Курсовая работа: Вирішення глобальних енергетичних проблем на прикладі країн Європи
- суттєве потепління (за розрахунками викиди парникових газів вже викликали потепління на 0,600 С, а неприйняття відповідних запобіжних заходів може призвести до підвищення температури на 1,4 – 5,80С до кінця сторіччя, що матиме серйозні наслідки для економік та екосистем як ЄС, так і інших регіонів світу);
- недостатній розвиток конкурентоспроможних європейських енергетичних ринків (тільки існування таких ринків здатне забезпечити громадянам та підприємствам ЄС безпеку постачань та більш прийнятні ціни. Досягнення цієї мети потребує розвинутих взаємозв'язків, ефективного законодавства, встановлення та застосовування на практиці регуляторних рамок, в тому числі і правил співтовариства щодо конкуренції, але консолідація енергетичного сектору повинна мати ринкову природу).
Таким чином Зелена книга, визначивши шість ключових напрямків пошуку відповідей на сучасні виклики, націлює ЄС на створення та ефективну реалізацію спільної енергетичної політики. Сучасні виклики ставлять перед країнами ЄС передусім фундаментальне питання про їхню єдність щодо розробки нової, загальної Європейської стратегії в галузі енергетики, про готовність додержуватися головних принципів, на які спиратиметься така стратегія (сталість, конкурентоспроможність та безпека).
Подальше загострення проблем енергетичної безпеки змусило країни ЄС знову повернутися до проблем енергозабезпечення. Один з головних напрямів вирішення проблеми енергозабезпечення країн ЄС пов'язують з розвитком нетрадиційних та відновлюваних джерел енергії та високою енергоефективністю споживання. В той же час, такий аспект забезпечення енергетичної безпеки як диверсифікація джерел постачання енергії для Європи все ще не став головним. Не вирішено питання наскільки Європа повинна залежати від свого головного постачальника енергоресурсів – Росії. Частка "Газпрому" в енергозабезпеченні ЄС складає більше 25 %, в країнах колишнього СРСР вона сягає від 50 % до 100 % загальних національних потреб в природному газі. На даний час Європа задовольняє власні потреби в головних енергоресурсах за рахунок їх власного видобутку на 50 %, а до 2030 року передбачається що такий показник зменшиться до 35 %.
1.3 Енергетичні відносини країн Європи
Позиції європейських країн стосовно шляхів вирішення проблеми енергетичної залежності розходяться. Деякі країни, а це в першу чергу Німеччина, бажають як і раніше мати довгострокові контракти на постачання енергоресурсів з Росії. Інші країни вважають більш актуальним питання диверсифікації джерел постачання енергоресурсів, що дозволить їм мати більш сильні позиції у відносинах з Росією: "диверсифікація посилює позицію на перемовинах". Тим більше, що на думку дослідницької служби конгресу США [4], в останні роки Росія маніпулює потоками постачання нафти та газу, які спрямовані в Європу. Проблеми забезпечення енергетичної безпеки для країн СНД є достатньо складними та заплутаними. Значною мірою вони пов'язані з монопольною залежністю постачання ПЕР від Росії, яка склалася за часів СРСР. Подальші відносини відбуваються за двома головними варіантами.
Перший, пов'язаний з намаганнями країн споживачів енергоресурсів позбутися монопольної залежності від Росії. В більшості випадків така їх позиція призводить до значного підвищення цін на ПЕР, що постачаються з Росії, та певних обмежень щодо самих обсягів постачання. В умовах значного підвищення світових цін на головні ПЕР це є потужним ударом по економіці і політичних елітах таких країн. В той же час, такі дії мають не тільки ефект крайнього загострення відносин між країнами, які намагаються вийти з-під російського впливу, а можуть призвести до втрати політичних союзників. Це вже відбувається у відносинах між Росією та Азербайджаном, Грузією.
Інший можливий варіант енергетичних відносин пов'язаний з відмовою від економічних принципів їх побудови. Тобто будується таким чином, що саме політика визначає економіку (наприклад - Білорусь). В той же час, як показує досвід відносин між Росією і Білоруссю, штучне культивування таких непрозорих в економічному плані взаємовідносин веде в стратегічній перспективі до політичної нестабільності та до небажання (або навіть неспроможності) вирішувати конфлікти, що виникають, в тому числі і проблеми забезпечення енергетичної безпеки, на загальновизнаних економічних принципах. Ще одним негативним моментом таких відносин можна вважати поступову часткову, або повну втрату контролю над власними енергетичними ринками та енергетичними активами, в тому числі і транзитними активами.
