Альтернативні джерела енергії та можливості їх використання в Україні

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

Чернігівський національний педагогічний університет імені Т.Г.Шевченка

Кафедра інформатики і ОТ

Реферат

Альтернативні джерела енергії та можливості їх використання в Україні

Виконала : студентка 37 групи

Фізико-математичного факультету

Костюк Тетяна Миколаївна

Перевірила:кандидат біологічних наук

старший викладач кафедри екології

та охорони природи

Потоцька С.О

Чернігів

2014

План

Вступ

1. Альтернативні джерела енергії

2. Сонячна енергія. Можливості її використання в Україні

3. Вітроенергетика. Можливості її використання в Україні

4. Гідроенергетика. Можливості її використання в Україні

5. Атомна енергетика в Україні

6. Енергія біомаси7. Космічна сонячна енергетика

Висновок

Список використаних джерел

Вступ

Енергія - одне з найчастіше обговорюваних сьогодні понять; крім свого основного фізичного змісту, воно має численні економічні, технічні, політичні і інші аспекти.

На тлі енергетичної кризи актуальним є питання переходу від традиційних джерел енергії до нових,альтернативних (фр. - "один з двох", вибір однієї можливості), які екологічно менш небезпечні. Передусім це теплова, світлова енергія Сонця. За прогнозом до 2020 р. такі джерела замінять близько 2,5 млрд. т палива, їх частка у виробництві електроенергії і тепла складе не менше 8%. Енергії Сонця поступає на поверхню Землі в 14-20 тис. разів більше, чим виробляють всі техногенні джерела планети. Також до альтернативних джерел енергії відносяться вітроенергетика, біоенергетика,ядерна енергетика, космічна, геотермоенергетика, вторинне використання викидного тепла.

Майбутнє - за альтернативними джерелами енергії, бо вони майже безплатні (природні вітри, енергія Сонця, земного тепла), безпечні і не пов'язані із шкідливими викидами. Ще одна перевага - автономність, відсутність необхідності передавати енергію на великі відстані, що супроводжується її великими втратами та забрудненням довкілля, наприклад електромагнітним при транспортуванні електроенергії високої напруги. Проблема альтернативних джерел енергії особливо актуальна на фоні повідомлень про те, що запаси нафти, газу будуть вичерпані через 30-50 років, вугілля - через 200-300 років. Енергетичні джерела - основа незалежності будь-якої держави. Це особливо актуально для України, промисловість якої витрачає в 4-5 разів більше енергії, ніж будь-яка країна Європи, що робить продукцію не конкурентоспроможною. Враховуючи низькі запаси природного газу в Україні, економне використання електроенергії та впровадження альтернативних джерел енергії актуальні.

Закон України "Про енергозбереження" визначає правові, економічні, соціальні та екологічні основи енергозбереження, дає тлумачення цього визначення. Це діяльність, спрямована на раціональне одержання енергії та економне її використання. В законі йдеться про нетрадиційні джерела енергії періодичної дії - енергії Сонця, Землі, енергії морів, океанів, річок. Закон відводить місце для навчання та виховання населення в сфері енергозбереження. Отже, вже тепер існують альтернативні джерела енергії, які на відміну від інших, традиційних джерел - теплових, гідравлічних, атомних електростанцій екологічно безпечні, не мають шкідливих відходів, забруднюючих атмосферу, землю, води, тому за ними майбутнє.

альтернативний енергія гідроенергетика ядерний

1. Альтернативні джерела енергії

Альтернативні джерела енергії - поновлювані джерела, до яких відносять енергію сонячного випромінювання, вітру, морів, річок,біомаси, теплоти Землі, та вторинні енергетичні ресурси, як існують постійно або виникають періодично у довкіллі.

Використання альтернативних джерел енергії має особливості,

зокрема зумовлені природними умовами, а саме:

· залежністю від атмосферних та інших умов довкілля;

· наявністю водних ресурсів малих річок, необхідних для роботи гідроенергетичного обладнання;

· наявністю біомаси, кількість якої залежить від обсягів щорічних урожаїв;

· наявністю геотермальних джерел та свердловин, придатних для виробництва та використання геотермальної енергії;

· наявністю теплових викидів, обсяги яких залежать від функціонування підприємств промисловості;

· періодичністю природних циклів, внаслідок чого виникає незбалансованість виробництва енергії;

· необхідністю узгодження та збалансування періодичності передачі обсягів енергії, виробленої з альтернативних джерел, зокрема передачі електричної енергії в об'єднану енергетичну систему України.

Відповідно до Національної енергетичної програми України до 2010 р. потреба в паливних ресурсах складе 273 млн. т у.п. / Рік. Зараз Україна задовольняє свої потреби в паливно-енергетичних ресурсах за рахунок власного видобутку менша ніж на 50%, а залишок становить імпорт. На додаток, неухильне скорочення світових запасів викопних палив і їх постійне подорожчання перетворює енергозабезпечення України в одну з найважливіших загальнодержавних проблем. Одним із шляхів вирішення цієї проблеми є включення альтернативних (відновлюваних) джерел енергії(сонячної, вітрової, біомаси та ін) в паливний баланс країни.

Україною, згідно з Енергетичною програмою, до 2030 р. взято курс на розвиток альтернативної енергетики, у зв'язку з чим прийнято закон України «Про альтернативні джерела енергії, розроблено програму державної підтримки розвитку нетрадиційних та відновлюваних джерел енергії.

