Історичні передумови нарощування екологічних ризиків та невикористанні можливості їх зменшення
Зупинимося лише на одному аспекті підвищення конкурентоспроможності у енергетиці, а саме - впровадженні альтернативних джерелах енергії (АДЕ). При вивченні перспектив активного розвитку альтернативних джерел енергії слід пам’ятати, що нині Україна може забезпечити себе власними енергоресурсами лише на 45%. А враховуючи тенденцію постійного зростання світових цін на нафту і газ та переводу ТЕС на вугілля, енергетика України стає найбільшим забруднювачем навколишнього середовища. Так, за оцінками експертів, теплові електростанції України викидають в атмосферу 76% окислу сірки, 53% окислу азоту та 26% твердих частинок, у відношенні до загальних викидив установок. Один мільйон кіловат потужності ТЕС і АЕС нагріває навколишнє природне середовище майже двома мільйонами кіловат теплової потужності (ексергія 33%).
Тільки один атомний блок потужністю 1000 МВт споживає 30 млн. м3 води протягом року, яку неможливо відновити. Серед забруднювачів природного середовища найбільш масштабними і шкідливими є газопилові викиди теплової енергетики. Небезпека об’єктів теплової енергетики для населення і природного середовища України обумовлена їх розміщенням (особливо потужних ТЕС) у великих містах та густонаселених районах, а також наявністю в їх викидах окрім основних токсичних домішок (сірчистий ангідрид та окисли азоту) мілкого попелу окислу вуглецю, окислу ванадію і таких канцерогенів, як бензопірен, високомолекулярних органічних сполук, тощо. Крім забруднення атмосфери, викиди енергетики інтенсивно забруднюють: атмосферні опади дощу та снігу, і за рахунок розчину в них окислів сірки і азоту забруднюється поверхня Землі (ґрунти, рослинність - випадання на них пилу; водна поверхня - осідання на воді шкідливих речовин, також змив їх у річки і водойми дощовими потоками). Наслідком такого забруднення є закислення сільськогосподарських земель та накопичення у ґрунтах важких металів із вугільного шлаку, що гальмує розвиток лісових біоценозів (біоценоз, як єдність рослинності і тваринного населення), знижує урожайність сільськогосподарських культур і забруднює небезпечними для людини сполуками продукти харчування. Найбільш небезпечними щодо цього є вугільні ТЕС, які використовують високозольне і сірчане вугілля. Серед інших небезпечних для навколишнього середовища видів впливу ТЕС є малоефективно очищені скиди хімічно забруднених стоків у річки і водойми, теплове їх забруднення, що різко змінює і погіршує термічний і гідрохімічний режим поверхневих вод, гальмує розвиток водних біоценозів. Небезпечний локальний вплив на навколишнє середовище мають також шлакозоловідвали ТЕС. Вони є причиною інтенсивного забруднення ґрунтів та місцевих поверхневих і ґрунтових вод. В Україні під шлакозоловідвалами ТЕС зайнято понад 3 тис. га, на яких заскладовано понад 300 млн. т. золошлаків. Щорічне зростання цих золошлаків становить 12 млн. т. Крім хімічного забруднення, електроенергетика має ряд фізичних впливів, до яких належать: теплове забруднення атмосфери паровими викидами великих градирень охолоджуючих водоймищ ТЕС і АЕС, що викликає негативні зміни місцевого клімату; значний шумовий вплив на навколишні території; утворення постійних потужних електромагнітних полів вздовж трас високовольтних ЛЕП, формування під факелами потужних ТЕС аерозольних викидів, які небезпечні для здоров’я людини. Серед фізичного впливу особливо небезпечними для населення і біосфери є радіоактивні викиди атомних та деяких вугільних теплових електростанцій, шлак яких містить радіоактивні речовини. Шкідливий вплив на природне середовище здійснюють і помірно хімічно чисті гідравлічні та гідроакумулюючі електростанції, водойми яких призводять до затоплення і виведення з господарського використання значних площ високопродуктивних земель та ріллі, формування екологічно шкідливих мілин, а також суттєвих змін гідрологічного і гідрохімічного режимів цих рік. З точки зору хімічного забруднення природного середовища найбільш чистими вважалися атомні електростанції. Не враховувалось те, що атомна енергетика є потенційно небезпечною як радіоактивний забруднюач. Хибна думка про те, що атомні електростанції є екологічно чистими довгі роки переважала в суспільстві, а про вибухи та викиди радіоактивнх речовин, які відбувались в замкнутому технологічному циклі атомної енергетики старанно скривались від суспільства. Вибухи на хімічному комбінаті «Маяк» Челябінської області, що сталися 5 березня 1949 року, призели до масового викиду в річку Теча високоактивних рідких радіоактивних відходів. При цьому найбільшу дозу опромінення отримали 28100 осіб. 29.09.1957 на цьому ж комбінаті стався повторний вибух, при цьому в навколишнє середовище випали радіонукліди із загальною активністю 20 млн. Кі/км2 на території довжиною 300 і шириною 50 км, а в річці Теча середня еквівалентна доза сягала 210 мЗв/с.
