Як вижити в умовах енергетичної кризи
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Україна. Наука і культура |
|---|---|
| Дата: | 2008 |
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Інститут української археографії та джерелознавства ім. М.С. Грушевського НАН України
2008
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/40886 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Як вижити в умовах енергетичної кризи / В. Хаврусь, А. Трипільський // Україна. Наука і культура. — 2008. — Вип 34. — С. 246-251. — Бібліогр.: 10 назв. — укp. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860182130587336704 |
|---|---|
| author | Хаврусь, В. Трипільський, А. |
| author_facet | Хаврусь, В. Трипільський, А. |
| citation_txt | Як вижити в умовах енергетичної кризи / В. Хаврусь, А. Трипільський // Україна. Наука і культура. — 2008. — Вип 34. — С. 246-251. — Бібліогр.: 10 назв. — укp. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Україна. Наука і культура |
| first_indexed | 2025-12-07T18:02:52Z |
| format | Article |
| fulltext |
Âÿ÷åñëàâ ÕÀÂÐÓÑÜ, Àíäð³é ÒÐÈϲËÜÑÜÊÈÉ
²íñòèòóò ô³çè÷íî¿ õ³ì³¿ ³ìåí³ Ë.Â.Ïèñàðæåâñüêîãî ÍÀÍ Óêðà¿íè
ßÊ ÂÈÆÈÒÈ Â ÓÌÎÂÀÕ
ÅÍÅÐÃÅÒÈ×Íί ÊÐÈÇÈ
Âñòóï
Розвиток людської цивілізації разом зі зростаючими темпами виробництва
призвів планету до стану, коли кількість запасів багатьох корисних копа�
лин менша вже спожитої [1]. Останній тривожний сигнал про майбутнє
планети надійшов 9 жовтня 2006 року, коли дослідницький центр США
Global Footprint Network установив факт «екологічного дебіту», тобто меш�
канці Землі споживають більше ресурсів, ніж планета може виробити [2].
За деякими оцінками [1], до 2020 року буде видобута вся наявна на пла�
неті нафта, до середини нинішнього століття очікується вичерпання при�
родного газу, і лиш запасів вугілля вистачить на понад 100 років. Перші
ознаки нафтової кризи вже проявляються сьогодні, про що свідчить різке
зростання ціни на сиру нафту з рівня не вище 30 доларів/барель в 2003
році до 60–70 доларів/барель на сьогоднішній час [3]. Очевидно, що в
умовах зростання цін на паливо, в першу чергу і найбільше постраждають
найбідніші країни, до яких слід віднести і Україну [4].
Крім економічних аспектів майбутньої паливної кризи, слід розглядати
також набагато істотніші екологічні проблеми, викликані спалюванням
вуглецьвмісних природних копалин. Внаслідок накопичення в атмосфері
вуглекислого газу відбувається поглиблення парникового ефекту на пла�
неті, свідченням чого є аномально теплі зими останніх років. Фактично,
спалюючи накопичену протягом сотень мільйонів років органічну сирови�
ну, людство повертає планету до стану, в якому вона була на момент за�
родження життя на Землі.
Виходячи з неминучості енергетичної кризи в найближчі кілька десятків
років та викликаного нею поглиблення екологічних та економічних проблем,
вже сьогодні необхідно впроваджувати відповідні рішення як на державно�
му рівні, так і в приватному секторі. В цій статті у відповідних розділах роз�
глянуті деякі практичні шляхи, які варто почати застосовувати на території
України. На думку авторів, це дозволить в перспективі послабити за�
лежність України від імпортованих енергетичних ресурсів, поліпшити еко�
логію та сприяти розвитку малого бізнесу в глибинці України.
