1.3.2. Ресурсы возобновляемых нетрадиционных источников энергии
Солнечная энергия. Общее количество солнечной энергии, достигающее поверхности Земли, оценивается величиной 2 ООО Q = 5,86-1017 кВт/год, или 72 трлн т у.т. в год [9]. Валовой потенциал солнечной энергии в России составляет 2,3 трлн т у.тУгод, технический потенциал -2,3 млрд т у.т. в год (в ~2 раза выше сегодняшнего топливопотребления в стране) [16], однако экономический потенциал, зависимый от рентабельности используемых технологий преобразования при существующих ценах на топливо [21] (см. подробнее гл. 2, 3), существенно ниже и составляет порядка 100 млн т у.тУгод.
На Северном Кавказе валовой потенциал солнечной энергии оценивается величиной, эквивалентной 60 млрд т условного топлива в год, а технический потенциал - примерно 60 млн т у.т. [16], что в 2,6 раза больше местного технического потенциала запасов нефти, но экономический потенциал - около 1 млн т у.т./год. В Краснодарском крае технический потенциал солнечной энергии - порядка 20 млн т у.т./год, что в ~16 раз больше энергодефицита в крае, однако экономический потенциал оценивается величиной всего 0,3 млн т у.тУгод (даже с учётом современных технологий; см.
гл. 2).Ресурсы ветровой энергии. В России валовой потенциал составляет 26 млрд т у.т. в год; технический потенциал - примерно 2 млрд т у.т. в год [16], экономический потенциал — около 50 млн т у.т./год. На Северном Кавказе технический и экономический потенциал равен соответственно —62 и 0,9 млн т у.тУгод, а в Краснодарском крае — около 26 и
0,4 млн т у.т./год. Следует отметить, что в перспективе при существенном росте цен на топливо и одновременном развитии и совершенствовании альтернативных энерготехнологий величины экономических потенциалов практически всех НВИЭ будут приближаться к значениям их технических потенциалов.
Таким образом, потенциала солнечной и ветровой энергии, в принципе, достаточно для обеспечения существенной доли энергопотребле--ния на всех указанных территориях. К недостаткам этих источников энергии можно отнести нестабильность и цикличность по времени, зависимость от погодных условий, неравномерность распределения (рассеянность) по территориям, сезонность.
Наиболее стабильным источником среди НВИЭ может служить геотермальная энергия. Валовой мировой потенциал геотермальной энергии в земной коре на глубине до 10 км оценивается величиной 5-105 Q, или 18 тыс. трлн т у.т. [9], что в -1700 раз больше всех мировых геологических запасов органического топлива. Однако использование энергии с таких глубин представляет пока слишком большие технологические сложности. Поэтому ресурсы геотермальной энергии обычно оцениваются для слоя коры до 3 км. Например, для России ресурсы геотермальной энергии в верхнем слое коры глубиной 3 км составляют около 5 ООО Q, или 180 трлн т у.т. [16]. Использование только 0,2% этого рационального и экологически безопасного потенциала могло бы покрыть тысячелетнюю потребность страны в энергии. Потенциал геотермальной энергии на Северном Кавказе (в слое 3 км) составляет -31,5 трлн т у.т./год, а технический потенциал - около 3,5 трлн т у.т./год [16], что многократно превышает потенциал всех геологических ресурсов органического топлива в России и эквивалентно третьей части запасов топлива на планете.
Анализ потенциала НВИЭ в Южном федеральном округе показывает следующее: суммарный валовой потенциал основных видов НВИЭ — солнечной, геотермальной, ветровой, биогазовой энергии, а также энергии малых рек - во много раз больше потребности округа в энергии [16], Величина суммарного экономического потенциала солнечной и ветровой энергии не превышает 15% от энергопотребления в перспективе 2020 г.
Немногим от них отличаются биомасса и гидроэнергия малых рек: около 4% каждая. Единственный вид НВИЭ, экономический потенциал которого в несколько раз больше необходимого уровня энергопотребления 2020 г., причём «с запасом», - это геотермальная энергия.Следует особо подчеркнуть, что до сих пор в балансе электроэнергетики страны практически не учитывался огромный потенциал низкотемпературной геотермальной воды (НГТВ) с температурами около 100°С (такая вода использовалась частично для теплоснабжения и в бальнеологии), хотя её преобразование в электроэнергию на порядок более выгодно, чем только для теплоснабжения. Кроме того, не учитывалась возможность использования петрогеотермальных ресурсов (глубинное тепло нагретых пород), потенциал которых на два порядка превышает потенциал гидротермальных ресурсов. По этой причине в ряде литературных источников содержатся заниженные и противоречивые сведения о потенциале геотермальной энергии. На территории ЮФО расположено крупнейшее в Европе месторождение геотермальных вод, причём и высоких (в Дагестане), и низких температур практически по всей территории, однако наименьшие глубины залегания пластов НГТВ - в предгорьях Кавказа (Краснодарский и Ставропольский края).
Геотермальные ресурсы в Краснодарском крае эквивалентны ~400 млрд т у.т., технический их потенциал — около 50 млрд т у.т., а экономический - порядка 750 млн т у.т./год. Этого краю хватит не только для покрытия (несколько раз) сегодняшнего дефицита, но и на долгосрочную перспективу (на века).
Другие НВИЭ для энергобаланса страны или региона имеют вспомогательное (местное) значение. Для России технический потенциал некоторых из них оценивается следующим образом [16]: малая гидроэнер-гетика - 125 млн т у.т./год; энергия биомассы - 53 млн т у.т./год; низкопотенциальное тепло -105 млн т у.т./год. Для Краснодарского края экономический потенциал этих НВИЭ равен: малая гидроэнергетика - 160 тыс. т у.т./год; энергия биомассы - около 1,43 млн т у.т./год (животноводство - 0,26 млн т у.тУгод, сточные воды и другие отходы - 1,17 млн т у.тУгод) , низкопотенциальное тепло - примерно 1,5 млн т у.тУгод.
Ресурсы других нетрадиционных источников энергии - приливных, волновых, тепловых, океанических, морских и т.п.
- существенного значения для энергобаланса страны и Краснодарского края не имеют, однако могут успешно использоваться для автономного энергоснабжения местного потребителя.Получение и использование водорода, а также применение топливных элементов на водородо-воздушном топливе представляет отдельную тему для рассмотрения. Это направление особенно перспективно для создания экологически чистого транспорта (следует отметить, что первый отечественный образец водородо-воздушного двигателя, установленный на действующем макете автомобиля, был создан в Краснодарском филиале НПО «Квант» ещё в 1985 г., однако в силу ряда причин так и не был освоен на практике. Сегодня этот двигатель взят за основу создателями «автомобиля будущего» — ведущими автомобильными компаниями США.
Безусловно, в энергобалансе страны и региона необходимо учитывать резервы всех энергоресурсов. Тем не менее стратегия развития энергетики должна опираться главным образом на те возобновляемые ресурсы, которые, будучи реальной альтернативой исчезающим и дорожающим традиционным энергоресурсам, обеспечат весь энергобаланс страны или региона.
Резюмируя сказанное, можно сделать следующие выводы:
Применение традиционных энерготехнологий оказывает пагубное влияние на окружающую среду планеты (страны, региона), что может привести к глобальному катастрофическому изменению климата, а также другим опасным для биосферы последствиям.
Геологические запасы нефти и газа на планете и в стране при сохранении традиционных технологий и темпов энергопотребления могут быть исчерпаны к середине - концу XXI в. Величины стоимости органического топлива и производимой с его использованием электроэнергии будут непрерывно возрастать. Ни органическое топливо, ни гидроэнергетика не могут обеспечить решение проблемы долгосрочного устойчивого энергоснабжения.
Ядерная энергетика ввиду огромной потенциальной опасности для всего живого на Земле и низкой (итоговой) экономичности не имеет перспективы широкомасштабного использования и постепенно должна быть замещена в стране (и на планете) повсеместно.
Большинство стран мира пришло к выводу (отражённому в реальных правительственных программах), что альтернативная энергетика — единственный путь для долгосрочной энергетической стратегии. Эти страны многократно обогнали Россию как по развитию и освоению аль-тернативных энергопреобразователей, так и по разработке организационных и правовых основ альтернативной энергетики в целом.
5. Ресурсы возобновляемых нетрадиционных источников энергии значительно превышают по потенциалу геологические запасы топлива
на планете (в стране, регионе) и могут обеспечить долгосрочную перспективу развития энергетики при устойчивых тарифах и без вредного воздействия на окружающую среду. Приоритет по экономическому потенциалу, распространению и стабильности прииадлеэ/сит низкотемпературной геотермальной энергии.
6. Создание альтернативной энергетики - один из важнейших вопросов национальной и глобальной безопасности. Чем раньше начнётся полномасштабный переход на экономически выгодную и экологически безопасную альтернативную энергетику, тем меньше риск энергетического кризиса, тем меньше зависимость от внешнеэкономического диктата в отношении цен на оставшиеся топливные ресурсы и тем больше экономический выигрыш для страны (и региона).