Енергетика України: сучасний стан і найближчі перспективи

Розглянуто сучасний стан енергетики України і перспективи її розвитку на найближчий період. Проблеми політичного і економічного характеру загальмували розвиток енергетики, що призвело до зниження виробництва електроенергії. Гостро постала проблема забезпечення ТЕС України вугіллям антрацитової груп...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2016
1. Verfasser:	Халатов, А.А.
Format:	Artikel
Sprache:	Ukrainian
Veröffentlicht:	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України 2016
Schriftenreihe:	Вісник НАН України
Schlagworte:	Статті та огляди
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/104833
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Енергетика України: сучасний стан і найближчі перспективи / А.А. Халатов // Вісник Національної академії наук України. — 2016. — № 6. — С. 53-61. — Бібліогр.: 3 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-104833
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1048332016-07-22T03:02:04Z Енергетика України: сучасний стан і найближчі перспективи Халатов, А.А. Статті та огляди Розглянуто сучасний стан енергетики України і перспективи її розвитку на найближчий період. Проблеми політичного і економічного характеру загальмували розвиток енергетики, що призвело до зниження виробництва електроенергії. Гостро постала проблема забезпечення ТЕС України вугіллям антрацитової групи. На сьогодні головними завданнями енергетики є модернізація та реконструкція теплових станцій, подовження терміну експлуатації атомних електростанцій, зниження рівня шкідливих викидів в атмосферу, впровадження інноваційних технологій, зменшення втрат енергії, а також розвиток малої енергетики. Рассмотрено современное состояние энергетики Украины и перспективы ее развития на ближайший период. Проблемы политического и экономического характера затормозили развитие энергетики, что привело к снижению производства электроэнергии. Острая проблема возникла в снабжении ТЭС Украины углем антрацитовой группы. Главными задачами энергетики на современном этапе являются модернизация и реконструкция тепловой энергетики, продление срока эксплуатации атомных электростанций, снижение вредных выбросов в атмосферу. Очень важно использование инновационных технологий, снижение потерь энергии, развитие малой энергетики. Modern state of the energy sector of Ukraine and prospects of the nearest period development are considered. The politic and economic problems have damped the energy sector development, led to reduction in the electrical energy production. The significant problem appeared in the anthracite coal supply for thermal power stations. The main current problems of the Ukrainian energy sector are modernization and reconstruction of thermal power stations, extending of nuclear power stations operating life, reduction of harmful products discharge into environment. It is very important to introduce into the practice the innovative energy technologies, to reduce energy losses, and to develop the low power energy systems. 2016 Article Енергетика України: сучасний стан і найближчі перспективи / А.А. Халатов // Вісник Національної академії наук України. — 2016. — № 6. — С. 53-61. — Бібліогр.: 3 назв. — укр. 0372-6436 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/104833 uk Вісник НАН України Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
topic	Статті та огляди Статті та огляди
spellingShingle	Статті та огляди Статті та огляди Халатов, А.А. Енергетика України: сучасний стан і найближчі перспективи Вісник НАН України
description	Розглянуто сучасний стан енергетики України і перспективи її розвитку на найближчий період. Проблеми політичного і економічного характеру загальмували розвиток енергетики, що призвело до зниження виробництва електроенергії. Гостро постала проблема забезпечення ТЕС України вугіллям антрацитової групи. На сьогодні головними завданнями енергетики є модернізація та реконструкція теплових станцій, подовження терміну експлуатації атомних електростанцій, зниження рівня шкідливих викидів в атмосферу, впровадження інноваційних технологій, зменшення втрат енергії, а також розвиток малої енергетики.
format	Article
author	Халатов, А.А.
author_facet	Халатов, А.А.
author_sort	Халатов, А.А.
title	Енергетика України: сучасний стан і найближчі перспективи
title_short	Енергетика України: сучасний стан і найближчі перспективи
title_full	Енергетика України: сучасний стан і найближчі перспективи
title_fullStr	Енергетика України: сучасний стан і найближчі перспективи
title_full_unstemmed	Енергетика України: сучасний стан і найближчі перспективи
title_sort	енергетика україни: сучасний стан і найближчі перспективи
publisher	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
publishDate	2016
topic_facet	Статті та огляди
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/104833
citation_txt	Енергетика України: сучасний стан і найближчі перспективи / А.А. Халатов // Вісник Національної академії наук України. — 2016. — № 6. — С. 53-61. — Бібліогр.: 3 назв. — укр.