Аварії регулярно відбувалися також за кордоном: (1955,1961,1966,1971,1979,1982,1986 рр. у США; 1952,1983 рр. у Канаді; 1957р. у Великобританії; 1968 р. у Швейцарії; 1969 р. у Франції; 1981,1986,1999,2002,2004 рр. у Японії; 1986 р. у ФРН). За повідомленнями як експериментаторів, так і очевидців, ці аварії мали місце при випадковому створенні критичної маси ланцюгового розпаду радіоактивних елементів, зокрема на радіохімічних підприємствах. Аварія на Чорнобильській АЕС призвела до глобальної радіоекологічної катастрофи, негативні наслідки якої відчуватимуться на території України, Росії, Білорусі ще багато століть. Нащадкам залишилися смертельно небезпечні радіонукліди нептунію-237, плутонію-239, америцію-242, кюрію-244, технецію-99, цезію-127 та багато інших. Період розпаду деяких із них становить від сотень тисяч до мільйонів років. А яка небезпека причаїлась в зоні? 800 могильників із радіаційної землі, знесених сіл, техніки, обладнання.
Події на атомних станціях в Японії, які постраждали в результаті землетрусу, змусили уряд Японії зупинити всі атомні блоки, а переосмислення Чорнобильської трагедії ставлять на порядок денний питання у світі – бути чи не бути атомній енергетиці?
Так, згідно з прийнятими в ЄС документами, до 2020 року не менш як 20% всієї електроенергії, яка споживається в країнах ЄС, має вироблятися з використанням відновлюваних джерел енергії, вітру, сонця та води, хоча сьогодні ця частка в Європі в середньому не перевищує 7%, хоча в окремих країнах вона суттєво відрізняється. Наприклад, в середньому в Європі на долю гідроелектростанцій припадає лише 2% виробленої електроенергії, а в Швеції, якщо рік не посушливий, ця частка може становити 50%, у Фінляндії – 15–20%. У Данії 20% всієї енергії виробляється на вітрових електростанціях. Вже зараз в окремих країнах Європейського Союзу частка альтернативної енергії перевищує намічений рівень. Зрозуміло, що країни, в яких власні поклади нафти та газу незначні, для виробництва електроенергії використовують ті джерела енергії, які є в достатній кількості. Так, Китай та Японія використовують гідроресурси, Німеччина та Данія – енергію вітрових електростанцій, Ізраїль – сонячну енергію. Лідером у використанні енергії вітрових електростанцій є Німеччина. Сумарна потужність встановлених на її території вітрових електростанцій приблизно така сама, як четвірці разом узятих країн – Іспанії, США, Данії, Індії, за якими йдуть Італія, Нідерланди, Японія, Великобританія та Китай. У Німеччині 7% всієї енергії, яка споживається, виробляється з використанням відновлюваних джерел енергії, при цьому 4% вітровими електростанціями. Результатом цього є цілеспрямована політика держави щодо розвитку цього напряму.
Відповідно до планів інтеграції до Європейського Союзу в Україні вже розроблено стратегію розвитку відновлюваних джерел енергії (ВДЕ), згідно до якої їх частка в загальному енергозбереженні країни має зрости у 2030 році до 15,5%. Цю стратегію було підкріплено постановою Кабміну №1505 від 31 грудня 1997 року під назвою «Програма державної підтримки розвитку нетрадиційних та відновлюваних джерел енергії й малої гідро- та теплоенергетики». Також були видані розпорядження Кабміну №111-р «Про заходи щодо реалізації пріоритетних положень Програми інтеграції України до Євросоюзу» та Указ Президента України «Про невідкладні заходи щодо забезпечення України енергоносіями та їх раціонального використання в Україні». Позитивним моментом є те, що одним із перспективних шляхів вирішення проблеми виходу з енергетичної кризи є залучення до паливно-енергетичного балансу України нетрадиційних поновлювальних джерел енергії (енергія сонця, вітру та ін.).
