Потенціал альтернативних джерел енергії у Вінницькій області

Статистика свідчить, що використання природного газу для виробництва енергії продовжує зростати. Навряд чи людство може собі це дозволити, оскільки розвіданих запасів природного газу при збереженні сучасних темпів видобутку вистачить тільки на шістдесят років.

2 ПОРІВНЯЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА ВІДНОВЛЮВАНИХ ДЖЕРЕЛ ЕНЕРГІЇ, ЯКІ ВИКОРИСТОВУЮТЬСЯ В УКРАЇНІ

У зв'язку із загальним погіршенням екологічної ситуації, спеціалісти все активніше шукають реальні можливості використання так званих відновлюваних екологічно чистих джерел енергії -- вітру, сонця, морських і земних глибин, біогазу тощо. Перспективність широкого застосування нетрадиційних джерел енергії підтверджується експлуатацією відповідних об'єктів і установок у ряді районів нашої країни та за кордоном. Вони є екологічно чистими, що надзвичайно важливо для оздоровлення повітряного та водного басейнів, їх значення зростає і в зв'язку з об'єктивним подорожчанням традиційних паливних ресурсів - нафти, газу, вугілля. Разом з тим масштаби і темпи освоєння нетрадиційних джерел енергії нині не відповідають потребам соціально-економічного розвитку, особливо в тих регіонах, де запаси цих енергоресурсів значні, а їх застосування - рентабельне.

Переваги поновлюваних джерел енергії порівняно з традиційними є: - вони практично невичерпними; - не забруднюється навколишнє середовище; - відпадає необхідність у добуванні, переробці та доставці палива; - немає потреби використовувати воду для охолодження, вилучати залові відходи або продукти розпаду;

- немає необхідності у дефіцитних високотемпературних матеріалах, за винятком сонячних концентраторів тепла; - можуть працювати без обслуговування; - немає потреби в транспортуванні енергії.

Основним недоліком більшості поновлюваних джерел енергії є непостійність їхнього енергетичного потенціалу. Необхідність використання поновлюваних джерел енергії визначається такими факторами: - швидким зростанням потреби в електричній енергії, споживання якої через 50 років, за деякими оцінками, зросте в середньому в 3-4 рази, а в розвинутих країнах - в 5-б разів; - вичерпуванням у найближчому майбутньому розвіданих запасів органічного палива; - забрудненням навколишнього середовища оксидами азоту та сірки, вуглекислим газом, пилоподібними останками від згорання видобувного палива, радіоактивним забрудненням і тепловим перегрівом при використанні ядерного палива.

Однак через різні причини наша країна вчасно не розгорнула робіт по відновлюваних джерелах енергії. Відновлювані енергетичні джерела розташовані Однак через різні причини наша країна вчасно не розгорнула робіт по відновлюваних джерелах енергії. Відновлювані енергетичні джерела розташовані на території України, як і в світі, нерівномірно. Однак їх використання вимагає значних витрат. Для виробництва енергії у великих масштабах сонячна енергетика поки що неконкурентна. Але в регіональному плані йде пошук „дешевого” вирішення проблеми. У нашій країні напрямок досліджень пов'язаний з розробкою систем сонячного теплопостачання, проектуванням житлових будинків з сонячним опаленням і на його основі гарячим водопостачанням [2,5,4,11].

2.1 Вітрова енергія

В останні роки відроджується інтерес до вітроенергетики. В той час, як усі країни прагнуть подолати залежність від нафти, піклуються зростаючою можливістю глобального потепління клімату через використання традиційного органічного палива, екологічно чисті технології й серед них - вітрова енергетика, стають все більш привабливішими джерелами енергії. У 80-90-х рр. у вітроенергетику прийшли нові технології та тисячі висококваліфікованих спеціалістів.

За даними світових компаній, що ведуть активні дослід-ження в галузі електроенергетики, технологія вітроенергетики стане найбільш економічно рентабельним джерелом електрики вже до кінця нинішнього десятиліття. Вже тепер вітрова енергетика є найбільш дешевим відновлюваним енергетичним джерелом. Результати опитування громадської думки свідчать, що використання енергії вітру як джерела електроенергії більш бажане, ніж отримання її традиційними способами. Обгрунтування цього полягає у відновлюваності енергії, безпечності процесів її виробництва, екологічній чистоті.

Нині кращі зразки вітрових генераторів виробляють стільки ж енергії, скільки середні за потужністю атомні чи теплові електростанції.

У колишньому СРСР в 1955 р. налічувалось близько 10 тис. вітроустановок, або рівноцінно їх кількості нині в Китаї. У нас ця важлива справа ще й досі практично перебуває на стадії експериментів. Разом з тим, на думку вчених, Україна має величезні енергетичні ресурси вітру, які набагато перевищують енергетичний потенціал річок та озер. Проведений фахівцями аналіз гідрометеорологічних даних за останні 30 років показав, що в середньому ймовірність наявності вітру швидкістю 3 м/сек на території України складає 52%, більше 5 м/сек - 29%, понад 7 м/сек - 17 %. Таким чином вітрогенератор потужністю 0,5 кБт може виробити протягом місяця 100 кВт/год. електроенергії, якої достатньо для задоволення потреб сім'ї.

