Міністерство освіти і науки україни
Кам'янець-подільський національний університет імені Івана Огієнка
Природничий факультет
Кафедра географії та методики її викладання
Курсова робота
Вирішення глобальних енергетичнихпроблем на прикладі країн Європи
Студентки 4 курсу
Степанюк Ольги Миколаївна
Науковий керівник:
Карбовська Жанна Анатоліївна
Кам’янець-Подільський
2009
Зміст
Вступ
1. Проблеми енергозбереження і енергобезпеки. Енергетичні відносини
1.1 Проблема енергозбереження
1.2 Енергетичної безпеки
1.3 Енергетичні відносини країн ЄС
2. Вирішення енергетичних проблем альтернативним шляхом на прикладі країн Європи
2.1 Природне електропаливо Данії
2.2 Сонячна енергія. Іспанія
2.3 Геотермальна енергетика. Ісландія
2.4 Досвід Польщі вирішення енергетичної проблеми
Висновок
Список використаної літератури
Вступ
Актуальність дослідження. Розвиток людського суспільства нерозривно пов’язаний з використанням природних ресурсів нашої планети, з споживанням різних видів енергії в все зростаючих масштабах. Усі здобутки сучасної цивілізації - величезна різноманітність товарів, різний за швидкістю і комфортом транспорт, космічні польоти і т.д. - можливі завдяки тій величезній кількості штучної енергії, яку виробляє людство.
В основі виробництва теплової та електричної енергії лежить процес спалювання копалин енергоресурсів –вугілля, нафти, газу.
Масштаб добутку та витрачання копалин енергоресурсів, металів, споживання води, повітря для виробництва необхідної людству кількості енергії величезний, а запаси ресурсів, обмежений.
Особливо гостро стоїть проблема швидкого вичерпування запасів органічних природних енергоресурсів, так як більшість ресурсів не відновлюється, по крайній мірі, в помітній кількості. Науково - технічний прогрес визначається розвитком енергетики країни. Енергетика - найважливіша галузь народного господарства, яка охоплює енергетичні ресурси, вироблення, перетворення, передачу та використання різноманітних видів енергії. Це основа економіки країни.
Подальше загострення проблем енергетичної безпеки змусило країни ЄС знову повернутися до проблем енергозабезпечення. Один з головних напрямів вирішення проблеми енергозабезпечення країн ЄС пов'язують з розвитком нетрадиційних та відновлюваних джерел енергії та високою енергоефективністю споживання.
Для досягнення таких цілей безумовно важливо мати загальну схему стратегічного обзору енергетики ЄС та визначити для всіх країн єдину стратегічну ціль, яка б збалансувала і вимоги сталого розвитку та використання енергії, конкурентоспроможність та безпеку енергозабезпечення, як то – забезпечення створення мінімально необхідного рівня загальної інфраструктури ЄС за рахунок використання надійних енергозберігаючих джерел та джерел енергії з мінімальними викидами вуглецю. Наявність такої стратегічної цілі забезпечить країнам ЄС як свободу в виборі різних джерел енергії, так і створення такої структури енергетики, яка дозволить виконати поставлені завдання та забезпечити в цілому енергетичну безпеку.
Звісно, проблема енергозбереження і енергетичного використання гостро пов’язана з географічно – політичним положення країни. Адже саме її розташування визначається наявність паливно – енергетичного комплексу.
При впровадженні і використанні альтернативних джерел енергії варто враховувати ті кошти, які будуть витрачені на реалізації проекту, кошти, які будуть заощадженні і ті, які принесуть чистий прибуток. Варто також звернути увагу на екологічність і шляхи реалізації виробленої електроенергії.
Отже, при впровадженні і використанні альтернативних джерел енергії дуже важливо враховувати всі аспекти за яких ці носії зможуть повністю себе реалізовувати і працювати надійно впродовж багатьох років.
Мета роботи: вивчення вирішення глобальної енергетичної проблеми на прикладі окремих країн Європи
Згідно мети курсової роботи постають такі завдання:
- вивчити проблеми енергозбереження і енергетичної безпеки;
- дослідити альтернативні джерела електроенергії, дати їм коротку характеристику і описати ефективність їх праці на прикладі окремих країн Європи;
- дослідити альтернативні джерела електроенергії, як екологічно чистих носіїв енергії, зважаючи на глобальну екологічну проблему.
Предмет дослідження: електроенергетика світу.
Об’єкт дослідження: альтернативні джерела енергетики країн Європи.
Обсяг роботи: курсова складається зі вступу, двох розділів, висновку та списку використаної літератури. Містить 27 сторінок.
1. Проблеми енергозбереження і енергетичної безпеки
1.1 Проблема енергозбереження
Енергоефективність та енергозбереження є пріоритетними напрямами енергетичної політики більшості країн світу. Це обумовлено вичерпанням невідновлювальних паливно-енергетичних ресурсів, відсутністю реальних альтернатив їх заміни, наявністю ризиків при їх виробництві і транспортуванні. В останній час ці чинники набувають все більшого значення у зв'язку із загальною нестабільністю у регіонах видобутку паливно – енергетичних ресурсів, напругою на паливно-ресурсних ринках та несприятливими прогнозами щодо подальшого зростання цін на енергоресурси. Розвинені країни світу, у першу чергу, країни ЄС, які вже досягли значних успіхів у вирішенні проблем енергоефективності, продовжують пошук нових джерел енергозабезпечення та розробку заходів щодо енергозбереження. З огляду на ситуацію, що сьогодні складається, вирішення цих проблем буде відбуватися в умовах загальної нестабільності в світі, у тому числі і на паливно-ресурсних ринках, несприятливих прогнозів щодо подальшого зростання цін на енергоресурси та незначних іноземних інвестицій у вітчизняну економіку. Досвід розвинутих країн вказує на необхідність державного регулювання процесами енергозбереження та проведення цілеспрямованої державної політики. Тільки держава шляхом виваженої законодавчої, гнучкої цінової, тарифної та податкової політики може забезпечити дієздатність фінансового механізму енергозбереження.
