Я
к відомо, Україна належить до країн, тільки частково забезпечених власними енергоресурсами. Її енергетична залежність від імпортних поставок органічного палива з урахуванням умовно первинної ядерної енер- гії упродовж 2000—2004 років становила по- над 60% від загальних обсягів використову- ваного палива. Імпортується здебільшого природний газ, світова ціна якого зростає і, на думку фахівців, зростатиме у найближчому майбутньому (до 600 дол. США за 1000 м3 у
2015 р.).
На сучасному етапі однією з основних про- блем економіки України є висока енергоєм- ність ВВП ( 0,89 кг у. п. — умовного палива) на 1 дол. США виробленої продукції). Це у три–п’ять разів перевищує показники розви- нених країн.
Внаслідок надмірної енергоємності основ- них галузей промисловості, орієнтованих здебільшого на експорт (передовсім металур- гії та хімії), значна частина валютних надхо- джень спрямовується на оплату імпортова-
6
5
4
3
2
1
Світове споживання енергетичних ресурсів, млн т нафтового еквіваленту
Рис.1.Енергоефективність — глобальний енергетич- ний ресурс: 1 — енергозбереження; 2 — нафта; 3 — вугілля; 4 — природний газ; 5 — біомаса і відновлю- вальні джерела енергії; 6 — ядерна енергія
них енергоресурсів. Такий показник енерго- ємності об’єктивно знижує конкурентоспро- можність вітчизняного виробництва і лягає важким тягарем на національну економіку.
За існуючих показників енергоємності ВВП та інтенсивного розвитку економіки об- сяги споживання енергоресурсів стануть та- кими, що не буде змоги задовольнити попит на них.
Тому енергозбереження та ефективність енергоспоживання мають розглядатись як найважливіший додатковий енергоресурс України, не менш вагомий, аніж нафта і газ. Розвинені країни вже давно визнали енерго- ефективність глобальним енергоресурсом (рис. 1). Енергозбереження — це також най- оптимальніший спосіб зниження техноген- ного навантаження на довкілля.
Світовий досвід підтверджує, що витра- ти коштів на енергозберігальні заходи в 2,5— 3 рази ефективніші, ніж вкладання їх у будів- ництво нових енергогенеруючих потужнос- тей. Тому в умовах інвестиційних обмежень енергоощадливий шлях розвитку вітчизня- ної економіки є найбільш раціональним.
Динаміка підвищення енергетичної ефек- тивності національної економіки визначається її структурною перебудовою і технологічним прогресом. Структурний фактор відображає вплив структурних змін у галузевій або між- галузевій діяльності на обсяги споживання палива та енергії, а технологічний — вплив технологічного (технічного) стану та рівня обладнання на обсяги споживання енергоре- сурсів у процесі виробництва продукції (по- слуг). Структурна складова потенціалу енер- гозбереження може компенсувати близько 40% необхідного зростання енерговикорис- тання, а технологічна (технічна) — майже 60% (рис. 2).
млн т у. п.
Рис.2.Розрахункова динаміка потреб у паливно-енер- гетичних ресурсах з урахуванням енергозбереження під впливом структурного і технологічного факторів:
динаміка розрахункових потреб ПЕР за енергоєм- ності ВВП на рівні 2000 р. (без енергозбереження);
структурна перебудова економіки компенсує 40%, а техніко-технологічне переоснащення — 60% не- обхідного приросту енергозбереження;
динаміка розрахункових потреб з урахуванням енергозбереження за структурної перебудови і тех- ніко-технологічного переоснащення
Якщо оцінювати потенціали енергозбере- ження у секторах економіки України, то слід визнати, що не електроенергетика («велика енергетика») має найбільший потенціал у галузі енергозбереження (вона споживає 22— 23% котельно-пічного палива, яке використо- вується в країні), а промислова, житлово-кому- нально-побутова теплоенергетика і тепло- техніка (споживається близько 70 % такого палива) (рис. 3). Саме в цих галузях ПЕК зосе- реджено основний потенціал збереження енер- горесурсів, передусім природного газу. Водно- час тут і витрати на заходи із заощадження енергії нижчі, ніж в електроенергетиці.
Дуже привабливою є ідея використання для теплопостачання електроенергії атомних електростанцій як альтернативи природному газу. Але сьогодні немає однозначної відповіді на низку запитань. Чи варто нам йти цим шля- хом, якщо ми й надалі купуватимемо ядерне паливо? Якою буде собівартість електроенер- гії на новозбудованих атомних електростанці- ях? Скільки років знадобиться Україні, щоб
створити якісно нову індустрію для обігріван- ня житлових і виробничих будівель?
Поки розв’язуватимуться ці проблеми і споруджуватимуться нові атомні станції, го- ловними постачальниками тепла будуть ко- тельні і ТЕЦ. Це і визначає ключові завдан- ня енергозбереження на середньострокову перспективу.
У застрахованій від криз й екологічно ощад- ливій енергетичній політиці необхідно врахову- вати, як мінімум, чотири основні принципи:
має використовуватися пріоритетний по-
тенціальний екологічно ощадливий енер- горесурс — економія енергії (енергоефек- тивність) ;
для енергопостачання слід задіяти техно-
логії, які оптимально використовують теп- лоту спалювання палива і теплоту енерго- носіїв;
потрібно в кілька разів збільшувати темпи
залучення нетрадиційних відновлюваних енергоресурсів;
енергогенеруючі установки необхідно ос-
млн т у. п.
нащувати сучасного технологічного рівня пристроями для вловлювання та нейтралі- зації шкідливих викидів.
Рис.3.Структура використання котельно-пічного палива: непромисловий сектор;
“велика енергетика” (електроенергетика);
“мала енергетика” (промисловість, житлово-кому- нальне господарство);
всього котельно-пічного палива
За умов обмеження коштів у паливно- енергетичному комплексі України найближ- чим часом не вдасться спорудити потужні капіталомісткі об’єкти енергетики довготри- валого будівництва (для цього потрібно 8— 10 років). Необхідно орієнтуватися на реалі- зацію інноваційних проектів із залученням вітчизняних та іноземних інвестицій для створення сучасних конкурентоспроможних, швидкоокупних, енергоефективних й енерго- зберігальних екологічно чистих технологій та установок, що потребують порівняно невели- ких капіталовкладень і термінів будівницт- ва (не більше 2—3 років).
Досвід розробки і впровадження таких тех-
нологій та обладнання є в Інституті технічної теплофізики (ІТТФ) НАН України, інших ус- тановах Відділення фізико-технічних про- блем енергетики НАН України, Національ- ному технічному університеті України «КПІ» тощо. Випробувані у промислових умовах но- ві технології, обладнання, вимірювальні при- лади та системи керування спроможні швид- ко забезпечити технічне переобладнання дію- чих і спорудження нових об’єктів теплоенер- гетики з істотним підвищенням ефективності енергогенерування та енерговикористання і поліпшенням екологічних показників.
Однією з галузей, яка потребує комплекс- ної модернізації, є комунальна теплоенерге- тика. Саме житлово-комунальне господар- ство стосується кожної людини, впливає на соціально-економічні відносини в регіонах і країні загалом, має величезний потенціал енергозбереження.
Нині комунальна теплоенергетика перебу- ває у кризовому стані, спричиненому мораль- ним і фізичним спрацюванням теплового об- ладнання. За даними Держкомстату України, у цій галузі на підприємствах усіх форм влас- ності та відомчого підпорядкування експлуа- тується 26 430 котелень, загальний технічний
стан яких є критичним. Із 64 726 котлів 14
331 (22,2%) функціонують понад 20 років. Значна кількість котлів на зразок НІІСТУ-5,
«Універсал», «Мінськ» тощо застаріла та ма- лоефективна, з коефіцієнтом корисної дії май- же 65—75% ( на газі) і 70% — ( на вугіллі).
Не відповідає вимогам експлуатації і тех- нічний стан теплових мереж. Із них 4 600 км у двотрубному обчисленні (або 11,6%) пере- бувають в аварійному стані, внаслідок чого щорічні втрати теплової енергії сягають 10%. Теплогідроізоляція на теплових мережах зас- таріла, отже, неефективна; їхня загальна зно- шеність дорівнює 70%.
Попри поступове зменшення питомих вит- рат палива на вироблення теплової енергії, вони ще надто високі (понад 180–190 кг у. п. на 1 Гкал теплоти) замість 140—150 кг у. п., як у розвинених країнах.
У соціальному плані ситуація не краща. Часто порушуються терміни початку і завер- шення опалювального сезону, послуги з теп- лопостачання надаються з відхиленням від нормативних вимог. В окремих регіонах гаря- ча вода подається лише у зимовий період, а в багатьох містах взагалі немає централізовано- го гарячого водопостачання. Тільки майже 50% населення доступні послуги централізо- ваного постачання тепла та гарячої води.
Таким чином, у житлово-комунальній теп- лоенергетиці України виникла ціла сув’язь техніко-технологічних, екологічних, еконо- мічних та соціальних проблем.
Тому завдання комплексної модернізації комунальної теплоенергетики є надзвичайно актуальним для держави, оскільки така модер- нізація підвищить її енергетичну безпеку.
Пріоритетними напрямами розвитку кому- нальної та промислової теплоенергетики є:
розробка і впровадження нових котлоаг-
регатів, технологій комбінованого вироб- ництва тепла та електроенергії (когенера- ція);
застосування технологій та обладнання для
утилізації теплоти відхідних димових газів;
залучення нетрадиційних і відновлюваних
джерел енергії, місцевих паливно-енерге- тичних ресурсів;
широке використання приладів, систем контролю, автоматизації і керування енер- гетичними об’єктами (приклади відповід- них розробок, здійснених ІТТФ НАН Ук- раїни, представлені на постійно діючій тут виставці).
Кардинальні зміни у теплоенергетиці та опалювальних системах неможливі без ос- воєння серійного виробництва основних видів сучасного обладнання, зокрема котлів. Інститутом технічної теплофізики НАН Ук- раїни розроблено високоефективні опалю- вальні котли потужністю від 0,63 до 2 МВт, які вже є у серійному виробництві.