246
Ïàñèâíèé ñîíÿ÷íèé îá³ãð³â ïðèì³ùåíü
Енергія Сонця є джерелом життя на
нашій планеті. Сонце нагріває ат�
мосферу та поверхню Землі. Поза
атмосферою планети на кожен 1м2
поверхні, перпендикулярно орієн�
тованої до напрямку променів Сон�
ця, припадає близько 1366 Вт
електромагнітного випромінювання.
Реальне значення на поверхні пла�
нети залежить від шляху, пройдено�
го сонячними променями в атмос�
фері та кута нахилу поверхні, де
відбувається поглинання енергії. В
сонячний зимовий день внаслідок
проходження великої товщі атмос�
фери це значення не перевищує
500–600 Вт, влітку ж завдяки знач�
но коротшому шляху воно може ся�
гати 1 кВт [3].
Значення потоку енергії, який
припадає на одиницю поверхні, зале�
жить від кута q між нею та напрямком
розповсюдження сонячних променів:
� = �ìàõ sin �, (1)
звідки випливає, що при зменшенні
кута від 90o до 0o потік зменшувати�
меться від максимального значення
�мах до нуля. Кут � періодично
змінюється як внаслідок постійного
обертання Землі довкола власної осі,
так і довкола Сонця по орбіті,
близькій до кругової. Вісь власного
обертання Землі постійно нахилена
до нормалі площини обертання Землі
довкола Сонця під кутом �=23o27’.
Як наслідок, в певному положенні
північний полюс Землі максимально
нахилений до Сонця, де спос�
терігається літнє сонцестояння, в той
час як південний — максимально
віддалений від нього. Через півроку
ситуація змінюється на протилежну з
настанням в північній півкулі зимово�
го сонцестояння. Відповідні дані на�
ведені на рис.1. Аналіз кута між гори�
зонтальною поверхнею та напрямком
поширення променів Сонця в зеніті в
моменти літнього та зимового сонце�
стояння показує, що він залежить від
географічної широти � місцевості,
яка розглядається. З аналізу даних
рис.1 випливає, що найнижча висота
Сонця в зеніті над горизонтальною
поверхнею на широті � становить
90о–� –� для зимового сонцестоян�
ня, а найвища — 90о–��� для літньо�
го сонцестояння.
247
Ðèñ.1. Çàëåæí³ñòü êóòà ì³æ ãîðèçîíòàëüíîþ ïëîùèíîþ íà ïîâåðõí³ Çåìë³ íà øèðîò³ �
òà íàïðÿìêîì äî Ñîíöÿ â çåí³ò³ â³ä ïîðè ðîêó: çë³âà — ë³òíº ñîíöåñòîÿííÿ, ïðàâîðó÷ —
çèìîâå ñîíöåñòîÿííÿ. � — êóò ì³æ â³ññþ âëàñíîãî îáåðòàííÿ Çåìë³ òà íîðìàëëþ äî
ïëîùèíè ¿¿ îáåðòàííÿ äîâêîëà Ñîíöÿ
Територія України розташована в
поясі широт 44�52о, м.Львів — на ши�
роті поблизу 50о (точне значення
49о49’). Відповідно, для Львова висо�
та Сонця в зеніті становить близько
17о під час зимового сонцестояння та
64о — літнього. При незмінному �мах в
(1) це відповідає приблизно потрійно�
му перевищенню потоку тепла опівдні
в момент літнього сонцестояння
порівняно з зимовим. В зв’язку з цим
постає задача максималізації спожи�
вання тепла природного освітлення
в зимову пору року, коли надходжен�
ня тепла від Сонця мінімальне.
Найпростіший в конструктивному
вирішенні шлях до цього — розташу�
вати освітлену променями Сонця по�
верхню вертикально по напрямку
схід�захід. В цьому випадку кут між
нею та напрямком до Сонця в зеніті
становитиме ��� (для Львова — 73о)
для зимового сонцестояння та ���
(для Львова — 26о) — літнього. Одер�
жані значення кутів вказують на те,
що взимку в сонячний день з від�
повідним чином розташованої верти�
кальної поверхні теоретично можна
одержувати потужність в понад 3 ра�
зи вищу, ніж з горизонтальної.
