Альтернативні джерела енергії

     Пріоритетними районами першочергового освоєння геотермальних  ресурсів є Керченський півострів (АР Крим), Львівська та Закарпатська області, окремі родовища в Харківській, Полтавській та Донецькій областях.

     Залучення до паливно-енергетичного комплексу  України розвіданих родовищ геотермальних  вод і, в першу чергу, існуючих на цих родовищах свердловин, дасть  можливість створити геотермальні теплогенеруючі установки сумарною тепловою потужністю 200 МВт (з них 140 МВт на основі існуючих свердловин). До 2030 року цілком реально є створення енергогенеруючих геотермальних установок сумарною тепловою потужністю 2160 МВт, електричною 400 МВт.

Гідроенергетика

      Гідроенергетика — галузь відновлюваної енергетики, що спеціалізується на використанні енергії від течії води.

     Багато  тисячоліть вірно служить людині енергія води. Запаси її на Землі  колосальні. Величезним акумулятором енергії служить Світовий океан, що поглинає велику її частину, що поступає від Сонця. Тут відбуваються приливи  і відливи, виникають могутні  океанські течії. Народжуються могутні річки, що несуть величезні маси води в моря і океани. Зрозуміло, що людство у пошуках енергії не могло пройти мимо таких гігантських її запасів. Раніше всього люди навчилися використовувати енергію річок.

     Досвід  багатьох країн доводить, що використання потенціалу малих річок на малих та мікро-ГЕС допомагає вирішити проблему поліпшення енергопостачання численних споживачів. Найбільш ефективні малі ГЕС, створені на існуючих гідротехнічних спорудах. В Україні налічується понад 63 тис. малих річок. Їх гідроенергетичний потенціал складає 30% від загального технічного потенціалу всіх річок України. Найбільші можливості щодо розвитку малої гідроенергетики має Карпатський регіон. Тут будівництво ГЕС має об'єднуватися з реалізацією протиповеневих заходів.

     Переваги  гідроелектростанцій очевидні –  постійно поновлюваний самою природою запас енергії, простота експлуатації, відсутність забруднення навколишнього  середовища. Проте споруда дамби  крупної гідроелектростанції виявилася  завданням куди складнішою, ніж споруда невеликої. Щоб привести в обертання могутні гідротурбіни, потрібно накопичити за дамбою величезний запас води. Для споруди дамби потрібно укласти таку кількість матеріалів, що об'єм гігантських єгипетських пірамід в порівнянні з ним покажеться нікчемним.

     Але поки людям служить лише невелика частина гідроенергетичного потенціалу землі. Щорічно величезні потоки води, що утворилися від дощів і  танення снігів, стікають в моря невикористаними. Якби вдалося затримати  їх за допомогою дамб, людство отримало б додатково колосальну кількість енергії. 

 Енергія морських хвиль та припливів 

      Дещо більшим  від ресурсів гідроенергії є світовий ресурс енергії морських хвиль та припливів.

       Моря та океани займають 71% поверхні  Землі і мають енергію хвиль і припливів та енергію хімічних зв’язків газів, солей, мінералів, приховану енергію течій у різних частинах морів та океанів, невичерпну енергію яких можна виробляти завдяки різниці температур на поверхні і глибині, а також перетворюючи її на традиційні види.

     У припливах і відпливах, що змінюють один одного двічі на день, зосереджена  величезна енергія. Припливи – це результат гравітаційного притягання великих мас води океанів з боку Місяця і, у меншому ступені, Сонця. При обертанні Землі частина води океану піднімається і якийсь час утримується в цьому положенні гравітаційним притяганням. Коли «горб» підйому води досягає суші, як це повинно відбуватися внаслідок обертання Землі, настає приплив. Подальше обертання Землі послабляє вплив Місяця на цю частину океану, і приплив спадає. Припливи і відпливи повторюються двічі на добу, хоча їхній точний час змінюється в залежності від сезону і положення Місяця.