Останніми роками посилюються тенден- ції децентралізації енергетики. Одна з таких тенденцій — когенерація, а саме — створення малих теплоелектроцентралей (міні-ТЕЦ ) малої і середньої потужності з використан- ням сучасних газотурбінних і газопоршне- вих двигунів як надбудов над існуючими ко- тельнями, технологічними печами у муні- ципальній та промисловій теплоенергетиці. Така технологія виробництва теплоти й електроенергії з термодинамічного погляду ефективніша порівняно з тим, коли елект- роенергія генерується на електростанціях, а теплопостачання забезпечують котельні. Окрім того, створюються нові маневрені по- тужності.
Якщо традиційні установки комбінованого виробництва енергії — ТЕЦ — мають коефіці- єнт корисного використання палива 75—78%, то когенераційні установки на базі теплофіка- ційних котелень — 90—92%. Необхідні капі- таловкладення — 300—600 дол. США на 1 кВт встановленої потужності. Термін їх окупності всього 2—4 роки, введення в експлуатацію — 1—1,5 року. Така технологія виробництва елек- троенергії може дати Україні до 16 млн кВт електричних потужностей. Реалізувати ці проекти слід з техніко-економічним обґрун- туванням для конкретних умов та комплекс- ним розв’язанням проблем підвищення ефек- тивності роботи котла.
На рівні сучасних світових технологій ко- генерація розглядається і «як найважливіший захід кліматичної політики». Рада міністрів ЄС прийняла рішення сприяти подвоєнню обсягу виробництва енергії за допомогою ко- генерації з 9% у 1994 р. до 18% — у 2010 р. Це зменшить викиди двооксиду вуглецю (основ- ного компонента парникових газів) приблиз- но на 150 млн т щорічно. Уряд США планує подвоїти виробництво енергії з використан- ням цієї технології.
На думку російських учених-енергетиків,
упродовж найближчих 10 років когенерація може стати незалежним напрямом розвит- ку в електроенергетиці і створити умови для її децентралізації. Для РАТ «ЄЕС Росії» це зменшило б витрати природного газу на 25—30 млрд м3 на рік (приблизно більше тре- тини використаного в Україні у 2003 р.).
Упродовж 2000—2004 років на вітчизняних промислових підприємствах упроваджено когенераційні установки з різним типом над- будов загальною потужністю 250 МВт. За участю ІТТФ НАН України введено в дію когенераційну установку на ВАТ «Госто- мельський склозавод» — три поршневих дви- гуни-електрогенератори включені як надбу- дови перед котлом ДКВР—6,5/13. У Сімфе- рополі (завод «Фіолент») фірмою «Налим» у рамках інноваційного проекту технологіч- ного парку «Інститут технічної теплофізики» споруджено когенераційну установку потуж- ністю 1 МВт на базі котла-утилізатора з над- будовою дизель-генератора.
Використання нетрадиційних відновлюва- них джерел енергії (НВДЕ) та вторинних енергоресурсів є важливим стратегічним на- прямом розвитку енергетики в Україні. Це дасть можливість:
підвищити рівень енергетичної безпеки за ра-
хунок заміщення органічного палива НВДЕ у паливно-енергетичному балансі країни;
знизити негативний вплив на довкілля,
прискорити розв’язання локальних і гло- бальних екологічних проблем;
створити нові ринки товарів і послуг — ви- сокотехнологічне обладнання, робочі місця тощо;
збільшити використання сировини для неенергетичного споживання.
Основними перевагами НВДЕ є їхня неви- черпність та екологічна чистота, що сприяє оздоровленню довкілля і не призводить до зміни енергетичного балансу на планеті.
Загальний річний технічно доступний енергетичний потенціал відновлюваних дже- рел енергії України — близько 79 млн т у. п., зокрема 63 млн т — за рахунок освоєння аль- тернативних джерел енергії, 16 млн т — зав- дяки використанню позабалансових (вто- ринних) джерел енергії.
Перспективними напрямами розвитку НВДЕ у нашій країні є:
біоенергетика;
використання торфу;
видобуток й утилізація шахтного метану;
освоєння економічно доцільного гідропо- тенціалу малих річок України;
застосування біодизельного палива з рап- су та сої.
Інститут технічної теплофізики НАН Ук- раїни має низку проектів з використання не- традиційних енергоресурсів, які вже апробо- вані у промисловості.
Назріла необхідність широкого впроваджен- ня теплонасосного теплопостачання. Викорис- тання теплових насосів дає змогу досить ефек- тивно залучати у паливно-енергетичний баланс країни низькопотенційну теплоту (як при- родного середовища, так і промислових викидів). Екологічні та економічні переваги тепло- насосних систем (ТНС) давно і надійно дове- дені практикою їх використання у промис- лово розвинених країнах світу. Як вважають зарубіжні фахівці, теплові насоси у найближ- чій перспективі широко застосовуватимуть- ся у системах теплопостачання і теплотехно-
логічних процесах.
Масове виробництво і впровадження теп- лових насосів налагоджено у США, Японії, Німеччині, Франції, Швеції, Данії, Австрії,
Румунії, Канаді та інших країнах. Тільки у Сполучених Штатах їх виробляють 60 фірм. На початок 90-х років тут встановили близь- ко 6 млн теплових насосів, які охоплюють майже 30% житлових комерційних будівель країни. Загальна кількість ТНС у Японії на початку 90-х сягнула 8 млн штук. У Німеч- чині системами теплонасосного теплопоста- чання охоплено 1,8 млн квартир; у Нідерлан- дах діють 90 газомоторних ТНС загальною потужністю 48 МВт; у Швеції виробництво ТНС налагодили майже 40 компаній і фірм, орієнтованих на застосування потужних теп- лонасосних систем (теплопродуктивністю до 40 МВт), зокрема призначених для центра- лізованого теплопостачання житлових ра- йонів і великих промислових об’єктів. Тут діють близько 100 ТНС продуктивністю по- над 1 МВт. Їхня загальна теплопродук- тивність перевищує 1 200 МВт.
Сьогодні в Україні практично не виробля- ють теплонасосне обладнання. Водночас уже з 70-х років науково-технічні розробки такого обладнання існують в ІТТФ НАН України, де було створено ТНС потужністю 9 МВт, яка випускалася в Росії (м. Пенза). Реалізовувати ТНС сьогодні можуть Сумський машинобуді- вний завод ім. Фрунзе, Мелітопольський ком- пресорний, Одеський завод холодильного ма- шинобудування та ін. Для відпрацювання технології виготовлення основних вузлів до- цільно розглянути питання про придбання теплонасосного обладнання іноземних фірм.
Отже, передбачені в рамках цього напря- му роботи мають (з використанням вітчиз- няних розробок і виробничих потужностей) забезпечити до 2010 р. спорудження демон- страційних дослідно-промислових установок та їх освоєння, а починаючи з 2011 р. — орга- нізацію серійного виробництва основного і допоміжного обладнання промислових та комунально-побутових ТНС.
В ІТТФ НАН України виконано цикл дослі- джень і розроблено проект щодо використан- ня сонячної енергії для комунального теплопо- стачання на базі ґрунтового акумулювання теп-
лоти. У теплий період року ( 180 днів) тепла вода від сонячних колекторів закачується у ґрунтові теплообмінники (бурові свердловини глибиною 50—150 м) і впродовж опалювально- го сезону ( 180 днів) викачується з ґрунту. Для підтримання необхідного температурного по- тенціалу при розрядці акумулятора викорис- товуються теплові насоси (витрати електрое- нергії — не більше 8 %).
Одним з ключових напрямів науково-тех- нічної діяльності нашого інституту є розви- ток теорії переносу теплоти і речовини та створення на цій фундаментальній основі міжгалузевих енергоресурсозберігальних, екологічно чистих, високоінтенсивних тех- нологій та обладнання.
Технологічні параметри великої кількості виробничих процесів, їхні енергетичні ККД, швидкість перебігу, ступінь використання си- ровини, екологічні показники здебільшого визначаються тим, як організовані процеси пе- ренесення тепла та речовини.
Зазвичай саме тепломасообмін лімітує і хіміко-технологічні процеси, оскільки швид- кість самих хімічних реакцій на кілька по- рядків вища, ніж швидкість підведення і відве- дення реагуючих речовин, теплової енергії і каталізаторів у зону реакції та відведення її продуктів.
Упродовж останніх двадцяти років в ІТТФ НАН України активно розвивається комп- лекс досліджень, об’єднаних єдиною концеп- цією щодо тепломасообмінних процесів та гідродинаміки у рідких гетерогенних дисперс- них середовищах із застосуванням методу дискретно-імпульсного введення енергії в такі середовища. Це потрібно для багатора- зової інтенсифікації у них процесів міжфаз- ної взаємодії та диспергування з одночасним різким зниженням енерговитрат.
Тепломасообмінні технології, створені в інституті, впроваджені у харчовій, хімічній, електротехнічній, коксохімічній, нафтогазо- добувній, металургійній та інших галузях промисловості. Здійснено більше двохсот таких розробок.
За умов гострого дефіциту енергоресурсів проблеми оптимізації виробництва, передачі і використання теплоти на різних об’єктах ста- ли надзвичайно актуальними. Забезпечення контролю ефективності на всіх трьох етапах
— від виробництва теплоти, її передачі до спо- живання — неможливе без контрольно-вимі- рювальної апаратури. У розширення номенк- латури бази приладів вагомий внесок зробив ІТТФ НАН України, де теплофізичне прила- добудування є одним із ключових напрямів. Тут інститут плідно співпрацює з колектив- ним малим підприємством «Промел».
На базі первинних перетворювачів тепло- вих величин створено прилади, які можна умовно розділити на чотири основні групи:
вимірювачі теплових потоків і температу-
ри (стрілкові та цифрові з автономним живленням);
прилади для вимірювання потоків тепло-
вого випромінювання;
пристрої для контролю різноманітних теп- лових параметрів і станів;
прилади для вимірювання теплофізичних
характеристик речовин та матеріалів.