Основними принципами такої політики повинні стати:
1. пріоритет підвищення ефективності використання паливно-енергетичних ресурсів над зростанням обсягів їх видобутку й виробництва теплової та електричної енергії;
2. відповідність політики загальним ринковим перетворенням в країні;
3. пріоритетність забезпечення безпеки здоров'я людини, соціально-побутових умов її життя, охорони навколишнього середовища при видобутку, виробництві, переробці, транспортуванні та використанні паливно-енергетичних ресурсів та (або) енергії;
4. здійснення державного регулювання у сфері енергозбереження, в першу чергу, контролю виконання законів, нормативів та прийнятих рішень; необхідність економічної підтримки енергозбереження, стимулювання використання відновлювальних джерел енергії;
5. обов'язковість вірогідного обліку паливно-енергетичних ресурсів, що виробляються та споживаються;
6. системний підхід в енергозбереженні;
7. реалізація інформаційної, освітньої та науково-дослідницької діяльності у сфері енергозбереження.
Інші переваги енергозбереження складаються у зменшенні техногенного навантаження на навколишнє середовище: зменшення обсягів викидів СО2
у 2020 році може досягти 207 млн. т, що поліпшить умови життя населення країни, а також забезпечить можливість торгувати квотами і одержувати додаткові дивіденди на впровадження новітніх технологій і взагалі на соціально-економічний розвиток країни. Крім того, енергозбереження в енергетиці дозволить зекономити у 2020 році близько 323 млрд. кВт год. електроенергії, що дозволить не вводити в експлуатацію електрогенеруючих потужностей у 37 ГВт і зменшити потреби в інвестиціях для галузі на 74 млрд. дол.
1.2 Енергетична безпека
Енергетична безпека держави [1]- це стан готовності паливно-енергетичного комплексу країни щодо максимально надійного, технічно безпечного, екологічно прийнятного, економічно ефективного та обґрунтовано достатнього енергозабезпечення економіки держави й населення, а також щодо гарантованого забезпечення можливості керівництва держави у формуванні і здійсненні політики захисту національних інтересів у сфері енергетики без зовнішнього і внутрішнього тиску. Виходячи з такого визначення енергетичної безпеки можна виділити наступні її складові: енергозабезпечення, енергетичну незалежность, екологічну прийнятність та соціальну стабільність. Необхідно зазначити, що характер поділу на складові є дещо умовним, тому деякі механізми та стратегічні пріоритети забезпечення енергетичної безпеки будуть загальними для різних її складових. Це цілком зрозуміло в зв'язку із багатоплановістю самого поняття енергетичної безпеки, тісним зв'язком та взаємним впливом різних її складових. На сучасному етапі основними реальними та потенційними загрозами енергетичній безпеці світу є неефективність використання паливно-енергетичних ресурсів, відсутність активної політики енергозбереження, недостатні темпи диверсифікації джерел постачання енергоносіїв, низький рівень екологічної прийнятності енергетичного виробництва та соціальні конфлікти в сфері енергетичного виробництва та енергопостачання населення.
На саміті великої вісімки в Санкт-Петербурзі в липні 2006 році [2], який саме і був присвячений розгляду проблем енергетичної безпеки, було визначено, що енергоресурси мають критичне значення для поліпшення якості життя та розширення можливостей, які відкриваються для громадян країн світу – як розвинутих, так і тих що розвиваються. Тому забезпечення ефективного, надійного та екологічно безпечного енергопостачання за цінами, які відображають фундаментальні принципи ринкової економіки, є головним завданням для всіх країн та всього людства. У зв'язку з глобальним характером цих проблем та зростаючим взаємозв'язком між країнами-виробниками, транзитерами та державами-споживачами енергоресурсів необхідно розвивати партнерські відносини між усіма зацікавленими сторонами з метою поліпшення глобальної енергетичної безпеки. Країни ЄС, маючи значний рівень енергетичної залежності (~ 50%), в повній мірі відчувають нові енергетичні реалії, що знайшло своє відображення в новій Зеленій книзі "Європейській стратегії сталої, конкурентоспроможної та безпечної енергетики" [3]. В ній були визначені дискусійні питання та запропоновані можливі дії на Європейському рівні, зазначається, що не зважаючи на пріоритетність національних інтересів, залишається необхідність спільних дій, що в світі глобальної взаємозалежності енергетична політика окремих держав повинна проводитися в рамках загального Європейського простору. Така загальна енергетична політика Європи повинна мати три головні цілі:
- сталість: передбачає переважну розробку конкурентоспроможних джерел енергії з низьким вмістом вуглецю, особливо альтернативного транспортного пального, регулювання енергоспоживання Європи, призупинення негативних змін клімату та поліпшення якості повітря
- конкурентоспроможність: відкриття енергетичних ринків повинно бути вигідним як для споживачів, так і всієї економіки в цілому, та таким що сприяє інвестуванню в чисте виробництво енергії та підвищенню рівня енергоефективності (це зайвий раз підкреслює важливість та значимість цінової та тарифної політики держав), зниженню впливу надвисоких цін на енергоносії на економіку ЄС та її громадян і використанню найновітніших сучасних енергетичних технологій;
- безпека енергозабезпечення: вирішення проблеми зростаючої залежності країн ЄС від імпортованих енергоносіїв передбачає використання комплексного підходу – зниження попиту, диверсифікація структури енергетики ЄС зі збільшенням використання конкурентоспроможних локальних та поновлюваних джерел енергії (диверсифікація видів палива), а також диверсифікації джерел та шляхів постачання імпортованих енергоносіїв, створенню бази, яка буде сприяти залученню інвестицій для задоволення зростаючого попиту на енергоносії, підвищення готовності ЄС до реагування на кризові ситуації, поліпшення умов для європейських компаній, які намагаються отримати доступ до світових енергоресурсів, та забезпечення доступу до енергоносіїв усіх фізичних та юридичних осіб.
