Екологічна та енергетична безпека України

ВСТУП



У світі стрімкими темпами зростають матеріальні потреби суспільства. Сьогоднішня криза це ніщо інше як перерозподіл ресурсів з наступним впровадженням інноваційних технологій. Для України головний аспект, як і раніше покладається на видобуток, повноту вилучення та якість переробки мінеральних ресурсів. Надзвичайно важливим фактором є збереження навколишнього природного середовища, і на сьогоднішній день все більше уваги приділяється питанням екології. 

Питання енергоспоживання є для України надзвичайно складним клубком складних проблем, невирішеність яких починає загрожувати національній безпеці України, особливо з огляду на відсутність у країні власних запасів нафти, газу, ядерного палива. Тому питання енергозбереження слід вважати найважливішими економічними та екологічними проблемами на даному непростому етапі розвитку України. 


1. Енергоємність 



Є 6 принципових шляхів енергозбереження: 

Зменшення енергоємності продукції, що випускається на діючих підприємствах за рахунок модернізації технологій. 

Підвищення ККД котлів і зниження втрат в електро-тепломережах при виробництві і транспортуванні електричної і теплової енергії, а також у житлових будинках. 

Утилізація "енергомістких" відходів. 

Впровадження альтернативних екологічно чистих джерел енергії. 

Поступове переведення автотранспорту на газові та електричні двигуни. 

Поступове переведення української економіки на так звані "інтелектуальні" технології (комп'ютерні, телекомунікаційні, біогенні та ін) як значно менш енергоємні, а також більш високорентабельні та екологічно чисті. 

Розглянемо перераховані шляху трохи докладніше (тим більше, що йти цими шляхами бажано швидше і всіма відразу!). 

За кількістю споживаної енергії (всіх видів) України займає "почесне" 5-6-е місце в світі, проте за обсягами виробленого за рік внутрішнього валового продукту (ВВП) на душу населення знаходиться лише в хвості першої сотні країн ($ 600 для України проти, наприклад, $ 25000 для Німеччини). Ще більш гнітюче виглядає зіставлення з Польщею: наприклад, Україна споживає 78 млрд куб.м газу на рік за "середньодушове" ВВП $ 600, Польща ж споживає газу в сім разів менше (11 млрд куб. М / рік), але ВВП її при цьому рівно в сім разів більше ($ 4200)!! При цьому в України ще спалюється 50 млн тонн енергетичного вугілля і близько 10 млн тонн мазуту! Це пов'язано, перш за все, з неймовірно високою енергоємністю і матеріаломісткістю української важкої промисловості. Ті самі галузі, які й створюють в Україну нездоланні екологічні проблеми і біди - або низькорентабельних, або безнадійно збиткові і не можуть (та й не бажають) ліквідувати ці екологічні проблеми "за свій рахунок". Біда ще й у тому, що частка цих сверхенергоемних, мало-або-не-рентабельних, екологічно "брудних" галузей промисловості у ВВП Україна невпинно зростає і вже досягла 60%! Скажіть, - яка країна, який бюджет, який МВФ з ЄБРР, який людський організм може все це довго витримати ?!... Така сверхенергоматеріалоємна економіка не просто погана чи кризи - вона взагалі перебуває за межами людського розуму ... 

У цьому зв'язку: 

По-перше, саме виходячи з вищенаведених цифр, а зовсім не з міфічного "екстремізму зелених" просто безглуздими виглядають рішення про добудову Х-2 і Р-4, не тільки тому, що ядерна енергетика небезпечна у всіх відносинах, але й тому, що скоротити енергоємність промпродукції і втрати вже виробленої енергії, а також організувати утилізацію "вторинних" енергоресурсів - куди розумніше, дешевше і безпечніше! 

По-друге, необхідно оснастити АБСОЛЮТНО ВСІ промпідприємства, ТЕС, котельні та ін. об'єкти лічильники газу і ТЕПЛА. Такі цілком надійні лічильники випускають підприємства Києва, Харкова, Донецька та інших міст. Але далеко не всі бажають бачити на своєму підприємстві ці лічильники! 

По-третє, доцільно ввести "енергоекологічні ціну" кожного виду продукції. 



