Сучасні напрямки екологічних досліджень: проблеми альтернативних джерел енергії

Зміст

Вступ

1.ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТИНА

1.1 Енергетична проблема в Україні

1.2 Альтернативні джерела енергії

1.2.1 Енергія води

1.2.2 Енергія вітру

1.2.3 Сонячна енергія

1.2.4 Біопаливо

1.3 Інноваційний розвиток АДЕ в Україні

Висновки та рекомендації

2. ПРАКТИЧНА ЧАСТИНА

2.1 Оцінка збитку від забруднення навколишнього середовища та оцінка ефективності природоохоронних заходів

2.2 Визначення платежів за використання природних ресурсів та забруднення навколишнього середовища Перелік літературних посилань

Вступ

Енергія — не тільки одне з найчастіше обговорюваних сьогодні понять; крім свого основного фізичного (а в ширшому сенсі - природничо-наукового) змісту, вона має численні економічні, технічні, політичні і інші аспекти.

Людству потрібна енергія, причому потреби в ній збільшуються з кожним роком. Разом з тим запаси традиційного природного палива (нафти, вугілля, газу і ін.) вичерпуються. Вичерпані також і запаси ядерного палива — урану, з якого можна отримувати в реакторах плутоній. Практично невичерпні запаси термоядерного палива — водню, проте керовані термоядерні реакції поки не освоєні і невідомо, коли вони будуть використані для промислового отримання енергії в чистому вигляді, тобто без участі в цьому процесі реакторів ділення. Залишаються два шляхи: строга економія при витрачанні енергоресурсів і використання нетрадиційних поновлюваних джерел енергії.

Дана курсова робота є коротким, але оглядом сучасного стану енергоресурсів. У роботі розглянутий розвиток енергетики, як галузі народного господарства, еволюція джерел енергії, а також проблеми освоєння і використання нових ресурсів енергії (альтернативні джерела енергії). Мета роботи — перш за все ознайомитися з сучасним положенням справ в цій незвичайно широкій проблематиці, аналіз нових шляхів отримання практично корисних форм енергії, розглянути деякі питання щодо раціонального використання нетрадиційних джерел та видів енергетичної сировини для виробництва альтернативних видів з метою економії паливно-енергетичних ресурсів і зменшення залежності України від їх імпорту. Аналіз законодавчої бази України в галузі біоенергетики показав що вона потребує вдосконалення.

До нових форм первинної енергії в першу чергу відносяться: сонячна і геотермальна енергія, приливна, атомна, енергія вітру і енергія хвиль. На відміну від викопних палив ці форми енергії не обмежені геологічно накопиченими запасами (якщо атомну енергію розглядати разом з термоядерною). Це означає, що їх використання і споживання не веде до неминучого вичерпання запасів. Проблеми, пов’язані з походженням, економічністю, технічним освоєнням і способами використання різних джерел

Чому ж саме зараз, як ніколи гостро, встало питання: що чекає людство — енергетичний голод або енергетичний достаток? Із-за нафти виникають війни, розцвітають і бідніють держави, змінялися уряди. До розряду газетних сенсацій стали відносити повідомлення про запуск нових установок або про нові винаходи в області енергетики. Розробляються гігантські енергетичні програми, здійснення яких зажадає величезних зусиль і величезних матеріальних витрат.

А поки в світі все більше вчених інженерів займаються пошуками нових, нетрадиційних джерел, які могли б узяти на себе хоч би частина турбот по постачанню людства енергією. Рішення цієї задачі дослідники шукають на різних шляхах. Найпринаднішим, звичайно, є використання вічних, поновлюваних джерел енергії-енергії поточної води і вітру, океанських приливів і відливів, тепла земних надр, сонця. Багато уваги приділяється розвитку атомної енергетики, учені шукають способи відтворення на Землі процесів, що протікають в зірках і забезпечують їх колосальними запасами енергії.

1.ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТИНА

1.1 Енергетична проблема в Україні

енергетичний альтернативний середовище природоохоронний Гострота постановки проблеми енергетичної безпеки й способів її досягнення в даний момент в Україні підтверджується тим, що її економіка на сьогоднішній день вимагає щорічно:

— 35−40 млн. т нафти (обсяги власного виробництва не перевищують 4 млн. т);

— 92 млрд. куб. м природного газу (власний видобуток складає 19 млрд. куб. м);

— 30 млн. т імпортного коксівного вугілля.

За рахунок власних ресурсів забезпечується не більше 45% енергетичних потреб. У зв’язку з цим імпорт енергоносіїв досягає 20 млн. т вугілля, 28 млн. т нафти, 70 млрд. куб. м газу на рік, що в грошовому еквіваленті складає 9 млрд. дол. на рік.

Головним енергоресурсом України було й залишається вугілля. Розвиток металургії, електроенергетики, інших галузей виробничої і соціальної сфери пов’язано зі стабільним попитом і на коксівне, і на енергетичне вугілля. Вітчизняна вугільна промисловість є досить серйозною проблемою для нашої держави. На сьогоднішній момент витрати на виробництво вугільної продукції значно перевищують її доходи. У Донбасі усього лише 20% шахт — прибуткові, а інші 80% шахт працюють збитково. Крім того, ціна продукції, що випускається, на ринку недостатньо конкурентоздатна. Створення «Укренерговугілля» у 2003 році дало можливість знизити витрати вугільних підприємств. Воно було створене на базі енергокерівництв, що входили до складу Донецьквугілля, і які лягали витратами на вугільні підприємства і збільшували собівартість вугілля. Так, за 2004;2005 р., вугільні підприємства в цілому по Донецькій області знизили свої витрати більш ніж на 2 млн. грн. за кожний рік. Також приведення до такого єдиного енергетичного підприємства дало можливість проведення єдиної політики по стримуванню й обслуговуванню мереж. У вугільних підприємств з’явилася можливість заощаджувати на виробничих витратах; у них усунута залежність від впливу регіональних особливостей формування тарифів. Також в одних руках були цілком зосереджені витрати по усіх вугільних підприємствах, і тим самим вуглярі мали можливість правильно планувати свої витрати, і розподіляти свої доходи. Тобто створення «Укренерговугілля» допомогло зменшити витрати саме на собівартість вугілля. І, звичайно, ж, за допомогою такого спеціалізованого підприємства надається можливість державного регулювання вугільної промисловості, політики роботи з вугільними підприємствами.

