Дослідження потенціалу альтернативних джерел енергії у Вінницькій області

Скачати

 

Об’єкт дослідження – потенціал альтернативних джерел енергії у Вінницькій області.
Мета роботи – дослідження потенціалу та оцінка  альтернативних джерел енергії у Вінницькій області.
В курсовому проекті розглянуто потенціал  альтернативних джерел енергії у Вінницькій області. У ньому наведена характеристика відновлювальних джерел енергії, які використовуються в Україні. Також проведена оцінка впровадження альтернативних джерел у технології підприємств Вінницької області. Зроблений розрахунок потенціалу альтернативних джерел енергії  для Вінницької області.

 

ЗМІСТ

ВСТУП......................................................................................................................5
1 ПРОБЛЕМА ДЕФІЦИТУ ЕНЕРГЕТИЧНОЇ СИРОВИНИ В УКРАЇНІ..........6
2 ПОРІВНЯЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА ВІДНОВЛЮВАНИХ ДЖЕРЕЛ ЕНЕРГІЇ, ЯКІ ВИКОРИСТОВУЮТЬСЯ В УКРАЇНІ........................................10
   2.1 Вітрова енергія..............................................................................................11
   2.2 Сонячна енергія............................................................................................14
   2.3 Біоенергетика................................................................................................16
         2.3.1 Використання біогазу..........................................................................17
         2.3.2 Використання біодизельного палива.................................................18
         2.3.3 Використання біоетанолу...................................................................21
3 ОЦІНКА ВПРОВАДЖЕННЯ ТЕХНОЛОГІЙ СТВОРЕННЯ АЛЬТЕРНАТИВНИХ ПАЛИВ У ВІННИЦЬКІЙ ОБЛАСТІ.............................24
4  РОЗРАХУНОК ПОТЕНЦІАЛУ АЛЬТЕРНАТИВНИХ ДЖЕРЕЛ ЕНЕРГІЇ ДЛЯ ВІННИЦЬКОЇ ОБЛАСТІ………………………………………………….28
ВИСНОВКИ...........................................................................................................32
ПЕРЕЛІК ЛІТЕРАТУРНИХ ДЖЕРЕЛ……........................................................33
ДОДАТОК А Технічне завдання…………………………………………...…..34
ДОДАТОК Б Технології виробництва біодизелю………………...…………...36

 

 

 

ВСТУП

Усі енергетичні ресурси на Землі, що є продуктами безперервної діяльності Сонця, можуть бути поділені на дві основні групи: на акумульовані природою й у більшості випадків непоновлювані та на неакумульовані, але постійно поновлювані. До першої групи належать запаси паливних копалин: нафта, кам'яне та буре вугілля, спанні, торф і підземні гази, а також термоядерна і ядерна енергія. До другої групи належать сонячне випромінювання, вітер, потоки рік, морські хвилі та припливи, внутрішнє тепло Землі.
Сьогодні головним джерелом енергії служить викопне паливо, спалювання якого руйнує навколишнє середовище і викликає зміну клімату. Понад 80 % споживаної енергії виробляється з викопних видів палива, а саме з нафти, природного газу та вугілля. Інший об'єм енергоспоживання (20 %) доводиться на частку атомної енергії і гідроенергії, біопалива та поновлюваних джерел.
         У зв'язку із загальним погіршенням екологічної ситуації спеціалісти все активніше шукають реальні можливості використання так званих відновлюваних екологічно чистих джерел енергії — вітру, сонця, морських і земних глибин, біогазу, біодизельного палива, біоетанолу. Перспективність широкого застосування нетрадиційних джерел енергії підтверджується експлуатацією відповідних об'єктів і установок у ряді районів нашої країни та за кордоном. Вони є екологічно чистими, що надзвичайно важливо для оздоровлення повітряного та водного басейнів, їх значення зростає і в зв'язку з об'єктивним подорожчанням традиційних паливних ресурсів – нафти, газу, вугілля.
         В роботі проаналізовано  сучасний стан дефіциту енергетичної сировини та  можливості використання відновлюваних джерел енергії. На основі аналізу цих джерел повідомлено про перспективне їхнє використання, оцінка впровадження технологій створення альтернативних палив у Вінницькій області.

 

 

 

1 ПРОБЛЕМА ДЕФІЦИТУ ЕНЕРГЕТИЧНОЇ СИРОВИНИ В УКРАЇНІ

 У 2005 році серед викопних газів палива найшвидшими темпами зростало споживання вугілля (на 7 % ). Цей стрибок повністю пов’язаний з вугільним бумом в одній країні – Китаї. Загалом протягом року споживання вугілля в Китаї зросло на 27,9 %.
Споживання природного газу у світі підвищилось за 2005 рік на 2,8 % , а нафти – практично не змінилося. Ринок атомної і гідроенергетики збільшився відповідно на 1,5 та 1,3 % .
Загальне споживання енергії в Європі знизилося на 1 % і не змінилося в Південній і Центральній Америці порівняно з 2001 роком. Це можна пояснити несприятливою економічною ситуацією в цих країнах і регіонах. В азіатських і тихоокеанських країнах, що розвиваються ( не враховуючи Японію, Південну Корею та Австралію ), споживання енергії зросло на 11,5 % в основному за рахунок Китаю, де зареєстровано рекордний ріст – 19,7 %. В Африці та у країнах Близького Сходу ці показники відповідно дорівнювали 2,2 та 1,6 %.
Нафта. Видобуток нафти в різних країнах світу  продовжувало знижуватися. Загалом падіння склало 1,8 млн. барелів/день (6,4 % порівняно з 2001 роком ). За межами ОПЕК видобуток нафти збільшився на 1,45 млн. барелів/день. Більше половини цього рівня  забезпечили Росія і Казахстан ( 640 тис. та 150 тис. барелів/день відповідно ). Зріс цей показник також у Канаді, Анголі,  Бразилії ( 170 , 160 та 160 тис. барелів/день відповідно ).
Незважаючи на те, що в загальному рівень видобутку нафти не збільшився, відношення розвіданих запасів нафти до річного видобутку у світі продовжує повільно знижуватися. При збереженні сучасного рівня споживання розвіданих світових запасів нафти вистачить тільки на сорок років, а в деяких регіонах вони можуть вичерпатися ще за життя нашого покоління.
Ситуація з нафтою в Україні невтішна : розвідані запаси становлять  222  млн. т  – і невдовзі можуть вичерпатися. За останнє    десятиріччя   видобуток     нафти зменшився з 5,2 до  3,8 млн т/рік за річної потреби  близько  30-35 млн т.  Згідно з  планами  розвитку   є  наміри  стабілізувати  видобуток  нафти на рівні 5,2 млн  т/рік.
У таблиці 1.1 наведені дані про запаси, видобуток, споживання нафти у різних регіонах світу.
         Природний газ. Споживання природного газу у світі зростало відносно швидкими темпами ( 2,8 % у 2005 році ). У США цей показник становив 3,9 % , в азіатських країнах – 7 %. Однак слід зауважити, що ріст споживання у США  почався  після  його  падіння в 2001 році, викликало збільшення цін на
газ.
         Видобуток природного газу збільшився у всіх регіонах, крім Північної Америки. Однак тут газ інтенсивно видобувався у 2001 році, що також було викликано  ростом   цін.   Після  декількох років зменшення видобутку газу, в

Росії відзначається пожвавлення в цій галузі, спричинене введення в експлуатацію найбільшого родовища „ Заполярне ”. В Європі найбільший ріст видобутку спостерігався у Норвегії – 21,4 %, тоді як у Великій Британії та Нідерланди він впав до 2,6 % та 3,2 % відповідно.
Статистика свідчить, що використання природного газу для виробництва енергії продовжує зростати. Навряд чи людство може собі це дозволити, оскільки розвіданих запасів природного газу при збереженні сучасних темпів видобутку вистачить тільки на шістдесят років.
Розвідані   запаси   природного   газу,   але  вони   розпорошені   в  ряді  малих родовищ, і  становлять  1220  млрд. м3. Його  видобуток у 2005 році становив 18 млрд.  м3  за  річного  споживання  майже  70 млрд. м3. Планується   стабілізувати видобуток на рівні 31 млрд м3/рік.

