Географія поширення та перспектива розвитку станції та установок альтернативних джерел енергії в Україні

Вступ

енергія вітровий сонячний біогаз Нетрадиційні та відновлювані джерела енергії стали останнім часом одним із важливих критеріїв сталого розвитку світової спільноти. Здійснюється пошук нових і вдосконалення існуючих технологій, виведення їх до економічно ефективного рівня та розширення сфер використання. Головними причинами такої уваги є очікуване вичерпання запасів органічних видів палива, різке зростання їх ціни, недосконалість та низька ефективність технологій їхнього використання, шкідливий вплив на довкілля, наслідки якого все більше і більше турбують світовому спільноту.

Використання традиційних вуглеводнів шляхом спалювання супроводжується загальними втратами енергії до 80−90% і тому вже на сьогодні розроблено технології електрохімічного їх перетворення, які зменшують втрати до 10% та є більш екологічно безпечними.

Альтернативна енергетика стає одним із базових напрямів розвитку технологій у світі, разом із інформаційними та нанотехнологіями вона стає важливою складовою нового постіндустріального технологічного укладу.

В Україні також існує значний потенціал використання нетрадиційно відновлювальних джерел енергії. З іншого боку, проблеми ефективності використання традиційних джерел енергії в Україні стоять ще гостріше, ніж у світі чи країнах ЄС. Причинами цього є застарілі технології, вичерпання ресурсу використання основних фондів генерації електроенергії і тепла, що разом з низькою ефективністю використання палива призводить до значних обсягів шкідливих викидів. Значні втрати при транспортуванні, розподілі та використанні електроенергії і тепла, а також монопольна залежність від імпорту енергоносіїв ще більш ускладнюють ситуацію на енергетичних ринках країни.

Таким чином, Україна має нагальну потребу у переході до енергетично ефективних та екологічно чистих технологій, якими є, в тому числі, і НВДЕ. Але, незважаючи на декларацію щодо усвідомлення цієї потреби з боку різних гілок влади та низку нормативно-законодавчих актів, які стосуються розвитку альтернативних джерел енергії, — реальних кроків щодо впровадження альтернативних джерел енергії зроблено досить мало. Частка в енергетичному балансі країни становить лише 7,2% (6,4% - позабалансові джерела енергії; 0,8% - відновлювані джерела).

1. Основні види альтернативних джерела енергії в Україні, технології їх використання

Україна має значний потенціал для розвитку відновлюваної енергетики. Те ж можна сказати відносно інших альтернативних традиційних джерел енергії - таким, як: шахтний метан, торф, буре вугілля, скидний потенціал побутових і промислових стоків та ін. Можливості використання мають всі області країни (див. табл. 1). разом з тим, не зважаючи на значний обсяг прийнятих законів, програм нормативних актів та інших документів, справа з впровадженням нетрадиційних видів джерел енергії, Україні йде занадто низькими темпами, вклад в енергетичний баланс країни є незначним.

Причин такого стану багато, головні з них це відсутність системи економічного стимулювання переходу до використання нетрадиційних видів джерел енергії, декларативний характер нормативно-правових актів без конкретних механізмів впровадження, а також низька виконавча дисципліна. Не можна сказати, що в країні нічого не робиться в цьому напрямі, але того що робиться не достатньо для компенсації негативних тенденцій таких, як світове зростання цін на енергоносії, збільшення рівня енергетичної залежності країни та забруднення навколишнього середовища.

Не впроваджуючи нові види використання нетрадиційних видів джерел енергії, не вкладаючи коштів у технології, не розвиваючи виробництво на базі нових технологій, країна консервує технологічну відсталість і може втратити свій шанс війти у європейську спільноту.

Серед факторів сприяння розвитку нетрадиційних видів джерел енергії в Україні можна назвати:

• зростання ціна на традиційні енергоносії;

• підвищення вимог екологічних норм і стандартів;

• можливості реалізації механізмів Кіотського протоколу для.

•фінансування проектів впровадження нетрадиційних видів джерел енергії;

•покращення можливості входження до європейської спільноти;

•необхідність заміни зношених основних фондів.

Біоенергетика в Україні має широкий спектр сировинних ресурсів які можна використовувати як шляхом прямого спалювання, так і для виробництва біогазу, біодизелю, біоетанолу, твердих паливних брикетів та ін.

Це і відходи лісового господарства, сільгоспгосподарства, побутові відходи і, нарешті, спеціально вирощувана біомаса, зокрема — ріпак, сприятливі умови для вирощування якого є в багатьох регіонах України. Крім сировинної бази, в Україні є і технологічна та промислова база для розвитку промисловості з виробництва біодизелю, біоетанолу, біогазу. Але, незважаючи на це, а також на наявність нормативно-законодавчих актів, які повинні сприяти розвитку біоенергетики (Закон України «Про альтернативні види рідкого й газоподібного палива» від 14.01.2000 р. № 1391-XIV, Постанова КМУ від 04.07.2000 р. № 1044 «Про затвердження програми «Этанол», Закон «Про альтернативні джерела енергії» від 20.03.2003 р. № 555-IV, Указ Президента від 26.09.2003 р. № 1094/2003 «Про заходи щодо розвитку виробництва палива з біологічної сировини», Постанова КМУ від 22.12.2006 р. № 1774 «Про затвердження Програми розвитку виробництва дизельного біопалива», Розпорядження КМУ № 145 від 15.03.2006 р. «Про затвердження «Енергетичної стратегії України на період до 2030 року» та ін.), їх положення поки так і залишилися на папері.

Поодинокі приклади будівництва заводів з виробництва біопалива, розробки нових технологій переробки біосировини не роблять погоди на ринку. Розширення площ під ріпак носить спонтанний характер і практично весь урожай експортується. При цьому мало хто турбується про виснаження землі. Відсутні також технічні умови і регламенти на виробництво, зберігання, використання біодизельного пального, не створені умови для залучення інвестицій у будівництво заводів. Українські технологічні розробки та обладнання не знаходять попиту на українському ринку і експортуються.