2. Сонячна енергія. Можливості її використання в Україні

За прогнозом до 2020 р. такі джерела замінять близько 2,5 млрд т палива, їх частка у виробництві електроенергії і тепла складе не менше 8%. Передусім це енергія Сонця, якої поступає на поверхню Землі в 14-20 тис. разів більше, чим виробляють всі техногенні джерела планети.

Сонце - джерело енергії дуже великої потужності. В середньому енергетичний еквівалент 22 днів сонячного сяйва за сумарною потужністю, що приходить на Землю, дорівнює всім запасам органічного палива на Землі. За день на Землю надходить сонячної енергії більше, ніж 6,5 млрд жителів планети можуть спожити за 30 років. Сонячна енергія, що надходить за рік тільки на Аравійський півострів, більше ніж в два рази перевищує запаси енергії всіх нафтових родовищ світу.

Вже в світі експлуатуються три типи перетворювачів сонячної енергії: а) використання енергії рідини, нагрітої сонячними променями; б) пряме фотоелектричне перетворення сонячної енергії в електричний струм; в) використання дзеркал, фокусуючи теплову енергію Сонця на поверхню парових котлів теплових електростанцій.

Всі три типи геліостанцій вже працюють в різних країнах світу - у Франції, Німеччині, США, Ізраїлі. В установці використовують синтетичне масло, що тече по чорних трубах, які нагріваються параболічними дзеркалами, що, рухаючись за Сонцем, фіксують його промені. Масло в трубах нагрівається до 390⁰ С і перетворює воду в пару, яка крутить турбіни.

У деяких країнах - США, країнах Аравійського півострова існують установки прямого перетворення світла Сонця в електроенергію за допомогою фотоелементів або фокусування тепла за допомогою параболічних дзеркал. На півострові Крим працює єдина в Україні невелика експериментальна геліостанція.

При сучасних технологіях вартість фотоелектрики складає 25-30 центів за кіловат-годину; сонячно-термічної електрики - 12 центів; енергії теплових електростанцій - 4 центи; гідроелектростанцій - 3 центи. Така відносно висока ціна фотоелектрики пояснюється низьким ККД - до 10 відсотків і високою вартістю установок. Однак ці установки не забруднюють навколишнього середовища, прості в застосуванні, безшумні, можуть мати різні розміри.

Геліоенергетика в Україні

Якщо світова сонячна енергетика розвивається двома шляхами - фотоелектричних сонячних електростанцій та теплових сонячних електростанцій, то в Україні наразі присутні тільки електростанції першого типу. Перш за все це зумовлено ландшафтом та кліматом, адже, як правило, теплові сонячні електростанції будують на великих пустельних площах в тропічних поясах. Найкращі умови для будівництва теплових сонячних електростанцій були в Криму, але після анексії півострова Росією цей тип електростанцій найближчим часом в Україні не з'явиться.

Коли ми вже згадали Крим, то відмітимо, що саме там сонячна енергетика набула найбільшого розповсюдження. Так, наприклад, в 2011 році там була введена в стрій фотоелектрична сонячна електростанція «Перове», яка розмістилася на площі понад 200 Га (це як 259 футбольних полів) та виробляє 105,56 МВт електроенергії. На той час електростанція стала найпотужнішою в світі серед собі подібних. Загалом, вже в 2013 році понад 15% потреб електроенергії Криму забезпечувалось сонячною енергетикою. Однак на цьому розвиток поки зупиниться, адже Росія не настільки лояльна до альтернативної енергетики, а тому інвестувати в неї там не вигідно.

Після Криму найперспективнішим регіоном для розвитку сонячної енергетики є південь України. Там кількість сонячного випромінювання можна порівняти із північною Італією, яка є лідером за кількістю сонячних електростанцій у світі. Крім того, середньорічний потенціал сонячної енергії в Україні вищий ніж у Німеччини - країни, де сонячні панелі набули особливої популярності навіть серед простих жителів і все частіше встановлюються на дахах будинків.

Та незважаючи на такі показники, на материковій Україні сонячна енергетика особливої популярності не набула. Наразі найпотужніші електростанції будуються у Херсонські (поблизу міста Нова Каховка, запланована потужність 120 МВт), Одеські (поблизу села Приозерне, запланована потужність 54,8 МВт), Миколаївські (поблизу смт. Березанка, запланована потужність 52,9 МВт). Загалом на материкові Україні нараховується кілька десятків сонячних електростанцій потужністю від 1 до 15 МВт, а понад дюжину СЕС мають потужність від 20 до 120 МВт (деякі тільки будуються).

Підбиваючи підсумки скажемо, що сонячна енергетика в Україні буде розвиватися. Завдяки спеціальному «зеленому тарифу», який діє з 2011 року, сонячна енергетика стала прибутковим бізнесом, що привабило іноземних інвесторів. За статистикою, обсяг введення в стрій нових сонячних електростанцій у 2013 році майже подвоївся порівняно з 2012-тим. За попередніми прогнозами так мало бути і в 2014 році, але зважаючи на економічну і політичну кризу в Україні, темпи розвитку сонячної енергетики можуть знизитися. Та з іншого боку - сонячна енергетика може стати одним з джерел заміни недешевому російському газу, а тому можна припустити і подальшу підтримку сонячної енергетики українською владою.