Таблиця 1.1 –  Статистичні дані нафти в 2005 році, млрд.. барелів


Регіон

Розвідані запаси

Видобуток

Споживання

Європа і країни колишнього СРСР

97,5

5,92

7,08

Північна Америка

49,9

5,17

8,57

Центральна і Південна Америка

98,6

2,43

1,68

Середній Схід

685,6

7,66

1,58

Азія ( Тихоокеанський регіон )

38,7

2,92

7,81

Африка

77,4

2,90

0,92

Усього у світі

1047,7

26,99

27,65

У таблиці 1.2 наведені дані щодо запасів, видобутку, споживання природного газу у різних регіонах світу.
Вугілля і інші види палива. Світове споживання вугілля зросло у 2005 році на 6,9 %. Це практично цілком пояснюється вже згаданим „ китайським феноменом ”, де споживання цього виду палива збільшилося на 27,9 %. Якщо ж не враховувати цю країну, споживання вугілля у світі зросло лише на 0,6 %, причому в Азії – на 3,7 %. Деякий ріст спостерігався також у Північній Америці  ( 1,5 % ).  В  Європі    та    країнах   колишнього  Радянського Союзу
продовжувався спад – 1 % та 7,8 % відповідно.
Використання атомної енергії у світі повільно збільшувалося ( 1,5 % ). Відчутне пожвавлення в атомній галузі відзначилося в Азії, де зараз зосереджено більшість зі споруджуваних блоків АЕС.

 

 

Таблиця 1.2 – Статистичні дані природного газу в 2005 році, трильйон м3


Регіон

Розвідані запаси

Видобуток

Споживання

Європа і країни колишнього СРСР

61,04

0,988

1,044

Північна Америка

7,15

0,766

0,790

Центральна і Південна Америка

7,08

0,103

0,098

Середній Схід

56,06

0,236

0,206

Азія (Тихоокеанський регіон )

12,61

0,302

0,330

Африка

11,84

0,133

0,067

Усього у світі

155,8

2,53

2,54

Частка споживаної енергії, виробленої гідростанціями, зросла порівняно з дуже невдалими для цього виду енергії 2001 роком, склали 10,4 %, а в Європі продовжувалося падіння споживчої гідроенергії – до 9,9 % за рік.
Розвідані запаси вугілля в країні становлять майже 52,6 млр.т – цілком достатньо, щоб забезпечити потреби України на сотні років. Проте з 1990 до 2005 року річний видобуток вугілля зменшився зі 165 до 83 млн. т /рік, і відновити більші обсяги зараз дуже складно.

Таблиця 1.3 – Статистичні дані вугілля в 2005 році, млн. т


Регіон

Розвідані запаси

Видобуток

Споживання

Європа і країни колишнього СРСР

355,4

421,8

506,1

Північна Африка

257,8

912,9

591,5

Центральна і Південна Африка

21,8

34,1

17,8

Середні Схід

1,7

0,4

8,4

Азія (Тихоокеанський регіон)

292,5

1179,6

1183,5

Африка

55,4

1303,6

90,6

Усього у світі

984,5

2379,4

2397,9

 

 

Отже, спираючись на статистичні дані традиційних джерел енергії ми можемо побачити, що їх залишилося лише на кілька десятків років. Тим більше, що зараз вони дуже подорожчали. Тому всі вчені намагаються знайти реальні можливості використання нетрадиційних джерел енергії – вітру, сонця, надр, біомаси, припливів, хвиль, малих річок, відходів. [1,3,7].

 

 

2 ПОРІВНЯЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА ВІДНОВЛЮВАНИХ ДЖЕРЕЛ ЕНЕРГІЇ, ЯКІ ВИКОРИСТОВУЮТЬСЯ В УКРАЇНІ

У зв'язку із загальним погіршенням екологічної ситуації, спеціалісти все активніше шукають реальні можливості використання так званих відновлюваних екологічно чистих джерел енергії — вітру, сонця, морських і земних глибин, біогазу тощо. Перспективність широкого застосування нетрадиційних джерел енергії підтверджується експлуатацією відповідних об'єктів і установок у ряді районів нашої країни та за кордоном. Вони є екологічно чистими, що надзвичайно важливо для оздоровлення повітряного та водного басейнів, їх значення зростає і в зв'язку з об'єктивним подорожчанням традиційних паливних ресурсів – нафти, газу, вугілля. Разом з тим масштаби і темпи освоєння нетрадиційних джерел енергії нині не відповідають потребам соціально-економічного розвитку, особливо в тих регіонах, де запаси цих енергоресурсів значні, а їх застосування – рентабельне.
Переваги поновлюваних джерел енергії порівняно з традиційними є:
– вони  практично невичерпними;
– не забруднюється навколишнє середовище;
– відпадає необхідність у добуванні, переробці та доставці палива;
– немає   потреби   використовувати    воду для   охолодження,  вилучати  залові відходи або продукти розпаду;
– немає   необхідності   у   дефіцитних    високотемпературних   матеріалах,    за винятком сонячних концентраторів тепла;
– можуть працювати без обслуговування;
–  немає потреби в транспортуванні енергії.
Основним    недоліком    більшості    поновлюваних    джерел    енергії    є непостійність їхнього енергетичного потенціалу.
           Необхідність  використання  поновлюваних  джерел  енергії визначається такими факторами:
– швидким зростанням потреби в електричній енергії, споживання якої через 50 років,  за  деякими  оцінками,  зросте  в  середньому  в 3–4 рази, а  в розвинутих країнах – в 5–б разів;
– вичерпуванням  у  найближчому майбутньому розвіданих запасів органічного палива;
– забрудненням   навколишнього      середовища   оксидами    азоту   та     сірки, вуглекислим   газом,   пилоподібними   останками   від   згорання   видобувного палива, радіоактивним забрудненням і тепловим перегрівом  при   використанні ядерного палива.
Однак через різні причини наша країна вчасно не розгорнула робіт по відновлюваних джерелах енергії.  Відновлювані  енергетичні джерела розташовані Однак через різні причини наша країна вчасно не розгорнула робіт по відновлюваних джерелах енергії. Відновлювані енергетичні джерела розташовані на території України, як і в світі, нерівномірно. Однак їх використання вимагає

 

 

значних витрат. Для виробництва енергії у великих масштабах сонячна енергетика поки що неконкурентна. Але в регіональному плані йде пошук „дешевого” вирішення проблеми. У нашій країні напрямок досліджень пов'язаний з розробкою систем сонячного теплопостачання, проектуванням житлових будинків з сонячним опаленням і на його основі гарячим водопостачанням [2,5,4,11].

2.1 Вітрова енергія

В останні роки відроджується інтерес  до вітроенергетики. В той час, як усі країни прагнуть подолати залежність від нафти, піклуються зростаючою можливістю глобального потепління клімату через використання традиційного органічного палива, екологічно чисті технології й серед них – вітрова енергетика, стають все більш привабливішими джерелами енергії. У 80-90-х рр. у вітроенергетику прийшли нові технології та тисячі висококваліфікованих спеціалістів.
За даними світових компаній, що ведуть активні дослід­ження в галузі електроенергетики, технологія вітроенергетики стане найбільш економічно рентабельним джерелом електрики вже до кінця нинішнього десятиліття. Вже тепер вітрова енергетика є найбільш дешевим відновлюваним енергетичним джерелом. Результати опитування громадської думки свідчать, що використання енергії вітру як джерела електроенергії більш бажане, ніж отримання її традиційними способами. Обгрунтування цього полягає у відновлюваності енергії, безпечності процесів її виробництва, екологічній чистоті.
         Нині кращі зразки вітрових генераторів виробляють стільки ж енергії, скільки середні за потужністю атомні чи теплові електростанції.
У колишньому СРСР в 1955 р. налічувалось близько 10 тис. вітроустановок, або рівноцінно їх кількості нині в Китаї. У нас ця важлива справа ще й досі практично перебуває на стадії експериментів. Разом з тим, на думку вчених, Україна має величезні енергетичні ресурси вітру, які набагато перевищують енергетичний потенціал річок та озер. Проведений фахівцями аналіз гідрометеорологічних даних за останні 30 років показав, що в середньому ймовірність наявності вітру швидкістю 3 м/сек на території України складає 52%, більше 5 м/сек – 29%, понад 7 м/сек – 17 %. Таким чином вітрогенератор потужністю 0,5 кБт може виробити протягом місяця 100 кВт/год.  електроенергії,  якої   достатньо   для   задоволення потреб сім'ї.
На думку спеціалістів, використання потенціалу вітроенергії в Україні лише на 30 % дасть можливість виробити 3000 млрд. кВт-год електроенергії, що рівнозначно річній економії 10—12 млн. т умовного палива. Однак це невичерпне екологічно чисте енергетичне джерело нині все ще не знаходить   необхідного    застосування   в   народному   господарстві.    Перспективними

 

 

