Використання відходів деревини та виробництва

сільськогосподарських культур, млн т у. п.

Показник	Сценарій
Обсяги заміщення органічного палива	Песимістичний	1,182	1,460	1,825	2,281	3,193
Базовий	1,434	2,555	3,066	3,679	4,231
Оптимістичний	1,774	2,798	3,358	4,029	4,714

Утилізація каналізаційних стоків населених пунктів України з отриманням енергетичного ефекту передбачає виробництво біогазу з використанням технології анаеробного шумування (зброджування) та подальшим його застосуванням як моторного палива, для виробництва електроенергії та/або теплової енергії.

У найближчі 3—5 років за підтримки загальнодержавного і місцевих бюджетів, грантів екологічних фондів і кредитів міжнародних фінансових організацій планується проводити роботи щодо визначення найефективніших технологій утилізації каналізаційних стоків та їх енергетичного використання, налагодити виробництво відповідного обладнання для широкого їх запровадження в наступний період, в якому головним джерелом інвестицій передбачаються платежі за утилізацію ПТВ і кошти місцевих бюджетів.

Очікується, що у 2020—2025 рр. майже всі каналізаційні стоки утилізуватимуться із застосуванням таких технологій.

Прогнозування заміщення органічного палива шляхом використання енергетичного потенціалу каналізаційних стоків (КС) в Україні наведено в табл. 5.8.

Таблиця 5.8. Заміщення органічного палива шляхом енергетичного

використання біогазу з КС, тис. т у. п.

Показник	Сценарій
Обсяги заміщення органічного палива	Песимістичний
Базовий
Оптимістичний

Згідно з Проектом енергетичної стратегії України на період до 2030 p., загальний обсяг інвестицій для забезпечення залучення до паливно-енергетичного балансу країни цього виду НВДБ, без урахування витрат на створення інфраструктури для його отримання, становить для оптимістичного сценарію майже 0,48 млрд дол. США, базового — 0,37 млрд, а для песимістичного — 0,26 млрд дол. США.

Утилізація стоків тваринницьких ферм і птахофабрик (СТФП) з отриманням енергетичного ефекту полягає у виробництві біогазу з використанням технології анаеробного шумування (зброджування) та подальшим його застосуванням з метою виробництва електроенергії та/або теплоенергії.

Оскільки впровадження таких технологій буде економічно виправданим під час значного збільшення вимог до утилізації та використання СТФП, а також у зв'язку з потребою визначення найефективніших технологій отримання та застосування біогазу для різних видів тварин і птиці, на великих фермах і птахофабриках в умовах України, налагодження в країні виробництва відповідного обладнання, передбачається, що в найближчі 5—10 років головна увага приділятиметься питанням освоєння цих технологій.

Широке запровадження цих технологій планується в період 2010—2020 рр., передусім, на великих фермах і птахофабриках, із подальшим їх впровадженням на середніх і невеликих. Для великих ферм і птахофабрик передбачається, насамперед, упровадження установок комбінованого виробництва теплової та електричної енергії на основі газових двигунів, дизель-генераторів і газових турбін. Для малих ферм і птахофабрик планується впровадження технологій переважно безпосереднього спалювання біогазу з метою отримання тепла для опалення та приготування їжі тощо.

У процесі оцінювання можливості заміщення біогазом інших видів органічного палива за різними сценаріями використання СТФП (табл. 5.9) враховано, що його значні обсяги використовуватимуться безпосередньо для обігрівання метантенків^*66. Широке впровадження технологій утилізації СТФП з отриманням енергетичного ефекту передбачається за рахунок коштів відповідних підприємств і фермерських господарств — прибуток, амортизаційні відрахування, кредити.

*66: {Метантенк – резервуар для знешкодження за допомогою бактерій та інших мікроорганізмів (без доступу повітря) осадів, що виділяються у відстійниках при очищенні стічних вод.}

Таблиця 5.9. Заміщення органічного палива шляхом енергетичного

використання біогазу, отриманого під час утилізації СТФП,

тис. т у. п.

Показник	Сценарій
Обсяги заміщення органічного палива	Песимістичний
Базовий
Оптимістичний

Згідно з Проектом енергетичної стратегії України на період до 2030 p., загальний обсяг інвестицій для забезпечення залучення до паливно-енергетичного балансу країни біогазу, отриманого під час утилізації СТВФ, без урахування витрат на створення інфраструктури для його отримання, становить: для оптимістичного сценарію — близько 1 млрд дол. США, базового — 0,47 млрд, а для песимістичного — 13 млрд дол. США.

