Экоэнергетика – основа Экономического роста Украины

Для нас резонно рассмотреть  вопрос о том, какие коренные принципы закладывает мировое сообщество в основу энергетической стратегии.

Европейская стратегия конкурентноспособной устойчивой и безопасной энергетики (Зеленая Книга) в качестве главного приоритета своей энергетической стратегии приняла работу в области эффективного использования энергии и возобновляемых энергоисточников.

Следует подчеркнуть, что энергоэффективность - это не только внедрение технологий, позволяющих  увеличить эффективность использования  традиционных энергоносителей, но также  и диверсификация энергобаланса  за счет использования альтернативных источников энергии.

Среди альтернативных источников энергии наиболее важная роль отведена нетрадиионным возобновляемым источникам энергии (НВИЭ). Среди них особый интерес представляют следующие нетрадиионные возобновляемые источники энергии: энергия cолнца, ветра, водных потоков, волновая энергия водоемов, рек, морей и океанов, геотермальная энергия, низкопотенциальная энергия земли, воздуха и воды, биомассы и торфа.

В Зеленой Книге указаны точные ориентиры в сфере использования  возобновляемых энергоисточников.

“ЕС принял решение, чтобы в потреблении ЕС доля полученной от возобновляемых источников электроэнергии достигла 21% к 2010 году. В 2003г. было согласовано, что по меньшей мере 5,75% всего бензина и дизельного топлива должны стать биологическим топливом к 2010 году”.

Швеция приняла  кардинальное решение в энергетической сфере.

Швеция первой среди развитых стран Европы полностью  откажется от нефти, не строя при  этом атомных электростанций, уже  к 2020 году.

В качестве источников органического топлива Швеция планирует  использовать нетрадиионные возобновляемые источники энергии – биотопливо, изготовленное из огромных лесных сырьевых ресурсов страны.

США приняли к выполнению сложную энергетическую программу  увеличения производства биотоплива.

К 2025 году планируется  заменить биотопливом 75% нефти. Планируется, что биотопливо будет изготавливаться из зерна кукурузы.

Еще несколько  общих вопросов. Главный из них - довольно широко распространено заблуждение  о чрезвычайной дороговизне оборудования НВИЭ. Истина состоит в том, что  утверждение о высокой стоимости установок НВИЭ и энергии от них по сравнению с установками традиционного типа во многом не соответствует действительности. В какой-то мере это было справедливо для начала девяностых годов. В настоящее время произошло выравнивание указанных стоимостей в результате того, что с ужесточением требований по экологии удельная стоимость традиционных электрических станций (особенно на угле и АЭС) непрерывно возрастает, в то время как удельная стоимость оборудования НВИЭ непрерывно снижается.

Экологическая чистота установок возобновляемой энергетики может быть проиллюстрирована  следующим примером. Одна установка (ветростанция, фотобатарея, малая ГЭС) мощностью 500 кВт в год вырабатывает не менее 1 млн. кВт.ч электроэнергии и, тем самым, предотвращает по сравнению с угольной станцией: эмиссию СО₂ - 750-1250 тонн, двуокиси серы -     5-8 тонн, окислов азота NOх - 3-6 тонн. В результате анализа существующего состояния использования НВИЭ в странах мира, планов развития использования НВИЭ, прогнозов ассоциаций и отдельных специалистов установлено, что по состоянию на конец 2000 года общая установленная мощность НВИЭ в мире составила по электроэнергии - 123 ГВт, по тепловой энергии - 230 ГВт (тепл.). А к 2010 году установленная мощность составит соответственно 380-390 ГВт (эл.) и                                     400-420 ГВт (тепл.), т. е. установленная электрическая мощность возрастет примерно в три раза, а тепловая - в два раза.

Росту глобального спроса на электроэнергию мировое сообщество противопоставило разумный план действий – глобальное развитие использования НВИЭ.

Как выглядит перспектива развития использования  НВИЭ в Украине?

Энергетическая  стратегия Украины уделяет значительный объем текста проблемам развития  использования НВИЭ.

Этому вопросу посвещена глава VII “Приоритетные направления и объемы энергосбережения, потенциал развития нетрадиционных и возобновляемых источников энергии”.

Но это лишь неизбежная риторическая дать актуальной проблеме.