вітроенергетичними районами в Україні є, перш за все, узбережжя Чорного та Азовського морів, степова зона, Карпатський регіон.
У 30-х рр. в Україні налічувалось близько 2,5 млн. вітряків, які повністю забезпечували місцеві потреби населення в енергії, мололи борошно, крутили механічні пилорами, приводили в рух нехитрі механізми, потрібні на селі в повсякденному житті. У передвоєнні роки широко застосовувались вітродвигуни. Ще в 1931 р. у Криму до ладу стала найпотужніша тоді в світі стокіловатна вітроелектрична станція, яка успішно пропрацювала тут до 1942 р. У колишньому СРСР невиправдано відмовились від широкого використання енергії вітру для забезпечення електроенергією невеликих об'єктів – тваринницьких ферм, різних господарських об'єктів. Адже ще в 1941 р. в СРСР нараховувалось 40 тис. вітродвигунів різноманітних конструкцій, а в 1956 р. їх загальна кількість перевищила 180 тисяч. Тепер настав час задуматись над втраченими можливостями. У 1965 р. випуск вітродвигунів складав 9 тис. штук. Однак в зв'язку з розвитком масової електрифікації села, зростанням видобутку нафти та газу, створенням енергетичних гігантів інтерес до вітряних агрегатів різко впав. Увагу спеціалістів вони знову почали привертати лише в 70-х рр. На початок 90-х рр. в республіці не були завершені навіть дослідні зразки двох вітроелектростанцій потужністю по 4 кВт кожна. Розширення використання вітрової енергії передбачено в розділі „Нетрадиційні джерела енергії” енергетичної програми Криму на 1986-1990 рр. і на період до 2000 року. Нині значні можливості вітроенергетики пов'язані з конверсією оборонних галузей. Так, у Павлограді на Дніпропетровщині колектив НВО „Південне” в 1990 р. створив високоефективні вітроелектростанції потужністю 100–250 кВт для освітлення сіл або невеликих містечок.
З цього часу ресурси вітрової енергії в Україні почали поступово освоюватись. Лише в умовах відсутності колегіального тиску енергетичних структур колишнього СРСР політика в галузі енерговидобутку та енергоспоживання в Україні отримала реальний історичний шанс набути цивілізованих форм і напрямів розвитку. Однак сучасна енергетична та соціально-економічна криза в країні значно уповільнили цей процес, і все ж у цих умовах світові тенденції пробивають собі дорогу. Так, у 1993 р. в Україні був   розроблений   вітроенергетичний   проект   Атіка-Вест,  який передбачав
створення на базі машинобудівних підприємств оборонного комплексу країни, насамперед НВО „Південний машинобудівний завод”, виробництва 1100 штук вітродвигунів на рік потужністю близько 300 МВт, а також спорудження в 1993–1995 рр. вітроелектростанцій загальною потужністю 500 МВт. Перші зразки на НВО „Південний машинобудівний завод” були створені в 1992 р., а в 1993 р. з'явились перші 40 агрегатів. І хоча необхідного досвіду виробництва вітродвигунів та їх експлуатації в Україні ще немає, використання досвіду зарубіжних фірм дозволить подолати цей недолік. До реалізації вітроенергетичного   проекту,    який коштує   приблизно   350 млн.  дол.,  залучено

 

провідну у цій галузі корпорацію „Сіа Вест”, яка має значний досвід створення вітроелектростанцій у США та Західній Європі. З цією корпорацією утворено спільне україксько–амернканське підприємство Атіка-Вест. Фінансувати проект згодилася відома японська корпорація „Томен”, річний оборот якої 60 млрд. дол. Проект вітродвигуна, який відомий у світі як один з найбільш надійних та економічних, надала японська корпорація Міцубісі. Перша їх партія була встановлена вже у 1993 р. Планувалось, що внаслідок реалізації проекту українські підприємства отримають кредити загалом на суму в 350 млн. дол., 95 % з яких піде на розвиток виробництва. Створення вітростанцій загальною потужніств 500 МВт забезпечить Україні виробництво 125 МВт/год електроенергії на рік, зекономить мазуту близько 2 млн, т на рік, що у вартісному відношенні становить понад 200 млн. доларів на рік.
У 1993 р. у Феодосії відбулась перша Всеукраїнська науково–практична конференція з проблем вітроенергетики. В районі селища Чорноморське на той час діяла двоагрегатна вітроелектростанція потужністю 500 кВт. Три аналогічні станції меншої потужності, по 100 кВт кожна, обладнали поблизу Донузлава. На п'яти вітроустановках загальною потужністю 1250 кВт, розміщених разом із сонячною електростанцією СЕС-5 неподалік Щолкіно, там, де планувалось будівництво Кримської АЕС, також велись пуско­налагоджувальні роботи.
У Криму почали будівництво чергового енергодайного "вітряка" вартістю 350 млн. євро. Фінансує проект Швеція. Крім цього, на Тарханкутській вітроелектростанції з'явилися дві нові установки потужністю 600 кіловат. Одна з них, бельгійського виробництва, заввишки 60 метрів – таких в Україні лише чотири. Невдовзі там встановлять ще один такий агрегат і поступово наростять його потужність. Це допоможе цілком перевести на електрику з вітру всі навколишні села.
Уже нині сім кримських вітроелектростанцій виробляють близько 10 відсотків електроенергії на півострові. Справа потребує продовження, адже природні ресурси регіону для широкомасштабного розвитку цієї галузі одні з найкращих в Україні. Тож у  Криму почали роботу практично з усіх напрямів
використання енергетичного потенціалу: сонячного випромінювання, вітру, геотермальних і біоресурсів. Перспективи реальної віддачі цих джерел передбачають зменшення енерговитрат, поліпшення теплопостачання, забезпечення гарячою водою санаторно-курортних об'єктів, створення умов для економічного розвитку районів із залученням іноземних інвестицій. Не без проблем, але шириться запровадження екологічних систем сонячного теплопостачання у містах і селищах Південнобережжя на основі дзеркальних колекторів. Адже масове запровадження геліосистем здатне зменшити енергоспоживання вп'ятеро, знизити викиди в атмосферу карбон (ІІ) оксид.
Новим стратегічним напрямом стало втілення розробленої до 2010 року програми виробництва біогазу. Почато створення біогазових установок і організацію виробництва біопалива зі сміття й відходів у містах й агропромисловому   комплексі.   Очікується,    активізація    робіт   у      галузі

 

відновлюваних джерел енергії дасть можливість якісно змінити паливно–енергетичний баланс курортної зони півострова, значно зменшити кількість чадних котелень, десятки яких ще забруднюють довкілля, працюючи на традиційному паливі.
Та нинішнє законодавство не відповідає тому, щоб у цю галузь активно пішли іноземні й вітчизняні інвестиції, бідкаються спеціалісти.
Хоча навіть за таких умов є бажаючі вкладати фінансові ресурси в перспективну справу. Вітчизняні кошти майже не надходять. Деякі вітро– й геліогенератори потребують термінового ремонту, інші – негайної реконструкції. Але на розвиток, приміром, вітроенергетики у Криму з держбюджету щороку виділяють менш як 100 тис. грн., до того ж фінансування може скоротитися вчетверо. Дехто досі вважає, що гроші, виділені на „загнуздання” енергії вітру, сонця й сміття, будуть викинуті на вітер. Хоча світовий досвід освоєння нетрадиційних енергоджерел переконує в іншому. Інтенсивні інвестиційні вливання повертаються щедрою віддачею і значним поліпшенням екології.
Для порятунку галузі потрібно встановити так званий зелений тариф у розмірі 32 копійок за кіловат, вважають спеціалісти – учасники представницького семінару „Екологія й енергетика Криму”. Переконують: такий тариф допоможе залучити на півострів щонайбільше іноземних інвесторів і вивести енергетику нетрадиційних джерел на самоокупність. Тоді галузь відновлюваних енергоджерел буде здатна свою електроенергію продавати населенню й підприємствам. Інакше півострів може втратити не лише вітроенергетику [8,9,11].