Для досягнення таких цілей безумовно важливо мати загальну схему стратегічного обзору енергетики ЄС та визначити для всіх країн єдину стратегічну ціль, яка б збалансувала і вимоги сталого розвитку та використання енергії, конкурентоспроможність та безпеку енергозабезпечення, як то – забезпечення створення мінімально необхідного рівня загальної інфраструктури ЄС за рахунок використання надійних енергозберігаючих джерел та джерел енергії з мінімальними викидами вуглецю. Наявність такої стратегічної цілі забезпечить країнам ЄС як свободу в виборі різних джерел енергії, так і створення такої структури енергетики, яка дозволить виконати поставлені завдання та забезпечити в цілому енергетичну безпеку.
Для Європи визначені наступні головні загрози енергетичній безпеці [3], а саме:
- термінова потреба в інвестиціях (тільки Європі для задоволення існуючого попиту на енергію та відновлення старіючої інфраструктури потрібні інвестиції порядку одного трильйона євро впродовж наступних 20 років);
- зростання залежності від імпорту (якщо внутрішня енергетика не стане конкурентоспроможнішою в наступні 20-30 років, то 70% енергетичних потреб Євросоюзу будуть задовольнятися імпортованими паливно-енергетичними ресурсами (сьогодні цей рівень складає 50%, при цьому деякі регіони постачання ПЕР знаходяться в зонах нестабільності, очікується збільшення споживання газу в значних обсягах);
- концентрація головних запасів ПЕР в декількох країнах (на сьогодні близько половини обсягів споживаного в ЄС газу постачається з трьох країн (Росія, Норвегія та Алжир), а існуючі тенденції дозволяють прогнозувати зростання цієї частки до 80 % в наступні 25 років);
- зростання глобального попиту на ПЕР (очікується, що цей попит зросте до 2030 року приблизно на 60 %, при цьому його зростання на нафту становитиме близько 1,6 % на рік);
- зростання цін на нафту та газ (за останні два роки ціни на нафту та газ майже подвоїлися, а на електроенергію також значно зросли, що є дуже обтяжливим для споживачів, але водночас стимулює підвищення енергоефективності та інноваційний розвиток);
- суттєве потепління (за розрахунками викиди парникових газів вже викликали потепління на 0,600
С, а неприйняття відповідних запобіжних заходів може призвести до підвищення температури на 1,4 – 5,80С до кінця сторіччя, що матиме серйозні наслідки для економік та екосистем як ЄС, так і інших регіонів світу);
- недостатній розвиток конкурентоспроможних європейських енергетичних ринків (тільки існування таких ринків здатне забезпечити громадянам та підприємствам ЄС безпеку постачань та більш прийнятні ціни. Досягнення цієї мети потребує розвинутих взаємозв'язків, ефективного законодавства, встановлення та застосовування на практиці регуляторних рамок, в тому числі і правил співтовариства щодо конкуренції, але консолідація енергетичного сектору повинна мати ринкову природу).
Таким чином Зелена книга, визначивши шість ключових напрямків пошуку відповідей на сучасні виклики, націлює ЄС на створення та ефективну реалізацію спільної енергетичної політики. Сучасні виклики ставлять перед країнами ЄС передусім фундаментальне питання про їхню єдність щодо розробки нової, загальної Європейської стратегії в галузі енергетики, про готовність додержуватися головних принципів, на які спиратиметься така стратегія (сталість, конкурентоспроможність та безпека).
Подальше загострення проблем енергетичної безпеки змусило країни ЄС знову повернутися до проблем енергозабезпечення. Один з головних напрямів вирішення проблеми енергозабезпечення країн ЄС пов'язують з розвитком нетрадиційних та відновлюваних джерел енергії та високою енергоефективністю споживання. В той же час, такий аспект забезпечення енергетичної безпеки як диверсифікація джерел постачання енергії для Європи все ще не став головним. Не вирішено питання наскільки Європа повинна залежати від свого головного постачальника енергоресурсів – Росії. Частка "Газпрому" в енергозабезпеченні ЄС складає більше 25 %, в країнах колишнього СРСР вона сягає від 50 % до 100 % загальних національних потреб в природному газі. На даний час Європа задовольняє власні потреби в головних енергоресурсах за рахунок їх власного видобутку на 50 %, а до 2030 року передбачається що такий показник зменшиться до 35 %.
1.3 Енергетичні відносини країн Європи
Позиції європейських країн стосовно шляхів вирішення проблеми енергетичної залежності розходяться. Деякі країни, а це в першу чергу Німеччина, бажають як і раніше мати довгострокові контракти на постачання енергоресурсів з Росії. Інші країни вважають більш актуальним питання диверсифікації джерел постачання енергоресурсів, що дозволить їм мати більш сильні позиції у відносинах з Росією: "диверсифікація посилює позицію на перемовинах". Тим більше, що на думку дослідницької служби конгресу США [4], в останні роки Росія маніпулює потоками постачання нафти та газу, які спрямовані в Європу. Проблеми забезпечення енергетичної безпеки для країн СНД є достатньо складними та заплутаними. Значною мірою вони пов'язані з монопольною залежністю постачання ПЕР від Росії, яка склалася за часів СРСР. Подальші відносини відбуваються за двома головними варіантами.