При цьому необхідно враховувати, що на сьогоднішній момент вугільні підприємства повинні тільки за електроенергію близько 2 млн. грн. А оскільки основною складовою в собівартості продукції шахт є енергія (у шахт крутого падіння — її частка доходить до 30% у собівартості коксівного вугілля), то варто відноситися до даної проблеми дуже серйозно.

Проблема екології пов’язана зі значним погіршенням екологічного стану через збільшення спалювання викопного палива, що приводить до зростання концентрації парникового газу в атмосфері. Міжнародне енергетичне Агентство і світова енергетична Рада пророкують збільшення споживання енергії у світі на 40% до 2010 р. і на 400% - 2050 р., що спричиняє загострення проблеми зміни клімату. У Національному повідомленні з питань зміни клімату зазначено, що одним з основних джерел антропогенного впливу на навколишнє природне середовище й клімат в Україні є викиди парникових газів, в енергетичному секторі, частка яких складає більш 90% від усіх викидів.

У відповідність із Методикою міжурядової групи експертів по зміні клімату, енергетичний сектор характеризується наявністю наступних джерел парникових газів:

— наявністю процесу спалювання паливно-енергетичних ресурсів для одержання енергії;

— наявністю викидів парникових газів при видобутку, транспортуванні й збереженні паливно-енергетичних ресурсів.

У Національному повідомленні з питань зміни клімату зазначено, що одним з основних джерел антропогенного впливу на навколишнє природне середовище й клімат в Україні є викиди парникових газів, в енергетичному секторі, частка яких складає більш 90% від усіх викидів. Необхідність забезпечення енергетичної безпеки України й зниження антропогенного впливу парникових газів на навколишнє середовище викликало інтерес до найбільш перспективних проектів по заміні первинних енергоносіїв на паливо з меншим вмістом вуглецю або на біомасу, що включають:

— утилізацію шахтного метану;

— збір і утилізацію біогазів на полігонах твердих біологічних відходів;

— спалювання лузги насіння соняшника;

— спалювання відходів деревообробки;

— використання відходів сільського господарства.

Таким чином, у результаті антропогенного парникового ефекту наноситься незворотній збиток екології, що у свою чергу впливає на соціально-економічний розвиток багатьох країн світу, у тому числі й України. Проекти з енергоефективності, використанню альтернативних джерел енергії відповідають стійкому розвитку економіки України, є великою соціальною й екологічною проблемою. Однією з основних цілей нових енергопроектів стає скорочення викидів парникових газів. Уряд України визнає важливість значення даних проблем, що альтернативні джерела енергії можуть зіграти в боротьбі з парниковим ефектом, для забезпечення стабільності енергопостачання й створення робочих місць у секторі малих і середніх підприємств, а також у сільському господарстві. В умовах становлення ринкової економіки в Україні, основою якої є енергоємне промислове виробництво з високим рівнем викидів в атмосферу парникових газів, необхідний пошук таких економічних інструментів, що змогли б зацікавити суб'єктів господарювання в скороченні викидів парникових газів.

Низька енергетична ефективність являє значну загрозу для економічної безпеки України. Це наслідок деформованої структури виробництва й енергоспоживання, використання застарілих виробничих фондів енергетики, повільного впровадження енергозберігаючих технологій і ряду інших причин. Ігнорувати високу енергоємність української економіки вже не є можливим. Саме тому проведення енергозберігаючої політики повинне стати найважливішим державним завданням. Для рішення проблем енергозабезпечення й енергозбереження в України є ряд шляхів:

1. Підвищення потенційних можливостей досліджень, видобутку і переробки нафти й газу.

2. Диверсифікація імпорту енергоносіїв.

3. Підвищення ефективності використання альтернативних джерел енергії.

4. Максимальне використання вторинних енергоресурсів.

Найбільшої уваги заслуговують два останні шляхи, тому що перший шлях хоча і перспективний, але дуже витратний, а з другим потрібно бути дуже обережним, тому що імпорт завжди означає залежність від іншої держави.

1.2 Альтернативні джерела енергії

Використання будь-якого виду енергії і виробництво електроенергії супроводжується утворенням багатьох забруднювачів води і повітря. Перелік таких забруднювачів на диво довгий, а їхні кількості надзвичайно величезні.

Цілком природно виникає питання, чи завжди використання енергії і виробництво електроенергії повинне супроводжуватися руйнуванням навколишнього середовища. І якщо правда, що будь-який вид людської діяльності неминуче впливає на природу, то ступінь цієї шкоди різний. Ми не можемо не впливати на середовище, у якій живемо, оскільки для підтримки життєвих процесів як таких необхідно поглинати і використовувати енергію.

Людина, безумовно, впливає на навколишню його середовище, однак у природі існують природні механізми, що врівноважують, що підтримують середовище і спільноти, що живуть у ній, у стані рівноваги, коли всі зміни відбуваються досить повільно. Проте в багатьох випадках господарська діяльність людини порушує рівновагу, підтримувану цими механізмами, що призводить до швидких змін умов навколишнього середовища, з якими ні людина, ні природа не можуть успішно справитися. Традиційне виробництво енергії, що дає величезні кількості забруднювачів води і повітря, — один з видів такої діяльності людини. Дивно, що всього двісті років тому людство, крім енергії самої людини і тварин, володіло тільки трьома видами енергії. І джерелом цих усіх трьох видів енергії було Сонце. Енергія вітру обертала крила вітряних млинів, на яких мололи зерно чи ткали. Для того щоб можна було скористатися енергією води, необхідно, щоб вода бігла вниз до моря від вище розташованого джерела, де річка наповняється за рахунок дощів, що випадають. За останнє десятиліття інтерес до цих джерел енергії постійно зростає, оскільки в багатьох відносинах вони необмежені. У міру того як постачання палива стає менш надійним і більш дорогим, ці джерела стають усе більш привабливими і більш економічними. Підвищення цін на нафту і газ послужило головною причиною того, що ми знову звернули свою увагу на воду, вітер і Сонце.

