Возобновляемых энергоресурсов

Современная энергетика — это ключевая отрасль народного хозяйства страны. Она играет определяющую роль в развитии научно-технического прогресса, интенсификации общественного производства. В настоящее время энергетика переживает период крупных преобразований, изменения условий ее развития. Долгосрочная стратегия развития энергетики нашла свое отражение в Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1986—1990 годы и на периоддо 2000 года. Предусмотрено более эффективно развивать топливно-энергетический комплекс, реализовать Энергетическую программу СССР, продолжить работы по развитию электрификации всех отраслей народного хозяйства и формированию Единой энергетической системы страны, повышению надежности и качества электроснабжения народного хозяйства. Будет значительно увеличена выработка электроэнергии в целом, в том числе на атомных электростанциях не менее чем в 5—7 раз, увеличена добыча газа в 1,6—1,8 раза, намечается шире использовать нетрадиционные возобновляемые источники энергии.

Получение и передача электрической энергии. Электрическую энергию получают из других видов энергии непосредственно или путем промежуточных преобразований. Для этого используют природные энергетические ресурсы — органическое и ядерное топливо, а также возобновляемые источники энергии: течение рек, водопады, океанские приливы, солнечную радиацию, ветер, геотермальные источники.

Энергоресурсы, называемые также первичными источниками энергии, подразделяются на невозобновляемые и возобновляемые. Невозобновляемые энергоресурсы, как следует из названия, практически не пополняются. К ним относятся различные угли, нефть, природный горючий газ, торф, горючие сланцы, а также определенные виды ядерного горючего и тепловая энергия недр земли (геотермальная). Возобновляемые источники энергии непрерывно или периодически пополняются. Непрерывно поступает энергия излучения Солнца, часть которой преобразуется в кинетическую энер-

Б. ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

А. Невозобновляемые источники энергии............. 102 I

Б. Возобновляемые источники энергии............. 107

В наше время количество производимой энергии удваивается за 10—15 лет. Из этого расчета в 2050 г. оно станет равным примерно 700-1012 кВт-ч. Столько энергии человечество израсходовало за всю свою историю! Но даже эта цифра составляет только часть той энергии, которая может быть получена при переходе на возобновляемые источники энергии солнечного излучения, движения вод, ветер и тепло недр Земли.

Включая нефть из нетрадиционных источников и искусственное жидкое топливо. ** В том числе из нетрадиционных источников. *** Уголь, сланцы и др. виды твердого топлива — непосредственный расход у потребителей и потери, связанные с получением искусственного жидкого топлива. **** Включая возобновляемые источники энергии. ***** Включая отпуск тепловой энергии.

*-*** Аналогично табл. 6-3. **** По замещаемому органическому топливу. ***** Гидро-, геотермальная, солнечная и др. возобновляемые источники энергии, а также прочие по замещаемому органическому топливу.

Включая нефть из нетрадиционных источников и искусственное жидкое топливо. ** В том числе из нетрадиционных источников. *** Учтены уголь и сланцы в части непосредственного расхода у потребителей и потерь, связанных с получением искусственного жидкого топлива. **** Включая возобновляемые источники энергии. В скобках дана доля в %.

Возобновляемые источники энергии: солнечные, геотермальные, биомасса 33

§ 41. Перспективы изменения соотношения между потреблением невозобновляемых и возобновляемых энергоресурсов

Пока в мире в среднем около 93% потребностей в энергоресурсах удовлетворяется за счет невозобновляемых ИЭ — минеральных органических топлив — и только приблизительно 7% — за счет возобновляемых, в основном гидроэнергии рек. При этом 25—30% из невозобновляемых энергоресурсов расходуется на производство электроэнергии, 85—80% которой вырабатывается на тепловых электростанциях, использующих органическое топливо (ТЭС), и 15—20% —на гидроэлектростанциях (ГЭС). Итак, небольшая часть электроэнергии, вырабатываемая последними, сокращается (начиная с 1960 г.) ежегодно на 0,7%.

Поэтому по мере истощения и роста стоимости обычных энергоресурсов будет, вероятно, происходить все более интенсивное и широкое освоение возобновляемых энергоресурсов. Об этом свидетельствуют обширные программы их разработок, уже осуществляемые в США, Австралии, Японии, Швейцарии и в других странах, включая СССР. Так, например, имеются проекты покрытия 20% потребности США за счет энергии ветра и еще 30% за счет лучистой энергии Солнца [107]. Австралия намерена обеспечить с помощью солнечного излучения 15% потребности в энергии. Япония планирует сэкономить 60%, а Швейцария — 50% органического топлива в результате замены обычных отопительных устройств солнечными и т. д.