На думку спеціалістів, використання потенціалу вітроенергії в Україні лише на 30 % дасть можливість виробити 3000 млрд. кВт-год електроенергії, що рівнозначно річній економії 10--12 млн. т умовного палива. Однак це невичерпне екологічно чисте енергетичне джерело нині все ще не знаходить необхідного застосування в народному господарстві. Перспективними вітроенергетичними районами в Україні є, перш за все, узбережжя Чорного та Азовського морів, степова зона, Карпатський регіон.

У 30-х рр. в Україні налічувалось близько 2,5 млн. вітряків, які повністю забезпечували місцеві потреби населення в енергії, мололи борошно, крутили механічні пилорами, приводили в рух нехитрі механізми, потрібні на селі в повсякденному житті. У передвоєнні роки широко застосовувались вітродвигуни. Ще в 1931 р. у Криму до ладу стала найпотужніша тоді в світі стокіловатна вітроелектрична станція, яка успішно пропрацювала тут до 1942 р. У колишньому СРСР невиправдано відмовились від широкого використання енергії вітру для забезпечення електроенергією невеликих об'єктів - тваринницьких ферм, різних господарських об'єктів. Адже ще в 1941 р. в СРСР нараховувалось 40 тис. вітродвигунів різноманітних конструкцій, а в 1956 р. їх загальна кількість перевищила 180 тисяч. Тепер настав час задуматись над втраченими можливостями. У 1965 р. випуск вітродвигунів складав 9 тис. штук. Однак в зв'язку з розвитком масової електрифікації села, зростанням видобутку нафти та газу, створенням енергетичних гігантів інтерес до вітряних агрегатів різко впав. Увагу спеціалістів вони знову почали привертати лише в 70-х рр. На початок 90-х рр. в республіці не були завершені навіть дослідні зразки двох вітроелектростанцій потужністю по 4 кВт кожна. Розширення використання вітрової енергії передбачено в розділі „Нетрадиційні джерела енергії” енергетичної програми Криму на 1986-1990 рр. і на період до 2000 року. Нині значні можливості вітроенергетики пов'язані з конверсією оборонних галузей. Так, у Павлограді на Дніпропетровщині колектив НВО „Південне” в 1990 р. створив високоефективні вітроелектростанції потужністю 100-250 кВт для освітлення сіл або невеликих містечок.

З цього часу ресурси вітрової енергії в Україні почали поступово освоюватись. Лише в умовах відсутності колегіального тиску енергетичних структур колишнього СРСР політика в галузі енерговидобутку та енергоспоживання в Україні отримала реальний історичний шанс набути цивілізованих форм і напрямів розвитку. Однак сучасна енергетична та соціально-економічна криза в країні значно уповільнили цей процес, і все ж у цих умовах світові тенденції пробивають собі дорогу. Так, у 1993 р. в Україні був розроблений вітроенергетичний проект Атіка-Вест, який передбачав

створення на базі машинобудівних підприємств оборонного комплексу країни, насамперед НВО „Південний машинобудівний завод”, виробництва 1100 штук вітродвигунів на рік потужністю близько 300 МВт, а також спорудження в 1993-1995 рр. вітроелектростанцій загальною потужністю 500 МВт. Перші зразки на НВО „Південний машинобудівний завод” були створені в 1992 р., а в 1993 р. з'явились перші 40 агрегатів. І хоча необхідного досвіду виробництва вітродвигунів та їх експлуатації в Україні ще немає, використання досвіду зарубіжних фірм дозволить подолати цей недолік. До реалізації вітроенергетичного проекту, який коштує приблизно 350 млн. дол., залучено провідну у цій галузі корпорацію „Сіа Вест”, яка має значний досвід створення вітроелектростанцій у США та Західній Європі. З цією корпорацією утворено спільне україксько-амернканське підприємство Атіка-Вест. Фінансувати проект згодилася відома японська корпорація „Томен”, річний оборот якої 60 млрд. дол. Проект вітродвигуна, який відомий у світі як один з найбільш надійних та економічних, надала японська корпорація Міцубісі. Перша їх партія була встановлена вже у 1993 р. Планувалось, що внаслідок реалізації проекту українські підприємства отримають кредити загалом на суму в 350 млн. дол., 95 % з яких піде на розвиток виробництва. Створення вітростанцій загальною потужніств 500 МВт забезпечить Україні виробництво 125 МВт/год електроенергії на рік, зекономить мазуту близько 2 млн, т на рік, що у вартісному відношенні становить понад 200 млн. доларів на рік.

У 1993 р. у Феодосії відбулась перша Всеукраїнська науково-практична конференція з проблем вітроенергетики. В районі селища Чорноморське на той час діяла двоагрегатна вітроелектростанція потужністю 500 кВт. Три аналогічні станції меншої потужності, по 100 кВт кожна, обладнали поблизу Донузлава. На п'яти вітроустановках загальною потужністю 1250 кВт, розміщених разом із сонячною електростанцією СЕС-5 неподалік Щолкіно, там, де планувалось будівництво Кримської АЕС, також велись пуско-налагоджувальні роботи.