Перший, пов'язаний з намаганнями країн споживачів енергоресурсів позбутися монопольної залежності від Росії. В більшості випадків така їх позиція призводить до значного підвищення цін на ПЕР, що постачаються з Росії, та певних обмежень щодо самих обсягів постачання. В умовах значного підвищення світових цін на головні ПЕР це є потужним ударом по економіці і політичних елітах таких країн. В той же час, такі дії мають не тільки ефект крайнього загострення відносин між країнами, які намагаються вийти з-під російського впливу, а можуть призвести до втрати політичних союзників. Це вже відбувається у відносинах між Росією та Азербайджаном, Грузією.
Інший можливий варіант енергетичних відносин пов'язаний з відмовою від економічних принципів їх побудови. Тобто будується таким чином, що саме політика визначає економіку (наприклад - Білорусь). В той же час, як показує досвід відносин між Росією і Білоруссю, штучне культивування таких непрозорих в економічному плані взаємовідносин веде в стратегічній перспективі до політичної нестабільності та до небажання (або навіть неспроможності) вирішувати конфлікти, що виникають, в тому числі і проблеми забезпечення енергетичної безпеки, на загальновизнаних економічних принципах. Ще одним негативним моментом таких відносин можна вважати поступову часткову, або повну втрату контролю над власними енергетичними ринками та енергетичними активами, в тому числі і транзитними активами.
Слід зазначити, що процеси, які відбуваються в більшості країн СНД, проходять в руслі поступового переходу до конкуренції в енергетичній сфері та поступового відходу країн від російського домінування. Росія, в свою чергу, шляхом масштабного будівництва нових транспортних шляхів постачання енергоресурсів, які минають будь-які транзитні країни, та поступовому розвитку технологій виробництва і транспортування зрідженого природного газу, вирішує проблему диверсифікації типів та джерел енергоресурсів.
Таким чином, і Росія, і інші пострадянські країни поступово приходять до визнання необхідності переходу енергетичних відносин до єдиних, прозорих економічних принципів енергетичних взаємовідносин, що можна вважати основою забезпечення енергетичної безпеки. Однак в більшості випадків такі процеси відбуваються достатньо складно, з намаганнями розв'язати протистояння не тільки економічними, а і політичними методами, що не сприяє підвищенню рівня енергетичної безпеки. В той же час, як показано в роботі [6], Росія і ЄС мають спільну позицію щодо забезпечення енергетичної безпеки, саме як спільної відповідальності залежних один від одного виробника та споживача енергоресурсів. Країни ЄС намагаються гарантувати таку відповідальність з боку Росії прямим доступом своїх компаній до її енергетичних активів та компенсувати його відповідними інвестиційними коштами, оскільки Росія бачить в цьому економічну неадекватність такого роду гарантій і вимагає прямого доступу до активів розподілу енергетичних потоків – доступу до внутрішніх енергетичних ринків країн ЄС, що, на її погляд, і повинно забезпечити високий рівень інтеграції Росії і ЄС. Але практика дій Росії щодо країн СНД (України та Білорусі) свідчить, що посилення енергозалежності породжує ще більшу кількість проблем, тобто, якщо за існуючого рівня взаємозалежності виникають загрози енергетичній безпеці, то при його підвищені уникнути їх тим більше неможливо.
2. Вирішення енергетичних проблем на прикладі країн Європи
2.1 Природне електропаливо Данії
Данія, одна з найдавніших держав Північної Європи. До її складу також входять Фар’єрські острови і Гренландія. Столиця держави - місто Копенгаген.
Площа Данії складає близько 43 тис. кв. км., а населяє її 5,12 млн. чоловік. Це одна з найменших європейських країн.
На кожного жителя Данії припадає 0,6 кВт встановленої потужності електростанцій. Іншими словами, країна посідає перше місце у світі за цим показником. Водночас у Данії розповсюджені технології з використанням екологічно чистих джерел енергії, які відновлюються у сільськогосподарському секторі. Інформація про їх розвиток міститься на веб-сайті Фолькецентру – першого в Данії демонстраційного центру відновлюваної енергетики.
Невеликими проектами в галузі поновлюваної енергетики (ПЕ) у сільськогосподарському секторі Данії вважаються такі, які передбачають використання біологічного газу та енергії вітру. Нині в країні також дуже актуальними є технології зі спалювання соломи, дерев’яних стружок і тріски для виробництва теплової енергії.
Біологічний газ. Установлена потужність енергетичних генераторів, здебільшого, коливається в межах від 200 до 500 кВт. Щоб агрегат працював, треба спалити близько 1500-2000 м3 біогазу щодня. На установках змонтовані великі цистерни обсягами від 600 до 1000 м3. За останні роки з’явилося дуже багато нових біогазових установок. Нині в Данії працюють близько 50 біогазових станцій.
Олія. Її виробництво для одержання палива посідає друге місце. Це нова для Данії галузь. У фермерів є спеціальні преси, за допомогою яких вони виготовляють концентрати cakes – корм для тварин. Спочатку з ріпаку одержують олію, а потім з відходів роблять концентрати. Таким чином, фермери вирощують рапс, переробляючи його, отримують концентрований корм і екологічно чисте паливо, яке використовують у системах опалення, а також для заправлення тракторів і автомобілів, що експлуатуються у фермерських господарствах.
Треба зауважити, що з ріпаку одержують не біодизельне паливо, а натуральну олію (НО). А для використання НО треба модифікувати диз
Деревні гранули. Це комерційний продукт. Їх використовують у багатьох країнах. Гранули до Данії імпортують з Канади, Естонії, Білорусі. Також сировину постачають і з деяких датських заводів.
Деревна тріска. Спалюють її у великих печах (з таким матеріалом важче працювати на міні-агрегатах). Тепло використовується переважно для систем центрального опалення. Обігрівається не одна ферма чи будинок, а кілька. Гранули також роблять із деревного пилу, що утворюється при розпилюванні деревини на меблевих фабриках. Пил – дешевше паливо.