series	Вісник НАН України
work_keys_str_mv	AT halatovaa energetikaukraínisučasnijstanínajbližčíperspektivi
first_indexed	2025-07-07T15:56:41Z
last_indexed	2025-07-07T15:56:41Z
_version_	1837004280853168128
fulltext	ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2016, № 6 53 ЕНЕРГЕТИКА УКРАЇНИ: СУЧАСНИЙ СТАН І НАЙБЛИЖЧІ ПЕРСПЕКТИВИ Розглянуто сучасний стан енергетики України і перспективи її розвитку на найближчий період. Проблеми політичного і економічного характеру за- гальмували розвиток енергетики, що призвело до зниження виробництва електроенергії. Гостро постала проблема забезпечення ТЕС України вугіл- лям антрацитової групи. На сьогодні головними завданнями енергетики є модернізація та реконструкція теплових станцій, подовження терміну експлуатації атомних електростанцій, зниження рівня шкідливих викидів в атмосферу, впровадження інноваційних технологій, зменшення втрат енергії, а також розвиток малої енергетики. Ключові слова: атомні станції, теплові станції, інноваційні енергетичні технології, енергозбереження, мала енергетика. Вступ Енергетика відіграє провідну роль в економічному розвитку країни та її економіки. У 2014—2015 рр. Україна опинилася в стані глибокої економічної кризи. Внаслідок воєнних дій на Південному Сході України значно постраждала її економіка і, зокрема, енергетичний сектор. У 2014 р. вперше у своїй історії країна виявилася залежною від імпорту всіх видів енергоресур- сів, оскільки до імпорту природного газу і нафтопродуктів до- дався імпорт вугілля і періодичний імпорт електричної енергії. Енергоблоки пиловугільних ТЕС, що залишилися без донбась- кого антрациту, знизили навантаження, а в ряді випадків навіть були зупинені, тому країна була змушена закуповувати вугіл- ля в ПАР, Австралії та Росії. Відомо, що для теплових станцій транспортувати вугілля на відстань, що перевищує 400 км, економічно не вигідно, тому закупівля вугілля в інших країнах пов’язана з великими додатковими витратами. Основне навантаження в 2014—2015 рр. припало на атомні електростанції, через що було відкладено всі профілактичні і ремонтні заходи. У зв’язку з тимчасовою окупацією Криму перспективи подальшого зростання власного видобутку при- родного газу зійшли нанівець, а через бойові дії відбувся від- плив фінансових коштів західних інвесторів з енергетичного ХАЛАТОВ Артем Артемович — академік НАН України, доктор технічних наук, професор, завідувач відділу високотемпературної термогазодинаміки Інституту технічної теплофізики НАН України doi: 10.15407/visn2016.06.053 54 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2016. (6) СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ ринку України. У 2014 р. Україна використала близько 43 млрд м3 природного газу, що на 14 % менше, ніж у 2013 р., але це, скоріше, пов’язано зі скороченням виробництва у багатьох про- мислових секторах економіки. Першу Енергетичну стратегію України на період до 2030 року було схвалено в 2006 р., проте зміни в економіці країни зумовили необ- хідність її доопрацювання вже в 2012 р. Однак запропонований тоді варіант Енергетичної стратегії знову не врахував реального енерго- балансу та інвестиційного клімату в країні, а також того факту, що в 2005—2012 рр. зростан- ня ВВП в Україні супроводжувалося високою енергомісткістю валового продукту. Крім того, в Енергостратегії зразка 2012 р. було допущено кілька серйозних помилок. Зокрема, у документі було закладено, що до 2030 р. споживання нафти зросте вдвічі, але збільшення її видобутку не було заплановано, оскільки левову частку потреби країни у нафті передбачалося задовольнити за рахунок ім- порту. Забезпечити зростання атомної генера- ції планувалося завдяки створенню власного циклу виробництва ядерного палива, чого так і не сталося, а згодом бойові дії на Південно- му Сході України внесли свої додаткові корек- тиви у виконання цього завдання. Розвивати вугільну генерацію передбачалося за рахунок зростання власного видобутку вугілля, але вже в 2014 р. він зменшився на 20 % і надалі продо- вжує знижуватися. Зростання газовидобутку на 7—9 млрд м3 газу до 2030 р. мало б забез- печити освоєння шельфу Чорного моря, але тепер це неможливо. У нинішніх умовах вкрай необхідним є не коригування Енергостратегії 2012 р., а ство- рення принципово нової Енергетичної стратегії України, яка враховувала б зміни в політично- му житті країни, в її інфраструктурі, а також особливості функціонування енергосистеми країни в умовах нестачі власних енергоносіїв. Головною особливістю нової Стратегії поряд з розвитком теплової, атомної та