Для промислового використання біодизелю необхідно буде розробити відповідні заходи, які б передбачали значні пільги для виробників біодизелю, комплектацію насіннєвого фонду елітними сортами ріпаку, інвестиції для будівництва потужних підприємств з виробництва біодизелю.

Україна має значні потужності для виробництва харчового спирту, які значною мірою простоюють. Їх можна було б переорієнтувати на виробництво паливного етанолу, але для цього необхідно забезпечити їх рентабельність, та вирішити комплекс проблем які пов’язані із сертифікацією палива, розвитком інфраструктури, вивченням потенційних ринків та ін.

Потрібно також поширити досвід виробництва котлів опалення, які працюють на відходах деревини та іншій біомасі, які в Україні вже є. Це особливо стосується західних областей України, де сировинна база (відходи лісового господарства) дозволяє заміщати використання дорогого та дефіцитного природного газу для опалення приміщень.

Вітроенергетика на даний час є найбільш розвиненим видом нетрадиційних видів джерел енергії в Україні. Україна має власні розробки вітроенергетичних установок (ВЕУ) та власне промислове виробництво, є і ліцензійні ВЕУ. Працюють вісім вітрових електростанцій (ВЕС) в Криму, Приазов'ї та в Карпатському регіоні. Починаючи з 1997 року, коли була прийнята Комплексна програма будівництва ВЕС, вітроенергетика в Україні отримала державну підтримку у виді надбавки до тарифу за електроенергію та прямого фінансування.

Головним стримуючим фактором розвитку вітроенергетики в Україні є низька техніко-економічна ефективність ВЕУ, що не дозволяє їй конкурувати на рівних з традиційними видами енергії. Шлях досягнення більш високих показників ефективності - це збільшення одиничної потужності ВЕУ до мегаватного класу, залучення приватного капіталу для інвестування в вітроенергетичну промисловість. Цьому буде сприяти запровадження так називаного «зеленого» тарифу.

Серед проблемних питань розглядається наявність ознак монополізму в цій сфері, де розробки, виробництво ВЕУ, будівництво ВЕС та виробіток електроенергії підпорядковано одному відомству (НКАУ). За думкою керівництва НАЕР необхідно розділити функції виробництва електроенергії і відповідно вибору постачальника ВЕУ, що створить конкурентні умови та підніме якість установок.

Сонячна енергія в Україні на сьогодні використовується для гарячого водопостачання опалення, з використанням сонячних колекторів та виробництв електроенергії на основі фотоелектричних перетворювачів.

Сонячні колектори випускаються підприємствами України, вітчизняні фотоелектричні установки тільки починають виходити на ринок, хоча відчувається гостра потреба в сировині за прийнятною ціною. Потрібна державна підтримка для відродження існуючого в країні потенціалу з виробництва сонячного кремнію (раніше 10% світового виробництва було в Україні).

Таблиця 1. Технічно досяжний енергетичний потенціал нетрадиційних та відновлюваних джерел енергії в перерахунку на умовне паливо (млн. т у.п.) та обсяги заміщення ПЕР.

1.1 Вітрова енергія та ВРС

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, до могутніх ураганів, що приносять незліченні руйнування. Завжди неспокійний повітряний океан, на дні якого ми живемо. Вітри, що дують на просторах нашої країни, могли б легко задовольнити всі її потреби в електроенергії. Кліматичні умови дозволяють розвивати вітроенергетику на величезній території.

За оцінками різних авторів, загальний вітроенергетичний потенціал Землі рівний 1200 ТВт, проте можливості використовування цього виду енергії в різних районах Землі неоднакові. Середньорічна швидкість вітру на висоті 20−30 м над поверхнею Землі повинна бути достатньо великою, щоб потужність повітряного потоку, що проходить через належним чином орієнтований вертикальний перетин, досягала значення для перетворення.

Прагнення освоїти виробництво вітроенергетичних машин привело до появи на світ безлічі таких агрегатів. Деякі з них досягають десятків метрів у висоту, і, як вважають, з часом вони могли б утворити справжню електричну мережу. Малі вітроенергетичні агрегати призначені для постачання електроенергією окремих будинків.

Сучасна вітроенергетика є однією з найрозвиненіших і перспективніших галузей альтернативної енергетики. В даний час, в умовах енергетичної кризи на Україні, вітроенергетика займає одне з провідних місць.

В Україні узятий курс на прискорений розвиток виробництва вітроенергетичних установок і будівництво вітроелектростанцій загальною потужністю 500 МВт і більш, для чого у вітроенергетику прямують великі державні інвестиції.

Необхідно також відзначити, що сумарна потужність вітроелектростанцій, що розташовується, в Україні в 500 МВт дасть надбавку середньорічної потужності лише в 800−100 МВт, що для країни складає досить малу величину.

Існуючі наміри держави по упровадженню вітроенергетики в Україні базуються в основному на застосуванні ліцензійної вітроенергетичні установки.

В Україні не проведені серйозні дослідження по впливу крупних вітроелектростанцій на навколишнє природне середовище в зоні їх дії. Ці питання вимагають додаткових досліджень і узгодженні з природоохоронними організаціями, та і відповідні закони відсутні.

В Україні розроблена і виробляється вітрові енергетичні установки типа «АВЕ-250С» потужністю 200 кВт. До теперішнього часу партія цих установок проходить тестування і експлуатацію. Розробляється подібна установка потужністю 500 кВт.

Вітрові енергетичні установки типа «АВЕ-250С» можуть працювати як в паралельно з енергосистемою, так і автономно.

Потенціал вітрової енергії в Україні.

Україна має потужні ресурси вітрової енергії: річний технічний вітроенергетичний потенціал дорівнює 30 млрд. кВт · ч. В результаті обробки статистичних метеорологічних даних по швидкості та повторюваності швидкості вітру проведено районування території України по швидкостях вітру і визначено питомий енергетичний потенціал вітру на різній висоті відповідно до зон районування.

В умовах України за допомогою вітроустановок можливим є використання 15ч19% річного обсягу енергії вітру, що проходить крізь перетин поверхні вітроколеса. Очікувані обсяги виробництва електроенергії з 1 м² перетину площі вітроколеса в перспективних регіонах складають 800ч1000 кВтг / м 2 за рік. Застосування вітроустановок для виробництва електроенергії в промислових масштабах найбільш ефективно в регіонах України, де середньорічна швидкість вітру> 5 м / с: на Азово-Чорноморському узбережжі, в Одеській, Херсонській, Запорізькій, Донецькій, Луганській, Миколаївській областях, АР Крим та в районі Карпат.

Реалізація державних національних програм в галузі вітроенергетики на 2013 рік передбачає загальне річне виробництво електроенергії на вітроелектростанціях і автономних вітроустановках близько 5,71 млн. МВт · год; що дозволить забезпечити біля 2,5 відсотків від загального річного електроспоживання в Україні.

1.2 Сонячна енергія та СЕС

Сьогодні для перетворення сонячного випромінювання в електричну енергію ми маємо в своєму розпорядженні дві можливості: використовувати сонячну енергію як джерело тепла для вироблення електроенергії традиційними способами, або ж безпосередньо перетворювати сонячну енергію в електричний струм в сонячних елементах.

Оскільки енергія сонячного випромінювання розподілена за великою площею, будь-яка установка для прямого використовування сонячної енергії повинна мати збираючий пристрій з достатньою поверхнею.

Потенційні можливості енергетики, заснованої на використовуванні безпосередньо сонячного випромінювання, надзвичайно великі.

Середньорічний потенціал сонячної енергії в Україну (1235 кВт * год / м) є досить високим і набагато вищий, ніж, наприклад, у Німеччині - 1000 кВт * год / м або навіть у Польщі - 1080 кВт * год / м. Отже, ми маємо гарні можливості для ефективного використання теплоенергетичного обладнання на території Україні. Термін «ефективне використання» означає, що геліоустановка може працювати з віддачею в 50% і більше, а це 9 місяців в південних областях України (з березня по листопад), і 7 місяців — в північних областях (з квітня по жовтень). Взимку ефективність роботи падає, але не зникає.

Отже, і в умовах нашого клімату сонячні системи працюють круглий рік, правда тільки зі змінною ефективністю. Тому варто розглянути сумарний річний потенціал сонячної енергії на території Україні.

Щодо використання сонячної радіації для виробництва енергії, то технічно допустимий потенціал сонячної енергії з дахів житлового фонду України сьогодні становить 26−37 ТВт * год / рік, що в грошовому еквіваленті складає (при сучасній вартості 1 кВт * год = 0,05 євро): 1,3 — 1,8 млрд.євро на рік.

Основним інженерним елементом сонячної системи є сонячні колектори, що перетворюють енергію сонячних променів в теплову або електричну.

Потужність таких сонячних батарей становить 70−100 Вт для 1 м² поверхні колектора. Електроенергія, отримана таким чином, поки досить дорога, але використання фотоелектричних колекторів дозволяє автономізувати енергозабезпечення будівлі.

Якщо врахувати, що ціна сонячного колектора 7000 — 13 000 грн, вартість геліосистеми (в умовах території Україні) становить від 10 до 18 грн за один розігрітий літр води в день, то, якщо отримувати 100 літрів гарячої води на день, сонячна система обходиться в 1000—1800 грн.

Для забезпечення теплою водою сім'ї із трьох-чотирьох осіб достатньо буде встановити два-три сонячні теплові колектори. Термін окупності установки — приблизно 7−8 років з урахуванням сучасних цін на енергоносії. А термін експлуатації - 30−50 років.

Реалізовані в останні роки експериментальні проекти показали, що річне виробництво теплової енергії в умовах України становить 500 — 600 кВт * год/м2. Враховуючи загальноприйнятий на Заході потенціал використання сонячних колекторів для розвинених країн, що дорівнює 1 м² на одну людину, а також ККД сонячних установок для умов України, щорічні ресурси сонячного гарячого водопостачання та опалення можуть становити 28 кВт * год/м2 теплової енергії. Реалізація цього потенціалу дозволила б заощадити 3,4 млн. т умовного палива (т.ум. т.) на рік.

Отже, перевагами сонячних установок є:

1) ефективне використання як прямого, так і розсіяного сонячного випромінювання; можливість створення установок практично будь-якої потужності;

2) досить великий термін служби установок (до 50 років); початкові витрати на СУ (сонячні установки) значно менші, ніж приєднання віддаленого населеного пункту до системи теплопостачання або електропостачання, а експлуатаційні витрати з урахуванням терміну служби виявляються нижчими, ніж у дизельних електростанцій;

3) матеріали сонячних установок виконують функцію вишуканого будівельного матеріалу, що поліпшують архітектуру будівель, що забезпечують їх водозахист, звукоізоляцію й теплозахист;

4) застосування СУ не має негативного впливу на навколишнє середовище. Екологічні проблеми можуть виникнути при складанні фотоелектричних елементів; виробництві та неправильній утилізації.

Враховуючи вищенаведені факти можна говорити про доцільність використання сонячного потенціалу, який припадає на територію Україну. Середньорічна кількість сумарної сонячної радіації, що надходить на 1 м² поверхні на території Україні, знаходиться в межах: від 1070 кВт * год./м2 в північній частині України до 1400 кВт * год./м2 і вище в АР Крим.

(мал. 1)

В Україні найбільш перспективними сьогодні є такі напрями використання сонячної енергії як:

* безпосереднє її перетворення в низькопотенційну теплову енергію без попередньої концентрації потоку сонячної радіації (для гарячого водопостачання об'єктів, комунально-побутового та технологічного теплопостачання, потреб сільського господарства) з коефіцієнтом корисної дії (ККД) 45−60%, а в разі застосування концентраторів — 80 -85%;

* безпосереднє її перетворення в електричну енергію постійного струму за допомогою фотоперетворювачів (фотомодулів) в середньому з ККД 10−15%, хоча існують перспективні розробки з ККД близько 30%.

Оптимально підібране устаткування зменшує річне використання енергії для підігріву води на 50−60% і енергії з мережі на 50−70%. У період з квітня по вересень правильно встановлена?? система покриває 95% витрат тепла та енергії.