Серед розмаїття приладів, створених за останнє десятиріччя, домінують виготовлені для теплоенергетики. За їхнюю допомогою вимірюють теплотехнічні параметри і харак- теристики, без інформації про які не можна якісно підвищувати енергоефективність підприємств паливно-енергетичного комп- лексу та будівельної індустрії.
Для забезпечення роботи теплогенерую- чих підприємств в інституті розроблено при- лади, призначені для контролю якості пали- ва та його згоряння. Це — калориметри для вимірювання теплоти згоряння всіх видів органічного палива, аналізатори якості зго- ряння палива в котлоагрегатах з концентрації продуктів недопалу у димових газах, прила- ди контролю фізико-технічних характерис- тик параметрів котлоагрегатів. Їх упрова- дження дає змогу уточнити ціну залежно від якості палива, що порівнюється; підвищити ККД котлоагрегату і заощадити до 5% пали-
ва завдяки оптимізації роботи котлоагрега- ту. У масштабах України у перерахунку на умовне паливо це щорічно зекономить до 500 тис. т у. п. Для ефективності роботи під- приємств з транспортування теплоти створе- но прилади, призначені для визначення ло- кальних теплових втрат крізь ізоляцію тру- бопроводів, малих перепадів температури теплоносія на довгих ділянках теплотрас, інтегральних і приведених до одиниці довжи- ни трубопроводу тепловтрат на магістраль- них теплотрасах за будь-якої пори року і без відключення споживачів.
На етапі споживання теплоти важливо за- безпечувати мінімальні втрати тепла через різні огороджувальні конструкції будівель, споруд, обладнання. Для контролю таких теплових втрат були створені як малогаба- ритні переносні цифрові вимірювачі тепло- вих потоків і температур, так і комп’ютери- зовані інформаційно-вимірювальні комплек- си для роботи у лабораторних і натурних умовах. Ці засоби вимірювання вже визнані у будівельній індустрії, у різних сертифіка- ційних випробуваннях.
Кожен перетворювач теплового потоку (ПТП) або прилад атестується Українським центром стандартизації, метрології і серти- фікації як робочий засіб вимірювання тепло- вого потоку і теплофізичних характеристик. В інституті також розроблені теоретичні, метрологічні і технологічні засади вимірю- вання теплових величин за допомогою ПТП, які дали можливість створити понад 155 ти- пів теплофізичних приладів, що застосову- ються для оптимізації режимів роботи енергообладнання, всебічного контролю з метою зниження теплових втрат, економії паливних ресурсів та поліпшення екологі- чних показників. Нині вже впроваджено понад 17 тис. перетворювачів, приладів на їх основі й інформаційно-вимірювальних
комплексів.
Як відомо, енергетичні ресурси Землі уможливлюють одержання переважно гід- равлічної і теплової енергії. Якщо процеси
отримання гідравлічної енергії та її викори- стання можна вважати порівняно нешкідли- вими для навколишнього середовища, то цьо- го не скажеш про теплову енергію. Більшість методів її добування та перетворення на інші види, зокрема на електричну енергію, неми- нуче призводять до скидання забруднюваль- них речовин у водні джерела та виділення теплоти в атмосферу .
Паливоспалювальні установки для промис- ловості та житлово-побутового сектору є ос- новними джерелами надходження у повітря двооксиду вуглецю (теплове забруднення), окису вуглецю, оксидів азоту і канцерогенних вуглеводнів. Невисокі (порівняно з ТЕЦ) ди- мові труби у промисловій енергетиці, недоско- налість обладнання та процесів спалювання, відсутність виробництв газоочисного облад- нання ще більше ускладнюють ситуацію.
Усі методи зменшення викидів токсичних сполук можна поділити на дві групи: техно- логічні, що діють у процесах спалювання, і методи очищення газових викидів від низки шкідливих інгредієнтів.
Технічні характеристики очисного облад- нання сьогодні дають змогу знизити викиди у 10—100 разів до безпечних (допустимих) рівнів. Але для модернізації та введення в дію нових, екологічно чистих потужностей не- обхідні великі фінансові витрати.
Тому кожна тонна заощадженого палива — це зменшення десятків кілограмів викидів і 1,5—3 т двооксиду вуглецю (парникового газу) (таблиця).
Сьогодні в Україні майже 35% природно- го газу використовується комунальною енер- гетикою (теплопостачання населенню), ще близько 10% — для аналогічних потреб про- мисловості. Загалом частка газу у вироб- ництві тепла сягає 45%. Теплоенергетичні підприємства нині технічно і технологічно занедбані. Через це у процесі виробництва, транспортування та кінцевого використання теплової енергії загальні втрати становлять понад 50—55 %, що спричинює істотні (май- же вдвічі) перевитрати природного газу на
теплопостачання. Тому завдання програми комплексної модернізації комунальної та промислової теплоенергетики є надзвичай- но злободенними. Ефективною технічною і технологічною основою модернізації можуть бути такі напрями:
використання сучасних вітчизняних газо-
споживальних котлоагрегатів тепловою потужністю від 0,5 до 3,15 МВт з ККД 92—94%, котрі заощаджують споживання газу на 13—17%;
упровадження котлоагрегатів тепловою
потужністю від 0,3 до 1,5 МВт, які експлу- атуються на біомасі з ККД 85%;
освоєння когенераційних технологій
спільного виробництва теплової та елект- ричної енергії, котрі підвищують ко- ефіцієнт використання газу на 10%;
застосування технології глибокої утилі-
зації теплоти відхідних димових газів, що дасть змогу збільшити коефіцієнт викори- стання палива на 10—15%;
упровадження сучасних теплоенергетич-
них приладів, систем контролю, керуван- ня й автоматизації процесів виробництва і транспорту теплової енергії, що допомо- жуть економити до 2—5 % природного газу. Загалом реалізація цих заходів у кому-
нальній теплоенергетиці України (середній період їх окупності не більше трьох років) може дати річну економію споживання при- родного газу до 15—22% або його заощад- ження від 6 млрд м3 (реалістичний сценарій) до 7,5 млрд м3 на рік (оптимістичний сцена- рій). Застосування сучасних теплоізольова- них труб для транспорту тепла може спри- яти заощадженню ще близько 1 млрд м3 газу на рік.
Важливим напрямом у теплоенергетиці є скорочення споживання комерційного при- родного газу комунальною енергетикою краї- ни за рахунок:
виробництва та активного залучення у па-
ливні ресурси біогазу, газу звалищ відходів, шахтного метану, доменного, мартенів- ського і супутнього газу нафтодобування,
1 2
скачати
Я
к відомо, Україна належить до країн, тільки частково забезпечених власними енергоресурсами. Її енергетична залежність від імпортних поставок органічного палива з урахуванням умовно первинної ядерної енер- гії упродовж 2000—2004 років становила по- над 60% від загальних обсягів використову- ваного палива. Імпортується здебільшого природний газ, світова ціна якого зростає і, на думку фахівців, зростатиме у найближчому майбутньому (до 600 дол. США за 1000 м3 у
2015 р.).
На сучасному етапі однією з основних про- блем економіки України є висока енергоєм- ність ВВП ( 0,89 кг у. п. — умовного палива) на 1 дол. США виробленої продукції). Це у три–п’ять разів перевищує показники розви- нених країн.
Внаслідок надмірної енергоємності основ- них галузей промисловості, орієнтованих здебільшого на експорт (передовсім металур- гії та хімії), значна частина валютних надхо- джень спрямовується на оплату імпортова-
6
5
4
3
2
1
Світове споживання енергетичних ресурсів, млн т нафтового еквіваленту
Рис.1.Енергоефективність — глобальний енергетич- ний ресурс: 1 — енергозбереження; 2 — нафта; 3 — вугілля; 4 — природний газ; 5 — біомаса і відновлю- вальні джерела енергії; 6 — ядерна енергія
них енергоресурсів. Такий показник енерго- ємності об’єктивно знижує конкурентоспро- можність вітчизняного виробництва і лягає важким тягарем на національну економіку.
За існуючих показників енергоємності ВВП та інтенсивного розвитку економіки об- сяги споживання енергоресурсів стануть та- кими, що не буде змоги задовольнити попит на них.
Тому енергозбереження та ефективність енергоспоживання мають розглядатись як найважливіший додатковий енергоресурс України, не менш вагомий, аніж нафта і газ. Розвинені країни вже давно визнали енерго- ефективність глобальним енергоресурсом (рис. 1). Енергозбереження — це також най- оптимальніший спосіб зниження техноген- ного навантаження на довкілля.
Світовий досвід підтверджує, що витра- ти коштів на енергозберігальні заходи в 2,5— 3 рази ефективніші, ніж вкладання їх у будів- ництво нових енергогенеруючих потужнос- тей. Тому в умовах інвестиційних обмежень енергоощадливий шлях розвитку вітчизня- ної економіки є найбільш раціональним.
Динаміка підвищення енергетичної ефек- тивності національної економіки визначається її структурною перебудовою і технологічним прогресом. Структурний фактор відображає вплив структурних змін у галузевій або між- галузевій діяльності на обсяги споживання палива та енергії, а технологічний — вплив технологічного (технічного) стану та рівня обладнання на обсяги споживання енергоре- сурсів у процесі виробництва продукції (по- слуг). Структурна складова потенціалу енер- гозбереження може компенсувати близько 40% необхідного зростання енерговикорис- тання, а технологічна (технічна) — майже 60% (рис. 2).
млн т у. п.