2.2 Сонячна енергія

            Використання екологічно чистої енергії сонячного випромінювання – актуальна проблема. При її використанні відсутні побічні продукти і відходи (пил, димові гази, зола тощо). Треба відзначити, що в Україні сонце світить 1750–3300  годин  на рік,  а сумарна  інтенсивність  сонячної радіації тут становить 3,8 – 5,3.1012 Дж на 1 м2 земної поверхні. Сонячна енергетика знаходить застосування для опалення, гарячого водопостачання та кондиціювання.
В енергетичній стратегії країн Західної Європи проблемам сонячного опалення і водопостачання нині надається один з вищих пріоритетів. Ці проблеми неодмінно стануть і перед Україною, потребуючи взаємодії багатьох галузей, зміни нормативів будівництва, широкого застосування теплоізоляційних матеріалів, налагодження виробництва герметичних дверних і віконних блоків, скла і пристроїв, що запобігають тепловому (інфрачервоному) випромінюванню, сонячних колекторів, прозорої теплоізоляції тощо.
На Україні, де можуть розвиватись практично всі види відновлюваної енергетики, сьогодні ще відсутня єдина концепція щодо їх комплексного застосування.   З точки   зору  використання енергії сонця  територію України

 

спеціалісти поділяють на ряд районів – із значним потенційним енсргоресурсом – Івано-Франківська, Тернопільська, Хмельницька, Черкаська, Кіровоградська, Полтавська, Харківська і Дніпропетровська області; високим – Закарпатська, Запорізька, Донецька, Чернівецька, Луганська, Херсонська та Одеська області; максимальним – Республіка Крим. Вже в 70-х рр. у Криму діяло кілька високоефективних сонячних котлів, що забезпечували гарячою водою готелі, оздоровчі та комунально-побутові заклади. Потужні дзеркальні концентратори в науковому містечку Кацивелі працювали в ході матеріалознавчих досліджень. Створювалась база Кримської лабораторії по використанню сонячної енергії Державного науково–дослідного енергетичного інституту ім. Г.М. Кржижановськсго. В кінці 70-х рр. було прийнято рішення про спорудження у Феодосії, Очакові та селі Лимани Жовтневого району на Миколаївщині експериментальних житлових будинків з використанням геліоустановок для опалення та нагрівання води.
Одна з перших комбінованих сонячно-паливних установок у складі 320 сонячних колекторів загальною площею 204 м2 працює з 1977 р. у Сімферополі  забезпечуючи енергопотреби готелю „Спортивний”. За рахунок сонячної енергії в літній час тут задовольняється 80 % потреб гарячого водопостачання, що дає економію не менше 20 % традиційного палива щорічно.
У Судаку створювалась система сонячного теплопостачання з сезонним акумулятором, призначена для опалення та гарячого водопостачання житлового району з 80 квартир. Передбачалось цілорічне акумулювання сонячної енергії за допомогою плоских неселектпвних колекторів площею 2 тис. м2 та сезонного акумулятора на 400 кб. Система має теплонасосну установку потужністю 250 кВт і здатна забезпечити селище електроенергією в 930 МВт/год, що рівнозначна на рік понад 110 т умовного палива.
Перспективним є використання сонячних установок у сільському господарстві для опріснення й підігріву води, розвитку тепличних господарств, опалення житла тощо. Так, на тваринницькій фермі колгоспу ім. Жданова Золотоніського району Черкаської області працює геліоустановка підігріву води з площею сонячних колекторів у 225 м2 . Лише за період активної роботи установки – квітень-вересень – економія електроенергії тут становила 180 тис. кВт/год, або 22 т палива. У 1936 р. на Іллічівському заводі залізобетонних конструкцій почали застосовувати для термообробки виробів сонячну енергію, яка допомагала підприємству економити близько 50 т палива. В подальшому тут планувалось розширити застосування цього виду енергії.
Активізації використання нетрадиційних видів енергії сприяло проведення в рамках   Чорнобильського   тижня   у   квітні   1991 р.   Міжнародної науково-

 

практичної конференції „Сонячна енергетика: європейський досвід та Україна”. На думку її учасників, енергія сонця, вітру та біогазу, разом із апробованими на Заході методами енергозбереження можуть зупинити в Україні нарощування атомних потужностей, а в майбутньому за умови, що суспільство розвиватиметься не адміністративно-командним шляхом, дозволить взагалі згорнути тут атомну енергетику. Однак нині в Україні, при відсутності чіткості з державній політиці щодо розвитку альтернативної енергетики та не інформованості у цих питаннях населення, необхідність використання відновлюваних джерел енергії ще потребує широкої наполегливої популяризації.
У цьому зв'язку варто нагадати, що економічний потенціал України, навіть на рівні кризового стану, значно переважає відповідні можливості багатьох країн, що розвиваються. Однак ці держави вже можуть продемонструвати світовій спільноті перспективність ряду еколого–місячних рішень та підходів.
В наших кліматичних умовах сонячну енергію можна використовувати для створення цілорічних систем теплопостачання. Такі технічні рішення реалізовані   в   багатьох   країнах,   розташованих  значно північніше України.
Використовуючи сонячні колек­тори з розрахунку 3,9 м2 на людину та за річного виробництва 400 кВт/год з 1 м2 сонячного колектора, потенціал викори­стання енергії сонця становитиме майже 75 Вт.год/рік.
Прогноз темпів впровадження соняч­них колекторів до 2030 року прийнято за даними  з прискоренням в період 2030–2050–их. Можна очікувати, що в 2050–му сонячні колектори будуть вироб­ляти 23 Вт.год/рік теплової енергії, що становитиме лише 30 % від технічно дос­тупного потенціалу [2,9,11].

         2.3 Біоенергетика

Біоенергетика – це вибір, який має глобальну перспективу для подальшого успішного розвитку цивілізації. Подолання сучасних і запобігання ймовірним екологічним кризам неможливі без застосування новітніх екобіотехнологій для очищення стічних вод, біосорбції важких металів зі стоків, знешкодження небезпечних газових викидів, збагачення повітря киснем, використання перспективних засобів знешкодження твердих і рідких промислових відходів, біодеградації нафтових забруднень у грунтах і воді, біодеградації хімічних пестицидів та інсектицидів, підвищення ефективності методів біологічного відновлення забруднених ґрунтів, заміни низки агрохімікатів на біотехнологічні препарати тощо. Важливими напрямами також мають стати розробка екобіотехнологій, спрямованих на виробництво біогазу та водню з органічних відходів, мікробіологічна деструкція ксенобіотиків, застосування біоіндикації та біотестування в системі екологічного моніторингу.

 

 

Перша фундаментальна особливість біоенергетики полягає в тому, що будь-які живі об’єкти є термодинамічно відкритими системами, які успішно функціонують лише за умов постійного обміну речовиною та енергією з навколишнім середовищем. Термодинаміка таких систем істотно відрізняється від класичної. Вони стають принципово здатними до самоорганізації та самовдосконалення.
Друга надзвичайно важлива особливість біоенергетики пов’язана з тим, що обмінні процеси у клітинах проходять за умов відсутності значних коливань температури, тиску та об’єму. Природа, на відміну від техніки, не могла собі дозволити високих температур, тиску та інших умов, які є в сучасних двигунах внутрішнього згоряння та аналогічних теплових машинах. Перехід енергії хімічного зв’язку в корисну біологічну роботу в окремій клітині або цілому організмі відбувається без перетворення хімічної енергії в теплову.
І, нарешті,   необхідно   підкреслити, що в процесах перетворення енергії
в живих об’єктах широко присутні електрохімічні стадії. Сукупна потужність електрохімічних процесів, що відбуваються в клітинах усіх живих організмів біосфери, на багато порядків перевищує світові масштаби технічного використання електрохімічної енергії [12,13].

2.3.1 Використання біогазу

Розвиток технологій та технічних засобів виробництва біогазу спрямований на комплексне вирішення проблем альтернативного енергозабезпечення тваринницьких ферм, виробництва високоякісних органічних добрив для кормовиробництва та утилізації органічних відходів при зниженні рівня емісій шкідливих речовин в оточуюче середовище. Розроблено та реалізовано концепцію технічного і технологічного вирішення проблеми сумісного використання органічних добрив та рослинної біомаси в біогазових  реакторах.
Нове устаткування дозволяє отримувати високоякісний біогаз з органічних добрив із використанням зеленої маси таких відновлюваних енергетичних ресурсів, як силосна кукурудза, багаторічні трави, кормові буряки та гичка цукрових буряків. На нових тваринницьких фермах сучасним є спеціальний блок, що займається біоенергетикою. Це елемент, що дозволяє використати біогаз для енергозабезпечення потреб ферми, екологічно безпечно утилізувати органічні залишки і забезпечити кормовиробництво високоефективними твердими та рідкими біодобривами тощо.
Технологічний процес розпочинається в первинній місткості, де рідкі і тверді органічні добрива перемішуються до однорідної маси і подаються в реактор за допомогою помпи. Якщо суміш достатньо рідка, то від первинної місткості можна відмовитись, подаючи сировину безпосередньо в реактор. Це стає можливим при застосуванні суміші з сінажу кормових буряків. Бродіння проходить в реакторі, в якому підтримується постійна  температура

 