     Дійсний хід приливу і відливу вельми складний. На нього впливають особливості руху небесних тіл, характер берегової лінії, глибина води, морські течії і вітер.

     Найвищі і сильніші приливні хвилі виникають  в дрібних і вузьких затоках  або гирлах річок, що впадають в моря і океани. Приливна хвиля Індійського океану котиться проти перебігу Гангу на відстань 250 км. від його гирла. Приливна хвиля Атлантичного океану розповсюджується на 900 км. вгору по Амазонки.

     Енергія морських хвиль — кінетична енергія, що її несе коливання поверхні моря під дією вітру. Відноситься до відновлюваних джерел енергії. За допомогою хвильових перетворювачів (турбін, занурених у воду) енергія хвиль реалізується у електричну або іншу придатну до використання.

     В даний час у ряді країн, і в  першу чергу в Англії, ведуться інтенсивні роботи по використанню енергії  морських хвиль. Британські острови мають дуже довгу берегову лінію, до в багатьох місцях море залишається бурхливим протягом тривалого часу.

     Найбільш  поширеним способом використання енергії  морів та океанів є спорудження  припливних електростанцій (ПЕС). Перша у світі та найбільша на сьогодні ПЕС міститься у Франції на березі Ла-Маншу в гирлі річки Ране. Приплив у цьому місці переміщує 189 тис. м3 води за секунду. Різниця рівнів становить 13 м, а швидкість течії між містами Брестом і Сен-Мало часто досягає 90 км/год. У середині дамби дуже великого накопичувального резервуара містяться 24 турбо-альтернатори-турбогенератори зі зворотними лопатками ротора турбіни. Кожен з них може функціонувати і як турбіна, і як насос, який працює і в бік моря, і в зворотному напрямку.

     Але для України промислове використання цих ресурсів є проблематичним через замерзання Азовського і Чорного морів і відсутність територій для побудови ГЕС. А стосовно припливів— ще й через вкрай низький потенціал: припливна хвиля на Чорному морі не перевищує 10 см, а необхідна висота становить, як мінімум, 5 м.  

 Біоенергетика  

      Біоенергетика – галузь електроенергетики, заснована на використанні біопалива, яке створюється на основі використання біомаси.

     Біомаса – це постійна або змінна субстанція рослинного або тваринного походження, що підлягає біодеградації, яка походить з продуктів та відходів лісної та сільськогосподарської продукції, промислового виробництва. До біомаси відносять усю рослинну і вироблену тваринами субстанцію. Цінність біомаси як палива у великому ступені залежить від сорту біопалива та його вологості. При використанні біомаси в енергетичних цілях для виробництва тепла, електроенергії і палива, розрізняють енергетичні рослини і органічні відходи.

     Енергетичними рослинами вважаються:

• швидко зростаючі сорти дерев і спеціальні однорічні рослини з високим вмістом сухої маси для використання як твердого палива;
• цукро- та крохмалевмісні польові культури для переробки в етанол, а так само маслянисті культури для виробництва біодизеля для застосування як рідкого палива;
• польові культури, придатні для силирування і використання у виробництві біогазу.

     До  органічних відходів відносяться відходи, що виникають в сільському, лісовому, домашньому господарстві і промисловості: відходи деревообробки, солома, трава, листя, гній, шлам, органічні відходи домашнього господарства і т. д.

     До  біогенного твердого палива відносяться  усі невикопні види палива органічного  походження, які до моменту їх використання знаходяться в твердому стані, як наприклад: деревина усіх видів і  у будь-якій формі, солома, макуха, зерно, кукурудза, злаки, цукровий буряк, рапс, рослинні олії, біологічні відходи, экскріменти, водорості і т. д.

     Виробництво електроенергії і тепла з твердої  біомаси на сьогодні здійснюється в  основному шляхом спалювання в твердопаливних котлах, з отриманням пари високого тиску. Цей процес здійснюється за допомогою біомасових енергетичних установок. Розрізняють відповідно:

• біомасові котельні — установки що виробляють тільки тепло;
• біомасові теплоелектроцентралі (Біо-ТЕЦ) — виробляють разом з теплом ще і електрику.

