ВИКОРИСТАННЯ ЕНЕРГІЇ СОНЦЯ В СУЧАСНОМУ ЕНЕРГОЗАБЕЗПЕЧЕННІ УКРАЇНИ

Існує світова тенденція – подвоєння енергоспоживання кожні 20 років. В Україні в 1991-1999 рр. навпаки був спад електроспоживання. За цей час виробництво електроенергії в Україні скоротилося майже в 2 рази (від 100% до 58%), тоді як "втрати" у мережі майже подвоїлися. Витрата енергії на виробництво сільськогосподарської продукції: у США становить 22% усіх енергоносіїв, у Франції - близько 20%, а в с.г. виробництві України витрати тільки бензину становлять (30...35)%, дизельного палива (40...45)%, електроенергії (7...9)% від загального їх споживання в народному господарстві.

Рисунок 2.1 – Паливна промисловість України

Запаси вугілля в Україні невеликі. Видобуток вугілля шахтним способом є коштовним, особливо в Донецькому басейні, де глибина шахт досягла 1 км.

Річний видобуток вугілля в Китаї в 5 разів перевищує російський, в США - в 4 рази.

При підвищенні цін на газ відбувається збільшення частки вугілля в паливно-енергетичному балансі до 30...35%. Разом з тим слід мати на увазі, що кам'яне вугілля – це екологічно найбільш брудне паливо, значні кошти доводиться витрачати на очищення викидів. У перспективі слід чекати розвитку переробки вугілля і сланцю в рідке паливо з використанням енерготехнологій, створених ще радянськими вченими і інженерами.

Нафта і нафтопродукти - найбільш дефіцитний вид палива. Розвіданих запасів нафти вистачить років на 50-60.

Нафта – цінна сировина для виробництва гуми, пластмас, синтетичного волокна. З нафти отримують моторне паливо, мазут для теплоенергетики. В світі йде запекла боротьба за нафтові ресурси. Одну третину всієї нафти, що здобувається в світі, споживають Сполучені Штати Америки, ще одну третину - Західна Європа і Японія. На долю решти 80% населення планети дістається те, що залишилося. Ціни на нафту на світовому ринку скачуть, але мають стійку тенденцію до підвищення.

 Мазут для енергетики вже зараз – найбільш дороге паливо, до того ж при його спалюванні екологічні навантаження на навколишнє середовище значно більше, ніж від газової теплоенергетики. Найближчими роками слід чекати зниження ролі нафти і нафтопродуктів в паливно-енергетичному балансі.

Природний газ – найчистіше паливо. За останні десятиліття газ вийшов на перше місце серед споживаних видів палива. Газ, як і нафта – вичерпуваний енергоресурс, рентабельних до розробки розвіданих запасів газу при сучасних об'ємах здобутку вистачить років на 60...70.

Газ, як і нафта, це цінна сировина для хімічної промисловості, з нього отримують поліетилен і інші пластмаси, синтетичне волокно, технічний етиловий спирт.

Екологічні наслідки

Спалювання органічного палива приводить до небезпечних екологічних наслідків: забрудненню атмосфери діоксидом сірки, оксидами азоту, незгорілими вуглеводнями, золою і сажею. Викиди вуглекислоти, або діоксиду вуглецю СO₂, приводять до парникового ефекту, потепління клімату планети і підвищення рівня Світового океану із затопленням прибережних ділянок суші. Проблема посилюється вирубкою лісу – основного переробника вуглекислого газу в атмосфері Землі. Екологічна шкідливість традиційної енергетики на органічному паливі зазвичай не враховується в ціні за електроенергію, що відпускається.

    У ряді країн (Швеції, Фінляндії, Голландії) введені екологічні податки на рівні 10...30% від вартості спалюваної нафти. Цей податок громадяни платять за недосконалість енергетики. Альтернативою спалюванню органічного палива вважалася атомна енергетика. У Франції близько 80% споживаної електроенергії проводиться на АЕС, в Бельгії - близько 60% (у Росії – 15%). Ядерне паливо, вживане в широко поширених реакторах на теплових нейтронах, - це уран, збагачений нуклідом ²³⁵U.

Рисунок 2.2 – Причини утворення парникового ефекту

Він теж вичерпний. При сучасному рівні використання ядерного палива родовищ урану, придатних для здобичі, вистачить років на 40...50. Можливе використання збройного високозбагаченого урану і плутонію, накопичених за часів гонки ядерних озброєнь, що продовжить можливість використання подібних реакторів ще років на 10. Не до кінця вирішена атомною енергетикою проблема зберігання і переробки радіоактивного відпрацьованого ядерного палива.