У Криму почали будівництво чергового енергодайного "вітряка" вартістю 350 млн. євро. Фінансує проект Швеція. Крім цього, на Тарханкутській вітроелектростанції з'явилися дві нові установки потужністю 600 кіловат. Одна з них, бельгійського виробництва, заввишки 60 метрів - таких в Україні лише чотири. Невдовзі там встановлять ще один такий агрегат і поступово наростять його потужність. Це допоможе цілком перевести на електрику з вітру всі навколишні села.

Уже нині сім кримських вітроелектростанцій виробляють близько 10 відсотків електроенергії на півострові. Справа потребує продовження, адже природні ресурси регіону для широкомасштабного розвитку цієї галузі одні з найкращих в Україні. Тож у Криму почали роботу практично з усіх напрямів

використання енергетичного потенціалу: сонячного випромінювання, вітру, геотермальних і біоресурсів. Перспективи реальної віддачі цих джерел передбачають зменшення енерговитрат, поліпшення теплопостачання, забезпечення гарячою водою санаторно-курортних об'єктів, створення умов для економічного розвитку районів із залученням іноземних інвестицій. Не без проблем, але шириться запровадження екологічних систем сонячного теплопостачання у містах і селищах Південнобережжя на основі дзеркальних колекторів. Адже масове запровадження геліосистем здатне зменшити енергоспоживання вп'ятеро, знизити викиди в атмосферу карбон (ІІ) оксид.

Новим стратегічним напрямом стало втілення розробленої до 2010 року програми виробництва біогазу. Почато створення біогазових установок і організацію виробництва біопалива зі сміття й відходів у містах й агропромисловому комплексі. Очікується, активізація робіт у галузі відновлюваних джерел енергії дасть можливість якісно змінити паливно-енергетичний баланс курортної зони півострова, значно зменшити кількість чадних котелень, десятки яких ще забруднюють довкілля, працюючи на традиційному паливі.

Та нинішнє законодавство не відповідає тому, щоб у цю галузь активно пішли іноземні й вітчизняні інвестиції, бідкаються спеціалісти.

Хоча навіть за таких умов є бажаючі вкладати фінансові ресурси в перспективну справу. Вітчизняні кошти майже не надходять. Деякі вітро- й геліогенератори потребують термінового ремонту, інші - негайної реконструкції. Але на розвиток, приміром, вітроенергетики у Криму з держбюджету щороку виділяють менш як 100 тис. грн., до того ж фінансування може скоротитися вчетверо. Дехто досі вважає, що гроші, виділені на „загнуздання” енергії вітру, сонця й сміття, будуть викинуті на вітер. Хоча світовий досвід освоєння нетрадиційних енергоджерел переконує в іншому. Інтенсивні інвестиційні вливання повертаються щедрою віддачею і значним поліпшенням екології.

Для порятунку галузі потрібно встановити так званий зелений тариф у розмірі 32 копійок за кіловат, вважають спеціалісти - учасники представницького семінару „Екологія й енергетика Криму”. Переконують: такий тариф допоможе залучити на півострів щонайбільше іноземних інвесторів і вивести енергетику нетрадиційних джерел на самоокупність. Тоді галузь відновлюваних енергоджерел буде здатна свою електроенергію продавати населенню й підприємствам. Інакше півострів може втратити не лише вітроенергетику [8,9,11].

2.2 Сонячна енергія

Використання екологічно чистої енергії сонячного випромінювання - актуальна проблема. При її використанні відсутні побічні продукти і відходи (пил, димові гази, зола тощо). Треба відзначити, що в Україні сонце світить 1750-3300 годин на рік, а сумарна інтенсивність сонячної радіації тут становить 3,8 - 5,3.1012 Дж на 1 м2 земної поверхні. Сонячна енергетика знаходить застосування для опалення, гарячого водопостачання та кондиціювання.

В енергетичній стратегії країн Західної Європи проблемам сонячного опалення і водопостачання нині надається один з вищих пріоритетів. Ці проблеми неодмінно стануть і перед Україною, потребуючи взаємодії багатьох галузей, зміни нормативів будівництва, широкого застосування теплоізоляційних матеріалів, налагодження виробництва герметичних дверних і віконних блоків, скла і пристроїв, що запобігають тепловому (інфрачервоному) випромінюванню, сонячних колекторів, прозорої теплоізоляції тощо.

На Україні, де можуть розвиватись практично всі види відновлюваної енергетики, сьогодні ще відсутня єдина концепція щодо їх комплексного застосування. З точки зору використання енергії сонця територію України спеціалісти поділяють на ряд районів - із значним потенційним енсргоресурсом - Івано-Франківська, Тернопільська, Хмельницька, Черкаська, Кіровоградська, Полтавська, Харківська і Дніпропетровська області; високим - Закарпатська, Запорізька, Донецька, Чернівецька, Луганська, Херсонська та Одеська області; максимальним - Республіка Крим. Вже в 70-х рр. у Криму діяло кілька високоефективних сонячних котлів, що забезпечували гарячою водою готелі, оздоровчі та комунально-побутові заклади. Потужні дзеркальні концентратори в науковому містечку Кацивелі працювали в ході матеріалознавчих досліджень. Створювалась база Кримської лабораторії по використанню сонячної енергії Державного науково-дослідного енергетичного інституту ім. Г.М. Кржижановськсго. В кінці 70-х рр. було прийнято рішення про спорудження у Феодосії, Очакові та селі Лимани Жовтневого району на Миколаївщині експериментальних житлових будинків з використанням геліоустановок для опалення та нагрівання води.