1.2.1 Енергія води

Гідроенергія Енергія припливів Припливи викликаються силами тяжіння Місяця і Сонця. У морських просторах приливи чергуються з відливами теоретично через 6 год. 12 хв. 30 с. Якщо Місяць, Сонце і Земля знаходяться на одній прямій, Сонце своїм тяжінням підсилює дію Місяця, і тоді наступає сильний прилив. Коли ж Сонце стоїть під прямим кутом до відрізка Земля-Місяць (квадратура), наступає слабкий прилив (квадратура, або мала вода). Сильний і слабкий приливи чергуються через сім днів.

Середня висота припливу складає усього лише 0,5 м, за винятком тих випадків, коли водяні маси переміщаються у відносно вузьких межах. У таких випадках виникає хвиля, висота якої може в 10−20 разів перевищувати нормальну висоту припливного підйому. Щороку найбільш високі припливи бувають тоді, коли Місяць і Сонце знаходяться майже на одній лінії, так що сумарний гравітаційний вплив збільшує обсяг переміщуваної океанської води.

Максимально можлива потужність в одному циклі підливши — відливши, тобто від одного приливу до іншого, виражається рівнянням: де р — щільність води, g — прискорення сили тяжіння, S — площа приливного басейну, R — різниця рівнів при приливі.

Як видно з (формули, для використання приливної енергії найбільш відповідними можна рахувати такі місця на морському побережжі, де приливи мають велику амплітуду, а контур і рельєф берега дозволяють влаштувати великі замкнуті «басейни». Потужність електростанцій в деяких місцях могла б скласти 2−20 Мвт. Перша морська приливна електростанція потужністю 635 кВт була побудована в 1913 р. в бухті Ліверпуля.

Теплова енергія океану Відомо, що запаси енергії в Світовому океані колосальні, адже дві третини земної поверхні (361 млн. км2) займають моря і океани — акваторія Тихого океану складає 180 млн. км2. Атлантичного — 93 млн. км2, Індійського, — 75 млн. км2.

Останні десятиліття характеризується певними успіхами у використанні теплової енергії океану. Так, створені установки міні-ОТЕС і ОТЕС-1 (ОТЕС — початкові букви англійських слів Осеаn Тhеrmal Energy Conversion, тобто перетворення теплової енергії океану — мова йде про перетворенні в електричну енергію). У серпні 1979 р. поблизу Гавайських островів почала працювати теплоенергетична установка міні-ОТЕС. Пробна експлуатація установки протягом трьох з половиною місяців показала її достатню надійність. При безперервній цілодобовій роботі не було зривів, якщо але вважати дрібних технічних неполадок, що зазвичай виникають при випробуваннях будь-яких нових установок. Її повна потужність складала в середньому 48,7 кВт, максимальна -53 кВт; 12 кВт (максимум 15) установка віддавала в зовнішню мережу на корисне навантаження, точніше — на зарядку акумуляторів.

Три насоси було потрібно з наступного розрахунку: один — для подачі теплою види з океану, другий — для підкачки холодної води з глибини близько 700 м, третій — для перекачування вторинної робочої рідини усередині самої системи, тобто з конденсатора у випарник. Як вторинна робочий рідини застосовується аміак. Вперше в історії техніки установка міні-ОТЕС змогла віддати в зовнішнє навантаження корисну потужність, одночасно покривши і власні потреби. Досвід, отриманий при експлуатації міні-ОТЕС, дозволив швидко приступити до проектування ще могутніших систем подібного типу.

1.2.2 Енергія вітру

У пошуках альтернативних джерел енергії в багатьох країнах чимало уваги приділяють вітроенергетиці. Уже сьогодні в Данії вітроенергетика покриває близько 2% потреб країни в електроенергії. У США на декількох станціях працює близько 17 тисяч вітроагрегатів загальною потужністю до 1500 Мвт. Вітроенергетичні пристрої випускаються не тільки в США і Данії, але і Великій Британії, Канаді, Японії і деяких інших країнах.

Величезна енергія рухомих повітряних мас. Запаси енергії вітру більш ніж в сто разів перевищують запаси гідроенергії всіх річок планети. Постійно і всюди на землі дмуть вітри — від легкого вітерцю, що несе бажану прохолоду в літню спеку, до могутніх ураганів, що приносять незліченну утрату і руйнування. Завжди неспокійний повітряний океан, на дні якого ми живемо. Вітри, що дмуть на просторах наший країни, могли б легко задовольнити всі її потреби в електроенергії! Чому ж такий рясний, доступний та і екологічно чисте джерело енергії так слабо використовується? В наші дні двигуни, що використовують вітер, покривають всього одну тисячну світових потреб в енергії.

Середньорічна швидкість вітру на висоті 20−30 м над поверхнею Землі повинна бути чималою, щоб потужність повітряного потоку, що проходить через належним чином орієнтований вертикальний перетин, досягала значення, прийнятного для перетворення. Вітроенергетична установка, розташована на майданчику, де середньорічна питома потужність повітряного потоку складає близько 500 Вт/м2 (швидкість повітряного потоку при цьому рівна 7 м/с), може перетворити в електроенергію близько 175 з цих 500 Вт/м2.