1.3 Енергія біогазу

Великі можливості у власному енергозабезпеченні сільськогосподарських підприємств і економії енергетичних ресурсів закладені у використовуванні енергії відходів сільгоспвиробництва і рослинної біомаси. У сільськогосподарському виробництві джерел тепла можна прийняти як будь-які рослинні відходи, що непридатні для використовування по прямому призначенню або не знайшли іншого господарського застосування.

Україна має величезний потенціал виробництва біогазу. Тільки відходи сучасного агропромислового комплексу країни при їх відповідної повної переробки можуть забезпечити виробництво біогазу в обсягах, еквівалентних 2 600 000 000 куб. метрів природного газу. За різними оцінками, повний потенціал галузі при активному використанні силосу кукурудзи, вирощуваної на вільних землях, може досягати до 2020 року від 6 до 18 млрд. кубічних метрів.

Незважаючи на високий потенціал біогазової галузі її розвиток ось вже багато років перебуває на початковій стадії. Основна причина — відсутність до 2013 року будь-якої державної підтримки галузі, зокрема застосовуваних для інших галузей відновлюваної енергетики «зелених» тарифів.

Розробка Інститутом газу НАН України системи збору та використання біогазузвалищ є частиною Цільової комплексної програми наукових досліджень НАН України з проблем сталого розвитку, раціонального природокористування та збереження навколишнього середовища на 2010;2014 рр. Актуальність даної проблеми пов’язана зі щорічним накопиченням в Україні близько 11−13 млн тонн твердих побутових відходів (ТПВ). Залежно від морфологічного складу органічної частини ТПВ, у тілі звалищ внаслідок біохімічних анаеробних процесів утворюється біогаз, який через поверхню полігону надходить до атмосфери. Термін активної метанізації ТПВ на звалищах становить20 років. Із кожної тони ТПВ при повному розкладі виділяється 150−200 мі біогазу.

Ізрічного обсягу ТПВ в Україні утворюється близько 600−700 млн мі (або 760 тис. умовнихтонн) метану.

Загалом установки з переробки рослинної енергетичної сировини та сільськогосподарських відходів на біогаз можуть на виході давати близько 3,6 млрд мі газу на рік (у метановому еквіваленті). Перші такі розробки були виконані фахівцями Інституту газу НАН України і впроваджені на одному з підприємств ВО «Фрунзе» (м. Суми) за розробленою науковцями Інституту газу НАН України технологією було створено промислову блочну установку вилучення метану й вуглекислого газу з біогазу продуктивністю 2 тис. мі/год.

Перший великий біогазовий комплекс на відходах тваринництва з’явився ще в 1993 році на свинофермі комбінату «Запоріжсталь». За 20 років в країні було реалізовано ще з десяток різних проектів, загальна встановлена потужність яких становить близько 7 МВт.

Серед найбільших проектів можна виділити біогазовий комплекс «Української молочної компанії» (2003 рік запуску) з переробки гною ВРХ та силосу кукурудзи з рекордною для України потужністю 1 МВт. У листопаді 2012 року був прийнятий Закон України № 5485-VI, в якому установки, що виробляють електроенергію шляхом виробництва і спалювання біогазу, вперше отримали державну підтримку. Відповідно до Закону, який набрав чинності з 1 квітня 2013 року, для біогазової галузі встановлюється «зелений» тариф на вироблену електроенергію.

«Зелений» тариф на вироблену електроенергію:

•додаткову теплову енергію, яка може бути використана на власні потреби, або продана при наявності покупця.

•вирішення екологічних проблем.

•економію коштів на утилізацію відходів.

•високоякісне екологічно чисте добриво Отримання промислового біогазу рослинного і тваринного походження. можливе за рахунок їх зброджування (метанового бродіння) з отриманням метану і знезаражених органічних добрив. Теплотворна здатність 1 м³ біогазу, що складається з 50−80% метану і 20−50% вуглекислого газу, рівна 10−24 МДж і еквівалентна 0,7−0,8 кг умовного палива.

Проблеми утилізації твердих побутових відходів гостро стоять перед всіма країнами. Вихід сміття складає 250−700 кг на душу населення в рік, збільшуючись на 4−6% в рік, випереджаючи приріст населення.

Рішення проблеми переробки сміття знайдене у використовуванні технології твердофазного зброджування на облаштованих полігонах з отриманням біогазу. Ця технологія найдешевша, не оперує з токсичними викидами і стоками.

Автономна Республіка Крим має в своєму розпорядженні достатні ресурси органічних відходів, володіє необхідним науковим і технічним потенціалом для розробки і створення сучасного устаткування для перетворення біомаси в газоподібне паливо.

Комплексною науково-технічною програмою розвитку нетрадиційних відновлюваних джерел енергії в Криму до 2017 р. було передбачено будівництво двох установок по отриманню і використовуванню біогазу на міських очисних спорудах і 9 установок по комплексному використовуванню сільськогосподарських відходів в господарствах Кримського регіону За таким же шляхом пішла компанія ТІС Еко (Київська обл.), Яка запустила на Приморському полігоні твердих побутових відходів Маріуполя (Донецька обл.) Біогазових когенераційну установку електричною потужністю 200 кВт та теплової - 215 кВт виробництва компанії Евродизель (Київ).

Влітку 2013 року українська сільськогосподарська компанія «Даноша» завершила будівництво великого біогазового заводу біля власної ферми в с. Копанки (Івано-Фраковской обл). Зараз електрична потужність заводу становить 1 МВт. Продукція, електроенергію та тепло компанія припускає використовувати на власні потреби. Після збільшення потужності комплексу невикористана частина електроенергії буде скидатися в мережу.

В цілому, можна відзначити, що давно очікуване законодавче врегулювання стимулів для галузі через запровадження «зелених» тарифів забезпечить вихід галузі з напівсонного стану, швидке завершення вже ведуться в Україні проектів та розробку нових. Можна прослідкувати за часткою використання альтернативних джерел енергії в Україні.

Частка використання альтернативних джерел енергії в Україні на 2014 рік. (діаграма 1).