Одна з перших комбінованих сонячно-паливних установок у складі 320 сонячних колекторів загальною площею 204 м2 працює з 1977 р. у Сімферополі забезпечуючи енергопотреби готелю „Спортивний”. За рахунок сонячної енергії в літній час тут задовольняється 80 % потреб гарячого водопостачання, що дає економію не менше 20 % традиційного палива щорічно.

У Судаку створювалась система сонячного теплопостачання з сезонним акумулятором, призначена для опалення та гарячого водопостачання житлового району з 80 квартир. Передбачалось цілорічне акумулювання сонячної енергії за допомогою плоских неселектпвних колекторів площею 2 тис. м2 та сезонного акумулятора на 400 кб. Система має теплонасосну установку потужністю 250 кВт і здатна забезпечити селище електроенергією в 930 МВт/год, що рівнозначна на рік понад 110 т умовного палива.

Перспективним є використання сонячних установок у сільському господарстві для опріснення й підігріву води, розвитку тепличних господарств, опалення житла тощо. Так, на тваринницькій фермі колгоспу ім. Жданова Золотоніського району Черкаської області працює геліоустановка підігріву води з площею сонячних колекторів у 225 м2 . Лише за період активної роботи установки - квітень-вересень - економія електроенергії тут становила 180 тис. кВт/год, або 22 т палива. У 1936 р. на Іллічівському заводі залізобетонних конструкцій почали застосовувати для термообробки виробів сонячну енергію, яка допомагала підприємству економити близько 50 т палива. В подальшому тут планувалось розширити застосування цього виду енергії.

Активізації використання нетрадиційних видів енергії сприяло проведення в рамках Чорнобильського тижня у квітні 1991 р. Міжнародної науково-практичної конференції „Сонячна енергетика: європейський досвід та Україна”. На думку її учасників, енергія сонця, вітру та біогазу, разом із апробованими на Заході методами енергозбереження можуть зупинити в Україні нарощування атомних потужностей, а в майбутньому за умови, що суспільство розвиватиметься не адміністративно-командним шляхом, дозволить взагалі згорнути тут атомну енергетику. Однак нині в Україні, при відсутності чіткості з державній політиці щодо розвитку альтернативної енергетики та не інформованості у цих питаннях населення, необхідність використання відновлюваних джерел енергії ще потребує широкої наполегливої популяризації.

У цьому зв'язку варто нагадати, що економічний потенціал України, навіть на рівні кризового стану, значно переважає відповідні можливості багатьох країн, що розвиваються. Однак ці держави вже можуть продемонструвати світовій спільноті перспективність ряду еколого-місячних рішень та підходів.

В наших кліматичних умовах сонячну енергію можна використовувати для створення цілорічних систем теплопостачання. Такі технічні рішення реалізовані в багатьох країнах, розташованих значно північніше України.

Використовуючи сонячні колек-тори з розрахунку 3,9 м2 на людину та за річного виробництва 400 кВт/год з 1 м2 сонячного колектора, потенціал викори-стання енергії сонця становитиме майже 75 Вт.год/рік.

Прогноз темпів впровадження соняч-них колекторів до 2030 року прийнято за даними з прискоренням в період 2030-2050-их. Можна очікувати, що в 2050-му сонячні колектори будуть вироб-ляти 23 Вт.год/рік теплової енергії, що становитиме лише 30 % від технічно дос-тупного потенціалу [2,9,11].

2.3 Біоенергетика

Біоенергетика - це вибір, який має глобальну перспективу для подальшого успішного розвитку цивілізації. Подолання сучасних і запобігання ймовірним екологічним кризам неможливі без застосування новітніх екобіотехнологій для очищення стічних вод, біосорбції важких металів зі стоків, знешкодження небезпечних газових викидів, збагачення повітря киснем, використання перспективних засобів знешкодження твердих і рідких промислових відходів, біодеградації нафтових забруднень у грунтах і воді, біодеградації хімічних пестицидів та інсектицидів, підвищення ефективності методів біологічного відновлення забруднених ґрунтів, заміни низки агрохімікатів на біотехнологічні препарати тощо. Важливими напрямами також мають стати розробка екобіотехнологій, спрямованих на виробництво біогазу та водню з органічних відходів, мікробіологічна деструкція ксенобіотиків, застосування біоіндикації та біотестування в системі екологічного моніторингу.

Перша фундаментальна особливість біоенергетики полягає в тому, що будь-які живі об'єкти є термодинамічно відкритими системами, які успішно функціонують лише за умов постійного обміну речовиною та енергією з навколишнім середовищем. Термодинаміка таких систем істотно відрізняється від класичної. Вони стають принципово здатними до самоорганізації та самовдосконалення.