Енергія, що міститься в потоці рухомого повітря, пропорційна кубу швидкості вітру. Проте не вся енергія повітряного потоку може бути використана навіть за допомогою ідеального пристрою. Теоретично коефіцієнт корисного використання енергії повітряного потоку може бути рівний 59,3%. На практиці, згідно з опублікованими даними, максимальний коефіцієнт корисного використання енергії вітру рівний приблизно 50%, проте і цей показник досягається не при всіх швидкостях, а тільки при оптимальній швидкості, передбаченій проектом. Крім того, частина енергії повітряного потоку втрачається при перетворенні механічної енергії в електричну, яке здійснюється з ККД зазвичай 75−95%. Враховуючи всі ці чинники, питома електрична потужність складає 30−40% потужності повітряного потоку. Проте іноді вітер має швидкість, що виходить за межі розрахункових швидкостей.

Новітні дослідження направлені переважно на отримання електричної енергії з енергії вітру. Прагнення використання вітру як енергії привело до появи на світло безлічі агрегатів. Деякі з них досягають десятків метрів у висоту, і, як вважають, з часом вони могли б утворити справжню електричну мережу.

Споруджуються спеціальні станції переважно постійного струму. Вітряне колесо приводить в рух динамо-машину — генератор електричного струму, який одночасно заряджає паралельно сполучені акумулятори. Акумуляторна батарея автоматично підключається до генератора в той момент, коли напруга на його вихідних клемах стає більше, ніж на клемах батареї, і також автоматично відключається при протилежному співвідношенні.

Широкому застосуванню агрегатів для перетворення вітру в енергію в звичайних умовах поки перешкоджає їх висока собівартість. Навряд чи потрібно говорити, що за вітер платити не потрібно, проте машини, потрібні для того, щоб запрягти його в роботу, обходяться дуже дорого.

1.2.3 Сонячна енергія

Сонячна енергія — це кінетична енергія випромінювання (в основному світла), що утворюється в результаті реакцій у надрах Сонця. Оскільки її запаси практично невичерпні (астрономи підрахували, що Сонце буде «горіти» ще кілька мільйонів років), її відносять до поновлюваних енергоресурсів. У природних екосистемах лише невелика частина сонячної енергії поглинається хлорофілом, що міститься в листах рослин, і використовується для фотосинтезу, тобто утворення органічної речовини з вуглекислого газу і води. Таким чином, вона вловлюється і запасається у вигляді потенційної енергії органічних речовин. За рахунок їхнього розкладання задовольняються енергетичні потреби всіх інших компонентів екосистем.

Підраховано, що приблизно такого ж відсотка сонячної енергії цілком достатньо для забезпечення потреб транспорту, промисловості і нашого побуту. Однак сонячна енергія падає на всю поверхню Землі, ніде не досягаючи особливої інтенсивності. Тому її потрібно вловити на порівняно великій площі, сконцентрувати і перетворити в таку форму, яку можна використовувати для промислових, побутових і транспортних потреб.

Оскільки енергія сонячного випромінювання розподілена за великою площею (іншими словами, має низьку щільність), будь-яка установка для прямого використання сонячної енергії повинна мати збираючий пристрій (колектор) з достатньою поверхнею.

Простий пристрій такого роду — це колектор, чорна плита, добре ізольована знизу. Вона прикрита склом або пластмасою, яка пропускає світло, але не пропускає інфрачервоне теплове випромінювання. У просторі між плитою і склом найчастіше розміщують чорні трубки, через які течуть вода, масло, ртуть, повітря, сірчистий ангідрид і т.п. Сонячне випромінювання, проникаючи через скло або пластмасу в колектор, поглинається чорними трубками і плитою і нагріває робочу речовину в трубках. Теплове випромінювання не може вийти з колектора, тому температура в нім значно вища (па 200−500°С), ніж температура навколишнього повітря. У цьому виявляється так званий парниковий ефект. Звичайні садові парники, по суті справи, є простими колекторами сонячного випромінювання. Але чим далі від тропіків, тим менш ефективний горизонтальний колектор, а повертати його услід за Сонцем дуже важко і дорого. Тому такі колектори, як правило, встановлюють під певним оптимальним кутом на південь.

Складнішим і дорожчим колектором є увігнуте дзеркало, яке зосереджує падаюче випромінювання в малому об'ємі біля певної геометричної крапки — фокусу. Відзеркалювальна поверхня дзеркала виконана з металізованої пластмаси або складена з багатьох малих плоских дзеркал, прикріплених до великої параболічної підстави. Завдяки спеціальним механізмам колектори такого типу постійно повернені до Сонця, це дозволяє збирати можливо більшу кількість сонячного випромінювання. Температура в робочому просторі дзеркальних колекторів досягає 3000 °C і вище.

Сонячна енергетика відноситься до найбільш матеріаломістких видів виробництва енергії. На думку фахівців, найпривабливішою ідеєю щодо перетворення сонячної енергії є використання фотоелектричного ефекту в напівпровідниках.

Але, для прикладу, електростанція на сонячних батареях поблизу екватора з добовим виробленням 500 МВт· ч (приблизно стільки енергії виробляє досить велика ГЕС). Ясно, що таке величезна кількість сонячних напівпровідникових елементів може. окупитися тільки тоді, коли їх виробництво буде дійсне дешево. Ефективність сонячних електростанцій в інших зонах Землі була б мала із-за нестійких атмосферних умов, щодо слабкої інтенсивності сонячної радіації, яку тут навіть в сонячні дні сильніше поглинає атмосфера, а також коливань, обумовлених чергуванням дня і ночі.

Проте сонячні фотоелементи вже сьогодні знаходять своє специфічне застосування. Вони виявилися практично незамінними джерелами електричного струму в ракетах, супутниках і автоматичних міжпланетних станціях, а на Землі - в першу чергу для живлення телефонних мереж в не електрифікованих районах або ж для малих споживачів струму (радіоапаратура, електричні бритви і запальнички і т.п.).

1.2.4 Біопаливо

Передбачається, що органічні палива залишаться головним джерелом енергії протягом наступних десятиріч, але, крім цього, знадобляться також сталі, чисті та зручні джерела енергії.

Біопалива виробляються з біомаси (як правило — рослин), а рідкі біопалива можуть використовуватися у транспортних засобах. Ми є одним з найбільших світових дистриб’юторів біопалив і розробляємо кращі біопалива, що здатні забезпечити зменшення викидів СО2 та сталу альтернативу паливним джерелам.

На сьогоднішній день двома основними формами біопалива є етанол та FAME (складні метилові ефіри жирної кислоти), джерелами виробництва яких переважно є продовольчі сільськогосподарські культури, такі як пшениця або цукровий очерет. Ми працюємо над пошуком джерел, що не являють собою конкуренцію продовольчим культурам, над розробкою процесів перетворення, що забезпечують низький рівень СО2, а також над виробництвом ефективних палив.

Наші дослідження в галузі біопалив включають пошук альтернативних сировинних матеріалів. Ми намагаємося знайти нові ензими для розщеплення целюлози в рослинах, таких як солома. Із джерел, таких як деревна стружка або паперові відходи, в процесі газифікації, тобто їх нагрівання до низької температури для створення речовини, подібної до деревного вугілля, виробляється синтетичний газ, що може бути перетворений на без сірчане рідке паливо.

Водень Багато людей розглядають водень як «паливо майбутнього», але йому ще доведеться пройти довгий шлях, перш ніж він стане таким. Це переносник енергії, подібно до електроенергії, і, таким чином, має вироблятися з іншої речовини. Частіше за все, водень виробляється з використанням пари, що реагує з метаном і перетворюється на водень або вуглець. Він також може бути вироблений з води шляхом електролізу.

Потім водень може зберігатися та перетворюватися в енергію через водневі паливні елементи, що зараз використовуються для автомобілів. У транспортних засобах з водневими паливними елементами хімічна реакція, що відбувається всередині паливного елемента — звичайно між воднем та киснем — створює електроенергію для електродвигуна, і єдиним вихлопом, що утворюється в результаті цього процесу, є водяна пара.

Ми вивчаємо все можливе про використання водню для заправки автомобілів і думаємо над тим, яким чином задовольнити майбутній попит споживачів. Ми беремо участь у дослідницьких та демонстраційних проектах, а також вже відкрили групу комерційних водневих заправних станцій.

1.3 Інноваційний розвиток альтернативних джерел енергії в Україні

В умовах досить складної ситуації з енергетичними ресурсами у світі зростає роль енергетичних джерел енергії. Такими джерелами відповідно закону України «Про альтернативні джерела енергії» (№ 555-IV, від 20.02.2003р.) є енергія сонячного випромінювання, вітру, морів, річок, біомаси, теплоти Землі та вторинні енергетичні ресурси, які існують постійно або виникають періодично у довкіллі і їх енергія може бути перетворена в корисну роботу.

Останніми роками в Україні розроблено й прийнято кілька прогресивних законів, що стосуються розвитку в сфері використання альтернативних джерел енергії (АДЕ) і когенерації. Так у 2000р. було прийнято Закон «Про альтернативні види рідкого і газового палива» (№ 1391-XIV від 14.01.2000р.), в якому визначені основні принципи державної політики у сфері альтернативних видів палива. Однак конкретні фінансові механізми для цього не розглянуто, лише зазначено, що фінансування таких заходів «здійснюється за рахунок коштів підприємств, установ, організацій незалежно від форм власності, коштів державного та місцевого бюджету, інших незаборонених законом джерел.»

У лютому 2003р. Верховна Рада України прийняла Закон «Про альтернативні джерела енергії» (№ 555-IV, від 20.02.2003р.), який визначає правові, економічні, екологічні і організаційні основи використання відновлюваних джерел енергії (ВДЕ) в Україні, що має сприяти розширенню сфер їх застосування у паливно-енергетичному комплексі. Згідно з положенням Закону, поняття «альтернативні джерела енергії», включає в себе ВДЕ і вторинні енергетичні ресурси. Державне регулювання АДЕ здійснює Кабінет Міністрів України і спеціальний уповноважений центральний орган виконавчої влади. Фінансування заходів у галузі ВДЕ передбачається за рахунок коштів, закладених в оптових тарифах на електричну і теплову енергію, державного і місцевого бюджетів, добровільних внесків та інших коштів, не заборонених законодавством України. Однак Закон не передбачає жодних фінансових стимулів і механізмів підтримки для виробників і споживачів відновлюваної енергії.

У 2003р. група українських експертів у галузі альтернативної енергетики розробила стратегію розвитку нетрадиційних, відновлюваних і позабалансових джерел енергії, як складову частину проекту Енергетичної стратегії України до2030р. Відповідно до проекту, частка ВДЕ в загальному споживанні первинних енергоносіїв має скласти 4,7% у 2010р, що еквівалентно 9,3 млн. тонн у.п., та 35 млн. тонн у.п.- 17,5% у 2030р.

За висновками європейських експертів, альтернативні джерела енергії зможуть забезпечити 50% світового споживання первинної енергії до2040р. На відміну від інших джерел енергії, біомаса являє собою універсальне джерело, яке можна використовувати для виробництва електроенергії и тепла, а також отримання біопалива для транспортних потреб. За оцінками провідних фахівців, протягом найближчих 50-ти років біомаса може забезпечувати 35−40% світового енергоспоживання.

В Україні наявні різноманітні джерела біомаси, енергетичний потенціал якої, за даними Третьої Міжнародної конференції «Енергія з біомаси» організованої Інститутом технічної теплофізики НАН України і Науково технічним центром «Біомаса"(вересень, 2006р., м. Київ) становить 24,2 млн. тонн у.п.Біомасу в енергетичних цілях можна використовувати в процесі без перервного спалювання деревини, соломи, а також у переробному вигляді, як рідкі або газоподібні палива.

