Тема 10. Использование нетрадиционных источников энергии

Особенности использования НВИЭ в энергетическом секторе

Использование НВИЭ в бывших странах СССР имеет достаточно длительную историю. Так, в начале 20 века их доля в общем топливно-энергетическом балансе страны достигала 90%, причем около 40% приходилось на дрова, около 20% - на ветер и столько же - на торф.

Период индустриализации привел к полной централизации хозяйственной жизни, в том числе и энергоснабжения, вытеснив все автономные энергоустановки, в том числе и НВИЭ, доля которых составляет ныне не более 1%.

Однако новая энергетическая политика, ориентированная на диверсификацию собственности, дает новый шанс более широкому развитию малой энергетики, в т.ч. НВИЭ.

Использование НВИЭ в энергетическом секторе имеет, как минимум, три несомненно важных положительных условия:

- экологическое,

- региональное,

- инвестиционное.

Экологические достоинства возобновляемой энергетики становятся особо значимы в свете Киотских соглашений по ограничению выбросов парниковых газов, в первую очередь COi, образующихся при сжигании обычного топлива.

Региональное значение НВИЭ определяется тем, что в удаленных районах именно эти источники позволяют обеспечить необходимое децентрализованное энергоснабжение, не прибегая к дорогостоящему и ненадежному завозу топлива на север.

Так, уже сегодня ежегодное замещение органического топлива всеми видами НВИЭ составляет 1,5 млн. т у.т.

В силу экологической благоприятности НВИЭ они имеют перспективу использования и в районах с рекреационными зонами массового отдыха населения, в городах с интенсивным загрязнением, а также в сельской местности с рассредоточенными потребителями.

Состояние разработок НВИЭ в Казахстане

На сегодняшний день в стране разработан на высоком научно-техническом уровне практически весь спектр НВИЭ, обеспечивающий реальные потребности страны. Это является результатом многолетней работы, проводимой научными коллективами и проектными организациями в рамках специального направления "Нетрадиционная энергетика" Государственной научно-технической подпрограммы "Экологически чистая энергетика", курируемой Министерством образования и науки РК.

Приоритетные проекты, отобранные на конкурсной системе, имеют целью, как правило, создание демонстрационных объектов и пилотных установок с целью их последующего тиражирования в производстве и у потребителей.

Реализация этих разработок возможна на ряде предприятиях, имеющих достаточную технологическую основу и производственные мощности.

Чтобы предупредить энергетический кризис, уже сейчас необходимо начать активно внедрять в промышленное производство научные разработки, основанные на применении возобновляемых источников энергии: солнца, ветра, биомассы, горных рек, волн, геотермальной энергии, считают казахстанские ученые.

Таким образом, заключают ученые, использование всего лишь нескольких процентов возобновляемой энергии поможет сэкономить нашему государству более 100 млрд. долларов, устранить зависимость от импорта электроэнергии, поднять на более высокий уровень промышленное сельскохозяйственное производство, снизить остроту экологических проблем.

Для реализации программы альтернативной энергетики в Казахстане достаточно квалифицированных специалистов, есть значительный объем собственных научных разработок. Свои надежды ученые возлагают на Программу индустриально-инновационного развития до 2015 года и надеются, что найдут понимание у ее разработчиков.

Тема 10. Использование нетрадиционных источников энергии

Роль возобновляемых источников энергии в энергетической стратегии Республики Казахстан

В настоящее время поиск и активное использование новых альтернативных источников энергии во многих развитых странах мира приняты в качестве жизненно важных, стратегически необходимых ресурсов, обеспечивающих перспективное развитие экономик этих стран.

 Прогнозируется, что доля альтернативной энергетики (солнечной, ветряной, приливной, гелиоэнергетики и т.п.) в мировом энергопотреблении будет ежегодно возрастать и к 2030 г. составит 7 %, к 2050 г. – 50 %.

     Однако, несмотря на многообещающие результаты, альтернативные источники энергии пока еще не нашли на уровень оптимального соответствия ожиданиям массового потребителя.

Несмотря на то, что количество разведанных запасов некоторых энергетических ресурсов, например, нефти, возрастает, перед человечеством уже сегодня встает задача освоения неисчерпаемых источников энергии.

 По оценкам специалистов, всех видов энергии, способных производить тепло, с каждым годом остается все меньше и меньше, причем запасов угля хватит на 165 лет, нефти и газа - соответственно - на 65 и 50 лет, а главного топлива всех АЭС – урана – всего лишь на 37 лет.

В течение следующего века начнется переход к другим источникам энергии, после чего человечество прочно встанет на путь создания неисчерпаемой системы снабжения энергией.

Поскольку, еще можно выбирать между различными источниками энергии решающее значение для выбора имеет стоимость энергии. В отличие от нефти сегодня в мире не существует каких-то единых цен на уголь. Его стоимость колеблется в зависимости от содержания тех или иных компонентов, возможности использования для определенных целей, условий транспортировки и т.д.

Поэтому сейчас во всем мире идет повсеместная экономия сырьевых ресурсов. Ученые многих стран пытаются решить эту проблему различными методами, в том числе и с помощью применения альтернативных источников энергии. К ним можно отнести такие виды, как использование водных ресурсов малых рек, морских волн, гейзеров и даже отходов производства и бытового мусора и т.д.

