Розділ 2

АЛЬТЕРНАТИВНІ ТА ВІДНОВЛЮВАЛЬНІ ДЖЕРЕЛА ЕЛЕКТРИЧНОЇ

Енергії. Переваги і недоліки поновлювальних джерел енергії

До альтернативних джерел енергії належать відновлювальні [додаток 14]: сонячне випромінювання, енергія морів і океанів тощо, їх перевагою є те, що всі вони екологічно чисті [3]. Усі енергетичні ресурси на Землі, що є продуктами безперервної діяльності Сонця, можуть бути поділені на дві основні групи: на акумульовані природою й у більшості випадків непоновлювані та на неакумульовані, але постійно поновлювані [додаток 9,11]. До першої групи належать запаси паливних копалин: нафта, кам'яне та буре вугілля, спанні, торф і підземні гази, а також термоядерна і ядерна енергія. До другої групи належать сонячне випромінювання, вітер, потоки рік, морські хвилі та припливи, внутрішнє тепло Землі. Поновлювані джерела енергії поновлюються постійно, без часових обмежень, тоді як використання традиційних палив обмежене наявними запасами. Сонячна діяльність характеризується приблизними показниками, які загалом утворюють схему теплового балансу Землі [додаток 12]. Класифікацію поновлюваних джерел енергії наведено в [додатку 13]. Результатами прямої сонячної діяльності є тепловий ефект і фотоефект, внаслідок чого Земля отримує теплову енергію та світло. Результатом побічної діяльності Сонця є відповідні ефекти в атмосфері, гідросфері та геосфері, що викликають появлення вітру, хвиль, зумовлюють течію річок, створюють умови для збереження внутрішнього тепла Землі.

Переваги поновлюваних джерел енергії порівняно з традиційними є:

● вони практично невичерпні;

● не забруднюється навколишнє середовище;

● відпадає необхідність у добуванні, переробці та доставці палива;

● можуть працювати без обслуговування;

● немає потреби в транспортуванні енергії.

Розділ 3 класифікація поновлювальних джерел енергії та їх використання

3.1. Енергія вітру

Вітер – це величезна енергія рухомих повітряних мас. Запаси енергії вітру за оцінками Всесвітньої метеорологічної організації, складають 170 трлн кВт.год на рік. Тож загальний вітроенергетичний потенціал Землі в 30 разів перевищує річне споживання енергії людством. Енергію вітру людина використовує з незапам'ятних часів, спочатку це був парус, потім вітровий млин. Для нормальної роботи вітроелектричних двигунів швидкість вітру в середньому за рік має бути не меншою ніж 4 - 5 м/с, а краще, коли вона становить 6 - 8 м/с.

Принцип дії всіх вітродвигунів один: під натиском вітру обертається вітрове колесо з лопатями, передаючи момент, що крутить, через систему передач валу генератора, що виробляє електроенергію [додаток 16]. Чим більше діаметр вітрового колеса, тим більший повітряний потік воно захоплює і тим більше енергії виробляє агрегат. Для кожної місцевості зміна швидкості вітру за висотою (епюра швидкостей вітру) має характерний вигляд [додаток 17]. За типами вітрові двигуни поділяють на дві групи [додаток 19]. За даними «Всесвітньої вітроенергетичної організації», енергія вітру використовується більш ніж в 70 країнах світу. Провідними країнами в освоєнні енергії вітру є США, Німеччина, Данія, Іспанія, Китай (додаток 21).