Слід зазначити, що процеси, які відбуваються в більшості країн СНД, проходять в руслі поступового переходу до конкуренції в енергетичній сфері та поступового відходу країн від російського домінування. Росія, в свою чергу, шляхом масштабного будівництва нових транспортних шляхів постачання енергоресурсів, які минають будь-які транзитні країни, та поступовому розвитку технологій виробництва і транспортування зрідженого природного газу, вирішує проблему диверсифікації типів та джерел енергоресурсів.
Таким чином, і Росія, і інші пострадянські країни поступово приходять до визнання необхідності переходу енергетичних відносин до єдиних, прозорих економічних принципів енергетичних взаємовідносин, що можна вважати основою забезпечення енергетичної безпеки. Однак в більшості випадків такі процеси відбуваються достатньо складно, з намаганнями розв'язати протистояння не тільки економічними, а і політичними методами, що не сприяє підвищенню рівня енергетичної безпеки. В той же час, як показано в роботі [6], Росія і ЄС мають спільну позицію щодо забезпечення енергетичної безпеки, саме як спільної відповідальності залежних один від одного виробника та споживача енергоресурсів. Країни ЄС намагаються гарантувати таку відповідальність з боку Росії прямим доступом своїх компаній до її енергетичних активів та компенсувати його відповідними інвестиційними коштами, оскільки Росія бачить в цьому економічну неадекватність такого роду гарантій і вимагає прямого доступу до активів розподілу енергетичних потоків – доступу до внутрішніх енергетичних ринків країн ЄС, що, на її погляд, і повинно забезпечити високий рівень інтеграції Росії і ЄС. Але практика дій Росії щодо країн СНД (України та Білорусі) свідчить, що посилення енергозалежності породжує ще більшу кількість проблем, тобто, якщо за існуючого рівня взаємозалежності виникають загрози енергетичній безпеці, то при його підвищені уникнути їх тим більше неможливо.
2. Вирішення енергетичних проблем на прикладі країн Європи
2.1 Природне електропаливо Данії
Данія, одна з найдавніших держав Північної Європи. До її складу також входять Фар’єрські острови і Гренландія. Столиця держави - місто Копенгаген.
Площа Данії складає близько 43 тис. кв. км., а населяє її 5,12 млн. чоловік. Це одна з найменших європейських країн.
На кожного жителя Данії припадає 0,6 кВт встановленої потужності електростанцій. Іншими словами, країна посідає перше місце у світі за цим показником. Водночас у Данії розповсюджені технології з використанням екологічно чистих джерел енергії, які відновлюються у сільськогосподарському секторі. Інформація про їх розвиток міститься на веб-сайті Фолькецентру – першого в Данії демонстраційного центру відновлюваної енергетики.
Невеликими проектами в галузі поновлюваної енергетики (ПЕ) у сільськогосподарському секторі Данії вважаються такі, які передбачають використання біологічного газу та енергії вітру. Нині в країні також дуже актуальними є технології зі спалювання соломи, дерев’яних стружок і тріски для виробництва теплової енергії.
Біологічний газ. Установлена потужність енергетичних генераторів, здебільшого, коливається в межах від 200 до 500 кВт. Щоб агрегат працював, треба спалити близько 1500-2000 м3 біогазу щодня. На установках змонтовані великі цистерни обсягами від 600 до 1000 м3. За останні роки з’явилося дуже багато нових біогазових установок. Нині в Данії працюють близько 50 біогазових станцій.
Олія. Її виробництво для одержання палива посідає друге місце. Це нова для Данії галузь. У фермерів є спеціальні преси, за допомогою яких вони виготовляють концентрати cakes – корм для тварин. Спочатку з ріпаку одержують олію, а потім з відходів роблять концентрати. Таким чином, фермери вирощують рапс, переробляючи його, отримують концентрований корм і екологічно чисте паливо, яке використовують у системах опалення, а також для заправлення тракторів і автомобілів, що експлуатуються у фермерських господарствах.
Треба зауважити, що з ріпаку одержують не біодизельне паливо, а натуральну олію (НО). А для використання НО треба модифікувати дизельний двигун. Щоправда, відповідно до нових директив ЄС, застосування натурального палива біологічного походження вітається і широко пропагується.
Деревні гранули. Це комерційний продукт. Їх використовують у багатьох країнах. Гранули до Данії імпортують з Канади, Естонії, Білорусі. Також сировину постачають і з деяких датських заводів.
Деревна тріска. Спалюють її у великих печах (з таким матеріалом важче працювати на міні-агрегатах). Тепло використовується переважно для систем центрального опалення. Обігрівається не одна ферма чи будинок, а кілька. Гранули також роблять із деревного пилу, що утворюється при розпилюванні деревини на меблевих фабриках. Пил – дешевше паливо.
