Введение
Введение
Основные проблемы, с которыми человечество вошло в XXI век – это энергетика и экология. Быстрое промышленное развитие группы стран северного полушария обеспечивалось интенсивным ростом выработки электрической и тепловой энергии. За последние 150 лет, с середины XIX век, население Земли возросло в 5 раз, а выработка энергии в 21 раз. Главным образом это произошло за счет роста добычи ископаемых видов до объемов свыше 8000 млн. т н.э. в год, обеспечивающих 77 % мирового потребления энергии. По экспертной оценке Международного агентства по энергетике в период до 2030 года производство первичной энергии в мире ежегодно будет возрастать в среднем на 1,7 % и достигнет 15300 млн. т н.э. При этом считается, что рост производства энергии более чем на 90 % должен обеспечиваться ископаемым топливом. Все возрастающие объемы его использования вызывают увеличение выбросов СО2 и других парниковых газов в атмосферу, что порождает серьезную озабоченность по поводу возможного влияния на климат планеты. Кроме того, запасы ископаемых видов топлив, особенно легкодоступных и интенсивно разрабатываемых (нефть и газ), оказываются весьма ограниченными, и по разным оценкам их заметное истощение может наступить уже к середине столетия.
При этом наша планета располагает практически неисчерпаемыми (в рамках человеческой истории) возобновляемыми источниками энергии (ВИЭ), к которым, прежде всего, относятся: энергия Солнца, ветра, рек и биомассы. Основным энергетическим источником, обеспечивающим жизнь на Земле, является Солнце, чья энергия, приходящая к нашей планете за год, превышает в 10-20 раз энергию всех извлекаемых запасов органического топлива. Этим объясняется то внимание, которое обращено на ВИЭ всем мировым сообществом и особенно промышленно развитыми странами. В 1997 г. Европейской Комиссией была выпущена Белая Книга, в которой поставлена цель удвоение доли ВИЭ в энергобалансе ЕС – с 6 до 12 % к 2010 году. В последующие годы были приняты Директивы, определяющие развитие ВИЭ в Европе на период до 2020 г., когда планируется достигнуть 20 % доли ВИЭ в энергобалансе. Эти цели подкрепляются соответствующими законодательными и экономическими мерами, подтверждающими эффективную роль государственного управления при формировании энергетической политики. Прогнозы развития ВИЭ на более отдаленную перспективу (2050 г.), основывающиеся на существующих темпах роста мощностей энергетического оборудования, показывают, что доля ВИЭ в производстве электроэнергии в странах ЕС может приблизиться к 50%. И это внесет заметный вклад в улучшение экологии планеты, уменьшит антропогенное воздействие на климат, создаст условия для дальнейшего устойчивого развития нашей цивилизации.
Российская Федерация располагает ресурсами ВИЭ всех видов. Экономический потенциал ВИЭ страны составляет 270 млн. т у.т. или более 25 % от настоящего внутреннего энергопотребления. Однако практически используется не более 1,5 млн. т у.т. (без крупных ГЭС и древесного топлива), что составляет только 0,5% наших возможностей.
Исторически имея большой опыт в использовании ВИЭ, располагая теоретическими разработками и технической базой, Россия в последние 25 лет упустила благоприятные возможности для технологического прорыва в этой перспективной области энергетики и безнадежно отстает от ведущих стран по разработкам и объемам внедрения ВИЭ. Требуется изучить те основные методы и приемы, которыми пользуются в промышленно развитых странах для интенсивного наращивания мощностей ВИЭ и постараться использовать этот опыт для формирования энергетической политики России и ускоренного развития новой энергетической отрасли страны. Это тем более необходимо, что уже в ближайшем будущем только страны с развитой возобновляемой энергетикой смогут претендовать на роль ведущих, технически передовых держав.
Настоящее учебное пособие подготовлено на основе лекций, прочитанных автором в РГОГУПС в 2003-2005 гг. и с использованием материалов опубликованных работ, указанных в библиографии.