Качественная оценка возобновляемых ресурсов 1
Преимущества |
Недостатки |
|
|
Причины, по которым развитые страны активно занимаются использованием НВИЭ, следующие: 2
Обеспечение энергетической безопасности. Западные страны очень остро почувствовали свою зависимость от импорта нефти во время топливного кризиса 1973 года. В настоящее время актуальность использования НВИЭ вновь возрастает в связи с появлением признаков энергетического кризиса (повышение цен на нефть и газ).
Экология. Необходимость снижения выброса парниковых газов от энергетики, что нашло концентрированное выражение в Киотских протоколах, рассматривается в странах самым серьезным образом. Выделяются громадные государственные средства и разрабатываются экономические меры привлечения частных инвестиций.
Завоевание мировых рынков, особенно в развивающихся странах.
Сохранение запасов собственных энергоресурсов для будущих поколений.
Увеличение потребления сырья для неэнергетического использования топлива.
Однако использование НВИЭ тоже часто не безобидно, поэтому необходима оценка ущерба от их применения: 1
Создание плотин для ГЭС приводит к затоплению земель, поднятию уровня грунтовых вод, ухудшению качества воды в водохранилищах, прекращению нереста рыбы, эрозии береговой линии, повышенному испарению воды и т.д.
Основной материал наиболее эффективных солнечных батарей - арсенид галлия, это соединение металла с мышьяком (сильнейшее ядовитое вещество). Производство мышьяка - экологически опасное химическое производство. Солнечный киловатт-час - самый дорогой из производимых сегодня в промышленных масштабах. Большие материальные затраты на солнечную энергетику предполагают и большие энергетические затраты.
При использовании энергии ветра основные проблемы возникают с шумовым загрязнением. Наиболее опасна низкочастотная составляющая шума. Инфразвук частотой около 7 Гц опасен для человека. Животные уходят из местности, где массово установлены ветряки.
В процессе производства этанола из биомассы образуются промывочные воды и остаточные продукты перегонки.
Массовое использование технического спирта привело к вырубке лесов в Бразилии для расширения плантаций сахарного тростника, а в США переработка кукурузы на спирт привела к подорожанию продовольствия.
Большое различие между теоретическим и экономически целесообразным потенциалами НВИЭ связано в первую очередь с физическими особенностями использования энергии возобновляемых источников. Главные из этих особенностей представлены в Приложении 1.
До последнего времени в развитии энергетики прослеживалась четкая закономерность: развитие получали те направления энергетики, которые обеспечивали достаточно быстрый прямой экономический эффект. Связанные с этими направлениями социальные и экологические последствия рассматривались лишь как сопутствующие, и их роль в принятии решений была незначительной.
При таком подходе НВИЭ рассматривались лишь как энергоресурсы будущего, когда будут исчерпаны традиционные источники энергии или когда их добыча станет чрезвычайно дорогой и трудоемкой. Так как это будущее представлялось достаточно отдаленным, то использование НВИЭ представлялось достаточно интересной, но в современных условиях скорее экзотической, чем практической, задачей. 1
Ситуацию резко изменило осознание человечеством экологических пределов роста. Быстрый экспоненциальный рост негативных антропогенных воздействий на окружающую среду ведет к существенному ухудшению среды обитания человека. Поддержание этой среды в нормальном состоянии и возможность ее к самосохранению, становится одной из приоритетных целей жизнедеятельности общества. В этих условиях прежние, только узко экономические оценки различных направлений техники, технологии, хозяйствования, становятся явно недостаточными, ибо они не учитывают социальные и экологические аспекты. 2
Экономический потенциал возобновляемых источников энергии в мире в настоящее время оценивается в 20 миллиардов т.у.т. в год, что в два раза превышает объем годовой добычи всех видов ископаемого топлива. 3 И это обстоятельство указывает путь развития энергетики ближайшего будущего.
