Старый кокс домны не портит. Что мешает внедрению альтернативных источников энергии
Электричество – благо, без которого не может существовать современная цивилизация. Оно дорого нам обходится: большинство способов получения электроэнергии наносит непоправимый вред природе. Но это можно изменить, если использовать альтернативные ресурсы.
- Что такое альтернативная энергетика
- Виды альтернативных источников энергии
- Проблемы использования альтернативы
- Традиционные источники энергии
- Проблемы использования традиционной энергии
- Как можно постепенно переходить на альтернативу
Наиболее перспективные направления альтернативной энергетики: получение электричества путем преобразования кинетической энергии ветра и использование электромагнитного излучения солнца
Когда тепло, Алена бегает по утрам в парке. В холодную погоду она занимается на профессиональной дорожке, которую купила несколько месяцев назад в рассрочку по карте «Халва» от Совкомбанка.
Бывает ли шопинг выгодным? Да, если покупать с Халвой! До 10% кешбэка, пассивный доход в виде процента на остаток собственных средств до 15%. А самое главное — покупки в рассрочку до 24 месяцев и никаких процентов. Оформите Халву в пару кликов!
6 километров для любителя – расстояние немалое, и примерно после 2/3 пробежки девушка чувствует, что силы ее на исходе. Но Алена знает – сейчас откроется второе дыхание.
Гипофиз выбрасывает в кровь эндорфины, организму уже недостаточно углеводов, он находит более эффективный источник питания – жиры.
Последний рывок – цель достигнута! Теперь душ, завтрак и путь на работу
В повседневной жизни людей редко беспокоит ограниченность возможностей организма. Мы едим, когда чувствуем голод, спим, когда устаем, и так восполняем силы.
До недавнего времени человечество точно так же, не задумываясь, потребляло природные ресурсы, а ведь на их восстановление нужно гораздо больше времени.
К примеру, процесс образования нефти, которая обеспечивает около 30% мировой энергетики, может занимать от 50 до 350 млн лет.
Тепло и электроэнергия имеют огромное значение для цивилизации, поэтому исследователи во всем мире работают над внедрением альтернативных источников энергоресурсов для решения проблемы ограниченности ископаемого топлива.
Самая большая монета в мире весит 1 тонну. Это 1 млн австралийских долларов из чистого золота.
Другой факт
Что такое альтернативная энергетика
По возможности быстрого получения в естественной среде энергоресурсы делятся на невозобновляемые и возобновляемые.
К невозобновляемым ресурсам относится ископаемое топливо (нефть, уголь, природный газ), которое образуются гораздо медленнее, чем потребляется.
Определение возобновляемых ресурсов довольно расплывчато. К этой группе относят различные энергетические источники (не только органические ресурсы, но и природные явления), обновление которых происходит быстрее, чем потребление, или вообще от него не зависит:
- биотопливо, получаемое из органических промышленных отходов, растительного и животного сырья, продуктов жизнедеятельности организмов;
- гидроэнергия – это энергия движения воды, которую преобразуют сначала в механическую, а затем – электроэнергию;
- альтернативные источники энергии – это понятие, которое объединяет все остальные, а именно нетрадиционные энергоресурсы.
Альтернативная энергетика – это совокупность перспективных нетрадиционных методов извлечения энергии (в основном, из возобновляемых источников – ВИЭ), а также ее передачи и применения.
Ядерная энергетика держится особняком, поскольку скорость образования урана в естественной среде пока не определена, а предполагаемых запасов на Земле гораздо больше, чем мы в состоянии добыть и переработать в осязаемом будущем.
Виды альтернативных источников энергии
Кинетическая энергия ветра
Люди начали использовать ветряные потоки задолго до открытия электричества. Более двух тысячелетий назад с помощью ветра жители Персии качали воду и мололи зерно, а египтяне управляли папирусными лодками на реке Нил.
В 1887 году в Шотландии была создана первая ветряная турбина для генерации электроэнергии. Сооружение высотой 10 метров обеспечивало светом всего один дом.
Сегодня общая мощность всех установленных ветрогенераторов составляет более 700 гигаватт. Для сравнения: 25 электростанций Московской области выдают 5 593,6 мегаватт (по состоянию на 2021 год).
Ветряные электростанции нередко становятся основным источником электрического тока на территориях, не обладающих подходящими для строительства ГЭС водными ресурсами и рельефом
Ветрогенератор или ветроэлектрическая установка (ВЭУ) – это устройство для конвертации кинетической энергии ветрового потока в механическую, а затем – в электрическую.
Визуально конструкция напоминает гигантский вентилятор. Поток ветра заставляет лопасти крутиться. Они приводят в движение внутренний вал, соединенный с редуктором, который, в свою очередь, вращает ротор генератора. Так вырабатывается трехфазный переменный ток. Путем нескольких преобразований с помощью контроллера, аккумуляторных батарей и инвертора (устройства для трансформации постоянного тока в переменный с сопутствующей корректировкой напряжения) он приобретает характеристики, необходимые для работы электроприборов.