Датський уряд вважає, що знань і досвіду в застосуванні відновлюваних джерел енергії в країні накопичено досить і жодна подальша протекційна політика у цій сфері не потрібна. Скасовані всі програми з розробки технологій і застосування ВДЕ: уряд не вважає потрібним і далі займатися цим питанням. Причина дуже проста: він хоче реанімувати стару промисловість і зробити її лідером у виробництві енергії. Успіх же від застосування ВДЕ величезний і очевидний – половина потреби країни в електроенергії покривається якраз за рахунок їхньої роботи. Це означає, що незалежні виробники постачають нині половину всієї необхідної для країни електроенергії. У цьому і полягає проблема.
Крім того, успіх Данії в інших країнах може мати негативний ефект. Нові оператори, кооперативи й компанії, що виробляють електроенергію за рахунок ВДЕ, автоматично стають конкурентами компаній-монополістів. Останні втрачають половину своїх доходів та замовників, тому, природно, вони намагаються втримати свою частку на ринку будь-якими чином.
2.2 Сонячна енергія Іспанії
Іспанія розташована на південному заході Європи і займає приблизно 5/6 території Піренейського півострова, а також Балеарські та Пітиузькі острови в Середземному морі, Канарські - в Атлантичному океані. Площа країни - 503 тис. км2.
На сході і півдні країна омивається Середземним морем, на заході - водами Атлантичного океану.
Іспанія має сухопутні кордони з Францією, Португалією, Андоррою й англійською колонією Гібралтар. Країна знаходиться на перетині важливих морських і повітряних шляхів, що зв'язують Європу з Африканським і Американським континентами. Значна частина країни вкрита плоскогір'ями і гірськими хребтами, навколо яких розміщуються рівнини і низовини. Ліси займають тільки 10 % території Іспанії, що створює оптимальні умови для запровадженні і використання сонячної енергії.
У більшості людей сонячна електроенергетика асоціюється, насамперед, із сонячними фотоелектричними батареями. Однак уже багато років використовуються теплообмінні елементи із селективним світлопоглинальним покриттям. Речовини, що його утворюють, мають властивість поглинати практично всю спрямовану на них сонячну енергію (до 97%) при вкрай незначному власному тепловому випромінюванні (3-4%). Якщо ізолювати такий елемент від охолодження зовнішнім повітрям, то завдяки звичайному сонячному освітленню - неконцентрованому! - поверхня елемента здатна нагрітися до 200 0С і більше. Можливість теплообмінних елементів із селективним світлопоглинальним покриттям нагріватися до настільки високих температур відкриває широкі перспективи для створення сонячних парових "котлів" і на їхній основі - паротурбінних енергетичних установок. Інакше кажучи, подібні перетворювачі сонячного випромінювання можна використовувати для одержання водяної пари з параметрами, що дають змогу організувати ефективний термодинамічний цикл у звичайній паровій турбіні. Коефіцієнт корисної дії такої сонячної паротурбінної установки становить 15-20%, тобто, порівнянний із ККД фотоелектричних батарей. Водяна пара нагрівається при контакті з поглинальною оболонкою. Для водяної пари при атмосферному тиску на рівні моря температура насичення дорівнює 100 0С, тому водяна пара усередині балона при температурі 130-150 0С є перегрітою. Якщо в перегрітій водяній парі розпорошувати воду, вона випаровується. Саме таким простим і ефективним способом відбувається генерація пари усередині балона. Якщо в перегрітій водяній парі розпорошувати воду, вона випаровується. Саме таким простим і ефективним способом відбувається генерація пари усередині балона.
З балона пару гнучким паропроводом подають до парової турбіни, а, виходячи з турбіни, вона перетворюється в конденсаторі у воду. З конденсатора воду насосом знову подають усередину балона, де вона розпорошується й випаровується при контакті з перегрітою водяною парою. Гарячої водяної пари у балоні досить для безперебійної роботи парової турбіни в темний час доби. Через витрату пари й охолодження балона за ніч піднімальна сила аеростата зменшиться всього на 10-20%, що мало вплине на його висоту. У денний час у результаті нагрівання сонячним випромінюванням запас пари буде відновлюватися. Потужність турбогенератора можна змінювати протягом доби відповідно до потреб споживача. При діаметрі балона понад 100 м піднімальну силу водяної пари, що є усередині балона, досить для підіймання конструкції в повітря. Можливі кілька типів сонячних аеростатних електростанцій залежно від способу їхнього розміщення:
1. Аеростатні електростанції
2. Наземного й морського базування
3. Високогірного й висотного базуванняю
На півдні Іспанії відкрита найбільша у світі станція, що виробляє електрику з енергії сонця. Сонячна фотогальванічна електростанція є установкою, що складається з 100 тис. панелей. Займана станцією площа - 500 тис. кв. м, що відповідає площі 70 футбольних полів. Втім, спорудження помітно тільки поблизу - у висоту установка не перевищує трьох метрів, ховаючись серед дерев. Проект в іспанській провінції Аліканте реалізувала німецька фірма "City Solar". Повна потужність електростанції, що передбачається досягти влітку цього року, складе 30 млн. квт/годину електроенергії на рік. Цього вистачить для постачання електрикою 12 тис. родин. Ще одне порівняння: електростанція з такою потужністю, але яка працює на вугіллі, щорічно викидала б в атмосферу 30 тис. тонн вуглекислого газу. Сонячна не викидає нічого. Автори проекту, який обійшовся у 150 млн. євро, вибрали для будівництва долину Бенейксама. Вона, на їх думку, є ідеальним місцем для цього об'єкта, оскільки там буває не менш 300 сонячних днів на рік. Крім того, відзначає газета, у долині дуже часто дує вітер, що прохолоджує панелі. Тим часом, саме проблема охолодження сонячних батарей є однієї з головних для подібного роду пристроїв, особливо, улітку. В Іспанії, де, як відомо, не існує великої недостачі сонячного тепла, виробництво екологічно чистої енергії не дуже розвинено. Однак влада цієї країни вже оголосили, що після проекту в Аліканте будуть побудовані й інші подібні об'єкти. Поки ж уряд має намір субсидіювати діяльність нової електростанції. Варто також сказати, що їй недовго призначено бути найбільшою у світі. Через кілька місяців ще більш масштабна сонячна електростанція буде відкрита по сусідству - у Португалії.