Датський уряд вважає, що знань і досвіду в застосуванні відновлюваних джерел енергії в країні накопичено досить і жодна подальша протекційна політика у цій сфері не потрібна. Скасовані всі програми з розробки технологій і застосування ВДЕ: уряд не вважає потрібним і далі займатися цим питанням. Причина дуже проста: він хоче реанімувати стару промисловість і зробити її лідером у виробництві енергії. Успіх же від застосування ВДЕ величезний і очевидний – половина потреби країни в електроенергії покривається якраз за рахунок їхньої роботи. Це означає, що незалежні виробники постачають нині половину всієї необхідної для країни електроенергії. У цьому і полягає проблема.
Крім того, успіх Данії в інших країнах може мати негативний ефект. Нові оператори, кооперативи й компанії, що виробляють електроенергію за рахунок ВДЕ, автоматично стають конкурентами компаній-монополістів. Останні втрачають половину своїх доходів та замовників, тому, природно, вони намагаються втримати свою частку на ринку будь-якими чином.
2.2 Сонячна енергія Іспанії
Іспанія розташована на південному заході Європи і займає приблизно 5/6 території Піренейського півострова, а також Балеарські та Пітиузькі острови в Середземному морі, Канарські - в Атлантичному океані. Площа країни - 503 тис. км2.
На сході і півдні країна омивається Середземним морем, на заході - водами Атлантичного океану.
Іспанія має сухопутні кордони з Францією, Португалією, Андоррою й англійською колонією Гібралтар. Країна знаходиться на перетині важливих морських і повітряних шляхів, що зв'язують Європу з Африканським і Американським континентами. Значна частина країни вкрита плоскогір'ями і гірськими хребтами, навколо яких розміщуються рівнини і низовини. Ліси займають тільки 10 % території Іспанії, що створює оптимальні умови для запровадженні і використання сонячної енергії.
У більшості людей сонячна електроенергетика асоціюється, насамперед, із сонячними фотоелектричними батареями. Однак уже багато років використовуються теплообмінні елементи із селективним світлопоглинальним покриттям. Речовини, що його утворюють, мають властивість поглинати практично всю спрямовану на них сонячну енергію (до 97%) при вкрай незначному власному тепловому випромінюванні (3-4%). Якщо ізолювати такий елемент від охолодження зовнішнім повітрям, то завдяки звичайному сонячному освітленню - неконцентрованому! - поверхня елемента здатна нагрітися до 200 0С і більше. Можливість теплообмінних елементів із селективним світлопоглинальним покриттям нагріватися до настільки високих температур відкриває широкі перспективи для створення сонячних парових "котлів" і на їхній основі - паротурбінних енергетичних установок. Інакше кажучи, подібні перетворювачі сонячного випромінювання можна використовувати для одержання водяної пари з параметрами, що дають змогу організувати ефективний термодинамічний цикл у звичайній паровій турбіні. Коефіцієнт корисної дії такої сонячної паротурбінної установки становить 15-20%, тобто, порівнянний із ККД фотоелектричних батарей. Водяна пара нагрівається при контакті з поглинальною оболонкою. Для водяної пари при атмосферному тиску на рівні моря температура насичення дорівнює 100 0С, тому водяна пара усередині балона при температурі 130-150 0С є перегрітою. Якщо в перегрітій водяній парі розпорошувати воду, вона випаровується. Саме таким простим і ефективним способом відбувається генерація пари усередині балона. Якщо в перегрітій водяній парі розпорошувати воду, вона випаровується. Саме таким простим і ефективним способом відбувається генерація пари усередині балона.
З балона пару гнучким паропроводом подають до парової турбіни, а, виходячи з турбіни, вона перетворюється в конденсаторі у воду. З конденсатора воду насосом знову подають усередину балона, де вона розпорошується й випаровується при контакті з перегрітою водяною парою. Гарячої водяної пари у балоні досить для безперебійної роботи парової турбіни в темний час доби. Через витрату пари й охолодження балона за ніч піднімальна сила аеростата зменшиться всього на 10-20%, що мало вплине на його висоту. У денний час у результаті нагрівання сонячним випромінюванням запас пари буде відновлюватися. Потужність турбогенератора можна змінювати протягом доби відповідно до потреб споживача. При діаметрі балона понад 100 м піднімальну силу водяної пари, що є усередині балона, досить для підіймання конструкції в повітря. Можливі кілька типів сонячних аеростатних електростанцій залежно від способу їхнього розміщення: