
- •I. Проблеми сучасної енергетики
- •1.1. Аналіз запасів вуглеводородних палив та проблеми їх використання.
- •1.2. Аналіз екологічної ситуації в Україні
- •1.3. Відновлювальні джерела енергії, аналіз їх використання.
- •1.4. Проблеми вітроенергетики.
- •1.5. Особливості розрахунку ефективності роботи веу.
- •1.6. Ефективність вітроенергетики протягів.
- •1.7. Вітроенергетика за кордоном
- •1.8. Веу з підвищеним ккд використання енергії слабких вітрів
- •1.9. Застосування веу в електрокарах
- •2.1. Загальна характеристика вертикально-вісьових веу
- •2.2. Особливості вертикально – вісьових двигунів
- •2.3. Основні характеристики вітроколес
- •2.4. Розрахунки вітроенергетичної установки з ротором Савоніуса
- •1)Загальний вигляд двохярусного вітродвигуна(а); 2)Принципова розрахункова схема одноярусного ротора(б).
- •2.5. Розрахунки аеродинамічних характеристик вітродвигунів типу Дар’є
- •2.6. Шнекові вітродвигуни, їх особливості та геометричні характеристики.
- •3.1. Варіанти перетворення вітрової енергії в електричну
- •3.2. Типові схеми генерування електричної енергії вітроустановками
- •3.3. Різноманітність електричних генераторів для веу
- •3.4. Типи та характеристики електрогенераторів у вітроагрегатах та способи регулювання їх напруги
- •4.1. Особливості сонячної енергетики
- •4.2. Розрахунок фотоелектричної системи
- •4.3. Сонячні модулі
- •4.4. Використання сонячної батареї
- •4.5. Потенціальні можливості сонячної енергетики
- •V. Проблеми акумулювання електроенергії
- •5.1. Принципи акумулювання електроенергії
- •5.2. Використання акумуляторних батарей
- •5.3. Розрахунок ємності акумуляторних батарей.
- •5.4. Режими роботи веу та акумуляторів.
- •Vі. Принципи створення комплектів малопотужних енергетичних установок
- •6.1. Комплект малопотужних енергетичних установок (кмеу)
- •6.2. Алгоритм роботи мікроконтролера для управління n кмеу
- •6.3. Алгоритм дистанційної технічної діагностики
- •6.4. Система пожежно-охоронної сигналізації
- •6.5. Робота мікроконтролерів в режимі реального часу
- •6.6. Проблеми удосконалення системи вводу багатокнальної аналогової інформації в мікроконтролер
- •Viі. Економія споживання енергії та питання використання малопотужних веу.
- •7.1. Економія споживання електроенергії.
- •7.2. Енергетичні розрахунки при сумісній роботі теплових і вітроелектричних станцій
- •7.3. Догляд за двигунами вітроелектричних агрегатів та електричною апаратурою.
1.2. Аналіз екологічної ситуації в Україні
Нинішню екологічну ситуацію в Україні можна охарактеризувати як кризову, що формувалася протягом тривалого періоду. Перевага надавалася розвитку в Україні сировинно-видобувних, найбільш екологічно небезпечних галузей промисловості, впровадження та нарощування яких здійснювалося найбільш "дешевим" способом - без будівництва відповідних очисних споруд. Це було можливим за відсутності ефективно діючих правових, адміністративних та економічних механізмів природокористування.
Ці та інші чинники призвели до значної деградації довкілля України, надмірного забруднення поверхневих і підземних вод, атмосферного повітря і земель, нагромадження у дуже великих кількостях шкідливих, у тому числі високотоксичних, відходів виробництва. Такі процеси тривали десятиріччями і призвели до різкого погіршення стану здоров'я людей, зменшення народжуваності та збільшення смертності, а це загрожує вимиранням і біологічно-генетичною деградацією народу України.
Винятковою особливістю екологічного стану України є те, що екологічно гострі локальні ситуації поглиблюються великими регіональними кризами. Чорнобильська катастрофа з її довгочасними медико-біологічними, економічними та соціальними наслідками спричинила в Україні ситуацію, яка наближається до рівня глобальної екологічної катастрофи.
З галузей промисловості найбільше забруднюють атмосферу енергетика (32%), металургія (27%), вугільна промисловість (23%).
Підприємства вугільної промисловості скидають у водойми значну кількість високомінералізованих шахтних вод, посилюють забруднення повітряного басейну, погіршують родючість ґрунтів.
Основними забрудниками від нафтопереробних заводів є сірчані сполуки, окисли вуглецю, сірки, азоту, сажа, ртуть, фтористі та інші шкідливі сполуки. У відкриті водойми нафтохімічні підприємства скидають щорічно 70 млн. м3 неочищених або недостатньо очищених стоків.
Екологічні проблеми в газовій промисловості мають свою специфіку, яка визначається в основному відчуженням та забрудненням земель в районах промислової експлуатації газових родовищ та проведенням геолого-пошукових робіт.
Серед промислових об'єктів одним з основних забруднювачів атмосферного повітря є підприємства теплоенергетики через велику кількість шкідливих викидів сірчистого ангідриду, окислів азоту, бензопірену, окису ванадію, високомолекулярних органічних сполук тощо. Ці викиди забруднюють атмосферну вологу і опади, поверхню, грунти, рослинність, води. Найбільш небезпечними в цьому відношенні є вугільні ТЕС, які використовують високозольне і сірчане вугілля.
Головними місцями накопичення радіоактивних відходів є атомні станції, на яких здійснюється їх первинна переробка та тимчасове зберігання. Зараз щорічний приріст цих відходів становить майже 11 тис. м3. На АЕС не існує повного циклу первинної переробки відходів відповідно до вимог норм, правил та стандартів з ядерної та радіаційної безпеки, що призводить до нераціонального використання сховищ та збільшує ризик радіаційних аварій.
Значним забруднювачем довкілля є транспортна галузь, зокрема її рухомі засоби (автомобілі, тепловози, морські та річкові судна), що використовують як пальне різні види нафтопродуктів.
За наявними даними промислові підприємства і транспорт країн колишнього СНД щорічно викидають в атмосферу біля 64 млн. тонн токсичних речовин. По узагальненим даним баланс викидів транспортними засобами є наступним: 70% – автомобільний транспорт, 9,4% – сільськогосподарська техніка, 7,3% – повітряний транспорт, 4,1% – морський та 9,2% – залізничний. В зв'язку з цим зниження шкідливого впливу транспорту на навколишнє середовище перетворилося в міжнародну проблему.
Оскільки автомобільний транспорт є найбільшим забруднювачем атмосфери, розглянемо докладніше всі негативні наслідки, які він спричиняє.
Автотранспорт є специфічним джерелом забруднення, що характеризується наступними особливостями:
-
мала висота викиду шкідливих речовин (майже на рівні подиху людини), що забезпечує безпосередній контакт і прямий вплив на людину;
-
перебування в районах з високою щільністю населення;
-
багатокомпонентність і висока токсичність викидів;
-
мобільність, що ускладнює ефект впливу токсичних речовин;
-
залежність складу газових викидів не тільки від якості палив, режиму роботи двигунів, але і від параметрів навколишнього середовища;
-
можливість утворення вторинних продуктів.
Україна займає 3 місце у світі по ступені забруднення вихлопними газами, і, на жаль, ситуація погіршується з кожним днем. Зараз в атмосферу щорічно викидається більш 1 млн. тонн забруднюючих речовин. Найбільша частка цього збитку (до 60%) зв'язана з перевезенням пасажирів легковими автомобілями. На перевезення вантажів автотранспортом приходиться 26,5% екологічного збитку, а на автобусні перевезення - 13,5%.
За даними нещодавнього прогнозу Науково-дослідницького центру безпеки дорожнього руху (НДЦБДР) до 2010 року автомобільній парк України може скласти 10-12 млн. автомобілів, що майже в 1,6 разів більше, ніж на 1 січня 2001 р. Спеціалісти НДЦБДР стверджують, що за останнє десятиріччя автомобільний парк України зріс в 2 рази і нараховує 8 млн. автомобілів. Такий швидкий ріст відбувається, головним чином, за рахунок збільшення кількості легкових автомобілів, який на сьогоднішній день зареєстровано біля 6 млн. Щорічно кількість автомобілів в Україні зростає приблизно на 500 тис. од., що складає 6,25% (рис. 1.2.1). На тисячу українців припадає зараз 130 автомобілів, з яких тільки 14% - вітчизняного виробництва.
Рис. 1.2.1 Збільшення кількості автомобілів в Україні, тис. од.
У 24 великих містах України, зокрема в Києві, Харкові, Севастополі, Одесі, шкідливі викиди в атмосферне повітря внаслідок роботи автотранспорту перевищують 50 відсотків загальної їх кількості.
Автомобільний парк Києва є найбільшим серед міст України. В процентному складі він нараховує 12,7% всього автомобільного парку України. Загальна чисельність автотранспортних засобів у Києві за 9 років у порівнянні з 1996 р. збільшилася на 30% переважно за рахунок легкових автомобілів.
Загальні витрати моторних палив автомобільним парком Києва, розрахункові масові викиди основних токсичних речовин (ТР) із продуктами згоряння у атмосферу міста та збитки внаслідок забруднення атмосферного повітря за 2003 р. наведені у табл. 1.2.1.
Статистичні дані загальних витрат, викидів та збитків внаслідок використання моторних палив автомобільним парком Києва
Таблиця 1.2.1
Тип автомобіля |
Бензин, тис. л |
ДП, тис. л |
ЗНГ, тис. л |
КПГ, тис. мЗ |
ТР, т/рік (%) |
Збитки, тис. грн. (%) |
Вантажні |
107148,8 |
108152,3 |
6091,4 |
17086,2 |
55414 (28,2) |
116039,12 (35,70) |
Автобуси |
44112,6 |
49661,9 |
67,9 |
167,5 |
21340 (10,9) |
49392,31 (15,20) |
Легкові |
367193,3 |
17244,9 |
1,9 |
390,3 |
110966 (56,6) |
144831,3 (44,56) |
Спеціальні |
21945,3 |
9374,9 |
559,4 |
4201,0 |
8390 (4,3) |
14 759,15 (4,54) |
Усього |
540400,0 |
184434,0 |
6720,6 |
21845,0 |
196110 (100,0) |
325021,89 (100,0) |
Примітка. ДП — дизельне паливо; ЗНГ — зріджені нафтові гази; КПГ - компримований природний газ.
Згідно із статистичними даними за станом на 01.01.2004 у Києві було зареєстровано 413 тис. автомобілів різних марок, з яких працювало на бензині 91,3%, на дизельному паливі — 7,8%, на зріджених нафтових газах — 0,2%, на стисненому природному газі — 0,7%. Загальні витрати автотранспортом Києва рідких моторних палив у 2003 р. становили близько 732 млн. л.
Приймаючи припущення про сталість середніх масових викидів шкідливих речовин, що утворюються при згорянні 1 кг рідких моторних палив нафтового походження у двигунах автотранспортних засобів і базуючись на результатах розрахунків, проведених для м. Києва, за допомогою простої пропорції отримуємо приблизну сумарну масу токсичних, мутагенних і канцерогенних речовин, яка надходить до атмосфери країни з відпрацьованими газами автотранспортних двигунів, а саме: 4560 тис. т за рік (2003 р.).
Така маса шкідливих викидів спричиняє навколишньому середовищу збитків, що оцінюються за сучасними методиками у 7558 млн. грн. щорічно. Враховуючи, що основна маса шкідливих викидів концентрується в межах димопилових куполів міст, можна цілком обґрунтовано вважати, що на кожного міського жителя країни припадає не менше 130 кг токсичних викидів щорічно. Така ситуація вже сьогодні має викликати занепокоєння суспільства.
Найстрашніше те, що з кожним роком ситуація стає все гіршою. У середньому в Україні протягом останніх 5 років викиди в атмосферу забруднюючих речовин автотранспортом виросли на 2%, а тенденція суттєвого зростання чисельності парку легкових автомобілів зберігається і надалі. До 2020 р. прогнозується, приблизно, троєкратне збільшення автомобільного парку, а споживання рідких моторних палив збільшиться у 1,7 разів, що призведе до відповідного зростання викидів шкідливих речовин у навколишнє середовище.
Викиди оксидів азоту мають небезпечні наслідки: руйнують озоновий шар, роблять токсичний вплив на все живе й разом з вуглеводнями беруть участь в утворенні фотохімічного смогу.
Рис. 1.2.2 Структура шкідливих викидів автотранспорту
На 1 кг палива, що спалюється, виділяється приблизно 0,8 мг частинок сажі. Крім чисто фізичного забруднення (погіршення видимості, осідання на поверхні предметів), вони беруть участь в утворенні смогу, є джерелами конденсації різних шкідливих забруднень, наприклад, поліароматичних вуглеводнів й їхніх похідних, й підсилюють ефект взаємного шкідливого впливу компонентів.
Особливу небезпеку для людини й навколишнього середовища представляють свинець та його з'єднання. Потрапляючи в організм, вони викликають небезпечні важкі захворювання. Частка автотранспорту в сумарних викидах свинцю складає 95%. Слід зазначити, що видалення свинцю й його з'єднань з автобензина веде також до зниження викидів інших шкідливих речовин, зокрема вуглеводнів й оксидів азоту.
Іншими, небезпечними компонентами викидів автомобілів є різні вуглеводні й оксид вуглецю. На частку автотранспорту в крупних містах приходиться до 85—95% викидів оксиду вуглецю й до 55— 75% вуглеводнів.
З вуглеводнів, що викидаються у складі відпрацьованих газів автомобілів, найбільш небезпечними є неграничні вуглеводні, що чинять подразнюючу дію, й особливо ароматичні вуглеводні, деякі з котрих, зокрема поліароматичні вуглеводні, володіють канцерогенним, мутагенним, ембріогенним та іншими видами впливів.
Порівняльний розрахунок питомих викидів СО2
Таблиця 1.2.2
-
Країна
Частка населення Землі
Частка світового ВНП
Частка світового викиду СО2
%СО2 на 1% населення
США
5%
22%
20%
4
Китай
20%
5%
15%
0,75
Україна
1%
0,1%
6%
6
Чинники, які призводять до збільшення вмісту шкідливих речовин у продуктах згоряння автомобільних двигунів:
-
незадовільний технічний стан транспортних засобів,
-
погана якість регулювання системи живлення двигуна,
-
неоптимальні режими роботи двигуна,
-
надмірна потужність при експлуатації автомобіля за міським їздовим циклом
-
якість моторного палива.
Вітчизняна переробка дуже відстає від світової по технічному рівню. Майже одна третина із сумарного виробництва бензинів складає АИ-76 – марки, що у США, Японії й у більшості європейських країн узагалі не виробляється.