35–45°С, при якій бактерії працюють найефективніше. З реактора суміш самопливом перетікає в місткість-сховище, де завершується бродіння. Це технологічна схема біогазової установки сховище – поточного типу.
          Під час бродіння в реакторі до бродильної суміші постійно додається свіжа суміш, яка і витісняє перероблену в іншу ємність. За допомогою механічних змішувачів процес бродіння в реакторі розподіляється рівномірно за об’ємом. Бродильна суміш залишається в реакторі стільки часу, скільки це біологічно необхідно для розкладання органічних речовин бактеріями. При оптимальних умовах органічні речовини розкладаються на 90 – 95 % за 35–45 діб. Особливу  увагу  необхідно  звертати на однорідність бродильної суміші. В    реакторі    бактерії    повинні   бути   постійно   забезпечені   органічними
речовинами, що потребує постійної подачі однорідної органічної суміші в реактор.
У сховищі перероблена суміш зберігається до весни як високоцінне біодобриво.
Біогаз має в своєму складі незначну кількість сірки, яка впливає на довговічність агрегатів установки. Для виділення сірки з біогазу на поверхню бродильної суміші в реакторі за допомогою невеликого компресору задувається свіже повітря. Це призводить до того, що спеціальні мікроорганізми перетворюють газоподібну сірку в твердий стан, після чого вона стає цінною складовою органічних добрив. Біогаз зберігається в гумовому сховищі з об’ємом добового виробітку. В силовій установці (двигун внутрішнього згорання плюс генератор) газ перетворюється в електричний струм і тепло. З енергії біогазу утворюється 30 – 35 % електричного струму і 70 – 65 % теплової енергії з загальним коефіцієнт корисної дії 85 – 90 %.
Перероблені в біогазовій установці органічні добрива зі свиноферми практично не мають неприємного запаху і є цінними для сільськогосподарських культур за вмістом поживних речовин. Але вони мають вищий вміст аміаку порівняно з первинною сировиною, що обумовлює проблему підвищеного виділення аміаку при внесенні добрив. При внесенні вироблених в біогазовому реакторі добрив звичайним способом (розкидачем з тарілчастим апаратом) втрати аміаку на 85 % більші, ніж при їх локальному внесенні штанговим шланговим розкидачем безпосередньо на ґрунт.
Використання альтернативних джерел енергії в сільській місцевості дозволяє істотно здешевіти процес агропромислового виробництва  [5,12,14].

2.3.2 Використання біодизельного палива

Незаперечна цінність біодизеля в його екологічній чистоті й можливості одержувати з відновлюваної сировини. У природних умовах біодизель та мастила   з ріпака  знешкоджуються мікроорганізмами впродовж

 

 

7–8 днів на 95%, а звичайні нафтопродукти – на 16 %.
Біодизель – це записана сонячна енергія. Порівняно зі звичайним дизелем він має ту перевагу, що завдяки високій частці ріпакової олії при його згорянні виділяється тільки така кількість СО2, яку рослини взяли з атмосфери, що не впливає на кліма. В таблиці 2.1 наведені дані про кількість речовин, які виділяються при використанні 100 л звичайного дизельного палива і 100 л такої ж кількості біологічного.
Використання   ріпакової   олії   в   звичайних   дизельних   двигунах, як
правило, неможливе, оскільки воно по своїх властивостях сильно відрізняється від дизельного палива. Технічно це завдання можна вирішити двома шляхами: пристосувати паливо до двигуна або створити двигун, що працює на рослинному біопаливі. Дані наведені у таблиці 2.2, свідчать, що обидва варіанти мають свої як переваги, так і недоліки. У країнах Західної Європи віддають перевагу метилуванню ріпакової олії. Так у Німеччині вже більше як на 1000 станціях заправляють автомобілі біодизельним паливом. При врожаї насіння ріпаку 30 ц/га можна виробляти біля 1300 л палива. Основна перепона широкого використання ріпакової олії (метилового ефіру з неї) як біодизельного палива – неконкурентоспроможність через відносно дешеве дизельне паливо. Труднощі виникають і з транспортуванням, створенням мережі заправних станцій.
При роботі двигунів на біодизелі значно зменшуються шкідливі викиди інших продуктів згоряння, в тому числі сірки – на 98 %, а сажі – від 50 до 61 %, гідрокарбонатів – та оксиду карбону (ІІ) – на 30–34 %. При використанні 100 т біодизеля викид в атмосферу вуглекислого газу зменшуються на 78,5 т порівняно з використанням нафтового пального.
Позитивні якості біодизеля можна згрупувати за такими пунктами:
– відновлюваність сировини;
– позитивний енергетичний баланс;
     – закритий кругообіг СО2;
– дуже низька моторна емісія;
     – відсутність вмісту сірки;
     – відкриття нових ринків для сільськогосподарського виробництва.

 

 

Таблиця 2.1 – Витрати або емісія речовини на 100 л палива


Показник

Дизельне паливо

Біодизельне паливо

Видобуток нафти, вирощування ріпаку, виробництво палива, транспортування

Показник

Дизельне паливо

Біодизельне паливо

Витрати нафти, л

117

20

Виділення СО2, кг

38

45

Виділення шкідливих для оточуючого середовища газів ( як еквівалент СО2 ), кг

15

11

Виділення SО2, кг

0,17

0,06

Спалювання

Виділення СО2, кг

265

Немає СО2 із нафти

Виділення шкідливих для оточуючого середовища газів ( як еквівалент СО2 ), кг

58

57

Виділення SО2, кг

0,33

Водночас є й негативні сторони цього нововведення, зокрема:
– підвищене вивільнення окису азоту;
– небезпека монокультури;
– висока потреба у субвенціях;
– невисокий виробничий потенціал.
Європейські проекти, які виконувалися довгий час, показали неминучість підвищення конкурентної здатності біопалива та зближення його ціни з викопними паливами вже в наступному десятиріччі. В Україні це джерело самозабезпечення енергоносіями має велику перспективу в районах, забруднених радіонуклідами в результаті катастрофи на Чорнобильській АЕС. У процесі вирощування ріпак не потребує великих затрат праці, всі агрозаходи механізовані, а сама рослина здатна очищати поле від радіонуклідів, не нагромаджуючи їх у насінні. Отже, ріпак можна впроваджувати для рекультивації забруднених земель, використовуючи насіння для одержання біодизеля.
У маслохімічній промисловості високоерукові олії ( тобто олії, які містять високий вміст ерукової кислоти ) використовують для одержання інгібіторів і антиблокуючих агентів для одержання пластикової фольги, піноутворювальних агентів для гірничорудної промисловості і багато інших хімічних матеріалів для харчової та нехарчової галузей промисловості.
Велика довжина вуглецевого ланцюгу ерукової кислоти робить її унікальною  сировиною для маслохімічної   промисловості в деяких випадках  

 

 

вона незамінна.
Можливо, що у майбутньому при розробці так званих „зелених технологій” використання високоерукових масел буде збільшуватись внаслідок їх кращого біологічного розкладу.

Таблиця 2.2 – Переваги та недоліки використання ріпакової олії в якості біодизельного палива


Технічне рішення

Переваги

Недоліки

Переробка ріпакового ефіру

Метил ефір із ріпакової олії можна використовувати в звичайних дизельних двигунах без переробки. Використання існуючої техніки можливо уже найближчого часу.

Зниження коефіцієнту корисної дії, оскільки перетворення на ефір потребує додаткової енергії.
Додаткові фінансові затрати. Іноді трапляється розрідження моторного мастила.

Двигуни ротаційні на рослинній олії

Немає необхідності в переробці олії, немає додаткових витрат як енергії, так і фінансів.
Відсутня проблема утилізації стічних вод. Немає проблеми із реалізацією побічних продуктів, наприклад гліцерину.

Серійно вироблених двигунів майже немає, мало серійне виробництво. При запуску іноді потрібне звичайне дизельне паливо.
Наступна підготовка двигуна для використання звичайного палива коштує дуже дорого.

 Перспективи. Промислове виробництво ріпакової олії у світі збільшується. Збільшується й інтерес до вирощування ріпаку та виведення нових високопродуктивних сортів із низьким вмістом ерукової кислоти та глюкозинолатів [5,12].

