Світовий ринок енергоресурсів: стан, проблеми, перспективи (стр. 11 из 14)

Переваги: використовуючи практично відходи виробництв, маємо можливість отримувати екологічно чисте пальне.

Недоліки використання біопалива: вчені встановили, що неефективно виготовляти біодизель з ріпакової олії, тому що для заправки одного авто протягом року, необхідно приблизно 1500 літрів олії, а це ділянка землі з футбольне поле при врожайності ріпаку до 3000 кг/га. Розширення посівних площ під сільськогосподарські культури, з яких вироблятимуть біопаливо, пропорційно призводить до скорочення посівних площ, які використовують для виробництва продуктів харчування (кукурудза, ріпак, олійні культури). Внаслідок цього пропозиція останніх зменшується, що спричинює зростання цін. Так, за оцінками Федерального резервного банку Канзасу, зростання цін на енергоносії на 10% призводить до зростання цін на продовольство на 5,2%. В зв'язку з цим зростають також ціни на продукти переробки та продукти харчування, для яких не вистачає відповідної сировини: цукор (цукрову тростину переробляють на етанол), продукція тваринництва (із кукурудзи, яку використовують як цінний корм, виробляють етанол), пиво (площі, на яких вирощують ячмінь, вивільняють під виробництво кукурудзи, соєвих бобів і ріпаку) та інші.Нарощування виробництва сільськогосподарських культур для виробництва біопалива можливе за рахунок введення в обіг резервних земель, що може не позначитися на обсягах виробництва зернових для харчового виробництва.Слід сказати про негативний вплив виробництва біопалива на вартість продуктів харчування, що породжує проблему голоду в світі.Як аргумент наводиться той факт, що для однієї заправки етанолом американського джипу (100 л) потрібно близько 350 кг кукурудзи, якої вистачило б для харчування однієї людини в країнах "третього світу" протягом цілого року. Тож у разі реалізації планів адміністрації США із розширення виробництва біопалива, в 2017 році тільки для американських автомобілів знадобиться продуктів стільки, скільки їх достатньо для проживання більш ніж мільярда людей. Втім, у світі формується протидія широкомасштабному впровадженню біопалива з причини подорожчання продуктів харчування. Так, ООН вважає, що переорієнтація орних угідь на вирощування технічних культур й наступна їхня переробка на паливо – це шлях до катастрофи, оскільки це призведе до збільшення в світі кількості людей, що потерпають від голоду. Пропонується на п’ять років об’явити мораторій на таке виробництво, а за цей час розробити технології виробництва біопалива з використанням відходів рослинництва .

Геотермальна енергетика. Геотермальна енергія (природне тепло Землі), акумульована в перших десятьох кілометрах Земної кори, за оцінкою вчених досягає 137 трлн. тонн умовного палива (т у.п.), що в 10 разів перевищує геологічні ресурси усіх видів палива разом узятих.

З усіх видів геотермальної енергії мають найкращі економічні показники гідрогеотермальні ресурси – термальні води, пароводяні суміші і природна пара.Переваги: геотермальну енергію отримують від джерел тепла з великими температурами, вона має декілька особливостей: температура теплоносія значно менша за температуру при спалюванні палива і найкращий спосіб використання геотермальної енергії – комбінований (видобуток електроенергії та обігрів).

Недоліки: низька термодинамічна якість; необхідність використання тепла біля місця видобування; вартість спорудження свердловин виростає зі збільшенням глибини.

3.3 Переваги та проблеми водневої енергетики

Воднева енергетика розглядається багатьма фахівцями як вихід із очікуваної ситуації дефіциту головних енергоресурсів та глобальних змін клімату. Деякі із них навіть вважають, що воднева енергетика буде основою майбутньої економіки, зробить революцію в енергетичному забезпеченні людства і, навіть, у його свідомості. Водневі технології, за їхньою думкою, дадуть новий імпульс в науці, виробництві, дозволять вирішити очікувані економічні проблеми, зроблять екологічно чистим виробництво енергії.

Така перспектива водневої енергетики визначається декількома різноплановими чинниками, частина яких уже розглядалась в попередніх розділах.

Демографічний чинник – різке зростання потреби в енергії через збільшення чисельності населення в світі та зростання енергоспоживання на душу населення.

Природно-екологічний чинник – ресурси викопних видів палива вичерпуються і не поновлюються, викиди парникових газів все більш негативно впливають на клімат планети.

Економічний чинник – видобування і переробка викопного палива у світі коштує все дорожче, частка праці та інвестицій, що витрачається на утримання енергетичного сектора зростає.

Науково-технічний чинник - у останні роки з'явилися винаходи і технології, які дозволяють одержувати в необхідних масштабах водневе паливо і використовувати паливні елементи. Поки що воднева енергія коштує дорожче за традиційні джерела, але прогнози свідчать, що в перспективі на фоні дорожчання викопного палива вона може досить швидко стати конкурентоспроможною.

Геополітичний чинник – від стабільності постачання викопного палива (нафти і газу) з країн-експортерів, що часто піддається всіляким дестабілізуючим впливам, багато в чому залежить економіка країн-імпортерів цього палива (у тому числі й розвинених). Крім того, джерела і шляхи постачання енергоресурсів є привабливими об'єктами для міжнародних терористів.

Прогнозується, що технології енергозабезпечення на вуглеводневому викопному паливі поступово будуть замінені на технології одержання енергії із відновлюваних джерел (по суті - енергії Сонця та його похідних), ядерної енергії та термоядерної енергії. Але на проміжних етапах, коли ще значна кількість енергії буде одержуватись з викопних джерел, потрібно буде підвищити ефективність їх використання. За думкою фахівців, цьому буде сприяти, в першу чергу, перехід від технології прямого спалювання викопного палива до електрохімічних технологій вивільнення енергії. Для цього викопні палива будуть перетворюватись у синтетичне паливо, яке за допомогою паливних елементів перетвориться в електричну енергію. Найбільш прийнятним синтетичним паливом, на думку багатьох, є водень, тому водневим технологіям приділяється така значна увага. Водень може вироблятись як окремо від місця споживання, так і безпосередньо на об’єкті виробництва електроенергії, де первинним паливом може бути природний газ, синтезований газ (із вугілля, відходів та ін.) або біоетанол.

У першому випадку важливим елементом є інфраструктура для водню (зберігання, транспортування, акумулювання), що поки що є досить важкою проблемою. Очевидно, що у перехідний період, разом із водневими буде розвиватися ціла низка технологій, як використання викопних ресурсів (особливо природного газу, вугілля), так і відновлюваних джерел (енергії Сонця і його похідних), що підвищить ефективність їх споживання і зменшить шкідливий вплив на довкілля. Набудуть нової якості і ядерні технології, енергія яких стане основою централізованих систем енергозабезпечення та буде використовуватись для виробництва водню. Децентралізація енергозабезпечення буде відбуватися за рахунок розширення, використання відновлюваних джерел, де визначну роль буде відігрівати водень, як для вирівнювання режиму енергоспоживання, так і як проміжний енергоносій між енергією АЕС і паливним елементом, де він буде безпосередньо перетворений в електроенергію в потрібний час і у потрібному місці.

Для цього необхідно, щоб стали економічно привабливими, енергетично-ефективними та екологічно прийнятними водневі технології на всьому шляху перетворення: одержання, транспортування, акумулювання, зберігання, кінцеве використання водню.

Необхідно відзначити, що водень є вторинним енергоносієм і в природі зустрічається тільки у виді різних сполук. Але ресурсна база для його одержання є досить широкою. Крім води, з якої водень можна одержати шляхом електролізу з використанням електричної та теплової енергії, до ресурсної бази належать практично всі викопні види палива, різні види біомаси, а також різні відходи виробництва, побутові відходи та ін. (див. рис.3.1).

Рис.3.1 Основні джерела одержання водню

На даний час найбільш відомі технології одержання водню базуються на хімічному, термотехнічному процесах та електролізі води, але вони мають такі головні недоліки, як використання високо потенційної енергії з витратами викопного палива і відповідно значним забрудненням довкілля. Недоліком електролізу води є значний рівень споживання електроенергії. Електролітичний водень є найбільш доступним, але більш коштовним продуктом.

Виробництво водню електролізом води на основі сучасних технологій оцінюється по витратах від 10 до 20 дол. за ГДж. Аналогічні цифри дають оцінки, отримані для термохімічного виробництва водню з води з використанням енергії високо-температур-ного ядерного реактора (ВТГР), які розробляються в рамках міжнародного проекту побудови ядерного реактора ГТ МГР (Росія, США, Франція), і, як очікується, будуть екологічно безпечними.

Сьогодні найбільш рентабельний спосіб виробляти водень – парова конверсія. У найближчій перспективі водень, одержуваний з води в процесі парової конверсії метану за допомогою енергії ВТГР, може вироблятися при витратах нижче 7 дол./ГДж.

При виробництві водню або суміші водню з іншими газами шляхом парової конверсії природного газу – метану, майже половина початкового обсягу газу витрачається на проведення ендотермічного процесу парової конверсії. У зв’язку з цим у світі ведеться інтенсивний пошук таких технологій одержання водню, які б відповідали вимогам економічної та енергетичної ефективності й екологічної чистоти.