Воднева енергетика: перспективи України

В умовах зростаючого попиту на енергетичні ресурси, вичерпання викопних видів палива та зростаючого рівня забруднення навколишнього середовища в багатьох країнах світу взято курс на розвиток водневої енергетики як альтернативного та більш екологічно чистого виду паливо-, енергозабезпечення.
Головними перевагами водню разом з екологічністю є практично невичерпна ресурсна база для його одержання та можливість універсального використання (в енергетиці, на транспорті, в елементах живлення різних електронних пристроїв і т. ін.). Однак на сьогодні водневі технології ще не набули тієї якості й ефективності, коли вони могли б замінити традиційну енергетику та існуючі традиційні види палива і технології на транспорті.
В Україні дослідження водневих технологій знаходяться в початковій стадії, не зважаючи на тривалий час досліджень та наявність значної кількості наукових установ, які займаються цією проблемою. Разом з тим при успішному розвитку технологій використання водню Україна могла б раціонально використати свою багату (у т. ч. нетрадиційну) енергоресурсну базу, диверсифікувати джерела енергії, зменшити рівень енергетичної залежності, поліпшити екологічну ситуацію в країні.
В аналітичній записці, з цією метою, пропонується утворити кооперацію науково-дослідних установ під егідою НАНУ, розробити відповідну Програму робіт із залученням як державних, так і приватних інвестицій для її виконання. Крім цього, пропонується використати наявні в Україні значні поклади цирконієвих руд, рідкоземельних елементів та промисловості з їхньої переробки для організації виробництва паливних елементів та інших складових водневих систем. Для цього пропонується на початковому етапі забезпечити пільгове оподаткування та іншу підтримку цих виробництв та наукових досліджень. Пропонується також максимально використати ті можливості з виробництва водню, які сьогодні є в Україні.
Зроблено висновок, що водень є перспективним паливом для України, а водневий напрям в енергетиці як високотехнологічний та наукоємний дозволить вийти на рівень розробок енергоефективних та екологічно чистих технологій майбутнього (ХХІ століття). Роботи в цьому напрямі потрібно починати вже сьогодні, щоб Україна не залишилася осторонь глобальної енергетичної революції, яка відбувається в передових країнах світу. Це дозволить Україні в майбутньому знайти своє місце в розподілі та використанні водневих технологій в міжнародному масштабі та не залишитися на задвірках науково-технологічного прогресу.
ВОДНЕВА ЕНЕРГЕТИКА: ПЕРСПЕКТИВИ УКРАЇНИ
Загострення проблеми охорони довкілля на фоні зростаючого попиту на паливо та енергію спонукає світову спільноту до ефективного пошуку нових енергетичних технологій, які б забезпечували прийнятний рівень забруднення і одночасно не уповільнювали економічного зростання. Ключове місце в розв'язанні цієї проблемиї, на думку багатьох фахівців, займе воднева енергетика - виробництво водню і його використання на основі паливних елементів (ПЕ) в промисловості, будівництві, енергетиці, на транспорті, в житлово-комунальному господарстві й інших сферах економіки [1, 2, 3].
Воднева енергетика розглядається багатьма фахівцями саме як засіб досягнення завдань глобальної енергетичної революції, й тому в розвинутих країнах світу їй приділяється значна увага та виділяються значні кошти на розвиток і впровадження її технологій. Найбільш динамічно ці роботи розвиваються у США, Канаді, Японії, країнах ЄС, де поряд зі значним обсягом НДДКР, провадяться активні роботи з комерціалізації водневої енергетики. В країнах світу створена значна кількість енергетичних установок на паливних елементах потужністю від одиниць ват до мегават, які уже сьогодні конкурентоспроможні з установками, в яких використовуються традиційні технології. У багатьох країнах розроблені та виконуються відповідні довгострокові програми, на виконання яких виділяються значні кошти.. Зокрема, у США на цілі водневої енергетики виділяється до 1 млрд. дол. на рік. Останнім часом у більшості європейських країн, у тому числі в Росії, спостерігається швидке зростання активності в області водневої енергетики і розробки паливних елементів.
Значна увага в цих країнах приділяється також формуванню політичної й суспільної свідомості, освіті та підвищенню кваліфікації, тобто підготовці суспільства до сприйняття нового (водневого) напряму в енергетичній політиці. Активну роль у цій сфері відіграють екологічні громадські асоціації, оскільки вони привертають увагу урядових органів до цієї проблемної тематики, поширюють інформацію серед населення, викликаючи зростання інтересу і довіри до нових технологій.
Стосовно технології одержання водню необхідно відзначити, що він 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.
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. Сьогодні у світі найбільше розповсюдження отримала технологія виробництва водню або суміші водню з іншими газами шляхом парової конверсії природного газу - метану, але при цьому 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.
Зокрема, для виробництва водню вигідно використовувати теплову і електричну енергію, що виробляють АЕС в так званому провальному режимі, тобто у нічний час, коли падає рівень звичайного споживання енергії. Перспективним є електроліз води у поєднанні з нетрадиційними поновлюваними джерелами енергії (сонячна, вітрова). Однією з перспективних технологій одержання водню вважається також використання високотемпературних гелієвих реакторів (ВТГР), які розробляються в рамках міжнародного проекту побудови ядерного реактора ГТ МГР (Росія, США, Франція), і, як очікується, будуть екологічно безпечними [4].
Крім виробництва водню, проблемним питанням є створення економічної і надійної системи зберігання водню. Найбільші надії тут пов'язують з газобалонним, кріогенним і металогідридним способами зберігання. Остаточний вибір способу зберігання потребує додаткових наукових досліджень та експертизи.
Найбільш перспективним напрямом використання водневої енергетики є заміна вуглеводневих видів палива на водень у системах транспорту, перш за все у автомобілебудуванні (двигуни внутрішнього згорання). Іншими областями (сферами) застосування водню та змішаного газу, що містить водень, можуть бути: хімічна, нафтопереробна, металургійна, харчова промисловість, житлово-комунальний сектор й т. ін. Широке застосування у світі набувають паливні елементи для децентралізованої стаціонарної енергетики та для автотранспорту.
В Україні поки що дослідження в області водневих технологій знаходяться у початковому стані, не зважаючи на те, що вони проводяться впродовж тривалого часу. Основні причини, що перешкоджають активізації проведення робіт з водневої енергетики в Україні, є наступні:
- відсутність стратегії розвитку водневої енергетики як енергетики майбутнього (ХХІ століття), національної програми з розробки і виробництва водневих паливних елементів та енергетичних установок на їх основі, а також відповідної законодавчої бази;
- відсутність цільового державного фінансування фундаментальних і прикладних досліджень та розробок в області водневої енергетики;
- нерозвиненість і неготовність промислової бази для виробництва ПЕ і енергетичних установок на їх базі;
- неготовність приватного бізнесу до субсидування фундаментальних і прикладних досліджень;
- відсутність чіткої і ясної державної політики та реальної підтримки робіт з екологічно чистих ресурсо- і енергозберігаючих технологій.
Безсумнівною перевагою водневої енергетики для України могла б стати можливість значного зменшення енергетичної залежності країни за рахунок перетворення існуючих власних енергетичних ресурсів (вугілля, торфу, сланців, біомаси, промислових відходів та ін.) у водень з його подальшим використанням для задоволення енергетичних потреб країни. У цьому сенсі, на наш погляд, перспективним для України є спосіб одержання водню шляхом газифікації вугілля, запасів якого в Україні достатньо. Продукт газифікації (водень) може використовуватися в паливних елементах для виробництва електричної і теплової енергії на електростанціях як для децентралізованого, так і централізованого енергопостачання. Широкі можливості для перетворення вугілля безпосередньо в надрах у горючий газ, який містить водень, має підземна газифікація вугілля. Має сенс також розвивати гібридну енергетику як комбіновану систему: паливні елементи, газові турбіни, парові турбіни [5, 6].
В Україні існує також можливість одержання водню як побічного продукту при хімічних, коксохімічних та нафтопереробних виробництвах, використання для одержання водню скидних газів чи різних органічних сполук. Одне із таких виробництв існує на території Казенного підприємства "Екоантилід" (м. Дніпродзержинськ Дніпропетровської обл.), потужності якого дозволяють виробляти водень, важку та легку воду. Екологічний ефект від використання побічних продуктів досягається тим, що одержана з них енергія заміщує енергію, яка повинна вироблятись із викопного палива, у т.ч. імпортованого.
Щодо екологічних переваг водню, то слід зазначити, що паливні елементи є кінцевою ланкою водневого циклу, а чистота попередніх ланок залежить від технології переробки сировини і технологій одержання водню та поводження з ним (перетворення, транспортування та ін.). Ці переваги очевидні, якщо для його одержання використовуються чисті технології, наприклад, енергія вітру, сонця, термальні води та інші відновлювальні джерела. Крім того, акумулюючі властивості водню можуть забезпечити рівномірний графік виробництва електроенергії сонячною та вітровою енергетикою при несприятливих для них погодних умовах. Використання паливних елементів на автомобільному транспорті дозволить значно покращати екологію довкілля великих міст, які сьогодні потерпають від локальної концентрації продуктів згорання двигунів автотранспорту.