Мощность ВЭУ зависит от скорости ветра, поэтому наиболее эффективны ветровые электростанции, расположенные в прибрежных зонах.
В Совкомбанке можно оформить кредит наличными на любые цели до 5 млн рублей. Выберите удобную программу и рассчитайте ежемесячный платеж на кредитном калькуляторе. Деньги нужны срочно? Достаточно паспорта и любого второго документа. Нужна крупная сумма? Вы можете взять кредит под залог автомобиля или недвижимости. Заполните заявку на сайте и получите быстрое одобрение.
Электромагнитное излучение Солнца
Первые упоминания об использовании концентрированных солнечных лучей относятся к двухсотым годам нашей эры – с их помощью зажигали священный огонь у греческих храмов.
Сейчас солнечные установки применяются для опреснения морской и минерализованной воды, сушки сельхозпродуктов, нагрева воды в системах отопления, при охлаждении зданий с помощью испарения различных веществ, а добыча электричества из солнечного излучения считается самой перспективной альтернативой традиционной энергетике.
Основой солнечных батарей являются тонкие кремниевые пластины (толщиной всего 180 микрон или 0,18 мм). На слои фотоэлементов попеременно нанесены фосфор и бор. В слое кремния с добавками фосфора возникают свободные электроны, а в слое с бором некоторые электроны отсутствуют – образуются так называемые «дырки».
Попадая на поверхность батареи, кванты света вызывают движение частиц из одного слоя в другой – так и возникает электрический ток.
Солнечные батареи используются не только на земле, но и в космосе, и являются самым надежным вариантом обеспечения космических аппаратов электричеством
Движение воды в океанах и морях
Силу приливов люди «приручили» относительно недавно. Первая электростанция, на которой использовали это природное явление, была построена в 1913 году неподалеку от Ливерпуля (Англия).
Во время приливов и отливов водные потоки вращают колеса подводных устройств, запуская при этом генераторы, которые преобразуют механические движения в электрический ток – так можно кратко описать работу приливной электростанции (ПЭС).
Лучшим местом для энергоизвлечения данным способом являются морские побережья с крупными замкнутыми бассейнами, поскольку в этом случае перепад уровня воды между приливом и отливом может достигать более четырех метров.
Тепло горячих источников
Энергия в воздухе, свете, воде… А еще она буквально у нас под ногами! Нарастающий дефицит топлива заставляет человечество использовать все возможные ресурсы, в том числе внутреннее тепло Земли.
Вращение турбины нагретым в котлах паром – самый распространенный способ получения электроэнергии. Но зачем греть воду, если горячую жидкость или готовый пар можно взять прямо из недр нашей планеты?
Первая в мире геотермальная электростанция (ГеоЭС) начала работать в 1911 году в Итальянской коммуне Лардерелло и функционирует по сей день.
Глубинные подземные воды имеют высокую температуру и давление, под воздействием которых в виде газа выходят наружу через скважины. Затем по трубам пар направляют в турбины, он заставляет их крутиться, что приводит в действие электрогенератор.
Проблемы использования альтернативы
Альтернативные ресурсы условно неиссякаемы, но при этом они еще и не стабильны. Для работы ветрогенераторов нужен ветер, для солнечных батарей – свет, для работы ПЭС и ГеоЭС нужна определенная природная среда – это одна из ключевых причин, по которой мы пока не готовы отказаться от традиционной энергетики.
Второй аспект, который нельзя не учитывать, – экономический. Альтернативы менее эффективны. Если описать проблему кратко: для производства электричества необходимой мощности на ветряных электростанциях должно быть значительное количество турбин, аккумуляторы и солнечные батареи – все это стоит немалых средств.
Кроме того, для установки, например, кремниевых батарей нужны достаточно большие площади, а ветряки не только создают ощутимый шум, но и производят инфразвук, который может негативно влиять на нервную систему и человеческий организм в целом – вряд ли кто-то захочет жить с ними по соседству. К недостаткам геотермальных электроустановок относится риск пробуждения сейсмической активности.
Несмотря на свою экологичность в сравнении с традиционными способами энергодобычи, прогрессивные методы все же не совсем безобидны. Птицы часто попадают в лопасти ветряков, а в радиусе работы солнечных электростанций только в США ежегодно погибает от 38 до 138 тысяч пернатых (точные причины этого явления не установлены).
Традиционные источники энергии
Традиционными называют ресурсы, которые используются давно и широко распространены по всему миру. В основном – невозобновляемые: нефть, природный газ и уголь.
Основной долей мирового электричества мы обязаны именно традиционной энергетике:
- тепловой,
- гидроэнергетике,
- ядерной.
Лидирует в данной тройке теплоэнергетическая отрасль. Она основана на производстве электрического тока из теплоты, полученной при сжигании органического топлива на тепловых электростанциях (ТЭС).
Гидроэлектростанции (ГЭС) используют для получения электричества водные потоки, чаще всего – падающую воду. Чтобы повысить разность уровней воды, на реках строят плотины.