Різке збільшення цін на паливо, труднощі з його одержаному, виснаження паливних ресурсів — всі ці видимі ознаки енергетичної кризи викликали останніми роками в багатьох країнах виник значний інтерес до нових джерел енергії.

Людство, в процесі свого розвитку зіткнулося з новою, дуже гострою проблемою, такою як виснаження природних запасів енергії, таких як нафта, газ, кам’яне вугілля. Тому у 21столліті одна з головних задач науки — пошук альтернативних джерел енергії.

У другій половині 20 століття людство досягло деякого прогресу у цьому напрямі. Були висунуті теорії та ідеї щодо використання таких нетрадиційних видів енергії. Це енергія вітру, енергія світового океану, енергія сонця, гідроенергетика.

Ці види енергії є досить перспективними, але витрати на їх будівництво високозатратні і в найближчій перспективі не може бути рекомендована для упровадження у великих об'ємах через високу питому вартість енергетичних установок, низький коефіцієнт використовування встановленої потужності установок.

Вони всі володіють колосальними запасами енергії. Але людина поки що неспроможна у повному обсязі використовувати увесь цей енергетичний потенціал.

2. Географія поширення та перспектива розвитку станції та установок альтернативних джерел енергії в Україні

В Україні загальний річний технічно досяжний енергетичний потенціал альтернативних джерел енергії в перерахунку на умовне паливо становить близько 63 млн тонн. Частка енергії добутої за рахунок альтернативних джерел становить сьогодні близько 3%. Згідно з українською енергетичною стратегією до 2030 р. частку альтернативної енергетики на загальному енергобалансі країни буде доведено до 20%. Основними та найбільш ефективними напрямами відновлюваної енергетики в Україні є: вітроенергетика, сонячна енергетика, біоенергетика, гідроенергетика, геотермальна енергетика.

Прогнозні показники розвитку використання нетрадиційних та відновлювальних джерел енергії за основними напрямами освоєння, млн у. п. тон/рік

Таблиця 2. Енергетична стратегія України на період до 2030 року.

Для Українського Причорномор’я перспективи розвитку альтернативної енергетики пов’язані в першу чергу з використанням ресурсів вітру, сонця, енергії біомаси.

Реальні масштаби розвитку вітроенергетики в Українському Причорномор'ї можуть забезпечити паливний еквівалент більш, ніж 27 млн т умовного палива. У приморських регіонах середньорічна швидкість вітру перевищує 5 м/с, що робить ці регіони найбільш ефективними з точки зору використання енергії вітру. Для спорудження ВЕС на морських платформах може бути використана практично вся площа Азовського моря, а в Чорному морі лише в Одеській області є можливість розмістити ВЕС установленою потужністю до 20 тис. кВт. Сьогодні в Україні працює шість вітрових електростанцій, більшість яких розташована в причорноморських регіонах: Аджигольська, Асканієвська, Донузлавська, Новоазовська, Лакська ВЕС. Їхня загальна потужність, що генерується, становить більше 70 МВт.

Потенціал геліоенергетики в причорноморських регіонах — близько 1400 кВт год/м², що знаходиться на одному рівні з країнами, які активно використовують сонячну енергію (США, Німеччина, Швеція тощо), і дає можливість зекономити щорічно близько 2,5 млн т умовного палива. Слід зазначити, що середньорічний потенціал сонячної енергії в Україні (1235 кВт год/м) є достатньо високим і набагато вищим ніж, наприклад, у Німеччині - 1000 кВт год/м, Польщі - 1080 кВт год/м. Отже, існують достатньо потужні можливості для ефективного використання геліоустановок на території України.

Згідно з енергетичним балансом України за 2013 рік, підготовленим Держстатом, частка відновлювальних джерел енергії у валовому кінцевому енергоспоживанні становить 3,45%, у тому числі біомаса — 2,2%, що становить 63% від усіх відновлювальних джерел енергії.

Порівняно з 2012 роком спостерігається помітний ріст внеску біомаси до загального постачання первинної енергії - на 23%.

На 2014 рік Біоенергетична асоціація України прогнозує ще більше зростання у зв’язку з нагальною необхідністю заміщення біомаси альтернативними видами палива та впровадженням заходів, що сприяють цьому процесу.

2.1 Географія поширення вітрових станції в Україні

Україна дуже добре розташована. Там є дуже сприятливий вітровий режим, зокрема, у степах та вздовж морського узбережжя. Українці мають багато місця, тож вітрові станції можна легко встановити на суттєвій дистанції від населених пунктів. Єдиний виклик: чим далі від споживачів ми їх розташовуємо, тим більше слід інвестувати в електромережу. Вже сьогодні треба прокладати електричні кабелі до степів чи, скажімо, до Криму. Але у сенсі географічного розташування Україна має надзвичайно великий потенціал, це Одеська, Миколаївська, Донецька, АР Крим, Херсонська, Запорізька, Закарпатська області більш сприятливі для використання вітрової енергії чинаючи з вересня 2007 року, компанія Конкорд Групп активно працює у секторі вітроенергетики України. Два вітроенергетичних проекти -100 МВт Конкорд Групп-Казантипська ВЕС і 180 МВт Конкорд Групп-Сивашська ВЕС, які компанія розробляє в АР Крим, у грудні 2011 року отримали дозвіл на будівництво.

Проекти передбачають встановлення вітрових турбін з одиничною потужністю 2,5 — 3 МВт, будівництво під'їзних доріг і створення бази технічної підтримки, покращення якості та підвищення надійності електропостачання району за рахунок будівництва нових генеруючих потужностей та реконструкції існуючої підстанції.

Першим етапом реалізації проектів був вибір майданчиків для встановлення вітряних агрегатів, обумовлений оптимальними вітровими характеристиками. Для оцінки територій під будівництво вітроелектростанцій були залучені міжнародні експерти. На майданчиках проектів були встановлені 80-метрові вимірювальні щогли з сертифікованим метеорологічним обладнанням виробництва Німеччини. Протягом року разом із німецькою компанією GEO-NET були проведені вітрові виміри згідно міжнародним стандартам на майданчиках проектів, розташованих у Ленінському та Совєтському районах АР Крим.