Наведені вище оціночні розра�
хунки підтверджують доцільність
орієнтації будинків до півдня, що ши�
роко застосовувалось в будівництві
приватного житла в Україні до почат�
ку 20�го століття. Проведені нами
спостереження вказують на те, що
переважна більшість «теплих хат» на
території України до часів індуст�
ріалізації будувалася з врахуванням
наступних вимог, які забезпечували
максимальне споживання сонячного
тепла в зимовий час:
1. Будинок розташовували довгою
стороною по напрямку схід–захід.
2. Більшість вікон в будинках роз�
ташовували з південного боку, невели�
ку кількість по напрямках на схід та
захід, з північного боку кількість вікон
була мінімальна або їх узагалі не було.
Такий підхід забезпечував додатковий
обігрів приміщень в зимовий час через
південні вікна та мінімальну втрату
тепла через північні.
3. Для багатьох будинків минуло�
го є традиційною наявність піддаш�
ку — суттєвого виносу даху з півден�
248 Â. ÕÀÂÐÓÑÜ, À. ÒÐÈϲËÜÑÜÊÈÉ
Ðèñ.2. Çàñòîñóâàííÿ ï³ääàøê³â, õàðàêòåðíèõ äëÿ óêðà¿íñüêîãî áóä³âíèöòâà ìèíóëèõ
ñòîë³òü, ÿê êîìïîíåíò³â åíåðãîçáåðåæåííÿ îäíîïîâåðõîâèõ ïðèâàòíèõ áóäèíê³â.
˳âîðó÷: ñõåìà áóäèíêó ç ï³ääàøêîì âçäîâæ äîâøî¿ ÷àñòèíè áóäèíêó, îð³ºíòîâàíî¿ íà
ï³âäåíü. Ïðàâîðó÷ (ðèñ. âçÿòî ç [5]): õàòà â Íîâîñàíæàðñüêîìó ðàéîí³ Ïîëòàâñüêî¿
îáëàñò³
ного боку. Це дозволяло в зимовий
час утруднити розсіювання тепла з
південної стіни будинку внаслідок
конвекції, чим зберегти тепло всере�
дині приміщення. Влітку така кон�
струкція забезпечувала прохолоду в
приміщенні внаслідок затінення
піддашком південної стіни будинку.
Відповідні дані наведені на рис.2.
Слід зауважити, що наведені ви�
моги сьогодні забуті та практично не
враховуються в сучасному приватно�
му будівництві, а тепловий обігрів
приміщень здійснюється лише за ра�
хунок спалювання вуглецьвмісних
природних копалин.
Крім відповідної орієнтації бу�
динків для споживання сонячного
тепла через вікна будинків, варто
розглянути його споживання
відповідними пристроями на стінах
між вікнами. Широко відомим таким
пристроєм є стіна Тромба, в якій со�
нячна радіація поглинається верти�
кальною, оберненою на південь бе�
тонною стіною під склом. Тепле
повітря, розташоване між ними, над�
ходить через отвори в житлове
приміщення та розподіляється шля�
хом природної конвекції. Однак, не�
доліком такої стіни є те, що в морозні
дні система матиме високі втрати че�
рез скло, яке контактує з теплим
повітрям, а також існує можливість
охолодження приміщення в нічний
час внаслідок зворотного потоку
повітря. З метою запобігання таким
втратам нами пропонується моди�
фікація стіни Тромба, відповідні дані
наведені на рис.3. Головною від�
мінністю нашої схеми є наявність в
прошарку між стіною 1 та склом 4
пофарбованої в чорний колір метале�
вої пластини 3 з термопарою 5, під�
ключеною до системи регулювання 6.
Під час поглинання сонячного вип�
ромінювання відбувається нагрів ме�
талевої пластини 3, температура якої
визначається термопарою 5. При до�
сягненні певної температури, регуля�
тор вмикає вентилятор 7 для обду�
вання пластини 3 холодним повітрям,
розташованим внизу приміщення.
Прогріте повітря надходить через
верхній циліндричний отвір 2, розта�
шований вгорі стіни. Коли темпера�
тура пластини падає нижче заданої,
вентилятор 7 відключається та потік
повітря з приміщення припиняється.
Для зниження втрат через теплове
випромінювання в конструкції, як
ßÊ ÂÈÆÈÒÈ Â ÓÌÎÂÀÕ ÅÍÅÐÃÅÒÈ×Íί ÊÐÈÇÈ 249
Ðèñ.3. Ïðèíöèïîâà òåõíîëîã³÷íà ñõåìà
àâòîìàòè÷íîãî ðåãóëþâàííÿ ïàñèâíî¿
ñèñòåìè ñîíÿ÷íîãî îïàëåííÿ (íà îñíîâ³
ñò³íè Òðîìáà): 1 — ìàñèâíà ñò³íà
ïðèì³ùåííÿ; 2 — öèë³íäðè÷íèé îòâ³ð â
ñò³í³; 3 — ñâ³òëîïîãëèíàþ÷à ìåòàëåâà
ïëàñòèíà; 4 — ñêëî; 5 — òåðìîïàðà äëÿ
âèçíà÷åííÿ òåìïåðàòóðè ìåòàëåâî¿
ïîâåðõí³; 6 — òåðìîðåãóëÿòîð; 7 —
âåíòèëÿòîð äëÿ íàãí³òàííÿ ïîâ³òðÿ ç
ïðèì³ùåííÿ â ïðîñò³ð ì³æ ìåòàëåâîþ
ïëàñòèíîþ òà ñò³íîþ ïðèì³ùåííÿ; 8 —
ç’ºäíóâàëüí³ äðîòè
і вікнах будинку, варто передбачити
використання селективного скла 4, яке
є прозорим для сонячного випроміню�
вання в одному напрямку та непрозо�
рим для теплового в зворотному.
Перевагою такої системи є від�
сутність контакту нагрітого від мета�
левої поверхні 3 повітря зі склом 4,
що знижує втрати тепла, а також
наявність додаткового утеплення
стіни будинку елементами схеми.
Зауважимо, що пасивний сонячний
обігрів приміщень може бути лише
суттєвим доповненням до тра�
диційних способів опалення, а не їх
заміною.
³òðîâà åíåðãåòèêà
Аналіз наявних в Україні пропозицій
вітрових систем для приватного спо�
живача вказує на слабкий розвиток
ринку та високі ціни. Вартість типової
установки потужністю 1–1.5 кВт, які
можна одержати лише при но�
мінальній потужності вітру (10 м/с),
становить 2–3 тис. євро. При цьому
вартість генератора з орієнтовним
строком служби 20 років становить
близько половини вартості установки,
решта вартості припадає на конвер�
тер та акумулятори. Строк служби
акумуляторів не перевищує 3–4 роки,
що робить вироблену таким шляхом
електроенергію невигідною принаймні
до здешевлення установки вдвічі.
Для широкого застосування
вітроустановок в приватних господа�
рствах пропонуємо наступні заходи:
1. Налагодження виробництва та
випуску вітроустановок на основі на�
явних сьогодні зразків без конвер�
терів та акумуляторів. Одержана
«брудна» електроенергія має бути
спрямована безпосередньо на
спеціально розроблені електричні
обігрівачі всередині приміщень, які є
основними споживачами згенерова�
ної енергії;
2. За потреби, запропонований в
попередньому пункті підхід можна мо�
дифікувати, спрямовуючи надлишок
електроенергії на електроліз водного
розчину з метою одержання водню.