По оценке Американского общества инженеров-электриков, если в 1980 году доля производимой электроэнергии на НВИЭ в мире составляла 1%, то к 2020 году она достигнет 13%, а к 2060 - 33%. По данным Министерства энергетики США, в этой стране к 2020 году объем производства электроэнергии на базе НВИЭ может возрасти с 11 до 22%. В странах Европейского Союза планируется увеличение доли использования для производства тепловой и электрической энергии с 6% (1996) до 12% (2010). 4
На территории России сосредоточено 45% мировых запасов природного газа, 13% - нефти, 23% - угля, 14% - урана. Такие запасы топливно-энергетических ресурсов могут обеспечить потребности страны в тепловой и электрической энергии в течение сотен лет. Однако фактическое их использование обусловлено существенными трудностями и опасностями, не обеспечивает потребности многих регионов в энергии, связано с безвозвратными потерями топливно-энергетических ресурсов (до 50%), угрожает экологической катастрофой в местах добычи и производства топливно-энергетических ресурсов. Природа может не выдержать такого испытания. Около 22-25 миллионов человек проживают в районах автономного энергоснабжения или ненадежного централизованного энергоснабжения, занимающих более 70% территории России. 5
Экономический потенциал НВИЭ на территории России составляет по видам источников: энергия Солнца - 12,5 млн., энергия ветра - 10 млн., тепло Земли - 115 млн., энергия биомассы - 35 млн., энергия малых рек - 65 млн., энергия низкопотенциальных источников тепла – 31,5 млн., всего - 270 млн. т.у.т. Эти источники по объему составляют примерно 30% от объема потребления топливно-энергетических ресурсов в России, составляющего 916 млн. т.у.т. в год, что создает благоприятные перспективы решения энергетических, социальных и экологических проблем в будущем. 1
В России имеются обширные районы, где по экономическим, экологическим и социальным условиям целесообразно приоритетное развитие возобновляемой энергетики, в том числе нетрадиционной и малой. К ним относятся: 2
зоны децентрализованного энергоснабжения с низкой плотностью населения, в первую очередь, районы Крайнего Севера и приравненные к ним территории;
зоны централизованного энергоснабжения с большим дефицитом мощности и значительными материальными потерями из-за частых отключений потребителей энергии;
города и места массового отдыха и лечения населения со сложной экологической обстановкой, что обусловлено вредными выбросами в атмосферу от промышленных и городских котельных, работающих на ископаемом топливе;
зоны с проблемами обеспечения энергией индивидуального жилья, фермерских хозяйств, мест сезонной работы, садово-огородных участков.
По имеющимся данным о распределении ресурсов НВИЭ по федеральным округам и регионам России, а также из проведенного в рамках Проекта TACIS анализа следует, что в каждом из них имеются по 2-3 вида НВИЭ, что обуславливает целесообразность и необходимость развития в России всех видов НВИЭ. 3 (Рисунок 2.1.2)
Рисунок 2.1.2. Районирование территории Российской Федерации по перспективности использования НВИЭ (соотношение потенциалов НВИЭ и потребления энергии). 1
Освоение и использование местных энергетических ресурсов (гидроэнергетика малых рек, торф, небольшие месторождения углеводородных топлив и др.), а также использование других, в первую очередь возобновляемых, энергетических ресурсов (солнечная, ветровая, геотермальная энергия, энергия биомассы) позволят многие регионы страны перевести на энергообеспечение за счет НВИЭ, обеспечив их энергетическую независимость.
Таким образом, можно сформировать следующие требования к топливу, используемому для производства электроэнергии: 2
Топливо должно быть относительно дешевым, и давать дешевую энергию.
Если источник топлива не может быть расположен вблизи электростанции, то оно должно представлять собой сконцентрированный источник энергии, который можно экономно транспортировать и надежно запасать.
Топливо не должно иметь дефицита ресурса и альтернативных вариантов применения (простое сжигание или химические превращения).
Отходы от применения топлива должны утилизироваться таким образом, чтобы они производили минимум загрязнения окружающей среды, исключающие влияние и на глобальное потепление планеты.
Топливо должно быть безопасным, как при обычной эксплуатации, так и в аварийных случаях.
Учитывая все вышеперечисленное, автор считает нужным остановиться более подробно на классификациях именно возобновляемых источников энергии, например, классификация объектов генерации на возобновляемых источниках энергии (Таблица 2.1.3).
Таблица 2.1.3.