§ 41. Перспективы изменения соотношения между использованием невозобновляемых и возобновляемых энергоресурсов ......................... 151

На втором этапе главными мерами энергосберегающей политики станут массовое внедрение новых энергосберегающих технологий, в том числе путем реконструкции действующих производств, снижение материалоемкости продукции и внедрение менее энергоемких материалов, рационализация схем транспортных перевозок и сочетание разных видов транспорта, повышение теплоизоляции производственных и жилых зданий, изменение отраслевой структуры экономики в целях снижения ее удельной энергоемкости. На этом же этапе будут приняты меры к массовому замещению жидкого и экономии газообразного топлива за счет использования ядерной энергии, твердого топлива и возобновляемых энергоресурсов, в частности на базе ускоренной электрификации народного хозяйства. При всей значимости для народного хозяйства осуществления первого этапа ее второй этап является генеральной линией энергосберегающей политики. Ему и уделяется основное внимание в данной главе.

Другое важное направление совершенствования энергетического аппарата — сокращение всех видов потерь энергии и ее расхода на собственные нужды ЭК (последние составляют до 12% общего расхода конечной энергии в народном хозяйстве). Важную роль в этом направлении играет использование вторичных энергоресурсов — горючих и тепловых. В настоящее время за счет вторичных энергоресурсов страна получает такое же количество энергии (в топливном эквиваленте), какое дают все ГЭС. В рассматриваемой перспективе роль вторичных энергоресурсов будет выше, чем использование гидроресурсов и всех других возобновляемых энергоресурсов (солнечной, геотермальной, ветровой), вместе взятых. За счет вторичных энергоресурсов будет обеспечиваться до 5 % всех энергетических нужд общества. Целые подотрасли химической промышленности, цветной металлургии и другие производства могут работать без использования первичных энергоресурсов, только за счет утилизации энергии, выделяемой в технологических процессах.

Разработка вариантов. Были отобраны три показателя, представляющие главный интерес для анализа: экономический эффект, выраженный затратами на энергию, 3; надежность энергоснабжения, выраженная объемом им-, порта нефти, Я; использование возобновляемых энергоресурсов, представленное размером вклада этих энергоресуров в общее энергопотребление, В. Варианты были определены таким образом, чтобы с помощью модели МАРКАЛ могли быть исследованы различные показатели в будущем с выдвижением на первый план одного из показателей (3, Я или В). Кроме того, были исследованы варианты, предусматривающие ускоренное внедрение новых технологий, а также варианты, в которых введены ограничения на использование органического топлива или ядерного горючего. В целом странами, участвовавшими в исследовании, было рассчитано до 16 вариантов, с помощью которых была получена обширная информация о возможностях внедрения в разных странах новых технологий при различных условиях.

Возобновляемые энергоресурсы. Потенциальные возможности расширенного использования возобновляемых знергоресурсов в странах— членах МЭА по варианту с минимальными издержками демонстрируются относительно стабильными темпами роста их потребления, равными 3,5% в год в период 1980— 2010 гг. Их вклад в 1980 г. равный, согласно оценкам, 0,34 млрд. т условного топлива, или 7% общего потребления первичных энергоресурсов, почти полностью обеспечивается за счет гидроэнергии. В 2010 г. потребление возобновляемых знергоресурсов составит 0,99 млрд. т условного топлива и в 2020 г. — 1,16 млрд. т условного топлива, или 11% общего объема потребления первичных энергоресурсов. В варианте с ускоренным внедрением новых технологий вклад возобновляемых энергоресурсов будет на 19% больше как в 2010 г.; так и в 2020 г. Можно было бы ожидать, что уровень потребления их по этому варианту будет еще выше, однако некоторые виды возобновляемых энергоресурсов, имеющие высокую стоимость, в этом варианте не смогут конкурировать с предлагающимися в достаточных количествах невозобновляемыми видами энергии с низкой стоимостью.

Возможная верхняя граница использования возобновляемых знергоресурсов определена в варианте с ускоренным развитием возобновляемых энергоресурсов, обозначенном ВЗ-4. В этом варианте использование возобновляемых энергоресурсов осуществляется фактически по ускоренным программам независимо от их стоимости и определяется лишь конечным спросом и техническими ограничениями. В результате этого вклад возобновляемых энергоресурсов достигнет 1,3 млрд. т условного топлива в 2000 г. и 2 млрд. т в 2020 г. Такие объемы обеспечат удовлетворение 17—18% общих потребностей в первичных энергоресурсах в эти периоды. Уровень потребления возобновляемых энергоресурсов в этом варианте начинает превышать соответствующие показатели в других вариантах только после 1990 г.

В работе было проанализировано восемь категорий различных технологий использования возобновляемых энергоресурсов, и в их числе, ввиду специфики отдельных стран, большое число технологических процессов. Были, в частности, рассмотрены централизованное и децентрализованное прямое исполь-

ряд технологий, связанных с использованием возобновляемых знергоресурсов, еще до 2000 г. начнет вносить существенный вклад в энергоснабжение. Вместе с тем технологии использования невозобновляемых энергоресурсов должны будут продолжать обеспечивать удовлетворение большей части потребностей в энергии, даже в случае ускоренного внедрения возобновляемых энергоресурсов.