Рис.2.Розрахункова динаміка потреб у паливно-енер- гетичних ресурсах з урахуванням енергозбереження під впливом структурного і технологічного факторів:
динаміка розрахункових потреб ПЕР за енергоєм- ності ВВП на рівні 2000 р. (без енергозбереження);
структурна перебудова економіки компенсує 40%, а техніко-технологічне переоснащення — 60% не- обхідного приросту енергозбереження;
динаміка розрахункових потреб з урахуванням енергозбереження за структурної перебудови і тех- ніко-технологічного переоснащення
Якщо оцінювати потенціали енергозбере- ження у секторах економіки України, то слід визнати, що не електроенергетика («велика енергетика») має найбільший потенціал у галузі енергозбереження (вона споживає 22— 23% котельно-пічного палива, яке використо- вується в країні), а промислова, житлово-кому- нально-побутова теплоенергетика і тепло- техніка (споживається близько 70 % такого палива) (рис. 3). Саме в цих галузях ПЕК зосе- реджено основний потенціал збереження енер- горесурсів, передусім природного газу. Водно- час тут і витрати на заходи із заощадження енергії нижчі, ніж в електроенергетиці.
Дуже привабливою є ідея використання для теплопостачання електроенергії атомних електростанцій як альтернативи природному газу. Але сьогодні немає однозначної відповіді на низку запитань. Чи варто нам йти цим шля- хом, якщо ми й надалі купуватимемо ядерне паливо? Якою буде собівартість електроенер- гії на новозбудованих атомних електростанці- ях? Скільки років знадобиться Україні, щоб
створити якісно нову індустрію для обігріван- ня житлових і виробничих будівель?
Поки розв’язуватимуться ці проблеми і споруджуватимуться нові атомні станції, го- ловними постачальниками тепла будуть ко- тельні і ТЕЦ. Це і визначає ключові завдан- ня енергозбереження на середньострокову перспективу.
У застрахованій від криз й екологічно ощад- ливій енергетичній політиці необхідно врахову- вати, як мінімум, чотири основні принципи:
має використовуватися пріоритетний по-
тенціальний екологічно ощадливий енер- горесурс — економія енергії (енергоефек- тивність) ;
для енергопостачання слід задіяти техно-
логії, які оптимально використовують теп- лоту спалювання палива і теплоту енерго- носіїв;
потрібно в кілька разів збільшувати темпи
залучення нетрадиційних відновлюваних енергоресурсів;
енергогенеруючі установки необхідно ос-
млн т у. п.
нащувати сучасного технологічного рівня пристроями для вловлювання та нейтралі- зації шкідливих викидів.
Рис.3.Структура використання котельно-пічного палива: непромисловий сектор;
“велика енергетика” (електроенергетика);
“мала енергетика” (промисловість, житлово-кому- нальне господарство);
всього котельно-пічного палива
За умов обмеження коштів у паливно- енергетичному комплексі України найближ- чим часом не вдасться спорудити потужні капіталомісткі об’єкти енергетики довготри- валого будівництва (для цього потрібно 8— 10 років). Необхідно орієнтуватися на реалі- зацію інноваційних проектів із залученням вітчизняних та іноземних інвестицій для створення сучасних конкурентоспроможних, швидкоокупних, енергоефективних й енерго- зберігальних екологічно чистих технологій та установок, що потребують порівняно невели- ких капіталовкладень і термінів будівницт- ва (не більше 2—3 років).
Досвід розробки і впровадження таких тех-
нологій та обладнання є в Інституті технічної теплофізики (ІТТФ) НАН України, інших ус- тановах Відділення фізико-технічних про- блем енергетики НАН України, Національ- ному технічному університеті України «КПІ» тощо. Випробувані у промислових умовах но- ві технології, обладнання, вимірювальні при- лади та системи керування спроможні швид- ко забезпечити технічне переобладнання дію- чих і спорудження нових об’єктів теплоенер- гетики з істотним підвищенням ефективності енергогенерування та енерговикористання і поліпшенням екологічних показників.
Однією з галузей, яка потребує комплекс- ної модернізації, є комунальна теплоенерге- тика. Саме житлово-комунальне господар- ство стосується кожної людини, впливає на соціально-економічні відносини в регіонах і країні загалом, має величезний потенціал енергозбереження.
Нині комунальна теплоенергетика перебу- ває у кризовому стані, спричиненому мораль- ним і фізичним спрацюванням теплового об- ладнання. За даними Держкомстату України, у цій галузі на підприємствах усіх форм влас- ності та відомчого підпорядкування експлуа- тується 26 430 котелень, загальний технічний
стан яких є критичним. Із 64 726 котлів 14
331 (22,2%) функціонують понад 20 років. Значна кількість котлів на зразок НІІСТУ-5,
«Універсал», «Мінськ» тощо застаріла та ма- лоефективна, з коефіцієнтом корисної дії май- же 65—75% ( на газі) і 70% — ( на вугіллі).
Не відповідає вимогам експлуатації і тех- нічний стан теплових мереж. Із них 4 600 км у двотрубному обчисленні (або 11,6%) пере- бувають в аварійному стані, внаслідок чого щорічні втрати теплової енергії сягають 10%. Теплогідроізоляція на теплових мережах зас- таріла, отже, неефективна; їхня загальна зно- шеність дорівнює 70%.
Попри поступове зменшення питомих вит- рат палива на вироблення теплової енергії, вони ще надто високі (понад 180–190 кг у. п. на 1 Гкал теплоти) замість 140—150 кг у. п., як у розвинених країнах.
У соціальному плані ситуація не краща. Часто порушуються терміни початку і завер- шення опалювального сезону, послуги з теп- лопостачання надаються з відхиленням від нормативних вимог. В окремих регіонах гаря- ча вода подається лише у зимовий період, а в багатьох містах взагалі немає централізовано- го гарячого водопостачання. Тільки майже 50% населення доступні послуги централізо- ваного постачання тепла та гарячої води.
Таким чином, у житлово-комунальній теп- лоенергетиці України виникла ціла сув’язь техніко-технологічних, екологічних, еконо- мічних та соціальних проблем.
Тому завдання комплексної модернізації комунальної теплоенергетики є надзвичайно актуальним для держави, оскільки така модер- нізація підвищить її енергетичну безпеку.
Пріоритетними напрямами розвитку кому- нальної та промислової теплоенергетики є:
розробка і впровадження нових котлоаг-
регатів, технологій комбінованого вироб- ництва тепла та електроенергії (когенера- ція);
застосування технологій та обладнання для
утилізації теплоти відхідних димових газів;
залучення нетрадиційних і відновлюваних
джерел енергії, місцевих паливно-енерге- тичних ресурсів;
широке використання приладів, систем контролю, автоматизації і керування енер- гетичними об’єктами (приклади відповід- них розробок, здійснених ІТТФ НАН Ук- раїни, представлені на постійно діючій тут виставці).
Кардинальні зміни у теплоенергетиці та опалювальних системах неможливі без ос- воєння серійного виробництва основних видів сучасного обладнання, зокрема котлів. Інститутом технічної теплофізики НАН Ук- раїни розроблено високоефективні опалю- вальні котли потужністю від 0,63 до 2 МВт, які вже є у серійному виробництві.
Останніми роками посилюються тенден- ції децентралізації енергетики. Одна з таких тенденцій — когенерація, а саме — створення малих теплоелектроцентралей (міні-ТЕЦ ) малої і середньої потужності з використан- ням сучасних газотурбінних і газопоршне- вих двигунів як надбудов над існуючими ко- тельнями, технологічними печами у муні- ципальній та промисловій теплоенергетиці. Така технологія виробництва теплоти й електроенергії з термодинамічного погляду ефективніша порівняно з тим, коли елект- роенергія генерується на електростанціях, а теплопостачання забезпечують котельні. Окрім того, створюються нові маневрені по- тужності.
Якщо традиційні установки комбінованого виробництва енергії — ТЕЦ — мають коефіці- єнт корисного використання палива 75—78%, то когенераційні установки на базі теплофіка- ційних котелень — 90—92%. Необхідні капі- таловкладення — 300—600 дол. США на 1 кВт встановленої потужності. Термін їх окупності всього 2—4 роки, введення в експлуатацію — 1—1,5 року. Така технологія виробництва елек- троенергії може дати Україні до 16 млн кВт електричних потужностей. Реалізувати ці проекти слід з техніко-економічним обґрун- туванням для конкретних умов та комплекс- ним розв’язанням проблем підвищення ефек- тивності роботи котла.
На рівні сучасних світових технологій ко- генерація розглядається і «як найважливіший захід кліматичної політики». Рада міністрів ЄС прийняла рішення сприяти подвоєнню обсягу виробництва енергії за допомогою ко- генерації з 9% у 1994 р. до 18% — у 2010 р. Це зменшить викиди двооксиду вуглецю (основ- ного компонента парникових газів) приблиз- но на 150 млн т щорічно. Уряд США планує подвоїти виробництво енергії з використан- ням цієї технології.
На думку російських учених-енергетиків,
упродовж найближчих 10 років когенерація може стати незалежним напрямом розвит- ку в електроенергетиці і створити умови для її децентралізації. Для РАТ «ЄЕС Росії» це зменшило б витрати природного газу на 25—30 млрд м3 на рік (приблизно більше тре- тини використаного в Україні у 2003 р.).
Упродовж 2000—2004 років на вітчизняних промислових підприємствах упроваджено когенераційні установки з різним типом над- будов загальною потужністю 250 МВт. За участю ІТТФ НАН України введено в дію когенераційну установку на ВАТ «Госто- мельський склозавод» — три поршневих дви- гуни-електрогенератори включені як надбу- дови перед котлом ДКВР—6,5/13. У Сімфе- рополі (завод «Фіолент») фірмою «Налим» у рамках інноваційного проекту технологіч- ного парку «Інститут технічної теплофізики» споруджено когенераційну установку потуж- ністю 1 МВт на базі котла-утилізатора з над- будовою дизель-генератора.
Використання нетрадиційних відновлюва- них джерел енергії (НВДЕ) та вторинних енергоресурсів є важливим стратегічним на- прямом розвитку енергетики в Україні. Це дасть можливість:
підвищити рівень енергетичної безпеки за ра-
хунок заміщення органічного палива НВДЕ у паливно-енергетичному балансі країни;
знизити негативний вплив на довкілля,
прискорити розв’язання локальних і гло- бальних екологічних проблем;
створити нові ринки товарів і послуг — ви- сокотехнологічне обладнання, робочі місця тощо;
збільшити використання сировини для неенергетичного споживання.
