Возобновляемые источники энергии
На современном этапе развития производства при существующих техногенных нагрузках на окружающую среду чрезвычайно важным является взаимосвязанное развитие экономики, энергетики и экологии. оздоровление воздушного и водного бассейнов должно идти в направлении создания экологически чистых технологических процессов и производств. кроме этого, в последние годы большую актуальность приобрели и вопросы энергетической безопасности. известно, что проблемы энергетики республики Беларусь возникли как по причине нехватки энергии и топливно-энергетических ресурсов, так и вследствие общего состояния хозяйства страны. Беларусь на единицу валового внутреннего продукта затрачивает энергии почти в 10 раз больше, чем развитые страны. страна импортирует более 85 % энергоносителей, что поглощает до 90 % валютных резервов. при этом 30 % импортируемых энергоресурсов расходуется на отопление зданий и сооружений. один день отопительного сезона обходится бюджету республики примерно в 1 млн $ сША. известно, что потери только тепловой энергии на централизованных сетях теплообеспечения и горячего водоснабжения составляют от 45 до 60 %. низкое качество строительных, административных и жилых зданий увеличивает эти потери еще на 15-20 %, т е. потребитель, получая всего 20-25 % тепловой энергии, оплачивает государству 100 % затрат за централизацию теплообеспечения. Таким образом, решение стоящих перед нашей страной экологических и энергетических проблем может быть осуществлено за счет повышения энергоэффективности всех отраслей экономики и увеличения объемов применения местных и возобновляемых видов топлива. Использование возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в мировой практике отнесено к числу важнейших факторов, обуславливающих развитие энергетики. интерес к этому виду энергии во всем мире обусловлен их неисчерпаемостью [Ермашкевич, В. Н. [и др.], 2000].
Уровень использования технического потенциала возобновляемых источников энергии зависит от ряда особенностей: низкая концентрация и малая плотность энергетического потока; локальный характер использования, определяемый географическими и климатическими условиями местности; неравномерность поступления энергии во времени; отсутствие достаточно надежных, технически совершенных экономичных технических средств переработки возобновляемых источников энергии. интенсивность работ по вовлечению возобновляемых источников энергии в энергобалансе зависит от колебаний цен на традиционные источники энергии, главным образом на нефть. она еще некоторое время, по крайней мере, до середины XXI в., будет играть важную роль в энергообеспечении, сохраняя первое место в энергобалансе сША, Лпонии, россии и других стран западной Европы и Азии. тогда как, например, такой трудно преобразуемый нетрадиционный вид энергии, как солнечная энергия, займет в сША и Лпонии пятое место в энергобалансе, в странах Западной Европы — седьмое. Общая доля возобновляемых источников энергии возрастет от фактических в 1997 г. (0,2 %) до 10 (15 %) в 2020 г. [Ермашкевич, В. [и др.], 2000].
Возможные масштабы освоения этих источников энергии к 2020 г. эквивалентны замещению 2500 млн т органического топлива в условном исчислении. стратегия использования возобновляемых источников энергии на перспективу до и после 2020 г. заключается в замене ими децентрализованных и малоэффективных установок в удаленных районах и сельской местности (дизель-генераторы, отопительные системы на жидком и твердом топливе и др.). Эти источники энергии могут найти широкое применение в индивидуальном хозяйстве городского и сельского населения. Сопоставление затрат и окупаемость традиционной и возобновляемой энергетики на расчетный период не дает особых преимуществ какому-либо конкретному виду производства энергии. Сложности скрываются лишь в энергоресурсах. Однако с развитием уровня производства возобновляемой энерготехники и уменьшением запасов традиционных ископаемых энергоресурсов баланс уже к 2050 г., несомненно, склоняется к солнечной, ветровой, водной и биоэнергетике.
заметно возрос государственный вклад в разработки технологий использования возобновляемой энергии в Италии, Японии, Испании и Германии после катастрофы на Чернобыльской АЭС. Так, в Греции более 63 % ассигнований, выделенных на исследования и разработки в области энергетики, направлены на возобновляемые энергоресурсы, в Швеции — 21,8 %, в Испании — 27,6 %. В США уделяется большое внимание включению в общий энергобаланс возобновляемой энергетики. Этому способствовало не только повышение цен на нефть и нефтепродукты, но также широкая реклама в прессе, финансовая поддержка и льготы в области налогообложения. При этом учитывается, что кроме экономии замещаемого органического топлива очевидным и в большинстве случаев решающим фактором является экологически чистая технология получения энергии при использовании возобновляемых источников энергии.
при существующем уровне развития промышленности в развитых странах мира (по данным института наблюдения за мировым прогрессом в сША) стоимость электроэнергии, вырабатываемой от различных источников, неуклонно приближается к возобновляемой энергетике. развитие использования возобновляемой энергетики в большинстве стран мира идет в направлении повышения технической надежности оборудования, а также разработки новых технологий и материалов, что требует углубленных научных исследований с последующей экспериментальной проверкой новых технологий и оборудования.
при написании настоящей монографии авторами ставилась цель обобщения мирового и отечественного опыта в области использования возобновляемых источников энергии, представления результатов исследований и разработок в этой области, выполненных с участием Департамента по энергоэффективности и Мгэу им. а. Д. сахарова. представлено также видение авторами дальнейших путей развития этого актуального для нашей страны направления в энергетике.
Авторы выражают большую благодарность к. т.н, доценту н. А. лаврентьеву за представленную информацию по результатам проведенных нпгп «ветромаш», нпо «ветроэн», а также гп «Белэнергосетьпро — ект» исследований ветроэнергетического потенциала республики беларусь, сотрудникам Мгэу им. А. Д. сахарова (бутько А. А., тонконо — нову б. А., Артишевской А. в.) за помощь в обработке аналитического материала (гл. 9) и оформлении монографии.