Что такое невозобновляемые энергоресурсы

Про возобновляемые и невозобновляемые источники энергии

Энергетические ресурсы можно разделить на две категории: возобновляемые и невозобновляемые источники энергии.

Невозобновляемые ресурсы

К невозобновляемым источникам энергии относятся ископаемые виды топлива, которые включают уголь, нефть и природный газ, потому что потребовались миллионы лет для их формирования. После того, как ископаемые виды топлива используют они безвозвратно будут потеряны.

Многие электростанции используют ископаемое топливо. Ископаемое топливо сгорает с выделением тепла, которое используется для производства пара. Пар затем используется, чтобы провернуть лопасти турбины соединенные с генератором, вырабатывающем электроэнергию.

Некоторые электростанции работают на атомной энергии которая представляет невозобновляемые источники энергии.

Атомные электростанции полагаются на уран: тип металла, который добывают из земли и специально обработанный. Тепло, выделяющееся от расщепления атомов урана используется для преобразования воды в пар, который также вращает турбины.

Возобновляемые энергетические ресурсы

Возобновляемые источники энергии включают использование древесины, ветра, солнца, геотермальную мощность, биомассу и воду, хранящуюся на плотинах, озерах и водохранилищах. Электрический ток может быть получен с использованием нескольких видов энергетических ресурсов.

К возобновляемым источникам относится то, что можно использовать снова, потому что может быть создано заново довольно быстро.

Ресурсы ветра могут производить электричество в тех регионах, где дуют устойчивые ветры. Гигантские ветряные турбины захватывают энергию ветра и используют её для генераторов.

Биомасса является материалом, который сформирован из живых организмов, таких как древесина или сельскохозяйственные отходы. Биомасса может быть сожжена для производства электроэнергии или быть преобразована в газ используемый в качестве топлива.

Геотермальная энергия привлекает горячую воду или пар из глубины или под поверхностью земли для производства электроэнергии.

Гидроэлектростанции применяют энергию падающей воды, чтобы вращать генератор турбины.

Солнечная энергия может также использоваться для производства электроэнергии. Солнечные батареи преобразуют лучистую энергию солнца в электрическую. Некоторые калькуляторы и портативные радиоприемники питаются от солнечных батарей. Панели солнечных батарей или модули, расположенные на крыше могут поставлять электроэнергию в здание. Большая часть электроэнергии производится на разного типа электростанциях.

Использование возобновляемых и неисчерпаемых источников энергии

Некоторые возобновляемые виды топлива имеют замкнутый цикл производства. Некоторые отрасли как сельское хозяйство поддерживают производство метана из биологических источников.

Конечно возобновляемые источники топлива, как энергетические ресурсы ветра, солнца, геотермальная и океана не полагаются на сельское хозяйство.

Природные топливно энергетические ресурсы

Если сокращение выбросов парниковых газов является одной из национальных целей, важно получить всю картину включая побочные продукты. Все возобновляемые источники энергии в части выбросов вредных веществ не являются равными.

Все ресурсы имеют влияние на растения и животный мир. Хотя они не выделяют углерод или токсичные выбросы, приливная энергия и ГЭС может помешать движению рыбы и других водных обитателей. Тепловые электростанции океана могут нарушить распределение температуры в воде, что может иметь пагубные последствия для водной жизни.

Солнечная и ветровая энергия требует больших площадей земли, которые могут нарушить дикую природу. Ветряные мельницы убивают птиц и летучих мышей. Солнечная тепловая станция использует воду для турбин, и это может быть проблемой, если солнечная электростанция находится в пустыне. Солнечные фотоэлектрические станции используют неприятные химикаты для производства солнечных батарей.

Тем не менее ископаемые виды топлива, вероятно, по любым меркам, гораздо более экологически вредные. Все они добавляют больше двуокиси углерода в атмосферу, способствуют выбросам парниковых газов:

Но если источник энергии возобновляемый, это не значит, что производится мало выбросов парниковых газов. Этот тип может быть токсичным, опасным или экологически катастрофическим.

Источник

Невозобновляемая энергия

Мы тщательно проанализируем все виды невозобновляемой энергии и последствия их использования для планеты. Хотите узнать больше?

Определение невозобновляемой энергии

Чтобы не усложнять ситуацию, мы определяем невозобновляемую энергию как тот источник энергии, который со временем иссякает. Несмотря на длительный срок их действия, они в конечном итоге будут исчерпаны, а по мере того, как останется меньше запасов, они станут слишком дорогими или загрязняющими окружающую среду.