2.3 Геотермальна енергетика Ісландії
Республіка Ісландія держава в Європі, на однойменному острові на півночі Атлантичного океану. Площа близько 103 тис км2
. Населення 292,8 тис чоловік (2004). Столиця - місто Рейк'явік. Острів Ісландія утворився відносно недавно в результаті вулканічної діяльності, що не утихла до теперішнього часу. Велику його частину займають вулканічні плато, місцями покриті льодом (висота 400-800 м), над якими підносяться гірські масиви з багаточисельними вулканами. На території країни є досить багато геотермальних джерел, що утворені внаслідок діяльності вулканів. Уряд країни вдало використовує енергії джерел і перетворює її для вироблення електроенергетики для населення .
Геотермальна енергія – це тепло Землі, яке переважно утворюється внаслідок розпаду радіоактивних речовин у земній корі та мантії. Температура земної кори углиб підвищується на 2,5-3 °С через кожні 100 м ( так званий геотермальний градієнт).Так, на глибині 20 км вона складає близько 500 °С, на глибині 50 км - порядку 700...800 °С. У певних місцях, особливо по краях тектонічних плит материків, а також у так званих "гарячих точках", температурний градієнт вище майже в 10 разів, і тоді на глибині 500-1000 метрів температура порід сягає 3000С. Однак і там де температура земних порід не така висока, геотермальних енергоресурсів цілком достатньо. Для отримання теплоти, акумульованої в надрах землі, її спочатку треба підняти на поверхню. Для цього бурять свердловини і, якщо вода досить гаряча, вона піднімається на поверхню природним чином, за нижчої температури може знадобитися насос. Геотермальні води – екологічно чисте джерело енергії, що постійно відновлюється. Воно суттєво відрізняється від інших альтернативних джерел енергії тим, що його можна використовувати незалежно від кліматичних умов і пори року. Є два види геотермальних станцій: перші для генерування струму використовують пару, другі - перегріті геотермальні води. У перших суха пара зі свердловини надходить у турбіну або генератор для вироблення електроенергії.. На станціях іншого типу використовуються геотермальні води температурою понад 190оС. Вода природним чином підіймається вгору свердловиною, подається в сепаратор, де внаслідок зменшення тиску частина її кипить і перетворюється на пару. Пара спрямовується в генератор або турбіну і виробляє електрику. Це найбільш поширений тип геотермальної електростанції. Значні масштаби розвитку геотермальної енергетики в майбутньому можливі лише в разі одержання теплової енергії безпосередньо з гірських порід. У цьому випадку в місцях, де знайдено сухі гарячі скельні породи, бурять паралельні свердловини між якими утворюють систему тріщин. Тобто фактично формується штучний геотермальний резервуар, в який подається холодна вода з наступним отриманням пари або пароводяної суміші. Значні масштаби розвитку геотермальної енергетики в майбутньому можливі лише в разі одержання теплової енергії безпосередньо з гірських порід. У цьому випадку в місцях, де знайдено сухі гарячі скельні породи, бурять паралельні свердловини між якими утворюють систему тріщин. Тобто, фактично формується штучний геотермальний резервуар, в який подається холодна вода з наступним отриманням пари або пароводяної суміші. Одним Із перспективних напрямів розвитку геотермальної енергетики є створення комбінованих енерготехнологічних вузлів для отримання електроенергії, теплоти та цінних компонентів, що містяться в геотермальних теплоносіях. Геотермальні установки потребують зовсім невеликих ділянок землі, набагато менших, ніж необхідні під енергетичні установки інших типів. Вони можуть розміщуватися практично на будь-яких землях, включаючи сільськогосподарські угіддя. Якби можна було використовувати усього лише 1 % геотермальної енергії Земної кори (глибина 10 км), ми б мали у своєму розпорядженні кількість енергії, що у 500 разів перевищує всі світові запаси нафти і газу. У 2005 р. потужність електростанцій, що використовують геотермальні ресурси, в усім світі становила близько 8500 МВт. Очікується, що до 2010 р. цей показник перевищить 11000 МВт. Острів - один великий вулкан, сформований мільйони років тому. Геологічна еволюція зробила Ісландію відповідним місцем для збору геотермальної енергії. Пориста порода вбирає сотні міліметрів опадів щороку і підігріває їх в підземних надрах. Використовувати цю енергію не важко питання, воно полягає лише в тому, як пробурити свердловину і підвести гарячу рідину на поверхню до електростанції. Тоді, якщо електростанція запрацює, все як завжди: пара крутить турбіну, яка приводити в дію генератор. Більш ніж 50 країн використовують геотермальну енергію; в значній мірі усюди, де магма і вода стикаются в межах декількох кілометрів на поверхні. Ісландія займає 14-те місце в світі по наявності геотермальних ресурсів, але, в той же час, є найкрупнішим виробником цієї енергії на душу населення.
Минулою осені Ісландія увійшла до глибокої економічної кризи. Тепер ісландці економлять на всьому, включаючи енергоносії. Багато країн зараз починають використовувати джерела поновлюваної енергії — в основному це сонце і вітер — оскільки хочуть зменшити споживання вугілля і нафти. Ісландія ж почала упроваджувати екологічні технології, починаючи з нафтової кризи 1970-их років, коли її прогресивні жителі зрозуміли, що їх залежність від імпортованої енергії була слабкою крапкою.