Технологічний ланцюг водню, який включає видобування (конверсія, електроліз), його перетворення (до стиснутого або зрідженого стану, або закачування у гідриди), транспортування до місця його використання і безпосередньо використання в паливних елементах на кожному етапі потребує енергетичних витрат, що в кінці кінців і визначає його відносно низьку загальну енергоефективність [7]. Більш привабливі перспективи в цьому плані має водневий цикл, який базується на використанні енергії нетрадиційних відновлюваних джерел енергії (НВДЕ), але ця енергія поки що є досить дорогою, як і самі водневі технології, включаючи паливні елементи. З часом, коли ці технології набудуть більш широкого розповсюдження і відповідно стануть більш дешевими, вони можуть стати конкурентоспроможними. Головними проблемними питаннями на цьому шляху є:
- підвищення ККД та покращення екологічних характеристик всього технологічного циклу водневої енергетики (виробництво водню, виробництво комплектуючих частин паливних елементів, перетворення палива в електроенергію);
- зменшення вартості водневого циклу перетворення;
- збільшення ресурсу експлуатації паливних елементів;
- забезпечення безпеки на всіх етапах виробництва, перетворення, зберігання, транспортування та застосування водню.
Таким чином, водневі енергетичні технології в дійсний час ще не набули у світі тієї якості й ефективності, коли вони могли б замінити традиційну енергетику та існуючі нафтові технології на транспорті. Однак потенційні можливості водневих технологій дозволяють прогнозувати широке їх використання у майбутньому, чому сприятимуть зазначені переваги водню перед викопними видами палива.
Для України в найближчій перспективі можна говорити про використання водневих технологій в автономних системах енергоспоживання та на транспорті, насамперед, в комбінації з газифікацією вугілля або біомаси, а також сонячною та вітровою енергетикою [8]. Україні (в першу чергу українським вченим) слід також знайти свою нішу в міжнародних проектах з розробки високотемпературних реакторних установок типу ВТГР для комбінованого виробництва водню і електроенергії. Але темпи впровадження цих технологій і напрямки розвитку відповідної галузі будуть залежати як від вирішення вище зазначених проблем, так і від розвитку інших технологій, альтернативних водневій.
При успішному розвитку водневої енергетики Україна могла б повністю використати свою багату енергоресурсну базу, диверсифікувати джерела енергії, покращити екологічну ситуацію в країні. Це також і шлях впровадження високих технологій світового рівня та розбудови відповідного сектору промисловості, можливість виходу на ринки з екологічно чистими технологіями і устаткуванням. Для цього потрібно підтримати існуючі в країні наукові розробки, які проводяться у низці інститутів НАНУ шляхом організації та фінансування відповідних досліджень. Серед них: Інститут проблем машинобудування ім. А.М.Підгорного (розробка технологій виробництва водню), Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М.Францевича (одержання матеріалів для виготовлення паливних елементів, розробки накопичувачів водню, розробки паливних елементів), Інститут електрозварювання ім. Є.О.Патона (технології нанесення плівок різного застосування, герметизація батарей паливних елементів шляхом зварювання, дослідження поведінки металевих матеріалів у водневому середовищі, виготовлення балонів для водню та ін.), Фізико-механічний інститут ім. Г.В.Карпенка (випробування механічних властивостей матеріалів в різних середовищах та при різних температурах), Інститут газу (глибоке очищення водню, створення систем його зберігання, створення гібридних воднево-сонячних установок), Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І.Вернадського (теоретичні роботи з водневої енергетики, синтез порошків для виготовлення паливних елементів), Інститут хімії високомолекулярних сполук (розробка полімерних паливних елементів та матеріалів для їх виготовлення), Донецький фізико-технічний інститут ім. В.Галкіна (отримання цирконієвої кераміки для паливних елементів та матеріалів для них) та інші наукові заклади і підприємства. Для концентрації зусиль з розробки водневих технологій було б доцільним утворити кооперацію науково-дослідних установ під егідою НАНУ та розробити відповідну Програму із залученням як державних, так і приватних інвестицій для її виконання. Наявність в Україні значних покладів цирконієвих руд, рідкоземельних елементів та промисловості з їх переробки, могли б забезпечити виробництво паливних елементів з використанням передових вітчизняних технологій. Доцільно було б також забезпечити на початковому етапі пільгове оподаткування та іншу законодавчу підтримку виробництва паливних елементів та інших складових водневих систем. Це дозволило б Україні у майбутньому знайти своє місце в розподілі та використанні водневих технологій у міжнародному масштабі, створити нові робочі місця для висококваліфікованих фахівців, як в галузі стратегічних наукових досліджень і розробок, так і на високотехнологічних виробництвах.
Разом з цим, необхідно вже сьогодні максимально використати ті можливості, які є в Україні. А для цього, в першу чергу, зберегти виробництва, де водень виробляється як побічний продукт, використати скидний потенціал металургійних та хімічних виробництв, розвинути біотехнології для одержання водню, використати потенціал електроенергетики (особливо ядерної енергетики) в провальний період споживання (нічні часи) для виробництва водню. Потрібно також максимально задіяти нові технології виробництва моторного палива з вугілля (де використовується водень) [9], що дозволить розширити обсяг використання вугілля в тому числі і вугільних відходів, зменшити імпорт нафти та нафтопродуктів і тим самим зменшити енергетичну залежність України. Це також дозволить підвищити конкурентоспроможність вітчизняної продукції на внутрішньому та зовнішньому ринках за рахунок використання власних більш дешевих енергоресурсів.
Таким чином, можна зробити наступні висновки:
- в умовах зростаючого світового попиту на енергетичні ресурси, вичерпання викопних видів палива та зростаючого рівня забруднення довкілля необхідним є ефективний пошук нових (альтернативних) енергетичних технологій, які б забезпечували прийнятний рівень забруднення і одночасно сприяли економічному зростанню країни;
- воднева енергетика є саме таким напрямом, який завдяки високій технологічності та наукоємкості дозволить вийти на рівень розробок енергоефективних та екологічно чистих технологій майбутнього (ХХІ століття);
- для України водень є перспективним паливом, яке в майбутньому, в умовах жорсткого дотримання вимог техніки безпеки, може замінити вуглеводневі джерела енергії та зменшити рівень енергетичної залежності країни, реалізація цього напряму є тривалим процесом, тому її потрібно починати вже сьогодні;
- основним завданням при цьому є забезпечення достатньо високої ефективності виробництва і зберігання водню та розробка конкурентоспроможних енергоустановок з його використання.
- Для активізації процесу та успішної реалізації завдань розвитку водневої енергетики в Україні пропонується:
- утворити кооперацію науково-дослідних установ під егідою НАНУ та розробити відповідну Програму робіт із залученням як державних, так і приватних інвестицій для її виконання;
- максимально використати ті можливості з виробництва водню, які сьогодні є в Україні (природні, наукові, виробничі ресурси);
- використати наявні в Україні значні поклади цирконієвих руд, рідкоземельних елементів та промисловості з їхньої переробки для організації виробництва паливних елементів та інших складових водневих систем;
- на початковому етапі забезпечити пільгове оподаткування та іншу підтримку наукових досліджень та промислових виробництв;
- розробити та впровадити заходи з поширення інформації про нові водневі технології та щодо відповідної освіти і підвищення кваліфікації енергетичних кадрів з метою підготовки суспільства до сприйняття перспективного водневого напряму в енергетичній політиці;
- Секретаріату Президента звернутися з відповідними пропозиціями та дорученнями до НАНУ і Кабінету Міністрів України.
Регіональний філіал НІСД у м. Дніпропетровську
Джерела
1. Кузык Б. Н., Кушлин В.И., Яковец Ю. В. На пути к водородной энергетике / РАН. - Москва. - 2005.
2. Водородная энергетика и топливные элементы. Взгляд в будущее / Европейская комиссия, - 2003.
3. Тьерри Алло. Водородная энергетика в Западной Европе / Энергия. - 2002. - № 12.
4. Пономарев-Степной Н.Н., Столяревский А.Я. Атомно-водородная энергетика. Пути развития. / Энергия - 2004, - №1, с.3-9.
5. С. Лиговский. Газификация негорючих углеродистых материалов -неисчерпаемый источник водорода (синтез-газа). // http://www.knp-klub.ru/articles/ksb/10.2004/gazification.htm
6. Водородная энергетика: себестоимость производства // http://www.investo.ru/forum/viewtopic.php.
7. Г.С. Асланин. Проблематичность водорода в плане замещения нефти./ Энергетическая политика, вып.2, -2006, с. 42-51.
8. Воднева економіка та паливні комірки. // Громадська Рада України, - 2005.
9. Нефть из угля для Поднебесной // http:// www.ruspred.ru/arh/22/6.php/
Директор ДФ НІСД | А. І. Шевцов
Зав. відділом | М. Г. Земляний
Природні ресурси світу великі й різноманітні. До них відносять компоненти живої та неживої природи, що використовуються (або можуть бути використані в перспективі) як предмети виробництва, споживання й рекреації. До природних ресурсів належать: сприятливі кліматичні умови (енергія сонця, вітру, води), грунти, рослини, тварини, мінеральна сировина, води.

