосбросов, геотермальная энергия, тепловая энергия  подземного грунта и поверхностных  вод.

Ресурсы возобновляемых источников энергии в Крыму, их энергетический потенциал и объемы использования  представлены в табл. 5.1.

Анализ данных табл 5.1 показывает, что исполизование НВИЭ в настоящее  время в Крыму составляет только 7% от рекомендуемого специалистами  объема использования. На начало 1998г. в  Крыму построено и действует 5 ветроэнергетисеских станций (ВЭС) с общей установленной мощностью 7,5 МВт, 24 установки по использованию  солнечной энергии, с общей площадью гелиополя 7,5 тыс. кв. м, две геотермальные  установкии 12 теплонасосных установок  по использованию различных видов  НВИЭ.

Экономия ТЭР за счет их использования в 1997 г. составила 6 тыс. т т.у. или 0,2% от общей потребности  в котельно-печном топливе, что не отвечает существующим потребностям народного  хозяйства Крыма.

В то же время, существующие потенциальные энергетические и  технические возможности использования  различных видов НВИЭ в Крыму  позволяют достичь экономии до 265 млн. т т.у. в год, что может составить  к 2005 г. от 8 до 10% от общей потребности  в котельно-печном топливе.

Анализ отечественного опыта  эксплуатации энергетических объектов, которые используют нетрадиционные и возобновляемые источники энергии, а также учет зарубежного опыта  в этой области показывают, что  приоритет в развитии и внедрении  энергосберегающих мероприятий  неосходимо, в первую очередь отдать технологиям и научно-техническим  разработкам по использованию: солнечного излучения, ветра, гидроэнергии малых  рек, потенциала существующих гидросооружений  и городских инженерных сетей, тепловой энергии морской воды и водохранилищ, сбросной теплоты промышленных стоков и городских очистных сооружений, использование бтомассы сельскохозяйственных отходов и других видов НВИЭ.

Среди регионов Украины Автономная Республика Крым обладает наибольшим энергетическим потенциалом и опытом работ по использованию всех видов  нетрадиционных и возобновляемых источников энергии.

Целесообразность ускоренного  развития нетрадиционной энергетики Крыма  обусловлена не только наличием огромных природных ресурсов, собственной  материальной и производственной базы, но и экономически выгодными условиями  эксплуатации установок по использованию  НВЭИ.

Для улучшенного внедрения  экологически чистых энергосберегающих  технологий была разработана и утверждена согласно Постановлению Совета Министров  Крыма от 14 02.94 г, №26 “Комплексная научно-техническая  программа развития нетрадиционных возобновляемых источников энергии  в Крыму до 2000 г.”. На настоящий  момент эта программа из-за отсутствия достаточного финансирования реализована  частично и требует корректировки  для определения реальных объемов  внедрения и капитальных затрат для ее реализации.

Первоочередные энергосберегающие  технологии по использованию альтернативных источников рекомендуемых для внедрения  в Крыму с целью экономии ТЭР  и их технико-экономические показатели приведены в табл. 5.2.

Преимуществом установок  по использованию НВИЭ является то, что они имеют модульный характер и позволяют вводить в строй  малые мощности, наращивая их по мере необходимости. Для населения, живущего в сельской местности, создание автономных энергоустановок малой  мощности, базирующихся на НВИЭ, повышает надежность обеспечения электрической  и тепловой энергией, что является решением их существующих социальных проблем.

В то же время, внедрение  предлагаемых технологий сдерживается отсутствием достаточной законодательной  и правовой базы на государственном  уровне, предусмотренной Законом  Украины “Об энергосбережении”.

Основными задачами на сегодняшний  момент являются:

• разработка законодательства Украины об альтернативных источниках энергии;
• разработка законодательной и правовой базы для экономического стимулирования руководителей и специалистов предприятий и организаций за разработку и внедрение энергосберегающих технологий;
• определение реальных энергетических возможностей по использованию природных возобновляемых и нетрадиционных источников энергии, создание кадастра для каждого характерного района Крыма;
• разработка и реализация энергетически эффективных схем развития городов и населенных пунктов Крыма с применением новых технологий и оборудования по использованию НВИЭ,
• создание специализированных региональных предприятий по производству энергосберегающего оборудования, его сертификации, монтажу и сервисному обслуживанию;
• обеспечение научно-исследовательских и проектно-конструкторских работ по разработке и внедрению установок по использованию НВИЭ;
• создание научно-технических центров по подготовке и обучению специалистов по вопросам энергосбережения.[8]

Ветер.

Ветер – один из нетрадиционных источников энергии. Ветер рассматривается  специалистами как один из наиболее перспективных источников энергии, способный заменить не только традиционные источники, но и ядерную энергетику.

Выработка электроэнергии с  помощью ветра имеет ряд преимуществ:

• Экологически чистое производство без вредных отходов;
• Экономия дефицитного дорогостоящего топлива (традиционного и для атомных станций);
• Доступность;
• Практическая неисчерпаемость.

В ближайшем будущем ветер  будет скорее дополнительным, а не альтернативным источником энергии. По оценкам зарубежных специалистов (в  частности США), достаточная конкурентноспособность ветроэнергетических установок (ВЭУ) по сравнению с традиционными  типами электростанций может быть обеспечена при сокращении стоимости ВЭУ  примерно в два раза и повышении  их надежности в 3-5 раз. Во многих странах  мира (США, ФРГ, ДАНИЯ, ИТАЛИЯ, ВЕЛИКОБРИТАНИЯ, НИДЕРЛАНДЫ и др.) ассигнуются значительные государственные средства на НИОКР  в области создания ВЭУ. Особое внимание при проведении этих работ уделяется  повышению надежности установок, их безопасности, снижению шума, уменьшению помех теле- и радиокоммуникаций.