гідроенерге- тики має стати широке використання іннова- ційних енергетичних технологій, а також ви- рішення проблеми енергоощадності. З огляду на попередній досвід, таку Стратегію доцільно розробляти на порівняно короткий період — не більш як 10 років. Енергетика України до 2015 р. У цей період основу електроенергетики Укра- їни становили теплові (ТЕС), атомні (АЕС), гідро- (ГЕС) та гідроакумулюючі електростан- ції (ГАЕС). Їх сумарна встановлена потужність була на рівні 53,8 ГВт. За три роки (2011— 2013 рр.) виробництво електроенергії практич- но стабілізувалося (рис. 1). Так, у 2013 р. воно становило 194 млрд кВт·год електроенергії, тобто трохи більше за 3500 кВт·год на душу населення (56-те місце у світі в 2010 р.). На теплових електростанціях у 2013 р. було виро- блено 49 % електроенергії (95 млрд кВт·год), а на атомних — 42,9 % (83,2 млрд кВт·год). Осно- вними споживачами електроенергії в 2013 р. були промисловість (45 %), населення (близь- ко 30 %) і комунально-побутове господарство (13 %). У 2014 р. власне виробництво електро- енергії в країні впало до 182 млрд кВт·год, а в 2015 р. — до 163,3 млрд кВт·год (рис. 1) [1, 2]. З 2016 р. планується поступове зростання ви- робництва електроенергії до 166 млрд кВт·год. Через дефіцит електроенергії в країні восени 2015 р. на кілька місяців довелося відновити імпорт електроенергії з Росії з еквівалентом 800 МВт за потужністю на максимумі наванта- ження і 380 МВт — на мінімумі. Рис. 1. Загальне виробництво електроенергії в Україні в 2011—2015 рр. ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2016, № 6 55 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ Середньорічний коефіцієнт використання встановленої потужності (КВВП) ТЕС Украї- ни в 2013 р. становив 31 %, АЕС — 69 % (серед- ньорічний по Україні — 40 %). Такий низький рівень використання ТЕС України зумовле- ний тим, що понад 85 % пиловугільних блоків уже перетнули межу фізичного зносу (200 тис. годин), більш як половина енергоблоків ТЕС перевищили рівень напрацювання в 250 тис. годин, а 11 блоків потужністю 150 і 200 МВт мають позамежний термін експлуатації (300 тис. годин). Середній електричний ККД електростанцій України становить 29—31 %, тоді як за кордоном найкращі енергоблоки досягли рівня 45 %. Питомі витрати умовного палива на ТЕС України дуже великі і в разі роботи ТЕС на антрациті перевищують 400 г у.п./1 кВт·год [2]. У 2014 р. енергетика України працювала у форсованому режимі. Основне навантаження припало на атомні електростанції, їх техніч- но задіяна потужність збільшилася з 9,5 ГВт у 2013 р. до 10,35 ГВт (встановлена потуж- ність — 13,8 ГВт). За 2014 р. АЕС України ви- робили електроенергії на 6,2 % більше, ніж за попередній 2013 р. (коефіцієнт використання встановленої потужності АЕС — 75 %). З цієї причини ряд профілактичних робіт довелося відкласти. Атомні блоки України на сьогодні близькі до кінця проектного терміну експлуа- тації (30 років) — у найближчі 10 років для 12 з 15 блоків, що перебувають в експлуатації, він завершується. Подовження цього терміну ще на 15—20 років потребує серйозного науково- технічного обґрунтування та значних інвес- тицій. Подовження ресурсу одного атомного блока оцінюється в 100 млн дол. США, тоді як будівництво нового коштує не менш як 5 млрд дол. США. ГЕС і ГАЕС України, встановлена потуж- ність яких становить 5,5 ГВт, у цей період пра- цювали стабільно, переважно вони викорис- товувалися для регулювання графіка наван- таження мережі в нічний період. Найбільша гідроелектростанція в Україні — Дніпровська ГЕС (1,57 ГВт встановленої потужності), а найбільша гідроакумулююча електростан- ція — Ташлицька ГАЕС (0,9 ГВт встановленої потужності). Загалом у грудні 2014 р. в Україні під на- вантаженням перебували 25,2 ГВт потужнос- тей, проте дефіцит потужностей становив 3— 3,5 ГВт, що й призвело до «віялових» відклю- чень електрики в деяких областях України. Отже, реальна потреба України в електроенер- гії в 2014 р. була на рівні 30 ГВт. Це менш як 1 кВт встановленої потужності на 1 людину. Цей показник у кілька разів нижчий, ніж у роз- винених європейських країнах. Енергосистема України працює в умовах де- фіциту маневрених потужностей, які станов- лять лише 9 % встановленої потужності (мі- німально необхідний рівень у Європі — 20 %). Добова різниця між максимальним і мінімаль- ним навантаженням енергосистеми («нічний провал») в Україні взимку 2012 р. станови- ла 7,4 ГВт, взимку 2013 р. — близько 7,0 ГВт. У літній період ця різниця на 35—40 % менша. Покриття «пікової» частини добового гра- фіка навантаження забезпечувалося агрегата- ми ГЕС і ГАЕС лише на 40—50 %, а решта по- кривалася за допомогою роботи ТЕС у манев- реному режимі — із зупинкою (на 4—6 годин) у нічний період близько 17 блоків взимку і 7—8 блоків — влітку [1]. Хоча в найближчій пер- спективі планується добудувати Дністровську і Ташлицьку ГАЕС та побудувати Канівську ГАЕС, проте, навіть якщо ці плани втіляться у життя, дефіцит «пікової» потужності в Україні збережеться до кінця 2030 р. Енергетика України виробляє понад 50 % викидів оксидів азоту NOx, 63 % — оксидів сір- ки SОx (немає сіркоочищення) і 30 % — твер- дих частинок. Викиди діоксиду вуглецю СО2 становлять 2,3 т на 1 людину за рік. Втрати електроенергії в мережах оцінюються на рівні 15—16 %, тоді як за нормами вони мають бути 5—6 % [2, 3]. Паливна база теплової енергетики Виробництво енергії в Україні значною мірою залежить від імпорту енергоносіїв. У 2010 р. забезпеченість вугіллям оцінювалася на рівні 56 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2016. (6) СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ 88 %, нафтою — 40 %, природним газом — 37 %. Підтверджені запаси вугілля в Україні ста- новлять 56,2 млрд т, з яких 93 % припадає на басейн Донбасу (шосте місце серед вугільних басейнів світу). При цьому головне місце по- сідає антрацит (вугілля марки А). Ядерне па- ливо (ТВЕЛи) поки що імпортується з Росії, однак уже найближчими роками в Україні пла- нується широке використання палива фірми Westinghouse (США). Через воєнний конфлікт на Південному Сході на неконтрольованій Україною території Луганської і Донецької областей залишилися 4 ТЕС загальною встановленою потужністю близько 5 ГВт, що становить 26,5 % технічно задіяних потужностей ТЕС України. На цих територіях перебуває близько 60 % вугільних шахт і збагачувальних фабрик, причому тільки 24 з них у 2014 р. працювали в нормальному режимі. Підприємства, які припинили роботу, раніше видобували майже 40 % вітчизняно- го вугілля. У 2014 р. в Україні видобуто лише 65,0 млн т вугілля, що на 22,4 % менше, ніж у 2013 р. Гостро постала проблема з постачанням вугілля на пиловугільні електростанції, що ви- користовують вугілля марок А і П (антрацит і пісне вугілля), яке видобувається в Донбасі. Таких електростанцій в Україні — половина (7 з 14), їх сумарна встановлена потужність — близько 11 ГВт. На жаль, імпорт не може пе- рекрити нестачу вугілля антрацитової групи, оскільки українські ТЕС орієнтовані на ви- користання вугілля саме Донецького басейну. Перехід теплових електростанцій на викорис- тання вугілля марки Г принципово можливий, але пов’язаний з певними фінансовими ви- тратами. Перспективи розвитку енергетики України після 2015 р. Останні 10 років характеризуються швидким зростанням у світі попиту на електричну енер- гію. У період з 2008 по 2035 р. зростання попи- ту на електроенергію в середньому оцінюють у 2,2 % щороку. Починаючи з 2005 р. в Україні спостерігало- ся значне зростання споживання електроенер- гії населенням України, яке в 2013 р. становило 28,1 % від загального обсягу виробленої в краї- ні електричної енергії. Витрати промисловості становили 45 %, комунально-побутового гос- подарства — 12,6 %, решта припадала на сіль- ське господарство (2,7 %), транспорт (5,9 %), будівельну індустрію (0,7 %) та інші галузі (5 %). У 2014—2015 рр. відносне споживання електрики населенням продовжувало зроста- ти, незважаючи на загальне зменшення вироб- ництва електроенергії в країні (рис. 2). У 2013 р. було відзначено зниження спожи- вання електрики промисловістю і сільським господарством, але збільшення — комунально- Рис. 2. Споживання електроенергії в Україні в 2014—2015 рр., млрд кВт·год ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2016, № 6 57 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ побутовими споживачами. З 2011 р. спожи- вання електроенергії населенням стало біль- шим, ніж у будь-якій іншій галузі промисловос- ті України, навіть більшим, ніж у металургії. Зростання витрат населенням зумовлене осна- щенням квартир сучасними побутовими при- ладами, використанням локального опалення, а також широким застосуванням вуличних сві- тильників у зимовий період. Відповідно до Енергостратегії 2012 р., ви- робництво електроенергії в країні планувалося збільшити з 193 млрд кВт·год в 2011 р. до 282 млрд кВт·год у 2030 р. (щорічне зростання — 0,08 %). При цьому споживання енергоресур- сів мало б зрости з 231 млн т умовного палива в 2011 р. до 290 млн т у 2030 р., що в нинішніх умовах досить складно реалізувати. При за- планованому в