Найперспективнішим для використання в Україні у найближчому майбутньому вважаються такі технології: дерево спалюванні станції централізованого тепло постачання і промислові деревоспалювальні котли для встановлення у держсільгоспах і деревообробних комбінатах; соломоспалювальні фермерські котли та котли для малих тепломереж; біогазові установки для великих тваринницьких ферм і підприємств харчової промисловості; технології спільного спалювання біомаси з вугіллям на вугільних електростанціях; виробництво моторного пального з біомаси.

В теперішній час головним регулюючим документом щодо енергетичної політики в Україні є Енергетична Стратегія України до 2030р. Вона була затверджена Кабінетом Міністрів України 15 березня 2006р. але не затвердилась Верховною Радою України. Це означає, що зазначена стратегія не є законом, якого необхідно обов’язково дотримуватися. Отже немає гарантій, мета щодо біоенергетики будуть досягнуті.

Сучасний рівень фінансування науково-дослідницьких та дослідно-конструкторських робіт (НДДКР) у секторі біоенергетики дозволяє працювати лише над окремими питаннями і недостатній для проведення повномасштабних досліджень, які б могли привести до розроблення нових біоенергетичних технологій або нового обладнання. Необхідно визначити Стратегію взаємозв'язку науково-дослідницьких установ з європейськими університетами, а також з європейськими інформаційними мережами з питань біоенергетики. Ключовим питанням є створення національної інформаційної мережі біомаси і біопалива. Національна мережа буде вміщати інформацію щодо реалізованих, поточних та запланованих НДДКР у відповідних секторах. Цільове фінансування має бути спрямоване на створення нових або суттєве вдосконалення існуючих технологій виробництва енергії з біомаси. Відповідні проекти мають вибиратися та фінансуватися Національною академією України, Українською академією аграрних наук, міністерствами України.

Висновки та рекомендації

Як показав аналіз законодавчої бази України в галузі біоенергетики, вона ще потребує вдосконалення. Необхідно розробити і прийняти в Україні державну програму розвитку біоенергетики зі статусом закону, а також пакет законів і підзаконних актів щодо біоенергетики з метою стимулювання, підтримки й розвитку біоенергетичних технологій, передусім технологій отримання теплової енергії з твердої маси, одержання та використання біогазу. Отже розвиток біоенергетичних технологій сприятиме зменшенню Залежності України від імпортованих енергоносіїв, підвищення Ії енергетичної безпеки за рахунок організації енергопостачання на базі місцевих відновлюваних ресурсів, створенню значної кількості нових робочих місць (переважно у сільських районах), значному внеску у поліпшення екологічної ситуації в Україні та підвищенню ефективності виробництва.

Стратегічними орієнтирами у сфері енергозбереження є:

— енергоменеджмент і регулярний енергоаудит;

— перехід на використання рапсової олії як дизельного пального;

— створення акумуляторів енергії і комбінованих сонячно-паливних або сонячно-атомних енергосистем, а також застосування приладів, що концентрують сонячну енергію, чим підвищують її щільність;

— виробництво вітроагрегатів і будівництво промислових ВЕС у складі електроенергетичних систем;

— підвищення використання енергетичних відходів у виді штучних і промислових газів, що виникають у гірничо-металургійному комплексі і хімічній промисловості.

— підвищення ККД енергогенеруючого устаткування;

— комплексна модернізація розподільного устаткування;

— упровадження когенераційних технологій і т.д.

Реалізація зазначених стратегічних завдань має потребу у вживання комплексу наступних першочергових заходів.

1. Примусово сформувати ринок альтернативної енергетики і матеріально стимулювати видобуток, розробку й використання альтернативних джерел енергії. Оскільки мінімальний показник для поновлюваної енергетики в загальному енергобалансі європейських країн і країн-претендентів на вступ у ЄС складає 12%, Україна повинна теж досягти цього рівня. Потенціал для реалізації цієї мети є в достатньому обсязі, а засоби й бажання перейти на нові джерела енергії не вистачає. Тому уряд повинний підвищити податки на використання нафти, газу, бензину, що істотно відіб'ється на ціні цих палив, а на виробництво й використання альтернативних джерел енергії збільшити обсяги фінансування з бюджету, дотацій і інших видів стимулювання.

2. Збільшити частку, а надалі й цілком перейти на споживання біодизельного палива. Відповідно до рішення Європейської комісії від 2009 р. усі країни об'єднаної Європи повинні робити й споживати біодизельне паливо. По підрахунках учених, якщо виробництво біодизеля розгорнеться в повну силу, Україна зможе на третину зменшити імпорт нафтових енергоносіїв. Щодо конкурентоспроможності біодизеля, те для виробництва тонни рапсової олії потрібні 3 тонни насіння. Крім того, для виробництва тонни біодизеля необхідно ще 110 літрів спирту. Якщо підсумувати усі витрати, то літр біопалива буде коштувати близько 1 дол. США.

3. Перейти до масового будівництва й використання енергії вітрових електростанцій. Представляється, що важливе значення має використання енергії вітру разом з іншими джерелами енергії, зокрема, із традиційним паливом, енергією сонячного випромінювання, енергією, одержуваної за рахунок розходження температур в океані, біологічним перетворенням палива і т.п. Оскільки в більшості місць вітер дме з перервами, то для безперервного одержання енергії від автономно працюючої установки необхідно акумулювати її на тривалі періоди -10 років і більше. Вартість необхідного пристрою, що акумулює, може бути знижена при комбінованому використанні енергії вітру з іншими джерелами енергії.