В настоящее время можно  выделить следующие сановные направления  использования энергии ветра:

Непосредственная выработка  механической или тепловой энергии (ветротепловые, ветронасосные, ветрокомпрессорные, мельничные и т.п. установки);

Удовлетворение потребностей в электроэнергии мелких предприятий, фирм, учреждений и т.п.

По данным ООН к 2000 г. доля новых и возобновляемых источников энергии составит более 13% энергоресурсов и будет эквивалентна использованию  примерно 1 млрд. т нефти, что немногим меньше доли природного газа иболее чем  в два раза превосходит долю ядерной  энергии.[5]

Использование энергии ветра. В Дании в 1994 г. действовало приблизительно 3600 ветровых энергетических установок (ВЭУ), обеспечивая 3% общей потребности в электроэнергии. В Калифорнии (США) действует 15 000 ВЭУ, обеспечивающих электроэнергией жителей Сан-Франциско. На конец 1993 г. в мире было приблизительно 20 000 ВЭУ, вырабатывающих 3000 МВт/ч электроэнергии в год. В 80-х годах удельная стоимость ВЭУ составляла 3000 дол/кВт, а стоимость вырабатываемой электроэнергии более 20 центов/(кВт / ч). В дальнейшем за счет усовершенствования ВЭУ удельная стоимость снизилась до 1000-1200 дол/кВт, а стоимость производимой электроэнергии до 7-9 центов/(кВт-ч). Для сравнения на новых ТЭС, работающих на газе и угле, она составляет 4-6 центов/(кВт-ч). Многие американские и европейские компании, многие правительства успешно продвигают ветровую технологию, понимая ее значимость. Так, в Калифорнии в 1987 г. установленная мощность ВЭУ составляла 13% по отношению к общей генерирующей мощности, а в 1990 г. - 24%.

В настоящее время наибольшее распространение получают ВЭУ мощностью 300-750 кВт по сравнению с ранее  применявшимися ВЭУ мощностью 100кВт. В новых конструкциях ВЭУ используется аэродинамический профиль ветрового  колеса, изготавливаемого из синтетических  материалов. Насыщается конструкция  многими электронными устройствами, включая контроль за изменением скорости ветра, обеспечивающими эффективность  использования ветра. Новые конструкции  лучше приспособлены к режиму ветра, в 1994 г. стоимость вырабатываемой электроэнергии уже составила 4-5 центов/(кВт-ч).

В США планируется использовать энергию ветра (кроме Калифорнии) в штатах Миннесота, Монтана, Нью-Йорк, Орегон, Техас, Вермонт, Вашингтон, Висконсин  и др. ВЭУ занимают в настоящее  время 0,6% площади страны. При использовании  ветра в 48 штатах может быть выработано до 20% потребности в энергии США. Теоретические расчеты показывают, что в трех штатах: Северная и Южная Дакота и Техас потребность в электроэнергии может быть полностью обеспечена за счет энергии ветра.

В Северной Германии стоимость  вырабатываемой ВЭУ электроэнергии составляет 13 центов/(кВт*ч). Предполагалось к 1995 г. ввести вэу общей мощностью 500 МВт и уже в первой половине 1994 г. установленная мощность ВЭУ  составила 95 МВт.

В Дании общая мощность ВЭУ вскоре может достигнуть мощности ВЭУ Германии и Великобритании вместе взятых и превысит 1000 МВт к 2005 г.

Европейский союз предполагает довести мощность ВЭУ до 4000 МВт  к 2000 г. и 8000 МВт к 2005 г. В середине 1994 г. в Европе уже было построено  ВЭУ общей мощностью 1400 МВт и  в 1995 г. эта цифра может достигнуть 2000 МВт.

В Индии наибольший ветряной бум, поддержанный правительством, начался  в 1994 г. Уже в середине 1994 г. было ведено в эксплуатацию 120 МВт и в течение  последующих 12 мес должно быть введено  еще 970 МВт. В результате выполнения этой программы в некоторых регионах Индии располагаемая генерирующая мощность возросла в десятки раз.

В Китае, Новой Зеландии, Швейцарии, Канаде и на Кубе официально предполагалось в 1994 г. приступить к  осуществлению проектов строительства  ВЭУ.

На Украине с помощью  американских фирм предусматривается  строительство ВЭУ общей мощностью 500 МВт.

Среди стран, которые еще  имеют возможность развития ветроэнергетики, следует указать Аргентину, Канаду, Китай, Россию, Мексику, Южную Америку  и Тунис, где возможно за счет энергии  ветра покрывать до 20% потребности  в электроэнергии.

Наконец, 20 малых субтропических стран, где потребности в электроэнергии удовлетворяются за счет дорогих  дизель-генераторных установок, имеют  возможность развивать использование  ветра.

Развитие ветроэнергетики  как источника энергии в некоторых  странах сталкивается с противодействием. С одной стороны, ветровые фермы  занимают большие площади. С другой стороны, возникают проблемы, связанные с изменением ландшафта при строительстве ВЭУ. Площади, занимаемые ВЭУ, могут быть использованы для сельскохозяйственных нужд. Стоимость 1 га земли в зависимости от регионов может составлять от 100 до 2500 дол. и более. Опыт подсказывает, что требования сохранения эстетики в большинстве случаев могут быть решены.