В атомній енергетиці застосовуються також реактори на швидких нейтронах, в яких паливом є недефіцитний нуклід ²³⁸U і до того ж напрацьовується нове паливо – плутоній ²³⁹Pu. Для цих реакторів сировиною служитимуть величезні кількості ²³⁸U, накопичені в процесі виробництва ядерного палива і зброї. Проте ці реактори з рідкометалевим теплоносієм поки дуже дорогі і експлуатуються в одиничних екземплярах. Так, в Росії працює єдиний реактор БН- 600 на Белоярській АЕС. Запроектований БН-800 навряд чи буде введений найближчими роками.

З приведених причин інвестиції в атомну енергетику в світі у наш час різко знизилися в порівнянні з 70-ми роками XX століття. Атомні станції, побудовані в Радянському Союзі, близькі до вичерпання свого ресурсу; приймаються заходи до продовження терміну їх експлуатації, але у будь-якому випадку дата їх зупинки не за горами.

Наука працює над освоєнням термоядерної енергії синтезу легких елементів, що дало б людству необмежені енергоресурси. Сировиною для цього синтезу є дейтерій – нуклеід водню з атомною масою 2. У природі на кожних 10000 атомів звичайного водню доводиться один атом дейтерію; енергія дейтерію, що міститься в одному літрі води, еквівалентна 300 літрам бензину. Запаси дейтерію в океані величезні. Проте до теперішнього часу реакція термоядерного синтезу ефективно реалізована тільки у водневій бомбі. Для здійснення цієї реакції необхідні дуже високі температури – сотні мільйонів градусів, що поки не дозволяє застосувати керований термоядерний синтез в енергетиці. Міжнародним консорціумом за участю російських учених і інженерів розробляються енергетичні установки з керованим термоядерним синтезом, проте важко чекати успішного завершення цих робіт найближчими роками.

У традиційній енергетиці помітну роль грають гідроелектростанції. У Росії до 18% електроенергії проводиться на ГЕС (у Германії - близько 1%). Гідростанції працюють на поновлюваному енергоносії – спад води у водосховищі заповнюється атмосферними осадами. У Радянському Союзі були побудовані великі ГЕС на повноводних річках – Волзі, Єнісеї, Ангарі. ГЕС особливо ефективні на річках з великою витратою води і при великих перепадах висот (натисках). У рівнинних місцевостях їх будівництво приводить до затоплення водосховищами великих площ землі, які таким чином виводяться з господарського землекористування (тому така мала частка ГЕС в енергетиці густонаселеної Західної Європи).

Будівництво великих ГЕС викликає ряд несприятливих екологічних наслідків. Високі дамби викликають підйом рівня води у водосховищі, що приводить до заболочування берегів. У місцях з сухим кліматом підйом ґрунтових вод, що виносять на поверхню розчинені солі, викликає засолення ґрунтів. У стоячій воді водосховища накопичуються зважені тверді частинки, відбувається замулювання. При штормових вітрах хвилі піднімають мул у верхні шари, забруднення води згубне для риби. Прохідні риби (наприклад, осетрові, які годуються в Каспійському морі і піднімалися раніше на нерест у верхів'я Волги) зустрічають дамби і не можуть нормально розмножуватися.

Несприятливо позначаються на річкових живих організмах і попуски води при пусках і зупинках гідроагрегатів. Льодовий покрив у водосховищах розкривається в середньому на два тижні пізніше, ніж це було в річці до будівництва ГЕС, відповідно затримуються терміни початку річкової навігації. Нарешті, накопичення мас води у водосховищі змінює рівновагу, що склалася за геологічні епохи, в земній корі. Руйнування дамб при землетрусах або з інших причин чревате катастрофічними наслідками.

Приведені міркування показують, що на більшої частині України, де розташовані основні споживачі енергії, будівництво нових великих ГЕС недоцільно. Тут слід розвивати малу гідроенергетику на невеликих річках з невисокими дамбами. Треба сказати, що в СРСР в 50. ..60-ті роки XX століття було розгорнене будівництво малих ГЕС, які практично не були автоматизовані; собівартість електроенергії, що вироблялася на них, була висока і вони були покинуті. У гірській частині країни ще є можливість будівництва великих ГЕС на повноводних річках, що протікають в гористій місцевості.