Шляхом утилізації всіх видів біомаси з отриманням енергетичного ефекту за песимістичним сценарієм планується заміщення органічного палива в обсягах майже 5,3 млн ту. п., за базовим — близько 8, а за оптимістичним — близько 10,2 млн т у. п., за загальних обсягів інвестицій у період до 2030 р. для оптимістичного сценарію — майже 4,5 млрд дол. США, базового — 3,25 млрд, а для песимістичного — 1,9 млрд дол. США.

До невичерпних джерел енергії належать також геотермальна енергія, енергія припливів та відливів, енергія морських хвиль.

Геотермальна енергія (або енергія внутрішнього тепла Землі) — це тепло земних надр, що вже давно використовується в Каліфорнії, Мексиці та Японії, на Філіппінах. Загалом геотермальна енергія Землі оцінюється потужністю майже 32 тис. ГВт. її значні виходи на поверхню локалізовані в районах вулканічної діяльності, де концентрація підземного тепла дуже велика. Якщо комплекс гірських порід, які мають пористість і проникність, виявиться біля приповерхневого магматичного тіла, котре ввійшло в континентальну кору, то виникає підземний резервуар пари та води, нагрітих магмою. Гаряча вода і пара, що є в порах порід, утворюють так звані геотермальні басейни. Якщо у такому басейні містяться проникні гірські породи, то гаряча вода і пара можуть виводитися на поверхню через бурові свердловини та використовуватися з метою приведення в дію електричних турбін. Оскільки пара придатніша для енергогенеруючих турбін, то донині освоюються тільки ті геотермальні басейни, в яких є пара. Вони застосовуються в Ісландії, Італії, Індонезії, Росії, США та Новій Зеландії; в майбутньому планується освоєння низки інших басейнів.

У деяких районах геотермальні гарячі води вже використовуються з метою обігрівання будинків, плавальних басейнів та теплиць, але, хоча кількість прикладів такого застосування швидко збільшується, вони все-таки мають невелике значення порівняно з виробництвом електроенергії. У холодній Ісландії в оранжереях, які обігріваються термальними водами, вирощують навіть банани, а столиця країни — Рейк'явік — протягом останніх 40—50 років повністю опалюється підземним теплом. У США (штат Нью-Мексіко) працює інша термальна електростанція. Тут на глибині 4 км скельні породи нагріваються до температури 185 °С. Вода, що закачується насосами через свердловину, нагрівається і вже у вигляді пари при температурі 150 °С повертається на поверхню, де обертає турбіни електростанції, за допомогою чого селище з 200-тисячним населенням отримує електроенергію, а відпрацьована гаряча вода подається в систему центрального опалення.

На жаль, конвективный тепловий потік через центри вулканізму на суші малий (майже 0,3 · 1012Вт). За даними експертів геологічної служби СІЛА, світові запаси геотермальної енергії на глибині до 3 км становлять приблизно 8 · 1019 Дж. Це надто мала кількість. Тому геотермальна енергія, подібно до енергії припливів, матиме лише місцеве значення та не відіграє великої ролі в глобальному масштабі. Однак геотермальні води ефективно використовуються в сільському господарстві. Наприклад, на Північному Кавказі собівартість тепличних овочів, вирощених на геотермальних водах, у 1,5 рази дешевша, ніж там, де парники обігріваються за допомогою котелень, що працюють на мазуті. Нафтовики часто знаходять тут термальні води, котрі потрапляють із свердловини замість нафти.

Україна має значні ресурси геотермальної енергії, загальний потенціал яких у програмі державної підтримки розвитку нетрадиційних та відновлюваних джерел енергії та малої гідро- і теплоенергетики оцінюється у 438 ТВт · год на рік, що еквівалентно запасам палива в обсязі 50 · 10⁶ т умовного палива^*67. Геотермальні ресурси України складаються, насамперед, із термальних вод і тепла нагрітих сухих гірських порід. Окрім цього, перспективними для використання у промислових масштабах є ресурси нагрітих підземних вод, що виводяться з нафтою і газом діючими свердловинами нафтогазових родовищ. Нині найпоширенішим і придатним для технічного використання джерелом геотермальної енергії в Україні є геотермальні води.

