Розділ 5 ЕНЕРГЕТИЧНА КРИЗА В УКРАЇНІ ТА ЇЇ ЕКОЛОГІЧНІ НАСЛІДКИ

Енергія води (гідроенергія) також перетворена енергією Сонця. Спадаюча вода здавна використовувалася з метою обертання лопатних коліс та турбін. Нині гідроенергія займає перше місце серед відновлюваних природних ресурсів. Для роботи ГЕС на ріках створені водосховища, часто навіть каскади водосховищ (див. підрозділ "Водні ресурси"). Гідроенергетичний потенціал усіх річок світу оцінюється у 2900 ГВт. На сьогодні фактично використовується менше 1000 ГВт для виробітку гідроелектроенергії. У світі діють десятки тисяч ГЕС загальною енергетичною потужністю 660 ГВт.

У Франції та Німеччині частка виробництва електроенергії з альтернативних джерел становить 8 %. В Україні цей показник без урахування виробництва електроенергії на каскаді дніпровських ГЕС (3—4 % ) не перевищує 0,4 %. Також в Україні у законсервованому або демонтованому стані перебуває майже тисяча малих гідроелектростанцій. У часи промислового гігантизму використовувати енергію малої води вважалося недоцільним. Але все змінюється, потреба в малих ГЕС збільшується з кожним днем.

Нині ГЕС у структурі енергогенеруючого потенціалу України не перевищують 8,8% (сезонно у 2—2,5 рази менше), що характеризує вкрай неоптимальну структуру генеруючих потужностей. Гідроенергетичні потужності України складаються з Дніпровського (3940 МВт) та Дністровського (744 МВт) каскадів і діючих малих ГЕС (100 МВт). Експлуатується Київська ГАЕС потужністю 236 МВт. Після багаторічної експлуатації (30—55 років) обладнання Дніпровського каскаду перебуває в зношеному стані, морально застаріло, тому потребує реконструкції та заміни. У 1996—2002 pp. проведено перший етап реконструкції Дніпровських ГЕС, що охоплює майже 20 % потрібного обсягу робіт. Середнє багаторічне виробництво електроенергії до 2030 р. зросте з 10 до 19,3 ТВт · год. З метою забезпечення виконання запланованих заходів необхідно 22,3 млрд грн інвестицій.

Україна має потужні ресурси гідроенергії малих рік; загальний гідроенергетичний потенціал малих рік становить близько 12,5 ТВт · год на рік, що дорівнює майже 28 % загального гідропотенціалу всіх річок України. Доцільно економічний потенціал малої гідроенергетики становить у середньому 30 %, або 3,75 ТВт · год на рік. Верхня межа потужності обладнання для малої гідроенергетики, згідно з міжнародною класифікацією, дорівнює ЗО МВт. Технічний гідроенергетичний потенціал малих річок становить 0,7 млн кВт (6,4 млрд кВт - год), або 30 % від загального технічного потенціалу всіх рік України (21,5 млрд кВт · год). Економічний гідропотенціал малих річок України оцінений в 1,3—1,6 млрд кВт · год. Малі ГЕС можуть бути потужною основою енергозабезпечення всіх регіонів Західної України, а для деяких районів Закарпатської та Чернівецької областей — джерелом повного самоенергозабезпечення.

Отже, кінцевою стратегічною метою розвитку гідроенергетики є повне освоєння економічно та екологічно обґрунтованого гідроенергетичного потенціалу України. Масштаби і темпи, що очікуються під час розвитку гідроенергетики, потребують створення структури, яка взяла б на себе загальне керівництво.

Енергія біомаси. Щодо біомаси (тобто органіки, яка утворилася шляхом фотосинтезу), то її можна спалювати, а також перетворювати на метан (природний газ) або спирт і використовувати як паливо.

Окрім рослинного матеріалу, одержувати енергію можна й з різноманітних твердих і рідких відходів, що утворюються у великих кількостях в процесі життєдіяльності людей. Це побутові відходи, каналізаційні стоки міст, стоки та відходи виробництва і переробки сільськогосподарської продукції, багато органічних залишків після лісозаготівель і переробки деревини тощо. Нині вже є технологи, що дають змогу отримувати з цих органічних залишків енергію.

