У таких регіонах сонячна енергія також може використовуватися для приготування їжі, сушіння зерна та фруктів, опріснення води, піднімання води з глибоких колодязів та ін. Уже розроблено досить зручні пристрої для таких потреб, наприклад, параболічні дзеркала діаметром майже 1,5 м. У фокусі такого дзеркала чайник із трьома літрами води закипає за 10 хвилин.

За використанням сонячної енергії на одну особу перше місце у світі займає Кіпр, де 90 % будинків та готелів оснащені сонячними водонагрівачами. В Ізраїлі сонячна енергія забезпечує 65 % гарячого водопостачання. Таку енергію можна перетворювати в електричну; для цього застосовують або фотоелектричні перетворювачі, або роблять це шляхом нагрівання води до температури кипіння з одержанням пари, що спричинює дію турбогенераторів. У Японії у 1998 р. встановлено майже 7000 дахових ("roof-top") сонячних систем. У кінці 1998 р. німецький уряд ухвалив рішення про зведення 100 тис. сонячних дахів у країні. Італія також приєдналася до цієї ініціативи з метою будівництва 10 тис. сонячних дахів.

Для промислових цілей з сонячної енергії можна одержувати високотемпературне тепло (до 3800 °С) у печах. Такі печі працюють у Франції та Узбекистані. Діють вони за тим самим принципом, що й СЕС із парогенератором: система геліостатів спрямовує сонячні промені на велике параболічне дзеркало, в фокусі якого розміщуються проби металів, сплавів або мінералів для плавлення. Порівняно зі звичайними печами сонячні мають низку переваг: розплавлена речовина не взаємодіє з паливом або плавильним тиглем, плавку можна здійснювати в будь-якій атмосфері, така піч не забруднює навколишнє середовище.

Сонячна енергія може використовуватися і на транспорті: для енергоживлення автомобілів, невеликих суден і навіть літаків. З площі кількох квадратних метрів (дах мікроавтобуса) можна отримати енергію для живлення акумуляторів, що рухають машину. У 1982 р. на автомобілі з сонячними батареями на даху без жодної краплі бензину перетнули Австралію із заходу на схід, подолавши за два місяці відстань майже 4 тис. км із середньою швидкістю ЗО км/год. На сонячному літаку здійснили переліт через Ла-Манш.

Головним недоліком сонячної енергії є те, що для цих перетворювальних установок потрібні великі площі, розташовані недалеко (в середньому 80 км) від споживача, адже втрати під час передачі електроенергії можуть бути надто великими. Отже, єдина економічно обґрунтована альтернатива — це сонячна енергетика, яка використовує різноманітні джерела енергії, одержаної від Сонця: гідро- та вітроенергія, деревина чи пряме сонячне проміння. Як свідчать тенденції енергокористування з 1990 до 1998 р., перехід до сонячно-водневої енергетики вже розпочався (табл. 5.1).

Таблиця 5.1. Тенденції світового енергокористування за джерелами,

1990—1998 рр.*58

*58: {Стан світу 2000: Доповідь Інституту всесвітнього спостереження про прогрес до сталого суспільства. — К.: Інтелсфера, 2000. — С. 18.}

Джерело енергії | Річний приріст, %

Вітрова енергія | 22

Сонячна енергія | 16

Геотермальна енергія | 4

Гідроенергія (1990—1997 pp.) | 2

Нафта | 2

Природний газ | 2

Ядерна енергія | 1

Вугілля | 0

Середньорічна кількість сумарної сонячної радіації на 1 м2 поверхні на території України коливається від 1070 кВт ? год у північній частині країни — до 1400 кВт ? год, у Криму — ще більше. Загальний річний потенціал сонячної енергії України становить майже 720 ПВт ? год; технічний потенціал у середньому — тільки 0,48 % від загального, а доцільно-економічний — 0,16 % від технічного. Таким чином, реальною є річна утилізація майже 54 ТВт ? год сонячної енергії*59.

*59: {Відновлювана енергетика в Україні // Новини енергетики. — К.: Всеукр. енергетичний комітет Всесвітньої енергетичної ради, 2003. — №9. —С. 11.}

Основні показники розвитку сонячної енергетики в період до 2030 р. подано в табл. 5.2.

Термін ефективної експлуатації геліоенергетичного обладнання в південних областях України становить сім місяців (з квітня до жовтеня), а в північних — п'ять (з травня до вересня). В Україні перетворення сонячної енергії в електричну слід спрямовувати, насамперед, на використання фотоелектричних пристроїв. Наявність значних запасів сировини, промислової та науково-технічної бази для виготовлення фотоелектричних пристроїв може не тільки забезпечити потреби вітчизняного споживача, а й понад дві третини виробленої продукції спрямувати на експорт.

