Енергетика та паливно-енергетичний баланс світу (стр. 3 из 4)

Гідроелектростанції виробляють найдешевшу за собівартістю електроенергію, використовуючи при цьому відновні ресурси та не забруднюючи водний і повітряний басейни. Щоправда, мають вони і недоліки: будівництво ГЕС є досить тривалим в часі та капіталомістким, водосховища затоплюють значні території, порушується гідрологічний режим річок.

Сумарна встановлена потужність всіх ГЕС світу перевищує 300 млн. кВт. Найпотужнішою на даний момент є бразильсько-парагвайська ГЕС «Ітайпу» (12 млн. кВт), що збудована на річці Парана. Будівництво гідровузла «Санься» («Три ущелини») у Китаї на річці Янцзи приведе до створення водосховища площею більше 1 тис. км² з обсягами води у 40 млрд. м³, це дозволить функціонувати ГЕС потужністю 18,2 млн. кВт. Доведеться відселити майже 2 млн. осіб, перенести низку цінних історико-архітектурних пам’яток.

Для покриття «пікових» навантажень в енергосистемах багато країн останнім часом стали активно будувати гідроакумулюючі електростанції (ГАЕС). ГАЕС є одночасно і споживачами електроенергії (вночі закачують воду у верхній басейн), і виробниками її, а фактично вони перерозподіляють в часі надлишки електроенергії. Це дозволяє більш ефективно використовувати потужності електростанцій інших типів.

Атомна енергетика – порівняно молода галузь електроенергетики, але вже встигла пережити декілька підйомів і спадів. Цикли підйому пов’язані з енергетичними кризами, відсутністю або вичерпанням власних енергоносіїв у багатьох високорозвинених країнах; спади пов’язані з успіхами енергозбереження, поширенням у світі ідей концепції сталого розвитку, а також з техногенними катастрофами (на кшталт Чорнобильської аварії).

Після аварії на Чорнобильській АЕС низка країн (Австрія, Італія, Польща, Швеція, Швейцарія) прийняла рішення про поступову повну відмову від використання атомної енергії. США, Росія, Великобританія суттєво скоротили свої атомно-енергетичні програми. Вчені-теоретики і практики-експлуатаційники стали більше уваги приділяти надійності реакторів і радіаційній безпеці (особливо в екстремальних умовах – землетруси, тайфуни, теракти та ін.), а як наслідок здорожчало будівництво. Невирішеною залишається проблема трансмутації[4] або довгострокового зберігання радіоактивних відходів.

Але глибока енергетична криза призвела до перегляду перспектив атомної енергетики. Знову запустили зупинені АЕС Литва і Вірменія. Нові енергоблоки вводять не тільки Франція, Китай, США, Росія, Японія, але й Україна. Сумарна потужність АЕС досягла 350 млн. кВт. Найпотужніша в світі АЕС «Фукусіма» (8,8 млн. кВт) збудована в Японії. Найбільша в Україні та Європі Запорізька АЕС має потужність 6 млн. кВт.

До альтернативних джерел отримання електричної енергії відносяться енергія вітру, сонячна енергія, енергія припливів і відпливів, енергія хвиль, внутрішня теплова енергія Землі тощо. Вони часто використовуються для автономного енергопостачання у віддалених районах.

Вітрові електростанції (ВЕС) збудовані у 16 країнах. Потужність всіх ВЕС світу становить більше 4 млн. кВт. Найбільшу сумарну потужність ВЕС має Німеччина. Найбільша частка ВЕС у виробництві електроенергії – в Данії і штаті Каліфорнія (США). Є такі електростанції і в Україні, більше того, збудована поблизу Севастополя у 1931 році ВЕС вважається першою в світі.

Сонячні (геліотермальні) електростанції (СЕС) працюють вже у 32 країнах світу. Найбільші валові обсяги виробництва і використання сонячної енергії – в США і Японії. На душу населення найвищі показники мають Ізраїль і Кіпр. Протягом 1985-1994 років одна СЕС діяла і в Україні (поблизу Керчі), але собівартість електроенергії була вищою за відпускну ціну, до того ж площа дзеркал-геліостатів перевищувала 4 га. Цей шлях виявився хибним, у світі зараз переважають фотоелектричні генератори, які не займають великих площ.

Припливні електростанції (ПЕС) функціонують у 7 країнах світу. Найперша була збудована у Франції, найпотужніша – у Великобританії. Найбільша кількість ПЕС (3 шт.) – у Канаді. Працюють ПЕС також у Росії, Індії, Південній Кореї, Китаї. Ефективне використання припливної енергії поки що обмежується районами з висотою припливу не менше 10 метрів. Дуже часто – це важкодоступні території без транспортної та іншої інфраструктури.