Підвищення ефективності вітроенергетики можливо за рахунок:

— зниження початкової вартості вітроустаткування, а також вартості їхнього монтажу й експлуатації;

— зміни паспортної кривої вироблюваної потужності вітроустаткування (залежності вироблюваної потужності від швидкості вітрового потоку);

— підвищення точності робіт із прогнозування вітропотенціалу, виявленню впливу топографії місцевості, а також взаємного впливу ВЕУ одне на одного.

При об'єднанні хвильових електроустановок із вітровими, виробництво електроенергії уздовж морського узбережжя України може дати в майбутньому близько 17 млрд. квт-г електроенергії.

4. Прийняти закон про газ (метан) вугільних родовищ, де особлива увагу приділити обсягам фінансування з держбюджету промислового видобутку метану з вугільних родовищ. Оскільки вже є приклади успішної реалізації цих заходів, а також багато наукових розробок необхідно тільки матеріально підтримати тих, хто готовий за рахунок дегазації шахт підвищити безпеку проведення гірських робіт і додатково включити в господарський кругообіг екологічно чистий енергоносій. Особливо це буде корисно для неприбуткових і нерентабельних шахт.

5. Перевести до 2010 року 40−60% електростанцій з газу на вугілля і синтетичний газ. З цією метою доцільніше використовувати бурі вугілля. При цьому з продуктів горіння сухої перегонки можна виготовляти синтетичне паливо. Як сировина може використовуватися ще і лігнін, солома, лузга соняшника, лушпайка з гречки, рису й інші відходи рослинного походження, у тому числі рослинні відходи цукрового виробництва, а також торф. Тобто в найближчі 5 років необхідно перейти до масового застосування цього газу для виготовлення теплової й електричної енергії.

2.ПРАКТИЧНА ЧАСТИНА

2.1 Оцінка збитку від забруднення навколишнього середовища та оцінка ефективності природоохоронних заходів

а) Визначити річний економічний збиток від викидів труби котельної дільниці території м. Донецька, якщо відомо, що висота джерела викидів — 35 м., середній річний викид небезпечних речовин складає 95 т, з них: азоту окисли — 40 т., фенол — 35 т, сірководень — 15 т, сажа — 5 т. Температура викиду — 90 °C, швидкість осідання часток — 0.7 см/с. (Довідкові дані: значення модуля швидкості повітря — 3,5 м/с, грошова оцінка одиниці забруднення 3,3 грн./ум.т, середньорічна температура повітря на території 23 °C, щільність населення 50 люд/га).

Рішення:

Економічна оцінка збитку У_атм від викидів забруднюючих речовин до атмосфери для окремого джерела визначається за формулою:

(2.1.1)

де — величина збитку, грн./рік, — грошова оцінка одиниці викидів, грн./усл. т., — показник відносної небезпеки забруднення атмосфери, значення якого визначається розмірами и типом зони активного забруднення (ЗАЗ), її просторовим положенням, — поправка, яка враховує характер розсіяння домішок в атмосфері, М — приведена маса річного викиду з джерела, ум. т. /рік.

1.Значення грошової оцінки одиниці викидів встановлюються відповідними інстанціями з урахуванням темпів інфляції (умовно в даній роботі = 3,3 грн./ум. т)

2.Значення множника — поправки, яка враховує характер розсіяння домішок в атмосфері, визначається у випадку газоподібних домішок і легких дрібнодисперсних частиць з дуже малою швидкістю осідання (менш ніж 1 см/с) застосовується формула:

(2.1.2)

де h — висота джерела викидів, j — поправка на підйом факела викидів, U — середньорічне значення модуля швидкості повітря на рівне флюгера.

При цьому:

Показник? розраховується за формулою:

(2.1.3)

де DТ — середньорічне значення різності температур в джерелі викидів і в навколишній атмосфері, в ? С.

Величину DТ слід визначати, приймаючи температуру навколишнього повітря для певного пункту, а температуру в джерелі - по технологічним нормативам виробництва.

DТ =90−23=67°С

3. Величина приведеної маси річного викиду в атмосферу забруднень М (ум. т/рік) від джерела викидів, визначається за формулою:

(2.1.4)

де m_i — маса річного викиду в атмосферу домішок i -го виду, т/рік, А_i — показник відносної агресивності домішок i -го виду ум. т/рік, n — загальна кількість домішок, що викидаються джерелом в атмосферу.

м=40*41,1+35*310+15*54,8+5*41,5= 13 529,5 ум. т

Y_атм=3,3*5*0,68*13 529,5=151 800,99 грн Відповідь: річний економічний збиток дорівнює 151 800,99 тис. грн б) Визначити річний економічний збиток від забруднення акустичного середовища житлового будинку з населенням 245 люд., якщо еквівалентний рівень шуму від будівництва промислової споруди складає вночі 39 дБА, вдень — 58 дБА. При цьому вдень в домі знаходяться 12% загальної кількості мешканців. (Довідкові дані: грошова оцінка збитку складає 3 грн./люд.)

Рішення:

1.Економічна оцінка річного збитку, що спричиняється шумами від сукупності усіх джерел в умовах житлових помешкань, дорівнює:

(2.1.5)

де — економічна оцінка річного збитку, що спричиняється шумами в нічний час в умовах житлових помешкань, грн./рік; - економічна оцінка річного збитку, що спричиняється шумами в денний час в умовах житлових помешкань, грн./рік.

2. Економічна оцінка річного збитку, що спричиняється шумами в нічний час

(2.1.6)

де — коефіцієнт грошового виразу збитку, умовно прийнятий в даній методиці на рівні 3,0 грн./осіб.-рік, (L_н) — без вимірні величини, які розраховуються по спеціальним формулам, значення A (L_н), N_н (L_н) — кількість осіб, що мешкають на розрахунковій території в помешканнях, де еквівалентний рівень шуму за річний нічний час мають значення, що дорівнює цілому числу L_н (по замірам або відомо заздалегідь).

Y_н.общ=3*22,7*245=16 684,4 грн.

