Пять шагов к энергонезависимости Украины

Пока что главным достижением Украины в сфере энергобезопасности стал переход на закупки российского газа не напрямую, а в Европе. Это, конечно, хорошо, потому что избавляет от ценового диктата со стороны "Газпрома", но не является кардинальным решением проблемы.

Ученые институтов Национальной академии наук Украины (НАНУ) за последний год предложили правительству целый ряд шагов, больших и малых, для обеспечения энергонезависимости Украины. Понято, что для их реализации нужны деньги, но это вопрос политической воли правительства. Если такая воля будет, то деньги найдутся – и у государства, и у частных инвесторов (если создать им стимулы). Мы отобрали пять самых масштабных шагов.

Новые месторождения

В сентябре 2016 г. руководитель отдела геоэкологии и поисковых исследований, замдиректора Института геологических наук НАНУ Игорь Багрий сообщил на заседании президиума НАНУ о новых разведанных месторождениях углеводородов. Он рассказал, что по результатам проведенных исследований уже подготовлены прогнозные рекомендации под бурение скважин на нефть и газ на 80 нефтегазоносных площадях. На все без исключения работы имеются акты внедрения.

Кроме того, геологи предлагают правительству освоить энергетические ресурсы Бовтышского месторождения горючих сланцев, расположенного на границе Черкасской и Кировоградской областей. Глубина залегания горючих сланцев составляет всего лишь 200 м. Подсчитанные запасы 4 млрд т эквивалентны 800 млн т сырой нефти или 2,9 трлн куб. м горючего газа. По прогнозам геологов, в том же районе должны быть гигантские запасы углеводородов.

И это не единственный перспективный район. "Как первоочередной объект для проведения поисково-разведочных работ предлагаем рассмотреть Срибнянскую депрессию, расположенную в пределах Черниговской, Сумской, Полтавской областей, – заявил Багрий. – В рамках Срибнянской депрессии (крупнейшей в Европе) прогнозируется открытие значительных, а возможно, гигантских скоплений углеводородов, как в осадочном чехле, так и в кристаллических породах (нефть)".

Также подготовлено предложение Кабинету министров провести исследования на Волыни, на юге Украины в Причерноморской впадине, в шельфовой зоне речных дельт-каньонов и на шельфе морских акваторий, в ряде других перспективных районов.

Геотермальная энергетика

Весьма перспективной в ближайшие годы представляется геотермальная энергетика как возобновляемый источник тепловой энергии. На глубине 10 км температура Земли составляет 200–250 °С, что достаточно для выработки электроэнергии. На Закарпатье и на юге Украины уже на глубине 2–3 км температура составляет 80–100 °С, что пригодно для локального теплоснабжения.

Мировой рынок геотермальной энергии постоянно растет. Так, в 2004 г. суммарная установленная мощность ГеоЭС, которые работали в 24 странах мира, составила 8,91 ГВт, в 2009 г. – уже 10,71 ГВт, а в 2014 г. достигла 12,64 ГВт. Ожидается, что к 2020 г. суммарная установленная мощность ГеоЭС в мире вырастет до 21,4 ГВт.

Мировым лидером по установленной мощности ГеоЭС являются США – 3450 МВт. За последние 5 лет США нарастили этот показатель на 352 МВт. Среди европейских стран лидером является Италия – 916 МВт (прирост за последние 5 лет на 73 МВт). Для Украины также поучителен пример Турции, которая за последние 5 лет нарастила установленную мощность ГеоЭС на 306 МВт до 391 МВт и вошла в десятку стран-лидеров.

Создание мощных ГеоЭС по производству электрической энергии возможно лишь при температуре теплоносителя 150–250 °С, что соответствует глубине 7–9 км. В последние годы появились возможности ускоренного развития геотермальной энергетики в связи с разработкой новых технологий глубокого бурения в США, Германии, Франции, Австралии.

По оценкам Института технической теплофизики НАНУ, технически доступный потенциал энергии геотермальных вод в наиболее перспективных областях Украины (Закарпатская, Херсонская, Николаевская, Одесская) позволяет производить ежегодно 13,5 млрд кВт•ч тепловой энергии и 2,3 млрд кВт•ч электрической, что эквивалентно экономии около 2 млрд куб. м природного газа в год. Блочные ГеоТЭС могут быть любой мощности вплоть до 1000 МВт (по электроэнергии), геотермальные паровые турбины сегодня серийно выпускаются мощностью до 100 МВт. Срок окупаемости геотермальных тепловых и электрических станций составляет 3–5 лет.

Модернизация ТЭС

Заведующий отделом высокотемпературной термогазодинамики Института технической теплофизики НАНУ академик Артем Халатов отмечает, что при модернизации украинской энергетики необходимо применять котлы с циркулирующим кипящим слоем (ЦКС). Технология сжигания в ЦКС соответствует европейским требованиям к экологическим характеристикам, КПД энергоблоков (37–39%), маневренности и возможности использовать различных видов топлива.