Класифікація природних ресурсів може бути різною, залежно від того, за якими ознаками її проводять. Найчастіше трапляється такий поділ:
· за видами: мінерально-сировинні, водні, земельні, біологічні (тваринні та рослинні, у тому числі лісові), кліматичні, рекреаційні, Світового океану;
· за вичерпністю: вичерпні (ресурси надр та екосистеми) і невичерпні (енергія сонця, вітру, припливно-відпливна, хвильова, геотермічна, термоядерна тощо);
· за можливістю самовідновлення: відновлювані (земельні, біологічні, водні) та не відновлювальні (більша частина мінеральних ресурсів).
Природні ресурси на земній кулі розміщуються вкрай нерівномірно. Не тільки окремі країни, а й великі регіони різняться за рівнем забезпеченості певними ресурсами. Рівень забезпеченості мав значний влив на первинний розвиток промисловості та її спеціалізацію до ери науково-технічної революції (НТР). Ресурсозабезпеченість є важливим, але не вирішальним фактором розвитку території. Наприклад, Японія, Республіка Корея, деякі західноєвропейські країни за мінімального природно-ресурсного потенціалу досягли значних економічних і соціальних успіхів, використовуючи досягнення НТР, людські та фінансові ресурси, міжнародну інтеграцію тощо. Є й зворотні приклади, коли природно-ресурсний потенціал країни використовується нераціонально (більшість країн Африки, Індія, Росія, Казахстан тощо).

Використання природних ресурсів і заходи щодо їх збереження отримали назву природокористування. За раціонального природокористування навколишнє середовище не зазнає катастрофічного впливу виробничої діяльності людини, а знаходиться в стані екологічної рівноваги. За нераціонального природокористування стан навколишнього середовища з кожним роком погіршується, що призводить до локальних, регіональних і загальносвітових екологічних проблем.

Мінеральні ресурси

Мінеральні ресурси - природні речовини мінерального походження, що використовуються в господарстві як сировина чи джерело енегії. Гірські породи та мінерали, що їх люди використовують чи будуть використовувати в господарській діяльності, називають корисними копалинами.
Мінеральні ресурси поділяються на:
· паливно-енергетичні (вугілля, нафта, природний газ, уран, торій, горючі-сланці тощо);
· рудні (руди чорних, кольорових, рідкісних, розсіяних, благородних металів);
· нерудні металургійні (флюси, вогнетриви);
· гірничо-хімічні (апатити, нефеліни, кам'яна, калійна солі, сірка, сірчаний колчедан, барій, фосфорити);
· технічні (алмаз, гіпс, природний камінь).
Мінеральні ресурси є головним джерелом матеріального виробництва суспільства; найбільш активно людство почало використовувати їх у другій половині ХХ століття.

Мінеральних ресурсів налічується понад 200 видів. Щорічно із земних надр видобувається понад 120 млрд. тонн різноманітної сировини і палива. Сучасне розміщення корисних копалин світу - це результат геологічного розвитку нашої планети. Росія, Китай, Австралія, Канада, США мають практично всі види мінерально-сировинних ресурсів і належать до категорії країн максимальної ресурсозабезпеченності.

У літосфері сформувалися геологічно окремі території, з приуроченими до них групами корисних копалин. При цьому паливні ресурси органічного походження тяжіють до прогинів стародавніх платформ або прогинів складчастих структур. Рудні корисні копалини трапляються в межах розломів платформ і рухливих складчастих областей. Вирізняють великі рудні пояси. Альпійсько-Гімалайський, Тихоокеанський, Урало-Монгольський тощо. Рудні корисні копалини мають велике значення у сучасному світі, оскільки метали залишаються неперевершеним конструкційним матеріалом. Наявність рудних корисних копалин є доброю передумовою економічного розвитку будь-якої країни.

Паливно-енергетична сировина
Загальносвітові запаси нафти - 350-450 млрд. тонн (достовірно відомі - 100 млрд. тонн). Провідні країни за запасами: Саудівська Аравія (24 млрд. тон), Росія (20 млрд. тон), Кувейт, Іран (по 13 млрд. тон), Ірак, США. Основні райони залягання: Перська затока (Саудівська Аравія, Кувейт, Ірак, ОАЕ, Іран); Росія (Сибір, Урало-Поволжя); шельф Мексиканської затоки (США, Мексика); Аляска; акваторія Північного моря; північ Південної Америки; Гвінейська затока, Північна Африка; Великі Зондські острови.

Природний газ утворюється із нафтою, тому їх родовища часто співпадають територіально. Запаси природного газу - 200-300 трлн. куб. м (достовірні - до 100 трлн. куб. м). Провідні країни за запасами: Росія (43% світу), Іран, США, Катар, Саудівська Аравія, Ірак, Алжир, Норвегія.

Вугілля поділяють на кам'яне та буре (подекуди райони залягання співпадають). Вугільні басейни світу (їх близько 3600) охоплюють до 15% площі суходолу. Загальні запаси - 15 трлн. тонн, розвідані - 9 трлн. тонн. Найбільші поклади вугілля знаходяться у КНР, США, Росії, Україні, Казахстані, Польщі, Австралії, ФРН, Канаді, ПАР. Найбільші басейни: Ленський, Тунгуський, Кансько-Ачинський, Тімано-Печорський (Росія), Аппалацький, Пенсільванський, Центральний, Форт-Юніон (США), Тянсінський, Шансі (КНР), Рурський, Ахенський, Рейнський (ФРН), Карагандинський, Екібастузський (Казахстан), Донецький (Україна).
Рудні корисні копалини


Уранові руди є важливою стратегічною сировиною. Найбільші запаси їх мають Австралія, ПАР, Канада, Нігер, Бразилія, США.