Найпростіше рішення — спалювання органічних відходів на спеціальних заводах, що забезпечує одержання побутового тепла. Щоправда, цей процес у 10 разів дорожчий, ніж на ТЕЦ, проте головним завданням тут є не отримання тепла, а охорона навколишнього середовища. Але ж існують шляхи здешевлення цього процесу: виробництво на таких заводах не лише тепла, а й електроенергії (такий досвід вже має Японія). Недолік технологій полягає в тому, що під час спалювання сміття утворюються нові відходи — тверді й газоподібні. Потрібні спеціальні фільтри, а це ще більше робить дорожчим процес.

Є інший метод переробки органічних відходів, що має багато переваг, — біотехнологічний з використанням метанобактерій. Ці мікроорганізми активно розвиваються в будь-яких органічних залишках, а в результаті процесів їхньої життєдіяльності утворюється біогаз — суміш метану (70 %) і вуглекислого газу (30 %). Теплоємність біогазу досить велика: 1 м3 утворює стільки тепла, скільки 600—800 г антрациту. Тонна органічних решток (гній, сміття та ін.) дає до 500 м8 біогазу. Хоча цей процес відбувається повільно, але безсумнівною його перевагою є те, що понад 80 % енергії, яка міститься у стічних водах або відходах, виводиться у вигляді горючого газу. Насправді замість вироблення електроенергії доцільніше використовувати біомасу для вироблення тепла. Тобто реальний потенціал з погляду електроенергетики ще менший. Трапляються випадки, коли застосування біогазу може бути економічно привабливим (навіщо тягнути газопровід до віддаленого хутора, якщо його може забезпечити газом місцева свиноферма?). Однак біомаса не задовольняє навіть сьогоднішніх потреб України в електроенергії, не кажучи про їх збільшення у майбутньому.

Технологія отримання біогазу проста: гноєм, сміттям, соломою, листом заповнюють бетонні місткості або колодязі будь-якої величини. Вони мають бути щільно закриті, щоб туди не потрапляв кисень. Газ, утворений у процесі бродіння, відводять у приймальні пристрої або безпосередньо в газову плиту. Такі установки діють в Китаї (здебільшого, у сільській місцевості), багато їх також в Індії. Найперші біогазові установки створили в Індії у 1990 р., пізніше — у Німеччині, Англії, США. У колишньому СРСР перші біореактори були розроблені в Латвії 1949 р., потім — у Грузії. В Україні перший біореактор створили в Запоріжжі 1959 р.

Упровадження технологій виробництва паливного етаноли та біодизельного палива. Україна має значний потенціал для впровадження технологій виробництва паливного етанолу та біодизельного палива з рапсу та сої. Обсяги використання етанолу визначатимуться внутрішніми його потребами як антидетонаційної добавки до бензинів, доцільністю використання безпосередньо як моторного палива в автотракторній техніці та обсягами можливого експорту. Виробництво біодизельного палива з ріпаку та сої в перспективі зумовлюватиметься його конкурентоспроможністю стосовно традиційних видів палива, оскільки на сьогодні воно дорожче ніж традиційне дизельне пальне, а його використання у розвинених країнах спричинюється значно меншим негативним впливом на навколишнє середовище. З метою отримання біодизельного палива можна використовувати також соняшникову й кукурудзяну олії, але найчастіше застосовують ріпакову, адже собівартість виробництва зерна ріпаку, порівняно з іншими олійними культурами, найнижча.

Біопаливо на основі рослинної олії ще у 1853 р. винайшли англійці. Наприкінці XIX ст. відомий німецький інженер і конструктор Рудольф Дизель розробив двигун, що працював на такому паливі. Тоді біопаливо було набагато дорожчим, НІЖ звичайне дизельне паливо, яке одержували з нафти. У зв'язку з цим воно не набуло широкого використання, і про нього навіть забули на тривалий час, а використання дизельних двигунів перевели на дешевше пальне, що дістали шляхом перегонки сирої нафти.