Одержаний водень зберігається в газ�
гольдері об’ємом кілька кубометрів та
дозволяє одержувати з кожного 1 м3
газу близько 3 кВт�год тепла як для
приготування їжі, так і для обігріву
приміщень паливними комірками при
безвітряній погоді. Такий підхід перед�
бачає дотримання відповідних заходів
безпеки при роботі з воднем.
Ðîçâ’ÿçàííÿ òðàíñïîðòíèõ ïðîáëåì
øëÿõîì ðîçâèòêó âåëîñèïåäíîãî ñïîëó÷åííÿ
Автомобільний транспорт є великим
споживачем рідкого палива та від�
повідно першорядним забруднювачем
навколишнього середовища у великих
містах. З настанням енергетичної кризи
виникне проблема пересування грома�
дян всередині міст. Тому в ході плану�
вання та будівництва нових районів, а
також реконструкції старих, треба пе�
редбачити створення розвиненої мережі
велосипедних доріжок та стоянок для
велосипедів, подібно до того, як це ро�
биться в Німеччині. Це дасть змогу од�
ночасно вирішити кілька проблем:
поліпшення екологічної ситуації, зни�
ження навантаження на громадський
транспорт, зменшення кількості
автомобілів на дорогах тощо.
250 Â. ÕÀÂÐÓÑÜ, À. ÒÐÈϲËÜÑÜÊÈÉ
³äíîâëåííÿ ë³ñ³â
В умовах скорочення сільськогоспода�
рського виробництва в Україні
вивільнюються великі площі, придатні
для насадження лісів з метою заміщення
деревиною через 20–30 років імпорто�
ваних джерел енергії. Такий підхід по�
руч з відсутністю затрат на щорічну об�
робку орних земель має кілька суттєвих
переваг для майбутнього України:
1. Деревину можна використову�
вати не лише шляхом спалювання для
обігріву приміщень, а й як хімічну си�
ровину, в тому числі для синтезу
рідкого палива;
2. Деревина є якісним екологічно
чистим будівельним матеріалом;
3. В лісових зонах можна очікувати
суттєвого поліпшення екологічної ситу�
ації, додатковою перевагою чого може
стати розвиток «зеленого туризму».
Âïðîâàäæåííÿ íàâ÷àëüíîãî êóðñó
«Â³äíîâëþâàíà åíåðãåòèêà»
Зазначені вище заходи, хоч і є доволі
простими, але вони мають бути відомі
та почати використовуватись вели�
кою кількістю людей. Саме тому слід
впровадити для викладання в школі
курс «Відновлювана енергетика». За
основу такого курсу можна взяти ма�
теріали дистанційного навчання
DIERET [3]. Технології Інтернет від�
кривають широкий доступ до ма�
теріалів, виданих наприкінці минуло�
го століття, актуальність застосуван�
ня яких щодня зростає [3, 6–10].
Ïåðåë³ê ïîñèëàíü
1. Î.Â.Êðûëîâ. Îãðàíè÷åííîñòü ðåñóðñîâ êàê ïðè÷èíà ïðåäñòîÿùåãî êðèçèñà //
Âåñòíèê Ðîññèéñêîé Àêàäåìèè íàóê, òîì 70, ¹ 2, 2000 ã., ñ. 136–146.
2. Äèâ. íàïð. ïîâ³äîìëåííÿ Ìàéäàí-²ÍÔÎÐÌ «Ïëàíåòà Çåìëÿ âïåâíåíî êðîêóº äî
ñàìîçíèùåííÿ». Ïîñò³éíà àäðåñà â ²íòåðíåò³ — http://maidan.org.ua/static/news/
2006/1161796047.html
3. Emil Bedi, Gunnar Boye Olesen, and Raymond Myles DIERET (Distant Internet
Education on Renewable Energy Technologies). Àäðåñà â ²íòåðíåò³ — http:
//www.inforse.org/europe/dieret/. Ðîñ³éñüêîþ ìîâîþ êóðñ äîñòóïíèé çà àäðåñîþ:
http://www.ecomuseum.kz/dieret/htm1
4. Äèâ. íàïð. ïîâ³äîìëåííÿ Ìàéäàí-²ÍÔÎÐÌ «Áëåð çàêëèêàâ äî òåðì³íîâèõ çà-
õîä³â ïðîòè ïîòåïë³ííÿ». Ïîñò³éíà àäðåñà â ²íòåðíåò³ http://maidan.org. ua/static/
news/2006/1162247586.html
5. Â.Ï.Ñàìîéëîâè÷ Óêðà¿íñüêå íàðîäíå æèòëî (ê³íåöü Õ²Õ–ïî÷àòîê ÕÕ ñò.). — Ê.,
Íàóêîâà äóìêà, 1972. — 24 ñ. Àäðåñà â ²íòåðíåò³ — http://www.hllab.dp.
ua/Store/texts/jitlo/ bud.htm
6. Ï.Ð.Ñàáàäè. Ñîëíå÷íûé äîì: Ïåð. ñ àíãë. Í.Á.Ãëàäêîâîé — Ì., Ñòðîéèçäàò,
1981. — 114 ñ.
7. ß.È.Øåôòåð. Èñïîëüçîâàíèå ýíåðãèè âåòðà. — Ì., Ýíåðãîàòîìèçäàò, 1983. — 200 ñ.
8. Ïîä ðåä. Ý.Â.Ñàðíàöêîãî, Ñ.À.×èñòîâè÷à. Ñèñòåìû ñîëíå÷íîãî òåïëî- è õëàäî-
ñíàáæåíèÿ. — Ì., Ñòðîéèçäàò, 1990. — 324 ñ.
9. Â.Ä.Ëåâåíáåðã. Ýíåðãåòè÷åñêèå óñòàíîâêè áåç òîïëèâà. — Ë., Ñóäîñòðîåíèå, 1987. —
104ñ.
10. Í.Â.Õàð÷åíêî. Èíäèâèäóàëüíûå ñîëíå÷íûå óñòàíîâêè. — Ì., Ýíåðãîàòîìèçäàò,
1991. — 208 ñ.
ßÊ ÂÈÆÈÒÈ Â ÓÌÎÂÀÕ ÅÍÅÐÃÅÒÈ×Íί ÊÐÈÇÈ 251
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-40886 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0206-8001 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:02:52Z |
| publishDate | 2008 |
| publisher | Інститут української археографії та джерелознавства ім. М.С. Грушевського НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Хаврусь, В. Трипільський, А. 2013-01-27T20:06:19Z 2013-01-27T20:06:19Z 2008 Як вижити в умовах енергетичної кризи / В. Хаврусь, А. Трипільський // Україна. Наука і культура. — 2008. — Вип 34. — С. 246-251. — Бібліогр.: 10 назв. — укp. 0206-8001 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/40886 uk Інститут української археографії та джерелознавства ім. М.С. Грушевського НАН України Україна. Наука і культура Світ науки та освіти Як вижити в умовах енергетичної кризи Article published earlier |
| spellingShingle | Як вижити в умовах енергетичної кризи Хаврусь, В. Трипільський, А. Світ науки та освіти |
| title | Як вижити в умовах енергетичної кризи |
| title_full | Як вижити в умовах енергетичної кризи |
| title_fullStr | Як вижити в умовах енергетичної кризи |
| title_full_unstemmed | Як вижити в умовах енергетичної кризи |
| title_short | Як вижити в умовах енергетичної кризи |
| title_sort | як вижити в умовах енергетичної кризи |
| topic | Світ науки та освіти |
| topic_facet | Світ науки та освіти |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/40886 |
| work_keys_str_mv | AT havrusʹv âkvižitivumovahenergetičnoíkrizi AT tripílʹsʹkiia âkvižitivumovahenergetičnoíkrizi |