За минулий час на майданчиках запланованих вітроелектростанцій були проведені всі необхідні проектно-вишукувальні роботи, які включають дослідження флори та фауни в рамках оцінки впливу на оточуюче середовище (ОВОС), археологічні та геологічні дослідження. Всі дослідження проводились з урахуванням національного законодавства та міжнародних вітроенергетичних вимог. Проекти пройшли Державну екологічну експертизу та отримали позитивні висновки від Міністерства екології та природних ресурсів України.

Рішенням Сесій Ленінського та Совєтського районних рад АР Крим будівництво вітрових електростанцій 100 МВт Конкорд Групп-Казантипська ВЕС і 180 МВт Конкорд Групп-Сивашська ВЕС було віднесено до категорії соціально-значущих об'єктів, призначених для обслуговування мешканців територіальних громад Ленінського та Совєтського районів АР Крим.

У 2010 році були укладені договори оренди землі під будівництво і експлуатацію ВЕС з адміністраціями Ленінського та Совєтського районів.

Покращення соціально-промислової інфраструктури району, створення нових робочих місці на період будівництва та експлуатації ВЕС, збільшення надходжень доходів до місцевого бюджету за рахунок орендної плати за землю та виплати податків — все це веде до підвищення життєвого рівня населення району.

Компанія Конкорд Групп готова розпочати будівництво своїх вітроелектростанцій.

Розташування вітрових станції.

Існуючі на сьогоднішній день в Україні потужності вітрових електростанцій перевищують 51 МВт, а з моменту, коли запрацювала перша вітчизняна вітрова електростанція, вироблено понад 80 млн кВт· год. електроенергії. За оцінками фахівців, загальна потенційна потужність української вітроенергетики становить 5000 МВт. Узбережжя Чорного та Азовського морів, гористі райони Кримського півострова (особливо північно-східне узбережжя) і Карпат, Одеська, Херсонська, Запорізька, Донецька, Луганська і Миколаївська області найбільш підходять для будівництва вітрових електростанцій. Тільки потенціал Криму достатній для виробництва більш ніж 40 млрд кВт· год. електроенергії щороку.

Підраховано, що за нинішнього рівня розвитку вітроенергетики спорудження у «вітряних» регіонах України вітрових електростанцій (ВЕС) дозволило б покрити ледве не третину потреби електроенергії, яку ми споживаємо. Із технічної точки зору вітрова електроенергетика на сьогодні вже впритул наблизилася до традиційної: на сучасних вітрових турбінах коефіцієнт використання встановленої потужності сягає 42 відсотків. Це майже стільки, як на турбінах поширених нині теплових електростанцій.

2.2 Географія поширення сонячних станції в Україні

Після пілотного проекту у Родниковому розпочалося будівництво сонячних електростанцій у різних регіонах України. Наприклад, у Вінницькій області у січні розпочала роботу сонячна електростанція потужністю 35 кВт, змонтована на даху виробничого будинку Гніванського шиноремонтного заводу.

Компанія «Зоря 2003» запустила мікро сонячну електростанцію в Луганській області. Її панелі потужністю 15 кВт розташовано над трасою «Харків-Ростов». У серпні інвестори мають намір закупити обладнання для другої черги станції потужністю 30 кВт. Фінансує проект власник однієї з шахт, який повірив у перспективність сонячної енергетики.

На кінець серпня — початок вересня призначено запуск першої черги геліо електростанції потужністю 250 кВт, яка будується біля Слобода-Бушанської малої ГЕС у Вінницькій області. Власник обох енергооб'єктів — компанія «Енергоінвест» планує збільшити потужність сонячних панелей до 1,786 МВт.

Подібні плани є у ще одного оператора ГЕС — компанія «Новосвіт». Вона має намір розташувати сонячні панелі потужністю 140 кВт біля малої гідроелектростанції в Тальнівському районі Черкаської області. Директор компанії Сергій Кульматицький підкреслює: будівництво сонячної електростанції поблизу малої ГЕС дозволяє задіяти існуюче підключення до електричних мереж і таким чином здешевити проект.

У стадії реалізації ще кілька проектів з будівництва сонячних станцій, наприклад, в Одеській і Вінницькій областях.

У грудні 2011 року, австрійська компанія Activ Solar завершила будівництво в Криму останньої, п’ятої, 20-мегаватної черги сонячного парку Перово, в результаті чого його сумарна встановлена?? потужність зросла до рекордних 100 МВт. У серпні 2012 року компанія «Сонячна енергія плюс» побудувала та ввела в експлуатацію сонячну електростанцію потужністю 5,4 МВт, розташовану в Ужгородському районі Закарпатської області. Фотоелектричні панелі будуть щорічно виробляти близько 4,8 млн кВт-год електроенергії, достатньої для забезпечення понад 1,3 тис. домогосподарств із щомісячним споживанням 300 кВт-год.

У жовтні 2012 року група компаній «Ekotechnik Praha» (Чехія) запустила сонячну електростанцію в селі Ясенівка Ярмолинецького району Хмельницької області. Її потужність становить 1 МВт, яку група компаній планує з часом підвищити до 5 МВт. Електростанція займає земельну ділянку площею 2,5 га, пізніше її буде розширено до 10 га. Станція буде виробляти 2 300 000 кВт-годин на рік.

У грудні 2012 року на території приміського села Ралівка Самбірського району запрацювала перша на Львівщині сонячна електростанція потужністю 1,1 Мвт. Вона складається з 3888 сонячних елементів. Побудована сонячна електростанція завдяки ТзОВ «Еко-Оптіма» спільно з чеськими інвесторами.

В Україні розташовано 148 сонячних електростанції, 76 діючих, 35 на стадії будівництва, 37 в стадії розробки, які увійдуть у експлуатацію до 2020 року.

Карта розміщення СЕС в Україні до 5 МВт.

2.3 Географія поширення біогазових підприємств в Україні

В Україні існують поодинокі приклади впровадження біогазових технологій. Перша з нині працюючих на відходах тваринництва БГУ промислового типу була побудована в 1993 р. на свинофермі комбінату «Запоріжсталь». Після цього були запущені біогазові установки компаній «Агро-Овен», «Еліта», «Українська молочна компанія». Станом на 2014 р. на базі сільськогосподарських підприємств в Україні функціонували 4 біогазові установки. Свиноферма комбінату «Запоріжсталь», Запоріжжя. Свиноферма корпорації «Агро-овен», Оленівка, Дніпропетровська область, потужність, кВт 180. Аграрна компанія «Еліта», Терезине, Київська область потужність кВт 250. Ферма ВРХ «УМК», В. Крупіль, Київська область потужність, кВт 955.

В якості сировини для виробництва біогазу можуть використовуватися як органічні агропромислові чи побутові відходи, так і рослинна сировина — силос кукурудзи, трав’яний силос, зерно і силос злакових культур. Найбільш придатними для виробництва біогазу видами відходів агро-промислового комплексу (АПК) є:

•гній свиней та ВРХ, послід птиці;

•бадилля овочевих культур;

•некондиційний урожай злакових та овочевих культур, цукрових буряків, кукурудзи;

•жом і меляса;

•барда спиртова;

•мучка, дробина, дрібне зерно, зародок;

•дробина пивна, солодові паростки, білковий відстій;

•відходи крахмало-патокового виробництва;

•вичавки фруктові та овочеві;

•сироватка і маслянка.

У 2012 році «Миронівський хлібопродукт» розпочав роботи з будівництва біогазової установки на птахофабриці «Оріль-Лідер» у Дніпропетровській області. Планує реалізувати амбітну біогазову програму з тридцяти БГУ і компанія «Укрлендфармінг».

Агропромхолдинг Астарта-Київ в 2012 р. анонсував будівництво біогазової установки на Глобинському цукровому заводі (Полтавська область) за рахунок кредиту ЄБРР обсягом до 12 млн. дол США терміном на 7 років. Потужність переробки складе більше 120 тис. тон на рік, що дозволить виробляти близько 14,4 млн. м3 біогазу і, таким чином, майже вдвічі скоротити обсяги природного газу, що використовується на підприємстві в процесі виробництва цукру.

Таким чином, впровадження біогазових технологій залишається справою флагманів АПК, що мають власні ресурси для роботи в умовах слабкого фінансового ринку і відсутності інвестицій. Поодинокі приклади будівництва заводів з виробництва біопалива, розробки нових технологій переробки біосировини не роблять погоди на ринку. Розширення площ під ріпак носить спонтанний характер і практично весь урожай експортується. При цьому мало хто турбується про виснаження землі. Відсутні також технічні умови і регламенти на виробництво, зберігання, використання біодизельного пального, не створені умови для залучення інвестицій у будівництво заводів. Українські технологічні розробки та обладнання не знаходять попиту на українському ринку і експортуються.

Для промислового використання біодизелю необхідно буде розробити відповідні заходи, які б передбачали значні пільги для виробників біодизелю, комплектацію насіннєвого фонду елітними сортами ріпаку, інвестиції для будівництва потужних підприємств з виробництва біодизелю.

Україна має значні потужності для виробництва харчового спирту, які значною мірою простоюють. Їх можна було б переорієнтувати на виробництво паливного етанолу, але для цього необхідно забезпечити їх рентабельність, та вирішити комплекс проблем які пов’язані із сертифікацією палива, розвитком інфраструктури, вивченням потенційних ринків та ін.

Потрібно також поширити досвід виробництва котлів опалення, які працюють на відходах деревини та іншій біомасі, які в Україні вже є. Це особливо стосується західних областей України, де сировинна база (відходи лісового господарства) дозволяє заміщати використання дорогого та дефіцитного природного газу для опалення приміщень.

Кілька прикладів впроваджених біогазових проектів існує на полігонах твердих побутових відходів (ТПВ) у містах Ялта, Алушта, Львів, Маріуполь, Кременчук, Луганськ, У 2012 році «Миронівський хлібопродукт» розпочав роботи з будівництва біогазової установки на птахофабриці «Оріль-Лідер» у Дніпропетровській області. Планує реалізувати амбітну біогазову програму з тридцяти БГУ і компанія «Укрлендфармінг». Агропромхолдинг Астарта-Київ в 2012 р. анонсував будівництво біогазової установки на Глобинському цукровому заводі (Полтавська область) за рахунок кредиту ЄБРР обсягом до 12 млн. дол США терміном на 7 років. Потужність переробки складе більше 120 тис. т жому на рік, що дозволить виробляти близько 14,4 млн. м3 біогазу і, таким чином, майже вдвічі скоротити обсяги природного газу, що використовується на підприємстві в процесі виробництва цукру. Таким чином, впровадження біогазових технологій залишається справою флагманів АПК, що мають власні ресурси для роботи в умовах слабкого фінансового ринку і відсутності інвестицій.

2.4 Перспектива розвитку альтернативних джерел енергії

Україна також стала на стежку просвітництва галузі альтернативних джерел енергії. Головне те, що це трапилося не дарма. Наша країна показує хороші перспективи в різних галузях та не зупиняється на досягнутому. Окрім будівництва сонячних електростанцій, потужність яких зросла за минулий рік на 4%, ми скоротили потужність електростанцій на викопному паливі, а отже в майбутньому це буде тільки на користь нашій екології.

У всьому світі і зокрема в Україні за темпами розвитку альтернативної енергетики випереджає традиційну. При чому найбільші темпи розвитку та популярність має саме сонячна енергетика. Україна показуємо хороші результати в цій галузі. За прогнозами Bloomberg New Energy Finance в найближчі роки зростання альтернативної енергетики буде просто колосальним (більше ніж восьмикратним).

На сучасному вітчизняному ринку енергоресурсів альтернативні джерела енергії тільки починають поступово розвиватися. У 2012 році найвищі темпи зростання встановлених потужностей продемонстрували вітроелектростанції (ВЕС) — у 2,2 разу (зростання на 141,5 мегават), обсяг виробництва — до 262,8 мегават; сонячні електростанції (СЕС) — в 1,7 разу (зростання на 130,3 мегават), обсяг виробництва — до 317,8 мегават. З урахуванням зміни і корегування встановлених потужностей, які входять в об'єднану енергосистему України, у 2013 році її загальна потужність збільшилася на 0,9% - до 53 777,6 МВт.

