Ермошкевич В.Н. Энергетика — ретроспективный взгляд в будущее

Ермошкевич В.Н. Энергетика — ретроспективный взгляд в будущее // Фiзiка: праблемы выкладання. – 1995. – Вып. 1. – С. 8-18.

Всеобъемлющий кризис, который затронул все сферы деятельности нашего молодого суверенного государства, вынуждает искать различные пути выхода из создавшегося положения. Энергетический кризис — одно из главных звеньев этого кризиса. Над планетой нависает глобальная экологическая катастрофа, не допустить которую — задача всех государств мира. Наше государство как член мирового сообщества при решении своих проблем должно учитывать и проблемы глобального масштаба. Тем более что Республика Беларусь, не имея собственных АЭС, ощутила на себе весь ужас Чернобыльской катастрофы. Редакция нашего журнала попросила поделиться своими соображениями по данному вопросу директора Научно-технического центра «Нетрадиционная энергетика и энергосбережение» АН Республики Беларусь, доктора технических наук Василия Никитовича Ермошкевича. В.Н.Ермошкевич с 1976 по 1991 г. работал в Институте ядерной энергетики, из них 13 лет в должности заместителя директора по научной работе. Докторскую диссертацию защитил по специальностям «Ядерные энергетические установки» и «Двигатели летательных аппаратов». Последние пять лет занимается проблемами внедрения нетрадиционных возобновляемых источников энергии.