Отже, основним показником потенціалу сонячної енергії для будь-якого регіону України є кількість прямої та сумарної радіації за період оптимального використання сонячної радіації, тобто квітень-вересень. Тому найдоцільнішим вважається розміщення геліоустановок на Південному березі Криму, а також Причорноморській, Приазовській та Закарпатській низовинах. Зменшення сонячної радіації у зв'язку з похмурими днями в Українських Карпатах свідчить про недоцільність розташування там систем сонячного теплопостачання. З метою забезпечення потреби в енергії протягом року (а не лише у квітні-вересні) слід комплексно використовувати геліо- та вітро-енергоустановки.

Таблиця 5.2. Основні показники розвитку сонячної енергетики в період до 2030 р.

Показник | Сценарій | Одиниця вимірювання | 2010 | 2015 | 2020 | 2025 | 2030

Встановлена

електрична

потужність | Песимістичний | МВт | 1 | 2 | 11 | 80 | 200

Базовий | МВт | 1 | 4 | 44 | 150 | 350

Оптимістичний | МВт | 2 | 27 | 97 | 210 | 570

Виробництво електроенергії | Песимістичний | млн кВт * год | 1 | 4 | 26 | 196 | 490

Базовий | млн кВт * год | 3 | 10 | 108 | 368 | 858

Оптимістичний | млн кВт * год | 5 | 66 | 238 | 515 | 1397

Виробництво теплоенергії | Песимістичний | млн Гкал | 0,152 | 0,516 | 1,319 | 2,745 | 5,040

Базовий | млн Гкал | 0,228 | 0,775 | 1,978 | 4,118 | 7,559

Оптимістичний | млн Гкал | 0,253 | 0,861 | 2,198 | 4,575 | 8,399

Вітроенергетика — один із важливих напрямів, який вже набув в Україні істотного розвитку відповідно до Національної енергетичної програми, в якій передбачено перспективи використання нетрадиційних видів енергії до 2010 р. Енергія вітру — це вітротурбіни, що об'єднуються в так звані вітростанції. Вартість спорудження цих установок становить усього 1,25 дол. США в перерахунку на ват, а для АБС та ТЕС, які працюють на вугіллі, — відповідно 5 та 3 дол. США. Сумарна оцінка потужності стійких вітрів у нижніх шарах атмосфери становить 5000 ГВт*60. Нині вітроенергетичні установки діють майже у 95 країнах світу. Наприклад, Данія одержує 8 % електроенергії від вітру; найпівнічніша земля Німеччини — Шлезвіг-Голдштейн — 11; Наварра, промислова провінція на півночі Іспанії, — 20 %. Серед країн, що розвиваються, передує Індія з її 900 МВт встановленої потужності.

*60: {Акимова ТА., Хаскин В.В. Экология. — М.: ЮНИТИ, 2002. — С. 275.

}

Світові запаси вітроенергії дуже великі. Наприклад, Китай, багатий на вітроенергію, міг би подвоїти виробництво електроенергії лише за допомогою власне вітру. Міністерство енергетики США в реєстрі вітрових ресурсів зазначає, що три штати — Північна Дакота, Південна Дакота і Техас — мають досить великі запаси вітроенергії, придатної для використання, щоб забезпечити всю національну потребу в електроенергії. Україна також має потужні ресурси вітрової енергії річний технічний вітроенергетичний потенціал оцінюється в 30 ТВт * год. Але технічно досяжним і доцільним є використання 15—19 % природного річного обсягу енергії вітру.

Вітрову енергію вже використовували наші попередники. За даними статистики, в дореволюційній Росії налічувалося майже 30 тис. вітряків. Цю установку застосовували майже в кожному українському селі, проте парова машина, а потім двигун внутрішнього згорання витіснили її. Звичайно, можливості використання цього виду енергії в різних місцях Землі неоднакові. Для нормальної роботи вітрових двигунів швидкість вітру не має бути меншою 4—5 м/с у середньому за рік, а краще, коли вона становить 6—8 м/с Для таких установок шкідливі надто великі швидкості вітру (урагани), що можуть їх зруйнувати. Найсприятливішими регіонами, в яких можна використовувати вітрову енергію, є узбережжя морів й океанів, степи, тундра, гірські райони.

Розподіл вітру на території України зумовлюється циркуляцією атмосфери та особливостями рельєфу. На властивості вітрової енергії впливають такі форми рельєфу:—

вузька меридіонально витягнута долина, навколо якої розташовані підвищення до 10 м над її рівнем. Це переважно долини річок у південно-західній і західній частинах України;—

горбиста місцевість, невеликі долини рівнинних або гірських річок, підвищення навколо яких не перевищують 40 м (Правобережжя та Передкарпаття);—

степова рівнина, широкі долини річок з пологими схилами (південні та центральні області України та рівнинна частина Криму);—

невеликі вододільні плато (Донецька і Придніпровська височини);—

круті навітряні схили значних підвищень, вододільні