Урок № 6. Тема: Економічні заходи з енергозбереження. Альтернативні джерела енергії.
Д/з: ст.67-69
Альтернативні джерела енергії.
Основою розвитку сучасної цивілізації є енергетика. Від стану енергетики залежать темпи науково-технічного прогресу, інтенсифікації виробництва й життєвий рівень людей. Темпи росту виробництва енергії у світі нині перевищують темпи росту населення й становлять близько 3 % щорічно. Близько 30 % енергії, яку виробляють у світі, витрачається як тепло, тобто для побутових і промислових потреб. На жаль, у результаті спалювання великої кількості органічного палива змінюється навколишнє середовище. Джерела енергії, які використовує людство, поділяють на дві групи: відновлювані та невідновлювані. Альтернативними (поновлюваними) джерелами енергії, називають джерела енергії, які дозволяють отримувати енергію без використання традиційного викопного палива (нафти, газу, вугілля і т.п.) Альтернативні джерела енергії – це природні явища, які шляхом перетворення в спеціальних установках перетворюються в теплову або електричну енергію. До них відносять: сонячне електромагнітне випромінювання; кінетичну енергію руху повітряних мас (вітер); кінетичну енергію водного потоку (річки); енергію морських припливів і відливів; теплову енергію гарячих джерел. До альтернативної енергетики відносять також отримання тепла в процесі спалювання відновлюваного палива – біогазу, біоетанолу, паливних пелет та ін.
2. Геліоенергетика. Сонячна енергетика — використання сонячної енергії для отримання електричної або теплової енергії в будь-якому зручному для їх застосування вигляді. Сонячна енергетика використовує поновлюване джерело енергії і у майбутньому, може стати екологічно чистою, тобто такою, що не виробляє шкідливих відходів. Енергія випромінювання Сонця - є основним джерелом енергії атмосферних процесів; вона вимірюється кількістю тепла і виражається в мегаджоулях на 1 м² Промениста енергія Сонця досягає земної поверхні, проникаючи через шари атмосфери, що частково поглинає, відбиває і розсіює сонячну радіацію. Оскільки її запаси практично невичерпні (астрономи підрахували, що Сонце буде «горіти» ще кілька мільйонів років), її відносять до поновлюваних енергоресурсів. Тепловий потік сонячного випромінювання, який сягає Землі, дуже великий. Він більш як у 5000 разів перевищує сумарне використання всіх видів паливно-енергетичних ресурсів у світі.
Способи отримання електрики і тепла з сонячного випромінювання:
• Отримання електроенергії за допомогою фотоелементів.
• Геліотермальна енергетика — нагрівання поверхні, що поглинає сонячні промені і подальший розподіл і використання тепла (фокусування сонячного випромінювання на судині з водою для подальшого використання нагрітої води в опалюванні або в парових електрогенераторах).
• «Сонячне вітрило» може в безповітряному просторі перетворювати сонячні промені в кінетичну енергію.
• Термоповітряні електростанції (перетворення сонячної енергії в енергію повітряного потоку, що направляється на турбогенератор).
• Сонячні аеростатні електростанції (генерація водяної пари усередині балона аеростата за рахунок нагрівання сонячним випромінюванням поверхні аеростата, покритої селективно-поглинаючим покриттям). Перевага — запасу пари в балоні достатньо для роботи електростанції в темний час доби і хмарну погоду. Сонячна електростанція – інженерна споруда, що служить для перетворення сонячної радіації в електричну енергію. Енергія сонячної радіації може бути перетворена в постійний електричний струм за допомогою сонячних батарей – пристроїв, що складаються з тонких плівок кремнію або інших напівпровідникових матеріалів.
3. Вітрова енергетика. Вітроенерге́тика — галузь відновлюваної енергетики, яка спеціалізується на використанні кінетичної енергії вітру. Альтернативна енергія вітру використовується людством здавна, прикладом чого є вітряки. Їх сучасний прообраз – вітрова енергетична установка – використовує перетворення кінетичної енергії рухомих повітряних мас в електричну енергію. Кілька десятків вітрогенераторів, об’єднані в одну мережу, утворюють вітрову електростанцію. Це один з найбільш дешевих видів альтернативної енергетики. Його великим недоліком є наявність шуму, виробленого вітрової установкою. Побічним негативним ефектом можна також вважати загибель перелітних птахів, які потрапляють в лопасті генератора.