Відповідно до звіту міжнародної компанії «Ernst & Young» у 2011 році, Україна потрапила до рейтингу країн, найбільш привабливих для інвестування у відновлювані джерела енергії, а у 2012 році перемістилася в цьому рейтингу з 30-го на 29-е місце (усього рейтингом охоплено 36 країн світу).

Україна позиціонує себе на міжнародній арені як держава з найбільш сприятливими умовами для «зелених» інвестицій. Восени 2012 р. Європейський банк реконструкції та розвитку запропонував інвесторам галузі ВДЕ фінансувати до 60% їх бізнесу. Проте альтернативна енергетика все ще перебуває на етапі становлення. Сьогодні в енергобалансі України частка «зеленої» енергетики становить лише від 0,4% до 0,8%.

Не зважаючи на значний потенціал майже всіх видів невичерпних джерел енергії, достатньо розвинену науково-технічну та промислову базу, велику кількість прийнятих нормативно-законодавчих актів, частка НВДЕ у енергетичному балансі країни залишається незначною.

Головними причинами такого стану є відсутність стимулюючої політики держави, недосконалість нормативно-правовового забезпечення та невиконання прийнятих рішень, низький рівень фінансування науково-дослідних і конструкторських розробок, недостатній рівень інформування потенційних розробників технологій НВДЕ та споживачів.

Біоенергетика, яка в даний час розвивається найбільш інтенсивно потребує оптимізації свого розвитку з врахуванням як потреб паливного, так і продовольчого сектору економіки, а також державного регулювання експорту біопаливної сировини. Пріоритетним напрямком повинно стати виробництво біогазу з промислових, побутових та сільськогосподарських відходів, що забезпечить не тільки виробництво енергії, біодобрив, а також дозволить зробити довкілля більш чистим.

Вітроенергетика вже сьогодні могла б вийти на значущий рівень виробітку електроенергії в країні в разі достатнього її фінансування та відповідної державної політики. Для активації цього напрямку необхідно провести технологічне оновлення ВЕС за рахунок більш потужних вітроенергетичних установок (до 1МВт) та вирішити організаційні питання, зокрема, розділення управління розробкою і виробництвом вітчизняних ВЕУ та виробітком і продажем електроенергії виробленої ВЕС.

Сонячна енергетика має шанс значно збільшити свій внесок за рахунок впровадження передових вітчизняних розробок сонячних колекторів та відродження виробництва сонячного кремнію в Україні.

Висновки

Світові тенденції розвитку енергетики характеризуються ціленаправленою політикою розвинених країн щодо зменшення залежності від дорогих органічних енергетичних джерел та збільшення частки альтернативної енергетики в енергобалансі. Основними стримуючими факторами для розвитку альтернативної енергетики є висока ціна видобутої енергії, обумовлена дорогим обладнанням (фотоелементів, вітрових турбін) та достатньо тривалим терміном окупності (фотоелементів — близько 5 років, вітроагрегатів — близько 2−3-х років, залежно від природних умов у місці розташування агрегатів).

Більшість європейських країн успішно розвивають свою альтернативну енергетику за рахунок потужної підтримки з боку держави. Країни Європейського Союзу як на рівні міждержавному, так і на національному розробляють програми та стратегії розвитку відновлювальної енергетики, надаючи фінансову та організаційну підтримку компаніям, які займаються альтернативною енергетикою.

Українське Причорномор’я володіє значним потенціалом альтернативної енергії, що робить його привабливим для розміщення енергетичних потужностей, працюючих на альтернативних джерелах енергії. Найбільш перспективними видами альтернативних джерел в Українському Причорномор'ї є: енергія вітру, сонця, геотермальна, енергія біомаси. Енергетичний потенціал регіону використовується не на повну потужність. Причинами такого стану речей є недостатній рівень державної підтримки енергетичних проектів як на загальнодержавному, так і на місцевому рівнях. Існуючі проекти видобутку енергії з альтернативних джерел є поодинокими та, як правило, розробляються і реалізуються окремими приватними підприємствами.

Українською владою було здійснено ряд кроків по стимулюванню альтернативної галузі енергетики, але існує ряд проблем, які потребують держаного врегулювання.

Альтернативна енергетика — це високотехнологічна галузь, тому гостро постає питання науково-технічного супроводження розвитку нових технологій одержання енергії із відновлювальних джерел та дослідження використання альтернативних джерел в українських природних умовах. Існує необхідність у техніко?економічній оцінці використання закордонного обладнання в українських природних умовах та перспективи модернізації цього обладнання відповідно до існуючого енергопотенціалу.

Література

1. Чабан О. Й., Віхорєв Ю. О. Погляд громадськості. Збірка № 7. — 2010. — № 1. — С. 253−255.

2. Павлов В. Б., Попов А. В., Будько В.І. «Института электродинамика», — Киев, 2009, № 25, с. 23−28.

3. Головко В. М., Коханевич В. П., Шихайлов М. О., Павлов В. Б. Випробування генераторів з постійними магнітами для вітрогенераторів // Відновлювана енергетика. — 2010. — № 3. — С. 56−60.

4. Гаевский А. Ю. Определение параметров фотоэлектрических модулей на основе точного решения уравнения для ВАХ // Відновлювана енергетика. — 2012, № 4 (31), с. 32 -39.

5. Кудря С. О., Яценко Л. В. Використання енергії відновлюваних джерел в агропромисловому комплексі України // Науковий вісник Національного університету біоресурсів і природо використання України. Серія «Техніка та енергетика АПК».

6. Будько М. О., Забарний Г. М. Математична модель теплопереносу в реакторі переестерифікації соняшникової олії метиловим спиртом // «Відновлювана енергетика», — Інституту відновлюваної енергетики НАНУ — Київ, 2012 р., № 3.С. 84−88.