Великі запаси залізної руди (у світі - 800 млрд. тонн, розвідані 200-250 млрд. тонн) є в Росії, Австралії, Бразилії, Україні, США, Канаді, Індії тощо. Світові запаси марганцевих руд становлять майже 17 млрд. тонн. Більше як 90 % із них припадає на ПАР та Україну. За запасами руд хрому (світові - близько 16 млрд. тонн) виділяються ПАР, Зімбабве, Казахстан.

Із руд кольорових металів найбільш поширеними є руди алюмінію (боксити, нефеліни, алуніти). Світові запаси - понад 70 млрд. тонн. Найбільші родовища алюмінієвої сировини розміщено у Гвінеї, Бразилії, Австралії, Індії, Сурінамі, Росії, Ямайці. Мідні руди (до 1,5 млрд. тонн у світі) найбільше поширені в Чилі (90% світових), Замбії, Демократичній Республіці Конго (ДРК), США, Канаді, Австралії. Поліметалеві руди є багатокомпонентними; окрім основних складових - свинцю (200 млн. тонн) і цинку (350 млн. тонн) вони містять срібло, рідкоземельні метали тощо. Значні запаси їх є у США, Канаді, Австралії, Росії, Казахстані, ПАР. Понад 90% олов'яних руд світу (всього - 10-20 млн. тонн) знаходяться у "олов'яному поясі": Росія - Монголія - КНР - В'єтнам - Таїланд - Малайзія - Індонезія - Австралія. На кіновар (ртутна сировина) багаті Росія, Україна, Словенія, Алжир, Італія, Киргизстан. Більшість світових запасів золота (50-60 тис. тонн) і платини знаходяться в ПАР, США, Канаді, Росії, Австралії.

Хімічна та агрохімічна сировина

Хімічна та агрохімічна сировина зазвичай має осадове походження.

Калійні солі: світові запаси - 70 млрд. тонн; провідні країни за запасами: Росія, Канада, Німеччина, Франція, Ізраїль, Йорданія, США.
Сірка: самородна (осадове та вулканічне походження), пірит, сульфідні солі, в газі та нафті; світові запаси - близько 700 млн. тонн, самородної - 350 млн. тонн. Найбільші провінції та країни: Середземноморська (Україна, Польща, Іспанія); Східноєвропейська (Росія); Середньоазіатська (КНР, Японія); Американська (Чилі, США, Мексика, Аргентина).
Фосфатна сировина (світові запаси - до 100 млрд. тонн, розвідано - 37 млрд. тонн): Марокко (перше місце, 55 млрд. тонн), Росія, КНР, Бразилія, ПАР, Казахстан, Австралія.

Будівельні матеріали

Будівельні матеріали є практично всюди. Найбільшого промислового значення набули родовища флюориту (Росія, МНР, ПАР, Мексика, Іспанія), азбесту (Росія, Казахстан, КНД, ПАР, Канада, США), графіту (Росія, Україна, КНР, КНДР, Чехія).

Раціональне використання мінеральних ресурсів передбачає комплексне й повне використання сировини, створення безвідхідних і маловідхідних виробничих циклів, переведення виробництва на екологічно безпечні, ресурсо- та енергозберігальні технології.
Земельні ресурси


Земельні ресурси - землі, що використовуються або можуть бути використані в різних галузях національної економіки. Також визначаються як вид відновлювальних природних ресурсів, що використовуються або можуть бути використані в різних галузях національної економіки. А крім того - як вид відновлювальних природних ресурсів, що характеризуються територією, якістю грунтів, кліматом, рельєфом, гідрологічним режимом, рослинністю тощо. Земельні ресурси - основа розміщення господарських об'єктів, головний засіб виробництва у сільському, лісовому та інших господарствах, де використовується й відіграє роль родючість грунтів. Якість земельних ресурсів, насамперед залежить від вмісту гумусу в грунті. Загальна площа суходолу - 149 млн. кв. км. Земельний фонд (без Антарктиди) становить 133,9 млн. кв. км (13,4 млрд. га), або 26,3% загальної площі земної кулі, у тому числі:
· орні землі (рілля, сади, плантації) - 1.45 млрд. га (11%);
· луки й пасовища - 3,2 млрд. га (24%);
· ліси й чагарники - 4,1 млрд. га (31%);
· малопродуктивні землі (болота, пустелі, льодовики) - 4 млрд. га (3%);
· антропогенні забудови (міста, заводи, транспорт) - 0,4 млрд. га (3%).
Одним із найважливіших показників у земельному фонді території є частка орних земель. На Євразію припадає 59% світової ріллі, на Північну та Центральну Америку - 15%, на Африку - 15%, на Південну Америку - 8%, на Австралію - 3%. 80% світової ріллі знаходиться у посушливій зоні. Найбільша частка пасовищ - у країнах Африки (24%) та Азії (18%).

Вкрай негативний вплив на земельні ресурси справляє ерозія. Грунти втрачають свою родючість як через природні процеси, так через нераціональну господарську діяльність людини. Щорічне скорочення сільськогосподарських угідь становить більш як 9 млн. га.
Водні ресурси


Водні ресурси - складова частина невичерпних природних ресурсів. Це - прісні води суходолу: поверхневі (річки, озера, льодовики, штучні водойми, болота) та підземні. Вода - одна з найпоширеніших речовин у природі. На Світовий океан припадає 361 млн. кв. км, або 71% загальної площі земної кулі; на всі внутрішні водойми суходолу - до 3%. Близько 10% суходолу вкрито льодовиками.

Загальний об'єм гідросфери Землі - 1,4 млрд. куб. км, причому 96% припадає на води Світового океану. Об'єм підземних вод становить понад 23 млн. куб. км, у льодовиках міститься 24 млн., в озерах - 176 тис., у болотах - 12 тис., у річках - більш як 2 тис. куб. км. Але прісної води - тільки 2,5% від усієї маси води (47 тис. куб. км), до того ж понад 2/3 її законсервовано в льодовиках і сніжниках.
Розподіл водних ресурсів
Види водних ресурсів
до гідросфери, %
до прісних вод, %
у млн. куб. км
Льодовики
1,74
68,7
24
Підземні води
0,761
30,1
10,5
Озера
0,013
0,26
0,031
Волога атмосфери
0,001
0,04
0,0123
Болота
0,0008
0,03
0,0114
Річки
0,0002
0,006
0,00212
Біологічна вода
0,0001
0,003
0,00112

Потреби у кислій воді постійно зростають; її щорічне споживання становить більш як 4000 куб. км. Нерівномірне розміщення водних ресурсів пояснюється кліматичними та рельєфними особливостями території. Третина суходолу вже зараз відчуває нестачу води. Великі річки та озера часто знаходяться на малообжитих територіях, як наприклад Амазонка, річки Росії та Канади, що впадають у Північний Льодовитий океан.

Проблема нестачі води в густозаселених регіонах земної кулі пов'язана також із значним забрудненням вод річок і озер унаслідок господарської діяльності. Брудна вода стає непридатною для побутових, господарських, рекреаційних потреб. Процес забруднення вод особливо інтенсивно розвивається в останні 20-30 років. До цього проблеми, пов'язані з забрудненням вод, мали локальний характер. Нині проблема водозабезпечення стала однією з найбільших проблем людства.

Основними споживачами прісної води є сільське господарство (63%), промисловість (27%), комунальне господарство (7%) і транспорт. Для раціонального використання водних ресурсів у світі збудовано понад 16000 водосховищ, потужні іригаційні системи. Поки що слабо використовується енергетичний потенціал річок (на 15-20%).
Лісові ресурси

Лісові ресурси світу налічують 3,8 млрд. га (приблизно ? суходолу), промислові запаси деревини становлять до 50 млрд. куб. м. Більша частина лісів сконцентрована у двох лісових поясах - північному, з переважанням хвойних пород (пролягає через Канаду, США, Скандинавію, Росію) та південному, з листяними породами дерев (території Центральної та Південної Америки, Екваторіальної Африки, Південної та Південно-Східної Азії).