2.3.3 Використання біоетанолу

Світові процеси не оминають і Україну. Виконання вимог євроспільноти з обов’язковості додавання біологічних видів пального під час виробництва   моторних   бензинів   в   нашій   державі є лише питанням часу,
зважаючи на євроінтеграційний курс України. З останніх новин у цьому плані – на розгляд Верховної Ради підготовлено законопроект „Про внесення змін до Закону України „Про державне регулювання виробництва і обігу спирту етилового, коньячного і плодового, алкогольних напоїв та тютюнових виробів”     стосовно     встановлення     норми     обов’язкового    споживання

 

 

(використання) біоетанолу при виробництві бензинів моторних”.
Над законопроектом тепер серйозно працюють фахівці. Пропонують навіть доповнити його статтею, яка встановлювала б для всіх виробників моторних бензинів в Україні норми обов’язкового використання біоетанолу. У 2007 році частка біоетанолу в загальному виробництві бензинів  мала бути не менш як 2 відсотки, у 2008-му – не менш як 3 відсотки, 2009-му – не менш як 4, 2010–му – не менш як 5,75 відсотка.
За недотримання цих норм передбачено штраф – 200 відсотків вартості невикористаного біоетанолу (за оптово-відпускними цінами), але не менш як 500 тисяч гривень.
За умови встановлення обов’язкових обсягів споживання біологічних палив виробниками бензинів буде забезпечено збереження 10 тисяч робочих місць у спиртовій галузі, встановиться стабільний попит на мелясу та зерно. Такий підхід дасть можливість фінансово підтримати село. Для порівняння у   Сполучених Штатах за декілька останніх років побудували понад 100 заводів з виробництва етанолу. Зерно, особливо кукурудза, йде на етанол. За рік завод вартістю 150 мільйонів доларів і потужністю 100 мільйонів галонів (1 галон – 3,785 літра) окуповується. 60 відсотків цих підприємств належить фермерам. Там не стоїть питання, щоб давали з бюджету дотації, субсидії. Прибуток американські фермери отримують, пропонують своїм споживачам альтернативне пальне – відновлюване, екологічно чисте.
У нас виробництво біоетанолу може розвиватися швидкими темпами, тому що за це змагаються одразу кілька держав. Однією з цих держав є Японія. Японці готові вкласти не мільйони, а сотні мільйонів у виробництво в Україні біоетанолу, а потім експортувати. В масштабах світу вже все зінтегровано: куди гроші можна було вкласти – вкладено. Терра інкогніто – це Україна і Росія з величезними сільськогосподарськими угіддями й величезними потенційними можливостями.
Схожа ситуація й з цукровою тростиною. Значну частину – понад 50 відсотків – Бразилія пускає нині на виробництво етанолу. Будь-яка держава міцно стоятиме на ногах, якщо працюватиме внутрішній ринок. Зовнішній ринок – це величезні ризики. Украіна – піщинка у всьому світі. Навіть Америка не зовсім затишно почувається на зовнішніх ринках, хоча б якою потужною вона не є, й інколи тримає ринок тільки військовою присутністю. Нині у   США   крокують  до пальної незалежності. Америка у минулому році
намагалась виробити 15 мільярдів літрів етанолу, через два роки – 30 мільярдів літрів. Близько 25 мільйонів тонн – відновлюваного пального.
З кожним відсотком у сумішевому бензині етанолу на десятки відсотків знижуються шкідливі викиди. Етанол заміняє ті присадки і добавки, що спричиняють викиди. Отже, екологія – це перше.
Друге: маємо відновлюване джерело енергії. Те, що під землею, – вичерпується, і на пам’яті  нашого покоління воно закінчиться. І ті, хто раніше про це подбав, сьогодні вже на коні, а завтра будуть незалежні.

 

 

Третє: енергетична незалежність. Це надзвичайно важливо.
 І четверте: сільське господарство. Село виробляє продукцію на 60 мільярдів гривень. Щороку споживається більш як 10 мільйонів тонн світлих нафтопродуктів – 6 бензинів, 4 – дизельного пального. Отже, для того, щоб сільське господарство могло вижити потрібно давати можливість виробляти продукцію незалежно від запланованих в бюджеті грошей, прямої та непрямої підтримки. За наших можливостей – це 10 мільйонів гектарів „енергетичних” сільгоспкультур. 10 мільйонів гектарів під цукровим буряком, кукурудзою, ріпаком, соєю, льону за гарною ціною.
Але сьогодні ми не дивомось на це і не робимо висновків, тому в найближчому майбутньому купуватимемо чуже паливо. Коли заливаєш на заправці європейський А-95 по 5,70 за літр – якраз і є той, що вже з еталоном, можливо, зроблений там з нашої сировини.
В Україні було створено об’єднання спиртових заводів, задіяних у державній програмі „Біоетанол”.  Згідно з постановою Кабінету міністрів від 3 серпня 2005 р. був затверджений перелік з 15 українських спиртових заводів, які виробляють біоетанол. Усього за час дії держпрограми „Біоетанол” з 2000 р. на спиртових заводах України було вироблено 54 тис. т біоетанолу.
Галузь виробництва біоетанолу є перспективною для України, оскільки, за наведеними даними, сільськогосподарський комплекс протягом року використовує 2 млн т дизельного пального та 700 тис. т бензину загальною вартістю 3,5 млрд грн. Розвиток виробництва відновлювальних джерел, до яких відноситься і виробництво біоетанолу, забезпечує створення стабільного ринку збуту сільськогосподарської сировини, розвиток сільської інфраструктури, створення додаткових робочих місць та перетворення України з імпортера палива в можливого експортера. На сьогодні у 20 областях України вже або почалось будівництво підприємств, що виробляють біодизель, або розпочалися розглядатися проекти щодо створення таких підприємств.
Отже, у цьому розділі ми розглянули велику кількість альтернативних (відновлювальних) джерел енергії. Після якого ми можемо зробити висновок,
що потрібно вивчати ці джерела енергії і використовувати. Завдяки ним можна зменшити забруднення навколишнього природного  середовища та не залежати від традиційних джерел, які скоро закінчаться [12,13].

 

 

3 ОЦІНКА ВПРОВАДЖЕННЯ ТЕХНОЛОГІЙ СТВОРЕННЯ АЛЬТЕРНАТИВНИХ ПАЛИВ У ВІННИЦЬКІЙ ОБЛАСТІ

Основою забезпечення усіх видів життєдіяльності суспільства була і залишається енергетика. На даний момент в галузі склалася критична ситуація з постачанням сировини та сплатою за її споживання, а енергозбереження – єдиний шлях до поліпшення цієї ситуації.
 Підвищити рівень енергозбереження можливо за умов зменшення енергоємності виробництва, збільшення виробництва електроенергії за рахунок АЕС, реконструкції українських НПЗ з метою поглиблення ступеню переробки нафти.
Протягом останніх двох років, завдяки впровадженню енергозберігаючих технологій, теплопостачальні організації міста Вінниці та вінницької області значно скоротили об'єми споживання газу.
Проте більшу частину цієї економії поглинуло зростання вартості енергоносіїв – за останні два роки ціна на природний газ зросла майже втричі. Тому затрати на придбання блакитного палива, не зважаючи на його економію, збільшились.
Економити енергоресурси вінницьким теплопостачальникам вдається завдяки впровадженню енергозберігаючих технологій. Минулого року було реконструйовано більше двох з половиною кілометрів теплових мереж – старі труби замінено на нові, попередньо ізольовані. Цього року такі роботи будуть продовжуватись. На теплошляхах міста планується замінити більше трьох кілометрів труб.
Вінницька область разом з банком „Форум” запустила в кінці серпня 2006 року три заводи з виробництва біодизеля.  На цих заводах базовими технологіями для виробництва біодизельного палива є:

  • Циклічна з використанням каталізаторів (додаток Б);
  • Багатокаталізаторна циклічна;
  • Багато реакторна безперервна (додаток Б).

Заводи потужністю 20 тис. тонн біодизеля в рік кожний і з орієнтовною вартістю 30 млн євро були побудовані у Вінницькому, Тульчинському і Хмельницькому районах. Вся їхня продукція  реалізовується на території Вінницької області. Гранична рентабельність заводів – 15 %. На них планувалося переробляти більше 250 тис. тонн зерна кукурудзи в рік. З тонни ріпаку можна одержати близько 300 кг (30 %) ріпакового масла, а з нього – 270 кг біодизельного пального.
Для одержання біопалива було використане ріпакове масло. У зв'язку із цим в 2006 році в області в чотири рази збільшені площі посівів рапсу – до 41 тис. га. А у 2007 році ця тенденція збереглась. Усього в 2005 році в Україні рапсом було засіяно 234 тис. га, з яких 43 тис. га – у Вінницькій області.
На загальну картину енергозбереження міста вплинула також реконструкція   котелень   Вінниці.   Протягом   2009 року повністю оновлена

 