В настоящее время нет более важной проблемы, чем энергетическая. Энергетика определяет уровень развития государства, жизненный уровень людей в каждом государстве. Бурное развитие научно-технического прогресса привело к чрезвычайно интенсивному потреблению органического топлива. В настоящее время в целом в мире потребление топлива достигло 11 млрд. т условных единиц в год. Темпы роста его потребления видны на примере добычи нефти. Так, за 100 лет, с 1860 по 1960 г., ее было добыто 18 млрд. т, за последующие 25 лет (с 1961 по 1985г.) — 44,5 млрд. т. Такой рост добычи не был никем предсказан и шел практически спонтанно, независимо от воли человека. Интенсивное потребление топлива ведет к истощению разведанных запасов нефти, газа, угля. При неизменных темпах потребления нефти хватит на 30 — 40 лет, угля — на 350 лет и газа — на 50 — 60 лет. Если же их потребление из года в год будет возрастать всего лишь на 4%, то нефть будет исчерпана за 23 — 25 лет, уголь — за 70 лет, газ — за 30 лет. Это вполне обозримый срок. Для того чтобы разведать новые запасы топлива и добыть его в необходимом количестве, придется обращаться к новым, более дорогостоящим технологиям. Это потребует значительных финансовых затрат, что приведет к еще более значительному, в экономическом отношении, расслоению государств. Тот, кто владеет или управляет потреблением топливных ресурсов, фактически управляет глобальными процессами мирового развития.
В настоящее время потребление энергоресурсов крайне неравномерно. Примерно 80% потребляемых энергоносителей расходуют промышленно развитые страны, в которых проживает около 25% населения земного шара. В частности, население США составляет 5% от общемирового, а потребляет 30% земных ресурсов. Распределение топливных ресурсов на душу населения выглядит примерно следующим образом: житель США в год потребляет 11 т, Германии — 6 т, стран «третьего мира» — всего лишь 0,5 т. Для некоторых стран Африки и Азии эта величина еще меньше. Чтобы более явственно представить неравномерность потребления топливно-энергетических ресурсов, достаточно привести следующий пример. Потребление топлива только немецкими легковыми автомобилями в год равноценно потреблению топлива более чем 300 млн. жителей Африки за этот период.
Чрезмерное потребление земных богатств уже сейчас превосходит воз-можности биосферы принять и переработать загрязняющие отходы и пополнить запас ресурсов, которые необходимы для поддержания жизни следующих поколений. Напомним, что биосфера — это соединение почвы, воды и воздуха, окружающего нашу планету. Внутри биосферы существует вся жизнь Земли. И эта жизнь в настоящее время находится под большой угрозой. Своей антропогенной деятельностью человек влияет на воздух, землю, воду, минеральные элементы, газы в биосфере. По сути дела, загрязняя ее жизненные артерии отравляющими веществами и смертоносными газами, обнажая и иссушая почву, мы пожинаем плоды своих действий. Ухудшение состояния биосферы наступает достаточно быстрыми темпами и может достигнуть критического значения уже в обозримом будущем. Тем самым создается очень опасная угроза как для личной безопасности человека, так и для национальной безопасности каждой страны.
Наступающее глобальное потепление (парниковый эффект), озоновые дыры, радиационное загрязнение, кислотные дожди, уничтожение лесов и, наконец, вымирание многих видов животного и растительного мира — самый большой экологический долг, который имела когда-либо цивилизация. Все эти явления, каждое в отдельности или совокупности, могут привести к разрушению биосферных процессов, поддерживающих жизнь на планете. Эта глобальная опасность, угрожающая окружающей среде, не ограничивается рамками национальной безопасности отдельно взятого государства в обычном представлении традиционного геополитического мышления. Все и всё в биосфере находится в единой климатической системе, которая не признает деления на политические и другие блоки. Здесь отсутствуют какие-либо предпосылки, согласно которым можно было бы построить в окружающей среде собственную, изолированную и независимую безопасность. Многие государства мира хорошо прочувствовали это, содрогнувшись от последствий глобальной катастрофы на Чернобыльской АЭС. Результаты ее хорошо известны.
В настоящее время многие ученые мира противопоставляют старому геополитическому мышлению новое биосферное мышление, предлагая мировому сообществу наконец-то осознать следующее обстоятельство: «Земля и мир — едины. Мы все зависим от биосферы, которая поддерживает нашу жизнь. Однако несмотря на это, каждое сообщество, каждое государство борется за выживание и процветание, не принимая во внимание свое воздействие на других».
В борьбе за выживание и процветание многие государства достигли больших успехов в развитии своих экономик и уровня жизни. Существенно уменьшились затраты топливно-энергетических ресурсов на создание валового национального продукта, т.е. на общую величину товаров и услуг, произведенных страной за год. Это, безусловно, существенно уменьшило потребление топлива, сократились и выбросы вредных веществ в окружающую среду. Однако независимого от природы экологического существования нет и быть не может. Экономика, несмотря на ее эффективность, была и остается тем видом человеческой деятельности, который вмешивался и продолжает вмешиваться в окружающую среду. И в настоящее время экономика, если можно так выразиться, погрязла в долгах перед окружающей средой, перед флорой и фауной. Традиционное геополитическое мышление сменяется новым биосферным мышлением, основанным на глубоком понимании того факта, что все наше существова-ние — часть планетного существования.
Несмотря на сложность нынешнего экономического положения, именно такой подход должен превалировать при выборе путей выхода из экономического кризиса. И такой путь для нашей республики наиболее предпочтителен.
Беларусь располагается в центральной части Европы, занимает площадь 208 тыс. кв. км и имеет население 10,3 млн. чел. Плотность населения — 50 чел. на квадратный километр, или на одного человека приходится 2 га земли, 0,7 из которых занимают лесные угодья. Такой малой плотностью не располагает ни одно развитое европейское государство. К тому же Беларусь не имеет атомных электростанций, а вся энергетика базируется преимущественно на природном газе как наиболее экологическом виде топлива из всех органических. В Республике Беларусь имеются две ярко выраженные позиции в развитии энергетики: 1) строительство собственных АЭС с практически полным игнорированием собственных энергоресурсов, включая нетрадиционные возобновляемые источники энергии; 2) поддерживание имеющихся энергетических мощностей на достигнутом уровне путем модернизации и реконструкции отработавшего срок оборудования, а также наращивание новых мощностей путем создания автономных энергосистем с использованием в качестве топлива природного газа и собственных энергоресурсов, включая нетрадиционные возобновляемые источники энергии.
Сторонники ядерной энергетики видят выход из экономического и энергетического кризисов наращивания мощностей путем строительства атомных электростанций. Их оппоненты делают упор не на дальнейшее увеличение энергетических мощностей, а на перестройку создания энергоэффективных наукоемких производств с ориентацией на собственные энергетические ресурсы и энергообеспечивающие технологии. Итог первой позиции, т.е. сторонников развития ядерной энергетики, подведен в статье президента концерна «Беларусьэнергострой» кандидата технических наук М.Кондратьева «Нужна ли Беларуси АЭС» («Минский меридиан». — 1994. — №2).
М.Кондратьев, в частности, отмечает: «По приблизительным расчетам в республике дефицит мощности в 1995 г. будет 4,11 млн. кВт; к 2000 г. — 6,9; к 2005 г. — 10,3 млн. кВт и т.д. ... Трезво оценивая ситуацию в энергоснабжении потребителей, учитывая опыт стран, широко развивающих атомную энергетику, можно сказать: атомной энергетике в Республике Беларусь альтернативы нет... необходимо срочно начинать строительство первой АЭС. Дело за правительством, Верховным Советом и Президентом страны, принятием решений на государственном уровне».
Аналогичная позиция излагается в ряде публикаций Республиканского научно-учебного и информационного центра по проблемам радиационной безопасности, энергетики и радиоэкологического образования Академии управления при Кабинете Министров Республики Беларусь, в частности, в статье «Какой быть энергетике в Беларуси» (авторы А.А.Михалевич, А.И.Ставров, О.И.Ярошевич) и др.
На предложенном другими учеными решении этой глобальной проблемы остановимся ниже. Сейчас же интересно будет привести мнение экспертов Мирового банка, изложенное в исполнительном отчете «Обзор топливно-энергетического комплекса». Их-то уж никак нельзя причислить к оппонентам строительства АЭС в Беларуси.
Вот выдержки из этого отчета: «Потребление энергии на душу населения в Беларуси в 1990 г. составило примерно 4400 кг нефтяного эквивалента. Это весьма высокий показатель даже по стандартам стран Западной Европы. На протяжении 1991 - 1993гг. суммарное падение потребления первичной энергии составило 30%. Прогнозы спроса на энергию, основанные на модели динамического потребления, показывают, что спрос на первичную энергию будет продолжать падать в ближайшие несколько лет. И даже после того, как возобновится рост экономики, спрос на энергоносители не достигнет уровня 1990 г. вплоть до 2010 г. Ожидается, что развитие спроса на электроэнергию будет аналогично развитию спроса на первичную энергию и превысит уровень 1990 г. только примерно через 15 - 20 лет».
Как видим, существует достаточно серьезный альтернативный вариант, основанный не на безудержном и неэффективном росте энергопотребления, а на спросе энергии в рыночной экономике. По крайней мере, в своем прогнозе до 1995 г. эксперты Мирового банка не ошиблись: наблюдался не рост спроса на электроэнергию, а существенный спад ее фактического потребления. Потребление топлива и энергии на душу населения в Республике Беларусь в 1990 г. находилось не только на уровне развитых государств, но и превышало этот уровень.
Потребление же энергии в килограммах нефтяного эквивалента на душу населения для различных государств выглядит следующим образом: Беларусь — 4370, Западная Германия — 3491, Дания — 3618, Франция — 3845, Великобритания — 3646. В то же время эффективность использования энергии на производство валового внутреннего продукта в Беларуси по отношению к этим странам в 6 — 9 раз хуже. Низкая эффективность использования энергоресурсов подтверждается множеством примеров. Так, из освоенных в 1993 г. 32,5 млн. т условного топлива неэффективно израсходовано 8 млн. т. Эта расточительность эквивалентна годовому потреблению энергоресурсов 20 таких предприятий, как Минский тракторный завод, и равнозначна всему израсходованному топливу на выработку электроэнергии.
Учитывая имеющийся в республике научно-технический и производст-венный потенциал, а также собственные энергоресурсы, следует, что экономика Беларуси должна развиваться в направлении наукоемких, материало- и энергосберегающих технологий и производств с модернизацией или закрытием устаревших ресурсо-затратных и опасных производств. При этом структура экономики, набор отраслей и производств должны быть переориентированы, прежде всего в социальном плане, на удовлетворение потребностей населения и максимально возможное обеспечение народного хозяйства республики. Опыт развитых государств показывает, что ни одна проблема не может быть решена положительно, если в должной степени не будет решен продовольственный вопрос. Отсюда приоритет на первое и длительное время должен быть отдан агропромышленному комплексу, предусматривающему полный цикл решения продовольственной проблемы, начиная от возрождения плодородия почв и вопросов эффективного земле-использования до производства готовых продуктов питания, их хранения и сбыта в условиях рыночной экономики.
Возможности наших электростанций, исходя из имеющейся установлен-ной мощности 7000 МВт, далеко не исчерпаны, а потребление электроэнергии на душу населения находится на уровне развитых европейских государств. В то же время в энергосистеме эксплуатируется большое количество основного оборудования, выработавшего свой ресурс или близкого к этому. В связи с этим первая и наиболее острая проблема для отрасли — модернизация действующих и замещение отработавших мощностей. При проведении такой работы необходимо учесть большой опыт, накопленный во многих государствах Европы и США, — отказ от всеобщего централизованного энергообеспечения и развитие автономных источников на базе малых ТЭЦ с использованием природного газа и местных топливных ресурсов.
