Использование возобновимых иточников энергии

Тот факт, что использование биомассы для производства энергии прочно укрепилось в современной энергетической системе Швеции, обусловлен рядом факторов:

1. благоприятные природные условия, выражающиеся в со­четании северных лесов, пло­дородных почв и обильных осадков, а также низкая плот­ность населения;

2. наличие устоявшихся тради­ций использования биомассы, благоприятная инфраструкту­ра, в том числе высокоразви­тая лесная промышленность и широкое распространение систем централизованного те­плоснабжения;

3. организационная структура; отлаженная система произ­водства, торговли и использо­вания как древесного, так и других видов биотоплива и, наконец,

4. государственная поддержка использования возобновимых источников энергии.

Биомасса имеет огромное значение для энергетической системы Швеции. 6 1994 году 10% общего количества электроэнергии было произведено из биомассы. Средний показатель для промышленно-развитых стран составляет 3%. Потенциально, использование биомассы в Швеции может быть увеличено на 150% и составить показатель, эквивалентный современной вы­работке электроэнергии на осно­ве использования нефти. Но да­же и такой уровень является не достаточным для удовлетворе­ния всех существующих потребностей в электричестве и тепле, а также транспортных потребностей, Для этого необходимо соз­дание эффективных систем про­изводства, переработки и конеч­ного использования биотоплива.

Основными потенциальными ис­точниками биомассы являются дре­весные отходы, биомасса со специ­альных "энергетических" плантаций и сельскохозяйственные отходы, в первую очередь, солома. Применение биомассы вместо ископаемого топлива позволяет со­кратить чистые выбросы антропо­генного углекислого газа в атмосфе­ру, и значит, уменьшить опасность климатических изменений. Вместе с тем, производство и использование биомассы должно "вписываться" в общую стратегию развития окру­жающей среды. Проекты широкомасштабного использования био­массы должны учитывать вопросы охраны природы и сохранения био­разнообразия.

Выращивание лесов с коротким периодом роста можно использовать для абсор­бирования нутриентов из сточных вод. Издержки, связанные с использо­ванием биомассы, за период 1984-1994 гг. снизились в Швеции на 40%, главным образом, за счет улучшений в сельском хозяйстве и лесной промышленности. Таким образом, ценовая разница (за выче­том налогов) между биомассой и ископаемым топливом сократилась. Издержки, связанные с использо­ванием биомассы, за период 1984-1994 гг. снизились в Швеции на 40%, главным образом, за счет улучшений в сельском хозяйстве и лесной промышленности. Таким образом, ценовая разница (за выче­том налогов) между биомассой и ископаемым топливом сократилась

С учетом налогов, выработка единицы энер­гии из биомассы в Швеции сегодня обходится дешевле, чем при исполь­зовании нефти и угля. Такое поло­жение вещей обусловлено соответ­ствующей государственной полити­кой в области энергетики и окру­жающей среды, а именно, введением налогов на выбросы вредных ве­ществ при переработке ископаемого топлива, главным образом, углеки­слого газа. В настоящее время ис­пользование биомассы связано с наименьшими, в сравнении с други­ми источниками энергии, затратами при производстве тепловой энергии в рамках централизованных систем теплообеспечения и в автономных котельных. Но для электростанций и промышленных производств серьез­ных налоговых стимулов для ис­пользования биомассы не существу­ет.

Если рассматривать биомассу в качестве потенциально значимого источника для произ­водства тепловой и электрической энер­гии, то необходимо сделать ее использование максимально эффективным и учи­тывать при этом эко­логические аспекты ее широкого применения на тепловых и элек­тростанциях. Можно говорить о трех раз­ных по масштабам энергетических сис­темах: системе ото­пления и электрифи­кации отдельного зда­ния, централизован­ной системе отопле­ния нескольких зда­ний и об общей сис­теме центрального теплоэлектроснабжения. С экономической экологической точек зрения для первых двух систем больше всего подходит использование переработанного биотоплива, к примеру, в форме гранул и брикета. Производство тепловой энергии из биомассы с успехом применяется уже долгое время. Эффективность крупных паровых котлов системы центрального отопления превышает 90% и технологии конденсации ле­тучих газов могут еще больше уве­личить этот показатель. Традицион­но, для улавливания пылевидных частиц используются циклонные уловители. На станциях местного и регионального значения возможны выбросы летучих органических со­единений, что особенно характерно для использования повторно-кратковременного режима нагрева­ния паровых котлов с ненадежной системой контроля. Правда, послед­ние разработки в этой области по­зволили сократить выбросы до оп­тимального уровня. Существуют также технологии по переводу не­больших котлов с использования нефти на использование биомассы в форме гранул.