Так, у деяких європейських країнах частка альтернативної енергії в загальному обсязі спожитих енергоресурсів становить 40%, а в Україні цей показник тримається лише на рівні 0,8%. Для порівняння наведемо й такі цифри. Згідно з перспективними планами розвитку низки розвинених країн доля вітрової енергії в енергетиці у 2020 році має скласти: у Данії – 50%, Німеччині – 30%, США – близько 25%, Китаї – 15%. Географічне положення України дозволяє розвивати усі напрями нетрадиційної енергетики, і особливо використання енергії вітру, сонця, геотермальної, біомаси. Технічно доступні ресурси альтернативних джерел енергії в Україні нині оцінюються у переведенні на умовне паливо в 100 млн. т. на рік, що може забезпечити до 40% потреб країни в паливно-енергетичних ресурсах. Найбільші ресурси АДЕ мають АР Крим, Закарпатська, Полтавська, Львівська, Миколаївська, Одеська та Херсонська області. На сучасному етапі в Україні економічно обгрунтованими є наступні обсяги виробництва електроенергії: 30 млрд. кВт•г/рік за рахунок використання енергії вітру; 4 млрд. кВт•г/рік за рахунок використання гідроенергії малих річок. Загальні річні обсяги відновлюваних ресурсів біомаси становлять 115,5 млн.т.
Можливий енергетичний потенціал обсягу біомаси становить 22,0 млн.т., з яких технічно доступний енергопотенціал оцінюється в 13,2 млн. т на рік. Кожна тисяча кіловат-годин електроенергії, яка вироблена з вторинних ресурсів, запобігає, в середньому, викидам в атмосферу 4,2 кг твердих частинок, 5,65 кг оксидів сірки, 1,76 кг оксидів азоту, а кожна вироблена гігакалорія теплоти – 0,2 кг твердих частинок, понад 3 кг оксидів сірки та близько 1 кг викидів оксидів азоту. При виробництві теплової енергії щорічно можна економити умовного палива завдяки використанню енергії сонячного випромінювання – 6 млн. т., геотермальної енергії – 22 млн. т., біомаси – 6,5 млн. т. Іншими передумовами розвитку альтернативної енергетики в Україні є наявність розвиненої промислової інфраструктури, підготовленої значною мірою для швидкої організації виробництва головним чином сонячних, вітрових та геотермальних енергоустановок та необхідних комплектуючих у великих масштабах, а також можливість організації значних експортних поставок енергоустановок та комплектуючих до них. Це зумовить швидку окупність вкладених коштів. Щодня Україна витрачає 100 млн. грн. на енергоносії, тому розвиток альтернативної енергетики може звільнити останню від залежності від паливних ресурсів її східного сусіда та спрямувати звільнені ресурси на розвиток власної економіки. Крім того, значна частина всіх екологічних проблем України пов’язана з паливно-енергетичним комплексом, тому впровадження технологій альтернативної енергетики значно покращить стан навколишнього природного середовища країни. Підставою для цього є освоєння комплексу технологій пасивного сонячного опалення будівель, впровадження систем гарячого водопостачання та опалення з використанням сонячних колекторів, створення високоефективного обладнання для фотоелектричної енергетики, створення комбінованих сонячно-паливних електростанцій та котелень, налагодження виробництва вітротехніки потужністю від 600 до 2500 кВт, впровадження ГеоТЕС одиничною потужністю від 1–5 до 50–100 МВт, а також системи геотермального теплопостачання потужністю від 1–3 до 25–50 МВт.
Таким чином, впровадження та використання АДЕ веде до зменшення впливу на навколишнє середовище, рівномірного розподілу енергетичних ресурсів, децентралізації виробництва енергії, збільшення економічної свободи держав, що є одними з головних умов стійкого розвитку. В останні роки особливо негативно на стан теплової енергетики впливає робота в маневреному режимі, що зумовлено «провалом» споживання електроенергії в нічні години (із 23.00 до 6.00). За даними Мінпаливенерго України, надлишок потужностей в Україні перевищує 1100 МВт і має тенденцію до зростання. Для використання цього надлишку, і згладжування добового графіка споживання, використовується робота енергоємних промислових підприємств і акумулювання надлишкової енергії в нічний час за допомогою гідроакумулюючих електростанцій. Працюють гідроакумулюючі станції вночі (відбувається закачування води у водосховище гідроакумулюючої електростанції, – таким чином акумулюють потенційну енергію води), яка обертає електрогенератор (перетворюється в електричну енергію) в денний час. Проте обидва види акумулювання характеризуються великими тепловими та гідравлічними втратами, які можуть сягати 35%. Щодо перспектив використання в Україні альтернативних джерел енергії, то серед теоретиків та практиків існують різні думки. Так, на думку доктора технічних наук, професора, начальника відділу Інституту електродинаміки НАН України Костянтина Олександровича Липківського, велику промислову перспективу в Україні має лише біоенергетика. Він вважає, що для використання сонячної енергії треба мати великі площі та значну кількість сонячних днів, які має, наприклад, Ізраїль. В Україні місцями, які можуть використовуватися для вироблення сонячної енергії є Крим. Погоджуючись загалом із думкою про широкі перспективи використання біомаси в Україні, ми вважаємо, що недоцільно відмовлятися від використання альтернативних джерел енергії у тих регіонах, де вони можуть принести суттєвий ефект. Тому використання енергії сонця в Криму, а води й вітру в західних регіонах залишається актуальним завданням. Більшість науковців і практиків зазначають, що перехід на альтернативні технології в енергетиці дозволить зберегти паливні ресурси України.