Друга надзвичайно важлива особливість біоенергетики пов'язана з тим, що обмінні процеси у клітинах проходять за умов відсутності значних коливань температури, тиску та об'єму. Природа, на відміну від техніки, не могла собі дозволити високих температур, тиску та інших умов, які є в сучасних двигунах внутрішнього згоряння та аналогічних теплових машинах. Перехід енергії хімічного зв'язку в корисну біологічну роботу в окремій клітині або цілому організмі відбувається без перетворення хімічної енергії в теплову.

І, нарешті, необхідно підкреслити, що в процесах перетворення енергії

в живих об'єктах широко присутні електрохімічні стадії. Сукупна потужність електрохімічних процесів, що відбуваються в клітинах усіх живих організмів біосфери, на багато порядків перевищує світові масштаби технічного використання електрохімічної енергії [12,13].

2.3.1 Використання біогазу

Розвиток технологій та технічних засобів виробництва біогазу спрямований на комплексне вирішення проблем альтернативного енергозабезпечення тваринницьких ферм, виробництва високоякісних органічних добрив для кормовиробництва та утилізації органічних відходів при зниженні рівня емісій шкідливих речовин в оточуюче середовище. Розроблено та реалізовано концепцію технічного і технологічного вирішення проблеми сумісного використання органічних добрив та рослинної біомаси в біогазових реакторах.

Нове устаткування дозволяє отримувати високоякісний біогаз з органічних добрив із використанням зеленої маси таких відновлюваних енергетичних ресурсів, як силосна кукурудза, багаторічні трави, кормові буряки та гичка цукрових буряків. На нових тваринницьких фермах сучасним є спеціальний блок, що займається біоенергетикою. Це елемент, що дозволяє використати біогаз для енергозабезпечення потреб ферми, екологічно безпечно утилізувати органічні залишки і забезпечити кормовиробництво високоефективними твердими та рідкими біодобривами тощо.

Технологічний процес розпочинається в первинній місткості, де рідкі і тверді органічні добрива перемішуються до однорідної маси і подаються в реактор за допомогою помпи. Якщо суміш достатньо рідка, то від первинної місткості можна відмовитись, подаючи сировину безпосередньо в реактор. Це стає можливим при застосуванні суміші з сінажу кормових буряків. Бродіння проходить в реакторі, в якому підтримується постійна температура 35-45°С, при якій бактерії працюють найефективніше. З реактора суміш самопливом перетікає в місткість-сховище, де завершується бродіння. Це технологічна схема біогазової установки сховище - поточного типу.

Під час бродіння в реакторі до бродильної суміші постійно додається свіжа суміш, яка і витісняє перероблену в іншу ємність. За допомогою механічних змішувачів процес бродіння в реакторі розподіляється рівномірно за об'ємом. Бродильна суміш залишається в реакторі стільки часу, скільки це біологічно необхідно для розкладання органічних речовин бактеріями. При оптимальних умовах органічні речовини розкладаються на 90 - 95 % за 35-45 діб. Особливу увагу необхідно звертати на однорідність бродильної суміші. В реакторі бактерії повинні бути постійно забезпечені органічними речовинами, що потребує постійної подачі однорідної органічної суміші в реактор.

У сховищі перероблена суміш зберігається до весни як високоцінне біодобриво.

Біогаз має в своєму складі незначну кількість сірки, яка впливає на довговічність агрегатів установки. Для виділення сірки з біогазу на поверхню бродильної суміші в реакторі за допомогою невеликого компресору задувається свіже повітря. Це призводить до того, що спеціальні мікроорганізми перетворюють газоподібну сірку в твердий стан, після чого вона стає цінною складовою органічних добрив. Біогаз зберігається в гумовому сховищі з об'ємом добового виробітку. В силовій установці (двигун внутрішнього згорання плюс генератор) газ перетворюється в електричний струм і тепло. З енергії біогазу утворюється 30 - 35 % електричного струму і 70 - 65 % теплової енергії з загальним коефіцієнт корисної дії 85 - 90 %.

Перероблені в біогазовій установці органічні добрива зі свиноферми практично не мають неприємного запаху і є цінними для сільськогосподарських культур за вмістом поживних речовин. Але вони мають вищий вміст аміаку порівняно з первинною сировиною, що обумовлює проблему підвищеного виділення аміаку при внесенні добрив. При внесенні вироблених в біогазовому реакторі добрив звичайним способом (розкидачем з тарілчастим апаратом) втрати аміаку на 85 % більші, ніж при їх локальному внесенні штанговим шланговим розкидачем безпосередньо на ґрунт.

Використання альтернативних джерел енергії в сільській місцевості дозволяє істотно здешевіти процес агропромислового виробництва [5,12,14].

2.3.2 Використання біодизельного палива

Незаперечна цінність біодизеля в його екологічній чистоті й можливості одержувати з відновлюваної сировини. У природних умовах біодизель та мастила з ріпака знешкоджуються мікроорганізмами впродовж 7-8 днів на 95%, а звичайні нафтопродукти - на 16 %.

Біодизель - це записана сонячна енергія. Порівняно зі звичайним дизелем він має ту перевагу, що завдяки високій частці ріпакової олії при його згорянні виділяється тільки така кількість СО2, яку рослини взяли з атмосфери, що не впливає на кліма. В таблиці 2.1 наведені дані про кількість речовин, які виділяються при використанні 100 л звичайного дизельного палива і 100 л такої ж кількості біологічного.