3. Економічна оцінка річного збитку, що спричиняється в денний час

(2.1.7)

Y_д.общ=3*50,4*245*0,12=4445,28грн

Y_общ=16 684,4+4445,28=21 129,68 грн.

Відповідь: річний економічний збиток від забруднення акустичного середовища становить 21 129,68 тис.грн.

2.2 Визначення платежів за використання природних ресурсів та забруднення навколишнього середовища

а) Обсяг викидів сірководню дорівнює 197 т на рік. Визначити розмір річних платежів, якщо чисельність населення в обласному місті складає 590 000 люд.

Рішення Платежі за викиди стаціонарними джерелами забруднення:

(2.2.1)

П₁ — величина платежу за викиди стаціонарними джерелами забруднення, грн./рік;

M_ni — обсяг викидів i-того забруднюючої речовини в межах установленого ліміту, т.

M'_ni — обсяг викидів i-того забруднюючої речовини понад установлений ліміт, т.

N_i — норматив плати за викиди за 1 т забруднюючої речовини, грн.

K_нас — коефіцієнт, що враховується чисельність населення;

K_ек — коефіцієнт, що враховує значення населеного пункту для економіки П₁= 197*257*1,80*1,25=113 915,25грн/рік Відповідь: розмір річних платежів складає 113 915,25грн/рік.

б) Обсяг скидів до Чорного моря нафтопродуктів складає 8,5 т на місяць, що дорівнює 105% від нормативу, та органічних речовин 6,1 т на місяць, що дорівнює 113% від нормативу. Визначити розмір річних платежів за забруднення водних ресурсів.

Рішення:

Платежі за скидання забруднюючих речовин у водні об'єкти розраховується по формулі: (2.2.2)

де Mni-обсяг скидів i-ї забруднюючої речовини в межах установленого ліміту, т;

M’ni — обсяг скидів i-ї забруднюючої речовини понад встановлені ліміти, т;

K — коефіцієнт кратності викидів (K = 10).

Hi — норматив збору за скидання 1 т забруднюючої речовини i — го виду, грн.;

Крб — регіональний коефіцієнт, що враховує територіальні особливості водного об'єкта.

M_i+M'_i=8,5=105%

M_i+M'_i=6,1=113%

П₃=(((8, 1+0,4*10)*309+ (5,40+0,7*10)*21))*2,2=22 598,4 грн Відповідь: розмір річних платежів за забруднення складає 22 598,4 грн в) Визначити розмір місячних платежів за розташування твердих побутових відходів на смітнику на відстані 3 км від міста, якщо щомісячний обсяг помірно небезпечних відходів складає 51,2 т, що перебільшує норматив на 86%.

Рішення:

Платежі за розміщення відходів розраховуються по формулі:

(2.2.3)

де Mni — обсяг розміщення i-ї забруднюючої речовини в межах встановленого ліміту, т;

М’nі - обсяг розміщення i-ї забруднюючої речовини понад встановлені ліміти, т;

Hбі - норматив збору за розміщення i-го забруднюючої речовини, грн./т;

Kn — коефіцієнт кратності зборів (К=10);

Кт — коефіцієнт, що враховує відстань місця розміщення відходів від н аселеного пункту;

Ко — коефіцієнт, що враховує устаткування, установлене на місці розміщення відходів.

51,2=М_i+0,86 М М_i=

П_р=(+0,86*10)*0,75*3*3=

Відповідь: розмір місячних платежів за розташування твердих побутових відходів складає

Перелік літературних посилань

1.Бабієв Г. М., Дероган Д. В., Щокін А. Р. Перспективи впровадження нетрадиційних та відновлюваних джерел енергії в Україні. // ЕЛЕКТРИЧНИЙ Журнал, — Запоріжжя: ВАТ «Гамма», 1998 № 1, — С.63−64.

2.Биомасса спасёт мир // Зелёная енергетика.-2004. — № 3. С. 7−9.

3.Біопалива (технології, машини, обладнання) / [В.О. Дубровін, М. О. Корчемний, І.П. Масло та ін.]- К.: ЦТІ «Енергетика і електрифікація» 2004; 256с.

4.Бузовський Є.А. Нетрадиційні поновлювальні джерела енергії. Навчально-методичний посібник / Бузовський Є.А. — К.: ННІ ПОНАУ, 2007.-21с.

5.Григорьев А. А. Экологические уроки прошлого и современности. Л., 1991. — 249 с.

6.Дероган Д. В., Щокін А. Р. Перспективи використання енергії та палива в Україні з нетрадиційних та відновлюваних джерел.//Бюл. «Новітні технології в сфері нетрадиційних і відновлюваних джерел енергії», Київ: АТ «Укренергозбереження», 1999. № 2, — С.30−38.

7.Інноваційні процеси сільськогосподарського виробництва. Навчально-методичний посібник/ [ С.І. Мельник, Т.Д. Іщенко, О. Д. Витвицька, В.А. Скрипченко]. — К.: ВЦ НМЦ аграрної освіти Мінагрополітикии України, 2008.-56с.

8.Куценко А. М., Писаренко В. Н. Охрана окружающей среды в сельском хозяйстве. К., 1991. — 200 с.

9.Лаптев А. А., Приемов С. И., Родичкин И. Д. и др. Охрана и оптимизация окружающей среды. К., 1990. — 254 с.

10.Маринич А. М., Паламарчук М. М., Гриневецкий В. Г. Конструктивно-географические основы природопользования в Украинской ССР: Киевское Приднепровье. М., 1990. — 440 с.

11. Про альтернативні види рідкого та газового палива: Закон України № 1391 -IV від 14.01.2000р.

12.Про альтернативні джерела енергії: Закон України № 555-IV від 20.03.2003р.

13.http://www.shell.com/

14.Юдасин Л. С. Энергетика: проблемы и надежды. М, 1990. — 205 с.