2. Котли і мережі 



Котли і мережі комунальних котелень. Наприклад, у Донецькій і Луганській областях експлуатуються близько 4-х тисяч комунальних котелень, приблизно половина з них на газі, половина-на вугіллі. Загальна довжина комунальних теплових мереж-8 тисяч км. У "газових" котелень експлуатуються застарілі котли типу НІІСТУ-5, НР-18 та ін з реальним ккд не більше 60%. У той же час у Дружківці, Луганську, ін містах України випускаються більш сучасні котли типу НІКА, КСВа з ккд не менше 90%. Зауважу принагідно: саме виходячи з цих цифр, а не з якихось політичних мотивів, - екологи не повинні підтримувати підвищення комунальних тарифів). Якщо б старі котли були б замінені на нові, споживання газу знизилося б на 30%, тобто на 3 млрд куб.м вартістю 150 млн дол Реальні втрати тепла в тепломережах комунальних оцінюються в 20-30%; тільки для Донецької обл. це приблизно 5 млн Гкал на суму 300 млн грн, по Україні-3 млрд грн. Для зменшення втрат треба теплові мережі прокладати з труб з внутрішнім і зовнішнім поліуретановим покриттям, що має гарантію на 5-10 років; ці труби виробляються в Україні. 

Проте кардинальне рішення проблеми економії "комунальної енергії" - перехід на обігрів житла електричними термоелементами, вмонтованими в стіни, підлоги, стелі (бажано з одночасним утепленням стін та вікон цього житла). Крім того, доцільно децентралізувати подачу гарячої води в багатоквартирні будинки, поставивши в підвалі кожного такого будинку власну бойлерну з насосною. Ще один резерв: Україна (Вінниця, Чернівці) випускаються люмінесцентні лампи 15 Вт, які світять, як "стария" 75 Вт, причому термін їх служби-10 000 год. (Тобто мінімум 5 років!). За цей термін одна лампа економить 500 квт-ч. (100 кВт / год). Якби в Україні освітлення перевести на нові лампи-вийшла б величезна економія в 5 млрд кВт. Правда, ціна цих ламп відносно висока (20-25 грн.), але тут треба придумати економічні стимули для їх впровадження ... 

Вугільні котли ТЕС і котелень. Сумарний ккд будь-якій нашій ТЕС не перевищує 35%. На українських (в т.ч. п'яти Донецьких) ТЕС працюють застарілі котли типу ТП з факельним спалюванням вугільного пилу. Температура в такому факелі доходить до 1400 град. С (і, отже, утворюються бурі окисли азоту), а час перебування у факелі частки вугілля не перевищує пів секунди - звідси 10-15% недопалювання. Друга проблема ТЕС-неякісне вугілля (часто це відверта порода, присипана зверху хорошим вугіллям!). 

Наприклад, якщо ваш котел генерує пар з тиском 12 ат, а необхідний робочий тиск пари-4 ат., Цей тиск скидають дроселем, тобто фактично викидають величезну кількість енергії "в нікуди". Якщо на шляху пара поставити замість дроселя турбіну з електрогенератором-ви будете отримувати електроенергію і підвищите ккд казана на 20%. Для підвищення якості вугілля необхідно (поки у нас немає котлів ЦКШ), по-перше, прагнути до 100%-ному збагаченню енергетичного вугілля, по-друге, для відживання недобросовісних постачальників необхідний перехід до оплати вугілля за нижчою теплотворної здатності тонни привезеного на ТЕС вугілля . Що стосується втрат в електричних мережах, то вони також величезні і оцінюються в 25-30%. 

Нові "енерготехнологій". Цикл пальне-електроенергія складається з чотирьох класичних стадій: полум'яне горіння - отримання газу або пари - обертання турбіни-генерація електроенергії. Зазвичай реальний сумарний коефіцієнт корисної дії такого циклу не перевищує 35%. Виняток будь-якій стадії з цього циклу здатне різко підвищити цей ккд. У вітчизняній науці опрацьовані два шляхи: 

Виняток стадії обертання турбіни або т.зв. "Електрохімічна" енергетика. Вона заснована на унікальних властивостях надчистої двоокису цирконію безпосередньо перетворювати тепло в електричну енергію з небаченим ккд 65%. Якщо врахувати, що ще 20% тепла можна утилізувати в додатковому теплообміннику, то загальний коефіцієнт корисної дії "електрокотла" зі стінками із спеціальної цирконієвої кераміки складе 85%! При цьому "цирконієва" ТЕС не має жодної обертається деталі - тільки котел із стінками з цирконієвої кераміки. Виняток стадії полум'яного горіння або т.зв. "Термохімічна" енергетика. Вона заснована на повному або частковому внетопотоковому термохімічному добуванні теплової енергії з органічного палива. Для цього використовуються спеціальні реактори. Цей підхід дозволяє підвищити ккд енергетики на 10-20%. 