Сравним темпы развития нетрадиционных возобновляемых источников энергии и ядерной энергетики, предусмотренные Энергетической стратегией Украины.

Смотрим таблицу 1  “Прогнозний паливно-енергетичний баланс Украiни до 2030 року”,                     строка 1.2.3  “Вiдновлюванi джерела електроенергii”. 

В 2005 г. из возобновляемых источников энергии было произведено 0 млрд. кВт.ч электроэнергии. В 2030 г из возобновляемых источников энергии будет произведено 2,1 млрд. кВт.ч электроэнергии, что в 104 раза меньше, чем количество электроэнергии, произведенной в этом же году ядерными станциями.

Смотрим таблицу 2  “Росподиiл фiнансових коштiв по напрямкам фiнансування”.

На развитие возобновляемых источников производства электроэнергии предусмотрено на 2006 –2030 гг  7,1 млрд. грн.

На развитие ядерной энергетики на 2006 –2030 гг предусмотрено 229,9 млрд. грн, что в      32,4 раза превышает уровень финансирования возобновляемой энергетики.

В 2030 году содержание НВИЭ в энергетическом балансе Украины составит всего 0,2%.

Мировой опыт развития энергетики показывает, что при всей важности атомной энергии, ее доля в энергетическом балансе должна быть в два раза меньше доли возобновляемой энергии.

При такой ситуации сравнение темпов развития возобновляемой энергетики в Украине с мировым опытом развития энергетики показывает, что чиновники энергетического ведомства Украины мировой опыт развития энергетики игнорируют.

Приведенное выше соотношение ядерной энергии  и возобновляемой энергии в энергетическом балансе Украины свидетельствует о том, что ядерная группа влияния не только пренебрегает мировым опытом развития энергетики, но и грубо нарушает национальные интересы украинского народа в угоду собственным финансовым интересам.

Глобальные  экономические, экологические и демографические последствия этой одиозной  Энергетической стратегии придется расхлебывать всему украинскому народу, каждому жителю Украины.

 

2. Нетрадиционные  возобновляемые источники энергии  

2.1. Солнечная энергетика

Развитие использования  источников энергии приняло ускоренный характер, особенно быстрыми темпами (25-30% рост установленной мощности к предыдущему году) развивается солнечная энергетика: солнечные коллекторы и фотоэлектрические преобразователи.

Солнечная энергетика обладает самым большим потенциалом из нетрадиционных возобновляемых источников энергии. 

 В области солнечной энергетики в мире произошел технологический прорыв, в основе которого лежат труды выдающегося российского ученого, лауреата Нобелевской премии, академика Алферова Жореса Ивановича.

Общая мощность нынешней солнечной энергетики – 1 ГВт, согласно оценкам, которые опираются на стандартные технологии, в 2030 году она составит 10 ГВт. Уже сегодня благодаря использованию новых идей Алферова Ж.И. в гетероструктурах удается поднять КПД в два-три раза, в ближайшие 10 лет КПД увеличится до 50-60% (теоретически КПД равен 93%).

Уже сегодня  суммарная площадь солнечных коллекторов в мире достигает 50 – 60 млн.м², что эквивалентно 5 – 7 млн. т у.т. в год.

Перспективы развития солнечной энергетики в Украине.

Географическое  положение и климатические условия Украины являются благоприятными для использования солнечной энергии.

На фоне быстрого развития всех направлений солнечной энергетики в мире в Украине она находится в настоящее время в нулевом состоянии.

А между тем, первая экспериментальная термодинамическая СЭС была создана в 1985 г именно в Украине, в Крыму мощностью 5 МВт (СЭС-5).

Украина располагает  мощным научно-техническим потенциалом,высококвалифицированными учеными и инженерами, всей необходимой  ресурсно-сырьевой базой, которые позволяют ускоренно развивать солнечную энергетику на уровне мировых темпов развития этого сектора НВИЭ.    

Проблема практического применения солнечной энергии содержит два основных аспекта: преобразование ее в электроэнергию и тепло. Рассмотрим вначале первое из названных направлений.

В области солнечной энергетики Украина может достигнуть значительных результатов в короткий промежуток времени. Для этого достаточно научно-технические разработки украинских ученых и лучшие образцы техники российской и мировой солнечной энергетики внедрить для практического использования в энергетику страны.