Атомную энергию получают в реакторе путем соединения ядер урана-235 или плутония-239 и нейтрально заряженных частиц. В результате ядерной реакции происходит образование новых нейтронов и осколков деления, столкновение которых приводит к выбросу большого количества тепла.
А дальше все, как на ТЭС: в котлах нагревают воду, горячий пар под давлением подается в турбины и заставляет их крутиться, а они приводят в движение генератор, который преобразует механическую энергию в электрический ток.
Средний срок строительства атомной электростанции – пять лет, а срок работы – около сорока
Также существует технология, которая позволяют получать энергию из отработавшего сырья, что повышает эффективность использования ядерного топлива с 3% до 10%.
Проблемы использования традиционной энергии
Традиционная энергетика сопряжена с рядом проблем:
- дефицит энергоресурсов,
- геополитические и социальные риски,
- угроза экологии.
Кратко рассмотрим каждую проблему.
Первая проблема связана с исчерпаемостью и неравномерным распределением ресурсов. Энергодефицитные государства (к которым Россия не относится) тратят огромные средства на их закупку – это отрицательно влияет на экономику и социальную сферу.
Избыточность ресурсов тоже опасна. Страны, экономика которых построена на их добыче и продаже, менее замотивированы в развитии других перспективных отраслей и зависимы от тенденций в мировой энергетике.
Энергетика и геополитика тесно связаны. Неравномерность распределения энергоресурсов на Земле создает высокие риски для жизнеспособности и государственной безопасности стран, зависящих от сырьевых лидеров, и является частой причиной политической напряженности.
Влияние энергетики на экологию – пожалуй, самая серьезная проблема. Парниковые газы, выбрасываемые в атмосферу традиционными энергетическими объектами, не только загрязняют атмосферу и нарушают озоновый слой. Они меняют состав и кислотность морской воды, замедляют рост растений.
Как можно постепенно переходить на альтернативу
При текущем уровне потребления доказанных запасов нефти и газа человечеству хватит на 40–45 лет. За этот короткий срок мы должны научиться полностью обходиться без традиционного топлива. Это особенно актуально для стран, у которых нет собственных запасов углеводородов.
Россия с ее огромными территориями, разнообразием климатических зон и рельефов обладает высоким потенциалом для перехода на ВИЭ, и начало этому положено:
- с 2009 года в нашей стране действует программа поддержки развития нетрадиционной энергетики, которая гарантирует инвесторам сектора полный возврат средств и доходность от вложений;
- только за последние три года построено около 20 ветропарков и более 10 солнечных электростанций;
- в 2021 году в законодательство внесены поправки, позволяющие физическим лицам устанавливать солнечные панели у себя дома и продавать излишки электроэнергии по договору.
Для обеспечения дальнейшего распространения, функционирования и повышения самостоятельности отрасли, привлечения инвестиций продолжается работа по снижению затрат на оборудование за счет импортозамещения и популяризации «зеленой» энергии.
Что такое возобновляемая энергия?
Возобновляемая энергия – это энергия, получаемая из природных источников, которые пополняются со скоростью, превышающей скорость ее потребления. Примерами таких постоянно пополняемых источников являются солнечный свет и ветер. Возобновляемые источники могут обеспечить огромное количество энергии и окружают нас повсюду.
В противоположность им ископаемые виды топлива – уголь, нефть и газ – являются невозобновляемыми ресурсами, на формирование которых уходят сотни миллионов лет. При сжигании ископаемых видов топлива для производства энергии происходят выбросы вредных парниковых газов, таких как углекислый газ.
Получение энергии из возобновляемых источников сопряжено с гораздо меньшими выбросам и, чем сжигание ископаемого топлива. Переход от ископаемых видов топлива, на которые в настоящее время приходится львиная доля выбросов, к возобновляемым источникам энергии имеет ключевое значение для преодоления климатического кризиса.
На сегодняшний день возобновляемые источники энергии являются более дешевой альтернативой в большинстве стран и создают в три раза больше рабочих мест, чем ископаемые виды топлива.
Ниже указано несколько распространенных возобновляемых источников энергии:
СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГИЯ
Солнечная энергия является самым богатым из всех энергетических ресурсов и может использоваться даже в пасмурную погоду. Скорость, с которой солнечная энергия улавливается Землей, примерно в 10 тыс. раз превышает скорость, с которой человечество потребляет энергию.
Солнечные технологии могут обеспечивать тепло, охлаждение, естественное освещение, электричество и топливо для множества применений. Эти технологии позволяют преобразовывать солнечный свет в электрическую энергию с помощью фотоэлектрических панелей либо зеркал, концентрирующих солнечное излучение.
Хотя не все страны в равной мере обеспечены солнечной энергией, каждая из них может внести существенный вклад в энергетический баланс за счет энергии солнца как таковой.