Основними перевагами НВДЕ є їхня неви- черпність та екологічна чистота, що сприяє оздоровленню довкілля і не призводить до зміни енергетичного балансу на планеті.
Загальний річний технічно доступний енергетичний потенціал відновлюваних дже- рел енергії України — близько 79 млн т у. п., зокрема 63 млн т — за рахунок освоєння аль- тернативних джерел енергії, 16 млн т — зав- дяки використанню позабалансових (вто- ринних) джерел енергії.
Перспективними напрямами розвитку НВДЕ у нашій країні є:
біоенергетика;
використання торфу;
видобуток й утилізація шахтного метану;
освоєння економічно доцільного гідропо- тенціалу малих річок України;
застосування біодизельного палива з рап- су та сої.
Інститут технічної теплофізики НАН Ук- раїни має низку проектів з використання не- традиційних енергоресурсів, які вже апробо- вані у промисловості.
Назріла необхідність широкого впроваджен- ня теплонасосного теплопостачання. Викорис- тання теплових насосів дає змогу досить ефек- тивно залучати у паливно-енергетичний баланс країни низькопотенційну теплоту (як при- родного середовища, так і промислових викидів). Екологічні та економічні переваги тепло- насосних систем (ТНС) давно і надійно дове- дені практикою їх використання у промис- лово розвинених країнах світу. Як вважають зарубіжні фахівці, теплові насоси у найближ- чій перспективі широко застосовуватимуть- ся у системах теплопостачання і теплотехно-
логічних процесах.
Масове виробництво і впровадження теп- лових насосів налагоджено у США, Японії, Німеччині, Франції, Швеції, Данії, Австрії,
Румунії, Канаді та інших країнах. Тільки у Сполучених Штатах їх виробляють 60 фірм. На початок 90-х років тут встановили близь- ко 6 млн теплових насосів, які охоплюють майже 30% житлових комерційних будівель країни. Загальна кількість ТНС у Японії на початку 90-х сягнула 8 млн штук. У Німеч- чині системами теплонасосного теплопоста- чання охоплено 1,8 млн квартир; у Нідерлан- дах діють 90 газомоторних ТНС загальною потужністю 48 МВт; у Швеції виробництво ТНС налагодили майже 40 компаній і фірм, орієнтованих на застосування потужних теп- лонасосних систем (теплопродуктивністю до 40 МВт), зокрема призначених для центра- лізованого теплопостачання житлових ра- йонів і великих промислових об’єктів. Тут діють близько 100 ТНС продуктивністю по- над 1 МВт. Їхня загальна теплопродук- тивність перевищує 1 200 МВт.
Сьогодні в Україні практично не виробля- ють теплонасосне обладнання. Водночас уже з 70-х років науково-технічні розробки такого обладнання існують в ІТТФ НАН України, де було створено ТНС потужністю 9 МВт, яка випускалася в Росії (м. Пенза). Реалізовувати ТНС сьогодні можуть Сумський машинобуді- вний завод ім. Фрунзе, Мелітопольський ком- пресорний, Одеський завод холодильного ма- шинобудування та ін. Для відпрацювання технології виготовлення основних вузлів до- цільно розглянути питання про придбання теплонасосного обладнання іноземних фірм.
Отже, передбачені в рамках цього напря- му роботи мають (з використанням вітчиз- няних розробок і виробничих потужностей) забезпечити до 2010 р. спорудження демон- страційних дослідно-промислових установок та їх освоєння, а починаючи з 2011 р. — орга- нізацію серійного виробництва основного і допоміжного обладнання промислових та комунально-побутових ТНС.
В ІТТФ НАН України виконано цикл дослі- джень і розроблено проект щодо використан- ня сонячної енергії для комунального теплопо- стачання на базі ґрунтового акумулювання теп-
лоти. У теплий період року ( 180 днів) тепла вода від сонячних колекторів закачується у ґрунтові теплообмінники (бурові свердловини глибиною 50—150 м) і впродовж опалювально- го сезону ( 180 днів) викачується з ґрунту. Для підтримання необхідного температурного по- тенціалу при розрядці акумулятора викорис- товуються теплові насоси (витрати електрое- нергії — не більше 8 %).
Одним з ключових напрямів науково-тех- нічної діяльності нашого інституту є розви- ток теорії переносу теплоти і речовини та створення на цій фундаментальній основі міжгалузевих енергоресурсозберігальних, екологічно чистих, високоінтенсивних тех- нологій та обладнання.
Технологічні параметри великої кількості виробничих процесів, їхні енергетичні ККД, швидкість перебігу, ступінь використання си- ровини, екологічні показники здебільшого визначаються тим, як організовані процеси пе- ренесення тепла та речовини.
Зазвичай саме тепломасообмін лімітує і хіміко-технологічні процеси, оскільки швид- кість самих хімічних реакцій на кілька по- рядків вища, ніж швидкість підведення і відве- дення реагуючих речовин, теплової енергії і каталізаторів у зону реакції та відведення її продуктів.
Упродовж останніх двадцяти років в ІТТФ НАН України активно розвивається комп- лекс досліджень, об’єднаних єдиною концеп- цією щодо тепломасообмінних процесів та гідродинаміки у рідких гетерогенних дисперс- них середовищах із застосуванням методу дискретно-імпульсного введення енергії в такі середовища. Це потрібно для багатора- зової інтенсифікації у них процесів міжфаз- ної взаємодії та диспергування з одночасним різким зниженням енерговитрат.
Тепломасообмінні технології, створені в інституті, впроваджені у харчовій, хімічній, електротехнічній, коксохімічній, нафтогазо- добувній, металургійній та інших галузях промисловості. Здійснено більше двохсот таких розробок.
За умов гострого дефіциту енергоресурсів проблеми оптимізації виробництва, передачі і використання теплоти на різних об’єктах ста- ли надзвичайно актуальними. Забезпечення контролю ефективності на всіх трьох етапах
— від виробництва теплоти, її передачі до спо- живання — неможливе без контрольно-вимі- рювальної апаратури. У розширення номенк- латури бази приладів вагомий внесок зробив ІТТФ НАН України, де теплофізичне прила- добудування є одним із ключових напрямів. Тут інститут плідно співпрацює з колектив- ним малим підприємством «Промел».
На базі первинних перетворювачів тепло- вих величин створено прилади, які можна умовно розділити на чотири основні групи:
вимірювачі теплових потоків і температу-
ри (стрілкові та цифрові з автономним живленням);
прилади для вимірювання потоків тепло-
вого випромінювання;
пристрої для контролю різноманітних теп- лових параметрів і станів;
прилади для вимірювання теплофізичних
характеристик речовин та матеріалів.
Серед розмаїття приладів, створених за останнє десятиріччя, домінують виготовлені для теплоенергетики. За їхнюю допомогою вимірюють теплотехнічні параметри і харак- теристики, без інформації про які не можна якісно підвищувати енергоефективність підприємств паливно-енергетичного комп- лексу та будівельної індустрії.
Для забезпечення роботи теплогенерую- чих підприємств в інституті розроблено при- лади, призначені для контролю якості пали- ва та його згоряння. Це — калориметри для вимірювання теплоти згоряння всіх видів органічного палива, аналізатори якості зго- ряння палива в котлоагрегатах з концентрації продуктів недопалу у димових газах, прила- ди контролю фізико-технічних характерис- тик параметрів котлоагрегатів. Їх упрова- дження дає змогу уточнити ціну залежно від якості палива, що порівнюється; підвищити ККД котлоагрегату і заощадити до 5% пали-
ва завдяки оптимізації роботи котлоагрега- ту. У масштабах України у перерахунку на умовне паливо це щорічно зекономить до 500 тис. т у. п. Для ефективності роботи під- приємств з транспортування теплоти створе- но прилади, призначені для визначення ло- кальних теплових втрат крізь ізоляцію тру- бопроводів, малих перепадів температури теплоносія на довгих ділянках теплотрас, інтегральних і приведених до одиниці довжи- ни трубопроводу тепловтрат на магістраль- них теплотрасах за будь-якої пори року і без відключення споживачів.
На етапі споживання теплоти важливо за- безпечувати мінімальні втрати тепла через різні огороджувальні конструкції будівель, споруд, обладнання. Для контролю таких теплових втрат були створені як малогаба- ритні переносні цифрові вимірювачі тепло- вих потоків і температур, так і комп’ютери- зовані інформаційно-вимірювальні комплек- си для роботи у лабораторних і натурних умовах. Ці засоби вимірювання вже визнані у будівельній індустрії, у різних сертифіка- ційних випробуваннях.
Кожен перетворювач теплового потоку (ПТП) або прилад атестується Українським центром стандартизації, метрології і серти- фікації як робочий засіб вимірювання тепло- вого потоку і теплофізичних характеристик. В інституті також розроблені теоретичні, метрологічні і технологічні засади вимірю- вання теплових величин за допомогою ПТП, які дали можливість створити понад 155 ти- пів теплофізичних приладів, що застосову- ються для оптимізації режимів роботи енергообладнання, всебічного контролю з метою зниження теплових втрат, економії паливних ресурсів та поліпшення екологі- чних показників. Нині вже впроваджено понад 17 тис. перетворювачів, приладів на їх основі й інформаційно-вимірювальних
комплексів.
Як відомо, енергетичні ресурси Землі уможливлюють одержання переважно гід- равлічної і теплової енергії. Якщо процеси
отримання гідравлічної енергії та її викори- стання можна вважати порівняно нешкідли- вими для навколишнього середовища, то цьо- го не скажеш про теплову енергію. Більшість методів її добування та перетворення на інші види, зокрема на електричну енергію, неми- нуче призводять до скидання забруднюваль- них речовин у водні джерела та виділення теплоти в атмосферу .