Енергостратегії-2012 коефіці- єнті використання потужності 0,53 сумарна встановлена потужність до 2030 р. по вин на збільшитися до 60—65 ГВт. Цього можна до- сягти лише за рахунок істотного зростання по- тужностей атомної та гідроенергетики. Вугільна енергетика залишається важливою складовою енергетики України, принаймні в найближчі 20 років. У зв’язку з відсутністю серйозних інвестицій в енергетику Україна до 2020 р. підтримуватиме роботоздатність ву- гільних станцій відносно недорогими заходами з мало- і середньовитратної модернізації та ре- конструкції енергоблоків, вартість яких стано- вить 400—600 дол. США на 1 кВт встановленої потужності. Після 2020 р. з експлуатації буде виведено 4 ГВт «старих» енергоблоків і плану- ється побудувати 5 ГВт «нових» (у нинішніх умовах бажано на газовому вугіллі, запаси яко- го є в Центральній і Західній Україні). Рекон- струкція та модернізація енергоблоків має су- проводжуватися зниженням до європейських норм рівня викидів шкідливих продуктів в атмосферу. Згідно з Енергостратегією-2012, до 2020 р. встановлена потужність модернізова- них вугільних ТЕС знизиться до 20 ГВт. Збіль- шення потужності ТЕЦ і блок-станцій, що пра- цюють на природному газі, не планується. Що стосується атомної генерації, то важли- вим є подовження термінів експлуатації атом- них блоків, добудова 3-го і 4-го блоків Хмель- ницької АЕС і заплановане будівництво АЕС потужністю 5 ГВт. Будівництво нових АЕС має супроводжуватися використанням ядер- них реакторів нового покоління з високим ступенем безпеки. Після завершення будівни- цтва Дністровської, Ташлицької та Канівської ГАЕС сумарна потужність ГЕС і ГАЕС може бути збільшена до 10,5 ГВт до 2030 р. Технологічною основою сталого розвитку енергетики України у ХХІ ст. залишаються паротурбінні і газотурбінні технології. Саме вони визначатимуть можливості вдосконален- ня теплової і атомної енергетики, підвищення її енергетичної ефективності та екологічної безпеки. У зв’язку з цим у найближчі роки необхідна державна підтримка дослідницьких і проектно-конструкторських розробок у галу- зі паротурбінних і газотурбінних енергетичних установок. Інноваційні технології Вирішення майбутніх завдань в енергетиці неможливе без широкого використання інно- ваційних розробок та їх наукового супроводу. У світі загалом і в Україні зокрема виконано великий обсяг науково-технічних робіт, ре- зультати яких можуть бути використані при модернізації української енергетики. До них належать такі основні напрями. Котли з циркулюючим киплячим шаром і факельні технології. Технологія спалюван- ня в циркулюючому киплячому шарі відпо- відає європейським вимогам до екологічних характеристик, ККД енергоблоків (37—39 %), маневреності та використання різних видів па- лива. На сьогодні у світі в експлуатації перебу- ває понад 600 енергоблоків з котлами цирку- люючого киплячого шару. Кілька років тому в Україні на Старобешівській ТЕС було введено в експлуатацію блок № 4 електричною потуж- ністю 210 МВт. Досвід показав, що в технології циркулюючого киплячого шару можна успіш- но використовувати не лише високозольне вугілля, а й низькосортне паливо — шлами і відходи вуглезбагачення із зольністю до 60 %, 58 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2016. (6) СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ яких багато в Україні. Вартість створення та- ких електростанцій становить 1500—1800 дол. США за 1 кВт встановленої потужності. Що стосується використання передових факельних технологій, то перехід на ультра- надкритичні параметри пари з глибоким очи- щенням димових газів і утилізацією СО2, хоча і дає змогу досягти ККД на рівні 44—46 %, але для України особливого інтересу не становить, оскільки оптимальна потужність таких стан- цій досить велика, порядку 1100 МВт. Вартість 1 кВт встановленої потужності цих станцій ста- новить 2500 дол. США для станцій з глибоким очищенням димових газів і утилізацією СО2 і 1400—1500 дол. США — без утилізації вугле- кислого газу. При цьому утилізація СО2 при- зводить до зниження ККД станції до 33—39 %. Середня собівартість виробництва 1 кВт·год електроенергії на ТЕС з ультранадкритичними параметрами пари становить 0,061 дол. США. Геотермальна енергетика. Досить пер- спективною у найближчі роки видається гео- термальна енергетика як відновлюване джере- ло теплової енергії. Середня швидкість зрос- тання температури земних надр з глибиною становить 2,5 ºС на кожні 100 м, що зумовлено розпадом радіоактивних елементів — торію, урану і калію в центрі Землі. На глибині 10 км температура Землі