Системні дослідження на замовлення Програми розвитку ООН (ПР ООН) свідчить: щоб запобігати цим руйнівним тенденціям або хоча би призупинити їх, необхідно змінити пріоритети розвитку ПЕК. Насамперед слід відмовитися від екстенсивної моделі розвитку ПЕК, тобто вжити широкомасштабних заходів щодо підвищення енергоефективності шляхом раціонального, ощадливого споживання енергії [16].
2.2 Напрямки розвитку паливно-енергетичного комплексу
Згідно із результатами згаданих в п. 3.1 досліджень, слід повсюдно впроваджувати техніку і технології використання нових (альтернативних) і відновлюваних джерел енергії (АВДЕ), тому що:
- ресурси АВДЕ невичерпні;
- технології є екологічно чистими;
- техніка і технології виробництва багатьох видів АВДЕ вже відпрацьовані настільки, що можуть становити конкуренцію об'єктам традиційної енергетики і тому поступово їх витісняють.
За даними Світової енергетичної конференції, розвіданих запасів енергоносіїв для забезпечення потреб в енергії достатньо на такий час:
нафти – 25...30 років;
природного газу – 50...60 років;
урану для АЕС на повільних (теплових) нейтронах – 20...30 років;
плутонію для АЕС на швидких нейтронах – 1000...3000 років.
Наприклад, екологічні та економічно чисті первинні енергоносії – нафта та природний газ – дефіцити в Україні, а споживаються прискореними темпами. Тому орієнтувати розвиток ПЕК країни на їх основі на тривалу перспективу аж ніяк не можна. Таким чином, прийнято ряд законів щодо економічного стимулювання енергетики на базі АВДЕ: „Про альтернативні види палива”, „Про електроенергетику”, „Про енергозбереження”, „Про внесення змін до деяких законів України щодо стимулювання розвитку вітроенергетики України”, „Про альтернативні джерела енергії”; прийнято і ще розробляється багато нормативних документів, зокрема ДСТУ і ГДК в області вітроенергетики. У вузах України для сфери АВДЕ розпочато підготовку фахівців [16].
Національно-енергетична та інші державні програми передбачають використання наступних АВДЕ:
вітру (ВЕС);
води (малих та міні ГЕС);
сонячного випромінювання, геотермальної, тепла довкілля, тобто поверхневих шарів Землі (ґрунту), ґрунтових вод, атмосферного повітря, вторинного тепла промислового виробництва (теплові помпи);
біогазу, вугільного метану, горючих твердих побутових і промислових відходів і деяких інших альтернативних видів палива разом з місцевими.
На розвиток і збільшення масштабів використання АВДЕ негативно впливають недосконалість, неврегульованість і нескоординованість організації справи, відсутність єдиного керівного центру.
Ресурси АВДЕ в Україні достатньо великі. Так, за оцінками ІЕД НАНУ, технічно допустимий для освоєння вітропотенціал приблизно у 200 разів більший за нинішні обсяги генерування електроенергії у країні. Вже є вітроенергетика, яка може ефективно експлуатуватися на площадках із середньорічною швидкістю 4.3 м/с. Отже, вітроенергетика є дуже перспективним напрямком модернізації українського ПЕК, скорочення споживання ПЕР і одночасно розв'язання екологічних проблем. Крім того, в Україні є надзвичайно сприятливі умови для спорудження офшорних ВЕС на акваторіях, де параметри вітру значно кращі, ніж на суходолі.
Перспективний напрямок розвитку вітроенергетики в Україні – інтеграція з гідроенергетикою, наприклад, спільне використання інфраструктури існуючих ГЕС або створення вітроакумулюючих електростанцій, що видаватимуть електроенергію в мережу за графіком.
В Україні поволі розгортаються роботи з розвитку малої гідроенергетики. Завдяки гідроенергетиці можна підтримувати графік навантаження енергосистеми за рахунок кращих економічних показників роботи. Тому цей напрямок удосконалення ПЕК України є надзвичайно актуальним і перспективним.
Україна має великі ресурси геотермальної енергії. Є достатньо конструкторської документації на компресійні й абсорбційні теплові помпи, здатні забезпечити високі техніко-економічні показники.
Освоєння альтернативних видів палива теж здійснюється незадовільно, прийняття закону України „Про альтернативні види палива” має активізувати підприємницьку діяльність у цьому напрямку. Багатообіцяючий старт за участі іноземних інвестицій – у технологій використання вугільного метану.
2.3 Що таке геотермальна енергія?
Теплота – одна з форм енергії. Геотермальна енергія являє собою теплоту внутрішніх шарів Землі. Саме ця енергія є причиною таких геологічних феноменів, як дрейф континентів, землетруси або вулкани. Під геотермальною енергією ми звичайно розуміємо ту частину тепла земних надр, що використовується або може бути використана людиною.