В последнее десятилетие стоимость производства солнечных панелей резко упала, что сделало их не только доступным, но и зачастую самым дешевым способом получения электроэнергии. Солнечные панели имеют срок службы около 30 лет и выпускаются в разных оттенках в зависимости от типа материала, используемого при их производстве.
ЭНЕРГИЯ ВЕТРА
Ветроэнергетика использует кинетическую энергию движущегося воздуха с помощью больших ветряных турбин, расположенных на суше (наземные ветроэлектростанции) или в морской или пресной воде (морские/прибрежные ветроэлектростанции). Энергия ветра используется на протяжении тысячелетий, однако за последние несколько лет технологии наземной и морской ветроэнергетики эволюционировали в направлении максимального увеличения объема производимой электроэнергии за счет более высоких турбин и большего диаметра вращающейся части.
Хотя средняя скорость ветра сильно варьируется в зависимости от местности, мировой технический потенциал ветроэнергетики превышает мировой объем производства электричества, а большинство регионов мира располагают достаточными возможностями для создания значительного количества ветроэлектростанций.
Сильные ветры бывают во многих регионах мира, но иногда для выработки ветровой энергии больше всего подходят отдаленные районы. Морская ветроэнергетика имеет огромный потенциал.
ГЕОТЕРМАЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ
Геотермальная энергетика использует доступную тепловую энергию недр Земли. Тепло получают из геотермальных резервуаров посредством бурения скважин или иными способами.
Резервуары, которые по своей природе являются достаточно горячими и проницаемыми, называются гидротермальными резервуарами, а достаточно горячие резервуары, улучшенные с помощью гидравлической стимуляции – усовершенствованными геотермальными системами.
Оказавшиеся на поверхности жидкости разной температуры могут быть использованы для выработки электроэнергии. Технология производства электроэнергии из гидротермальных резервуаров является отработанной и надежной и применяется уже более 100 лет.
ГИДРОЭНЕРГИЯ
Гидроэнергетика использует энергию воды, перемещающейся с большей высоты на меньшую. Такая энергия может быть получена с помощью водохранилищ и рек. Гидроэлектростанции на водохранилищах задействуют находящиеся в них запасы воды, в то время как русловые ГЭС используют энергию доступного речного стока.
Гидроэнергетические водохранилища часто служат нескольким целям, обеспечивая питьевую воду и воду для орошения, возможность бороться с наводнениями и засухами, навигационные услуги и энергоснабжение.
В настоящее время гидроэнергетика является крупнейшим источником возобновляемой энергии в электроэнергетическом секторе. Она зависит от в целом стабильных режимов распределения осадков и может подвергаться негативному воздействию вызванных климатом засух или изменений в экосистемах, которые влияют на такие режимы.
Инфраструктура, необходимая для получения гидроэнергии, также может оказывать неблагоприятное воздействие на экосистемы. По этой причине многие считают малые гидроэлектростанции более экологичным вариантом, особенно подходящим для населения отдаленных районов.
ЭНЕРГИЯ ОКЕАНА
Для получения энергии океана применяются технологии, основанные на использовании кинетической и тепловой энергии морской воды – например, волн или течений – в целях производства электричества или тепла.
Океанические энергетические системы до сих пор находятся на ранней стадии разработки; в настоящее время тестируется ряд прототипов устройств, использующих волны и приливные течения. Теоретически энергия океана может легко превысить нынешние потребности человека в энергии.
БИОЭНЕРГИЯ
Биоэнергию получают из разных органических материалов, называемых биомассой, таких как древесина, древесный уголь, навоз и другие органические удобрения, применяемые для производства тепла и электроэнергии, и сельскохозяйственные культуры, применяемые для производства жидких видов биотоплива. Бóльшая часть биомассы используется в сельской местности для целей приготовления пищи, освещения и отопления помещений, а ее основными потребителями, как правило, являются более бедные слои населения развивающихся стран.
Современные системы биомассы включают специальные сельскохозяйственные культуры или деревья, остатки, образующиеся в процессе ведения сельского и лесного хозяйства, и различные потоки органических отходов.
При получении энергии посредством сжигания биомассы образуются выбросы парниковых газов, но в меньших объемах, чем при сжигании ископаемых видов топлива, таких как уголь, нефть или газ. Однако биоэнергию следует использовать только в ограниченных целях, учитывая потенциальное негативное воздействие на окружающую среду, связанное с масштабным увеличением лесных и биоэнергетических плантаций и, как следствие, с вырубкой лесов и изменениями в землепользовании.
Более подробная информация о возобновляемых источниках энергии представлена на следующих веб-сайтах:
Международное агентство по возобновляемой энергии | Возобновляемые источники энергии
Международное энергетическое агентство | Возобновляемые источники энергии
Межправительственная группа экспертов по изменению климата | Возобновляемые источники энергии
Устойчивая энергетика для всех | Возобновляемая энергия
Дополнительно
Возобновляемая энергия – обеспечение более безопасного будущего
Что такое возобновляемая энергия и почему она важна? Узнайте больше о том, почему переход на возобновляемые источники энергии — наша единственная надежда на более благополучный и безопасный мир.