Геотермальні електростанції (ГТЕС) наявні у 8 країнах світу, хоча термальні джерела виявлені у майже 80 країнах. Сумарна потужність ГТЕС досягла майже 5 млн. кВт. Найбільше геотермальна енергія використовується в Ісландії і Новій Зеландії (більше для тепло- і водопостачання, ніж виробництва електроенергії). Порівняно значні масштаби використання мають США, Італія, Японія, Росія, Мексика. З 80-х років минулого століття розпочато спорудження невеликих типових ГТЕС в Україні на Керченському півострові (вже працює 13).

Хвильові електростанції для отримання електроенергії використовуються в Норвегії, Великобританії, Японії.

В перспективі – будівництво гідротермальних електростанцій (на термопарах, що використовуватимуть температурний градієнт вод Світового океану) і використання енергії течій (зокрема Гольфстріму). Поки що ці проекти серйозно розробляються лише в США та Франції.

Паливно-енергетичний баланс

Паливно-енергетичний баланс (ПЕБ) – це співвідношення між надходженням (видобутком й імпортом) різних видів палива і виробництвом електроенергії та витратою їх в народному господарстві й експортом.

Розрахунки структури паливно-енергетичного балансу ведуться як у повному обсязі (з врахуванням біомаси, альтернативних джерел тощо), так і виключно по комерційним джерелам[5]. Для порівняння ефективності використання різних видів палива та їх сумарного обліку використовується спеціальна одиниця виміру – умовне паливо. В європейських країнах як одиниця умовного палива зазвичай використовується 1 кг кам’яного вугілля з теплотою згоряння 7000 ккал[6]/кг (вугільний еквівалент). Зараз в світі більш вживаним став нафтовий еквівалент (10000 ккал/кг).

Для співставлення паливних і непаливних енергоресурсів 2 кВт∙год. виробленої електроенергії (гідравлічної, вітрової, сонячної, геотермальної або іншої) прирівнюють до 1 кг умовного палива (у вугільному еквіваленті).

Нижче наводиться формула переведення будь-яких енергоресурсів у співставні одиниці умовного палива:

Х = Т·

(формула 5.1.)

де: Х – вага умовного палива;

Т – реальна вага даного виду палива;

– калорійність (теплотворна здатність) даного виду палива;

– калорійність вугілля (вугільний еквівалент) або нафти (нафтовий еквівалент).

Не слід плутати паливно-енергетичний баланс повний і комерційний, а також ототожнювати їх з електроенергетичним балансом. Цифри в названих трьох випадках будуть різні (порівняйте дані таблиць 5.1., 5.2. і рис. 5.3., останній репрезентує якраз електроенергетичний баланс світу).

Структура світового ПЕБ не залишається незмінною. Протягом ХІХ і першої половини ХХ століття вона пройшла «вугільний» етап свого розвитку. Після Другої світової війни розпочався «нафтовий» етап, що пояснюється перевагами нафти, як найбільш ефективного енергоносія. Але внаслідок серйозного підвищення цін на нафту, із середини 80-х років минулого століття розпочався сучасний етап розвитку паливно-енергетичного балансу, його можна назвати «перехідним». Він характеризується певним скороченням споживання нафти як палива та збільшенням ролі природного газу і вугілля, місцевих паливних ресурсів, відходів деревообробки та рослинництва тощо, поступовим нарощуванням обсягів використання альтернативних джерел. Зростання споживання природного газу, збільшення масштабів використання нетрадиційних видів палива серед інших причин пов’язано також із введенням у багатьох країнах світу більш жорсткого екологічного законодавства.

Таблиця 5.1.

Сучасна структура паливно-енергетичного балансу світу

(комерційні джерела)

Вид палива	Частка у ПЕБ, %
Нафта	38,6
Вугілля	28,7
Природний газ	22,1
Ядерне паливо	6,9
Гідроенергія	3,7
Всього	100,0

Звичайно, що можливості «екологізації» структури ПЕБ вищі у країн більш багатих (див. табл. 5.2., в якій наводиться відповідне порівняння). Вони можуть дозволити собі купувати дорогі та ефективні нафту і природний газ, витрачати значні кошти на альтернативну енергетику, врешті-решт, вирішувати принципове питання: будувати АЕС або відмовлятися від них. А ось надмірне використання біомаси в доіндустріальних низькорозвинених країнах викликає загрозу збезлісення та опустелювання. Такими драматичними прикладами можуть слугувати Ефіопія і Непал (95% ПЕБ становить біомаса), Кенія (75%), навіть в новій індустріальній Індії цей показник лишився на рівні 45%.

Таблиця 5.2.

Порівняння ПЕБ (з врахуванням некомерційних джерел) різних класів країн за рівнем економічного розвитку

Вид палива	Частка у ПЕБ, %
	Низькорозвинені країни	Середньорозвинені країни	Високорозвинені країни
Нафта	23	35	38
Вугілля	28	31	24
Природний газ	7	22	23
Ядерне паливо	1	6	5
Гідроенергія	6	3	6
Біомаса	35	1	2
Альтернативні джерела	-	2	2
Всього	100	100	100

Висновки: