2.    Енергозбереження

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. 
 

2.1.   Геотермальні води

     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.

      Енергетичні ресурси (джерела енергії) – це матеріальні  об’єкти, в яких зосереджена енергія, придатна для практичного використання людиною. Як згадувалося раніше, енергоресурси  поділяють на первинні та вторинні. Первинні енергоресурси - це природні ресурси, які не переробляли і  не перетворювали: сира нафта, природний  газ, вугілля, горючі сланці,  вода річок  і морей, гейзери, вітер тощо.

             У свою чергу, первинні ресурси  (або види енергії) поділяють  на поновлювані і непоновлювані.  Непоновлювані джерела енергії  – це природньо утворені й  накопичені в надрах планети  запаси речовин, здатних за  певних умов звільняти енергію,  що міститься в них. Такими  є викопне органічне паливо (вугілля, нафта, природний газ, торф, горючі сланці), ядерне паливо. Поновлювані джерела енергії – ті, відновлення яких постійно здійснюється в природі (сонячне  випромінення, біомаса, вітер, вода річок та океанів, гейзери тощо), і які існують на основі постійних чи періодично виникаючих в природі потоків  енергії, наприклад: сонячне випромінювання (біомаса, енергія сонця, вітру, хвиль); гравітаційна взаємодія Сонця, Місяця і Землі (наслідком якої є, наприклад, морські припливи та відпливи); теплова енергія ядра Землі, а  також хімічних реакцій і радіоактивного розпаду в її надрах (геотермальна енергія джерел гарячої води - гейзерів). Крім природних джерел поновлюваних енергоресурсів, сьогодні дедалі більшого значення набувають антропогенні, до яких належать теплові, органічні та інші відходи діяльності людства.

      Різні види енергетичних ресурсів мають різну  якість, для палива її характеризує теплотворна спроможність, тобто  скільки енергії (тепла) може виділити це джерело.

           Для зручності розрахунків та  порівняння різних видів енергоресурсів  у країнах СНД, з Україною  включно, умовним паливом вважається  паливо, при згорянні 

1 кг якого  виділяється 29,3х106 дж, чи 7000 ккал, енергії  У деяких розвинутих країнах  еквівалентом є паливо, при згорянні  якого виділяєтся 41,9х106 дж, що становить  10000 ккал і відповідає нафтовому  показнику енергоємності (нафтовий  еквівалент, який скорочено наводиться - о.е ).  З урахуванням цього  можна записати: 1 тонна о.е. = (10000/7000 ) тонни у.п.  = 1,43 тонни у.п.

     Усю природну теплоту, яка міститься  в земній корі, можна розглядати як геотермальні ресурси двох видів:

• пара, вода, газ
• розігріті гірські породи

              Гідротермальні джерела енергії  поділяються на термальні води, пароводяні суміші і природну  пару.

        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.

     Виходячи  з наявних оцінок запасів геотермальної  енергії, пріоритетними районами в  Україні є Керченський півострів, Закарпаття, Прикарпаття (Львівська  обл.), Донецька, Запорізька, Луганська, Полтавська, Харківська, Херсонська, Чернігівська та інші області.              

     В Україні  визначено шість пріоритетних напрямків  розвитку геотермальної енергетики:

• створення геотермальних станцій для теплопостачання міст, населених пунктів і промислових об'єктів;
• створення геотермальних електростанцій;
• створення систем теплопостачання з підземними акумуляторами теплоти;
• створення сушильних установок;
• створення холодильних установок;
• створення схем геотермального теплопостачання теплиць.

           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 190^оС. 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.

     Середня температуру Землі на глибині 3-5 м впродовж року становить 10-13°С і  вище. Цим можна скористатися для  опалення й охолодження будинків, виробничих приміщень, тваринницьких  ферм за допомогою теплообмінників  і теплонасосних установок, що дає  змогу заощаджувати до 50-70% теплоти, яка використовується для створення  оптимального температурного режиму в  приміщеннях. Для цього в землі  за певною схемою прокладають канали для руху повітря або  заривають  труби, у які подається вода (чи інший теплоносій). Незалежно від  того, що циркулює в такій системі, за рахунок теплообміну з землею такий тепловий насос може поглинати  тепло землі й передавати його в будинок у холодну пору року або переміщувати тепло з будинку  в землю в спекотну пору.

     В деяких випадках використання теплової геотермальної помпи дозволяє економити  до 2/3 енергії, що використовується для опалення.

     Україна має значні ресурси геотермальної  енергії, загальний потенціал яких в програмі державної підтримки  розвитку нетрадиційних та відновлюваних  джерел енергії та малої гідро- та теплоенергетики оцінюється величиною 438109 кВт.год за рік, що еквівалентно запасам палива в обсягом 50 106 т  у.п.

     Геотермальні  ресурси України - це передусім термальні  води і тепло нагрітих сухих гірських порід. Крім цього, до перспективних  для використання в промислових  масштабах можна віднести ресурси  нагрітих підземних вод, які виводяться з нафтою та газом діючими свердловинами нафто-газових родовищ.

     Досить  перспективним напрямком енергозберігаючої  технологічної політики, що дозволяє забезпечити значну економію традиційного палива, е використання геотермальної  енергії для опалення, водопостачання І кондиціювання повітря в  житлових та громадських будівлях і  спорудах в містах І сільській  місцевості, а також технологічне використання глибинного тепла Землі  є різних галузях промисловості  і сільського господарства.

     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 2001 р. потужність електростанцій, що використовують геотермальні ресурси, в усім світі становила близько 8500 МВт. Очікується, що до 2005 р. цей показник перевищить 11000 МВт. 

     Використана література

1. Білявський Г.О. Фурдуй Р.С. Основи екологічних знань: Підручник. – К.: Либідь, 1997.
2. Джигирей В.С. Екологія та охорона навколишнього природнього середовища. – К.: 2000.
3. Енергетичні ресурси України / За ред. Руденка В.П. – К., 2004.
4. Корсак К.В. Плахотник О.В. Основи екології. К.: МАУП, 2000.
5. Проблеми електроенергетики в Україні. – К., 2001.

     6. Журнал "Альтернативні джерела енергії", №9-10 (сентябрь-октябрь 2010 г.), с.13-15

     7. Газета «Деловая столица» № 24, 27(август, октябрь 2010г.) с. 15-20

     8. Мхітарян Н. М., Мачулін В. Ф. Проблеми розвинення альтернативної енергетики в Україні. Нетрадіційна енергетика. // Наука та інновації.– 2006

     9. Алфёров Ж.И., Андреев В.М., Румянцев В.Д. Тенденции и перспективы развития солнечной фотоэнергетики // Физика и техника полупроводников, 2004, Т.38, вып.8, с.937-948.