Використання ріпакової олії в звичайних дизельних двигунах, як правило, неможливе, оскільки воно по своїх властивостях сильно відрізняється від дизельного палива. Технічно це завдання можна вирішити двома шляхами: пристосувати паливо до двигуна або створити двигун, що працює на рослинному біопаливі. Дані наведені у таблиці 2.2, свідчать, що обидва варіанти мають свої як переваги, так і недоліки. У країнах Західної Європи віддають перевагу метилуванню ріпакової олії. Так у Німеччині вже більше як на 1000 станціях заправляють автомобілі біодизельним паливом. При врожаї насіння ріпаку 30 ц/га можна виробляти біля 1300 л палива. Основна перепона широкого використання ріпакової олії (метилового ефіру з неї) як біодизельного палива - неконкурентоспроможність через відносно дешеве дизельне паливо. Труднощі виникають і з транспортуванням, створенням мережі заправних станцій.

При роботі двигунів на біодизелі значно зменшуються шкідливі викиди інших продуктів згоряння, в тому числі сірки - на 98 %, а сажі - від 50 до 61 %, гідрокарбонатів - та оксиду карбону (ІІ) - на 30-34 %. При використанні 100 т біодизеля викид в атмосферу вуглекислого газу зменшуються на 78,5 т порівняно з використанням нафтового пального.

Позитивні якості біодизеля можна згрупувати за такими пунктами:

- відновлюваність сировини;

- позитивний енергетичний баланс;

- закритий кругообіг СО2;

- дуже низька моторна емісія;

- відсутність вмісту сірки;

- відкриття нових ринків для сільськогосподарського виробництва.

Таблиця 2.1 - Витрати або емісія речовини на 100 л палива

Водночас є й негативні сторони цього нововведення, зокрема:

- підвищене вивільнення окису азоту;

- небезпека монокультури;

- висока потреба у субвенціях;

- невисокий виробничий потенціал.

Європейські проекти, які виконувалися довгий час, показали неминучість підвищення конкурентної здатності біопалива та зближення його ціни з викопними паливами вже в наступному десятиріччі. В Україні це джерело самозабезпечення енергоносіями має велику перспективу в районах, забруднених радіонуклідами в результаті катастрофи на Чорнобильській АЕС. У процесі вирощування ріпак не потребує великих затрат праці, всі агрозаходи механізовані, а сама рослина здатна очищати поле від радіонуклідів, не нагромаджуючи їх у насінні. Отже, ріпак можна впроваджувати для рекультивації забруднених земель, використовуючи насіння для одержання біодизеля.

У маслохімічній промисловості високоерукові олії ( тобто олії, які містять високий вміст ерукової кислоти ) використовують для одержання інгібіторів і антиблокуючих агентів для одержання пластикової фольги, піноутворювальних агентів для гірничорудної промисловості і багато інших хімічних матеріалів для харчової та нехарчової галузей промисловості.

Велика довжина вуглецевого ланцюгу ерукової кислоти робить її унікальною сировиною для маслохімічної промисловості в деяких випадках вона незамінна.

Можливо, що у майбутньому при розробці так званих „зелених технологій” використання високоерукових масел буде збільшуватись внаслідок їх кращого біологічного розкладу.

Таблиця 2.2 - Переваги та недоліки використання ріпакової олії в якості біодизельного палива

Перспективи. Промислове виробництво ріпакової олії у світі збільшується. Збільшується й інтерес до вирощування ріпаку та виведення нових високопродуктивних сортів із низьким вмістом ерукової кислоти та глюкозинолатів [5,12].

2.3.3 Використання біоетанолу

Світові процеси не оминають і Україну. Виконання вимог євроспільноти з обов'язковості додавання біологічних видів пального під час виробництва моторних бензинів в нашій державі є лише питанням часу,

зважаючи на євроінтеграційний курс України. З останніх новин у цьому плані - на розгляд Верховної Ради підготовлено законопроект „Про внесення змін до Закону України „Про державне регулювання виробництва і обігу спирту етилового, коньячного і плодового, алкогольних напоїв та тютюнових виробів” стосовно встановлення норми обов'язкового споживання (використання) біоетанолу при виробництві бензинів моторних”.

Над законопроектом тепер серйозно працюють фахівці. Пропонують навіть доповнити його статтею, яка встановлювала б для всіх виробників моторних бензинів в Україні норми обов'язкового використання біоетанолу. У 2007 році частка біоетанолу в загальному виробництві бензинів мала бути не менш як 2 відсотки, у 2008-му - не менш як 3 відсотки, 2009-му - не менш як 4, 2010-му - не менш як 5,75 відсотка.

За недотримання цих норм передбачено штраф - 200 відсотків вартості невикористаного біоетанолу (за оптово-відпускними цінами), але не менш як 500 тисяч гривень.