3. Вітроенергетика. Можливості її використання в Україні

Загальна потужність вітрів на планеті складає близько 2000 млрд кВт. Вже працюють вітроенергетичні установки потужністю від 1 до 1000 квт. Фактично це вітряний млин, об'єднаний з електрогенератором. Негативним може бути - відсутність вітру, неможливість управління повітряними потоками. З кінця XVIII на початку XIX ст. у США було встановлено більше як 8 млн електровітрових генераторів. Ці машини припинили використовувати в 40-х рр. у зв'язку з виникненням недорогої енергії, одержуваної при спалюванні органічних видів палива.

В 70-х рр., у зв'язку з дефіцитом нафти, використання вітрової енергії відновилося. Тепер у США потужність всіх вітрогенераторів складає 1600 МВт, які виробляють близько 3 млрд кВт/годин електроенергії щорічно.

Вітрові турбіни складаються з ротора (лопаті), енергетичної осі і генератора для перетворення вітрової кінетичної енергії в електричну. Для збільшення потужності вітрові турбіни розташовують на високих щоглах до 30 метрів, щоб швидкість вітру була не менше 5 м/с. Національні програми освоєння енергії вітру розгорнуті в Канаді, ФРН, США, Франції, Швеції та інших країнах.

Вітроенергетика в Україні

Чималий потенціал має вітрова енергетика. Україна має території з постійними досить сильними вітрами, завдяки чому розвиток вітроенергетики має логічне обґрунтування. Навіть не зважаючи на більшу вартість вітрової енергії (у порівнянні з традиційно, виробленої з викопних ресурсів) використання енергії вітру є економічно виправданим у степових (зокрема приморських) та гірських районах країни (Одеська, Миколаївська, Харківська, Луганська і Донецька області, а також гірські райони Карпат і анексованого Криму). За підрахунками, вітрова енергетика може забезпечити Україну на 15% від загальних потреб електроенергії.

Як і у випадку з сонячною, на вітрову енергетику також діє «зелений тариф». Завдяки цьому тільки за 2013 рік доля вітрової енергетики фактично подвоїлася, навіть попри те, що вітрова енергія з точки зору «бізнесу» менш вигідна ніж сонячна.

Варто відмітити, що вітрова енергетика в Україні розвивалася і до встановлення «зеленого тарифу». Так, ще в 1992 році почалося будівництво Донузлавської вітрової електростанції (Крим), яка наразі генерує понад 17 МВт електроенергії. Інший приклад Тарханкутська ВЕС (теж Крим), будівництво якої стартувало 1996 року, а потужність наразі сягає 15 МВт. Серед інших потужних вітрових електростанцій можна відмітити Новоазовську ВЕС (Донецька область) потужністю 79,3 МВт, Ботієвськау ВЕС (Запорізька обл.) потужністю 200 МВт. Будівництво останньої почалося в 2011 році, а останній запланований вітряк був встановлений у 2014-тому.

Не зважаючи на такий стрімкий розвиток вітроенергетики, її доля в сумі із сонячною енергетикою ледве перетинають позначку в 1% від загальної генерації електроенергії в Україні. Така цифра є дуже малою, однак вона беззаперечно буде рости. Цьому сприятиме не тільки «зелений тариф», а й постійне подорожчання викопних ресурсів (саме їх спалювання на ТЕС зараз забезпечує понад третину наших потреб у електроенергії).

4. Гідроенергетика. Можливості її використання в Україні

Енергія води, або біоенергія, також є перетвореною енергією Сонця. Спадання води здавна використовувалось для обертання лопатних коліс і турбін. Вода була першим джерелом енергії, а першою машиною, за допомогою якої людина використовувала енергію води, була примітивна водяна турбіна. Понад 2000 років тому горці на Ближньому Сході вже користувалися водяним колесом у вигляді валу з лопатками: потік води, відведений зі струмка або річки, тиснув на лопатки, передаючи їм свою кінетичну енергію. Лопатки рухалися, а оскільки вони були жорстко скріплені з валом, то обертався вал. До нього у свою чергу прикріплювалося млинове жорно, яке разом з валом оберталося відносно нерухомого нижнього жорна. Саме так працювали перші "механізовані" млини для зерна. Але їх споруджували тільки у гірських районах, де річки і струмки мали великі перепади і сильний тиск.

Вода, яку ще у стародавні часи використовували для виконання механічної роботи, досі залишається хорошим джерелом енергії, тепер вже електричної. Енергія падаючої води, що обертає водяне колесо, служила безпосередньо для розмелювання зерна, розпилювання деревини і виробництва тканин. Однак млини і лісопильні на річках стали зникати, коли у 30-х роках XIX ст. почалося виробництво електроенергії з водоспадів.

На сучасній гідроелектростанції (ГЕС) маса води з великою швидкістю спрямовується на лопатки турбін. Вода тече через захисну сітку і регульований затвор сталевим трубопроводом до турбіни, над якою встановлений генератор. Механічна енергія води за допомогою турбіни передається генератору і там перетворюється в електричну. Після цього вода стікає в річку через тунель, що поступово розширюється, втрачаючи при цьому свою швидкість.

За потужністю ГЕС поділяють на дрібні (із встановленою потужністю до 0,2 МВт), малі (до 2 МВт), середні (до 20 МВт) і великі (понад 20 МВт); за натиском - на низьконапірні (натиск до 10 м), середнього натиску (до 100 м) і високонапірні (понад 100 м). В окремих випадках дамби високонапірних ГЕС досягають висоти 240 м. Вони зосереджують перед турбінами водну енергію, накопичуючи воду і піднімаючи її рівень. Турбіна - енергетично дуже вигідна машина, тому що в ній вода легко змінює поступальний рух на обертальний. Той самий принцип часто використовують і в машинах, які зовні зовсім не схожі на водяне колесо (якщо на лопатки впливає пара, то мова йде про парові турбіни). На типових ГЕС ККД нерідко становить 60-70 %, тобто 60-70 % енергії спадної води перетворюється на електричну.

Спорудження гідростанцій коштує дорого, і вони вимагають значних експлуатаційних витрат, зате їх "паливо" безкоштовне і йому не загрожує жодна інфляція. Першоджерелом енергії є Сонце, що випаровує воду з океанів, морів і річок. Водяна пара конденсується у вигляді дощу, випадає у підвищених місцевостях і стікає вниз до моря. Гідростанції будують на шляху цього стоку для перехоплення енергії руху води - енергії, яка в іншому випадку була б витрачена на перенесення відкладів до моря.

Тому гідроенергетика не є зовсім нешкідливою для навколишнього середовища.

Розглянемо деякі негативні наслідки для природи, пов'язані із спорудженням гребель на річках. Коли течія річки сповільнюється, як це звичайно відбувається при потраплянні її вод у водоймище, завислий осад починає опускатися на дно. Нижче водоймища чиста вода, потрапляючи у річку, набагато швидше розмиває річкові береги, ніби відновлюючи той обсяг осадів, який був втрачений у водоймищі. Отже, посилення ерозії й абразії берегів нижче за течією від водоймища - звичайне явище.

Дно водоймища поступово вкривається шаром осадів, який періодично виступає на поверхню або знову затопляється, коли рівень води падає і піднімається в результаті скидання води чи припливу. З часом осадів накопичується стільки, що вони починають займати значну частину корисного об'єму водоймища. Це означає, що водоймище, споруджене для збереження запасів води чи контролю за повенями, поступово втрачає свою ефективність. Нагромадженню великої кількості осадів у водоймищі можна частково запобігти, якщо здійснювати регулярний контроль за кількістю уламкового матеріалу, знесеного потоками води.

Невидимі до певного часу купи осадів, що стають видимими лише під час низького стояння води у водоймищі, - не єдина причина, за якої багато хто виступає проти будівництва гребель. Є й інша, важливіша: після заповнення водоймища під водою виявляються цінні землі, що втрачаються назавжди. Зникають також цінні тварини і рослини, причому не тільки сухопутні; риби, що населяють перегороджену греблею річку, теж можуть зникнути, оскільки гребля перепиняє шлях до місць їхнього нересту.

Є й інші проблеми, пов'язані з будівництвом гребель і водоймищ. У певні періоди якість води у водоймищі і, відповідно, якість води, що випускається з нього, може бути дуже низькою. Протягом літа й осені нижні шари води у водоймищі збідніються на кисень, що зумовлено одночасною дією двох процесів: неповним перемішуванням води та бактеріальним розкладом відмерлих рослин у донних шарах, що вимагає великої кількості кисню. Коли ця бідна на кисень вода випускається з водоймища, насамперед потерпають риби та інші водні організми нижче за течією.

Не зважаючи на все це, переваги ГЕС очевидні - постійно відновний самою природою запас енергії, простота експлуатації, відсутність забруднення навколишнього середовища.

Сьогодні для роботи ГЕС на річках створені водосховища, часто навіть каскади водосховищ. Реальний гідроенергетичний потенціал усіх річок світу оцінюється у 2900 ГВт, а практично для виробництва гідроелектроенергії використовується менше 1000 ГВт. У світі нині працюють десятки тисяч ГЕС. Тобто поки людям слугує лише невелика частина гідроенергетичного потенціалу Землі. Щорічно величезні потоки води, що утворюються від дощів і танення снігів, стікають в моря невикористаними. У разі затримання їх за допомогою дамб, людство отримало б додатково величезну кількість енергії.

Гідроенергетика України

Гідроенергетика є найбільш технологічно освоєним способом виробництва електроенергії, має гарантований з прогнозованою забезпеченістю енергоресурс. В Україні потужність гідроелектростанцій становить лише 8,8 відсотка генеруючих енергоджерел і може бути підвищена в 2-3 рази. Для України реальним є забезпечення розвитку гідроенергетики шляхом спорудження гідроелектростанцій потужністю 20-50 МВт та малих гідроелектростанцій на існуючих водоймищах, магістральних каналах, об'єктах утилізації енергії технічних систем водозабезпечення та водовідведення, а також відновлення та реконструкції об'єктів малої гідроенергетики, що виконують функцію із захисту прилеглих територій від повеней.

Вітчизняними машинобудівними підприємствами може бути виготовлене обладнання як для реконструкції та відновлення гідроелектростанцій, так і спорудження малих гідроелектростанцій. Планується реконструювати з продовженням строку експлуатації на 30-40 років понад 3,2 ГВт потужностей гідроелектростанцій та досягти приросту понад 1,5 ГВт потужностей шляхом реконструкції діючих та спорудження нових гідроелектростанцій. Обсяг додатково виробленої електроенергії (у середньо багаторічному обчисленні) збільшиться на 4,8 млрд. кВт/год. Природний потенціал розвитку малих ГЕС в Україні також достатньо не реалізовується. Проте економічно доцільний потенціал малих ГЕС в Україні може скласти до 4 ГВт.

5. Атомна енергетика в Україні

Управління ядерною промисловістю в Україні представлено Державним департаментом ядерної енергетики, що є частиною Міністерства енергетики України. Крім того в 1996 році була заснована Національна компанія ядерної енергетики «Енергоатом» для поліпшення енергозабезпечення промисловості та суспільного сектору, підвищення якості діяльності атомних електростанцій, забезпечення їх конкурентоспроможності в умовах енергетичного ринку, так само добре, як внесок в сучасну структуру атомних електростанцій управління згідно з законодавством.

«Енергоатом» охоплює п'ять атомних електростанцій

· Запорізька АЕС

· Південноукраїнська АЕС

· Рівненська АЕС

· Хмельницька АЕС

· Чорнобильська АЕС

В 2000 році атомні електростанції згенерували 46,3 відсотків загальної електроенергії України. Отже, атомні електростанції відіграють значну роль в генеруванні та надаванні українським людям електрики як такої.

В Україні заплановано потужний розвиток атомної енергетики. 13 діючих енергоблоків мають сумарну потужність 11835 МВт і генерують 51% загального виробництва електроенергії. За офіційними даними, в Україні виробляється близько 18 млрд. кВт/год. на місяць (приблизно 200 млрд. кВт/год. на рік). За 12 місяців 2006 року обсяг виробництва електричної енергії електростанціями, які входять до Об'єднаної енергетичної системи України (ОЕС), сягнув 192 млрд. кВт/год. Атомними електростанціями вироблено 90 млрд. кВт/год. електроенергії, або 47% від загальної кількості. Коефіцієнт використання встановленої потужності АЕС становить 75,3%. Протягом 2006 року експортовано 11 млрд. кВт/год. електроенергії, або 6% від виробленої.

Енергетична стратегія України на період до 2030 року передбачає зростання виробництва електроенергії в країні до 420,1 млрд. кВт/год. При цьому частка виробництва електроенергії на АЕС у 2030 році має становити 52% від загального. Для цього заплановано побудувати до 2030 року ще 22 атомні енергоблоки. За словами міністра палива та енергетики України Юрія Бойка, до 2016 року в Україні планується побудувати додатково до вже існуючих ще два енергоблоки. Про важливість для України саме цього шляху стверджує й президент Національної академії наук Борис Патон. Проте таку думку висловлено на зустрічі з приводу перспектив розвитку в Україні саме відновлювальної енергетики. Що є неможливим, адже в Україні немає ні прийнятих майданчиків для будівництва ні звісно коштів тому ці факти вводять в Україні так і за її межами значне занепокоєння.

Однак навряд чи варто українцям з легкістю ставитися до цих ядерних проектів. Бо за певних умов у нашій країні реалізовувалися й не менш грандіозні проекти, причому за гірших обставин. До того ж у свідомості більшості населення позитивний розвиток країни і збільшення виробництва енергії є синонімом індустріального розвитку. Тож необхідно зрозуміти, кому така програма дає вигоду, а кому -- дірку від бублика та на додачу шкідливі відходи і соціальні та політичні проблеми.

Проблеми атомної енергетики

В світі до 2020 року у 80% атомних енергетичних реакторів спливе проектний термін експлуатації. Аналогічна ситуація склалась і в Україні, де починаючи з 2010 року, майже щороку, буде добігати кінця термін роботи одного з ядерних енергоблоків. Рішення про зупинку або продовження роботи по першому блоку Рівненської атомної електростанції має бути остаточно прийнято в грудні 2010 року.

Процес виводу з експлуатації ядерних енергоблоків потребує значних фінансових ресурсів, яких уряд України на сьогодні немає. Представники ядерної галузі та Міністерства палива та енергетики України бачать вихід в продовженні експлуатації старих енергоблоків, щоб АЕС мали змогу накопичити кошти на процес зупинки і виводу з експлуатації. Враховуючи українські реалії, навіть після продовження роботи, застарілі блоки не зароблять достатньо коштів для того, щоб забезпечити безпечний вивід АЕС з експлуатації, коли вона буде зупинена, а також щоб подбати про всі напрацьовані АЕС небезпечні відходи.

Прискорені темпи зміни кліматичного балансу та непередбачувані наслідки цього поставили людство перед питанням інтенсивного та якомога скорішого впровадження технологій, які б дозволили відмовитися від викопного палива та припинити використовувати атмосферу Землі як смітник для викидів парникових газів.

Сьогодні існує достатньо способів отримання енергії, які можуть забезпечити потреби у ній, не заподіюючи шкоди довкіллю. Але поряд із тим існує технологія, яку продовжують нав'язувати людству, подаючи її як альтернативу традиційним видам палива і потужним ресурсом, здатним вирішити ледь не усі енергетичні проблеми.

На міжнародних переговорах зі зміни клімату представники ядерної промисловості намагаються довести, що саме ядерна енергетика спроможна вирішити проблему зміни клімату.

Справді, атомні електростанції викидають набагато менше парникових газів, ніж теплові станції, які працюють на вугіллі, мазуті чи газі. Враховуючи повний цикл, включаючи виробництво ядерного палива, на одну вироблену кВт/годину атомна станція викидає тільки у 2,5-5 разів менше СО2 ніж станція що працює на природному газі. Більш того, при комбінованому виробництві тепла та електрики з природного газу за існуючими технологіями, отримують викиди СО2 менші ніж на атомній станції. Але водночас атомна енергетика спричинює низку інших не вирішених екологічних та економічних проблем.

Численні дослідження стверджують що, атомна енергетика - найдорожчий і найнебезпечніший з усіх видів отримання енергії.

У процесі виробництва електроенергії на АЕС утворюються радіоактивні відходи, які залишатимуться небезпечними десятки тисяч років. Досі не існує безпечної технології утилізації, переробки та захоронення радіоактивних відходів.

Збільшення кількості блоків на українських АЕС та продовження строку експлуатації існуючих блоків, як заплановано урядом України в Енергетичній стратегії розвитку ПЕК до 2030 року призведе лише до збільшення радіоактивних відходів і нових ризиків для населення.

У місті Дніпродзержинську, Дніпропетровської області накопичено 42 млн. тонн радіоактивних відходів, які лишилися місту після виробництва зі збагачення урану. Урядова програма з безпечного захоронення відходів чинна з 2003 року, але досі нічого з передбаченого нею не виконано, більше того, знайдені нові радіоактивні захоронення на території міста.

Всього Україна накопичила 120 млн. м3 твердих та рідких відходів. Переробка 1 дм3 за світовими цінам коштує $50. Це означає, що Україна має витратити не менше $60 трлн. на умовно безпечне зберігання цих відходів. Таким чином, проблема перекладається на майбутні покоління.

Сьогодні не існує жодного безпечного атомного реактора. На багатьох АЕС світу в результаті технічного дефекту чи людської помилки трапляються інциденти, що можуть призвести до аварії. Наслідки аварії на атомній станції значно перевищуватимуть матеріальні чи людські втрати, спричинені аварією на будь-якому іншому енергетичному об'єкті. За даними Державного комітету ядерного регулювання України на українських АЕС кожного місяця відбуваються 2-3 порушення у роботі реакторів.

Витрати на підвищення безпеки реакторів роблять атомну енергетику ще дорожчою і все одно не гарантують повної безпеки.

Історія ядерної епохи - це історія катастроф.

6. Енергія біомаси

В агропромисловому комплексі України (за даними Держкомстату) накопичується біомаса, енергетичний потенціал якої оцінюється в більш ніж 7,5 млн. т у.п. / Рік. Підрахунки показують, що цей енергетичний потенціал біомаси міг би задовольнити до 10% від загального споживання енергії в Україні. Однак сьогодні ці можливості практично не використовуються.

За оцінками фахівців ЄС для виробництва тих обсягів біопалива, які забезпечили б певний у Директиві 2003/30/ЕС рівень заміщення рідкого палива викопного походження (25% у 2030 р.), знадобиться задіяти від 4 до 13% всіх сільськогосподарських земель Європи [1] . З одного боку, це може призвести до розвитку сільськогосподарського сектора, створенню робочих місць та покращенню інфраструктури цих районів. З іншого боку, це може викликати скорочення виробництва продуктів харчування, які також є дефіцитними вже сьогодні, і, як наслідок, привести до погіршення демографічної ситуації.

В умовах України, при врожайності (наприклад, ріпаку) в 1,5-2 рази нижчою, ніж європейська, ці площі будуть ще більшими. Так, для еквівалентної заміни приблизно 1,9 млн. т дизельного пального, яке споживається аграрним сектором щорічно, необхідно виробити майже 2,2 млн. т біодизеля, для отримання якого потрібно було б засівати від 25 до 42% всіх орних земель.

Суттєво знижує ефективність традиційної технології та обставина, що внаслідок розосередження і великої вологості цієї біомаси витрати на її збір і транспортування зростають до величини, яка становить більш ніж 50% вартості кінцевого продукту. Ще більше знижує економічну ефективність велика енергоємність виготовлення біоетанолу. Так, при його виробництві витрачається стільки ж (або навіть більше) енергії, скільки її міститься в отриманому спирті.

При виборі традиційного шляху внесок біоенергетики в паливно-енергетичний баланс країни буде не дуже великий: в цьому випадку значна частина біомаси залишається невитребуваною. Мова йде про деревину, тобто про такий вид біомаси, для виробництва якої використовуються спеціальні технології. Маються на увазі технології створення "енергетичних" лісових плантацій дерев і кущів, які ростуть дуже швидко. У цьому випадку буде потрібно використовувати менше площ землі і витрати на вирощування і збирання сировини також зменшаться.

Біоенергетика, побудована на традиційній технології, має дуже низьку енергетичну ефективність. Якщо прийняти, що ефективність перетворення енергії біомаси в енергію рідкого біопалива становить 90% (ця дуже оптимістична оцінка), а ефективність перетворення енергії рідкого біопалива в двигуні внутрішнього згоряння дорівнює 40% (або менше), то загальна ефективність використання енергії біомаси складе всього 36% .

Альтернативний шлях розвитку біоенергетики є новим і поки не використовується в Україні. Хоча традиційна технологія вже подекуди в Україні та починає впроваджуватися, проте, як це не дивно, виявляється, що до широкого впровадження таки більше підготовлена альтернативна технологія. І ось чому. Справа в тому, що за альтернативною технологією виробництво електроенергії та теплоти з біомаси реалізується в два етапи: перший - це етап перетворення біомаси в нове паливо (газ і деревне вугілля) і другий - це етап спалювання нового палива в сучасних існуючих енергоустановках (газових і пило-вугільних котлах). Тому для другого етапу не потрібно ні створювати, ні будувати нове енергетичне устаткування. А для здійснення енерготехнологічного перетворення біомаси на першому етапі в Інституті технічної теплофізики НАН України вже розроблена спеціальна установка ЕТД-1 [2]. Вона пройшла промислові випробування і готова до широкомасштабного використання. В даний час ЕТД-1 знаходиться на території інституту в робочому стані.

Важливою перевагою альтернативної технології є те, що перетворення енергії біомаси відбувається з високою енергетичною ефективністю. Енергетична ефективність перетворення енергії біомаси в енерготехнологічній установці ЕТД-1 становить 90%. Якщо прийняти, що енергетична ефективність використання на ТЕЦ енергії продуктів термохімічної переробки, що утворюються в ЕТД-1, дорівнює приблизно 75%, то загальна енергетична ефективність складе 67,5%. Таким чином, можна констатувати, що енергетична ефективність альтернативної технології майже вдвічі вище традиційної.

Якщо дивитися в майбутнє то вже сьогодні можна стверджувати, що біоенергетика побудована на альтернативній технології буде мати незаперечну перевагу в порівнянні з традиційною технологією. Справа в тому, що вже зараз проглядається така тенденція розвитку автомобілебудування, яка передбачає перехід транспортних засобів з рідкого палива на електроенергію. Про це свідчить, наприклад те, що вже в даний час, компанія Tesla Motors почала серійний випуск автомобіля Tesla Roadster з пробігом до 350 км на одній зарядці і те, що передбачається в наступному році світове виробництво електромобілів довести до 300000 одиниць в рік.

Необхідно окремо відзначити, що деревне вугілля широко використовується в народному господарстві. Його використовують в металургії, машинобудуванні, сільському господарстві, побуті.

Враховуючи високу калорійність деревного вугілля і його малозольність, представляється, що в недалекому майбутньому може виявитися економічно та екологічно виправданим використання його ще й в якості твердого моторного палива. Для цього буде потрібно оснастити транспортні засоби (наприклад, морські та річкові судна, тепловози, трактори) бортовим газифікатором. Це дасть можливість виробляти з деревного вугілля силовий газ для живлення двигуна.

7. Космічна сонячна енергетика

В деякій перспективі можливе створення космічних сонячних електростанцій, здатних скласти основу чистої і безпаливної енергетики майбутнього.

Енергія природного термоядерного реактора галактики - "Сонця", дармова і практично невичерпна. Її більш ніж достатньо для забезпечення промисловості, але сонячна енергія порівняно незначна, до того ж в умовах землі вона не постійна, що ускладнює її освоєння у промислових масштабах. На відміну від землі, в космічній невагомості і вакуумі можна монтувати надлегкі сонячні електростанції великої площі.

Орбітальні сонячні електростанції можуть мати промислову потужність і не залежать від погоди і часу доби, що робить їх зручними в якості складових частин глобальної енергосистеми.

Ескізні проекти космічних сонячних електростанцій відомі ще з 70 - х років, але їх реалізацію гальмує висока вартість, наявність транспортно- експлуатаційної системи зробить ціну орбітальних електростанцій прийнятною для інвесторів.

Після розвитку енергетичних проектів, інвестиції в космічну галузь складуть сотні мільярдів, або трильйони доларів, цього буде достатньо, для будівництва постійних автономних поселень на місяці і баз на найближчих планетах.

Сучасну космічну групу складають в основному супутники, які є по суті вузькоспеціалізованими одноразовими автоматами. Діяльність людей на інших планетах обмежується науковими дослідженнями за допомогою автоматичних зондів. Космічне угруповання досить рідке і складається з автоматів, не рахуючи МКС, але і воно є дослідницькою лабораторією, не виконує практичних завдань. Єдиний повноцінний в економічному сенсі сегмент сучасної космічної індустрії, це супутникове угруповання. Але не можна вести колонізацію космосу тільки за рахунок супутників і зондів.

Розвиток космонавтики за індустріальним сценарієм, запропонований Агаповим, в найближчій перспективі дає можливість для комерціалізації пілотованих і місячних проектів, двох ключових секторів, з яких може початися розвиток його практичної колонізації, так як комерціалізація, присутність людей в космосі і практичне використання інопланетних ресурсів - її головні умови. На наступних етапах космічне угруповання зможе розвинутися в індустріальну транспортно-технологічну систему, здатну служити опорою для подальшого промислового освоєння космосу.

На відміну від кількох зондів посилають до інших планет у даний час або разових дослідницьких експедицій на місяць і Марс, передбачуваних в офіційних концепціях, розвиток космічної індустрії дасть зовсім інші масштаби, розрахунок на постійну присутність людей і подальше експансивне освоєння космосу. Тобто йдеться про повномасштабну космічну експансію, переселення людей в космічний простір і перехід земної цивілізації на космічний рівень.

Космічна експансія здатна вивести людство з традиційної індустрії, пов'язаної із брудною енергетикою заснованою на викопному паливі, від газу до урану, і виснаженням земних сировинних ресурсів. Забезпечити бурхливе зростання наукоємного та високотехнологічного виробництва, так як в космосі будуть працювати в основному роботи, люди будуть зайняті у виробництві й обслуговуванні. Практично не обмежені за земними мірками ресурси і простори галактики зможуть забезпечити високий дохід всього населення землі, включаючи країни, що розвиваються, як мінімум на кілька поколінь вперед.

Колонізація космосу спричинить за собою якісний підйом у всіх областях життя і перехід на новий рівень розвитку, подібно до промислової революції, що слідувала за морською експансією Європи.

Здається футуристичним перехід людства на космічний рівень, при наявності економічно ефективної стратегії розвитку може стати реальним вже за життя нинішнього покоління.

Висновок

В Україні є великий потенціал використання альтернативної енергетики, але, щоб його використовувати потрібно розробити національні і регіональні програми та нормативно-правові акти для реалізації цього енергетичного потенціалу. А також залучення значних інвестицій з боку держави. Енергетичної незалежності можна досягнути завдяки українським вченим, які розробляють та винаходять нові пристрої для енергетики. Наприклад, вчені з Миколаєва отримують синтетичну нафту, шляхом спеціальної обробки пластмасових ящиків , пластикових пляшок та поліетиленових пакетів. Також вчені створили установку , завдяки якій з використаних гуми та шин можна отримувати бензин. Українські вчені мають в своєму активі розробки з нових напрямків атомної енергетики. Практично використання атомного горіння відкриває можливість прориву до нових ефективних та безпечних технологій в галузі альтернативної енергетики та забезпечує Україні членство в світовому елітному енергетичному клубі.

Теоретичні розробки українських вчених і фактичні дані, отримані ними в процесі вивчення газових гідратів Чорного моря, підтверджують доцільність проведення експериментальних досліджень з метою розробки і запровадження технологій видобутку метану із газогідратів Чорного моря для потреб економіки України.

На превеликий жаль зростання використання альтернативних і відновлюваних джерел енергії відбувається за ініціативи окремих фізичних осіб та колективів без підтримки з боку держави, тому доцільним з боку держави є фінансова підтримка підприємств в питанні впровадження у виробництво технологій використання альтернативних і відновлюваних джерел енергії.

Україна, завдяки інтенсивному розвитку відновлюваної енергетики, може значно підвищити темпи зростання власної економіки, а також посилити енергонезалежність від зовнішніх постачальників традиційних енергоресурсів і знизити шкідливий вплив на навколишнє середовище і клімат.

Основними проблемами, що перешкоджають успішній реалізації проектів енергоефективності та альтернативної енергетики в Україні є:

- відсутність стимулів економії енергетичних ресурсів при виробництві, транспортуванні та споживанні енергії;

- недостатньо ефективні тарифи;

- слабкі правові та економічні норми, які впливають на інвестиційний клімат.

Для прискорення розвитку та впровадження у виробництво новітніх сучасних технологій освоєння альтернативних, відновлюваних і нетрадиційних джерел енергії Учасники конференції REU 2013 підготували до розгляду Державної служби геології та надр України та Міністерства екології та природних ресурсів України пропозиції, які повинні забезпечити нарощування енергетичного потенціалу України. Суть таких пропозицій полягає в наступному:

- з метою більш повного використання в економіці України наявного потенціалу альтернативних, відновлюваних і нетрадиційних енергетичних ресурсів для досягнення зменшення залежності України від імпорту енергоносіїв активізувати наукові дослідження за найважливішими стратегічними напрямками оновленої енергетичної стратегії України та підготувати «Концепцію розвитку нетрадиційних, альтернативних і відновлюваних джерел енергії до 2030 року»;

- активізувати наукові дослідження нетрадиційних джерел вуглеводнів (важкої високов'язкої нафти і бітумів, газу з щільних і сланцевих порід, водорозчиненого і вугільного метану, а також газових гідратів) з метою створення сучасних новітніх технологій їх пошуків, розвідки і розробки для зміцнення енергетичної бази України;

- для підвищення ефективності впровадження відновлюваних джерел енергії в Україні необхідно забезпечити більш широке використання комплексування різних видів відновлювальних джерел енергії, що дозволить забезпечити неперервне постачання енергії до об'єктів споживання. Для вирішення даної задачі потрібно в першу чергу створити теоретично - методичні засади побудови і принципи реалізації комплексних систем енергопостачання на основі відновлюваних джерел енергії та забезпечити з боку держави підтримку таких наукових досліджень і впровадження їх результатів у виробництво.

Список використаних джерел

1. http://bokov.net.ua/index.php?pages=1&act=10&id=6020

2. http://www.br.com.ua/referats/Ecologiya/118465-4.html

3. http://zet.in.ua/zakonoproekt/energetika/perspektivi-alternativno%D1%97-energetiki-v-ukra%D1%97ni/

4. http://scitech.com.ua/2014/07/04/alternatyvna-enerhetyka-v-ukrajini/

5. http://knowledge.allbest.ru/physics/3c0a65625b2ad78a4c53a89521316c27_0.html

6. http://pidruchniki.com/13820328/ekologiya/alternativni_dzherela_energiyi

7. http://globalscience.ru/article/read/20730/

Размещено на Allbest.ru

...