На сьогодні доля вітроенергетики у світовому виробництві електроенергії складає близько 1%. Ринок вітроенергетики розвивається досить динамічно. Україна могла б змагатися з Німеччиною і Данією – європейськими лідерами з розвитку вітроенергетики, оскільки завдяки особливостям ландшафту і географічному положенню вона володіє значними ресурсами вітрової енергії: річний вітроенергетичний потенціал оцінюється в 42 ТВт ч. На її території придатними для будівництва ВЕС, з урахуванням мілководних прибережних зон і внутрішніх акваторій з глибинами до 20 м, вважаються площі до 7 тис. км² (в т.ч. до 3 тис. км² на суші) – це весь південь і схід України, Крим, а також Закарпатська та Івано-Франківська області. Застосування вітроустановок для виробництва електроенергії в промислових масштабах найбільш ефективно в регіонах України, де середньорічна швидкість вітру > 5 м/с: на Азово-Чорноморському узбережжі, в Одеській, Херсонській, Запорізькій, Донецькій, Луганській, Миколаївській областях, АР Крим та в районі Карпат. Придатними для будівництва ВЕС, з урахуванням мілководних прибережних зон і внутрішніх акваторій з глибинами до 20 м, вважаються площі до 7 тис. км² (в т.ч. до 3 тис. км² на суші) – це весь південь і схід України, Крим, а також Закарпатська та Івано-Франківська області. Найбільшу перевагу для будівництва вітроенергетичних станцій (ВЕС) великої потужності віддають таким регіонам, як Крим, Карпати, узбережжя Чорного та Азовського морів, Донбас, проте це не означає, що в інших регіонах розвиток вітроенергетики не має великого значення. Тому цілком реально забезпечити за рахунок використання вітроенергетики покриття до 25% потреб країни в електроенергії [додаток 22]. Вітроенергетика – це дуже молода галузь. Умовно можна виділити два напрями розвитку вітроенергетики в країні: створення малих установок для забезпечення автономних об’єктів (ферм, цехів, житлових і комунальних приміщень тощо) та потужних вітроелектростанцій (ВЕС). Значною перевагою ВЕС над ТЕС і АЕС є те, що капітальні витрати практично не «омертвляються», оскільки вітроустановка починає виробляти електроенергію через 1 - 3 тижні після її завезення на місце встановлення. Суттєвого зниження капітальних вкладень на спорудження можна досягти також за рахунок спорудження ВЕС поблизу ГЕС, ГАЕС, ТЕС і навіть зупиненої ЧАЕС з метою спільного використання трансформаторних підстанцій, ЛЕП, доріг, ліній диспетчерського зв'язку тощо [8].

Теоретичні ресурси, тобто кінетична енергія вітру в межах території України, перевищують нинішнє виробництво електроенергії приблизно в 150 разів, а ресурси суші, які реально можна використовувати на сучасному рівні розвитку вітротехніки, перевищують ці обсяги вдвічі.

Для подальшого розвитку вітроенергетики в країні необхідно:

● вивчити усіх можливих споживачів вітрової енергії, розробити

установки відповідного класу для впровадження у виробництво;

● забезпечити ефективну роботу вітрової установки з урахуванням її безпеки

для навколишнього середовища.

В Україні розпочалося будівництво дев’яти вітрових електростанцій (ВЕС) п’ять із них в Криму. Аналіз вітроенергетичних ресурсів Криму показує, що середньорічні значення швидкості вітру на території півострова коливаються в межах від 4,5 і більше м/с, причому максимальна вірогідність при швидкості 5,5 м/с, відзначаються на Південному березі Криму, Керченському півострові та в районі гірського масиву Ай-Петрі. Крим володіє достатньо великим вітровим потенціалом і має всі можливості виробляти енергії більше, ніж йому потрібно. Вітровий енергетичний потенціал Кримського півострова становить 3700 МВт. Це найвищий показник в Україні. Оскільки Крим є курортним регіоном, для нього вкрай важлива безпека для навколишнього середовища та здоров'я людини при будь-якому виробництві. Саме тому так актуально тут розвиток екологічно чистої енергії, перш за все вітроенергетики. Я підрахувала середнью швидкість вітру за спостереженнями погоди у 2011 році і вона становить 4 -5 м/c, що вище робочої швидкості енерговітряків. Це можна побачити на «Розі вітрів». Висновок з цього, що в Алушті можливе використання вітроенергоустановок [додаток 41].