3. Утилізація "енерговідходів"



1000 "кубів" газу дає 3600 квт-ч, 1 т якісного вугілля-2500 кВт-год, 1 куб. м деревини-150 кВт-год, а 1 куб. м побутових відходів (органічних) - 55 кВт-год. 

Вугільні шлами. У шламоотстійника вуглезбагачувальних фабрик (і ін вугільних підприємств) Донбасу знаходиться близько 50 млн т вугільного шламу. Навіть при його середньої зольності 70% - це може дати до 20 млн т майбутнього вугільного концентрату. А один непрогорілий антрацитовий терріконнік середньою масою 2 млн т містить до 15% вугілля (тобто 300 тисяч т антрациту). Тому доцільно переробка таких шламів і антрацитових породних відвалів за місцем складування (без збагачення і без транспортних витрат, які в сумі складають до 25 грн / т!) В мобільних комплексах, де шлам спалюється в котлі-газифікаторі, а газ пускається на турбогенератор для отримання електроенергії. 

Вугільна і коксова дрібниця, штиб. Цих відходи є, крім вугільних підприємств, ще й на КХЗ і на метзаводах. Перспективний шлях їх утилізації-брикетування в побутові та промислові паливні брикети на потужних роторних пресах продуктивністю 100 000 тонн / рік (брикети розміром 65х55х35 мм і вагою 85 г кожен). 

Вугільний пил. При "звичайній" технології вуглевидобутку її не менше 25-30% від маси "нарізається" вугілля, а при "безлюдному" способі-і взагалі більше 50%. Вугільний пил (і дрібниця розміром менше 0,2 мм), можна утилізувати у вигляді водо-вугільного палива (ВВП), яке представляє собою висококонцентровану водовугільних суспензію (співвідношення по масі вода: вугілля = 1: 2-3). 

Буре вугілля, торфи. Це низькокалорійні палива, однак їх запаси в Україну великі: бурого вугілля-св. п'яти млрд тонн (Олександрія та ін), а торфів-св. двох млрд.. Найбільш перспективний шлях їх утилізації - піролітичної і гідрогенізаційного "зрідження" такого вугілля. При цих процесах виходить рідка вуглеводнева маса, звана "вугільної нафтою", до складу якої входять фракції моторних палив (бензину, гасу, соляру) і рідких пічних палив (мазут), цінні смоли для органічного синтезу (фенольні, піридинові, інден-кумароновой). Технологія безвідходна.

Деревні відходи. У України утворюється св. 2 млн куб.м / рік "економічно доступних" деревних відходів (і ще з десяток млн тонн "економічно проблематичних"). Якщо їх повністю пустити на спалювання, то кожен такий "куб" замінить 30 куб.м газу. Маються на Україну для цього найпростіші невеликі котли на 100 кВт-год (для приватного житла) і побільше - на 1000 квт-год (для малих підприємств). Окремий важливий питання-утилізація відходів рослинництва в сільській місцевості, а саме: солома, листя, обрізання лози, макуха, лушпиння та ін Добре організований збір і спалювання в малих промислових топках може дати сільгосппідприємству істотну економію енергоресурсів. У всякому разі для "колгоспів" Данії ця економія складає 20%. 

Побутові відходи. "Середній" громадянин України "видає" один куб.м / рік побутових відходів, з них 70% - мають органічну природу, тобто можуть бути спалені. 

Утилізація газів. 

"Вугільний" метан. У багатьох вугільних пластах шахт Донбасу міститься значна кількість метану-всього його раніше йшло "в небо" до 5 млрд куб. м на рік. Цей метан можна відкачувати із шару і потім утилізувати. 