Пять способов ускорить переход на возобновляемые источники энергии на данном этапе
Генеральный секретарь описывает пять важнейших действий, которым мир должен уделить первоочередное внимание, чтобы преобразовать наши энергетические системы и ускорить переход на возобновляемые источники энергии.
Вопросы климата
Узнайте больше о том, как последствия климатических изменений ощущаются в разных секторах и экосистемах, и почему мы должны беречь, а не эксплуатировать природные ресурсы в целях содействия борьбе с изменением климата.
Альтернативные источники энергии: какие виды как использовать
Тяжелый климатический кризис на планете привел к необходимости скорейшего отказа от ископаемого топлива и переходу на альтернативную энергетику, «зеленые» источники энергии. Являются ли они хорошей заменой нефти и углю, какими преимуществами и недостатки обладают — рассказывает Plus-one.ru.
Что такое альтернативная энергия?
К альтернативным источникам энергии относят нетрадиционные источники энергии — солнечную, ветровую, геотермальную энергетику и так далее.
Возобновляемые источники энергии не загрязняют окружающую среду, помогают снизить уровень выбросов парниковых газов в атмосферу, уменьшить последствия изменения климата. Они практически неисчерпаемы, в то время как ископаемое топливо рано или поздно закончится.
К возобновляемым источникам не относится атомная энергетика и природный газ, поскольку запасы этих ресурсов ограничены.
Альтернативные виды энергии
Существуют различные виды энергии и способы ее добычи.
Исходя из нашей трактовки, можно выделить следующие виды альтернативных источников: солнечная энергия, ветроэнергетика, гидроэнергия, волновая энергетика, энергия приливов и отливов, гидротермальная энергия, энергия жидкостной диффузии, геотермальная энергия и биотопливо.
Способы добычи и использования энергии отличаются в зависимости от вида альтернативных источников. Объединяет их то, что на сегодняшний день все они используются гораздо реже, чем ископаемое топливо, но при этом обладают большим потенциалом для развития.
Плюсы и минусы альтернативной энергии
В настоящее время производство альтернативной энергии, несмотря на ее высокую экологичность и перспективность, ограничено. Развитие технологий на ее основе имеет ряд издержек, с которыми приходится считаться.
1. Солнечная энергия
Когда вы устанавливаете солнечные панели на дом, вы генерируете свое собственное электричество, становитесь менее зависимыми от электрической сети и уменьшаете ежемесячный счет за электричество.
Недавние исследования показали, что стоимость недвижимости увеличивается после установки солнечных батарей. Сами солнечные панели при этом дешевеют.
Солнце светит повсюду на Земле, а это значит, что солнечная энергия является хорошим вариантом для каждой страны, хотя и существуют различия по регионам и в том, сколько они получают солнечного света. В России, например, самыми солнечными городами являются Улан-Удэ и Хабаровск.
Солнечные панели подходят не для всех типов крыш. Некоторые установленные в старых домах кровельные материалы, такие как шифер или кедровая черепица, могут не подойти для установки солнечных панелей.
Солнечная энергия не работает ночью. «Солнечные» домохозяйства полагаются на коммунальные сети для получения электроэнергии ночью и в других ситуациях, когда солнечный свет ограничен.
Первоначальная стоимость установки и использования солнечной энергии очень высока, потому что человек должен заплатить за всю систему — батареи, провода, солнечные панели и так далее.
Как солнечные панели экономят плату за электричество
Пять выводов о частной солнечной энергетике в России
2. Ветроэнергетика
Ветряки, вырабатывающие большое количество электроэнергии при помощи ветра, практически столь же эффективны, как и солнечные батареи. Ветроэнергетика особенно привлекательна для рынка жилой недвижимости.
С 1980 года цены на нее снизились более чем на 80%. Благодаря технологическому прогрессу и возросшему спросу цены, как ожидается, будут снижаться в обозримом будущем.
Ветер — не самый надежный источник энергии, при его низкой силе турбины обычно работают примерно на 30% мощности. В безветренную погоду вы можете оказаться без электричества.
Энергия ветра может быть использована только в местах, где высокая скорость ветра. Поскольку сильные ветра в основном дуют в отдаленных незаселенных районах, необходимо строить линии электропередачи, чтобы обеспечить электроэнергией жилые дома в городе. А это требует дополнительных инвестиций.
Эксперт: Россия может перейти с угля и газа на ветер
Ветровая электроэнергия в стране уже сопоставима по стоимости с традиционной
3. Гидроэнергия
Большинство гидроэлектростанций — хранилища большого количества воды в резервуарах — почти всегда имеют запас, из которого можно извлекать энергию. В этом смысле гидроэлектростанции являются более надежным и стабильным источником энергии, чем ветровая и солнечная энергия.
Накопительные гидроэлектростанции способны генерировать электроэнергию по требованию, что позволяет гидроэлектростанциям заменить такие традиционные диспетчерские генераторы, как угольные и газовые установки.