Паливоспалювальні установки для промис- ловості та житлово-побутового сектору є ос- новними джерелами надходження у повітря двооксиду вуглецю (теплове забруднення), окису вуглецю, оксидів азоту і канцерогенних вуглеводнів. Невисокі (порівняно з ТЕЦ) ди- мові труби у промисловій енергетиці, недоско- налість обладнання та процесів спалювання, відсутність виробництв газоочисного облад- нання ще більше ускладнюють ситуацію.
Усі методи зменшення викидів токсичних сполук можна поділити на дві групи: техно- логічні, що діють у процесах спалювання, і методи очищення газових викидів від низки шкідливих інгредієнтів.
Технічні характеристики очисного облад- нання сьогодні дають змогу знизити викиди у 10—100 разів до безпечних (допустимих) рівнів. Але для модернізації та введення в дію нових, екологічно чистих потужностей не- обхідні великі фінансові витрати.
Тому кожна тонна заощадженого палива — це зменшення десятків кілограмів викидів і 1,5—3 т двооксиду вуглецю (парникового газу) (таблиця).
Сьогодні в Україні майже 35% природно- го газу використовується комунальною енер- гетикою (теплопостачання населенню), ще близько 10% — для аналогічних потреб про- мисловості. Загалом частка газу у вироб- ництві тепла сягає 45%. Теплоенергетичні підприємства нині технічно і технологічно занедбані. Через це у процесі виробництва, транспортування та кінцевого використання теплової енергії загальні втрати становлять понад 50—55 %, що спричинює істотні (май- же вдвічі) перевитрати природного газу на
теплопостачання. Тому завдання програми комплексної модернізації комунальної та промислової теплоенергетики є надзвичай- но злободенними. Ефективною технічною і технологічною основою модернізації можуть бути такі напрями:
використання сучасних вітчизняних газо-
споживальних котлоагрегатів тепловою потужністю від 0,5 до 3,15 МВт з ККД 92—94%, котрі заощаджують споживання газу на 13—17%;
упровадження котлоагрегатів тепловою
потужністю від 0,3 до 1,5 МВт, які експлу- атуються на біомасі з ККД 85%;
освоєння когенераційних технологій
спільного виробництва теплової та елект- ричної енергії, котрі підвищують ко- ефіцієнт використання газу на 10%;
застосування технології глибокої утилі-
зації теплоти відхідних димових газів, що дасть змогу збільшити коефіцієнт викори- стання палива на 10—15%;
упровадження сучасних теплоенергетич-
них приладів, систем контролю, керуван- ня й автоматизації процесів виробництва і транспорту теплової енергії, що допомо- жуть економити до 2—5 % природного газу. Загалом реалізація цих заходів у кому-
нальній теплоенергетиці України (середній період їх окупності не більше трьох років) може дати річну економію споживання при- родного газу до 15—22% або його заощад- ження від 6 млрд м3 (реалістичний сценарій) до 7,5 млрд м3 на рік (оптимістичний сцена- рій). Застосування сучасних теплоізольова- них труб для транспорту тепла може спри- яти заощадженню ще близько 1 млрд м3 газу на рік.
Важливим напрямом у теплоенергетиці є скорочення споживання комерційного при- родного газу комунальною енергетикою краї- ни за рахунок:
виробництва та активного залучення у па-
ливні ресурси біогазу, газу звалищ відходів, шахтного метану, доменного, мартенів- ського і супутнього газу нафтодобування,
1 2
скачати
Я
к відомо, Україна належить до країн, тільки частково забезпечених власними енергоресурсами. Її енергетична залежність від імпортних поставок органічного палива з урахуванням умовно первинної ядерної енер- гії упродовж 2000—2004 років становила по- над 60% від загальних обсягів використову- ваного палива. Імпортується здебільшого природний газ, світова ціна якого зростає і, на думку фахівців, зростатиме у найближчому майбутньому (до 600 дол. США за 1000 м3 у
2015 р.).
На сучасному етапі однією з основних про- блем економіки України є висока енергоєм- ність ВВП ( 0,89 кг у. п. — умовного палива) на 1 дол. США виробленої продукції). Це у три–п’ять разів перевищує показники розви- нених країн.
Внаслідок надмірної енергоємності основ- них галузей промисловості, орієнтованих здебільшого на експорт (передовсім металур- гії та хімії), значна частина валютних надхо- джень спрямовується на оплату імпортова-
65
4
3
2
1
Світове споживання енергетичних ресурсів, млн т нафтового еквіваленту
Рис.1.Енергоефективність — глобальний енергетич- ний ресурс: 1 — енергозбереження; 2 — нафта; 3 — вугілля; 4 — природний газ; 5 — біомаса і відновлю- вальні джерела енергії; 6 — ядерна енергія
них енергоресурсів. Такий показник енерго- ємності об’єктивно знижує конкурентоспро- можність вітчизняного виробництва і лягає важким тягарем на національну економіку.
За існуючих показників енергоємності ВВП та інтенсивного розвитку економіки об- сяги споживання енергоресурсів стануть та- кими, що не буде змоги задовольнити попит на них.
Тому енергозбереження та ефективність енергоспоживання мають розглядатись як найважливіший додатковий енергоресурс України, не менш вагомий, аніж нафта і газ. Розвинені країни вже давно визнали енерго- ефективність глобальним енергоресурсом (рис. 1). Енергозбереження — це також най- оптимальніший спосіб зниження техноген- ного навантаження на довкілля.
Світовий досвід підтверджує, що витра- ти коштів на енергозберігальні заходи в 2,5— 3 рази ефективніші, ніж вкладання їх у будів- ництво нових енергогенеруючих потужнос- тей. Тому в умовах інвестиційних обмежень енергоощадливий шлях розвитку вітчизня- ної економіки є найбільш раціональним.
Динаміка підвищення енергетичної ефек- тивності національної економіки визначається її структурною перебудовою і технологічним прогресом. Структурний фактор відображає вплив структурних змін у галузевій або між- галузевій діяльності на обсяги споживання палива та енергії, а технологічний — вплив технологічного (технічного) стану та рівня обладнання на обсяги споживання енергоре- сурсів у процесі виробництва продукції (по- слуг). Структурна складова потенціалу енер- гозбереження може компенсувати близько 40% необхідного зростання енерговикорис- тання, а технологічна (технічна) — майже 60% (рис. 2).
млн т у. п.
Рис.2.Розрахункова динаміка потреб у паливно-енер- гетичних ресурсах з урахуванням енергозбереження під впливом структурного і технологічного факторів:
динаміка розрахункових потреб ПЕР за енергоєм- ності ВВП на рівні 2000 р. (без енергозбереження); структурна перебудова економіки компенсує 40%, а техніко-технологічне переоснащення — 60% не- обхідного приросту енергозбереження; динаміка розрахункових потреб з урахуванням енергозбереження за структурної перебудови і тех- ніко-технологічного переоснащенняЯкщо оцінювати потенціали енергозбере- ження у секторах економіки України, то слід визнати, що не електроенергетика («велика енергетика») має найбільший потенціал у галузі енергозбереження (вона споживає 22— 23% котельно-пічного палива, яке використо- вується в країні), а промислова, житлово-кому- нально-побутова теплоенергетика і тепло- техніка (споживається близько 70 % такого палива) (рис. 3). Саме в цих галузях ПЕК зосе- реджено основний потенціал збереження енер- горесурсів, передусім природного газу. Водно- час тут і витрати на заходи із заощадження енергії нижчі, ніж в електроенергетиці.
Дуже привабливою є ідея використання для теплопостачання електроенергії атомних електростанцій як альтернативи природному газу. Але сьогодні немає однозначної відповіді на низку запитань. Чи варто нам йти цим шля- хом, якщо ми й надалі купуватимемо ядерне паливо? Якою буде собівартість електроенер- гії на новозбудованих атомних електростанці- ях? Скільки років знадобиться Україні, щоб
створити якісно нову індустрію для обігріван- ня житлових і виробничих будівель?
Поки розв’язуватимуться ці проблеми і споруджуватимуться нові атомні станції, го- ловними постачальниками тепла будуть ко- тельні і ТЕЦ. Це і визначає ключові завдан- ня енергозбереження на середньострокову перспективу.У застрахованій від криз й екологічно ощад- ливій енергетичній політиці необхідно врахову- вати, як мінімум, чотири основні принципи:
має використовуватися пріоритетний по-
тенціальний екологічно ощадливий енер- горесурс — економія енергії (енергоефек- тивність) ;
для енергопостачання слід задіяти техно-
логії, які оптимально використовують теп- лоту спалювання палива і теплоту енерго- носіїв;
потрібно в кілька разів збільшувати темпи
залучення нетрадиційних відновлюваних енергоресурсів;
енергогенеруючі установки необхідно ос-
млн т у. п.
нащувати сучасного технологічного рівня пристроями для вловлювання та нейтралі- зації шкідливих викидів. Рис.3.Структура використання котельно-пічного палива: непромисловий сектор; “велика енергетика” (електроенергетика); “мала енергетика” (промисловість, житлово-кому- нальне господарство); всього котельно-пічного паливаЗа умов обмеження коштів у паливно- енергетичному комплексі України найближ- чим часом не вдасться спорудити потужні капіталомісткі об’єкти енергетики довготри- валого будівництва (для цього потрібно 8— 10 років). Необхідно орієнтуватися на реалі- зацію інноваційних проектів із залученням вітчизняних та іноземних інвестицій для створення сучасних конкурентоспроможних, швидкоокупних, енергоефективних й енерго- зберігальних екологічно чистих технологій та установок, що потребують порівняно невели- ких капіталовкладень і термінів будівницт- ва (не більше 2—3 років).
Досвід розробки і впровадження таких тех-
нологій та обладнання є в Інституті технічної теплофізики (ІТТФ) НАН України, інших ус- тановах Відділення фізико-технічних про- блем енергетики НАН України, Національ- ному технічному університеті України «КПІ» тощо. Випробувані у промислових умовах но- ві технології, обладнання, вимірювальні при- лади та системи керування спроможні швид- ко забезпечити технічне переобладнання дію- чих і спорудження нових об’єктів теплоенер- гетики з істотним підвищенням ефективності енергогенерування та енерговикористання і поліпшенням екологічних показників.
