ВСТУП
У світі стрімкими темпами зростають матеріальні потреби суспільства. Сьогоднішня криза це ніщо інше як перерозподіл ресурсів з наступним впровадженням інноваційних технологій. Для України головний аспект, як і раніше покладається на видобуток, повноту вилучення та якість переробки мінеральних ресурсів. Надзвичайно важливим фактором є збереження навколишнього природного середовища, і на сьогоднішній день все більше уваги приділяється питанням екології.
Питання енергоспоживання є для України надзвичайно складним клубком складних проблем, невирішеність яких починає загрожувати національній безпеці України, особливо з огляду на відсутність у країні власних запасів нафти, газу, ядерного палива. Тому питання енергозбереження слід вважати найважливішими економічними та екологічними проблемами на даному непростому етапі розвитку України.
1. Енергоємність
Є 6 принципових шляхів енергозбереження:
· Зменшення енергоємності продукції, що випускається на діючих підприємствах за рахунок модернізації технологій.
· Підвищення ККД котлів і зниження втрат в електро-тепломережах при виробництві і транспортуванні електричної і теплової енергії, а також у житлових будинках.
· Утилізація "енергомістких" відходів.
· Впровадження альтернативних екологічно чистих джерел енергії.
· Поступове переведення автотранспорту на газові та електричні двигуни.
· Поступове переведення української економіки на так звані "інтелектуальні" технології (комп'ютерні, телекомунікаційні, біогенні та ін) як значно менш енергоємні, а також більш високорентабельні та екологічно чисті.
Розглянемо перераховані шляху трохи докладніше (тим більше, що йти цими шляхами бажано швидше і всіма відразу!).
За кількістю споживаної енергії (всіх видів) України займає "почесне" 5-6-е місце в світі, проте за обсягами виробленого за рік внутрішнього валового продукту (ВВП) на душу населення знаходиться лише в хвості першої сотні країн ($ 600 для України проти, наприклад, $ 25000 для Німеччини). Ще більш гнітюче виглядає зіставлення з Польщею: наприклад, Україна споживає 78 млрд куб.м газу на рік за "середньодушове" ВВП $ 600, Польща ж споживає газу в сім разів менше (11 млрд куб. М / рік), але ВВП її при цьому рівно в сім разів більше ($ 4200)!! При цьому в України ще спалюється 50 млн тонн енергетичного вугілля і близько 10 млн тонн мазуту! Це пов'язано, перш за все, з неймовірно високою енергоємністю і матеріаломісткістю української важкої промисловості. Ті самі галузі, які й створюють в Україну нездоланні екологічні проблеми і біди - або низькорентабельних, або безнадійно збиткові і не можуть (та й не бажають) ліквідувати ці екологічні проблеми "за свій рахунок". Біда ще й у тому, що частка цих сверхенергоемних, мало-або-не-рентабельних, екологічно "брудних" галузей промисловості у ВВП Україна невпинно зростає і вже досягла 60%! Скажіть, - яка країна, який бюджет, який МВФ з ЄБРР, який людський організм може все це довго витримати ?!... Така сверхенергоматеріалоємна економіка не просто погана чи кризи - вона взагалі перебуває за межами людського розуму ...
У цьому зв'язку:
По-перше, саме виходячи з вищенаведених цифр, а зовсім не з міфічного "екстремізму зелених" просто безглуздими виглядають рішення про добудову Х-2 і Р-4, не тільки тому, що ядерна енергетика небезпечна у всіх відносинах, але й тому, що скоротити енергоємність промпродукції і втрати вже виробленої енергії, а також організувати утилізацію "вторинних" енергоресурсів - куди розумніше, дешевше і безпечніше!
По-друге, необхідно оснастити АБСОЛЮТНО ВСІ промпідприємства, ТЕС, котельні та ін. об'єкти лічильники газу і ТЕПЛА. Такі цілком надійні лічильники випускають підприємства Києва, Харкова, Донецька та інших міст. Але далеко не всі бажають бачити на своєму підприємстві ці лічильники!
По-третє, доцільно ввести "енергоекологічні ціну" кожного виду продукції.
2. Котли і мережі
Котли і мережі комунальних котелень. Наприклад, у Донецькій і Луганській областях експлуатуються близько 4-х тисяч комунальних котелень, приблизно половина з них на газі, половина-на вугіллі. Загальна довжина комунальних теплових мереж-8 тисяч км. У "газових" котелень експлуатуються застарілі котли типу НІІСТУ-5, НР-18 та ін з реальним ккд не більше 60%. У той же час у Дружківці, Луганську, ін містах України випускаються більш сучасні котли типу НІКА, КСВа з ккд не менше 90%. Зауважу принагідно: саме виходячи з цих цифр, а не з якихось політичних мотивів, - екологи не повинні підтримувати підвищення комунальних тарифів). Якщо б старі котли були б замінені на нові, споживання газу знизилося б на 30%, тобто на 3 млрд куб.м вартістю 150 млн дол Реальні втрати тепла в тепломережах комунальних оцінюються в 20-30%; тільки для Донецької обл. це приблизно 5 млн Гкал на суму 300 млн грн, по Україні-3 млрд грн. Для зменшення втрат треба теплові мережі прокладати з труб з внутрішнім і зовнішнім поліуретановим покриттям, що має гарантію на 5-10 років; ці труби виробляються в Україні.