становить вже 200—250 ºС, що є прийнятним для вироблення електро- енергії. Використання тепла Землі на термоаномаль- них глибинах, де градієнт температури вищий за середній, відоме давно. У Західній Україні, Дагестані, Вірменії, Росії, Ісландії та інших країнах уже на глибині 2—3 км температура становить 80—100 ºС, що використовували для локального теплопостачання. У разі відносно неглибоких свердловин з температурою води 40—50 ºС істотну роль у підвищенні ефектив- ності теплопостачання можуть відіграти те- плові насоси нового покоління з температурою підігріву свердловинної води до 80 ºС. Сьогодні сумарну потужність ГеоЕС у світі оцінюють на рівні 12 ГВт, до 2018 р. вона зрос- те до 21 ГВт. Річне виробництво електроенергії на геотермальних станціях у 2014 р. становило 73,6 ГВт год, що еквівалентно 8 млрд м3 при- родного газу. Створення потужних станцій з виробництва електричної енергії можливе лише за температури теплоносія 150—250 ºС, що відповідає глибині 7—9 км. Це потребує створення нових, економічно ефективних тех- нологій глибокого буріння. В останні роки з’явилися можливості прискореного розвитку геотермальної енергетики у зв’язку з розро- бленням нових технологій глибокого буріння. Перші кроки було зроблено в США, Німеччи- ні, Франції, Австралії, зараз цю тему активно розробляють російські вчені. Освоєння великих глибин Землі дозволить створювати екологічно чисті геотермальні станції практично в будь- якій точці земної кулі. Геотермальні ресурси України представлені передусім термальними водами і теплотою сухих гірських порід. До перспективних для викорис- тання в промислових масштабах належать ресур- си нагрітих підземних вод, що виходять з нафтою і газом діючих свердловин нафтогазових родо- вищ. Що стосується потенціалу геотермальної енергії України, то, згідно з прогнозними оцінка- ми, технічно доступний потенціал енергії геотер- мальних вод у 8 найперспективніших областях України дає змогу виробляти щороку 13,5 млрд кВт·год теплової енергії і 2,3 млрд кВт·год електричної, що еквівалентно економії близько 2,0 млрд м3 природного газу на рік. За оцінками російських учених, питома вар- тість «глибокої» геотермальної станції становить 1600—4000 дол. США за 1 кВт встановленої по- тужності. Блокові ГеоТЕС можуть бути будь-якої потужності — аж до 1000 МВт (за електрикою), геотермальні парові турбіни сьогодні серійно випускаються потужністю до 100 МВт. Термін окупності геотермальних теплових та електрич- них станцій становить 3—5 років. Газотурбінні технології. Як уже зазна- чалося, добудова гідроакумулюючих станцій до рівня 10,5 ГВт до 2030 р. не вирішить про- блему дефіциту пікової і напівпікової потуж- ності в Україні. У розвинених європейських країнах для покриття пікових і напівпікових навантажень широко використовують газові турбіни, питома частка яких становить 30 % ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2016, № 6 59 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ наявних потужностей. До 20 % базових елек- трогенеруючих потужностей у світі припадає на газові турбіни простого циклу і парогазові установки. Газотурбінні установки сьогодні є найбільш досконалим типом теплових машин, вони характеризуються високим ККД, низь- кими викидами шкідливих продуктів, що від- повідає європейським стандартам. Важливою властивістю газотурбінних установок простого циклу є висока маневреність — швидкий старт і набір 100 % потужності протягом 20—30 хви- лин, можливість роботи при покритті пікових і напівпікових навантажень з мінімальними втратами в ККД. Питома вартість газотурбін- них електростанцій становить 2000—2500 дол. США на 1 кВт встановленої потужності, окуп- ність вкладених інвестицій — 2—3 роки, а со- бівартість електроенергії порівнянна із со- бівартістю на пиловугільних станціях (0,066 дол. США за 1 кВт·год). Парогазові установ- ки характеризуються високим коефіцієнтом використання палива (до 90 %). У сучасних парогазових установках при спалюванні 1 м3 природного газу можна отримати 4—5 кВт·год електрики і 3—4 кВт·год теплової енергії (в еквіваленті). Незважаючи на використання як палива природного газу, парогазові установки вигідні для використання в базовій енергетиці завдяки малому терміну введення в експлуата- цію (2—3 роки) і високому ККД (55—60 %). Швидке зниження вартості природного газу в останні роки відкриває широкі можливості для використання газотурбінних технологій в енергетиці. Україна має добре розвинену інф- раструктуру промислового газотурбобудуван- ня для енергетики і може виробляти до 80 % елементів газових і парогазових установок. Зокрема, близька до виходу на енергетичний ринок ГТУ-45/60 потужністю 45 і 60 МВт (ДП НВКГ «Зоря» — «Машпроект», ККД = 37 %), а також ПГУ-85 МВт і ПГУ-170 МВт (ККД = = 52 %) на її основі. Енергоощадність Україна має один з найвищих показників спо- живання енергії на душу населення. За чи- сельності населення менш як 1 % від світової, Україна споживає понад 2 % світових енерго- ресурсів (210 млн т у.