При производстве электричества на ТЭЦ или КЭС (конденсационных электростанциях) можно и в даль­нейшем использовать обычные па­ровые турбины. Эффективность производства электроэнергии круп­ных станций составляет 30-40%, в то время как использование паровых турбин (до 25 МВт) как правило дорого и неэффективно. Использование биомассы в термиче­ской газификации имеет большие перспективы для развития новых технологий в производстве электри­чества, таких как системы, основан­ные на применении газовых турбин. Эффективность этих технологий выше, чем эффективность обычных технологических процессов. Большой потенциал имеет ис­пользование биомассы в системе централизованного теплообеспечения.

Выработка электричества из биомассы стоит дороже (за вычетом налогов), чем ее производство на основе ископаемого топлива, но эта разница максимально уменьшается для ТЭЦ. Развитие новых техноло­гий выработки электроэнергии на основе биомассы позволит еще больше сократить издержки. Если бы налог на выбросы углекислого газа распространялся и на электро­станции, то это, вероятно, ускорило бы разработку таких технологий.

С экономической и технической точки зрения выработка электриче­ской и тепловой энергии на основе биомассы имеет большие перспек­тивы, чем использование ее в каче­стве транспортного топлива. Потен­циал сокращения выбросов углеки­слого газа также больше у электро­станций, поскольку их эффектив­ность преобразования энергии выше, чем эффективность преобразования энергии двигателей внутреннего сгорания. Мор­ской ветер стал для Дании мощным источником энергии. На суше осно­вой технологического и экономиче­ского развития большинства госу­дарств были внутренние запасы гид­роэнергии, древесины и угля. Ис­пользование этих источников в Да­нии было незначительным. Как и в Нидерландах основным "производителем" механической работы в Дании был ветер.,                                                                                                                                                                                                                                             

В Дании с приходом двадцатого века ветер также не утратил своего значения как источник энергии. Свидетельством тому - десятки ты­сяч ветроустановок, построенных датскими фермерами для откачива­ния воды, перемалывания зерна и для многих других видов механиче­ской работы. Энергия ветра имела ряд преимуществ перед более слож­ными технологиями использования других источников энергии. Энергия ветра не зависела от импорта. Это имело решающее значение в перио­ды первой и второй мировых войн, а также во время кризиса мировой торговой системы в 30-е гг. Однако в 50-е гг. на смену этим ветроустановкам пришли карбюраторный и дизельный двигатели и электроэнер­гия.

Круп­номасштабное использование ветро­установок для производства элек­тричества велось в годы второй ми­ровой войны и в 50-е гг. Самой мощной ветроустановкой была Гедсеровская ветрсиловая установка, построенная в 1956 году. За последние 15 лет энергия вет­ра стала для Дании одним из самых прибыльных во всех отношениях фактором. Четыре процента всей электроэнергии страны сегодня вы­рабатывается ветросиловыми уста­новками - это самый высокий пока­затель в Европе. Сами установки и комплектующие к ним являются ос­новным видом экспортной продук­ции. 85% всех производимых в Да­нии установок идет на экспорт. На производстве ветроустановок и де­талей задействовано 3% всей рабо­чей силы.

Использование ветровой энергии все еще достаточно дорого. Но вместе с тем, энергия ветра обладает двумя серьезными преимуществами: при ее превращении не происходит выбросов углекислого газа и она не требует затрат на импорт, как иско­паемое топливо.

Для Дании импорт ископаемого топлива не представляет серьезной проблемы. Причи­ной увеличивающегося использова­ния энергии ветра в Дании является, в первую очередь, проблема эмиссии углекислого газа. Это, в свою очередь, тре­бует немалых вложений в увеличе­ние энергетической эффективности и развитие возобновимых источни­ков энергии. В сравнении с другими способами, использование энергии ветра представляется дешевым сред­ством борьбы с выбросами углеки­слого газа.