Коксовий газ КХЗ. Сьогодні викидається в повітря й згоряє в факелах КХЗ мільйони куб м коксогаза. Спалювання його в печах може принести велику економію енергії. На жаль, для цього його необхідно очистити від сірки, а це недешево. 

Біогаз. Так званий біогаз виходить шляхом анаеробного метанового зброджування органічних відходів тваринництва і опадів каналізаційних відстійників. За наявними даними, одна усереднена колгоспна худоба видає 6-7 тонн гною в рік; кількість ж накопичених каналізаційних опадів величезне-у кожному обласному центрі вони займають "поля" по 200-300 га). "Біокотел" продуктивністю (на "вході") 100 куб. м / добу гною видає 2500 куб.м / добу метанмісткого (65-75%) газу, що відповідає теплопродуктивності 5500 кВт / добу або 10 Гкал / добу. У "осаді" в котлі залишається біогумус - прекрасне органічне добриво. Технологія безвідходна. 



4. Альтернативна енергія 



Вітроенергетика. Вже злегка використовується в Криму, Карпатах, Донбасі - в основному, 100 квт-ні вітряки, що працюють при вітрі від 7 м / сек. Зараз планується установка там 600 квт-них вітряків, що працюють вже при вітрі від 4 м/сек. Це перспективний напрям, хоча поки один "вітрокіловати" дорожче теплового у кілька разів. 

Сонцеенергетика. Від сонця отримують тепло за допомогою "сонячних колекторів", нагріваючи воду на 40-50 град. понад температури повітря. Зараз від сонця можуть отримувати вже не тільки тепло, але і безпосередньо електроенергію через кремнієві сонячні батареї. 

Хвильоенергетика. Вона заснована на отриманні енергії від морських припливів-відливів або від перебігу рівнинних річок. Такі електростанції в світі вже працюють. 

Геотермоенергетика. Зараз в Україні розвідано 140 геотермальних свердловин, їх використання дасть економію до двох млн т умовного палива на рік. Однак цей напрямок розвивається мляво. 

Інші джерела (з віддаленою перспективою). Оскільки запаси нафти, газу і вугілля на Землі підходять до кінця (наприклад, витягуваної нафти залишилося близько 100 млрд тонн, газу - близько 60 трлн куб.м, вугілля - близько 600 млрд т - і все це закінчиться до кінця 21-го століття), хочу нагадати про наявність на нашій планеті принаймні ще трьох (точніше, "трьох з половиною") невичерпних (і екологічно чистих!) джерел енергії (правда, поки що не до кінця "приборканих"). По-перше, це термоядерний синтез: Д + Т = Не + енергія. На відміну від ядерної, термоядерна енергія не таїть радіаційної загрози. По-друге, це енергія електромагнітного поля Землі. Вже розроблено електростатичний плазмогенератора Грицкевич. По-третє, це енергія так. зв. "Фізичного вакууму" або "електроторсіонних полів". Це особлива форма взаємодії матерії, основою якого є спін, тобто обертання елементарних частинок. За аналогією з електромагнітними полями, торсіонні поля також є силовими і дальнодії, і вчені вже розробили джерела (генератори) торсіонних струмів. Тут до промислового впровадження ще теж далеко, але інтенсивні дослідження ведуться в багатьох країнах світу. 

Ще один (майже невичерпний) потенційне джерело енергії (та сама "половинка") - це, як не дивно, відпрацьоване ядерне паливо (ВЯП). Як відомо, один блок-мільйонник АЕС видає 26 тонн ВЯП (а в нас таких півтора десятка на п'яти АЕС). Мова йде про технології "ядерних трансмутацій". Суть її полягає в опроміненні ВЯП надпотужним пучком нейтронів (1000 нейтр / кв.см-сек) у спеціальних "ядерних утилізаторах" (варіант промислового прискорювача нейтронів). При цьому, по-перше, високоактивні й довгоживучі (тобто найбільш небезпечні для людини) елементи в ВЯП перетворюються на короткоживучі і низькоактивні, що робить проблему захоронення такого "обробленого ВЯП" до тисяч разів простіше і дешевше, а значить - вирішуваною всередині Україна. По-друге - і це головне! - При цьому процесі в "ядерному утилізаторі" виділяється величезна кількість енергії (1 тонна ВЯП дає 10-15 тис. кВт). 