В европейских государствах нашли применение также теплоэнергетиче-ские установки на базе дизельных двигателей. КПД этих установок составляет 90 и более процентов, топливом установок являются природный и генераторный газы, биогаз, рапсовое масло и др.
Широкое внедрение малых ТЭЦ существенно снизит нагрузку на централизованные системы энергообеспечения, что необходимо учитывать при дальнейшем развитии энергетики в Беларуси. Ориентация же на природный газ вполне оправдана, так как через территорию республики проходит магистральный газопровод, поставляющий газ из России в европейские государства, а сама Беларусь имеет разветвленную сеть газопроводов. И запасы природного газа в России достаточно велики, по расчетам их хватит на 40 — 50 и более лет. С этой точки зрения интересно вернуться к мнению экспертов Мирового банка, которые считают, что Россия является наиболее дешевым источником импортируемой нефти и газа для Беларуси... и будет оставаться еще длительное время.
Необходимо иметь в виду, что единица электроэнергии, сэкономленная при конечном потреблении, дает экономию сжигаемого на ТЭЦ топлива в развитых странах 3 - 4 единицы, в развивающихся — 5 - 6 единиц. Вместе с тем необходимо использовать местные ресурсы.
Местные энергетические ресурсы республики представлены нефтью (3 млн. т условного топлива), попутными нефтяными газами (0,65 млн. т условного топлива), запасами бурого угля и торфа. Наряду с этими энергоресурсами заслуживают внимания также нетрадиционные возобновляемые источники энергии. К ним относятся различные отходы органического происхождения, в том числе животноводства; энергия перепадов давлений и температур; малых рек и водосбросов; солнечная, ветровая и геотермальная энергия. Анализ, проведенный различными специалистами, показывает, что общий потенциал всех видов возобновляемых источников энергии составляет 18 - 20 млн. т условного топлива в год. В сопоставлении с потребляемым в последние годы количе-ством топлива (1991 г. — 41 млн. т условного топлива, 1993 г. — 32,5 млн. т условного топлива) это составляет 50% и более. Для Республики Беларусь — довольно значительный процент, в то время как применительно к такому государству, как Германия, где ведутся интенсивные работы по освоению этих источников, это составляет около 4%.
Опыт ряда развитых государств, особенно европейских, со сходными с Беларусью климатическими условиями (Германия, Австрия, Дания, Швеция и др.) подтверждает перспективность и достаточную эффективность использования возобновляемых источников энергии в различных отраслях народного хозяйства. В России и на Украине также приступили к более интенсивному их освоению. Каждый из нетрадиционных возобновляемых источников энергии требует своего подхода к его освоению. Согласно установленным параметрам ветра на высоте 10 м годовая выработка электрической энергии ветроэнергоустановками (ВЭУ) в Республике Беларусь составит примерно 6,3 млрд. кВт•ч в год, что эквивалентно экономии органического топлива около 2 млн. т условного топлива. При годовой выработке электроэнергии в 1993 г., равной 33,2 млрд. кВт•ч, это составит 19%. Согласно правительственной программе ФРГ к 2000 г. только в одном регионе земли Шлезвиг-Гольштейн за счет внедрения ВЭУ предполагается произвести 5,7 млрд. кВт•ч, что составит 1,5% по-требляемой энергии в стране. Как видим, данные по возможному производству электроэнергии в земле Шлезвиг-Гольштейн и Беларуси сопоставимы, в процентном же отношении разница существенная.
Крупные финансовые вложения позволили совершенствовать конструк-цию ВЭУ и технологию производства энергии на них. Это привело к тому, что стоимость одного кВт•ч электроэнергии с 25 центов в 1980 г. снизилась до 7 центов в 1989 г. К 2000 г. произойдет дальнейшее уменьшение цены до 4 центов, а к 2020 г. — до 1 цента.
Государственной программой США поставлена задача снизить эту величину до 0,5 цента за кВт•ч, но уже со стоимости 4 цента ВЭУ становятся вполне конкурентными с традиционными источниками энергии, что и наблюдается в таких государствах, как Германия, Дания, Голландия. Уже сейчас стоимость одного киловатт-часа, производимого ВЭУ в Крыму (Украина), составляет 2,3 цента. Необходимо отметить, что материалоемкость ВЭУ достаточно низка (примерно 100 кг/кВт). Таким образом, внедрение ветроэнергетики будет способствовать оздоровлению среды обитания как за счет снижения затрат на производство материалов и оборудования, так и за счет производства экологически чистой энергии.
Анализ зарубежной практики освоения энергии ветра показывает, что наиболее благоприятные энергетические и экономические характеристики получаются при использовании ВЭУ мощностью более 100 кВт и особенно в диапазоне 200 - 500 кВт с высотой мачты 40 - 50 м. В связи с этим использование относительно мощных ВЭУ с подключением их к общей государственной сети — наиболее целесообразный путь освоения энергии ветра на начальном этапе. К сожалению, оппоненты развития ветроэнергетики в нашей республике приводят в различных средствах массовой информации недостоверные данные.
Перспективы развития солнечной энергетики в Республике Беларусь также достаточно обнадеживающие. На это указывает … государствах, как Германия, Швеция, Дания и др. В программе освоения солнечной энергии в России отмечается, что ее использование считается эффективным до широты Санкт-Петербурга. На освоение солнечной энергии многими развитыми государствами выделяются значительные средства. Это позволило уже в настоящее время создать установки для производства электрической энергии с эффективностью 0,1 кВт/кв.м и установки для нагрева воды, позволяющие сэкономить 150 кг условного топлива с одного квадратного метра за год. В 1990 г. стоимость одного киловатт-часа, произведенного солнечной установкой с фотоэлектрическими элементами, составила 28 центов. Государственные программы освоения солнечной энергии развитых стран нацелены на то, чтобы к 2000 г. стоимость одного киловатт-часа составляла 5 - 6 центов, а к 2020 г. — не более 3 центов. Солнечные установки различного назначения могут быть размещены на крышах домов, коттеджей, ферм. Возможно модульное размещение более мощных энергосистем на землях Гомельской и Могилевской областей, малопригодных для использования после аварии на ЧАЭС.