Для государств с менее развитой экономикой, широкое применение энергии ветра может избавить их от необходимости тратить валюту на закупку топлива за рубежом. Аналогичные стимулы су­ществуют и для стран Балтийского региона с бывшей централизованной экономикой, славящихся своими инженерными кадрами, но традици­онно испытывающих трудности в поиске валютных средств. Если в этих государствах наладить собст­венное производство ветроустановок (или в рамках совместного предпри­ятия, что также позволило бы произ­водить экспортную продукцию для оплаты импорта), то использование энергии ветра могло бы принести значительную экономические диви­денды в виде дополнительных рабо­чих мест и экономии валютных средств.

Совместные проекты строительства ветроустановок также очень попу­лярны в Дании. Инициатива строительства ветроустановки может исходить от одного человека или от группы людей, объединенных общими интересами. Они вовлекают в проект своих знакомых, соседей, которые поддерживают идею строи­тельства ветроустановки.

Роль энергии ветра в отношении ее использования на крупных элек­тростанциях (общего пользования) ограничена. Правительство Дании настояло на том, чтобы крупные производители энергии вложили определенные средства в развитие ветроэнергетики, главным образом, в строительство крупных ветровых энергоцентров, что явно выше финансовых возможностей отдельных предпринимателей или проектов партнерского владения

Еще одно требование правитель­ства состоит в том, что электростан­ции общего пользования обязаны закупать только что произведенные опытные образцы ветросиловых ус­тановок. Поэтому все замеры, мо­дернизация и сертификация тради­ционно производятся на установках, принадлежащих электростанциям общего пользования.

Гидроэнергия является основным источником электричества примерно в 30 странах; на нее приходится приблизи­тельно пятая часть мировой выра­ботки электроэнергии.

В отличие от других возобнови­мых источников, технологии ис­пользования гидроэнергии известны давно. Важным преимуществом гидро­электростанций является возмож­ность запасать энергию. Вода в спе­циальных коллекторах (водохрани­лищах) является резервом на тот случай, если вдруг изменятся по­требности в электричестве. В север­ной Европе вода обычно запасается в летний период, когда потребление электричества падает, с тем, чтобы обеспечить увеличившиеся потреб­ности в зимний период.

Другим вариантом хранения энергии является использование наливных водохранилищ, наполняе­мых насосной станцией в периоды уменьшения потребления электриче­ства его избыточное количество, вырабатываемое на тепловой или атомной электростанции, может ис­пользоваться для превращения в гравитационную потенциальную энергию, которая приводит в дейст­вие насос, качающий воду в водо­хранилище. Вода из этого водохра­нилища может затем быть использо­вана для выработки электричества в периоды, когда его потребление рез­ко возрастает. В настоящее время наливные водохранилища, напол­няемые насосной станцией, являют­ся единственным практическим ре­шением проблемы хранения энергии в больших объемах.

Несмотря на то, что гидроэнер­гия имеет ряд преимуществ с точки зрения охраны окружающей среды (например, нулевые или очень не­значительные эмиссии вредных ве­ществ в атмосферу), крупномас­штабное строительство гидроэлек­тростанций может иметь негативные гидрологические, экологические и социальные последствия, например, изменение водных потоков и уровня грунтовых вод в результате строи­тельства водозаборных сооружений. Такие изменения сказываются на водоснабжении и ирригационных условиях данной местности. Строи­тельство крупных дамб при гидро­электростанциях имеет и другие не­гативные экологические последствия локального характера. В результате строительства водохранилищ об­ширные лесные и сельскохозяйст­венные территории становятся не­пригодными для хозяйства. В от­дельных случаях под водой оказы­ваются целые угодья, и жители близлежащих населенных пунктов вынуждены переезжать на другое место. Все эти последствия необхо­димо сравнивать с теми преимуще­ствами, которые сулит строительст­во гидроэлектростанции, как то: электрификация и защита от разру­шительных наводнений за счет регу­лирования потока реки.

Вследствие вышеперечисленных отрицательных аспектов, крупно­масштабное использование гидро­энергии в Балтийском регионе имеет менее радужные перспективы по сравнению с другими источниками энергии.

Прямое преобразование солнеч­ной энергии в тепловую или элек­трическую является перспективной технологией. При увеличении отда­чи и уменьшении затрат, использо­вание солнечной энергии будет рас­ти.

Наибольшую потребность в ото­плении люди испытывают в холод­ное время года. Но Зимой солнечно­го света недостаточно для того, что­бы его можно было превратить в нужное количество тепла. И наобо­рот, летом, когда потребность в ото­плении практически отпадает, сол­нечная энергия может оказаться не­востребованной. Поэтому, чтобы иметь возможность использовать энергию солнца для обогревания помещений, необходимы дополни­тельные тепловые аккумуляторы.

Отопительные солнечные панели для отдельных домов устанавлива­ются не только с целью отопления помещений в зимнее время года. Они также используются для нагре­вания воды в летний период и для частичного отопления помещения весной и осенью. Функцию теплово­го аккумулятора, как правило, вы­полняет специальный водный резер­вуар, в котором сохраняется посто­янная температура воды с утра до вечера, либо с утра одного дня до утра дня следующего. Технически вместимость резервуара можно лег­ко увеличить, но поскольку всегда есть возможность использовать дру­гие источники энергии, установка

более вместимых резервуаров счита­ется экономически неоправданной.

Ежегодно сотни односемейных домов в Швеции оборудуются сис­темами солнечного отопления. Ино­гда дополнительным источником тепла является биомасса, для кото­рой, как правило, используются те же тепловые аккумуляторы, что и при солнечных отопительных пане­лях.

В дополнение к системам сол­нечного отопления местного значе­ния, в Швеции были построены крупные центры использования сол­нечной энергии с теплоаккумулирующей способностью сохранения энергии с лета до зимы. При такой системе отопительные солнечные панели, встроенные в крышуили установленные автономно, передают тепло большому (до десяти тысяч кубических метров) объему воды, которая содержится в специальном резервуаре или под землей. Зимой это тепло используется для отопле­ния домов и нагревания воды. Для утилизации энергии в тех случаях, когда температура воды ниже необ­ходимой, используются тепловые насосы. Каждая новая технология в этой области уменьшает затраты на использование солнечной энергии, что позволяет ей конкурировать с обычными источниками энергии.

Существует еще один неболь­шой, но очень привлекательный с экономической точки зрения сектор использования солнечной энергии: обеспечение теплом летних кемпин­гов и нагревание воды в открытых бассейнах; при этом тепло выраба­тывается непосредственно в момент наличия прямого солнечного света.

Выработка электричества непо­средственно из солнечной энергии является устоявшейся технологией и используется в самых различных целях. В большинстве стран произ­водство единицы электроэнергии из солнечной энергии до сих пор обхо­дится примерно в пять раз дороже использования обычных источников энергии. Но фотоэлектрическая энергия может конкурировать с дру­гими источниками в тех случаях, когда требуется наладить подачу

электричества без использования дорогостоящего кабеля. Фотоэлектрическая энергия с успехом применяется на маяках и для электрификации отдельно рас­положенных домов в горных регио­нах. Не так давно с успехом прошли испытания по использованию фото­электрической энергии для питания счетчиков времени стоянки автомо­билей и световых щитов на автобус­ных остановках в центре города, где подключение к сети потребовало бы капиталоемких дорожных работ.

Затраты на производство фото­элементов за последние несколько лет снизились, и по всей вероятно­сти, тенденция к снижению издер­жек и увеличению производства фо­тоэлементов в ближайшее время продолжится. Недавно началось се­рийное производство фотоэлектри­ческих установок для регионов Зем­ли с обильным количеством солнеч­ного света, где электричество по­требляется главным образом в свет­лое время суток.

Когда речь заходит о проектах по внедрению солнечной энергии (в случае, когда это экономически оп­равдано) в энергетическую систему страны, то фактор неуправляемости солнечной энергии приобретает осо­бое значение. В тех энергосистемах, где наблюдается высокий удельный вес гидроэнергии, солнечная энергия может легко быть интегрирована в общую схему, поскольку разница в производстве . компенсируется за счет функции контроля за деятель­ностью гидрогенератора. Водохра­нилища при гидроэлектростанциях могут служить аккумуляторами энергии на периоды, когда имею­щейся солнечной или ветровой энер­гии не достаточно для удовлетворения потребностей в электричестве. Как уже отмечалось выше, некото­рые гидроэлектростанции могут оборудоваться обратимыми установ­ками, позволяющими, при наличии излишков электроэнергии, исполь­зовать ее для откачивания воды в резервуар, а при увеличении потреб­ления электричества, использовать эту же воду для выработки электро­энергии.

В настоящее время известен це­лый ряд технологий, основанных на использовании фотоэлементов. Од­нако если предположить, что в дол­госрочном плане мир неизбежно придет к использованию солнечной энергии в качестве главного источ­ника, то большинство современных технологий едва ли смогут найти широкое применение в будущем. Это объясняется тем, что многие такие технологии предполагают ис­пользование химических элементов, количество которых в Земной коре очень ограничено. Фотоэлементы, основанные на чистом кремнии, в свою очередь, не вызовут особых трудностей с сырьем, поскольку кремний - один из самых распро­страненных элементов.

Затраты на прямое преобразова­ние солнечной энергии постоянно уменьшаются 3.4 3.4 Меры стимулирования по более эффективному энергопроизводству и энергопотреблению

В пользу необходимости построения более сбалансированной энергетической системы в Балтий­ском регионе говорит целый ряд факторов. Одним из основных та­ких факторов является разруши­тельное воздействие сегодняшнего использования энергии на окру­жающую среду. Несмотря на все улучшения в области борьбы с за­грязнением окружающей среды, достигнутые за последнее десяти­летие, выбросы вредных веществ в атмосферу в результате сгорания топлива на электростанциях в промышленности и на транспорте по-прежнему остаются одной из наиболее серьезных экологических проблем Балтийского региона.

Экологические проблемы, свя­занных с производством электриче­ства и тепловой энергии на основе ископаемого топлива могут быть местного, регионального и глобального масштаба. На мест­ном уровне это болезни дыхатель­ных органов и другие проблемы здоровья, вызванные вдыханием опасных веществ, содержащихся в выбросах электростанций. Приме­ром регионального загрязнение в результате сгорания ископаемого топлива являются эмиссии диоксида серы и других окислов, вызывающих кислотные дожди — явление, которое крайне негативно сказывается на жизни растений, состоянии лесов и даже зданий. Общую обеспокоен­ность вызывает проблема постепен­ного увеличения средней температу­ры у поверхности Земли. Источни­ком глобального потепления явля­ются выбросы углекислого и других т.н. парниковых газов, освобож­дающихся в процессе сжигания ис­копаемого топлива.

Для того чтобы снизить выбросы диоксида серы и других закислителей, во многих странах Европы были введены т.н. налоги на использова­ние загрязняющих источников энер­гии.

Использование возобновимых источников энергии связано со зна­чительно менее серьезными эколо­гическими последствиями, чем ис­пользование ископаемого топлива

Атомная энергия также произво­дит очень незначительное количест­во выбросов. Но ее использование влечет за собой другие, более серь­езные экологические последствия, как то: выбросы радиоактивных ве­ществ при авариях на реакторах, утечка радиации при транспорти­ровке и захоронении радиоактивных отходов. Для Балтийского региона большой проблемой является безо­пасность реакторов чернобыльского типа . Аварии, подобные чернобыльской, ставят под сомнение возможности широко­го использования "мирного атома" в будущем.

Помимо природоохранных пре­имуществ, использование возобно­вимых источников энергии может быть привлекательно и по другой причине. Ископаемое топливо свя­зано не только с экологическими издержками, но и с прямыми эконо­мическими: спрос на ископаемое топливо медленно, но верно растет, что, вполне вероятно, приведет к повышению цен на нефть и газ в ближайшие 5-10 лет. С увеличением цен на уголь, нефть и природный

газ, экономическая привлекатель­ность возобновимых источников энергии повышается.

Неизбежным результатом увели­чения цен на ископаемое энергети­ческое сырье будет повышение стоимости выработки электричества на их основе. С такой проблемой уже приходится сталкиваться мно­гим восточноевропейским государ­ствам, где затраты на энергию тра­диционно субсидировались государ­ством.

Для многих других государств использование возобновимых ис­точников энергии - это реальная возможность избавиться от "энергетической" зависимости ее импортировать.

В пользу использования возобно­вимых источников в более долго­срочной перспективе говорит еще один очень веский аргумент, а именно: ограниченность мировых запасов ископаемого топлива и ура­на. По мере истощения запасов неф­ти, газа, угля и урана цены на них будут увеличиваться, и большее внимание будет уделяться нетради­ционным источникам энергии. Од­нако, при современном уровне тех­нологического развития и темпах добычи, мировых запасов нефти хватит, по меньшей мере, еще на 50 лет, угля - на 200. Таким образом, полный переход на использование возобновимых источников энергии займет, возможно, довольно много времени.

Как видим, главными стимулами для более активного внедрения возобновимых источников в энергети­ческую систему и повышения энер­гетической эффективности в Бал­тийском регионе являются растущие экологические и социальные из­держки использования ископаемого топлива и атомной энергии, а также стремление многих стран освобо­диться от импортной зависимости. В настоящее время экологические ас­пекты больше волнуют западноев­ропейские государства. Правитель­ства большинства стран Восточной Европы заняты в основном вопроса­ми энергоснабжения, диверсифика­ции импорта энергоносителей и об­легчения экономического "груза" домовладельцев и других потреби­телей в результате увеличения цен на энергию.

Самый простой и дешевый спо­соб увеличения количества доступ­ной энергии при минимальных эко­логических издержках - это умень­шение потерь при ее использовании. Для этого можно либо сократить абсолютное потребление энергии, либо увеличить энергетическую эф­фективность.

Если принимать во внимание резко возросшие в последние годы цены на энергию в странах Цен­тральной и Восточной Европы, крайне неэффективное ее использо­вание и несовершенное законода­тельство в области защиты окру­жающей среды в этих странах, то повышение энергетической эффек­тивности должно стать основным направлением государственной по­литики этих государств в сфере энергетики. Повышение энергетиче­ской эффективности выгодно как для производителей энергии, так и для ее потребителей, ведь оно:

1. экономит деньги потребите­лей;

2. увеличивает качество предме­тов потребления, а значит, приносит потребителю боль­шее удовлетворение;

3. экономит деньги производи­телей;

4. уменьшает загрязнение окру­жающей среды.

Более высокая энергетическая эффективность позволит домохозяйтвам в прибалтийских государствах России вовремя платить за энер­гию, что, в свою очередь, улучшит финансовое положение энергетиче­ских компаний. В больших масшта­бах меры по увеличению энергети­ческой эффективности могут иметь больший экономический эффект, чем ввод в эксплуатацию еще одной электростанции или отопительного котла.

Меры по экономии энергии в большинстве случаев не требуют сложного оборудования или очень больших затрат.

Ранее уже отмечалось, что широ­кое использование возобновимых источников энергии и повышение энергетической эффективности в масштабах государства связано с определенными трудностями. Одной из таких трудностей является сло­жившаяся практика "неучета" эколо­гических издержек использования ископаемого топлива.

Существуют и барьеры организа­ционного характера, усложняющие процесс повышения энергетической эффективности. В отношении использования возобновимых источ­ников энергии большой помехой является отсутствие надлежащих условий для равной конкуренции независимых производителей энер­гии с крупными, укоренившимися на рынке энергетическими компания­ми. Обеспечение равной конкурен­ции на рынке производителей энер­гии зависит, главным образом, от того, каким образом устанавливают­ся цены на электрическую и тепло­вую энергию. Немаловажно также обеспечить независимым произво­дителям свободный и недорогой доступ к электрическим сетям и одинаковые с другими производите­лями энергии налоговые льготы.

Для того чтобы возобновимые источники энергии получили повсе­местное распространение в Балтий­ском регионе, необходимо, чтобы цены на ископаемое топливо вклю­чали в себя внешние издержки, свя­занные с загрязнением окружающей среды. В странах Скандинавии про­изводство единицы тепловой или электроэнергии на основе импортно­го ископаемого топлива стоит прак­тически вдвое дешевле, чем на осно­ве использования биомассы. В силу этого, большое значение для разви­тия возобновимых источников мо­жет иметь введение налогов на вы­бросы углекислого газа и окислов.

 

.

 

---

Дата добавления: 2023-01-08; просмотров: 16; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!