На сегодня в мире работают более 600 энергоблоков с котлами с ЦКС. В мае 2011 г. на Старобешевской ТЭС в Луганской области (сейчас это оккупированная территория) был введен в эксплуатацию блок №4 электрической мощностью 210 МВт. Он стал первым в Украине блоком, на котором применена технология сжигания низкосортного угля в ЦКС. Система ЦКС обеспечивает стабильное и эффективное сжигание высокозольных топлив с большим содержанием влаги, а также позволяет снизить выбросы в атмосферу до уровня европейских норм.

Опыт эксплуатации этого энергоблока показал, что в технологии ЦКС можно успешно использовать не только низкосортный уголь, но и отходы, которые раньше вообще не считались топливом, а выбрасывались. Это шламы и отходы углеобогащения с зольностью до 60%, которых в Украине накопились громадные объемы.

Энергосбережение

Украина имеет один из самых высоких показателей потребления энергии на душу населения и занимает первое место в Европе по энергозатратности. Этот показатель в Украине в 3,5 раза выше, чем в промышленно развитых странах Европы, и в 1,6 раза выше, чем в Беларуси. "Большой потенциал энергосбережения имеется в тепловой энергетике, но наибольший потенциал экономии топлива сосредоточен в малой энергетике Украины, – отмечает академик Халатов. – К этой группе относятся промышленные ТЭЦ и котельные, оборудование коммунальной энергетики, промышленные печи, бытовые энергоустановки, автономные теплоцентрали. Они потребляют более 60% всего топлива в топливно-энергетическом комплексе страны".

На сегодня в Украине эксплуатируется большое количество низкоэффективных котельных и автономных теплогенераторов, которые сжигают дефицитное топливо – газ и мазут. Удельные расходы топлива на производство тепловой энергии очень высоки. В основном тепловой КПД мелких котельных и индивидуальных источников энергии в 1,5 раза ниже технически допустимого уровня. Эти тепловые установки малой энергетики являются не только крупнейшими потребителями топливно-энергетических ресурсов, но и основными источниками загрязнения окружающей среды.

Для решения этой проблемы Институт технической теплофизики НАНУ предлагает провести коренную модернизацию малых котлов и теплогенераторов, внедрить использование котлов с высоким КПД. Кроме того, необходима реконструкция части котельных в более эффективные мини-ТЭЦ электрической мощностью до 50 МВт, что не требует больших капиталовложений. Срок окупаемости таких установок составляет 3–5 лет, что вдвое меньше, чем в "большой" энергетике, а удельные расходы топлива почти вдвое ниже, чем на мощных тепловых электростанциях.

Термоэлектричество

Еще одним перспективным направлением решения энергетической проблемы является термоэлектричество. Оно основано на прямом безмашинном преобразовании тепловой энергии в электрическую и на обратном явлении получения охлаждения от действия электрической энергии.

Еще в 1980 г. в Черновцах было открыто специальное конструкторско-технологическое бюро термоэлектрического приборостроения "Фонон". В 1986 г. в Академии наук Украины была создана секция термо- и фотоэлектрического преобразования энергии с ведущей организацией КБ "Фонон". Благодаря этому в Украине появилось 11 научных организаций и 13 предприятий, занимавшихся термоэлектричеством. Исследования по термоэлектричеству и производству термоэлектрической продукции успешно продолжаются и сейчас.

Независимость Украины открыла новые возможности для развития КБ "Фонон". Он был реорганизован в Институт термоэлектричества двойного подчинения – Национальной академии наук Украины и Министерства образования и науки Украины. Производственная база КБ "Фонон" реорганизовалась в ООО "Алтек-М", которое осуществляет внедрение разработок Института. Совместно с кафедрой термоэлектричества Черновицкого национального университета они создали учебно-научно-производственное объединение "Рапид". В это объединение хотят войти и зарубежные компании, поэтому планируется его реорганизация в международный термоэлектрический центр.

По инициативе Института в 1994 г. была создана Международная термоэлектрическая академия (ITA). За более чем 20 лет существования ITA количество ее членов выросло с 14 до 98, а география сегодня охватывает 25 стран мира. Президентом ITA неизменно избирается директор Института термоэлектричества академик НАНУ Лукьян Анатычук.

В сентябре 2016 г. академик Анатычук сообщил о перспективах развития термоэлектричества в Украине на заседании президиума НАНУ. "На форумах активно обсуждаются проекты, направленные на глобальное использование термоэлектричества. Так, из рассмотрения энергетических проблем человечества сделан вывод, что использование термоэлектрических рекуператоров на тепловых электростанциях может дать электрическую энергию, сопоставимую с энергией, вырабатываемой всеми атомными электростанциями", – заявил академик. По его словам, Институт термоэлектричества имеет множество предложений, готовых к реализации в энергетике и энергосбережении.