 

 

2.1.1. Сетевая солнечная  энергетика

2.1.1.1.Солнечные электростанции (СЭС), входящие в энергосистемы 

Солнечные электростанции (СЭС) используют обычный парасиловой  цикл, но при этом требуется применение концентратора солнечной энергии. Так, в США действует 7 СЭС общей мощностью 354 МВт.

Солнечные электростанции (СЭС), входящие в энергосистемы, не требуют наличия на них значительных аккумулирующих устройств, так как колебания мощности СЭС демпфируются энергосистемой.

Ученые и инженеры ОО ИАУ  разработали новый тип концентраторов солнечной энергии и гидропаровую турбину, которые существенным образом упрощают конструкцию термодинамических СЭС и повышают эффективность генерации электрической энергии.

На основе выполненных  научных разработок может быть создано новое поколение термодинамических СЭС номинальной мощностью от 5 до 30 МВт.

Опыт многолетней эксплуатации первой экспериментальной термодинамической  СЭС в Крыму мощностью 5 МВт (СЭС-5) может быть реальной основой для создания СЭС нового поколения.

2.1.1.2. Комбинированные фото-термодинамические  СЭС

Учеными и инженерами ОО ИАУ в  последнее время разработана  весьма перспекттивная концепция создания комбинированных фото-термодинамических СЭС. Согласно этой концепции, схема такой СЭС основана на комбинированном применении арсенид-галиевых фотопреобразователей, размещаемых в концентрированном потоке солнечного излучения и термодинамическом цикле преобразования теплоты, отводимой от фотопреобразователей при температуре 200-250°С.

Данная схема позволяет существенно  повысить суммарный КПД преобразования солнечной энергии в электрическую  по сравнению с применяемыми до сего времени схемами фотоэлектрических и термодинамических солнечных энергоустановок.

Реализация этой концепции коренным образом изменит эффективность  работы СЭС и поставит фотоэлектричество в один ценовой ряд с традиционными генераторами электроэнергии.

2.1.1.3. Солнечные МГД-генераторы

В настоящее время из-за небольшой плотности энергии солнечного излучения актуальна разработка устройств для ее преобразования с применением концентраторов.  Использование концентраторов, созданных учеными ОО ИАУ, позволяет обычным паротурбинным способом преобразовать солнечную энергию в электрическую с коэффициентом полезного действия ( КПД ) близким к 40%. Однако для этого более подходит прямое преобразование тепловой энергии, полученной от солнца в МГД-процессе, позволяющее существенно поднять его КПД .

В предлагаемом  солнечном МГД-генераторе решены следующие задачи:

-во-первых увеличен КПД преобразования солнечной энергии за счет того, что газ не только нагревается, но и ионизируется солнечным излучением,

-во-вторых уменьшены тепловые потери в МГД-генераторе.

 Задачи решены благодаря особой конструкции МГД-генератора с солнечным приводом . В нем концентрированное солнечное излучение проходит через канал генератора. Рабочим веществом в МГД-генераторе является смесь аргона с цезием. Данная смесь позволяет в диапазоне температур 1500 - 3000° К получить наибольшую проводимость.

Разработанный МГД-генератор с солнечным приводом функционирует в замкнутом контуре. 

Предлагаемая конструкция МГД-генератора приводит к уменьшению тепловых потерь. Понижается температура ионизированного газа до минимально необходимой для его использования в МГД-генераторе проводимостью. Это достигается за счет непрерывной фотоионизации рабочего газа ультрафиолетовой частью спектра солнечного излучения и снижения потенциала ионизации в результате предварительного возбуждения атомов Cs. При работе МГД-генератора в замкнутом контуре в качестве рабочего газа так же возможно применение других инертных газов ( Ne, He ) в смеси с цезием.  

Предлагаемый  солнечный МГД-генератор с солнечным приводом позволяет получить большую вырабатываемую мощность и существенный прирост КПД преобразования солнечной энергии в сравнении с паротурбинным способом ее преобразования.

Созданный солнечный МГД-генератор с регенерацией тепловой энергии отличается простой и компактной конструкцией, в генераторе нет ни одной движущейся части.

Солнечный МГД-генератор может стать надежной основой для создания компактных СЭС сверх высокой номинальной мощности. 

 

 

 

 

2.1.2. Автономная солнечная энергетика