Розмір шрифту: 

УДК 004.382:004.414.2

Нетрадиційні відновлювані джерела енергії

Чорноус О.Б., Місюра М.Д.

 

Мета дослідження: Метою даної роботи є обґрунтування необхідності та ефективності використання нетрадиційного способу забезпечення потреби в енергії.

Об’єкт дослідження: Нетрадиційні відновлювані джерела енергії

Предмет дослідження: Переваги та недоліки відновлювальних джерел енергії.

До нетрадиційних джерел енергії прийнято відносити практично всі поновлювані природні види енергії. Розглянемо основні види нетрадиційних джерел енергії, які вже використовуються в господарській діяльності людства:

• сонячна енергетика – використовує енергію сонячного випромінювання, перетворюючи його з використанням термодинамічного або фотоелектричного методу. Фотоелектричний метод забезпечує пряме перетворення сонячної радіації в електрику. Фототермічний метод заснований на перетворенні сонячної енергії в теплову, яка може бути використана як для генерації електрики, так і для обігріву приміщень, гарячого водопостачання тощо
• вітроенергетика – перетворення кінетичної енергії вітру в електричну. Найбільшого поширення набула в прибережних областях, останнім часом зростає частка вітрогенераторів, встановлених у відкритому морі
• геотермальна енергетика – вироблення теплової та електричної енергії за рахунок використання/перетворення теплової енергії, що утворюється всередині планети Земля. Один з найбільш поширених способів – тепловий насос. Інший варіант – використання гарячих пароводяних (геотермальних) джерел, які широко поширені в регіонах активного вулканізму
• мала гідроенергетика – заснована на використанні енергії водяного потоку. Головна відмінність від традиційної гідроенергетики – відсутність необхідності зводити великі гідротехнічні об’єкти
• біогазова енергія – отримання горючої суміші газів (біогазу), що утворюється в результаті метанового бродіння (анаеробного мікробіологічного процесу), викликаного розкладанням органічних речовин

Необхідність широкого використання відновлювальних джерел енергії (ВДЕ) визначається швидким зростанням потреби в електричній енергії, яка за прогнозами має збільшитися у 2 рази до 2030 р. і в 4 рази до 2050 р. у порівнянні з 2000 р.; вичерпанням у видимому майбутньому розвіданих запасів органічного палива; кризовим станом довкілля в зв’язку із забрудненням оксидами азоту і сірки, вуглекислим газом, пилоподібними частинками від згорання палива, радіоактивним і тепловим забрудненням тощо.

Відновлювальні джерела енергії мають принципові відмінності, тому їх ефективне використання стає можливим на основі науково розроблених принципів перетворення ВДЕ у види, необхідні споживачам. У навколишньому середовищі завжди існують потоки відновлювальної енергії, тому в процесі розвитку відновлювальної енергетики необхідно орієнтуватись на місцеві енергоресурси, вибираючи з них найефективніші. Використання ВДЕ має бути багатоваріантним й комплексним, що дозволяє прискорити економічний розвиток регіонів. Наприклад, хорошою базою для використання ВДЕ можуть бути агропромислові комплекси, де відходи тваринництва й рослиноводства є сировиною для одержання біогазу, а також рідкого й твердого палива, виробництва добрив.

Нетрадиційні відновлювані джерела енергії мають як позитивні, так і негативні властивості. До позитивних належать повсюдна поширеність більшості їх видів, екологічна чистота. Експлуатаційні витрати з використання нетрадиційних джерел не містять паливної складової, так як енергія цих джерел практично безкоштовна.

Негативні якості – це мала щільність потоку (питома потужність) і мінливість у часі більшості невідновлювальних джерел енергії (НВДЕ). Перша обставина змушує створювати великі площі енергоустановок, що «перехоплюють» потік використовуваної енергії (приймальні поверхні сонячних установок, площа вітроколеса, протяжні греблі приливних електростанцій тощо). Це призводить до великої матеріаломісткості подібних пристроїв, а, отже, до збільшення питомих капіталовкладень у порівнянні з традиційними енергоустановками. Правда, підвищені капіталовкладення згодом окупаються за рахунок низьких експлуатаційних витрат, але на початковій стадії вони потребують значних інвестицій для використання НВДЕ.

Більше складним є мінливість у часі таких джерел енергії, як сонячне випромінювання, вітер, припливи, стік малих річок, тепло навколишнього середовища. Якщо, наприклад, зміна енергії припливів суворо циклічна, то процес надходження сонячної енергії, хоча в цілому і закономірний, містить, тим не менш, значний елемент випадковості, пов'язаний з погодними умовами. Ще більш мінлива і непередбачувана енергія вітру. Зате геотермальні установки при незмінному геотермальному флюїду в свердловинах гарантують постійне вироблення енергії (електричної або теплової). Крім того, стабільне виробництво енергії можуть забезпечити установки, що використовують біомасу, якщо вони забезпечуються необхідною кількістю цієї «енергетичної сировини».

Більшість видів НВДЕ вважається безкоштовними, що не зовсім відповідає дійсності, оскільки цей фактор нівелюється значними витратами на придбання відповідного обладнання. У результаті виникає певний парадокс, який полягає в тому, що безкоштовну енергію здатні використовувати, головним чином, багаті країни. У той же час найбільш зацікавлені в експлуатації НВДЕ держави, що розвиваються, не мають сучасної енергетичної інфраструктури, тобто розвинутої мережі централізованого енергопостачання. Для них створення автономного енергозабезпечення шляхом застосування нетрадиційних джерел могло б стати вирішенням проблеми, але в силу своєї бідності вони не мають коштів на закупівлю в достатній кількості відповідного обладнання. Багаті ж країни енергетичного голоду не відчувають і виявляють інтерес до альтернативної енергетики в основному з міркувань екології, енергозбереження та диверсифікації джерел енергії.

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1.

Чорноус О.Б., Місюра М.Д. Cистема визначення положення сонця відносно координат глядача [Електронний ресурс] // ТЕОРЕТИЧНІ ТА ПРИКЛАДНІ АСПЕКТИ РОЗРОБКИ КОМП’ЮТЕРНИХ СИСТЕМ '2020: [сайт]. [2020]. URL: http://econference.nubip.edu.ua/index.php/taacsd/2020/paper/view/2102

2.

Эффективность солнечных панелей [Електронний ресурс] URL: https://axiomplus.com.ua/news/effektivnost-solnechnyh-panelej/