Большинство источников энергии так или иначе загрязняют или изменяют природные условия. Лишь солнце и ветер – два поставщика энергии, правда, достаточно капризные, не вносят практически никаких нарушений. Использование солнечной энергии позволяет расширить энергетические ресурсы и сэкономить значительное количество топлива от экватора до широты 60°. Возобновляемые источники энергии – ветрогенераторы и гелиостанции делают первые реальные шаги в энергетике.

Но наиболее перспективными и доступными, по мнению ученых, являются применение энергии ветра. Несмотря на всю свою кажущуюся «бесплатность», энергии ветра - пока не самое доступное удовольствие. Ветряным электростанциям пока ещё тяжеловато тягаться с такими традиционными источниками тепла и электричества, как атомные или газовые электростанции. При самом лучшем раскладе стоимость ветряной установки из расчета на один мегаватт электроэнергии может быть почти в полтора раза дороже постройки газовой установки такой же мощности.

 Потенциал энергии ветра подсчитан более менее точно: по оценке Всемирной метеорологической организации ее запасы в мире составляют 170 трлн кВт·ч в год. Ветроэнергоустановки разработаны и опробованы настолько основательно, что вполне прозаической выглядит картина и сегодняшнего небольшого ветряка, снабжающего дом вместе с фермой, и завтрашних тысяч гигантских сотнеметровых башен с десятиметровыми лопастями, выстроенных цепью там, где постоянно дуют сильные ветра, вносящих тоже свой немаловажный “процент” в мировой энергобаланс.

В развивающихся странах интерес к ВЭУ связан в основном с автономными установками малой мощности, которые могут использоваться в деревнях, удаленных от систем централизованного электроснабжения. Такие установки уже сегодня конкурентоспособны с дизелями, работающими на привозимом топливе. Однако в некоторых случаях непостоянство скорости ветра заставляет либо устанавливать параллельно с ВЭУ аккумуляторную батарею, либо резервировать ее установкой на органическом топливе.

В мире уже назрели изменения традиционной энергетической структуры, в которой главенствовали такие ресурсы как нефть и уголь. Сегодня наиболее перспективным является природный газ, но его широкое использование связано с проблемами экологии. Могут быть и другие материалы и средства для получения энергии.

В понятие альтернативной энергетики входят устройства, создающие электричество и тепло, отличающиеся от основных средств энергетики сегодняшнего дня, работающих на углеводородном сырье и ядерном топливе тем, что используют иные источники энергии (например, силу ветра, энергию солнца и т.д.)

К «нетрадиционным» возобновляемым источникам энергии (НВИЭ) можно отнести следующие:

- солнечная энергетика;
- ветроэнергетика;
- энергия биомассы;
- волновая мощность Мирового океана;
- градиент-температурная энергетика;

- энергия, получаемая различными способами из бытовых и промышленных отходов;

- приливная энергетика;
     - геотермальная энергетика;
     - микрогидроэнергетика - малые ГЭС (мощностью до 30МВт при мощности единичного агрегата не более 10 МВт), которые отличаются от традиционных - более крупных - ГЭС только масштабом.

В то же время наиболее заинтересованы в эксплуатации НВИЭ развивающиеся государства, не имеющие современной энергетической инфраструктуры, то есть развитой сети централизованного энергоснабжения. Для них создание автономного энергообеспечения путем применения нетрадиционных источников могло бы стать решением проблемы, но в силу своей бедности они не имеют средств на закупку в достаточном количестве соответствующего оборудования. Богатые же страны энергетического голода не испытывают и проявляют интерес к альтернативной энергетике в основном по соображениям экологии, энергосбережения и диверсификации источников энергии.

Однако в сознании большинства людей возобновляемые энергоресурсы ассоциируются почему-то лишь с солнечной энергией да с энергией ветра. Более того, достаточно широко распространено мнение, будто ветряные и гелиоэлектростанции смогут со временем полностью заменить нынешние АЭС. Но для того, чтобы оправдать своё название и стать реальной альтернативой традиционным энергоресурсам, эти альтернативные источники энергии должны отвечать целому ряду критериев.

Между тем, существует ещё один исключительно перспективный энергоресурс, почему-то отошедший в сознании общественности на задний план: это так называемая геотермия, то есть тепловые процессы в недрах Земли. Это тепло имеется повсюду и доступно круглосуточно. Достаточно привести такие цифры: 99 процентов всего вещества, образующего нашу планету, имеют температуру выше 1000 градусов Цельсия, а доля вещества с температурой ниже ста градусов и вовсе составляет лишь 0,1 процента от массы Земли. И пусть даже реальному использованию поддаётся лишь очень незначительная часть этой энергии, но и она при таких масштабах практически неисчерпаема.

   Уже разведанные запасы геотермальной энергии более чем в тридцать раз превосходят энергозапасы всех ископаемых ресурсов вместе взятых. Более того, на сегодняшний день из всей энергии, вырабатываемой в разных странах мира за счёт геотермии, ветра, солнца, приливов и отливов, 86 процентов приходятся именно на геотермальные электростанции. Правда, сама доля альтернативной энергетики невелика: даже, например, в Германии, где использованию возобновляемых энергоресурсов уделяется повышенное внимание, она составляет всего лишь 7 процентов.