Розвиток вітроенергетики в Криму обумовлений наступними причинами:

1) дефіцитністю традиційних природних невідновлюваних паливно- енергетичних

ресурсів, критичним станом власних генеруючих джерел і нестійкою роботою

Кримської енергосистеми в цілому;

2) високими екологічними вимогами до енерговиробляючих джерел,

пов'язаних з розвитком в регіоні індустрії відпочинку і туризму;

3) вдалим географічним положенням Криму і його унікальними природно-

кліматичними можливостями;

4) наявністю вільних земельних площ, придатних для розміщення об'єктів

вітроенергетики;

5) наявністю вільних трансформаторних потужностей з низьким

коефіцієнтом використання, особливо в зимовий період року зона Північно-

Кримського каналу.

Відповідно до Державної програми будівництва вітрових електростанцій, АР Крим визначена територією пріоритетного розвитку вітроенергетики в Україні. А якщо побудувати ВЕС на кримських яйлах від Керчі до Севастополя, то Крим може стати навіть експортером вітроелектроенергії. Сьогодні на півострові побудовано десять вітроелектростанцій (ВЕС). Працюють з них всього шість. Найвідомішими з яких є: Охотніковская, Донузлавська, Тарханкутська, Східно-Кримська, Черномоская. Найбільшою є Донузлавська ВЕС (53 вітроагрегати), до експерементальних належать Акташська (14 вітроагрегатів), Чорноморська (4 вітроагрегати) та Євпаторійська ВЕС (1 вітроеагрегат потужність 420 кВт).

Використовування вітрової енергії на території Кримського регіону передбачається по двох основних напрямах:

1) будівництво вітроенергетичних установок і їх комплексів – вітроенергетичних

станцій потужністю 100 кВт і вище і робота в паралельному режимі із загальною

енергосистемою;

2) будівництво вітроустановок невеликої потужності від 4 кВт і вище для живлення

невеликих окремих об'єктів і робота їх в автономному режимі.

Показники з освоєння енергії вітру на період 2010-2012 рр.. представлені в [додатку 23], об'єкти для впровадження устаткування вітроенергетики відповідно до рішення ІІІ Міжнародного інвестиційного форуму «Майбутнє Криму» [додаток 24]. Маючи потужний природний потенціал для розвитку «зеленої» енергетики АР Крим є інвестиційно привабливим регіоном для компаній, працюючих на ринку альтернативної енергетики. Так, французька компанія «Beten ingenierie» має намір побудувати в Криму Тургенівську вітроелектростанцію потужністю до 200 МВт. Розміщення вітроустановок планується на кордоні Білогірського та Червоногвардійського районів Криму за межами населених пунктів Цветочненського і Новожиловського. В реалізацію проекту планується вкласти $ 405 млн. Вітроелектростанція буде складатися з 80 - 100 турбін одиничною потужністю 2 - 2,5 МВт. Як постачальник ВЕУ обрана німецька компанія «Nordex AG». За рік Тургенівська ВЕС вироблятиме 484 млн. кВт / р. електроенергії, що дозволить щорічно заощаджувати близько 154 тис. тонн умовного палива.

Всього на півострові реалізується 15 інвестиційних проектів у галузі вітроенергетики вартістю понад 8 млрд. євро.

Комплексною програмою будівництва ВЕС в Криму планується:

● будівництво Західно-Сиваської ВЕС потужністю 10,6 МВт в економічній

зоні "Сиваш";

● будівництво Судакської ВЕС з перспективними вітроагрегатами потужністю

300-500 кВт, з доведенням її настановної потужності до 2010 р. до 50 МВт;

● будівництво Ялтинської ВЭС в пгт. Кацівелі с перспективными

вітроагрегатами потужністю 300-500 кВт, з доведенням її потужности к 2005

року до 10 МВт [додаток 24].