Накопительные гидроэнергетические установки прерывают естественное течение речной системы. Это приводит к нарушению путей миграции животных и к проблемам с качеством воды.
Гидроэлектростанции представляют собой крупные инфраструктурные проекты, включающие строительство плотины, водохранилища и энергогенерирующих турбин, что требует значительных денежных вложений.
10 причин, почему крупные ГЭС опасны для экологии и общества
Что не так с большими гидроэлектростанциями
4. Волновая энергетика
Энергия волн предсказуема, и вы можете определить количество энергии, которое может быть произведено.
Волны имеют более высокую энергетическую мощность, чем, например, ветер, и это делает волновую энергетику более эффективной.
После установки соответствующих электростанций они имеют минимальные эксплуатационные расходы, что делает инвестиции в них более привлекательными.
Хотя это чистая энергия, ее использование создает опасность для морской флоры и фауны, меняет морское дно и среду обитания некоторых его жителей.
Волновая энергия приносит пользу только электростанциям, построенным в городах рядом с океаном.
5. Энергия приливов и отливов
Возникновение приливов очень предсказуемо, что облегчает строительство системы приливных электростанций с правильными размерами для эффективного производства электроэнергии.
Срок службы приливных электростанций составляет 75-100 лет. Они очень эффективны даже спустя много лет использования.
Приливные заграждения приводят к изменению уровня океана в прибрежных водах. Приливная установка также влияет на соленость воды в приливных бассейнах.
Приливные электростанции могут быть построены только на участках, отвечающих определенным критериям.
Хотя приливы и отливы предсказуемы, электростанции могут производить энергию только в течение 10 часов в сутки.
6. Гидротермальная энергия
Строительство станций для выработки гидротермальной энергии требует малых затрат. Эксплуатационные расходы также относительно низкие.
Температура воды выше температуры нагретого воздуха, что делает гидротермальную энергию более эффективной.
Солнце нагревает только верхние слои морей и океанов, поэтому возможных мест для построения станций не так много.
Технологии для выработки гидротермальной энергетики развиты слабо.
7. Энергия жидкостной диффузии
Осмотическая электростанция — новый перспективный метод выработки электроэнергии — устанавливается в устье реки и позволяет извлекать энергию из энтропии жидкостей.
Технологии добычи электроэнергии с помощью жидкостной диффузии развиты крайне слабо. В мире построена только одна осмотическая электростанция в Норвегии.
8. Геотермальная энергия
Геотермальная энергия известна тем, что оказывает наименьшее воздействие на окружающую среду.
Технологии, связанные с производством геотермальной энергии, являются одними из самых инновационных.
Использование геотермальной энергии предполагает высокие первоначальные затраты. Для дома среднего размера установка геотермальных тепловых насосов стоит от $10 тыс. до $20 тыс.
В некоторых ситуациях геотермальные энергетические объекты расположены далеко от населенных пунктов, что требует обширной сети распределительных систем.
9. Биотопливо
Одним из главных преимуществ биотоплива является его относительно низкая стоимость.
Исходные материалы для биотоплива не ограничены. В отличие от ископаемого топлива, ресурсы для биотоплива можно возобновлять.
Биотопливо производит гораздо меньше энергии, чем, например, ископаемое топливо.
Биотопливо нельзя назвать экологически чистым, поскольку оно производит выбросы CO2.
Возобновляемая энергия в мире
Возобновляемые источники энергии помогают бороться с климатическими изменениями, которые становятся более разрушительными. Ветер, солнце, вода и другие источники энергии в будущем станут хорошей заменой ископаемому топливу. Чем раньше это случится, тем лучше для нас и нашей планеты.
Растущий сектор создает рабочие места уже сегодня, делает электрические сети более устойчивыми, расширяет доступ к энергии в развивающихся странах и помогает снизить счета за электроэнергию. Эти факторы способствовали росту популярности возобновляемых источников энергии в последние годы. Преимущества каждого вида альтернативного источника энергии определенно перевешивают минусы.
Подписывайтесь на наш канал в Яндекс.Дзен.
Альтернативные источники энергии
В условиях постоянного ухудшения экологической обстановки на планете человечество вынуждено искать альтернативные источники энергии. Все больше стран делают выбор в их пользу. Конечно, перестраивать энергетическую инфраструктуру — затратное дело, но стоит рассматривать этот процесс как вклад в будущее всей планеты.
Что такое альтернативная энергия?
Энергию можно разделить на два больших класса: невозобновляемая и возобновляемая. К первой категории относится использование таких энергоносителей, как нефть и каменный уголь. Рано или поздно из запасы на планете будут исчерпаны. К тому же, их применение связано с выбросами в атмосферу углекислого газа и глобальным потеплением. Возобновляемые, или альтернативные источники энергии — неисчерпаемые ресурсы, например, ветер или солнечный свет. Их применение имеет меньше «побочных эффектов», а риск истощения запасов отсутствует полностью. В наши дни большая часть энергии вырабатывается за счет сжигания нефти и газа, а также благодаря работе атомных электростанций. Все эти источники потенциально опасны для окружающей среды. Поэтому востребованной становится альтернативная энергетика, позволяющая получать энергию более экологичным способом, наносящим минимальный вред окружающей среде.
Энергия ветра
Ветровая энергетика — преобразование энергии движущихся воздушных масс в электричество, которое может быть использовано потребителем. Подсчитано, что запасов ветровой энергии в 100 раз больше, чем энергетических запасов всех рек нашей планеты. Основа установки для получения энергии — ветровые генераторы и ветровые мельницы. Особенно развит этот способ в Германии, Дании и Ирландии.
Основные плюсы ветровой энергетики — экологичность и низкая стоимость получаемой энергии. Но есть и существенный минус. Предсказать силу ветра невозможно, она непостоянна и зависит от множества факторов. Поэтому приходится использовать дополнительные источники получения энергии. Есть у ветрогенераторов еще одно неприятное свойство: они могут вызывать радиопомехи. Наконец, ветровая энергетика может потенциально оказывать влияние на климат планеты, так как ветрогенераторы забирают часть кинетической энергии движущихся воздушных масс. Однако ученые все еще не могут определить, насколько выраженным может быть это влияние и приведет оно к позитивным или негативным последствиям.
Сила воды
Основа гидроэнергетики — преобразование энергии водных масс в электричество. В качестве примера можно привести гидроэлектростанции, которые устанавливаются на крупных реках. Движущаяся вода воздействует на лопасти турбины, вращая их. Возникающая во время вращения энергия и преобразуется в электричество. Строительство ГЭС обходится государству очень дорого. Однако затраты быстро окупаются, так как цена полученной энергии получается сравнительно низкой (например, по сравнению с атомными электростанциями).
Строить гидроэлектростанции можно только на реках, которые никогда не пересыхают и имеют быстрое течение. Для возведения ГЭС необходимо обустроить плотину, позволяющую добиться определенного напора воды.
В России доля электрической энергии, вырабатываемой гидроэлектростанциями, составляет около 20% от всей энергетической генерации, а суммарная мощность всех ГЭС составляет 48085 МВт. В последние годы появилась идея использовать энергию приливов. Строятся приливные станции, преобразующие кинетическую энергию движущейся морской воды. В России самая крупная приливная электростанция функционирует в Мурманской области. Ее установленная мощность достигает 1,7 МВт. Наконец, есть способы генерации энергии из волн.
Эффективными оказались только три из них: поплавки, искусственные атоллы и подводные камеры. Такие электростанции передают кинетическую энергию по кабелю на станцию, где происходит выработка электричества. Есть у волновой энергетики два недостатка. Себестоимость полученное энергии довольно высока, а позволить себе обустройство станции могут только страны, имеющие продолжительную береговую линию. По этой причине этот вид используется редко.
Геотермальная энергетика
Наша планета вырабатывает большое количество тепла. Для получения энергии, в частности, используются геотермальные источники, располагающиеся в сейсмически опасных территориях и вулканических районах. Горячая вода может быть использована для непосредственного отопления зданий. Также ее перерабатывают в электроэнергию при вращении горячим паром турбины, идущей к генератору. Больше всего таких станций во Франции, Мексике и Америке.
Энергия осмотической диффузии
Этот вид альтернативной энергии стал разрабатываться сравнительно недавно. Осмотические электростанции устанавливаются в устьях рек и извлекают энергию из энтропии жидкостей в процессе взаимодействия соленой и пресной воды. Когда концентрация солей выравнивается, возникает избыточное давление, благодаря которому вращаются лопасти турбины. Пока в мире существует только одна осмотическая электростанция, функционирующая в Норвегии.
Биотопливо
Биотопливо производится из органических продуктов, в процессе переработки которых получается электрическая энергия. Выделяют твердое и жидкое биотопливо. К первой группе относятся дрова, топливные брикеты. Жидкое биотопливо — это биодизель, биобутанол, диметиловый эфир и т. д. Топливо можно получать непосредственно из биомассы (остатков растительного и животного происхождения), которые во время брожения выделяют горючий газ. Такие биогенераторы устанавливаются в сельских местностях. В России в последние годы построено множество заводов, которые перерабатывают древесные отходы в топливные брикеты и пеллеты, применяемые как топливо для различных видов котлов.
Гравитационная энергетика
Гравитационная энергетика — преобразование потенциальной энергии гравитационного поля планеты в электроэнергию. На данный момент уже разработан проект гравитационной электростанции, которая представляет собой подъемный кран со стрелами. Двигатели приходят в действие, когда опускаются блоки. Подъем блоков осуществляется, когда в сеть поступает избыток энергии.
Солнечная энергия, солнечные электростанции
Солнечную энергию преобразуют в электрическую посредством солнечный батарей. Удивительно, но всей планете на год хватило бы энергии, которую Солнце отправляет на Землю в течение одного дня. При этом выработка электроэнергии солнечными батареями не превышает 2% от общего количества. Однако солнечная энергия — одна из самых экологичных, безопасных и недорогих по себестоимости.