котельня по вул. Карла Маркса, 18а. Там також встановлено хімводоочистку. У котельні по вул. Примакова, 23 введено в експлуатацію котел та допоміжне обладнання, на якому в якості палива використовується щепа. Також минулого року дві котельні по вулицях Пирогова, 25 та Свердлова, 143 були переведені на диспетчерський режим, що дозволило скоротити споживання палива та зменшити витрати на обслуговування котелень.
Зменшити об'єми спожитого газу також вдалось за рахунок відключення малоефективних котелень. Водночас розпочали ефективніше використовувати потужності великих котелень.
Для покращення надання послуг з гарячого водопостачання у трьох будинках по вулиці Пирогова, у двох багатоповерхівках по вул. Станіславського та по вул. Зодчих, 42 завершено роботи по облаштуванню індивідуальних теплових пунктів.
З кожним роком зростає виробництво електроенергії малими ГЕС. На одинадцяти малих ГЕС, розташованих на р. Південний Буг та на території області виробляють 110 млн. кВт/год. електроенергії, або до 5% від обсягів споживання в області.
            Вінницька область – переважно аграрна, газифікована північна частина та західні райони. У зв’язку з цим альтернативні та поновлювальні джерела мають велике значення в паливному балансі області.  В області вже кілька років використовується  біопаливо для заправки сільськогосподарської техніки агрофірмі „Рапсодія” Липовецького району Вінницької області, де в якості біопалива використовується ріпакова олія. Ефективність роботи двигунів є недостатньою, оскільки моторесурс роботи їх не перевищує двох років. Крім того, опалення, виробничі потреби агрофірми забезпечуються за рахунок спалювання соломи різних культур в топці котла, потужністю 1МВт. Обсяг природного газу, що вивільнено за рахунок спалювання альтернативного органічного палива становить до 100000 м3 на рік. Значно покращились умови виробництва, підвищилась  комфортність приміщень.
Проводяться роботи по заміщенню природного газу іншими видами палива за рахунок переходу Ладижинської станції на спалювання пилу без підсвічування факелу газом, область скоротила  споживання газу за на 30 %. Це дало можливість проводити роботи по газифікації населених пунктів області.
Проводяться також роботи по переводах заводів з природного газу на тверде паливо, з одночасною реконструкцією теплосилового господарства та скорочення норми витрат палива до 3,5 % за вагою буряків, замість 6 %  (Крижопільський цукровий завод ) Обсяги вивільненого газу на заводі становлять до 20 млн. нм3 на рік.
Особливого значення в області надають спалюванню відновлювального  органічного палива: відходів деревини у вигляді тирси, подрібненого дерева,   соломи   сільськогосподарських   культур.  Установки  для  спалювання тирси
працюють   на підприємстві   ТОВ   „Берлінек–Україна”,   на   Калинівському 

 

 

ЕЗДМ , де економія газу складає до 5 млн. нм3 на рік.
Солому, а також лушпиння соняшнику спалюють в реакторах – газифікаторах деревинних відходів КБ Сухіна.
Плацдармом для їх випробовування було обрано південь Вінницької області.  Реактори працюють в Шаргородському, Могилів-Подільському, Чернівецькому районах ; населені пункти цих районів не газифіковані.
На сьогодні на Вінниччині виробником газогенераторів є Шаргородський завод „Агромаш”, якому СКБ Сухіна надало технологію та навчило персонал.
Для виробництва таких  установок було використано вже існуючі потужності підприємства. Завод  „Агромаш” налагодив серійне виробництво агрегатів для тих, хто відчуває найсильнішу потребу в автономній дешевій енергії – школи, лікарні, дитсадки та інші об’єкти соціального призначення. Минулі опалювальні сезони довели життєздатність та реальну перевагу нової технології. Видатки на виробництво тепла зменшились вдвічі. Температура в приміщеннях в сезон опалення підвищилась від 14°С  до 20°С. Але там, де встановлені недосконалі газифікатори, системи теплопостачання працюють не досить ефективно: коефіцієнт корисної дії  котлів дорівнює 60 %, оскільки температура відхідних газів більше 300°С. В той же час традиційний теплообмін при спалюванні органічного палива незначний порівняно з горінням природного газу чи мазуту, в зв’язку з низькою температурою горіння. Для підвищення ефективності роботи необхідне вдосконалення поверхонь нагріву шляхом встановлення утилізаторів теплоти відхідних газів або додаткових поверхонь нагріву в топках котлів.
Другий напрямок підвищення ефективності роботи котлів, які працюють на синтетичному газі, є запровадження хімводоочисток. Непідготовлена вода  має велику жорсткість ( 12 -16 мгекв/л), що приводить до значних відкладень накипу на поверхнях нагріву , що також сприяє зниженню коефіцієнт корисної дії котлів.
На Вінницькому олієжировому комбінаті в великих обсягах спалюється соняшникове лушпиння. Виробляється до 16 т/год. пари. Обсяг забезпечення виробництва тепловою енергією досягає 90 %. Річний економічний ефект становить 5-6 млн. грн.
   Лушпиння спалюється в топках котлів двох типів:
– топка вихрового типу;
– топка зі зрідженим шаром.
Характерною особливістю топки вихрового типу є необхідність підтримки швидкості повітря на такому рівні, щоб частини палива не осідали внизу   топки.    Характерною   ознакою   топки   зрідженого   шару  є   подача
усталеного струменю повітря для повного вигоряння палива, недопалу. Тому подача повітря здійснюється під решітку по зонах горіння. Більш досконалою  топкою з усталеним тепловим режимом є топка із зрідженим шаром.
             

 

Економічність роботи котлів оцінюється коефіцієнтом корисної дії. 84–86% за зворотнім балансом. Аналіз по статтях теплоти показує, що найбільші втрати мають місце з відхідними газами,  до 12 %. При цьому температура димових газів досягає до 280°С.
   Для підвищення ефективності використання палива необхідно:
–  збільшити поверхню нагріву в економайзері для пониження температури відхідних димових газів до  100°С;
–  виконати рециркуляцію газів по байпасному газоходу, в обхід економайзеру. Що забезпечить регулювання температури газів для запобігання зниження температури, нижче температури „точки роси” (100°С).
–  необхідно розробити методику для визначення втрат qг, (втрати теплоти з відхідними газами).
На спиртових заводах, на жаль, роботи по переводу на біопаливо  призупинені. Розроблена технологія спалювання альтернативного палива (бурого вугілля) в напівтеплогенному шарі в котлах малої потужності (до 2МВт). Найбільш поширені марки: НІІСТУ–5, Універсал, Факел, Е–1/9, Е–2,5–1,3, що забезпечує скорочення споживання газу при коефіцієнт корисної дії котлів 82 %.
На сьогодні доля забезпечення виробітку енергії альтернативними та відновлювальними джерелами в області складає 58 %, а в 2007 році планувалося збільшити майже у двічі  кількість установок, що будуть працювати на відходах переробки сільськогосподарських культур. Для цього залучаються кошти з держбюджету в розмірі до двох млн. грн.
Отже,  роглянувши результати впровадження альтернативних палив у Вінницькій області ми можемо зробити висновок, що це не так уже й дорого. Прсто потрібно заохочувати підприємцій використовувати альтернативні палива або ж піднімати штрафи при забрудненні навколишнього середовища традиційними джерелами палива [6,15].

 

 

 

4 РОЗРАХУНОК ПОТЕНЦІАЛУ АЛЬТЕРНАТИВНИХ ДЖЕРЕЛ ДЛЯ ВІННИЦЬКОЇ ОБЛАСТІ

Завдання 1. Розраховуємо необхідну площу сонячних панелей, які потрібно встановити на території вінницької області для повного заміщення органічного палива.
а) розраховуємо потенційну кількість енергії ЕС, яку можна отримати з 1 м2 сонячної панелі за 1 рік із врахуванням сумарного річного потенціалу вінницької області (РС =4200 МДж/м­2)  та того, що ефективність сонячної панелі складає  q = 24 % [6]:

,                                                   (4.1)

де РС – сумарний річний потенціал сонячної енергії, МДж/м­2;
     q – ефективність сонячної панелі, %.

=

б) розраховуємо кількість енергії, яка виділяється при спалюванні всієї кількості палива N, яке використовується у вінницькій області.

 [МДж],                                                (4.2)

де n – кількість енергії, яка виділяється при спалюванні 1 т умовного палива (30 МДж/кг = 8300 кВт/т).
Загальну кількість палива N розраховуємо як суму мас різних видів палива, приведених до умовного палива:

,                         (4.3)

де Nвуг – маса вугілля, яке використовується у Вінницькій області за 1 рік, т. Для Вінницької області маса вугілля становить 1,7. 109 кг/рік.

=
в) розрахувати необхідну площу сонячних панелей:

.                                                               (4.4)

 

 

=

Завдання 2. Розраховуємо кількість вітроустановок, необхідних для повного заміщення органічного палива у вінницькій області:

,                                                                (4.5)

де L – кількість енергії, яка виробляється однією вітроустановкою за 1 рік:

 [МДж],                                           (4.6)

де Р – потужність вітроустановки (приймаємо рівною 100 кВт·год);
     t – кількість годин в році, протягом яких ефективно працює вітроустановка (приймаємо рівною 2000 год).