*67: {Відтворювальна енергетика в Україні // Новини енергетики. – К.: Всеукр. енергетичний комітет Всесвітньої енергетичної ради, 2003. - №9. – С 32. }

На сьогодні в Україні немає жодної установки на зразок термальної електростанцій, проте перспективними зонами для застосування геотермальної енергії вважаються Карпати, Закарпаття і Крим. Під час перетворення геотермальної енергії виникає проблема відпрацьованих підземних вод. Як правило, вони сильно мінералізовані, й тому їх не можна спускати в ріки. З деяких таких "розсолів" добувають йод, бром, літій, цезій, стронцій, рубідій і ще деякі елементи. Відпрацьовані води знов закачують у підземні горизонти з метою повторного використання тепла Землі.

У Проекті енергетичної стратегії України на період до 2030 р. та у подальшій перспективі зазначено, що на помірних глибинах, доступних для сучасної техніки, на більшості території України існують перспективні умови для використання глибинної теплоти Землі. Перспективними районами її використання насамперед є Крим, Закарпаття, Прикарпаття, Чернігівська, Донецька, Полтавська, Харківська, Луганська, Херсонська, Запорізька, Львівська, Івано-Франківська області (рис. 3.7).

Прогнозні потенційні обсяги виробництва теплової енергії на основі використання геотермальної енергії наведено в табл. 5.10. Обсяг інвестицій у період до 2030 р. для забезпечення відповідних обсягів розвитку геотермальної енергетики становить: для оптимістичного сценарію — майже 0,97 млрд дол. США, базового — 0,6 млрд, для песимістичного — 0,39 млрд дол. США.

 

Таблиця 5.10. Розвиток геотермальної енергетики в Україні, млн Гкал

Показник	Сценарій
Виробництвотепловоїенергії	Песимістичний	0,114	0,286	0,643	1,644	3,217
Базовий	0,186	0,615	1,330	2,759	4,904
Оптимістичний	0,357	1,072	2,216	4,504	7,935

Стосовно енергії морів та океанів, то у Світовому океані міститься велетенський енергетичний потенціал. Це, по-перше, сонячна енергія, поглинута океанською водою, що виявляється в енергії морських течій, хвиль, прибою, різниці температур різних шарів морської води і, по-друге, енергія тяжіння Місяця та Сонця, що спричинює морські припливи та відпливи. Використовується цей величезний і екологічно чистий потенціал украй мало.

У припливах та відпливах, що змінюють один одного двічі на день, також є величезна енергія. Найпростіша така енергетична установка — це будівля греблі з турбінами вздовж гирла морської затоки, але це може зумовити істотну деградацію навколишнього природного середовища. Розроблені й уже діють електростанції, що використовують енергію морських припливів. Вигідні вони в тих ділянках узбережжя Світового океану, де припливи бувають найвищими. До таких ділянок належать: канадська затока Фанді (висота припливу становить 17 м), протока Ла-Манш (15 м), Пенжинська затока Охотського моря (13 м) та ін. На узбережжі Чорного моря висота припливів дуже незначна. Нині споруджено і працює кілька припливних електростанцій: у гирлі р. Ране на узбережжі Ла-Маншу (Франція) потужністю 240 тис. кВт, Кислогубська в Польській затоці (Росія) потужністю 400 кВт тощо.

Щодо використання енергії морських хвиль, то вихід енергії у сучасних хвильових генераторів з урахуванням витрат на їх спорудження та експлуатацію дорівнює нулю або взагалі від'ємний. Одну з перших електростанцій, що застосовує енергію морських хвиль, побудували ще у 1970 р. біля норвезького м. Берґена. Вона має потужність 350 кВт і забезпечує енергією селище зі 100 будинків. Можливості створення потужніших хвильових станцій досліджують учені з Великої Британії, США та Японії. Всі типи морських хвильових електростанцій, які споруджуються та діють на сьогодні, створені за єдиним принципом: у спеціальному буї-поплавку під дією хвилі коливається рівень води, що спричинює до стискання в ньому повітря, яке рухає турбіну. В експериментальних електростанціях навіть невеликі хвилі висотою 35 см примушують турбіну збільшувати швидкість понад 2 тис. обертів за хвилину.