За умови встановлення обов'язкових обсягів споживання біологічних палив виробниками бензинів буде забезпечено збереження 10 тисяч робочих місць у спиртовій галузі, встановиться стабільний попит на мелясу та зерно. Такий підхід дасть можливість фінансово підтримати село. Для порівняння у Сполучених Штатах за декілька останніх років побудували понад 100 заводів з виробництва етанолу. Зерно, особливо кукурудза, йде на етанол. За рік завод вартістю 150 мільйонів доларів і потужністю 100 мільйонів галонів (1 галон - 3,785 літра) окуповується. 60 відсотків цих підприємств належить фермерам. Там не стоїть питання, щоб давали з бюджету дотації, субсидії. Прибуток американські фермери отримують, пропонують своїм споживачам альтернативне пальне - відновлюване, екологічно чисте.

У нас виробництво біоетанолу може розвиватися швидкими темпами, тому що за це змагаються одразу кілька держав. Однією з цих держав є Японія. Японці готові вкласти не мільйони, а сотні мільйонів у виробництво в Україні біоетанолу, а потім експортувати. В масштабах світу вже все зінтегровано: куди гроші можна було вкласти - вкладено. Терра інкогніто - це Україна і Росія з величезними сільськогосподарськими угіддями й величезними потенційними можливостями.

Схожа ситуація й з цукровою тростиною. Значну частину - понад 50 відсотків - Бразилія пускає нині на виробництво етанолу. Будь-яка держава міцно стоятиме на ногах, якщо працюватиме внутрішній ринок. Зовнішній ринок - це величезні ризики. Украіна - піщинка у всьому світі. Навіть Америка не зовсім затишно почувається на зовнішніх ринках, хоча б якою потужною вона не є, й інколи тримає ринок тільки військовою присутністю. Нині у США крокують до пальної незалежності. Америка у минулому році

намагалась виробити 15 мільярдів літрів етанолу, через два роки - 30 мільярдів літрів. Близько 25 мільйонів тонн - відновлюваного пального.

З кожним відсотком у сумішевому бензині етанолу на десятки відсотків знижуються шкідливі викиди. Етанол заміняє ті присадки і добавки, що спричиняють викиди. Отже, екологія - це перше.

Друге: маємо відновлюване джерело енергії. Те, що під землею, - вичерпується, і на пам'яті нашого покоління воно закінчиться. І ті, хто раніше про це подбав, сьогодні вже на коні, а завтра будуть незалежні.

Третє: енергетична незалежність. Це надзвичайно важливо.

І четверте: сільське господарство. Село виробляє продукцію на 60 мільярдів гривень. Щороку споживається більш як 10 мільйонів тонн світлих нафтопродуктів - 6 бензинів, 4 - дизельного пального. Отже, для того, щоб сільське господарство могло вижити потрібно давати можливість виробляти продукцію незалежно від запланованих в бюджеті грошей, прямої та непрямої підтримки. За наших можливостей - це 10 мільйонів гектарів „енергетичних” сільгоспкультур. 10 мільйонів гектарів під цукровим буряком, кукурудзою, ріпаком, соєю, льону за гарною ціною.

Але сьогодні ми не дивомось на це і не робимо висновків, тому в найближчому майбутньому купуватимемо чуже паливо. Коли заливаєш на заправці європейський А-95 по 5,70 за літр - якраз і є той, що вже з еталоном, можливо, зроблений там з нашої сировини.

В Україні було створено об'єднання спиртових заводів, задіяних у державній програмі „Біоетанол”. Згідно з постановою Кабінету міністрів від 3 серпня 2005 р. був затверджений перелік з 15 українських спиртових заводів, які виробляють біоетанол. Усього за час дії держпрограми „Біоетанол” з 2000 р. на спиртових заводах України було вироблено 54 тис. т біоетанолу.

Галузь виробництва біоетанолу є перспективною для України, оскільки, за наведеними даними, сільськогосподарський комплекс протягом року використовує 2 млн т дизельного пального та 700 тис. т бензину загальною вартістю 3,5 млрд грн. Розвиток виробництва відновлювальних джерел, до яких відноситься і виробництво біоетанолу, забезпечує створення стабільного ринку збуту сільськогосподарської сировини, розвиток сільської інфраструктури, створення додаткових робочих місць та перетворення України з імпортера палива в можливого експортера. На сьогодні у 20 областях України вже або почалось будівництво підприємств, що виробляють біодизель, або розпочалися розглядатися проекти щодо створення таких підприємств.

Отже, у цьому розділі ми розглянули велику кількість альтернативних (відновлювальних) джерел енергії. Після якого ми можемо зробити висновок,

що потрібно вивчати ці джерела енергії і використовувати. Завдяки ним можна зменшити забруднення навколишнього природного середовища та не залежати від традиційних джерел, які скоро закінчаться [12,13].

3 ОЦІНКА ВПРОВАДЖЕННЯ ТЕХНОЛОГІЙ СТВОРЕННЯ АЛЬТЕРНАТИВНИХ ПАЛИВ У ВІННИЦЬКІЙ ОБЛАСТІ

Основою забезпечення усіх видів життєдіяльності суспільства була і залишається енергетика. На даний момент в галузі склалася критична ситуація з постачанням сировини та сплатою за її споживання, а енергозбереження - єдиний шлях до поліпшення цієї ситуації.

