За последние годы сельское хозяйство стало весьма крупным потребителем топливо и энергии; доля его в энергобалансе страны равна примерно 15%. Дальнейший рост сельскохозяйственного производства обусловлен внедрением новых промышленных технологий в растениеводстве и животноводстве, увеличением орошаемых площадей, внедрением энергонасыщенной техники, расширением сетей теплоснабжения для сельского населения и др., что потребует дополнительных энергетических затрат. По данным специалистов, в ближайшем будущем в сельском хозяйстве, учитывая и бытовой сектор, суммарные энергозатраты возрастут в 1,3 - 1,5 раза, а в дальнейшем – в 1,7 - 1,8 раза [7].
До настоящего времени прирост производства энергии в стране обеспечивается главным образом за счет увеличения добычи нефти и газа. В связи с сокращением запасов и увеличением затрат на их добычу необходимо более экономно и рационально расходовать в народном хозяйстве топливно-энергетические ресурсы. В последнее время большое внимание уделяется вопросам экономии топливных ресурсов страны за счет увеличения масштабов использования в народном хозяйстве возобновляемых источников энергии (солнечной, ветровой, геотермальной и др.)
Оценивая в самых общих чертах перспективы будущего существования человечества с учетом прогнозируемого значительного роста населения нашей планеты, мы должны отметить три основные проблемы, стоящие перед человечеством: обеспечение населения пищей, энергией и сохранение природных условий пригодных для жизни. Решение этих задач в значительной степени может быть связано с использованием солнечной энергии. Действительно, как источник энергии для реакции фотосинтеза – основного природного процесса получения органического вещества и в конечном итоге продуктов питания – солнечная радиация незаменима. Что касается обеспечения человечества энергией, то солнечное излучение по своим энергетическим ресурсам вполне способно удовлетворить энергетические потребности будущего. Наконец, солнечная энергия является исключительно «чистым» видом энергии. Её использование не связано с загрязнением окружающей среды и нарушением теплового баланса нашей планеты.
Преобразование солнечной энергии в электрическую – прямое или с помощью предварительного превращения ее в теплоту – представляет для многих стран определенный интерес, поскольку блага сельской электрификации коснулись пока не всей части населенных пунктов, а расширение ее масштабов связано с необходимостью крупных капиталовложений, которые сельские малые деревни едва ли могут себе позволить. Отмечаемые наряду с этим большие потери энергии при передаче и распределении, а также высокая стоимость ее передачи в отдаленные районы привели к обсуждению возможностей децентрализованного производства электроэнергии в деревнях (в противоположность централизованной выработке и передаче). Хотя во многих странах в удаленных районах используются дизельные генераторы, рост стоимости производимой ими энергии и бремя затрат на импорт жидкого топлива указывают на необходимость поиска альтернативных систем.
Себестоимость выработки электроэнергии солнечными электростанциями определяется размером и типом установки коэффициентом нагрузки, продолжительность службы и множеством других факторов. Как полагают, для небольших удаленных друг от друга населенных пунктов их мощность может находиться в пределах 10 – 100 кВт. Солнечные установки с плоскими коллекторами имеют низкий КПД, в то же время установки с концентраторами слишком сложны, как уже отмечалось, для использования в сельской местности. Отсутствует достаточный практический опыт использования солнечных электростанций, касающийся технических и нетехнических аспектов их эксплуатации, хотя построено несколько экспериментальных установок, в том числе с плоскими коллекторами, мощностью 10 кВт в Индии и Египте. Солнечные электростанции мощностью 1 МВт и выше – хотя в США и Европе и исследуются подобные проекты – не очень подходят к условиям развивающихся стран в ближайшей (до 5 лет) и среднесрочный (5 – 10 лет) перспективах.
Фотоэлектрическое преобразование солнечной энергии непосредственно в электрическую, является многообещающим методом для маломасштабного использование в сельских и отдаленных районах. Быстрыми темпами развиваются не только технологии монокристаллических кремниевых фотоэлементов, но и такие перспективные области, как использование для изготовления элементов поликристаллических и аморфных материалов, тонкопленочные фотоэлементы. Основные надежды на «прорыв» в этой области связываются с разработкой дешевых материалов и процессов для изготовления фотоэлементов и с развитием технологий массового производства. Не менее важна реализация программы натурных испытаний и оценки фотоэлектрических систем в целях определения их пригодности для условий сельской местности и пустынь [3].