=

=

Завдання 3. Розраховуємо чистий дохід від впровадження ресурсозберігаючих заходів в вінницькій області у вигляді використання k вітроустановок потужністю 100 кВт∙год.
Чистий дохід від впровадження природоохоронних і ресурсозберігаючих заходів у Вінницькій області розраховуємо за формулою [8]:
,                                         (4.7)

де Веп – вартість зекономленого палива, грн./рік;
     Пе – плата за викиди забруднювальних речовин в навколишнє середовище, грн./рік;
     Пз – плата за нанесену шкоду здоров’ю населення, грн./рік (прийняти 1000 грн./рік);
     Кt – капіталовкладення в природоохоронні і ресурсозберігаючі заходи, грн. (117,98.108 грн/рік);
     і – термін впровадження природоохоронних і ресурсозберігаючих заходів, років.
Вартість зекономленого палива:

,                       (4.8)

 

де w – вартість палива (1 т нафти – 3000 грн., 1 м3 газу – 2 грн., 1 т вугілля – 900 грн., 1 т мазуту – 3700 грн.).
Плата за викиди забруднювальних речовин в навколишнє середовище [9]:

                                        (4.9)

де Мі - обсяг викиду забруднювальної речовини, т, де Мі(ангідриду сірчистого)=51000т, Мі(оксиду азоту)=15300т, Мі(окис вуглецю)=93500т, Мі(пилу)=17000т.
    Нбі - норматив збору за тонну і-ої забруднювальної речовини, грн/т (табл. 4.1);

Таблиця 4.1 – Нормативи збору за викиди забруднювальних речовин [9]


Назва забруднюючої речовини

Норматив збору, грн/т

Азоту оксиди

80

Аміак

15

Ангідрид сірчистий

80

Вуглецю окис

3

Вуглеводні

4,5

Тверді речовини

3

Кнас - коригувальний коефіцієнт, який враховує чисельність жителів населеного пункту (табл. 4.2);
Таблиця 4.2 – Значення коригувального коефіцієнту в залежності від чисельності населення [9]


Чисельність населення, тис.чол.

Коефіцієнт

До 100

1

100,1-250

1,2

250,1-500

1,35

500,1-1000

1,55

Понад 1000

1,8

Кф - коригувальний коефіцієнт, який враховує народногосподарське значення населеного пункту (табл. 4.3);

 

 

Таблиця 4.3 – Значення коригувального коефіцієнту в залежності від народногосподарського значення населеного пункту [9]


Тип населеного пункту

Коефіцієнт

Організаційно-господарські та культурно-побутові центри місцевого значення з перевагою аграрно-промислових функцій (райцентри, міста районного значення, селища та села)

1

Багатофункціональні центри, центри з перевагою промислових і транспортних функцій (республіканські та обласні центри, міста державного, республіканського, обласного значення)

1,25

Населені пункти, віднесені до курортних Автономної       Республіки Крим

1,65

        За формулою 4.9 знаходимо плату за викиди забруднювальних речовин в навколишнє середовище:

=

 За формулою 4.8 знаходимо вартість зекономленого палива:

За формулою 4.7 розраховуємо чистий дохід від впроваджених природоохоронних і ресурсозберігаючих заходів у Вінницькій області:


Завдання 4. Розраховуємо об’єм відходів лісу, необхідних для повного заміщення органічного палива у вінницькій області [6]:

,                                                            (4.10)

де Еліс. – кількість енергії, яка виділяється при спалюванні 1 м3 відходів лісу (4,93 МДж/м3).

 

 

ВИСНОВКИ

         В курсовому проекті охарактеризовано екологічні аспекти використання  альтернативних джерел енергії. Показано, що основною проблемою для людства все більше стає екологія, при чому ми ж самі “ копаємо собі могилу “. Але в наших руках – наше майбутнє.
         На сьогодні головним джерелом енергії служить викопне паливо, спалювання якого руйнує навколишнє середовище і викликає зміну клімату. Cпираючись на статистичні дані традиційних джерел енергії ми можемо побачити, що їх залишилося лише на кілька десятків років. Тим більше, що зараз вони дуже подорожчали. Саме тому спеціалісти все активніше шукають  можливості використання біопалива як альтернативного джерела енергії.
Роглянувши результати впровадження альтернативних палив у Вінницькій області ми можемо зробити висновок, що це не так уже й дорого. Прсто потрібно заохочувати підприємців використовувати альтернативні палива або ж піднімати штрафи при забрудненні навколишнього середовища традиційними джерелами палива.
Енергозбереження є важливим енергетичним потенціалом держави. Прогнозований потенціал енергозбереження України складатиме у 2030 році 318,4 млн. т у.п., що майже у 1,5 рази перевищує існуючий рівень споживання первинної енергії. Впровадження заходів технологічного та структурного енергозабезпечення дозволить на 51,3 % зменшити рівень енергоспоживання у 2030 році – з 621 млн. т у.п. за існуючим рівнем енергоефективності, до 302,7 млн. т у. п. за прогнозованим рівнем енергоефективності. Тобто, майже трьохкратне зростання ВВП у період до 2030 року обійдеться зростанням споживання енергії лише у 1,5 рази.
Прогнозується значне зростання частки  абсолютних показників використання відновлюваних і нетрадиційних джерел енергії із додержанням принципових засад Зеленої книги «Європейська стратегія стабільної, конкурентоздатної та безпечної енергетики». На рівні 2030 року розвиток НВДЕ забезпечить заміщення 57,73 млн.т у.п., що складає 19% сумарного рівня споживання первинної енергії.
         У цьому проекті ми намагалися показати перспективність широкого застосування нетрадиційних джерел енергії. Вони є екологічно чистими, що надзвичайно важливо для оздоровлення повітряного та водного басейнів.

 

 

 

ПЕРЕЛІК ЛІТЕРАТУРНИХ ДЖЕРЕЛ

  • Будинок „ нуль енегії ”… тому що земля і сонце не виставляють рахунків : 36 статей/ Укладач О.Б. Денис. – Львів : ЕКОінформ, 2008. – 124 с.
  • Жовтянський В.А. Ключові проблеми енергозбереження у розрізі енергетичної стратегії України. Тези доповідей міжнародної науково–технічної конференції „ Енергоефективність – 2002 ”. – К.: Навчальна книга, 2002. С 30 – 40.
  • Злобін Ю.А. Основи екології.- К.: Лібра, 1998. – 249.
  • Корсак К.В., Плахотнік О.В. Основи екології, - К.: МАУП, 2000. – 238 с.
  • Наукове забезпечення сталого розвитку сільського господарства. Лісостеп. Київ – 2004 р. 2 томи.
  • Офіційний сайт Міністерства охорони навколишнього середовища www.mern.gov.ua
  • Балацький О.Ф. Охорона навколишнього середовища. - К.: Знання,  1977. – 11 с.
  • Брайон А.В., Гордецкий А.В., Сытник К.М. Биосфера, экология, охрана природы. – К.: Лыбидь, 1992. – 523.
  • Григорьев А.А. Экологические уроки прошлого и современности. – Л.: Наука, 1991. – 47с.
  • Каталог. Нормы предельно допустимых концентраций вредных примесей в атмосферном воздухе: В 2 Ч. – К.: МОЗ Украины, Украинский Центр Государственного Санитарно–эпидемилогического контроля, 1996. – Ч. 1. – 23 с.; Ч. 2. – 24 с.
  • Забарний Г.М., Шурчков А.В. Енергетичний потенціал нетрадиційних джерел енергії України. К., 2002 р..
  • Національний аграрний університет. books.nauu.kiev.ua
  • Кефлит Г. Тревога в 2000 году: бомба замедленного действия на нашей планете. – М.: Мысль, 1990. – 179 с.
  • Волошин І. М. Методика дослідження проблем природокористування. — Львів: ЛДУ, 1994. — 160 с.
  • Соціалістична партія України – офіційний сайт spu.netagencu.com.ua
  • Екологія і закон: Екологічне законодавство України. У 2-х кн./ Відповідальний редактор док. юрид. наук, професор, акад. Андрейцев В. А. — К.: Юрінком їнтер, 1997. — 704 с.
  • Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии: Пособие для проведения лабораторного практикума / Сост. Хахалева Л. В. – Ульяновск, 2007. – 21 с.
  • Порядок встановлення нормативів збору за забруднення навколишнього  природного середовища і стягнення цього збору, затверджений постановою КМУ № 303 від 1.03.1999 р.

 

 

 

Додаток Б

Технологій для виробництва біодизелю

 

Рисунок Б.1 – Циклічна технологія з каталізатором для виробництва біодизелю

 

 

 

 

 

 

 

Продовження додатку Б

 

Рисунок Б.2 – Багатореакторна безперервна технологія виробництва біодизелю

 

Скачати

Види навчальних матеріалів: 
Оцінка: 
0
No votes yet