Проте кардинальне рішення проблеми економії "комунальної енергії" - перехід на обігрів житла електричними термоелементами, вмонтованими в стіни, підлоги, стелі (бажано з одночасним утепленням стін та вікон цього житла). Крім того, доцільно децентралізувати подачу гарячої води в багатоквартирні будинки, поставивши в підвалі кожного такого будинку власну бойлерну з насосною. Ще один резерв: Україна (Вінниця, Чернівці) випускаються люмінесцентні лампи 15 Вт, які світять, як "стария" 75 Вт, причому термін їх служби-10 000 год. (Тобто мінімум 5 років!). За цей термін одна лампа економить 500 квт-ч. (100 кВт / год). Якби в Україні освітлення перевести на нові лампи-вийшла б величезна економія в 5 млрд кВт. Правда, ціна цих ламп відносно висока (20-25 грн.), але тут треба придумати економічні стимули для їх впровадження ...
Вугільні котли ТЕС і котелень. Сумарний ккд будь-якій нашій ТЕС не перевищує 35%. На українських (в т.ч. п'яти Донецьких) ТЕС працюють застарілі котли типу ТП з факельним спалюванням вугільного пилу. Температура в такому факелі доходить до 1400 град. С (і, отже, утворюються бурі окисли азоту), а час перебування у факелі частки вугілля не перевищує пів секунди - звідси 10-15% недопалювання. Друга проблема ТЕС-неякісне вугілля (часто це відверта порода, присипана зверху хорошим вугіллям!).
Наприклад, якщо ваш котел генерує пар з тиском 12 ат, а необхідний робочий тиск пари-4 ат., Цей тиск скидають дроселем, тобто фактично викидають величезну кількість енергії "в нікуди". Якщо на шляху пара поставити замість дроселя турбіну з електрогенератором-ви будете отримувати електроенергію і підвищите ккд казана на 20%. Для підвищення якості вугілля необхідно (поки у нас немає котлів ЦКШ), по-перше, прагнути до 100%-ному збагаченню енергетичного вугілля, по-друге, для відживання недобросовісних постачальників необхідний перехід до оплати вугілля за нижчою теплотворної здатності тонни привезеного на ТЕС вугілля . Що стосується втрат в електричних мережах, то вони також величезні і оцінюються в 25-30%.
Нові "енерготехнологій". Цикл пальне-електроенергія складається з чотирьох класичних стадій: полум'яне горіння - отримання газу або пари - обертання турбіни-генерація електроенергії. Зазвичай реальний сумарний коефіцієнт корисної дії такого циклу не перевищує 35%. Виняток будь-якій стадії з цього циклу здатне різко підвищити цей ккд. У вітчизняній науці опрацьовані два шляхи:
Виняток стадії обертання турбіни або т.зв. "Електрохімічна" енергетика. Вона заснована на унікальних властивостях надчистої двоокису цирконію безпосередньо перетворювати тепло в електричну енергію з небаченим ккд 65%. Якщо врахувати, що ще 20% тепла можна утилізувати в додатковому теплообміннику, то загальний коефіцієнт корисної дії "електрокотла" зі стінками із спеціальної цирконієвої кераміки складе 85%! При цьому "цирконієва" ТЕС не має жодної обертається деталі - тільки котел із стінками з цирконієвої кераміки. Виняток стадії полум'яного горіння або т.зв. "Термохімічна" енергетика. Вона заснована на повному або частковому внетопотоковому термохімічному добуванні теплової енергії з органічного палива. Для цього використовуються спеціальні реактори. Цей підхід дозволяє підвищити ккд енергетики на 10-20%.
3. Утилізація "енерговідходів"
1000 "кубів" газу дає 3600 квт-ч, 1 т якісного вугілля-2500 кВт-год, 1 куб. м деревини-150 кВт-год, а 1 куб. м побутових відходів (органічних) - 55 кВт-год.
Вугільні шлами. У шламоотстійника вуглезбагачувальних фабрик (і ін вугільних підприємств) Донбасу знаходиться близько 50 млн т вугільного шламу. Навіть при його середньої зольності 70% - це може дати до 20 млн т майбутнього вугільного концентрату. А один непрогорілий антрацитовий терріконнік середньою масою 2 млн т містить до 15% вугілля (тобто 300 тисяч т антрациту). Тому доцільно переробка таких шламів і антрацитових породних відвалів за місцем складування (без збагачення і без транспортних витрат, які в сумі складають до 25 грн / т!) В мобільних комплексах, де шлам спалюється в котлі-газифікаторі, а газ пускається на турбогенератор для отримання електроенергії.
Вугільна і коксова дрібниця, штиб. Цих відходи є, крім вугільних підприємств, ще й на КХЗ і на метзаводах. Перспективний шлях їх утилізації-брикетування в побутові та промислові паливні брикети на потужних роторних пресах продуктивністю 100 000 тонн / рік (брикети розміром 65х55х35 мм і вагою 85 г кожен).
Вугільний пил. При "звичайній" технології вуглевидобутку її не менше 25-30% від маси "нарізається" вугілля, а при "безлюдному" способі-і взагалі більше 50%. Вугільний пил (і дрібниця розміром менше 0,2 мм), можна утилізувати у вигляді водо-вугільного палива (ВВП), яке представляє собою висококонцентровану водовугільних суспензію (співвідношення по масі вода: вугілля = 1: 2-3).