Підвищити рівень енергозбереження можливо за умов зменшення енергоємності виробництва, збільшення виробництва електроенергії за рахунок АЕС, реконструкції українських НПЗ з метою поглиблення ступеню переробки нафти.

Протягом останніх двох років, завдяки впровадженню енергозберігаючих технологій, теплопостачальні організації міста Вінниці та вінницької області значно скоротили об'єми споживання газу.

Проте більшу частину цієї економії поглинуло зростання вартості енергоносіїв - за останні два роки ціна на природний газ зросла майже втричі. Тому затрати на придбання блакитного палива, не зважаючи на його економію, збільшились.

Економити енергоресурси вінницьким теплопостачальникам вдається завдяки впровадженню енергозберігаючих технологій. Минулого року було реконструйовано більше двох з половиною кілометрів теплових мереж - старі труби замінено на нові, попередньо ізольовані. Цього року такі роботи будуть продовжуватись. На теплошляхах міста планується замінити більше трьох кілометрів труб.

Вінницька область разом з банком „Форум” запустила в кінці серпня 2006 року три заводи з виробництва біодизеля. На цих заводах базовими технологіями для виробництва біодизельного палива є:

· Циклічна з використанням каталізаторів (додаток Б);

· Багатокаталізаторна циклічна;

· Багато реакторна безперервна (додаток Б).

Заводи потужністю 20 тис. тонн біодизеля в рік кожний і з орієнтовною вартістю 30 млн євро були побудовані у Вінницькому, Тульчинському і Хмельницькому районах. Вся їхня продукція реалізовується на території Вінницької області. Гранична рентабельність заводів - 15 %. На них планувалося переробляти більше 250 тис. тонн зерна кукурудзи в рік. З тонни ріпаку можна одержати близько 300 кг (30 %) ріпакового масла, а з нього - 270 кг біодизельного пального.

Для одержання біопалива було використане ріпакове масло. У зв'язку із цим в 2006 році в області в чотири рази збільшені площі посівів рапсу - до 41 тис. га. А у 2007 році ця тенденція збереглась. Усього в 2005 році в Україні рапсом було засіяно 234 тис. га, з яких 43 тис. га - у Вінницькій області.

На загальну картину енергозбереження міста вплинула також реконструкція котелень Вінниці. Протягом 2009 року повністю оновлена котельня по вул. Карла Маркса, 18а. Там також встановлено хімводоочистку. У котельні по вул. Примакова, 23 введено в експлуатацію котел та допоміжне обладнання, на якому в якості палива використовується щепа. Також минулого року дві котельні по вулицях Пирогова, 25 та Свердлова, 143 були переведені на диспетчерський режим, що дозволило скоротити споживання палива та зменшити витрати на обслуговування котелень.

Зменшити об'єми спожитого газу також вдалось за рахунок відключення малоефективних котелень. Водночас розпочали ефективніше використовувати потужності великих котелень.

Для покращення надання послуг з гарячого водопостачання у трьох будинках по вулиці Пирогова, у двох багатоповерхівках по вул. Станіславського та по вул. Зодчих, 42 завершено роботи по облаштуванню індивідуальних теплових пунктів.

З кожним роком зростає виробництво електроенергії малими ГЕС. На одинадцяти малих ГЕС, розташованих на р. Південний Буг та на території області виробляють 110 млн. кВт/год. електроенергії, або до 5% від обсягів споживання в області.

Вінницька область - переважно аграрна, газифікована північна частина та західні райони. У зв'язку з цим альтернативні та поновлювальні джерела мають велике значення в паливному балансі області. В області вже кілька років використовується біопаливо для заправки сільськогосподарської техніки агрофірмі „Рапсодія” Липовецького району Вінницької області, де в якості біопалива використовується ріпакова олія. Ефективність роботи двигунів є недостатньою, оскільки моторесурс роботи їх не перевищує двох років. Крім того, опалення, виробничі потреби агрофірми забезпечуються за рахунок спалювання соломи різних культур в топці котла, потужністю 1МВт. Обсяг природного газу, що вивільнено за рахунок спалювання альтернативного органічного палива становить до 100000 м3 на рік. Значно покращились умови виробництва, підвищилась комфортність приміщень.

Проводяться роботи по заміщенню природного газу іншими видами палива за рахунок переходу Ладижинської станції на спалювання пилу без підсвічування факелу газом, область скоротила споживання газу за на 30 %. Це дало можливість проводити роботи по газифікації населених пунктів області.

Проводяться також роботи по переводах заводів з природного газу на тверде паливо, з одночасною реконструкцією теплосилового господарства та скорочення норми витрат палива до 3,5 % за вагою буряків, замість 6 % (Крижопільський цукровий завод ) Обсяги вивільненого газу на заводі становлять до 20 млн. нм3 на рік.

Особливого значення в області надають спалюванню відновлювального органічного палива: відходів деревини у вигляді тирси, подрібненого дерева, соломи сільськогосподарських культур. Установки для спалювання тирси працюють на підприємстві ТОВ „Берлінек-Україна”, на Калинівському ЕЗДМ , де економія газу складає до 5 млн. нм3 на рік.

Солому, а також лушпиння соняшнику спалюють в реакторах - газифікаторах деревинних відходів КБ Сухіна.