Пожалуй, единственным недостатком солнечной энергии является зависимость ее получения от времени суток и погодных условий. В северных странах строительство солнечных электростанция экономически невыгодно. По крайней мере, на данном этапе: ученые не исключают, что удастся создать солнечные батареи, которые будут улавливать фотоны даже в пасмурные дни.
Есть еще одна проблема: фотоэлементы необходимо вовремя утилизировать, так как в них содержатся мышьяк, галлий и свинец. Далеко не все страны могут позволить себе создание производств по переработке отработанных солнечных батарей. Наиболее широкое распространение солнечное электричество получает там, где оно обходится дешевле всех других видов. Например, солнечные электростанции устанавливаются на отдаленных фермерских участках, на комических станциях. Используется оно и в странах, где высока себестоимость других видов энергии. В качестве примера можно привести Израиль, где примерно 90% воды нагревается за счет энергии Солнца.
Солнечные батареи в последние годы активно используются для создания экологически безопасных автомобилей, самолетов и даже поездов. Солнечными батареями нередко оснащаются так называемые «умные дома», которые самостоятельно могут регулировать мощность установки в зависимости от потребностей обитателей жилья. В нашей стране солнечная энергетика получает все большее распространение в качестве резервного источника электрической энергии.
В России суммарная мощность электростанций, работающих на энергии Солнца, составляет 400,0 МВт. Проектируются новые станции, мощность которых будет составлять 850,0 МВт. Широко обсуждается проект создания космических солнечных электростанций. В открытом космосе преграды для солнечной радиации в виде атмосферного слоя отсутствуют. Поэтому возможен запуск на орбиту установок, оснащенных солнечными батареями, улавливающими энергию Солнца и пересылающих их на землю. КПД таких станций потенциально обещает быть приближенным к 100%, однако на данный момент их создание и запуск обойдется настолько дорого, что себестоимость энергии для потребителей получится слишком высокой.
Плюсы и минусы использования
Главными плюсами использования альтернативных источников энергии являются:
• возобновляемость ресурсов. Если поставить получение альтернативной энергии на поток, человечество никогда не столкнется с тем, что природные запасы исчерпают себя;
• экологическая безопасность. Альтернативная энергетика предполагает отсутствие опасных выбросов в окружающую среду;
• доступность по цене. На данный момент разработано множество способов получения альтернативной энергии. Поэтому любое государство может подобрать те варианты, которым наилучшим образом соответствуют его климатическим условиям.
Есть у альтернативной энергетики и минусы, затрудняющие ее широкое распространение:
• высокая стоимость необходимого оборудования. Не все государства могут позволить себе строительство и монтаж солнечных и ветровых электростанций;
• зависимость от внешних условий и климата. Солнечная энергия, которая признается наиболее перспективной, недоступна в странах с невысокой продолжительностью светового дня, сейсмическая и геотермальная энергия может быть получена лишь в вулканических, сейсмически нестабильных регионах и т.д.;
• небольшая мощность установок. Единственным исключением из этого правила являются гидроэлектростанции, мощность которых можно сравнить с аналогичным показателем АЭС;
• воздействие на климат. Даже альтернативные источники энергии оказывают воздействие на климатические условия. Например, высокий спрос на биотопливо может стать причиной уменьшения площади посевных площадей, а строительство плотин для гидроэлектростанций оказывает влияние на речные биотопы.
Перспективы в России
Россия может получать из ветра около 10% всей энергии и примерно 15% — за счет солнечного света. Однако широкого распространения альтернативные источники энергии в нашей стране не получают. Связано это с доступностью невозобновляемых ресурсов (нефти и газа). Отсутствует и экономическая стимуляция строительства альтернативных электростанций. Во многих странах Европы имеется стимулирующий тариф, по которому государство приобретает полученную альтернативными способами энергию. В России подобный тариф не введен. Тем не менее, в России успешно реализуется ряд проектов, связанных с альтернативной энергетикой. Например, в 2017 году в Химках был запущен проект по созданию Центра альтернативной энергетики. Задачей центра будет обеспечение энергией промышленных предприятий. В 2019 году в Мурманске начал строиться ветропарк, который начнет функционировать в 2021 году. Планируется, что мощность парка составит 201 МВт. Ученые уверены в том, что в ближайшие годы человечество вынуждено будет стремиться к полному переходу на альтернативные источники энергии. Это даст возможность сохранить планету для будущих поколений и избежать кризиса, связанного с исчерпанием невозобновляемых ресурсов. Согласно прогнозам, будущее энергетики связано с энергией Солнца и ветра. Остается надеяться на то, что людям удастся успеть научиться полностью обходиться возобновляемыми источниками энергии до момента, когда запасы нефти и газа на планете подойдут к концу.
© Компания «Реалсолар». Все права защищены. Перепечатка документа запрещена. Статья занесена в поисковые системы как уникальный текст.