4. Гідроенергетика (припливно-відпливна енергетика) Припли́вна електроста́нція (ПЕС) — особливий вид гідроелектростанції, що використовує енергіюприпливів, а фактично кінетичну енергію обертання Землі у залежності від інших астрономічних тіл. Припливні електростанції будують на узбережжі морів, де гравітаційні сили Місяця та Сонця двічі на добу змінюють рівень води. Коливання можуть досягати 13 метрів. Рухомий водяний потік як альтернативне джерело енергії використовується в декількох видах генераторів. Одні з них встановлюються на річках і працюють за рахунок природної течії (міні – ГЕС), інші “налаштовані” на роботу з океанічними або морськими приливами, треті – знімають “пінку на гребені хвилі”, тобто працюють на енергії морських хвиль. Останній тип поки знаходиться в процесі випробувань, а перші два давно пройшли етап тестування і працюють. Плюсом гідроенергетики є екологічна чистота, недоліком – висока вартість обладнання і обмеженість можливих місць установки.
5. Біопаливо як альтернативне джерело енергії. Під біопаливом розуміють будь-який вид палива, що отримується з рослинної сировини, відходів тваринництва, органічних відходів промисловості та життєдіяльності людини. Звичайні дрова теж є біопаливом, відновлюваним джерелом теплової енергії. Щоправда, на відновлення його запасів буде потрібно кілька десятків років. У промисловому виробництві біопаливо як альтернативного виду енергії використовують як спеціально вирощувані культури, так і відходи сільськогосподарського виробництва. До числа відомих на сьогодні видів біопалива відносять: паливні пелети і брикети; біоетанол, біобензин і біодизель; біогаз. Для виробництва твердих видів біопалива використовують відходи деревообробної промисловості, а також спеціально вирощується сировина – енергетична деревина. Плюсом в даному випадку є відносна дешевизна одержуваного продукту, мінусом – досить тривалий термін відновлення / вирощування вихідної сировини. Виробництво рідких видів біопалива засноване на переробці сільськогосподарських культур і тваринних жирів. У різних країнах використовують різні види рослинності: цукрову тростину, рапс, сою, кукурудзу тощо. Альтернативна енергія біогазу В Україні активно розвивається альтернативна енергетика на базі переробки відходів сільського господарства. Біогаз виходить в результаті зброджування рослинної сировини. Він нічим не відрізняється за складом від природного метану, і застосовується для теплових і енергетичних установок. Біогаз – один з найперспективніших видів альтернативного палива. Його виробництво не тільки не вимагає вирощування чи іншої підготовки вихідного матеріалу, а й дозволяє позбавлятися від відходів, тим самим знижуючи екологічне навантаження на навколишнє середовище. В Україні отримання палива в біогазових установках стає трендом. За обсягами ринку цей напрям займає третє місце після сонячної і вітрової енергетики.
Економічні заходи з енергозбереження.
Необхідність активізації державного курсу на енергоефективність в Україні зумовлена такими факторами:
перспективою подальшого зростання внутрішніх цін на енергоносії;
потребою в підвищенні конкурентоспроможності української економіки в умовах зростання тарифів і поступового зростання в ціні кінцевої продукції частки витрат на придбання енергії;
зростанням тарифів, що спричиняє потужний дестабілізуючий вплив на соціально-політичну сферу (зниження енергоспоживання за рахунок енергозбереження може розглядатися як фактор, який компенсує зростання цін на енергоносії);
загрозою критичного впливу дефіциту енергоресурсів (енергозбереження розглядається як один із найбільш пріоритетних і дієвих механізмів подолання критичного впливу дефіциту енергоресурсів);
Україна виступає як привабливий ринок збуту технологій і обладнання в сфері енергозбереження (ринок енергозберігаючих технологій у світі ускладнився).
Енергоефективність розглядається як індикатор і ресурс інноваційного розвитку. В XXI столітті вирішити проблему підвищення ефективного використання ПЕР можливо виключно шляхом упровадження новітніх енергоефективних технологій і обладнання, яке відповідає потребам і вимогам. Оголошена пріоритетність політики енергозбереження в Україні довгий час не була підкріплена ефективною формою і механізмами взаємодії влади, бізнесу і наукового потенціалу в питаннях впровадження інноваційних енергоощадних технологій. На сучасному етапі розвитку держави однією із основних перепон масштабній реалізації політики енергоефективності є відсутність у основних агентів необхідності і мотивації відносно розроблення і впровадження енергоефективних інноваційних технологій.
На цей час наявні такі інструменти державного управління енергозбереженням:
тарифи і ціни;
податкові і митні пільги;
пільгове кредитування;
ліцензування;
стандарти, нормативно-правові документи;
державне регулювання діяльності природних монополій;
державний енергонагляд.