І тільки наприкінці XX ст. знову виник інтерес до біопалива та розпочалися інтенсивні розробки нових технологій його отримання. Використання в багатьох розвинених країнах біодизельного палива зумовлюється, окрім зменшення кількості нафти у надрах Землі, його значно меншим негативним впливом на середовище. Наприклад, у продуктах згорання біопалива на 8—10 % менше окису вуглецю, майже на 50 % менше сажі й значно менше сірки, ніж у звичайного дизпалива. У разі попадання біодизельного палива у воду чи ґрунт воно практично повністю розпадається протягом 25—30 днів, у той час як 1 кг мінеральних нафтопродуктів може забруднити майже 1 млн питної води, знищивши у ній всю флору й фауну.

З метою впровадження технологій виробництва паливного етанолу передбачається, головним чином, відповідна реконструкція спиртових заводів, що забезпечить мінімальний обсяг необхідних інвестицій. Виробництво біодизельного палива планується, насамперед, на невеликих установках для забезпечення потреб транспорту власне сільськогосподарських підприємств — виробників сої чи рапсу, а також на експорт. Для створення демонстраційних проектів з переробки рослинної олії на моторне паливо в найближчі 3—5 років можуть застосовуватися розроблені в Україні технології та обладнання.

У зв'язку з потребою створення відповідного парку автотракторної техніки для безпосереднього використання етанолу та біодизельного палива з метою широкого використання їх як моторного палива, в найближчі 10—15 років вони використовуватимуться переважно як добавки до традиційних видів палива. У подальшій перспективі передбачається їх використання як повноцінних видів моторного палива за суттєвого зростання обсягів використання, чому має сприяти підвищення вартості традиційних палив, екологічних потреб, зростання урожайності та насиченість внутрішнього й зовнішніх ринків продукцією агропромислового комплексу країни.

Найсприятливіші агроекологічні умови для вирощування озимого та ярового ріпаку в Україні на Поліссі та у Лісостепу. Поряд із традиційним регіоном, де вирощують ріпак, — Західна Україна — найперспективнішими вважаються Чернігівська, Сумська, Полтавська і Черкаська області, в яких за останні роки спостерігається стрімке збільшення (у 20—25 разів) валових зборів озимого ріпаку. Щоб бути конкурентоспроможним на ринку нафтопродуктів, вартість біодизельного пального має бути хоча б на 5—10 % меншою, порівняно з традиційним дизпаливом. В умовах України ринкова вартість ріпаку не дає змоги поки що це здійснити. Тому деякі господарства планують самостійно вирощувати ріпак та отримувати з нього олію. При цьому відходи від переробки сировини можна використовувати для годівлі тварин або як добриво, а гліцерин — у фармакології.

Обсяги використання паливного етанолу та біодизельного палива за сценаріями впровадження НВДВ наведено в табл. 5.5. Згідно з Проектом енергетичної стратегії України на період до 2080 p., загальний обсяг інвестицій для забезпечення відповідних обсягів виробництва цих моторних палив становить: для оптимістичного сценарію — майже 0,13 млрд дол. США, базового — майже 0,1 млрд, а для песимістичного — 0,08 млрд дол. США.

Таблиця 5.5. Заміщення моторних палив паливним етанолом і біодизельним

паливом, млн т умовного палива (у. п.)

Отже, на потреби транспорту в Україні щороку витрачається бензину 12 млн т і дизельного пального, виробленого з нафти, — 15. Проект Енергетичної стратегії передбачає суттєве збільшення обсягів використання альтернативних джерел виробництва моторного пального. Планується, що обсяги виробництва паливного етанолу (який може заміщати бензин) і біодизельного пального, виготовленого з олії сої та рапсу, становитимуть 100—160 тис. т у 2010 р. та 1,6—3,1 млн т — у 2030 р. За допомогою розвинутої спиртової промисловості виробництво моторного етанолу в Україні має великі перспективи. Етанол сумісний із бензином, ККД двигуна під час його використання збільшується на 5 %, а шкідливі викиди в атмосферу зменшуються на третину. Нині лідером виробництва етанолу з цукрової тростини є Бразилія — 12 млрд л, або 10 млн т щороку. Україна — велика аграрна держава, тому виробництво етанолу і біодизелю має стати тут пріоритетом. З 1 га плантації ріпаку отримують у середньому 1 т біодизелю. Зважаючи на сучасні ціни на пальне, вирощування ріпаку економічно обґрунтоване і рентабельне.