{mospagebreak}
 
В настоящее время практически все развитые страны имеют националь-ные программы развития биоэнергетики. Переработка и использование различных отходов органического происхождения (бытовые, промышленные, сельскохозяйственные) носит комплексный характер и включает одновременное решение трех важнейших проблем — экологической, агрохимической (производство эффективных органических удобрений) и энергетической. Именно с этих трех позиций необходимо рассматривать окупаемость биоэнергоустановок. Однако и в энергообеспечении это направление дает ощутимый результат. Так, в ФРГ намечено за счет использования биогаза покрыть до 2,5% своего энергетического баланса, в США — до 4%, Италии и Франции — до 10%. В Австрии работает ряд биоэнергоустановок и намечено существенно увеличить их количество. В Дании к 2000 г. планируется создать 5000 теплоэнергостанций, работающих на биогазе, а в Англии за счет биогаза уже в ближайшее время предполагается покрыть все потребности сельского хозяйства. Кроме переработки сельскохозяйственных отходов, в различных государствах практикуется выращивание специальных культур, которые позволяют получить различные виды топлива (спирты, рапсовое масло и др.). Программа использования рапса получила развитие в Беларуси. По оценкам различных специалистов даже неполный потенциал использования биомассы (преимущественно отходов животноводства) составляет 3,5 - 4,0 млн. т условного топлива.
Совершенно нет надобности убеждать в необходимости использования таких источников энергии, как энергия рек и водосбросов, перепадов давления в газо- и паропроводах и т.д.
Освоение собственных энергоресурсов, включая нетрадиционные возобновляемые источники энергии, внесет значительный вклад в энергобаланс республики, приведет к созданию дополнительных рабочих мест, подключит ряд предприятий к изготовлению, внедрению и обслуживанию различного оборудования. При этом необходимо иметь в виду, что использование этих источников энергии не может полностью заменить крупные ТЭЦ и ГРЭС, работающие на органическом топливе. Комплексное же использование их в сочетании с небольшими по мощности энергоустановками на органическом топливе позволит создать автономные (децентрализованные) энергосистемы и обеспечить различными видами энергии небольшие объекты агропромышленного и социально-культурного назначения, небольшие города и поселки, тепличные комбинаты, животноводческие фермы, фермерские хозяйства, гостиницы, кемпинги и т.д.
Внедрение автономной энергетики — один из серьезных шагов в эффективном использовании различных видов энергии, что является необходимым условием рыночной экономики.
Для успешной реализации этого направления необходимо создать соот-ветствующую правовую базу, организовать систему государственной под-держки, создать демонстрационные объекты различного назначения. Эти вопросы будут освещены в дальнейшем.

В настоящее время нет более важной проблемы, чем энергетическая. Энергетика определяет уровень развития государства, жизненный уровень людей в каждом государстве. Бурное развитие научно-технического прогресса привело к чрезвычайно интенсивному потреблению органического топлива. В настоящее время в целом в мире потребление топлива достигло 11 млрд. т условных единиц в год. Темпы роста его потребления видны на примере добычи нефти. Так, за 100 лет, с 1860 по 1960 г., ее было добыто 18 млрд. т, за последующие 25 лет (с 1961 по 1985г.) — 44,5 млрд. т. Такой рост добычи не был никем предсказан и шел практически спонтанно, независимо от воли человека. Интенсивное потребление топлива ведет к истощению разведанных запасов нефти, газа, угля. При неизменных темпах потребления нефти хватит на 30 — 40 лет, угля — на 350 лет и газа — на 50 — 60 лет. Если же их потребление из года в год будет возрастать всего лишь на 4%, то нефть будет исчерпана за 23 — 25 лет, уголь — за 70 лет, газ — за 30 лет. Это вполне обозримый срок. Для того чтобы разведать новые запасы топлива и добыть его в необходимом количестве, придется обращаться к новым, более дорогостоящим технологиям. Это потребует значительных финансовых затрат, что приведет к еще более значительному, в экономическом отношении, расслоению государств. Тот, кто владеет или управляет потреблением топливных ресурсов, фактически управляет глобальными процессами мирового развития. В настоящее время потребление энергоресурсов крайне неравномерно. Примерно 80% потребляемых энергоносителей расходуют промышленно развитые страны, в которых проживает около 25% населения земного шара. В частности, население США составляет 5% от общемирового, а потребляет 30% земных ресурсов. Распределение топливных ресурсов на душу населения выглядит примерно следующим образом: житель США в год потребляет 11 т, Германии — 6 т, стран «третьего мира» — всего лишь 0,5 т. Для некоторых стран Африки и Азии эта величина еще меньше. Чтобы более явственно представить неравномерность потребления топливно-энергетических ресурсов, достаточно привести следующий пример. Потребление топлива только немецкими легковыми автомобилями в год равноценно потреблению топлива более чем 300 млн. жителей Африки за этот период. Чрезмерное потребление земных богатств уже сейчас превосходит воз-можности биосферы принять и переработать загрязняющие отходы и пополнить запас ресурсов, которые необходимы для поддержания жизни следующих поколений. Напомним, что биосфера — это соединение почвы, воды и воздуха, окружающего нашу планету. Внутри биосферы существует вся жизнь Земли. И эта жизнь в настоящее время находится под большой угрозой. Своей антропогенной деятельностью человек влияет на воздух, землю, воду, минеральные элементы, газы в биосфере. По сути дела, загрязняя ее жизненные артерии отравляющими веществами и смертоносными газами, обнажая и иссушая почву, мы пожинаем плоды своих действий. Ухудшение состояния биосферы наступает достаточно быстрыми темпами и может достигнуть критического значения уже в обозримом будущем. Тем самым создается очень опасная угроза как для личной безопасности человека, так и для национальной безопасности каждой страны. Наступающее глобальное потепление (парниковый эффект), озоновые дыры, радиационное загрязнение, кислотные дожди, уничтожение лесов и, наконец, вымирание многих видов животного и растительного мира — самый большой экологический долг, который имела когда-либо цивилизация. Все эти явления, каждое в отдельности или совокупности, могут привести к разрушению биосферных процессов, поддерживающих жизнь на планете. Эта глобальная опасность, угрожающая окружающей среде, не ограничивается рамками национальной безопасности отдельно взятого государства в обычном представлении традиционного геополитического мышления. Все и всё в биосфере находится в единой климатической системе, которая не признает деления на политические и другие блоки. Здесь отсутствуют какие-либо предпосылки, согласно которым можно было бы построить в окружающей среде собственную, изолированную и независимую безопасность. Многие государства мира хорошо прочувствовали это, содрогнувшись от последствий глобальной катастрофы на Чернобыльской АЭС. Результаты ее хорошо известны. В настоящее время многие ученые мира противопоставляют старому геополитическому мышлению новое биосферное мышление, предлагая мировому сообществу наконец-то осознать следующее обстоятельство: «Земля и мир — едины. Мы все зависим от биосферы, которая поддерживает нашу жизнь. Однако несмотря на это, каждое сообщество, каждое государство борется за выживание и процветание, не принимая во внимание свое воздействие на других». В борьбе за выживание и процветание многие государства достигли больших успехов в развитии своих экономик и уровня жизни. Существенно уменьшились затраты топливно-энергетических ресурсов на создание валового национального продукта, т.е. на общую величину товаров и услуг, произведенных страной за год. Это, безусловно, существенно уменьшило потребление топлива, сократились и выбросы вредных веществ в окружающую среду. Однако независимого от природы экологического существования нет и быть не может. Экономика, несмотря на ее эффективность, была и остается тем видом человеческой деятельности, который вмешивался и продолжает вмешиваться в окружающую среду. И в настоящее время экономика, если можно так выразиться, погрязла в долгах перед окружающей средой, перед флорой и фауной. Традиционное геополитическое мышление сменяется новым биосферным мышлением, основанным на глубоком понимании того факта, что все наше существова-ние — часть планетного существования. Несмотря на сложность нынешнего экономического положения, именно такой подход должен превалировать при выборе путей выхода из экономического кризиса. И такой путь для нашей республики наиболее предпочтителен. Беларусь располагается в центральной части Европы, занимает площадь 208 тыс. кв. км и имеет население 10,3 млн. чел. Плотность населения — 50 чел. на квадратный километр, или на одного человека приходится 2 га земли, 0,7 из которых занимают лесные угодья. Такой малой плотностью не располагает ни одно развитое европейское государство. К тому же Беларусь не имеет атомных электростанций, а вся энергетика базируется преимущественно на природном газе как наиболее экологическом виде топлива из всех органических. В Республике Беларусь имеются две ярко выраженные позиции в развитии энергетики: 1) строительство собственных АЭС с практически полным игнорированием собственных энергоресурсов, включая нетрадиционные возобновляемые источники энергии; 2) поддерживание имеющихся энергетических мощностей на достигнутом уровне путем модернизации и реконструкции отработавшего срок оборудования, а также наращивание новых мощностей путем создания автономных энергосистем с использованием в качестве топлива природного газа и собственных энергоресурсов, включая нетрадиционные возобновляемые источники энергии. Сторонники ядерной энергетики видят выход из экономического и энергетического кризисов наращивания мощностей путем строительства атомных электростанций. Их оппоненты делают упор не на дальнейшее увеличение энергетических мощностей, а на перестройку создания энергоэффективных наукоемких производств с ориентацией на собственные энергетические ресурсы и энергообеспечивающие технологии. Итог первой позиции, т.е. сторонников развития ядерной энергетики, подведен в статье президента концерна «Беларусьэнергострой» кандидата технических наук М.Кондратьева «Нужна ли Беларуси АЭС» («Минский меридиан». — 1994. — №2). М.Кондратьев, в частности, отмечает: «По приблизительным расчетам в республике дефицит мощности в 1995 г. будет 4,11 млн. кВт; к 2000 г. — 6,9; к 2005 г. — 10,3 млн. кВт и т.д. ... Трезво оценивая ситуацию в энергоснабжении потребителей, учитывая опыт стран, широко развивающих атомную энергетику, можно сказать: атомной энергетике в Республике Беларусь альтернативы нет... необходимо срочно начинать строительство первой АЭС. Дело за правительством, Верховным Советом и Президентом страны, принятием решений на государственном уровне». Аналогичная позиция излагается в ряде публикаций Республиканского научно-учебного и информационного центра по проблемам радиационной безопасности, энергетики и радиоэкологического образования Академии управления при Кабинете Министров Республики Беларусь, в частности, в статье «Какой быть энергетике в Беларуси» (авторы А.А.Михалевич, А.И.Ставров, О.И.Ярошевич) и др. На предложенном другими учеными решении этой глобальной проблемы остановимся ниже. Сейчас же интересно будет привести мнение экспертов Мирового банка, изложенное в исполнительном отчете «Обзор топливно-энергетического комплекса». Их-то уж никак нельзя причислить к оппонентам строительства АЭС в Беларуси. Вот выдержки из этого отчета: «Потребление энергии на душу населения в Беларуси в 1990 г. составило примерно 4400 кг нефтяного эквивалента. Это весьма высокий показатель даже по стандартам стран Западной Европы. На протяжении 1991 - 1993гг. суммарное падение потребления первичной энергии составило 30%. Прогнозы спроса на энергию, основанные на модели динамического потребления, показывают, что спрос на первичную энергию будет продолжать падать в ближайшие несколько лет. И даже после того, как возобновится рост экономики, спрос на энергоносители не достигнет уровня 1990 г. вплоть до 2010 г. Ожидается, что развитие спроса на электроэнергию будет аналогично развитию спроса на первичную энергию и превысит уровень 1990 г. только примерно через 15 - 20 лет». Как видим, существует достаточно серьезный альтернативный вариант, основанный не на безудержном и неэффективном росте энергопотребления, а на спросе энергии в рыночной экономике. По крайней мере, в своем прогнозе до 1995 г. эксперты Мирового банка не ошиблись: наблюдался не рост спроса на электроэнергию, а существенный спад ее фактического потребления. Потребление топлива и энергии на душу населения в Республике Беларусь в 1990 г. находилось не только на уровне развитых государств, но и превышало этот уровень. Потребление же энергии в килограммах нефтяного эквивалента на душу населения для различных государств выглядит следующим образом: Беларусь — 4370, Западная Германия — 3491, Дания — 3618, Франция — 3845, Великобритания — 3646. В то же время эффективность использования энергии на производство валового внутреннего продукта в Беларуси по отношению к этим странам в 6 — 9 раз хуже. Низкая эффективность использования энергоресурсов подтверждается множеством примеров. Так, из освоенных в 1993 г. 32,5 млн. т условного топлива неэффективно израсходовано 8 млн. т. Эта расточительность эквивалентна годовому потреблению энергоресурсов 20 таких предприятий, как Минский тракторный завод, и равнозначна всему израсходованному топливу на выработку электроэнергии. Учитывая имеющийся в республике научно-технический и производст-венный потенциал, а также собственные энергоресурсы, следует, что экономика Беларуси должна развиваться в направлении наукоемких, материало- и энергосберегающих технологий и производств с модернизацией или закрытием устаревших ресурсо-затратных и опасных производств. При этом структура экономики, набор отраслей и производств должны быть переориентированы, прежде всего в социальном плане, на удовлетворение потребностей населения и максимально возможное обеспечение народного хозяйства республики. Опыт развитых государств показывает, что ни одна проблема не может быть решена положительно, если в должной степени не будет решен продовольственный вопрос. Отсюда приоритет на первое и длительное время должен быть отдан агропромышленному комплексу, предусматривающему полный цикл решения продовольственной проблемы, начиная от возрождения плодородия почв и вопросов эффективного земле-использования до производства готовых продуктов питания, их хранения и сбыта в условиях рыночной экономики. Возможности наших электростанций, исходя из имеющейся установлен-ной мощности 7000 МВт, далеко не исчерпаны, а потребление электроэнергии на душу населения находится на уровне развитых европейских государств. В то же время в энергосистеме эксплуатируется большое количество основного оборудования, выработавшего свой ресурс или близкого к этому. В связи с этим первая и наиболее острая проблема для отрасли — модернизация действующих и замещение отработавших мощностей. При проведении такой работы необходимо учесть большой опыт, накопленный во многих государствах Европы и США, — отказ от всеобщего централизованного энергообеспечения и развитие автономных источников на базе малых ТЭЦ с использованием природного газа и местных топливных ресурсов. В европейских государствах нашли применение также теплоэнергетиче-ские установки на базе дизельных двигателей. КПД этих установок составляет 90 и более процентов, топливом установок являются природный и генераторный газы, биогаз, рапсовое масло и др. Широкое внедрение малых ТЭЦ существенно снизит нагрузку на централизованные системы энергообеспечения, что необходимо учитывать при дальнейшем развитии энергетики в Беларуси. Ориентация же на природный газ вполне оправдана, так как через территорию республики проходит магистральный газопровод, поставляющий газ из России в европейские государства, а сама Беларусь имеет разветвленную сеть газопроводов. И запасы природного газа в России достаточно велики, по расчетам их хватит на 40 — 50 и более лет. С этой точки зрения интересно вернуться к мнению экспертов Мирового банка, которые считают, что Россия является наиболее дешевым источником импортируемой нефти и газа для Беларуси... и будет оставаться еще длительное время. Необходимо иметь в виду, что единица электроэнергии, сэкономленная при конечном потреблении, дает экономию сжигаемого на ТЭЦ топлива в развитых странах 3 - 4 единицы, в развивающихся — 5 - 6 единиц. Вместе с тем необходимо использовать местные ресурсы. Местные энергетические ресурсы республики представлены нефтью (3 млн. т условного топлива), попутными нефтяными газами (0,65 млн. т условного топлива), запасами бурого угля и торфа. Наряду с этими энергоресурсами заслуживают внимания также нетрадиционные возобновляемые источники энергии. К ним относятся различные отходы органического происхождения, в том числе животноводства; энергия перепадов давлений и температур; малых рек и водосбросов; солнечная, ветровая и геотермальная энергия. Анализ, проведенный различными специалистами, показывает, что общий потенциал всех видов возобновляемых источников энергии составляет 18 - 20 млн. т условного топлива в год. В сопоставлении с потребляемым в последние годы количе-ством топлива (1991 г. — 41 млн. т условного топлива, 1993 г. — 32,5 млн. т условного топлива) это составляет 50% и более. Для Республики Беларусь — довольно значительный процент, в то время как применительно к такому государству, как Германия, где ведутся интенсивные работы по освоению этих источников, это составляет около 4%. Опыт ряда развитых государств, особенно европейских, со сходными с Беларусью климатическими условиями (Германия, Австрия, Дания, Швеция и др.) подтверждает перспективность и достаточную эффективность использования возобновляемых источников энергии в различных отраслях народного хозяйства. В России и на Украине также приступили к более интенсивному их освоению. Каждый из нетрадиционных возобновляемых источников энергии требует своего подхода к его освоению. Согласно установленным параметрам ветра на высоте 10 м годовая выработка электрической энергии ветроэнергоустановками (ВЭУ) в Республике Беларусь составит примерно 6,3 млрд. кВт•ч в год, что эквивалентно экономии органического топлива около 2 млн. т условного топлива. При годовой выработке электроэнергии в 1993 г., равной 33,2 млрд. кВт•ч, это составит 19%. Согласно правительственной программе ФРГ к 2000 г. только в одном регионе земли Шлезвиг-Гольштейн за счет внедрения ВЭУ предполагается произвести 5,7 млрд. кВт•ч, что составит 1,5% по-требляемой энергии в стране. Как видим, данные по возможному производству электроэнергии в земле Шлезвиг-Гольштейн и Беларуси сопоставимы, в процентном же отношении разница существенная. Крупные финансовые вложения позволили совершенствовать конструк-цию ВЭУ и технологию производства энергии на них. Это привело к тому, что стоимость одного кВт•ч электроэнергии с 25 центов в 1980 г. снизилась до 7 центов в 1989 г. К 2000 г. произойдет дальнейшее уменьшение цены до 4 центов, а к 2020 г. — до 1 цента. Государственной программой США поставлена задача снизить эту величину до 0,5 цента за кВт•ч, но уже со стоимости 4 цента ВЭУ становятся вполне конкурентными с традиционными источниками энергии, что и наблюдается в таких государствах, как Германия, Дания, Голландия. Уже сейчас стоимость одного киловатт-часа, производимого ВЭУ в Крыму (Украина), составляет 2,3 цента. Необходимо отметить, что материалоемкость ВЭУ достаточно низка (примерно 100 кг/кВт). Таким образом, внедрение ветроэнергетики будет способствовать оздоровлению среды обитания как за счет снижения затрат на производство материалов и оборудования, так и за счет производства экологически чистой энергии. Анализ зарубежной практики освоения энергии ветра показывает, что наиболее благоприятные энергетические и экономические характеристики получаются при использовании ВЭУ мощностью более 100 кВт и особенно в диапазоне 200 - 500 кВт с высотой мачты 40 - 50 м. В связи с этим использование относительно мощных ВЭУ с подключением их к общей государственной сети — наиболее целесообразный путь освоения энергии ветра на начальном этапе. К сожалению, оппоненты развития ветроэнергетики в нашей республике приводят в различных средствах массовой информации недостоверные данные. Перспективы развития солнечной энергетики в Республике Беларусь также достаточно обнадеживающие. На это указывает … государствах, как Германия, Швеция, Дания и др. В программе освоения солнечной энергии в России отмечается, что ее использование считается эффективным до широты Санкт-Петербурга. На освоение солнечной энергии многими развитыми государствами выделяются значительные средства. Это позволило уже в настоящее время создать установки для производства электрической энергии с эффективностью 0,1 кВт/кв.м и установки для нагрева воды, позволяющие сэкономить 150 кг условного топлива с одного квадратного метра за год. В 1990 г. стоимость одного киловатт-часа, произведенного солнечной установкой с фотоэлектрическими элементами, составила 28 центов. Государственные программы освоения солнечной энергии развитых стран нацелены на то, чтобы к 2000 г. стоимость одного киловатт-часа составляла 5 - 6 центов, а к 2020 г. — не более 3 центов. Солнечные установки различного назначения могут быть размещены на крышах домов, коттеджей, ферм. Возможно модульное размещение более мощных энергосистем на землях Гомельской и Могилевской областей, малопригодных для использования после аварии на ЧАЭС. В настоящее время практически все развитые страны имеют националь-ные программы развития биоэнергетики. Переработка и использование различных отходов органического происхождения (бытовые, промышленные, сельскохозяйственные) носит комплексный характер и включает одновременное решение трех важнейших проблем — экологической, агрохимической (производство эффективных органических удобрений) и энергетической. Именно с этих трех позиций необходимо рассматривать окупаемость биоэнергоустановок. Однако и в энергообеспечении это направление дает ощутимый результат. Так, в ФРГ намечено за счет использования биогаза покрыть до 2,5% своего энергетического баланса, в США — до 4%, Италии и Франции — до 10%. В Австрии работает ряд биоэнергоустановок и намечено существенно увеличить их количество. В Дании к 2000 г. планируется создать 5000 теплоэнергостанций, работающих на биогазе, а в Англии за счет биогаза уже в ближайшее время предполагается покрыть все потребности сельского хозяйства. Кроме переработки сельскохозяйственных отходов, в различных государствах практикуется выращивание специальных культур, которые позволяют получить различные виды топлива (спирты, рапсовое масло и др.). Программа использования рапса получила развитие в Беларуси. По оценкам различных специалистов даже неполный потенциал использования биомассы (преимущественно отходов животноводства) составляет 3,5 - 4,0 млн. т условного топлива. Совершенно нет надобности убеждать в необходимости использования таких источников энергии, как энергия рек и водосбросов, перепадов давления в газо- и паропроводах и т.д. Освоение собственных энергоресурсов, включая нетрадиционные возобновляемые источники энергии, внесет значительный вклад в энергобаланс республики, приведет к созданию дополнительных рабочих мест, подключит ряд предприятий к изготовлению, внедрению и обслуживанию различного оборудования. При этом необходимо иметь в виду, что использование этих источников энергии не может полностью заменить крупные ТЭЦ и ГРЭС, работающие на органическом топливе. Комплексное же использование их в сочетании с небольшими по мощности энергоустановками на органическом топливе позволит создать автономные (децентрализованные) энергосистемы и обеспечить различными видами энергии небольшие объекты агропромышленного и социально-культурного назначения, небольшие города и поселки, тепличные комбинаты, животноводческие фермы, фермерские хозяйства, гостиницы, кемпинги и т.д. Внедрение автономной энергетики — один из серьезных шагов в эффективном использовании различных видов энергии, что является необходимым условием рыночной экономики. Для успешной реализации этого направления необходимо создать соот-ветствующую правовую базу, организовать систему государственной под-держки, создать демонстрационные объекты различного назначения. Эти вопросы будут освещены в дальнейшем.

Выложил alsak
Опубликовано 27.10.09
Просмотров 6080
Рубрика Материалы к уроку
Тема Энергетика
Комментарии

Комментарии (0)

Оставить комментарий

Пожалуйста, войдите, чтобы комментировать.

Последние комментарии

Sergey Kozhinin

10. апреля, 2018 |

Задача №4. По условию стыковка должна произойти "без дополнительной...

Сакович

14. сентября, 2016 |

Этот вопрос надо задавать не мне, а авторам статьи. Их данные можно...

Где взять?

14. сентября, 2016 |

Напишите пожалуйста, где взять такую базу?