п. на рік). Вона посідає 15-те місце серед країн — найбільших спожи- вачів паливно-енергетичних ресурсів. У 2007 р. Україна вийшла на перше місце в Європі за енерговитратністю. Цей показник в Україні в 3,5 раза вищий, ніж у промислово розвинених країнах Європи, і в 1,6 раза вищий, ніж у Біло- русі. Зазначені обставини диктують необхідність термінового вирішення завдань енергоощад- ності при виробництві та споживанні енергії. Великий потенціал енергоощадності є в тепло- вій енергетиці, але найбільший потенціал еко- номії палива зосереджено в малій енергетиці України. До цієї групи належать промислові ТЕЦ і котельні, обладнання комунальної енер- гетики, промислові печі, побутові енергоус- тановки, автономні теплоцентралі. Вони спо- живають понад 60 % усього палива в паливно- енергетичному комплексі країни. На сьогодні в Україні експлуатується велика кількість низькоефективних котелень та авто- номних теплогенераторів, які спалюють дефі- цитне паливо — газ і мазут. Питомі витрати па- лива на виробництво теплової енергії дуже ви- сокі при тому, що середній ККД не перевищує 75 %. Здебільшого теплові ККД дрібних коте- лень та індивідуальних джерел енергії в 1,5 раза нижчі за технічно допустимий рівень. Ці тепло- ві установки малої енергетики є не лише най- більшими споживачами паливно-енергетичних ресурсів, а й основними джерелами забруднен- ня навколишнього середовища. Дуже великі втрати спостерігаються при транспортуванні електричної енергії. Через за- старілі мережі та електричні підстанції за нор- мативної величини технологічних втрат 6—7 % реальні втрати енергії в мережах енергосисте- ми України становлять 12—16 %, а в деяких ви- падках — навіть до 18 %. Ці втрати слід знизити до європейського рівня 5—6 %. Перед Україною стоїть складне завдання — знизити до 2030 р. енергомісткість національ- ного продукту до середньосвітового рівня (0,4 т у.п./1000 дол. США). Основними напрямами 60 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2016. (6) СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ підвищення енергоефективності слід вважати використання інноваційних технологій, як ві- тчизняних, так і світових. До них належать: 1. Докорінна модернізація малих котлів і те- плогенераторів, впровадження котлів з висо- кими показниками ККД. 2. Реконструкція частини котелень у більш ефективні міні-ТЕЦ електричною потужністю до 50 МВт, що не потребує великих капітало- вкладень (1000—2000 дол. США за 1 кВт). Тер- мін окупності таких установок становить 3— 5 років, що вдвічі менше, ніж у «великій» енер- гетиці, а питомі витрати палива майже вдвічі нижчі, ніж на потужних теплових електро- станціях. 3. Усебічне зниження втрат енергоресурсів. Зменшення теплових втрат у теплотрасах при транспортуванні теплової енергії до спожива- ча завдяки застосуванню нових ізоляційних матеріалів. Важливим напрямом є модерніза- ція магістральних і розподільних електричних мереж. 4. Ширше використання залишку «нічного провалу» (після ГАЕС) потужністю до 3500 МВт для цілей теплопостачання. Для цього можна застосовувати потужні теплові насоси, а також накопичувальні системи електроопа- лення, які відіграватимуть роль споживачів- регуляторів для поліпшення якості роботи електричних мереж України. 5. Широке використання місцевих видів па- лива, шахтного метану, біогазу побутових від- ходів, ширше впровадження котлів на торфі та біомасі. 6. Істотне зниження теплових втрат шляхом термомодернізації старих будівель і застосу- вання нових теплоізолюючих матеріалів у бу- дівельній індустрії. Висновки Політична нестабільність і бойові дії на Пів- денному Сході України справляють серйозний вплив на економіку країни, зокрема на її енер- гетичний сектор. Україна виявилася залежною від імпорту всіх видів енергоресурсів і тепер змушена вибудовувати принципово нову енер- гетичну стратегію. Щоб задовольнити потреби промисловості і населення, планувалося до 2030 р. збільши- ти обсяг встановлених потужностей до 60— 66 ГВт, але тепер це неможливо через низку причин політичного і економічного характеру. У найближчий період прискореними темпами розвиватимуться атомна енергетика та