     Біомасу можна використовувати в дуже різний спосіб, наприклад, у приватних  господарствах, місцевих котельнях, електрокотельнях. Для приватних та місцевих котелень на сьогодні існує велика кількість  різноманітних конструкцій котлів, пристосованих для спалювання різних асортиментів та видів біомаси.

     Щорічно приріст біомаси у світі оцінюється в 200 млрд. т (в перерахунку на суху речовину), що енергетично еквівалентно 80 млрд. т нафти. Одним із джерел біомаси є ліси. При переробці ділової деревини 3-4 млрд. т складають відходи, енергетичний еквівалент яких складає 1,1-1,2 млрд. т нафти. Світова потреба в енергії (11 млрд. т у.п.) складає тільки 12% енергії щорічного світового приросту біомаси. Частка і кількість біомаси, використовуваної для одержання енергії, постійно знижується, що можна пояснити порівняно низькою теплотою згоряння біомаси, унаслідок високого вмісту в ній води.

     Надзвичайно важливим для України є масштабне  застосування рослинної біомаси  як через пряме спалювання, так  і через конверсію її на біогаз, «біодизель», генераторний чи піролізний газ, що можуть виступати ефективними замінниками природного газу, вугілля, моторних палив, інших нафтопродуктів і первинних енергоносіїв.

     Найбільшої  уваги заслуговує перетворення біомаси  та органічних відходів на біогаз, оскільки в цьому випадку, окрім палива, виробляються цінні органічні добрива, вкрай необхідні для збереження гумусу в українських чорноземах.

      Біогаз –  це газ, який утворюється з біомаси (з відходів тваринництва, харчової промисловості, стічних вод та твердих побутових відходів).

     Отриманий біогаз може використовуватись як для  газифікації сіл, так і в якості моторного палива для роботи малих  ТЕЦ електричною потужністю до 1 МВт, чого достатньо для забезпечення електрикою близько 4 тис. чол.

     Біогаз, одержуваний з відходів життєдіяльності тварин і птиці, може замінити в Україні 6 млрд. м³ природного газу, однак для його одержання необхідні значні інвестиції, строк окупності яких складає 4-5 років.

     Найпростіше енергію біомаси можна утилізувати  шляхом спалювання в котельних установках та побутових печах. Це є реальною альтернативою імпорту російського газу, але на заваді стоїть відсутність ефективних збору, переробки та зберігання біомаси. В Україні надлишок соломи та стебел усіх культур складає 21,1 млн. т. Спалювання 20% ресурсів соломи дозволило б забезпечити електрикою та теплом потреби сільського населення України. Однак, використання біомаси в енергетичних цілях проходить тільки своє становлення.

     Біопаливо або біологічне паливо – органічні матеріали, як-от деревина, відходи та спирти, які використовуються для виробництва енергії.

     Біопаливо сьогодні розглядається в Україні  як вагома альтернатива традиційному пальному. Вважається, що його виготовлення в найближчі роки буде максимально вигідним для української економіки. Проте виробництво біопалива в промислових обсягах ще не налагоджене так як, приміром, у Німеччині, яка займає лідируючі позиції з виробництва біодизелю в ЄС. В Україні працюють лише мінізаводи чи дослідницькі установки з виробництва біодизелю, який, як правило, використовується у сільському господарстві.

     Україна має сприятливі передумови для виробництва  біодизельного палива з рапсу, а  також метанолових і етанолових добавок із різних продуктів рослинництва для підвищення октанового числа  бензину. Особливо високоякісне дизельне пальне можна виробляти з відходів деревини. Для виробництва дизельного пального можна використовувати також відходи нафтопереробки, відпрацьовані моторні мастила, шлами очистки каналізаційних стоків, фільтрати полігонів побутових відходів, пластикові пляшки, гумові покришки та інші горючі побутові й промислові відходи, щорічний вихід яких в Україні досягає 50 млн. т.