Державна політика з енергозбереження і енергоефективності в Україні спрямована на створення умов, які дозволять забезпечити постійно зростаючі потреби в ПЕР і зростання ВВП при мінімальних їх витратах. В основу цієї політики закладені закони України, укази Президента України, постанови і розпорядження КМУ, а також інші нормативно-правові акти (мал. 37).
Законодавство в сфері ефективного використання енергії було започатковано прийняттям ЗУ «Про енергозбереження».
На сьогодні в Україні діють більш ніж 50 національних стандартів, віднесених до групи «Енергозбереження». Зокрема, відповідно до Директиви Ради ЄС 92/75/ЕЕС розроблені національні стандарти енергетичного маркування. З метою впровадження системи ефективного управління використанням ПЕР на промислових підприємствах держави розробляються національні стандарти з впровадження системи енергетичного менеджменту, енергетичного аудиту і сертифікації промислових підприємств.
ЗУ «Про енергозбереження» визначає правові, економічні, соціальні та екологічні основи енергозбереження для всіх підприємств, об’єднань і організацій, розміщених на території держави, а також для громадян. Законом визначено основні терміни в сфері енергозбереження, а саме: енергозбереження, енергоефективна продукція, енергоефективний проект, вторинні енергоресурси (ВЕР), нетрадиційні та поновлювані джерела енергії тощо.
Основні статті та розділи ЗУ «Про енергозбереження» [3], які визначають управління енергоресурсами:
Стаття 3. Основні засади державної політики енергозбереження.
Стаття 7. Навчання і виховання в сфері енергозбереження.
Стаття 11. Економічні заходи забезпечення енергозбереження.
Стаття 14. Напрями використання фондів енергозбереження.
Стаття 20. Норми і нормативи витрат ПЕР.
Розділ III. Державна експертиза з енергозбереження і енергоаудит.
Розділ IV. Міжнародні відносини в сфері енергозбереження.
Згідно зі статтею 3 Закону України «Про енергозбереження» основними принципами державної політики у сфері енергозбереження є:
створення державою економічних і правових умов заінтересованості в енергозбереженні юридичних та фізичних осіб;
здійснення державного регулювання діяльності у сфері енергозбереження на основі застосування економічних, нормативно-технічних заходів управління;
пріоритетність вимог енергозбереження при здійсненні господарської, управлінської або іншої діяльності, пов'язаної з видобуванням, переробкою, транспортуванням, зберіганням, виробленням та використанням ПЕР;
наукове обґрунтування стандартизації у сфері енергозбереження та нормування використання ПЕР, необхідність дотримання енергетичних стандартів та нормативів при використанні палива та енергії;
створення енергозберігаючої структури матеріального виробництва на основі комплексного вирішення питань економії та енергозбереження з урахуванням екологічних вимог, широкого впровадження новітніх енергозберігаючих технологій;
популяризація економічних, екологічних та соціальних переваг енергозбереження, підвищення громадського освітнього рівня у цій сфері;
вирішення проблем енергозбереження у поєднанні з реалізацією енергетичної програми України, а також на основі широкого міждержавного співробітництва;
стимулювання раціонального використання ПЕР шляхом комбінованого виробництва електричної та теплової енергії (когенерації);
поступовий перехід до масового застосування приладів обліку та регулювання споживання ПЕР;
обов'язковість визначення постачальниками і споживачами обсягу відпущених ПЕР за показаннями приладів обліку споживання ПЕР у разі їх наявності;
запровадження системи енергетичного маркування електрообладнання побутового призначення;
стимулювання здійснення заходів з енергозбереження, у тому числі через програми Фонду енергоефективності.
В ЗУ «Про енергозбереження» включено шляхи економічного механізму енергозбереження, стандартизація та нормування у сфері енергозбереження, енергетичний аудит, міжнародні відносини у сфері енергозбереження.
Управління у сфері енергозбереження спрямоване на забезпечення потреб економіки та населення України в паливі, тепловій та електричній енергії на основі раціонального використання енергоресурсів, скорочення всіх видів втрат ПЕР, здійснення функцій прогнозування, інформування та іншої виконавчо-розпорядчої діяльності.
ЗУ «Про теплопостачання» регулює відносини, які виникають у процесі виробництва, транспортування і постачання теплової енергії, державного нагляду за режимами споживання теплової енергії, безпечною експлуатацією теплоенергетичного обладнання і безпечним виконанням робіт на об’єктах у сфері теплопостачання суб’єктами діяльності незалежно від форм власності.
ЗУ «Про електроенергетику» визначає правові, економічні і організаційні засади діяльності в електроенергетиці і регулює відносини, пов’язані з виробництвом, передачею, постачанням і використанням енергії, забезпеченням енергобезпеки України, конкуренцією і захистом прав споживачів і працівників галузі.