Ветровая энергия представляет собой возобновляемый источник энергии, являющийся вторичным по отношению к солнечной энергии. Особенности работы ветроэнергетических установок в настоящее время хорошо изучены. Проводятся испытания и совершенствуются конструкция ветроагрегатов. Построенные до настоящего времени очень крупные ветроагрегаты представляют собой лишь прототипы будущих установок. Все они работали в течение ограниченных периодов времени. Время от времени с ними случались аварии или неполадки, которых, вероятно, можно было бы избежать, если бы была проведена надлежащая техническая подготовка. Нет никаких существенных технических проблем, которые бы ограничивали широкое использование ветроагрегатов в ближайшем будущем. Решающим фактором, который определит, значителен ли будет вклад ветровой энергии в удовлетворение потребностей человечества в энергии в течение ближайших 50 лет, является возможность создания соответствующей технологии. Он связан в основном с национальной энергетической политикой, затратами и приемлемостью таких установок для населения.
В дополнении к традиционным направлениям литературных источниках обсуждают ряд других возможностей ее использования, а именно:
производство удобрений с использованием ветровой энергии. В этом случае электроэнергия, выработанная ветроэнергетическим агрегатом, используется для получения электрических разрядов в воздушном потоке. Образующиеся при этом окислы азота поглощаются водой, превращаясь в раствор азотной кислоты. Ведется исследование прототипов систем такого рода. Учитывая большую потребность мира в азотных удобрениях, создание первоначально небольших систем, основанных на этом принципе для производства удобрений в отдаленных районах, особенно на островах и в горах, могло бы обеспечить снижение расходов на их транспортировку;
использование с помощью существующей технологии электролиза электроэнергии, вырабатываемой ветроэнергетическими установками, для производства водорода и кислорода;
использование ветроэнергетических установок в районах с холодным климатом для производства сжатого воздуха, который затем подаётся по трубам на дно рек и морей вблизи портов, где он выпускается через отверстия, чтобы воспрепятствовать замерзанию воды;
использование ветровой энергии для производства сжатого воздуха с последующим его использованием для аэрации различных водоёмов, особенно в теплых районах и в районах с умеренным климатом в летние периоды, что позволит предотвратить застой воды и уменьшение в ней содержание кислорода. Этот подход может найти применение для аэрации прудов при разведении рыб, а также водоёмов, испытавших неблагоприятные экологические воздействия. Ряд торговых фирм уже рекламируют небольшие ветроэнергетические воздушные компрессоры для питания систем аэрации прудов.
Проведен ряд исследований возможности использования ветровой энергии в качестве источника энергии для опреснительных установок, превращающих соленую или морскую воду в пресную. Учитывая тот факт, что ряд стран обладают значительными ресурсами ветровой энергии в прибрежной полосе моря, определенное внимание было уделено проблеме производства электроэнергии с помощью ветроэлектростанций, расположенных на морских платформах вблизи побережья. Несомненно, в будущем эта проблема будет рассмотрена более серьезно. Производимая электроэнергия может передаваться по подводным кабельным линиям и поступать в национальную энергосистему. Технология строительства платформ, применяемых в частности при морском бурении нефтяных скважин, а также технология передачи электроэнергии по подводным кабелям уже отработана и используется.
Литература
- Бринкворт Б.Дж. Солнечная энергия для человека. «Мир» 1976.
- Кларк Р. «Более чем достаточно?» Москва, Энергоиздат 1984.
- Лидоренко Н.С., Мучник Г.Ф., Трущевский С.Н. Аккумулирование плавлением // Наука и жизнь. 1974. Вып.№3.
- Лидоренко Н.С. и др. Возобновляющиеся источники энергии – резерв интенсификации народного хозяйства // Коммунист. 1976. Вып.№2 с 62
- Семенов Н.Н. Об энергетике будущего // Наука и жизнь. 1972. Вып.№10,11.
- Сыроватка В.И., Пирхавка П.Я. Проблемы развития сельской энергетики // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1980. Вып.№11 с1-4.
- R.Revelle. Energy Use in Kural India, vol 192, 4, June 1976, p 969.