гідро- енергетика (ГАЕС). Теплова енергетика і газо- споживчі блоки ТЕЦ, мабуть, залишаться на нинішньому рівні встановлених потужностей. Термінового вирішення потребують питання постачання вугілля антрацитової групи на пи- ловугільні станції України. Розвиток енергетики України на найближ- чий період має ґрунтуватися передусім на ви- користанні інноваційних енергетичних техно- логій. До них належать котли циркулюючого киплячого шару, перетворення котелень на когенераційні міні-ТЕЦ, використання газо- турбінних технологій для базового, пікового і напівпікового навантаження, геотермальної енергетики. Найбільший потенціал економії енергії зо- середжено в малій енергетиці України — про- мислові ТЕЦ, котельні та інші енергоустанов- ки, що споживають понад 60 % усього палива в країні. Слід ширше використовувати місцеві енер- горесурси, великий потенціал має застосуван- ня частини «нічного провалу» з метою елек- троопалення. Одним із найважливіших завдань є модер- нізація магістральних і розподільних елек- тричних мереж, що дозволить істотно знизити втрати електроенергії при її транспортуванні та перетворенні. Для досягнення належного рівня вітчизня- ної енергетики необхідна державна підтримка науково-дослідних і проектно-кон ст рук тор- ських розробок у галузі енергомашинобуду- вання, зокрема, для розвитку паротурбінних і газотурбінних технологій, які становлять осно- ву атомної і теплової (пиловугільної) енерге- тики України. ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2016, № 6 61 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ REFERENCES [СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ] 1. Ministry of Energy and Coal Mining of Ukraine. http://mpe.kmu.gov.ua/. [Міністерство енергетики та вугільної промисловості України. Статистична інформація]. 2. Volchyn I.A., Dunayevska N.I., Haponich L.S., Chernyavskyi M.V., Topal O.I., Zasiadko Ya.I. Prospects for implemen- tation of clean coal technologies in the energy sector of Ukraine. (Kyiv: Gnozis, 2013). [Вольчин І.А., Дунаєвська Н.І., Гапонич Л.С., Чернявський М.В., Топал О.І., Засядько Я.І. Перспективи впро- вадження чистих вугільних технологій в енергетику України. К.:ГНОЗИС, 2013]. 3. Khalatov A.A., Karp I.N., Kutsan Yu.G. The power gas turbines: prospects of application in power engineering of Ukraine. Visn. Nac. Akad. Nauk Ukr. 2015. (11): 52. [Халатов А.А., Карп И.Н., Куцан Ю.Г. Энергетическое газотурбостроение: перспективы использования в энер- гетике Украины. Вісн. НАН України. 2015. № 11. C. 52]. Стаття надійшла 26.01.2016. А.А. Халатов Институт технической теплофизики Национальной академии наук Украины (Киев) ЭНЕРГЕТИКА УКРАИНЫ: СОСТОЯНИЕ И БЛИЖАЙШИЕ ПЕРСПЕКТИВЫ Рассмотрено современное состояние энергетики Украины и перспективы ее развития на ближайший период. Проблемы политического и экономического характера затормозили развитие энергетики, что привело к сниже- нию производства электроэнергии. Острая проблема возникла в снабжении ТЭС Украины углем антрацитовой группы. Главными задачами энергетики на современном этапе являются модернизация и реконструкция тепло- вой энергетики, продление срока эксплуатации атомных электростанций, снижение вредных выбросов в атмо- сферу. Очень важно использование инновационных технологий, снижение потерь энергии, развитие малой энер- гетики. Ключевые слова: атомные и тепловые станции, инновационные энергетические технологии, энергосбережение, малая энергетика. A.A. Khalatov Institute of Engineering Thermophysics of National Academy of Sciences of Ukraine (Kyiv) ENERGY SECTOR OF UKRAINE: MODERN STATE AND NEAREST PROSPECTS Modern state of the energy sector of Ukraine and prospects of the nearest period development are considered. The politic and economic problems have damped the energy sector development, led to reduction in the electrical energy produc- tion. The significant problem appeared in the anthracite coal supply for thermal power stations. The main current prob- lems of the Ukrainian energy sector are modernization and reconstruction of thermal power stations, extending of nucle- ar power stations operating life, reduction of harmful products discharge into environment. It is very important to intro- duce into the practice the innovative energy technologies, to reduce energy losses, and to develop the low power energy systems. Keywords: nuclear and thermal power stations, innovative energy technologies, energy saving, low power energy sys- tems.

Енергетика України: сучасний стан і найближчі перспективи

Institution

Ähnliche Einträge