Ліси є основним постачальником кисню в атмосферу. Деревина використовується як паливо, як цінний матеріал для будівельної та хімічної індустрії. Ліси виконують грунтозахисну та водоакумулятивну функціі, є місцем відпочинку, видиграють надзвичайно важливу природоохоронну роль.

Найбільші площі лісів збереглися в Азії та Південній Америці, найменші - в Австралії та Європі. Щороку площі лісів скорочуються на 25 млн. га, що є важливим аспектом екологічної проблеми. За запасами деревини провідні місця в світі належать Росії, Канаді, Бразилії, США, Індонезії; з-поміж африканських країн - Демократичній Республіці Конго (ДРК).

Ресурси Світового океану

Світовий океан - джерело важливих для людства ресурсів. У ньому мешкають численні види тварин, а його води, дно і надра багаті на мінеральну сировину. Величезним є значення океану для транспорту й реакції (відповідно, можна говорити про реакційні та транспортні ресурси).

Біологічні ресурси

Вчені вважають, що цих ресурсів вистачить, щоби прогодувати 30 млрд. осіб. Частка риби становить 80% усієї морської біомаси. Решта останньої припадає на молюсків (кальмарів, мідій, устриць), ракоподібних (крабів, омарів, креветок), мізерна частка - на водорості. Щорічно виловлюється 85-90 млн. тонн риби, молюсків та інших морепродуктів; цим людство забезпечує до 20% своїх потреб у білках тваринного походження.

У Світовому океані, як і на суходолі, є високо- та малопродуктивні площі. Високопродуктивні - це води шельфової зони (до 200 м), де багато сонячного світла, кисню та органічних речовин - планктону. Бідні на органічне життя - океанічні простори, продуктивність яких знаходиться на рівні пустель. В останні роки поширилося розведення деяких видів організмів на морських плантаціях і фермах (аква- та маринкультури).

Мінеральні ресурси океану поділяються на:
· ресурси вод (у морській воді є майже всі хімічні елементи; крім того, з неї щорічно видобувають мільйони куб. м прісної води);
· ресурси дна: залізомарганцеві конкреції, рудоносні мули, донні розсипи;
· ресурси надр: 90% усіх корисних копалин, що видобуваються з морського дна, становлять нафта і газ.
У 1990 році їхня частка наблизилася до 1/3 від загальносвітового видобутку. Прикладом морської нафтоіндустрії є Перська, Венесуельська, Мексиканська затоки, шельф Північного моря.

Енергетичні ресурси

Уже діють електростанції, які працюють на енергії припливів та відпливів. Вони є у Франції, Росії, КНР. У деяких країнах світу розробляються і вже частково реалізуються проекти з використання енергії течій і хвиль. Але людина, експлуатуючи природні ресурси Світового океану, водночас широко використовує його як смітник, скидаючи в океанічні води виробничі та радіаційні відходи. Океан і суходіл - це єдина екологічна система, і екологічна криза в океані загрожує знищенням усієї біосфери.

Кліматичні ресурси

Кліматичні ресурси - невичерпні природні ресурси, що містять сонячну енергію, вологу та енергію вітру. Кліматичні ресурси не споживаються безпосередньо в матеріальній та нематеріальній діяльності людей, не знищуються у процесі використання, але можуть погіршуватись (забруднюватись) або покращуватись (за умови цілеспрямованої діяльності). Поєднання тепла, вологи, водного режиму, грунтів певної територрії, що використовуються в сільському господарстві, називають агрокліматичними ресурсами.
Рекреаційні ресурси

Рекреаційні ресурси - сукупність природних та антропогенних об'єктів і явищ, що їх можна використовувати для відпочинку, лікування й туризму. Природні рекреаційні ресурси - це особливості природи, природні та природно-технічні геосистеми, об'єкти і явища природи, їхні компоненти й властивості, природоохоронні об'єкти, пам'ятки історії, архітектури, етнографічні особливості території.

Рекреаційні ресурси океанів і морів характеризуються значною різноманітністю. До основних рекреаційно-туристських берегових районів належать: в Антлантичному океані - Середземноморське узбережжя Південної Європи та Північної Африки, узбережжя Біскайської затоки, Північного, Балтійського та Чорного морів півострова Флорида, островів Куба, Гаїті, Багамських, райони міст міських агломерацій Атлантичного узбережжя Північної та Південної Америки; у Тихому океані - Гавайські острови і східне узбережжя Австралії, острів Хайнань (Китай), узбережжя Японського моря, райони міст і міських агломерацій Тихоокеанського узбережжя Північної та Південної Америки; в Індійському океані - острів Шрі-Ланка, райони прибрежних міських агломерацій Індії, східне узбережжя острова Мадагаскар. Нині поширення набувають туристські подорожі на кораблях (круїзи), підводне полювання, спортивне рибальство, віндсерфінг, подорожі на вітрильниках, яхтах, катамаранах, мисливські сафарі, відвідування значних спортивних культурних подій.

Загальний обсяг світових рекреаційних ресурсів не може бути визначений повністю якісно або кількісно. Для оцінки світових рекреаційних ресурсів треба враховувати географічне положення, особливості клімату і ландшафтів. До основних видів рекреаційних ресурсів належать: узбережжя теплих морів; береги річок, озер і водосховищ; лісові та лучні масиви; передгір'я та гірські країни; міста - столичні та історичні центри; міста-курорти або курортні місцевості; релігійно-культові комплекси та окремі споруди, розташовані поза межами населених пунктів; давні міста, фортифікаційні споруди (печерні міста, фортеці тощо), каменярні.

На характер використання рекреаційних ресурсів надзвичайно сильно впливає екологічний стан території - чистота або забруднення вод, повітря, грунтів, порядок чи безладдя в соціально-політичному житті суспільства, економіці країни. Нині до найболючіших екологічних проблем багатьох держав світу слід віднести забрудненість повітря, поверхневих вод, морів і океанів, тероризм, осередки великих і малих воєнних конфліктів, що не припиняються.

Раціональне використання рекреаційних ресурсів є дуже вигідним бізнесом, бо, не потребуючи значних капіталовкладень, приносить швидкий і значний прибуток. Тому в багатьох країнах до рекреації залучають як приватний, так і державний капітал. Дуже великого значення для залучення туристів набуває рівень розвитку сфери обслуговування, тому провідні місця у світовому туризмі здебільшого належать розвиненим країнам. Щороку Іспанію відвідує понад 50 млн. іноземних туристів, Італію - до 35 млн., Францію і США до 30 млн., Канаду, Великобританію, Японію - до 20 млн.
За матеріалами Доценко Ю.М., Мішогло Г.О.
"Економічна і соціальна географія світу", Київ-2000
Якщо Ви помітили помилку, виділіть необхідний текст |
19.01.2006 23:58:25
Чи
K lo
нам енергетичний голод?
Потреби України в енергії — колосальні. Велетенські металургійні й хімічні комплекси, мільйони житлових будинків і автомобілів — усе це потребує постійного і безперебійного надходження газу, електроенергії, бензину. Надра нашої країни багаті на різноманітні корисні копалини, ми входимо в десятку найбагатших за покладами країн світу. Чимало є й нафти, газу, уранової руди, вугілля — традиційних енергетичних ресурсів. Однак їх усе ще недостатньо для повного забезпечення нашої ненажерливої економіки.
Економити ми не вміємо
Україна щорічно споживає близько 210 млн. тонн умовного палива1 й належить до енергодефіцитних країн: 75% необхідного обсягу природного газу та 85% сирої нафти і нафтопродуктів імпортується. Ввозиться навіть кам’яне вугілля (20% необхідного), хоч його запаси більш ніж достатні. Така структура споживання паливно-енергетичних ресурсів економічно недоцільна, породжує залежність економіки України від країн-експортерів і є загрозливою для її енергетичної та національної безпеки. Так, різке зростання світових цін на нафту, що тривало протягом минулого року, спровокувало головного постачальника нафти та газу — Росію — на шалений тиск на Україну.
Низький рівень забезпеченості України власними енергоресурсами значною мірою пояснюється надзвичайною марнотратністю її економіки. Енергоємність2 ВВП України у 2,6 разу перевищує середній рівень енергоємності розвинених країн світу. Водночас швидко зменшити споживання енергії в промисловості дуже важко, оскільки майже вся вона побудована на застарілих технологіях, з використанням зношеного обладнання. Переоснащення підприємств металургійної, хімічної, машинобудівної галузей не тільки потребуватиме значних коштів та часу, а й призведе до загального сповільнення економіки, до зменшення експорту, оскільки продукція саме цих галузей є основним українським товаром на світових ринках.
Енергетична стратегія
Схеми заощадження енергоресурсів лежать на поверхні й не вимагають великих затрат і не спричинять сповільнення економіки. Наприклад, значні резерви заощадження енергоресурсів є в електромережах. у нашій країні втрати в електричних мережах сягають 12—18%, тоді як технологічні втрати не перевищують 8%. Решта втрат спричинена крадіжками обладнання та електроенергії, відсутністю систем обліку, що дозволяє використовувати електроенергію майже необмежено, застарілим обладнанням електромереж.
Залишається нереалізованим значний потенціал енергозбереження й у житлово-комунальній сфері. Особливо це стосується встановлення лічильників обліку споживання енергоносіїв, які суттєво впливають на бажання заощаджувати та розраховуватись за спожиті енергоносії.
Проте якщо на рівні домогосподарства чи окремого підприємства завдання заощадження енергії вирішується досить просто, на рівні держави поодиноких заходів недостатньо. Необхідно не лише розробити загальну концепцію виробництва та споживання енергоносіїв, а й продумати подальший шлях країни, потенційні джерела енергії, забезпечення наукового та технічного супроводу.
Головною державною програмою, що дає оцінку наявної ситуації та вказує найефективніші шляхи розвитку енергетичного комплексу України, є енергетична стратегія держави до 2030 року. Вона передбачає збільшення виробництва та споживання власного вугілля в Україні у 2,2 разу з одночасним зменшенням споживання газу спочатку на 10 млрд. м3, а далі – на третину. Крім того, ця стратегія описує кілька дієвих шляхів задоволення українського енергетичного голоду: збільшувати надходження традиційних енергоносіїв за рахунок диверсифікації джерел постачання (і, як наслідок, здешевлювати їх). Збільшувати власний видобуток нафти, газу, вугілля, використовуючи найсучасніші технології. Запровадження енергозберігаючих технологій. А також активне використання відновлювальних та нетрадиційних джерел енергії.
Сьогодні розвинені країни світу використовують усі чотири шляхи для забезпечення своєї повної енергетичної незалежності на тривалий час (принаймні на кількасот років). На жаль, Україна наразі не може широко впровадити заходи з усіх напрямів: перший спосіб вимагає узгодження українських потреб з можливостями інших країн та бажанням співпрацювати; другий спосіб може бути технологічно недоцільним та не вирішує проблеми енергозаощадження в довгостроковій перспективі, останній — витратний і не може бути достатньо масштабним для швидкого (протягом найближчих 15—30 років) вирішення нагальних проблем енергетики. Тому третій напрям — енергозбереження – стає сьогодні найважливішим напрямом розвитку української енергетики. Енергозбереження дозволить одержати кошти, потрібні для докорінної перебудови енергетичної системи в майбутньому.
Нетрадиційні варіанти
Чималі можливості енергозбереження — у виробництві теплової енергії. Більшість тепла в містах одержують у децентралізованих котельнях, які переробляють паливо на теплову енергію. Якщо їх перебудувати й використати високорівневий потенціал палива, можна з того самого палива додатково одержати значні обсяги електричної енергії. Вона буде дешевша, екологічно безпечніша, тоді як капітальні затрати — менші, ніж при будівництві великих електростанцій. У багатьох країнах (Японії, Тайвані) держава заохочує таку децентралізацію електричних станцій не тільки з огляду на енергоефективність, а й з точки зору енергетичної та національної безпеки (землетрус, війна, теракти): зруйнувати кілька великих станцій легко, а тисячі малих — майже неможливо. В Україні вже введено в дію дві когенераційні установки, поки що – лише демонстраційні.
Широкі можливості використання в Україні й нетрадиційних ресурсів енергії, перевага яких є в їхній поновлюваності. Солома — екологічно безпечне паливо для виробництва енергії, насамперед теплової. Зі щорічного обсягу збирання соломи в Україні близько 20% (5 млн. тонн) не використовується. Біогазові установки, крім виробництва енергії, мають також екологічний (утилізація відходів тваринництва) та економічний (виробництво органічних добрив) ефект. Щорічний обсяг заготовлення деревини становить 10 тис. м3, з яких три чверті не використовують. Сумарний енергетичний потенціал соломи, біогазу та деревної біомаси в Україні становить близько 4,7 млн. тонн умовного палива на рік.
Україна має також потужні ресурси вітрової енергії, яку найдоцільніше використовувати на Азовсько-Чорноморському узбережжі та в районі Карпат. Потенціал сонячної енергії дозволяє цілком задовольнити комунально-побутові потреби населення України у гарячому водопостачанні в літньо-осінній період. Ресурси геотермальної енергії значні, проте важкодоступні. Одним із перспективних напрямів розвитку геотермальної енергетики є створення комбінованих енерготехнологічних вузлів для отримання електроенергії, теплоти та цінних компонентів, що містяться в геотермальних теплоносіях.
Загальний гідроенергетичний потенціал малих рік – це третина загального гідропотенціалу всіх рік України. Головними перевагами малої гідроенергетики є дешевизна та відсутність паливної складової в процесі отримання електроенергії. Малі ГЕС можуть стати потужною основою енергозабезпечення всіх регіонів Західної України, а для деяких районів Закарпатської та Чернівецької областей — джерелом повного самоенергозабезпечення.
Закордонний досвід
Цікавим є шлях енергозбереження інших країн. У 60-ті роки минулого століття основою енергетики багатьох країн, у тому числі економічно найрозвиненіших, була нафта. У той час навіть дослідження в галузі використання нетрадиційних відновлюваних джерел енергії (НВДЕ) багатьом здавалися чимось екзотичним, такою собі примхою «високочолих» інтелектуалів. Однак у 1973 році, під час близькосхідної нафтової кризи, раптом стало зрозуміло, що орієнтація на імпортну нафту становить загрозу енергетичній безпеці багатьох держав. Більшості економічно розвинених країн довелося терміново розробляти нову енергетичну стратегію, спрямовану на диверсифікацію джерел енергії, тотальне енергозбереження, ґрунтовне дослідження можливостей застосування НВДЕ.
Заходи з енергозбереження провадилися практично в усіх сферах життєдіяльності. Головним засобом стала структурна перебудова економіки, спрямована на зменшення частки енергоємних виробництв (зазвичай, до того ж екологічно небезпечних) та збільшення — наукоємних. Наприклад, 1970 року енергоємність одиниці валового національного продукту у США була навіть вищою, ніж у колишньому СРСР, а зараз – вдвічі менша, ніж в Україні.
Широко розвивалося вивчення та впровадження в промисловість альтернативних відновлюваних джерел енергії. Так, взірцевою країною щодо їхнього використання стала Ісландія, в якій 72% всієї енергії отримують з альтернативних джерел.
У Сполучених Штатах електричну енергію можна продавати в мережу. Причому енергорозподільчі мережі купують 1 кВт/год за 8 центів, а продають споживачам за 3 центи! У Білорусі також прийнято закон, згідно з яким електричні мережі мають купувати електроенергію від альтернативної енергетики за ціною вдвічі більшою, ніж та, за якою вони самі її продають споживачам. У Німеччині покупцям альтернативних джерел енергії (сонячні модулі, сонячні водонагрівачі, вітрогенератори) виплачується одноразова компенсація.
Поштовхом для розв’язання проблеми енергозбереження у більшості західних країн стала енергетична криза 1973 року. Розв’язати її вдалося за рахунок наукових і технічних розробок, поширення енергозберігаючих технологій. Можливо, поштовхом для розв’язання енергетичної проблеми в Україні стануть події 2005 року.
Катарина МАЛЮГІНА
1 Умовне паливо — одиниця, призначена для співставлення теплової цінності різних видів органічного палива. Теплота згорання 1 кг умовного палива (або 1 м3 газоподібного) дорівнює 29,3 МДж (7000 Ккал). 1 м3 природного газу дорівнює 1,2 кг (м3) умовного палива.
2 Енергоємність — витрата енергетичних ресурсів на виробництво одиниці продукції.
1. Вступ.
Зараз, як ніколи раніш, гостро постало питання: що чекає на людство - енергетичне голодування чи енергетичний достаток? Очевидно, що зараз людство переживає енергетичну кризу: бажані потреби людства у електричній енергії у декілька разів перевищують виготовлення! І це при тому, що остання цифра є майже фантастичною - 27-30 трлд. кіловат-годин щороку.
Рівень матеріальної, а відповідно і духовної культури людства прямо залежить від кількості енергії, що воно має. Для того щоб виготовити будь-яку річ нам потрібна енергія. Матеріальні потреби людства як і популяція людей постійно збільшуються, тому потреба у енергії збільшується геометрично.
Засоби масової інформації постійно інформують нас про винайдення різноманітних нових, більш екологічно чистих способів добути енергію. Але ж в чому тоді причина повільного зростання частки таких джерел у загальному видобутку енергії. Справа у тому, що досі не знайдено джерела енергії, більш рентабельного за найдавніший спосіб видобутку енергії - спалення. І зараз 80% всієї енергії людство отримує спалюючи вугілля,нафту та нафтопродукти, приролній газ, торф тощо. Але тих запасів енергії, що природа накопичувала сотні мільйонів років, вистачить лише на декількасот рокіів. Отже єдиний спосіб змусити людину перейти на більш екологічно чисті джерела енергії - це прийняття на державному рівні та на рівні світової спільноти низки регулюючих актів, котрі б обмежили видобуток паливних ресурсів. Але ряд держав (перш за все це держави Перської затоки) і не збираються обмежувати таким способом свої прибутки.
Отже основний тягар по збереженню енергії лягає на розвинені держави Північної Америки та Європи. Все більше і більше вчених шукають якомога рентабельніші джерела, котрі б використовували відновлювані ресурси і котрі б змогли хоча б частково замінити паливні. Найбільш підходять такі джерела як використання енергії текучої води та вітру, океанських припливів та відпливів, тепла земних надр та, звичайно, енергії Сонця. Також багатообіцяючими є дослідження, метою яких є спроба повторити термоядерні процеси, що відбуваються на зірках.
Вчені можуть сказати, що енергія - це здатність до виконання роботи, а робота здійснюється, коли на об'єкт діє фізична сила. Чітке визначеня енергії передбачає, що енергія - це різниця потенціалів у різних точках поля. Але нам достатьно визначити у цьому рефераті енергію, як джерело, з якого людина може добути електричний струм, тепло, тощо.
Поняття про енергію, що містить певна матерія є відносним. Наприклад, якщо відносно Землі течія річки рухається зі швидкістю 10 км/год, а відносно моторного човна, що пливе проти течії - 50 км/год, то відповідно: якщо ми розмістимо аппарат, що видобуває енергію за рахунок руху води, на березі то ми отримаємо в п'ять разів менше енергії ніж якби ми розмістили цей же аппарат на човні. Тож відносно човна течія містить більше енергії ніж відносно берега.

2. Енергія Сонця.
В останній час інтерес до проблеми використання сонячної енергії різко збільшився. В даній частині я розгляну можливості саме безпосереднього використання сонячної енергії; хоча більшість всієї енергії, що потрапляє на Землю є сонячною, та основна частина її зосереджується у атмосфері та гідросфері.
Потенціальні можливості використання безпосередньо сонячної енергії дуже великі. Якщо ми зможемо використовувати 0,0125% всієї цієї енергії, то людство було б повністю забезпеченє енергією зараз, а використання 0,5% повністю б покрило всі потреби людства назавжди (якщо вважати, що населення Землі не перевищить 20 млрд.)
Нажаль, це лише потенційні можливості. Справа в тому, що навіть при найкращих погодних умовах енергетична гус-тина сонячного потоку не перевищує 250 Вт/м2. Спробуємо порахувати: для того, щоб коллек-тори "збирали" за рік таку кількість енергії їх потрібно розмістити на площі 130000 км2 !!! Окрім того, для створення такої великої кількості коллекторів потрібно 1,3*109 тон алюмінію. Світовий запас алюмінію оцінюють якраз в таку цифру.
Зрозуміло, що існують різні фактори, що обмежують потужності сонячної енергетики. Окрім ціни та ресурсоємкості ще існує проблема площі. Наприклад, якщо у 2100 році людство повністю забезпечуватиме свої енергетичні потреби за рахунок Сонця, то площа коллекторів повинна буде сягати 1-3 млн. км2. Також безпосередьнє використання сонячного випромінювання потребує велику кількість праці: для виготовлення 1 МВт-року знадобиться від 10 до 40 тис. людино-годин. В той же час у традиційній енергетиці цей показник менший у 50-80 разів.
Отже зараз ще годі і казати про масштабне використання сонячного проміння. Звісно, у курортних та віддалених від електромережі регіонах сонячні електростанції можуть бути необхідними, але загальна частка сонячної енергії надзвичайно мала. Та і навіщо будувати коллектори, якщо в природі існують набагато більші і потужніші коллектори: атмосфера та гідросфера?


3. Енергія вітру.
Енергія повітряних мас, що постійно рухаються, у сотні разів перевищує запаси гідроенергії усіх річок планети. Всюди і постійно на землі дмуть вітри: від легкого вітерця до могутніх ураганів. Ці вітри могли б повністю задовольнити потреби людства. Але частка вітряних електростанцій становить лише 0,1%. Чому ж тоді такий доступний та екологічно чистий спосіб видобутку енергії так слабо використовується?
Людство використовує енергію вітру більш ніж 5 тис. років. Спочатку вітер використовувався для того, щоб приводити у рух човни, потім - щоб молоти зерно та підіймати воду. Зараз вітер використовується для видобутку електроенергії. Хоча зараз ціна 1 Квт-години видобутої з енергії вітру порівняно невисока - 4 центи - але всі проекти по будівництву нових вітряків зазвичай дуже повільно окуповують себе. Найбільш вдалим можна вважати проект будівництва вітряків на Гавайському острові Охіо: гігантські вітряки, з діаметром ротору 122 м. зараз виробляють понад 6200 КВт кожен, при швидкості вітру 47 км/год. Скоріш за все постійне зростання цін на паливні ресурси зробить такі проекти ще більш рентабельними, а згодом і зросте частка "вітрової" електроенергії.