Через десятиліття і $22 мільйони вкладень, ісландський проект глибокого буріння повинен в наступному місяці вдало використовувати надкритичну воду. Експерти дають 50 відсотків на успіх цього проекту. І якщо він запрацює, то зміг би виробляти таку ж кількість електроенергії як і невелика атомна електростанція.В даний час Ісландія використовує свій геотермальний потенціал всього на 20 відсотків від всього можливого. Аби вони експлуатували всі запаси острова лише звичайним способом, то могли б проводити до 20 Гігават під час електрики щорік — як три ядерні реактори.
Ісландія початку використовує геотермальну енергію з початку XX століття. На острові діють п'ять геотермальних електростанцій теплофікацій спільною електричною потужністю 420 Мвт, які проводять 26,5 % всій електроенергії в країні також 90 відсотків їх опалювання і гарячої води підігрівається за допомогою геотермальної енергії.
Але в такого крупного проекту є і серйозні проблеми і ризики. У гіршому разі, можливий викид і витік води під високим тиском, тоді нестримний потік рідини змете цілу бурову установку, що і трапилося на одному з ісландських проектів в 1999, тоді, із-за збою клапана використовуваного для ізоляції джерела в разі викиду, стався вибух, який залишив після себе воронку 30 метрів шириною. Можливо, також, що глибоководні води містять соляну кислоту, а ця рідина протягом декількох годин без проблем розплавить сталь. Також бур може наткнутися безпосередньо на магму, або пропустити надкритичну воду, тоді доведеться залишити цю ділянку і бурити у іншому місці.
Ісландія створила свій власний проект використання геотермічної енергії, який, можливо, стане прикладом для країн з подібним ландшафтом. Японія і Італія відкрито говорять про потенціал їх надкритичних вод, але Ісландія перша країна зробила великий крок в використанні геотермальної енергетики.
В Ісландії дуже великі запаси гідроенергії і геотермальні резерви. У 1904 році електрика прийшла до Ісландії з відкриттям 9 Квт гідроелектростанції на невеликій течії в рибальському місті Хафнарфьєрдур. У подальші три десятиліття потужності енергопостачання були встановлені в багатьох інших містах і великих селах, включаючи значну електростанцію на річці Еллідар в околицях столиці в 1922 році.
За законодавством, що діє з 1946 року державу отримало право споруджувати і вводити в експлуатацію електростанції потужністю більше 80 Квт, проте електростанції і різні потужності, що раніше введені в експлуатацію і знаходять у володінні місцевих властей продовжили свою роботу. Національна Енергетична Компанія (Ландсвіркьюн) була заснована в 1965 році, що знаходиться в спільному володінні в держави, міста Рейк'явіка і міста Акурейрі. Забезпечуючи Ісландію 93,3% всієї споживаної країною електрики через свою енергосистему НЕК побудувала по всій країні найкрупніші гідроелектростанції. І всі міста, села і ферми електрифіковані суспільними енергопотужностями.
Геотермічні ресурси до цих пір використовувалися для опалювання приміщень, оранжереї і плавальні басейни. Рейк'явік і ще два десятки по всій країні використовують це екологічно чисте і нове місцеве джерело опалювання, надаючи близько 86% населення геотермічним опалюванням приміщень. Гарячою водою Рейк'явік забезпечується з колодязів в самому місті і термальних територій Рейкира, 18 км. на північний захід, і Несявеллір в районі Хенгил, 35 км. на схід.
Більшість сільських шкільних центрів в країні розташовані поряд з гарячими джерелами де геотермічні води використовуються для обігріву будинків і спортивних споруд. Промислова утилізація геотермічної енергії - це досягнення останніх років.
У країні геотермальна пара також використовується для сушки морських водоростей, що йдуть потім в їжу і випаровування солі з морської води.
З 1980-х європейські енергокомпанії вивчають можливість здійснення масових проектів вироблення електроенергії в Ісландії для подальшого експорту її через підводний кабель. Деякі компанії передбачають встановлення подібних експортних потужностей до 2010 року. Зростаюча в світі думка про шкоду, що приносить навколишньому середовищу ядерними паливами і використанням інших природних копалин робить Ісландію в очах всього світу екологічним чистим новим джерелом енергії з конкурентоспроможністю її територій, що лише збільшується.
2.4 Досвід Польщі вирішення енергетичної проблеми
Польща могла б опалювати третину осель теплом із підземних гарячих джерел. Але "заважає" вугілля…
Місто Пижице, на північному заході Польщі неполадок Щецина. Зала розміром з тенісний майданчик заповнена великими трубами. Посередині стоїть теплообмінювач. Енергія гарячої води з-під землі звідси потрапляє в міську тепломережу. Говорить керівник станції Збіґнєв Кулик:
"На початку 90-х років місту довелося оновлювати мережу теплопостачання. Комунальники постали перед питанням: газова установка чи щось сучасне, нове. Оскільки в тутешній місцевості є хороші гарячі джерела, вибрали геотермальну енергію".
Майже половина приватних помешкань і всі громадські установи опалюються теплом з-під землі. Збіґнєв Кулик поправляє свою блакитну сорочку і показує список, у якому близько двох десятків прізвищ: "Останнім часом ми отримуємо дедалі більше запитів від приватних клієнтів, які хочуть підключитися до нашої мережі. Вони відчувають зростання цін, скажімо, на газ. Натомість наші ціни відносно стабільні".
В усій Польщі зараз існує п’ять геотермальних мереж, шосту будують. Александра Ґоздур фахівець-інженер зі Щецинського університету вважає, що їх можуть бути сотні.
"Поки що це лише пілотні станції в окремих регіонах. Досі в Польщі використовували свердловини, які вже існують. Свого часу їх зробили, коли шукали нафту. Власне, Польща нагадує швейцарський сир – так багато у нас свердловин. Лише завдяки цьому ми знаємо, що в нас такий потенціал геотермальної енергії".