Головними проблемами на шляху до широкого впровадження альтернативних джерел енергії, на наш погляд, є відсутність політичної волі в комплексній модернізації паливно-енергетичного комплексу, яка вимагає значного фінансування та наслідки економічної кризи, в результаті якої інвестування багатьох проектів припинилося. Мають місце також недостатнє використання міжнародного досвіду щодо альтернативних джерел енергії, відсутність в Україні бачення тісного зв’язку альтернативної енергетики та ефективної боротьби з глобальними змінами клімату Землі.
Подальший розвиток використання нетрадиційної енергетики та альтернативного палива, які можуть в короткі терміни дати Україні значний економічний ефект, повинен здійснюватись за рахунок наступних кроків:
- використання вторинних енергетичних ресурсів промислових підприємств, особливо металургійної та хімічної промисловості;
- використання метану вугільних родовищ; залучення новітніх технологій для попередньої дегазації шахтних площ;
- відновлення електрогенеруючих установок малої гідроенергетики;
- вповадження новітніх конструкцій вітроагрегатів для мережної та автономної вітроенергетики;
- забезпечення широкого впровадження теплонасосних пристроїв та систем геотермальної енергетики, комбінованого виробництва теплової та електричної енергії (когенерації) на діючих об’єктах електроенергетики, на котельних установках та промислових печах, котельнях комунальної сфери, а також на газотурбінних установках газоперекачуючих агрегатів;
- зменшення викидів шкідливих парникових газів для чого необхідно переводити автомобільний транспорт на природний газ, застосовувати кисневмісні спиртові домішки до бензинів, протизносні присадки до масел двигунів внутрішнього згорання);
- використання грошових надходжень, отриманих (при здійсненні реальних продаж) за рахунок продажу квот на знешкодження викидів антропогенних газів та теплового забруднення довкілля згідно з Протоколом Кіото до Рамкової конвенції ООН про зміну клімату.
За оцінками запасів геотермальної енергії пріоритетними районами в Україні є Керченський півострів, Закарпаття, Прикарпаття (Львівська обл.), Донецька, Запорізька, Луганська, Полтавська, Харківська, Херсонська, Чернігівська та інші області.
Значні масштаби розвитку геотермальної енергетики в майбутньому можливі лише в разі одержання теплової енергії безпосередньо з гірських порід. В місцях висушених гарячих скельнх порід бурят паралельні свердловини поміж якими утворюються тріщини, тобто формують штучний геотермальний резервуар, в який надається холодна вода з наступним отриманням пари або пароводяної суміші.
Середня температура Землі на глибині 3-5 м впродовж року становить 10-13°С і вище. Це дає ще одну можливисть скористатися для вирішення проблем опалення й охолодження будинків, виробничих приміщень, тваринницьких ферм за допомогою теплообмінників і теплонасосних установок, що дає змогу заощаджувати до 50-70% теплоти, яка використовується для створення оптимального температурного режиму у приміщеннях. Для цього в землі прокладають канали для руху повітря або заривають труби, в них подається вода (чи інший теплоносій). Незалежно від того, що циркулює в такій системі, за рахунок теплообміну із землею такий тепловий насос може поглинати тепло землі й передавати його в будинок у холодну пору року або переміщувати тепло з будинку в землю в спекотну пору.
Геотермальні установки потребують зовсім невеликих ділянок землі, набагато менших, ніж необхідні під енергетичні установки інших типів. Вони можуть розміщуватися практично на будь-яких землях, включаючи сільськогосподарські угіддя. Якби можна було використовувати усього лише 1 % геотермальної енергії Земної кори (глибина 10 км), ми б мали у своєму розпорядженні кількість енергії, що у 500 разів перевищує всі світові запаси нафти і газу.Висновки
- Сучасне суспільство без енергії існувати не може, хоча й розуміє, що отримання енергії, застарілими технологіями з (неоновлюванних джерел енергії) несе велику шкоду населенню і природі.
- При енерговиробництві зажди існує можливість зменшення негативного впливу на докілля, а для цього має бути воля в суспільстві.
Цитування та використання будь-яких матеріалів порталу Etar на інших сайтах дозволяється лише з гіперпосиланням: www.etar.com.ua