5. Автомобільний транспорт 

енергія транспортування енергомісткий відходи

Величезний негативний "внесок" у стан атмосфери вносить автотранспорт. На його частку в промислових регіонах (Донбас) припадає 50% усіх шкідливих викидів в атмосферу, а в непромислових (наприклад, Київ, Полтава та ін) - до 75 - 90%, при цьому половина цих викидів (для бензинових двигунів) становить оксид вуглецю. 

Знизити викид автомобільних вихлопних газів можна, наприклад, установкою перед вихлопною трубою спеціального поглинального патрона, а також за допомогою системи ежекційні або каталітичного допалювання. Проте кардинальний шлях - перехід від бензинових і дизельних автомобільних двигунів на газові або електричні (або комбіновані). 



6. "Інтелектуальні" технології



Добре відомо, що третє тисячоліття - це епоха так званих "інтелектуальних" технологій - комп'ютерних, інтернетівських, телекомунікаційних, біогенних та ін 

Але, наприклад, видобуток вугілля (на хорошій шахті!) Дає додану вартість лише 1-2%, виробництво теплової електроенергії-3-4%, виплавка сталі 5-7%, зате виробництво комп'ютера "Pentium-600" - аж 1500%! Або, переводячи це в "умовні" долари: 1 кг металу приносить 0,01 дол. прибутку, 1 кг сирої нафти приносить 0,05 дол прибутку, 1 кг сучасної побутової техніки - 50 дол прибутку, 1 кг сучасного авіалайнера - 1000 дол прибутку, 1 кг комп'ютерних мікропроцесорів ("чіпів") останнього покоління - 5000 дол прибутку! При цьому інтелектуальні технології, будучи настільки високоприбутковими, є практично неенергоємних і екологічно абсолютно чисті! Тому поступова заміна видобувних галузей високотехнологічними є найважливішим завданням загальнодержавного масштабу. При цьому я ні в якому разі не закликаю закривати шахти або метзаводи. Мова йде про пріоритетний розвиток інтелектуальних галузей, за рахунок високого прибутку яких будуть модернізувати ті самі видобувають і ін "важкі" галузі.


ВИСНОВКИ



Якщо Україна дійсно хоче вважати себе частиною цивілізованої Європи, то до проблем енергетичної безпеки необхідно підходити з точки зору інтересів світового співтовариства. А не тільки намагатися залучати інші країни до вирішення спірних російсько-українських питань. Тим більше, що, як ми побачили в останні роки, Євросоюз не має наміру втручатися в енергетичні конфлікти Росії з країнами СНД.

Всупереч багатогранності енергетичних діалогів в Європі, сьогодні так і не знайдені постійні механізми об'єднання інтересів постачальників, транзитерів і споживачів енергоресурсів. Свій внесок в розробку таких механізмів повинна зробити Україна. При цьому вона не повинна як намагатися отримати односторонні преференції, так і відчувати себе молодшим партнером. Український транзитний енергопотенціал є одним з найбільших в Європі, і дає нам підстави та можливості зробити значний внесок у справу підвищення рівня енергетичної безпеки Європи.

Цілі нафтогазового комплексу України - не тільки протранспортувати транзитом більша кількість вуглеводнів і отримати значні надходження до Державного бюджету, а і забезпечити стабільні поставки енергоносіїв до Європи, що, у свою чергу, більше інтегрує Україну до європейських енергетичних ринків.

Якщо для США і Євросоюзу головна загроза сьогодні - це тероризм, то для України - використання енергоносіїв як знаряддя досягнення політичних цілей. Саме для України енергетична безпека є синонімом національної безпеки.


СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ



			Хлобыстов Е.В., Оценка и моделирование экологической безопасности промышленного производства: региональный аспект, статья.

			Биенко В.Д. Экоэнергетика – основа Экономического роста Украины.

			Бринников И., Эко-безопасность: Тактика и стратегия для Украины.

			Энергетическая безопасность Украины и кризис, «Главред», Стенограмма пресс-конференции.

			Дронов А.П. Энергетическая независимость Украины и ее экологическая цена.