Основна кількість теплової енергії Землі утворюється внаслідок розпаду радіоактивних ізотопів у земній корі і мантії. Збільшення температури із заглибленням у земну кору (так званий геотермальний градієнт) становить 2,5-30С на кожні 100 метрів. У геотермальних районах, що містяться на межі літосферних плит, температурний градієнт може бути вищим в 10 разів. Часто це області з активною вулканічною діяльністю. У таких місцях температура може досягати 3000С на глибині всього лише 500-1000 м. Однак значні геотермальні ресурси можуть міститися й у районах з нормальним геотермальним градієнтом. Зазначимо, що сучасні технічні засоби дозволяють проникати на глибину до 10 км.
Щоб використати теплоту з глибинних шарів землі, її слід підняти на поверхню. Теплота може надходити на поверхню природним шляхом – через тріщини в земній корі, або ж для того, щоб її підняти, необхідно бурити свердловини. Носієм тепла є нагріта вода або водяна пара там, де температура і тиск сприяють її утворенню. Для того, щоб геотермальна рідина могла поглинати тепло Землі, вона має циркулювати в області гарячих скельних порід, утворюючи геотермальні резервуари. Рідина і сам резервуар являють собою два з трьох основних компонентів геотермальної системи. Третій компонент – джерело тепла, в ролі якого виступають або високотемпературні (понад 6000С) магматичні породи, що підіймаються на відносно невелику глибину (5-10 км), або звичайне тепло внутрішніх шарів земної кори. У першому випадку (магматичні породи) з високим геотермальним градієнтом утворюються високотемпературні пароутворюючі геотермальні системи. У другому – низькотемпературні геотермальні системи, що містять лише гарячу воду. Одна або більше геотермальних систем утворюють геотермальне поле або родовище.
2.4 Світовий потенціал геотермальної енергії
Земля містить у собі гігантські запаси енергії. Група експертів з Міжнародної асоціації геотермальної енергії провела оцінку запасів низько й високотемпературної енергії Землі. Результати цієї роботи представлені в таблиці.
Таблиця.2.2
Світовий потенціал геотермальної енергії
| Території | Високотемпературні джерела, придатні для виробництва електроенергії | Низько-температурні джерела, придатні для прямого використання теплоти, ТДж/рік | |
| Традиційні технології, ТВт/рік | Традиційні й бінарні технології, ТВт/рік | ||
| Європа | 1830 | 3700 | 370 |
| Азія | 2970 | 5900 | 320 |
| Африка | 1220 | 2400 | 240 |
| Північна Америка | 1330 | 2700 | 120 |
| Латинська Америка | 2800 | 5600 | 240 |
| Океанія | 1050 | 2100 | 110 |
| Світовий потенціал | 11200 | 22400 | 1400 |
2.5 Використання геотремальних джерел енергії
Аналіз можливих областей застосування в економіці України технологій, що використовують нетрадиційні джерела енергії, показує, що в Україні найбільш перспективною областю їх впровадження є системи життєзабезпечення будівель. При цьому вельми ефективним напрямом впровадження даних технологій в практику вітчизняного будівництва є широке застосування теплонаносних систем теплопостачання (ТСТ), що використовують як повсюдне доступне джерело низько потенційного тепла ґрунту поверхневих шарів землі.
При використанні тепла землі можна виділити два види теплової енергії – високопотенційну і низькопотенційну. Джерелом високопотенційної теплової енергії є гідротермальні ресурси – термальні води, нагріті в результаті геологічних процесів до високої температури, що дозволяє їх використовувати для теплопостачання будівель. Проте використання високопотенційного тепла землі обмежене районами з певними геологічними параметрами. У Росії це, наприклад, Камчатка, район Кавказьких мінеральних вод; у Європі джерела високопотенційного тепла є в Угорщині, Ісландії і Франції.
Україна має ресурси геотермальної енергії, загальний потенціал яких в програмі державної підтримки розвитку нетрадиційних та відновлюваних джерел енергії та малої гідро- та теплоенергетики оцінюється величиною 438 МВт.год за рік. Геотермальні ресурси України - це передусім термальні води і тепло нагрітих сухих гірських порід. Крім цього, до перспективних для використання в промислових масштабах можна віднести ресурси нагрітих підземних вод, які виводяться з нафтою та газом діючими свердловинами нафтогазових родовищ.
На відміну від «прямого» використання високопотенційного тепла (гідротермальні ресурси), використання низько потенційного тепла землі за допомогою теплових насосів можливо практично повсюдно. В даний час це один з напрямів використання нетрадиційних поновлюваних джерел енергії, що найдинамічніше розвиваються.
Низькопотенційне тепло землі може використовуватися в різних типах будівель і споруд багатьма способами: для опалювання, гарячого водопостачання, кондиціонування (охолоджування) повітря, обігріву доріжок в зимову пору року, для запобігання обмерзанню, підігріву полів на відкритих стадіонах і тому подібне.