4. Енергія річок.
Багато тисячолітть вірно служить людині енергія, що міститься в текучій воді. Запаси ціеї енергії величезні. Люди навчились використовувати цю енергію раніше за всі інші. Коли настала доба електрики, водяне колесо заново відродилося, але тепер вже у вигляді водяної турбіни. Можна сказати, що ще у 1891 р. почалася доба гідроенергетики.
Гідроелектростанції мають багато переваг: постійно відновлювальний запас енергії, простота в користуванні, відносна відсутність забруднення оточуючого середовища. Але побудувати велику плотину набагато складніше, ніж водяне колесо. Для того, щоб змусити потужні турбіни обертатися, потрібно накопити величезні запаси енергії за плотиною. Отож потрібно затопити певні регіони, а це в свою чергу може призвести до непоправних наслідків. Тож будівництво плотин вимагає від інженерів дуже точних розрахунків, а будь-яка помилка може призвести до екологічної катастрофи. І навіть при точних розрахунках будівництво плотини стає важливим екологічним фактором на великих площах. Ніщо не береться нізвідкіля: плотина зменшує швидкість течії, забираючи у неї енергію, а це може викликати заболочування та "цвітіння" води у заплавах. Дисбаланс може викликати самі непередбачувані наслідки.
Зараз у Китаї на р.Яндзи будується сама велика плотина в світі. Предбачається, що рівень води до 2004 р. підніметься на 220 м. Це при тому, що кожної секунди р. Яндзи виносить в море 34000 м3 води, а плотина повинна буде пропускати 25000 м3. Це дійсно дасть змогу видобувати колосальні кількості енергії і одразу ж вирішить енергетичні проблеми Китаю. Але половина всього сільського госполарства Китаю використовує воду з р. Яндзи та її приток. Половина сільського господарства Китаю - це 8-10% всього світового сільського господарства. Навіть страшно уявити, що буде, якщо інженери припустились фатальної помилки. Окрім того за планом проекта буде затоплено 13 великих і 70 малих міст, 1300 селищ. Затопленню також підлягає багато культурних та археологічних пам'яток, туристичних місць, серед яких всесвітьно відомі "Три ".
Сьогодні, мабуть, кожному з нас важко уявити своє життя без прояву будь-якого виду енергії. Адже ми рухаємось, споживаємо їжу, розумово працюємо і при цьому також виробляємо енергію.
Що ж казати про Землю! Якщо колись атомна енергія була великим винаходом ХХ століття і панацеєю, від усіх енергетичних негараздів, то зараз вона небезпідставно потрапила у немилість.
Та ще й до того виявилось, що те, чим ми користувалися впродовж багатьох років, наближається до своєї реальної межі. Адже світових запасів нафти та газу вистачить на більше, як на півстоліття, а вугіллям ми покористуємося близько 3-х століть.
Тому наука, яка ніколи не стояла на місці, знайшла інші джерела енергії як-то вітер, сонце, воду і навіть солому. Виявилось, що світ не зійшовся лише на всемогутньому атомі. І тому, зараз, деякі країни намагаються якнайшвидше впровадити нові, альтернативні, екологічно чисті технології.
До альтернативних, нетрадиційних джерел енергії сьогодні відносять: сонячне випромінювання, енергію вітру, біомасу, гідроенергію малих рік, теплову енергію довкілля, енергію морських хвиль, термальних вод, а також теплові скиди промисловості, які, до речі є досить перспективними для ефективного використання на території України.
А нещодавно до альтернативних видів енергетики додали ще один -енергію, яка виробляється з соломи. Саме на солому сьогодні припадає 0,3 відсотка всіх енергоресурсів, що споживаються в Україні, хоча все-таки, доcі, її надлишок в Україні оцінюється в майже 5 мільйонів тонн.
За розрахунками вчених , загальний потенціал використання соломи, яка є доступним паливом для багатьох, може створити 13 тисяч малих теплогенеруючих потужностей. Тобто, завдяки соломі ми навіть можемо обігрівати квартири!
Солома, як альтернативний енергоносій, залишається корисною перспективою не лише для нас українців. Сьогодні вона є одним із видів нетрадиційних енергоносіїв, які широко використовуються у Франції.
Вирішити проблему енергетичної кризи та позбутися російської нафтової та газової залежності пропонує Україні французький винахідник українського походження Жан-Марі Турянський. Сконструйована ним установка, що виробляє теплову та електричну енергію, працює на звичайній соломі. Один тюк спресованої соломи (350 кг) при згоранні виділяє 108 кВт енергії і замінює 120 л мазуту. Ця технологія вигідна не лише тим, що дешевша від існуючих, а й екологічно чиста. Такий оригінальний спосіб опалення дає економію енергії 10% порівняно з газовим.
Енергетика починає поділяти країни. Вони дуже нагадують мені людей. Частина сповідує здоровий спосіб життя , інша - ні. Так й країни: частина використовує та всебічно підтримує впровадження альтернативних джерел енергії, це такі країни як Данія, Німеччина, Голландія. Ну, а інші країни дотримуються старої традиційної атомної технології.
Ведуча Цікаво, Україна відноситься до першого чи до другого прикладу? В принципі, кілька вітряків вже є в Криму та навіть у Львівській області, неподалік курортного селища Східниця.
Ведуча До речі, вітрова енергетика зараз є найпопулярнішим видом альтернативної енергії у світі. Оскільки вітроагрегати на сьогодні є найдешевшими поновлювальними джерелами енергії.
Ведуча Знаєш, найрозвинутішою вітровою країною в Європі вважається Данія. Саме там минулого десятиріччя було встановлено більше половини усіх вітроагрегатів у Європі. За нею йде Німеччина та Голландія.
Репортаж Олени Дуб
Вітрові агрегати в Україні не новина. Вони були широко розповсюджені тут до другої світової війни, щоправда їх потужність не перевищувала кількох кіловат. Тоді річне виробництво вітроагрегатів Херсонського заводу сільськогосподарської техніки потужністю до 5 кіловат сягало 2 тисяч на рік. А по всій Україні працювало близько 6000 вітроагрегатів, які за окремим винятком були зруйновані.
Сьогодні на українських підприємствах щомісяця випускається 10 турбін, сертифікованих Держкомстатом України. На 1 січня 2000 року в експлуатації знаходиться Донузлавська, Сакська, Новоазовська та Трускавецька вітрові електростанції.
Ведуча: А якщо б ви жили, наприклад, в Німеччині, та забажали встановити у себе на даху сонячну батарею німецького виробництва чи розмістити біля своєї ферми вітрову установку, то надлишок накопиченої енергії ви могли б навіть продавати державі.
Ведуча: Знаєш, це цікавий спосіб підзаробити, який, мабуть, був би дуже доречним саме для мешканців нашої країни
Ведуча В ефірі програма "Екогармонія". Давай поговоримо про те, що не може не радувати жодної людини.
Ведуча Цікаво про що, адже у кожного є свої причини для радості?
Ведуча Проте ніхто, мабуть, не стане заперечувати, що сонячне проміння завжди підвищує настрій навіть дуже похмурим людям. Адже Сонце - воно не лише тішить нас майже щодня, а й дає досить багато енергії.
Ведуча Наприклад, середньорічна кількість сумарної сонячної радіації, що надходить на 1 квадратний метр поверхні в Україні є в межах мільйон кіловат-годин на квадратний метр. Вчені стверджують , що цей потенціал сонячної енергії є достатнім для широкого впровадження теплоенергетичного обладнання практично в усіх областях.
Ведуча Знаєш, що сьогодні набирає обертів серед нетрадиційних джерел енергіі?
Виявляється, що за останні десятиліття збільшився інтерес до біогазу як у розвинутих країнах, так і в усьому світі, особливо у місцях з теплим кліматом. Велика кількість біоустановок використовується в Індії, Непалі, Південній Америці. У країнах Західної Європи існує понад 600 таких установок для зброджування відходів, призначених для поліпшення екологічної ситуації. Оскільки має значення одночасне отримання і якісного добрива, і біогазу.
Ведуча Добрива, які отримають у біотехнології, використовуються у тепличному господарстві. Уряди деяких країн та Європарламент прийняли рішення про часткову компенсацію витрат на будівництво біогазових установок. За даними англійських фахівців, одна тонна переробленого пташиного посліду дає економічний прибуток від використання кормових добавок на сто фунтів стерлінгів.
Ведуча А в Україні тільки на великих свинарських та пташиних фермах створюється близько 3 млн. тон органічних відходів переробка яких може дати близько 1 млн тон палива. Біогазові установки дають добрива очищені від небезпечних мікроорганізмів та насіння шкідливих рослин . Для свиноферм ці установки зводяться з метою знизити ціни на споруди для очищення відходів, що забруднюють довкілля, а отримання енергії є побічним ефектом!
Ведуча Фермер, за допомогою однієї біогазової установки може забезпечити себе протягом року теплом і гарячою водою, використовуючи біовідходи від 30-50 корів або 10.000 голів птиці.

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать