Енергії джерела альтернативні

ЕНЕ́РГІЇ ДЖЕРЕ́ЛА АЛЬТЕРНАТИ́ВНІ — від­новлювальні джерела енергії (ВДЕ) та вторин­ні енергетичні ресурси (ВЕР). Згідно з Законом України «Про енерго­збереже­н­ня» (1994), ВЕР — енергет. потенціал продукції, від­ходів, побіч. і проміж. продуктів, який утворюється в технол. агрегатах (установках, процесах) і не використовується у них, але може бути частково чи повністю використ. для енергопо­стача­н­ня ін. обʼєктів. У редакції Закону України «Про альтернативні джерела енергії» від 2009 конкретизовано, що до Е. дж. а. від­носяться ВДЕ, тобто сонячна (див. Сонячна енергетика), вітр. (див. Вітроенергетика), геотерм. енергії, енергія хвиль та припливів, гідро­енергія (див. Гідроенергетика), енергія біо­маси (див. Біоенергетика), газу з орган. від­ходів, газу ка­налізац.-очис. станцій, біо­газів, та ВЕР — домен­ні і коксівні гази, газ метан дегазації вугіл. родовищ, пере­творе­н­ня скидного енергопотенціалу технол. процесів. У зміст. і технол. сенсі до Е. дж. а. близькі також альтернат. види рідкого, газового та твердого палива, які є чи можуть бути замін­никами від­повід. традиц. видів палива і виробляються (видобуваються) з нетрадиц. джерел та видів енергет. сировини. До остан­ніх зараховують сировину рослин. походже­н­ня, від­ходи, тверді горючі речовини, ін. природні і штучні джерела та види енергет. сировини, зокрема нафт., газ., газоконденсатні і нафтогазоконденсатні вичерпані, не­пром. значе­н­ня та техноген­ні родовища, важкі сорти нафти, природні бітуми, газонасич. води, газогідрати тощо, виробництво (видобуток) і пере­робка яких потребує новіт. технологій і які не використовують для виробництва (видобутку) традиц. видів палива. Крім того, від­ходи — це шлаки та від­ходи промисловості, с. господарства, комунал.-побут. та ін. під­приємств, які можуть бути джерелом або сировиною для видобутку чи виробництва альтернат. видів палива.

На початк. стадіях викори­ста­н­ня Е. дж. а., як правило, дорожчі порівняно з традиц. і вимагають законодав. під­тримки їх за­провадже­н­ня. Така практика широко за­стосов. у світ. економіці, особливо в країнах ЄС, і є досить далеко­глядною, зважаючи на по­ступове зро­ста­н­ня вартості традиц. паливно-енергет. ресурсів. Уперше напрями роз­витку Е. дж. а. в Україні ви­значено 1997 у Про­грамі держ. під­тримки роз­витку нетрадиц. і від­новлюв. джерел енергії та малої гідро- і тепло­енергетики (ПНВДЕ), яка перед­бачала інтенсив. роз­виток вітро-, геотерм. та соняч. енергетик, малої гідро- і тепло­енергетик, викори­ста­н­ня альтернат. палив і скидного енергопотенціалу тощо, а також стимулюва­н­ня їх викори­ста­н­ня. Найпоширеніший резерв реалізації скидного потенціалу — горючі (паливні), теплові та надлишкового тиску ВЕР. Паливними ВЕР є горючі гази пром. походже­н­ня як побічні продукти виробництва, а надлишкового тиску — потенц. енергія газів з технол. апаратів високого тиску, напр., при дроселюван­ні природ. газу з газотранс­порт. мережі для його викори­ста­н­ня споживачами. Теплові ВЕР — це фіз. теплота вихід. газів та ін. продуктів технол. агрегатів. Напр., унаслідок особливостей циклу Карно (див. Термодинаміка) коефіцієнт викори­ста­н­ня палива при виробництві електр. енергії на ТЕС складає бл. 40 %, — тобто значна частка тепл. енергії палива втрачається, — якщо ж по­єд­нати його в межах одного технол. процесу з виробництвом тепл. енергії (т. зв. когенерація), то зга­даний коефіцієнт у такому комбінов. процесі може сягати понад 90 %. Для роз­витку ПНВДЕ прийнято закони України «Про альтернативні види рідкого та газового палива» (2000), «Про альтернативні джерела енергії» (2003) та «Про комбіноване виробництво теплової і електричної енергії (когенерацію) та викори­ста­н­ня скидного енергопотенціалу» (2005), які, проте, не мали реал. механізмів стимулюва­н­ня. Винятком було будівництво вітр. електро­станцій, на фінан-сува­н­ня якого встановлено цільову на­дбавку 0,75 % до дійсного тарифу на електр. енергію. Як наслідок, рівень викона­н­ня ПНВДЕ дуже від­стає від про­гнозованого.

Закон України «Про внесе­н­ня змін до деяких законодавчих актів України щодо стимулюва­н­ня заходів з енерго­збереже­н­ня» (2007) перед­бачає митні й податк. пільги під­приємствам для ввезе­н­ня на території України і продажу устаткува­н­ня, що працює на нетрадиц. та поновлюв. джерелах енергії, матеріалів для виробництва альтернат. видів палива, а також устаткува­н­ня і комплектуючих для виробництва устаткува­н­ня, яке працює на нетрадиц. і поновлюв. джерелах енергії та яке виробляє альтернат. види палива (метан вугіл. родовищ, продукти газифікації вуглецевміс. сировини, синтет. рідкі палива, спирти та їх суміші, біо-газ та ін. паливо, одержане з біол. сировини тощо). Згідно з ПНВДЕ, альтернат. палива є найпотужнішим резервом щодо заміще­н­ня традиц. паливно-енергет. ресурсів. Ще у 19 ст. в Європі широко використовували газ, продуков. на основі газифікації вугі­л­ля; ці технології досягли найвищого роз­витку у 1-й пол. 20 ст. і ґрунтуються на неповному спалюван­ні вугі­л­ля до монооксиду вуглецю CO (ві­домого також як чадний газ) — 2С + O₂ → 2CO + 221,02 кДж — або на його пароводяній газифікації — С + H₂O → H₂ + CO — 118,82 кДж. Для остан. з процесів, що є ендотермічним, оптим. температура бл. 1000 °С під­тримується за рахунок додатк. джерел енергії. Проте слід мати на увазі, що в обох процесах одночасно від­буваються ін. реакції компонент вуглецевміс. сировини, які треба враховувати, — конверсія. Отримувана на основі першого процесу газова суміш (т. зв. повітр. газ або з ін. на­звою, що характеризує спосіб проведе­н­ня процесу) має від­носно невисоку теплоту згоря­н­ня (до 4 МДж/м³; порівняно з природ. газом — 33,5–35,6 МДж/м³) внаслідок знач. вмісту баласт. азоту N₂ з атмо­сфер. повітря, проте він є технологічно най­простішим. Значно вищою є теплота згоря­н­ня т. зв. синтез-газу H₂ + CO, отримуваного під час другого процесу (до 11,1 МДж/м³). Цей продукт за вмістом водню H₂ є максимально на­ближеним до складу рідких вуглеводнів, що сприяє ефективності процесу подальшого одержа­н­ня синтет. рідких палив. Осн. від­мін­ністю твердих палив від нафти у цьому звʼязку є значно менший вміст H₂ (5–6 % порівняно з 20–22 % для нафти). Вироб-во синтет. рідких палив провадили у Німеч­чині в роки 2-ї світової війни та у Пд.-Афр. Респ. в умовах її екон. блокади. В його основі — процес Фішера–Тропша з викори­ста­н­ням залізного каталізатора: 2nСО + (n +1 )Н₂ → С_nН _2n+2 + nСO₂ (для бензинів n складає 5–12, для дизел. палив — 13–18).

Д. Менделєєв після по­їздки в Донбас 1888 висловив ідею під­зем. газифікації вугі­л­ля. В СРСР набуто унік. практ. досвід під­зем. газифікації вугі­л­ля, зокрема в Україні 1935–64 діяла Лиси-чан. станція «Під­земгаз» (Луган. обл.), де теплота згоря­н­ня продуктів газифікації складала 3,3 МДж/м³. Однак у 2-й пол. 20 ст. отрима­н­ня синтет. палив пере­важно втратило свою значимість через до­ступність дешевих нафти й природ. газу. Процес пароводяної газифікації також роз­глядають як можливе джерело отрима­н­ня одного з видів нетрадиц. палив — H₂ для технологій водневої енергетики, — як вторин­не джерело енергії для викори­ста­н­ня, напр., на транс­порті. Без­умовна пере­вага таких технологій — екол. чистота, оскільки результатом окисне­н­ня (згоря­н­ня) палива в них є вода. Водночас в Україні щорічно утворюються значні обсяги горючих газів, зокрема коксівні та домен­ні гази. Коксів. газ є результатом виробництва коксу, що здійснюється на­гріва­н­ням вугіл. шихти до температури бл. 1000 °С без до­ступу кисню, в результаті чого утворюється твердий залишок — кокс — та виділяються леткі речовини, у складі яких після охолодже­н­ня й очище­н­ня залишаються H₂ (до 62 %), метан СН₄ (до 26 %) та СО (до 7 %), а теплота згоря­н­ня складає 17–17,6 МДж/м³. У процесах виплавля­н­ня феро­сплавів у рудновід­новлюв. печах, чавуну в домен. печах та сталі у кисневих конверторах утворюються домен­ні га-зи (до 60 % N₂, до 34 % СО; 3–5 МДж/м³). Їх заг. обсяги виробництва станом на 2005 складали 10 млн т умов. палива, зокрема коксів. газу — 5,2, домен. — 4,8. Динаміка світ. цін на осн. види первин. паливно-енергет. ресурсів на поч. 21 ст. знову привертає увагу до роз­витку технологій виробництва Е. дж. а., адже (за найбільш поширеною версією) при збережен­ні сучас. рівнів спожива­н­ня нафти та природ. газу ви­стачить не більше ніж на 100 років при по­ступовому знижен­ні їх до­ступності й зро­стан­ні тех. про­блем видобутку; вугі­л­ля — набагато більше, до того ж його запаси роз­поділені доволі рівномірно, що не створюватиме напруги між державами щодо до­ступності та сприятиме від­носній стабільності цінових показників. Сучасні технології дають змогу істотно роз­ширити сировин­ну базу для виробництва альтернат. палив. З цією метою використовують навіть тверді побут. від­ходи та плазм. технології їх пере­робки, а по­ступове зро­ста­н­ня вартості нафти і природ. газу сприяє їх рентабельності.

КМ України приділяє значну увагу роз­витку технологій Е. дж. а., починаючи від 2009 у звʼязку з черг. напруже­н­ням у стосунках з РФ щодо по­стача­н­ня природ. газу. Зокрема, згідно з Законом України «Про внесе­н­ня змін до деяких законів України щодо встановле­н­ня “зеленого” тарифу» (2008), уперше введено тариф стимулюючого характеру, за яким закуповується електр. енергія, вироблена на обʼєктах електро­енергетики, що використовують Е. дж. а. (крім домен. та коксів. газів), а з викори­ста­н­ням гідро­енергії — виробленої лише малими ГЕС (потуж. до 10 МВт). «Зелений» тариф як мінімум удвічі більший середньо­зваж. тарифу на електр. енергію. Так, 2009 законодавчо встановлено, що його величина диференціюється залежно від виду Е. дж. а. та потужності устаткува­н­ня на основі коефіцієнтів пропорційності, найбільший з яких становить 4,8 для електро­енергії, виробл. з енергії соняч. ви­промінюва­н­ня наземними обʼєктами електро­енергетики. Проте у рамках цього Закону поня­т­тя Е. дж. а. є істотно звуженим, а до числа ВЕР від­несені лише домен­ні і коксівні гази, газ метан дегазації вугіл. родовищ, а також пере­творе­н­ня скидного енергопотенціалу технол. процесів.

Наук.-технол. роз­робки Е. дж. а. в Україні провадять в Ін­ститутах НАНУ — біо­орган. хімії та нафтохімії, від­новлюв. енергетики, вугіл. енерготехнологій, газу, геології і геохімії горючих копалин, геотех. механіки, тех. теплофізики, фіз.-орган. хімії і вуглехімії, фіз. хімії, Ін­новаційних технологій в енергетиці та енерго­збережен­ні Державному науково-дослідному і проект­но-кон­структорському ін­ституті, також у ЗАТ «Азот» (м. Сіверськодонецьк Луган. обл.) та ін. Стат­ті з питань Е. дж. а. в Україні друкують у ж. «Від­новлювана енергетика», «Энерготехнологии и ресурсосбережение», «Зелена енергетика», «Про­блеми загальної енергетики», «Промышлен­ная теплотехника»; а також від­буваються між­нар. наук.-тех. конф. «Енергоефективність», «Енергія з біо­маси» та ін.

Завантажити статтю