Однією з галузей, яка потребує комплекс- ної модернізації, є комунальна теплоенерге- тика. Саме житлово-комунальне господар- ство стосується кожної людини, впливає на соціально-економічні відносини в регіонах і країні загалом, має величезний потенціал енергозбереження.
Нині комунальна теплоенергетика перебу- ває у кризовому стані, спричиненому мораль- ним і фізичним спрацюванням теплового об- ладнання. За даними Держкомстату України, у цій галузі на підприємствах усіх форм влас- ності та відомчого підпорядкування експлуа- тується 26 430 котелень, загальний технічний
стан яких є критичним. Із 64 726 котлів 14
331 (22,2%) функціонують понад 20 років. Значна кількість котлів на зразок НІІСТУ-5,
«Універсал», «Мінськ» тощо застаріла та ма- лоефективна, з коефіцієнтом корисної дії май- же 65—75% ( на газі) і 70% — ( на вугіллі).
Не відповідає вимогам експлуатації і тех- нічний стан теплових мереж. Із них 4 600 км у двотрубному обчисленні (або 11,6%) пере- бувають в аварійному стані, внаслідок чого щорічні втрати теплової енергії сягають 10%. Теплогідроізоляція на теплових мережах зас- таріла, отже, неефективна; їхня загальна зно- шеність дорівнює 70%.
Попри поступове зменшення питомих вит- рат палива на вироблення теплової енергії, вони ще надто високі (понад 180–190 кг у. п. на 1 Гкал теплоти) замість 140—150 кг у. п., як у розвинених країнах.
У соціальному плані ситуація не краща. Часто порушуються терміни початку і завер- шення опалювального сезону, послуги з теп- лопостачання надаються з відхиленням від нормативних вимог. В окремих регіонах гаря- ча вода подається лише у зимовий період, а в багатьох містах взагалі немає централізовано- го гарячого водопостачання. Тільки майже 50% населення доступні послуги централізо- ваного постачання тепла та гарячої води.
Таким чином, у житлово-комунальній теп- лоенергетиці України виникла ціла сув’язь техніко-технологічних, екологічних, еконо- мічних та соціальних проблем.
Тому завдання комплексної модернізації комунальної теплоенергетики є надзвичайно актуальним для держави, оскільки така модер- нізація підвищить її енергетичну безпеку.
Пріоритетними напрямами розвитку кому- нальної та промислової теплоенергетики є:
розробка і впровадження нових котлоаг-
регатів, технологій комбінованого вироб- ництва тепла та електроенергії (когенера- ція);
застосування технологій та обладнання для
утилізації теплоти відхідних димових газів;
залучення нетрадиційних і відновлюваних
джерел енергії, місцевих паливно-енерге- тичних ресурсів;
широке використання приладів, систем контролю, автоматизації і керування енер- гетичними об’єктами (приклади відповід- них розробок, здійснених ІТТФ НАН Ук- раїни, представлені на постійно діючій тут виставці).
Кардинальні зміни у теплоенергетиці та опалювальних системах неможливі без ос- воєння серійного виробництва основних видів сучасного обладнання, зокрема котлів. Інститутом технічної теплофізики НАН Ук- раїни розроблено високоефективні опалю- вальні котли потужністю від 0,63 до 2 МВт, які вже є у серійному виробництві.
Останніми роками посилюються тенден- ції децентралізації енергетики. Одна з таких тенденцій — когенерація, а саме — створення малих теплоелектроцентралей (міні-ТЕЦ ) малої і середньої потужності з використан- ням сучасних газотурбінних і газопоршне- вих двигунів як надбудов над існуючими ко- тельнями, технологічними печами у муні- ципальній та промисловій теплоенергетиці. Така технологія виробництва теплоти й електроенергії з термодинамічного погляду ефективніша порівняно з тим, коли елект- роенергія генерується на електростанціях, а теплопостачання забезпечують котельні. Окрім того, створюються нові маневрені по- тужності.
Якщо традиційні установки комбінованого виробництва енергії — ТЕЦ — мають коефіці- єнт корисного використання палива 75—78%, то когенераційні установки на базі теплофіка- ційних котелень — 90—92%. Необхідні капі- таловкладення — 300—600 дол. США на 1 кВт встановленої потужності. Термін їх окупності всього 2—4 роки, введення в експлуатацію — 1—1,5 року. Така технологія виробництва елек- троенергії може дати Україні до 16 млн кВт електричних потужностей. Реалізувати ці проекти слід з техніко-економічним обґрун- туванням для конкретних умов та комплекс- ним розв’язанням проблем підвищення ефек- тивності роботи котла.
На рівні сучасних світових технологій ко- генерація розглядається і «як найважливіший захід кліматичної політики». Рада міністрів ЄС прийняла рішення сприяти подвоєнню обсягу виробництва енергії за допомогою ко- генерації з 9% у 1994 р. до 18% — у 2010 р. Це зменшить викиди двооксиду вуглецю (основ- ного компонента парникових газів) приблиз- но на 150 млн т щорічно. Уряд США планує подвоїти виробництво енергії з використан- ням цієї технології.
На думку російських учених-енергетиків,
упродовж найближчих 10 років когенерація може стати незалежним напрямом розвит- ку в електроенергетиці і створити умови для її децентралізації. Для РАТ «ЄЕС Росії» це зменшило б витрати природного газу на 25—30 млрд м3 на рік (приблизно більше тре- тини використаного в Україні у 2003 р.).
Упродовж 2000—2004 років на вітчизняних промислових підприємствах упроваджено когенераційні установки з різним типом над- будов загальною потужністю 250 МВт. За участю ІТТФ НАН України введено в дію когенераційну установку на ВАТ «Госто- мельський склозавод» — три поршневих дви- гуни-електрогенератори включені як надбу- дови перед котлом ДКВР—6,5/13. У Сімфе- рополі (завод «Фіолент») фірмою «Налим» у рамках інноваційного проекту технологіч- ного парку «Інститут технічної теплофізики» споруджено когенераційну установку потуж- ністю 1 МВт на базі котла-утилізатора з над- будовою дизель-генератора.
Використання нетрадиційних відновлюва- них джерел енергії (НВДЕ) та вторинних енергоресурсів є важливим стратегічним на- прямом розвитку енергетики в Україні. Це дасть можливість:
підвищити рівень енергетичної безпеки за ра-
хунок заміщення органічного палива НВДЕ у паливно-енергетичному балансі країни;
знизити негативний вплив на довкілля,
прискорити розв’язання локальних і гло- бальних екологічних проблем;
створити нові ринки товарів і послуг — ви- сокотехнологічне обладнання, робочі місця тощо;
збільшити використання сировини для неенергетичного споживання.
Основними перевагами НВДЕ є їхня неви- черпність та екологічна чистота, що сприяє оздоровленню довкілля і не призводить до зміни енергетичного балансу на планеті.
Загальний річний технічно доступний енергетичний потенціал відновлюваних дже- рел енергії України — близько 79 млн т у. п., зокрема 63 млн т — за рахунок освоєння аль- тернативних джерел енергії, 16 млн т — зав- дяки використанню позабалансових (вто- ринних) джерел енергії.
Перспективними напрямами розвитку НВДЕ у нашій країні є:
біоенергетика;
використання торфу;
видобуток й утилізація шахтного метану;
освоєння економічно доцільного гідропо- тенціалу малих річок України;
застосування біодизельного палива з рап- су та сої.
Інститут технічної теплофізики НАН Ук- раїни має низку проектів з використання не- традиційних енергоресурсів, які вже апробо- вані у промисловості.
Назріла необхідність широкого впроваджен- ня теплонасосного теплопостачання. Викорис- тання теплових насосів дає змогу досить ефек- тивно залучати у паливно-енергетичний баланс країни низькопотенційну теплоту (як при- родного середовища, так і промислових викидів). Екологічні та економічні переваги тепло- насосних систем (ТНС) давно і надійно дове- дені практикою їх використання у промис- лово розвинених країнах світу. Як вважають зарубіжні фахівці, теплові насоси у найближ- чій перспективі широко застосовуватимуть- ся у системах теплопостачання і теплотехно-
логічних процесах.
Масове виробництво і впровадження теп- лових насосів налагоджено у США, Японії, Німеччині, Франції, Швеції, Данії, Австрії,
Румунії, Канаді та інших країнах. Тільки у Сполучених Штатах їх виробляють 60 фірм. На початок 90-х років тут встановили близь- ко 6 млн теплових насосів, які охоплюють майже 30% житлових комерційних будівель країни. Загальна кількість ТНС у Японії на початку 90-х сягнула 8 млн штук. У Німеч- чині системами теплонасосного теплопоста- чання охоплено 1,8 млн квартир; у Нідерлан- дах діють 90 газомоторних ТНС загальною потужністю 48 МВт; у Швеції виробництво ТНС налагодили майже 40 компаній і фірм, орієнтованих на застосування потужних теп- лонасосних систем (теплопродуктивністю до 40 МВт), зокрема призначених для центра- лізованого теплопостачання житлових ра- йонів і великих промислових об’єктів. Тут діють близько 100 ТНС продуктивністю по- над 1 МВт. Їхня загальна теплопродук- тивність перевищує 1 200 МВт.
Сьогодні в Україні практично не виробля- ють теплонасосне обладнання. Водночас уже з 70-х років науково-технічні розробки такого обладнання існують в ІТТФ НАН України, де було створено ТНС потужністю 9 МВт, яка випускалася в Росії (м. Пенза). Реалізовувати ТНС сьогодні можуть Сумський машинобуді- вний завод ім. Фрунзе, Мелітопольський ком- пресорний, Одеський завод холодильного ма- шинобудування та ін. Для відпрацювання технології виготовлення основних вузлів до- цільно розглянути питання про придбання теплонасосного обладнання іноземних фірм.
