Альтернативні джерела енергії

Альтернативні джерела енергії XXI століття

автор: Семенчук Іван Миколайович, учень 10 класу Широківської ЗОШ

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, природній газ, торф тощо. Але тих запасів енергії, що природа накопичувала сотні мільйонів років, вистачить лише на декількасот років. 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. Новиною у світі електроенергії є біогаз.

Біога́з (також каналізаційний газ) — різновид біопалива — газ, який утворюється при мікробіологічному розкладанні метановим угрупованням біомаси чи біовідходів (розкладання біомаси відбувається під впливом трьох видів бактерій), твердих і рідких органічних відходів: на звалищах, болотах, каналізації, вигрібних ямах тощо. Добувають із відходів тваринництва, харчової промисловості, стічних вод та твердих побутових відходів (відсортованих, без неорганічних домішок, та домішок неприродного походження). Тобто застосовувати можна будь-які місцеві природні ресурси.

Склад газу нестабільний і залежить від багатьох факторів : курячий послід , коров'ячий та свинячий гній мають в своєму складі бактерій здатних підтримувати метанове бродіння , але залишковий матеріал не сприяє особливо високому вмісту метану . Більший вміст метану може дати введення в розкладувану суміш відходів боєнь , основним матеріалом можуть бути відходи деревообробної промисловості чи опале листя , але вони бідні на зв'язаний азот необхідний для розвитку бактерій ( може бути внесений із сечею ) . Склад біогазу: 55-75% метану, 25-45% СО₂, незначні домішки водню (Н₂) і сірководню (Н₂S), азоту, ароматичних вуглеводнів, галогено-ароматичних вуглеводнів. Відпрацьована маса може бути використана як органічне добриво ( при зв'язуванні сірки у відпрацьованій масі покращується якість добрив та зменшується корозійна здатність продуктів горіння газу через зменшення в їх складі кількості SO₂) .

Отриманий в результаті метанового бродіння біогаз, як правило, поступається за теплотворними властивостями природному газу. Проте після відповідної технологічної сепарації (поглинання і використання на інші технологічні потреби наявного вуглекислого газу) перевершує природний газ за теплотворністю. Біогаз переважно використовувався для виробництва електроенергії та тепла. У 2017 році виробництво електроенергії з біогазу в ЄС зросло порівняно з 2016 роком на 18,4% до 35,9 ТВт/год. За той же час продаж тепла, виробленого з біогазу, підприємствам та тепловим мережам зріс на 16% до 2,2 млн тонн.

У балансі виробництва електроенергії з ВДЕ у ЄС електроенергія з біогазу становить 4,5%, а в балансі виробництва електроенергії з біомаси - 24,4%.

За прогнозом Єврокомісії щодо структури виробництва електроенергії з ВДЕ в ЄС у 2020 році частка струму з біогазу становитиме 8%, перевищівши внесок малої гідроенергетики, геотермальної, сонячної енергетики та електроенергії з ТПВ.

В останні роки почали стрімко розвиватися проекти з виробництва очищеного біогазу - біометану - з подальшим закачуванням в мережі ПГ.

ВИСНОВОК :

Виробництво біогазу в світі, в цілому, і в країнах ЄС зокрема, знаходиться на етапі стрімкого зростання з тенденцією до інтенсифікації існуючих технологій отримання біогазу, а також пошуку нових видів сировини і технологій їх переробки в біогаз, максимально повного корисного використання енергії біогазу. У 2010 р. в ЄС було вироблено 13,5 млрд. м3 біогазу в еквіваленті природного газу, планується подальший ріст цього показника.

Розвиток біогазових технологій в Україні дозволить у перспективі замістити від 2,6 до 18 млрд. м3 природного газу на рік. Розвиток біогазових технологій зробить значний внесок у забезпечення енергетичної незалежності держави, сформує альтернативний газо-паливний ресурс, забезпечить можливість покриття пікових навантажень в  електромережі, а також сприятиме створенню нових робочих місць та розвитку місцевої економіки.

Для інтенсивного нарощування виробництва біогазу та енергії з нього необхідно створити умови для розвитку цього виду бізнесу, які дозволили б залучати як вітчизняні, так і іноземні інвестиції, використовувати передові закордонні технології, а також сприяли б розвитку вітчизняних аналогів на базі інноваційних рішень. Вирішуючи енергетичні задачі, стимулюючи виробництво електричної енергії з  біогазу, виробництво біометану для закачування в мережу ПГ і для заправки автотранспорту, держава підвищує і рівень екологічної безпеки на території України, оскільки відходи сільського та комунального господарства, харчової та переробної промисловостей складають загрозу здоров'ю населення, стану грунту, повітря та підземних вод. Біогазові технології - один з основних і найбільш раціональних шляхів знешкодження органічних відходів.

Перероблені анаеробними методами органічні відходи є цінним органічним добривом, здатним підвищувати родючість грунтів - одного з найбільш цінних ресурсів держави, а також підвищувати конкурентоспроможність сільгосппродукції. Будівництво БГУ і їх інфраструктури з поступовим переходом на обладнання місцевого виробництва буде додатково стимулювати українську економіку. Очікувані інвестиції в цю галузь можуть скласти більше 30 млрд. гривень в середньостроковій перспективі. Переваги біогазових технологій не викликають сумнівів, що підтверджується їх бурхливим розвитком у світі. Аналогічним чином такі технології, на думку авторів, повинні впроваджуватися і в Україні. Для цієї мети необхідно усунути бар'єри на законодавчому рівні, у сфері дозвільної документації, зробити прозорим і однозначним механізм отримання податкових пільг при імпорті обладнання для проектів ВДЕ, активізувати розвиток національного проекту «Енергія біогазу». Сектор біоенергетики та біогазу вимагає адекватної оцінки і підтримки з боку держави.