В океані іноді досить близько розташовані шари води з різною температурою. Найбільша різниця температури (до 20— 22 °С) в тропічній зоні Світового океану. На цьому ґрунтується принцип одержання електроенергії. У спеціальний теплообмінник закачується насосами холодна глибинна вода та нагріта сонцем поверхнева. Робочий агент (фреон), як у домашньому холодильнику, почергово випаровується та переходить у рідкий стан у різних частинах теплообмінника. Пара фреону рухає турбіну генератора. Нині така установка потужністю 100 кВт діє на тихоокеанському острові Науру, забезпечуючи енергетичні потреби його населення. Якщо ефективність використання енергії різниці температур становитиме 1 %, то і в цьому разі потенціал термальної енергії океану перевищить потенціал усіх паливних корисних копалин^*68.

*68: {Скиннер Б. Хватит ли человечеству земных ресурсов? — М.: Мир, 1989. — С. 187.}

Робота всіх згаданих вище електростанцій не спричинює забруднення навколишнього середовища, зокрема й теплового, оскільки вони лише перетворюють акумульовану в хвилях, припливах енергію Сонця, Місяця тощо. Отже, основною перевагою використання відновлюваних джерел енергії (ВДЕ) є їхня невичерпність та екологічна чистота, що сприяє поліпшенню екологічного стану і не зумовлює зміну енергетичного балансу планети. Так, країни Європейського Союзу планують збільшити частину ВДЕ до 2010 р. з б до 10—12 %. Дослідження, проведені за ініціативи ООН, свідчать, що частка ВДБ у світовому балансі споживання первинних енергоресурсів (ПЕР) у 2050 р. становитиме майже 50 %^*69.

*69: {Відтворювальна енергетика в Україні // Новини енергетики. – К.: Всеукр. енергетичний комітет Всесвітньої енергетичної ради, 2003. - №9. – С 36.}

 

Отже, для України внаслідок значного зменшення власних традиційних паливно-енергетичних ресурсів потрібно вирішити важливе стратегічне завдання щодо підвищення ефективності виробництва, перетворення та використання усіх видів енергії. Головними напрямами розвитку сучасної енергетики України є розробка та впровадження високоефективних енергозберігаючих технологій у традиційній енергетиці, широке використання альтернативних, у тому числі нетрадиційних і відновлюваних джерел енергії.

Відновлювану енергетику в Україні визнали на державному рівні й підтримали в низці державних програм, основною метою яких є побудова стабільної енергетичної бази. Науково-технічний рівень промисловості країни за відповідного фінансового та законодавчого забезпечення придатний для реалізації передбачених перспектив у розвитку відновлюваних джерел енергії (табл. 5.11).

Таблиця 5.11. Перспективні напрями та рівні заміщення традиційних ПЕР шляхомо своєння ВДЕ в Україні до 2030 р. ^*70

*70: {Відтворювальна енергетика в Україні // Новини енергетики. – К.: Всеукр. енергетичний комітет Всесвітньої енергетичної ради, 2003. - №9. – С 37.}

Напрями	Обсяги заміщення ПЕР за рахунок ВДБ за роками, тис. т у. п. за рік
Освоєння ВДЕ
Вітроенергетика	14,4	1 58		2 751	4 289	6 378	8 901
Сонячнаенергетика	2,44	14,6	50,5	145,1	328,0	590,06	927,6
Гідроенергетика		3 817	4 065		4 565	4 911
Біоенергетика	988,0		2 662	4 474	6 318	7 880	9 215
Геотермальна енергетика	7,5	110,0	262,0		3 733	5 459	7 000
Загальні обсяги	4 869,34	5 366,6	7 630,5	13 481,1	19 233,0	25 219,0	31 186,6

Результати розрахунків свідчать про те, що енергетична база щороку може збільшувати обсяги економії традиційних паливно-енергетичних ресурсів за рахунок використання ВДЕ. Застосування останніх в Україні може забезпечити досягнення частки ВДЕ в загальному енергозабезпеченні таким чином: на 2005 р. — 2,7 % (5,4 млн т у. п.); 2010 p. — 3,8 % (7,6 млн т у. п.); 2020 р. — 9,6% (19,2 млн т у. п.); 2030 р. — 15,5% (31 млн т у. п.) порівняно з сучасними обсягами річного енергоспоживання в Україні (200 млн т у. п.). Отже, у 2030 р., за умови створення сприятливих умов для розвитку ВДЕ, можна досягти використання 15—16 % загальнорічного технічно досяжного енергетичного потенціалу відновлюваних джерел енергії.