За деякими підрахунками, потенціалу вистачить на те, щоб забезпечити теплом третину польських помешкань. Сьогодні це лише 0,1 відсотка. Експерт Александра Ґоздур хитає головою:
"Головний бар’єр на шляху розбудови геотермальної енергії – це великі запаси вугілля. Ним Польща може ще довго опалювати. Тому ніхто не поспішає користуватися геотермальними джерелами і будувати станції".
Щоправда, це може змінитися. Якщо ЄС активізує боротьбу з глобальним потеплінням полякам стане невигідно спалювати вугілля, а геотермальна енергія навпаки стане більш привабливою.
Висновок
Розвиток людського суспільства нерозривно пов’язаний з споживанням різних видів енергії. Сьогодні гостро стоїть проблема швидкого вичерпування запасів природних енергоресурсів –вугілля, нафти, газу. Використання будь якого виду енергії доводиться оплачувати грошима, людським життям, забрудненням навколишнього середовища. Не існує якогось універсального виду енергії, також не можна відмовитися від одного виду енергії, не замінивши його іншими видами. Доводиться балансувати між вигодами й ризиком.
Впроваджуючи широке використання альтернативних джерел енергії потрібно пам’ятати, що цю електроенергії варто виробляти за сучасними технологіями, насамперед, використовуючи відновлювальні джерела енергії. І ось саме тут треба виконати три умови: право постачати вироблену електроенергію в мережу; зобов’язати енергокомпанії купувати електроенергію у виробників; справедливе ціноутворення, тобто гарантовані ціни на визначений період, сприятливі умови кредитування.
Електроенергія – це товар, якість якого повинна відповідати вимогам стандартів. Нині споживача цікавлять три питання: якої якості електроенергію він купив і чи варта вона цих грошей (у тому розумінні, який збиток йому приносить кожне порушення якості електроенергії); на які цілі й у якій кількості він споживає електроенергію, яку купує (раціонально чи ні); як грамотно керувати енергоспоживанням, щоб звести до мінімуму витрати електроенергії (у який момент і які навантаження варто відімкнути, щоб не перевищити ліміт споживання).
Вважаючи на перспективи розвитку енергетики світу можна з впевненістю сказати, що в найближче майбутнє будуть широко використовуватися альтернативні джерела енергії з впровадженням їх у всіх розвинутих країнах світу. Адже, саме альтернативні джерела енергії дають змогу використовувати екологічно чисте паливо і виробляти при цьому в кілька разів більше енергії для практичного і продуктивного виробництва.
Важливе значення в політиці енергетики має енергетичні відносини між країнами світу. Слід зазначити, що процеси, які відбуваються в більшості країн СНД, проходять в руслі поступового переходу до конкуренції в енергетичній сфері та поступового відходу країн від російського домінування. Однак в більшості випадків такі процеси відбуваються достатньо складно, з намаганнями розв'язати протистояння не тільки економічними, а і політичними методами, що не сприяє підвищенню рівня енергетичної безпеки.
Список використаної літератури
1. Абдулін М. З., Блавздевич Ю. Г., Гелетуха Г. Г. Енергозберігаючі технології, обладнання, технічні рішення: Довідник. – К.: СПД Зелент О.І., 2004р.- 456 с.
2. Абрамов Л. В. Основы светотехники: Учебное пособие для студентов ваших учебных заведений – 2-е изд., доп. и перераб. – Саранск: Изд – во Мордовского университета, 2000р – 125 с.
3. Адаменко Д. С., Височанський В. В., Льотко В. С. Альтернативні палива та інші нетрадиційні джерела енергії – Івано – Франківськ: ІМЕ, 2001р. – 45 с.
4. Анатычук Л. И. Термоэлектричество – К.: Черновцы: Институт термоэлектричетсва, 2006р. – 64 с.
5. Банников А.Г., Рустамов А.К., Вакулин А.А. Охрана природы: Учебник. - М.: Агропромиздат, 1995. – 67 с.
6. Давидова Л. П.,Буряк А. А. Енергетика: розвиток і перспективи: Підручник.- Давидова Л. П.,Буряк А. А. – М.: Наука, 1981р. – 97 с.
7. Даковскі М. В. Про енергетику для споживачів та скептиків: Підручник. - Даковскі М. В, Вянцковскі С.К. — Львів: ЕКОінформ, 2007. – 256 с.
8. Географічний довідник України: В 3 – х т. – К.: Укр. Енциклопедія ім. М. П. Бажана, 1989 – 1993 рр. – 367 с.
9. Грушка О. Г. Альтернативні джерела електричної енергії: навч. Посібник. – Чернівці: Рута, 2008р. – 34 с.
10. Кирилін В. О. Енергетика сьогодні і завтра: Підручник. – М:, Педагогіка, 1983р. – 86 с.
11. Кулачиська С. С. Відновлювальні джерела енергії: Серія 12. Тематичний цикл "Проблеми екології". - К.: Наукова думка, 1990р. – 186 с.
12. Козлов В. Б. Енергетика і природа: Підручник. – М.: Мысль, 1982. – 171 с.
13. Пасічкін Л.Л.,. Попович А.С. Енергетика: реальність і перспективи: Підручник. – К.: Наукова думка, 1986. – 254 с.
14. Потемкин Л.А Охрана недр и окружающей природы. М., Недра, 1977. 1-5 с.
15. Процюк В. О., Кирилюк П. І. Еергія Сонця – енергія майбутнього. К.: Наукова думка, 2003р. – 238 с.
16. Яковчук А. Б. Геотермальна енергетика: проблеми, ресурси, технології: Підручник. – М.: Физматлит, 2008р. – 56 с.