Отже, передбачені в рамках цього напря- му роботи мають (з використанням вітчиз- няних розробок і виробничих потужностей) забезпечити до 2010 р. спорудження демон- страційних дослідно-промислових установок та їх освоєння, а починаючи з 2011 р. — орга- нізацію серійного виробництва основного і допоміжного обладнання промислових та комунально-побутових ТНС.
В ІТТФ НАН України виконано цикл дослі- джень і розроблено проект щодо використан- ня сонячної енергії для комунального теплопо- стачання на базі ґрунтового акумулювання теп-
лоти. У теплий період року ( 180 днів) тепла вода від сонячних колекторів закачується у ґрунтові теплообмінники (бурові свердловини глибиною 50—150 м) і впродовж опалювально- го сезону ( 180 днів) викачується з ґрунту. Для підтримання необхідного температурного по- тенціалу при розрядці акумулятора викорис- товуються теплові насоси (витрати електрое- нергії — не більше 8 %).
Одним з ключових напрямів науково-тех- нічної діяльності нашого інституту є розви- ток теорії переносу теплоти і речовини та створення на цій фундаментальній основі міжгалузевих енергоресурсозберігальних, екологічно чистих, високоінтенсивних тех- нологій та обладнання.
Технологічні параметри великої кількості виробничих процесів, їхні енергетичні ККД, швидкість перебігу, ступінь використання си- ровини, екологічні показники здебільшого визначаються тим, як організовані процеси пе- ренесення тепла та речовини.
Зазвичай саме тепломасообмін лімітує і хіміко-технологічні процеси, оскільки швид- кість самих хімічних реакцій на кілька по- рядків вища, ніж швидкість підведення і відве- дення реагуючих речовин, теплової енергії і каталізаторів у зону реакції та відведення її продуктів.
Упродовж останніх двадцяти років в ІТТФ НАН України активно розвивається комп- лекс досліджень, об’єднаних єдиною концеп- цією щодо тепломасообмінних процесів та гідродинаміки у рідких гетерогенних дисперс- них середовищах із застосуванням методу дискретно-імпульсного введення енергії в такі середовища. Це потрібно для багатора- зової інтенсифікації у них процесів міжфаз- ної взаємодії та диспергування з одночасним різким зниженням енерговитрат.
Тепломасообмінні технології, створені в інституті, впроваджені у харчовій, хімічній, електротехнічній, коксохімічній, нафтогазо- добувній, металургійній та інших галузях промисловості. Здійснено більше двохсот таких розробок.
За умов гострого дефіциту енергоресурсів проблеми оптимізації виробництва, передачі і використання теплоти на різних об’єктах ста- ли надзвичайно актуальними. Забезпечення контролю ефективності на всіх трьох етапах
— від виробництва теплоти, її передачі до спо- живання — неможливе без контрольно-вимі- рювальної апаратури. У розширення номенк- латури бази приладів вагомий внесок зробив ІТТФ НАН України, де теплофізичне прила- добудування є одним із ключових напрямів. Тут інститут плідно співпрацює з колектив- ним малим підприємством «Промел».
На базі первинних перетворювачів тепло- вих величин створено прилади, які можна умовно розділити на чотири основні групи:
вимірювачі теплових потоків і температу-
ри (стрілкові та цифрові з автономним живленням);
прилади для вимірювання потоків тепло-
вого випромінювання;
пристрої для контролю різноманітних теп- лових параметрів і станів;
прилади для вимірювання теплофізичних
характеристик речовин та матеріалів.
Серед розмаїття приладів, створених за останнє десятиріччя, домінують виготовлені для теплоенергетики. За їхнюю допомогою вимірюють теплотехнічні параметри і харак- теристики, без інформації про які не можна якісно підвищувати енергоефективність підприємств паливно-енергетичного комп- лексу та будівельної індустрії.
Для забезпечення роботи теплогенерую- чих підприємств в інституті розроблено при- лади, призначені для контролю якості пали- ва та його згоряння. Це — калориметри для вимірювання теплоти згоряння всіх видів органічного палива, аналізатори якості зго- ряння палива в котлоагрегатах з концентрації продуктів недопалу у димових газах, прила- ди контролю фізико-технічних характерис- тик параметрів котлоагрегатів. Їх упрова- дження дає змогу уточнити ціну залежно від якості палива, що порівнюється; підвищити ККД котлоагрегату і заощадити до 5% пали-
ва завдяки оптимізації роботи котлоагрега- ту. У масштабах України у перерахунку на умовне паливо це щорічно зекономить до 500 тис. т у. п. Для ефективності роботи під- приємств з транспортування теплоти створе- но прилади, призначені для визначення ло- кальних теплових втрат крізь ізоляцію тру- бопроводів, малих перепадів температури теплоносія на довгих ділянках теплотрас, інтегральних і приведених до одиниці довжи- ни трубопроводу тепловтрат на магістраль- них теплотрасах за будь-якої пори року і без відключення споживачів.
На етапі споживання теплоти важливо за- безпечувати мінімальні втрати тепла через різні огороджувальні конструкції будівель, споруд, обладнання. Для контролю таких теплових втрат були створені як малогаба- ритні переносні цифрові вимірювачі тепло- вих потоків і температур, так і комп’ютери- зовані інформаційно-вимірювальні комплек- си для роботи у лабораторних і натурних умовах. Ці засоби вимірювання вже визнані у будівельній індустрії, у різних сертифіка- ційних випробуваннях.
Кожен перетворювач теплового потоку (ПТП) або прилад атестується Українським центром стандартизації, метрології і серти- фікації як робочий засіб вимірювання тепло- вого потоку і теплофізичних характеристик. В інституті також розроблені теоретичні, метрологічні і технологічні засади вимірю- вання теплових величин за допомогою ПТП, які дали можливість створити понад 155 ти- пів теплофізичних приладів, що застосову- ються для оптимізації режимів роботи енергообладнання, всебічного контролю з метою зниження теплових втрат, економії паливних ресурсів та поліпшення екологі- чних показників. Нині вже впроваджено понад 17 тис. перетворювачів, приладів на їх основі й інформаційно-вимірювальних
комплексів.
Як відомо, енергетичні ресурси Землі уможливлюють одержання переважно гід- равлічної і теплової енергії. Якщо процеси
отримання гідравлічної енергії та її викори- стання можна вважати порівняно нешкідли- вими для навколишнього середовища, то цьо- го не скажеш про теплову енергію. Більшість методів її добування та перетворення на інші види, зокрема на електричну енергію, неми- нуче призводять до скидання забруднюваль- них речовин у водні джерела та виділення теплоти в атмосферу .
Паливоспалювальні установки для промис- ловості та житлово-побутового сектору є ос- новними джерелами надходження у повітря двооксиду вуглецю (теплове забруднення), окису вуглецю, оксидів азоту і канцерогенних вуглеводнів. Невисокі (порівняно з ТЕЦ) ди- мові труби у промисловій енергетиці, недоско- налість обладнання та процесів спалювання, відсутність виробництв газоочисного облад- нання ще більше ускладнюють ситуацію.
Усі методи зменшення викидів токсичних сполук можна поділити на дві групи: техно- логічні, що діють у процесах спалювання, і методи очищення газових викидів від низки шкідливих інгредієнтів.
Технічні характеристики очисного облад- нання сьогодні дають змогу знизити викиди у 10—100 разів до безпечних (допустимих) рівнів. Але для модернізації та введення в дію нових, екологічно чистих потужностей не- обхідні великі фінансові витрати.
Тому кожна тонна заощадженого палива — це зменшення десятків кілограмів викидів і 1,5—3 т двооксиду вуглецю (парникового газу) (таблиця).
Сьогодні в Україні майже 35% природно- го газу використовується комунальною енер- гетикою (теплопостачання населенню), ще близько 10% — для аналогічних потреб про- мисловості. Загалом частка газу у вироб- ництві тепла сягає 45%. Теплоенергетичні підприємства нині технічно і технологічно занедбані. Через це у процесі виробництва, транспортування та кінцевого використання теплової енергії загальні втрати становлять понад 50—55 %, що спричинює істотні (май- же вдвічі) перевитрати природного газу на
теплопостачання. Тому завдання програми комплексної модернізації комунальної та промислової теплоенергетики є надзвичай- но злободенними. Ефективною технічною і технологічною основою модернізації можуть бути такі напрями:
використання сучасних вітчизняних газо-
споживальних котлоагрегатів тепловою потужністю від 0,5 до 3,15 МВт з ККД 92—94%, котрі заощаджують споживання газу на 13—17%;
упровадження котлоагрегатів тепловою
потужністю від 0,3 до 1,5 МВт, які експлу- атуються на біомасі з ККД 85%;
освоєння когенераційних технологій
спільного виробництва теплової та елект- ричної енергії, котрі підвищують ко- ефіцієнт використання газу на 10%;
застосування технології глибокої утилі-
зації теплоти відхідних димових газів, що дасть змогу збільшити коефіцієнт викори- стання палива на 10—15%;
упровадження сучасних теплоенергетич-
них приладів, систем контролю, керуван- ня й автоматизації процесів виробництва і транспорту теплової енергії, що допомо- жуть економити до 2—5 % природного газу. Загалом реалізація цих заходів у кому-
нальній теплоенергетиці України (середній період їх окупності не більше трьох років) може дати річну економію споживання при- родного газу до 15—22% або його заощад- ження від 6 млрд м3 (реалістичний сценарій) до 7,5 млрд м3 на рік (оптимістичний сцена- рій). Застосування сучасних теплоізольова- них труб для транспорту тепла може спри- яти заощадженню ще близько 1 млрд м3 газу на рік.
Важливим напрямом у теплоенергетиці є скорочення споживання комерційного при- родного газу комунальною енергетикою краї- ни за рахунок:
виробництва та активного залучення у па-
ливні ресурси біогазу, газу звалищ відходів, шахтного метану, доменного, мартенів- ського і супутнього газу нафтодобування,
1 2