Напротив, есть возобновляемые источники энергии, наследники мира. Они способны восстанавливаться естественным путем за относительно короткий период времени. Невозобновляемые источники энергии имеют методы получения через исчерпаемый источник. Имейте в виду, что термин «исчерпаемый» относится к человеческому масштабу. Это связано с тем, что определенные природные процессы, такие как накопление углерода для производства нефти на его формирование ушло до 500 миллионов лет.

Очевидно, углерод можно рассматривать как возобновляемую энергию, поскольку, в конце концов, при разложении органических веществ образуется нефть. Но не в человеческом масштабе. Другими словами, нефть, которую мы в настоящее время истощаем, не сможет регенерировать с той скоростью, которая нужна человеческой жизни.

Невозобновляемые источники энергии

Есть два источника энергии, которые со временем заканчиваются, и они следующие:

Хотя геотермальная энергия считается разновидностью возобновляемые источники энергии, есть только определенный тип геотермальной энергии, использующий горячую воду, которая в определенных местах считается невозобновляемой.

Ископаемая энергия и невозобновляемые ресурсы

Невозобновляемые ресурсы тесно связаны с невозобновляемой энергией. И дело в том, что все ресурсы, которые истощаются с большей скоростью, чем регенерируются, являются невозобновляемыми ресурсами. То же самое происходит с материалами и минералами, а не только с энергией.

Уголь, например, является одним из невозобновляемых минералов, с помощью которых получают энергию. Запасы угля по всему миру уже истекли. Столкнувшись с этим, правительства всего мира должны искать альтернативы, основанные на зеленая энергия.

Земные и металлические минералы

Это примеры невозобновляемых ресурсов. Сами металлы в большом количестве присутствуют в земной коре.. Его добыча людьми происходит только тогда, когда они концентрируются естественными геологическими процессами, такими как тепло, давление, выветривание, тепловая энергия и другие процессы. Чтобы начать их добычу, эти процессы должны быть экономически выгодными.

Однако для пополнения этих минералов со временем требуются от десятков тысяч до миллионов лет. Локальные месторождения с большим количеством металлических минералов у поверхности могут разрабатываться людьми. Они не возобновляемы в человеческом масштабе. В редкоземельных элементах есть определенные минералы и элементы, которых меньше и они истощают их больше, чем другие. Эти материалы пользуются большим спросом в промышленности, особенно в электронике.

Считается, что добыча большинства металлических минералов намного проще, чем ископаемое топливо, поскольку условия для образования ископаемого топлива более трудны и ограничены, чем условия для образования металлических минералов.

Невозобновляемые виды энергии

Давайте перейдем к рассмотрению типов невозобновляемой энергии, которые используют люди:

Как видите, возобновляемые источники энергии необходимы для прекращения загрязнения и истощения ископаемых видов топлива.

Содержание статьи соответствует нашим принципам редакционная этика. Чтобы сообщить об ошибке, нажмите здесь.

Источник

Как альтернативные источники энергии помогают получать тепло и электричество

Ухудшение экологии и истощение природных ресурсов заставляет задумываться о том, как получать электричество и тепло из возобновляемых источников.

В этой статье рассказываем, как работает альтернативная энергия и почему многие страны делают выбор в её пользу.

Что такое альтернативная энергия?

Энергия бывает возобновляемой (альтернативной) и невозобновляемой (традиционной).

Альтернативные источники энергии – это обычные природные явления, неисчерпаемые ресурсы, которые вырабатываются естественным образом. Такая энергия ещё называется регенеративной или «зелёной».

Невозобновляемые источники – это нефть, природный газ и уголь. Им ищут замену, потому что они могут закончиться. Ещё их использование связано с выбросом углекислого газа, парниковым эффектом и глобальным потеплением.

Человечество получает энергию, в основном за счёт сжигания ископаемого топлива и работы атомных электростанций. Альтернативная энергетика – это методы, которые отдают энергию более экологичным способом и приносят меньше вреда. Она нужна не только для промышленных целей, но и в простых домах для отопления, горячей воды, освещения, работы электроники.

Ресурсы возобновляемой энергии

Альтернативные виды энергии

1. Солнечная энергия

Один из самых мощных видов альтернативных источников энергии. Чаще всего её преобразуют в электричество солнечными батареями. Всей планете на целый год хватит энергии, которую солнце посылает на Землю за день. Впрочем, от общего объёма годовая выработка электроэнергии на солнечных электростанциях не превышает 2%.

Основные недостатки – зависимость от погоды и времени суток. Для северных стран извлекать солнечную энергию невыгодно. Конструкции дорогие, за ними нужно «ухаживать» и вовремя утилизировать сами фотоэлементы, в которых содержатся ядовитые вещества (свинец, галлий, мышьяк). Для высокой выработки необходимы огромные площади.

Солнечное электричество распространено там, где оно дешевле обычного: отдалённые обитаемые острова и фермерские участки, космические и морские станции. В тёплых странах с высокими тарифами на электроэнергию, оно может покрывать нужны обычного дома. Например, в Израиле 80% воды нагревается солнечной энергией.

2. Ветроэнергетика

Запасов энергии ветра в 100 раз больше запасов энергии всех рек на планете. Ветровые станции помогают преобразовывать ветер в электрическую, тепловую и механическую энергию. Главное оборудование – ветрогенераторы (для образования электричества) и ветровые мельницы (для механической энергии).

Этот вид возобновляемой энергии хорошо развит – особенно в Дании, Португалии, Испании, Ирландии и Германии. К началу 2016 года мощность всех ветрогенераторов обогнала суммарную установленную мощность атомной энергетики.

Недостаток в том, что её нельзя контролировать (сила ветра непостоянна). Ещё ветроустановки могут вызывать радиопомехи и влиять на климат, потому что забирают часть кинетической энергии ветра – правда, учёные пока не знают хорошо это или плохо.

3. Гидроэнергия

Чтобы преобразовать движение воды в электричество нужны гидроэлектростанции (ГЭС) с плотинами и водохранилищами. Их ставят на реках с сильным потоком, которые не пересыхают. Плотины строят для того, чтобы добиться определённого напора воды – он заставляет двигаться лопасти гидротурбины, а она приводит в действие электрогенераторы.

Строить ГЭС дороже и сложнее относительно обычных электростанций, но цена электричества (на российских ГЭС) в два раза ниже. Турбины могут работать в разных режимах мощности и контролировать выработку электричества.

4. Волновая энергетика

Есть много способов генерации электричества из волн, но эффективно работают только три. Они различаются по типу установок на воде. Это камеры, нижняя часть которых погружена в воду, поплавки или установки с искусственным атоллом.

Такие волновые электростанции передают кинетическую энергию морских или океанических волн по кабелю на сушу, где она на специальных станциях преобразуется в электричество.

Этот вид используется мало – 1% от всего производства электроэнергии в мире. Системы тоже дорогие и для них нужен удобный выход к воде, который есть не у каждой страны.

5. Энергия приливов и отливов

Эту энергию берут от естественного подъёма и спада уровня воды. Электростанции ставят только вдоль берега, а перепад воды должен быть не меньше 5 метров. Для генерации электричества строят приливные станции, дамбы и турбины.

Приливы и отливы хорошо изучены, поэтому этот источник более предсказуем относительно других. Но освоение технологий было медленным и их доля в глобальном производстве мала. Кроме того, приливные циклы не всегда соответствуют норме потребления электричества.

6. Энергия температурного градиента (гидротермальная энергия)

Морская вода имеет неодинаковую температуру на поверхности и в глубине океана. Используя эту разницу, получают электроэнергию.

Первая установка, которая даёт электричество за счёт температуры океана была сделана ещё в 1930 году. Сейчас есть океанические электростанции закрытого, открытого и комбинированного типа в США и Японии.

7. Энергия жидкостной диффузии

Это новый вид альтернативного источника энергии. Осмотическая электростанция, установленная в устье реки, контролирует смешение солёной и пресной воды и извлекает энергию из энтропии жидкостей.

Выравнивание концентрации солей даёт избыточное давление, которое запускает вращение гидротурбины. Пока есть только одна такая энергетическая установка в Норвегии.

8. Геотермальная энергия

Геотермальные станции берут внутреннюю энергию Земли – горячую воду и пар. Их ставят в вулканических районах, где вода у поверхности или добраться до неё можно пробурив скважину (от 3 до 10 км.).

Извлекаемая вода отапливает здания напрямую или через теплообменный блок. Ещё её перерабатывают в электричество, когда горячий пар вращает турбину, соединённую с электрогенератором.

Недостатки: цена, угроза температуре Земли, выбросы углекислого газа и сероводорода.

Больше всего геотермальных станций в США, Филиппинах, Индонезии, Мексике и Исландии.

9. Биотопливо

Биоэнергетика получает электричество и тепло из топлива первого, второго и третьего поколений.

Биотопливо первого поколения легко получить. Сельские жители ставят биогазовые установки, где биомасса бродит под нужной температурой.

Самый традиционный способ и древнейшее топливо – дрова. Сейчас для их производства сажают энергетические леса из быстрорастущих деревьев, тополя или эвкалипта.

Плюсы и минусы альтернативной энергии

Главная перспектива альтернативных источников – существования человечества даже в условиях жёсткого дефицита нефти, газа и угля.

Преимущества:

Недостатки и проблемы:

Возобновляемая энергия в мире

Главный потребитель возобновляемых источников энергии – Евросоюз. В некоторых странах альтернативная энергетика вырабатывает почти 40% от всей электроэнергии. Там уже прижились разные меры поддержки: скидочные тарифы на подключение и возврат денег за покупку оборудования. Не отстают страны Востока и США.

Германия

40% электроэнергии в Германии дают возобновляемые источники. Она лидер по числу ветровых установок, которые генерируют 20,4 % электричества. Оставшаяся доля приходится на гидроэнергетику, биоэнергетику и солнечную энергетику. Немецкое правительство поставило план: вырабатывать 80% энергии за счёт альтернативных источников к 2050 году, но закрывать атомные электростанции пока не хочет.

Исландия

У Исландии очень много горячей воды, потому что она расположилась в зоне вулканической активности. Страна обеспечивает 85% домов отоплением из геотермальных источников и покрывает ими 65% потребностей населения в электроэнергии. Мощность источников настолько велика, что они хотят наладить экспорт энергии в Великобританию.

Швеция

После нефтяного кризиса 1973 года страна стала искать другие источники энергии. Началось всё с ГЭС и АЭС. Из-за атомных станций шведов часто критиковали Greenpeace, но с конца 80-х доля энергии от АЭС не растёт.

Начиная с 90-х Швеция строит оффшорные ветропарки в море. На выбросы предприятиями углерода в атмосферу введён дополнительный налог, а для производителей ветровой, солнечной и биоэнергии есть льготы.

Ещё Швеция активно использует энергию от переработки мусора и даже планирует его закупать у соседних стран, чтобы отказаться от нефти. Некоторые города получают тепло от мусоросжигательных заводов.

Китай

В Китае самая мощная ГЭС в мире – «Три ущелья». По состоянию на 2018 год – это крупнейшее по массе сооружение. Её сплошная бетонная плотина весит 65,5 млн тонн. За 2014 станция произвела рекордные для мира 98,8 млрд кВт⋅ч.

Крупнейшие ветровые ресурсы тоже здесь (три четверти из них поставлены в море). К 2020 году страна планирует выработать при их помощи 210 ГВт.

Ещё тут 2 700 геотермальных источников и делают 63% устройств для преобразования солнечной энергии. Китай занимает третье место в производстве биотоплива на основе этанола.

Альтернативная энергия в России

Разное географическое положение регионов и специфика климатических поясов в России не позволяют развивать эту отрасль равномерно. Нет инвестиций и есть пробелы в законе.

Виды возобновляемой энергии в России

Солнечная энергия

Используется и в промышленных масштабах, и у местного населения как резервный или основной источник тепла и электричества. Мощность всех солнечных установок – 400 МВт, из них самые крупные в Самарской, Астраханской, Оренбургской областях и Крыму. Самая мощная СЭС – «Владиславовка» (Крым). Ещё разрабатываются проекты для Сибири и Дальнего Востока.

Ветровая энергетика

Ветровая возобновляемая энергия в России представлена чуть хуже, чем солнечная, хотя и здесь есть промышленные установки. Общая мощность ветровых генераторов в нашей стране – 183,9 МВт (0,08 % от всей энергосистемы). Больше всего установок – в Крыму, а мощнейшая находится в Адыгее – «Адыгейская ВЭС».

Гидроэнергетика

Это самый популярный вариант альтернативного источника энергии в России. Около 200 речных ГЭС вырабатывают до 20% от всей энергии в стране. В заливе Кислая губа в Мурманской области с 1968 года есть приливная электростанция – «Кислогубская ПЭС». Самая крупная ГЭС стоит на реке Енисей – «Саяно-Шушенская».

Геотермальная энергетика

За счёт обилия вулканов этот вид энергетики распространён на Камчатке. Там 40% потребляемой энергии генерируется на геотермальных источниках. По данным учёных, потенциал Камчатки оценивается в 5000 МВт, а вырабатывается только 80 МВт энергии в год. Ещё геотермальные станции есть на Курилах, Ставропольском и Краснодарском крае.

Биотопливо

Наша страна входит в тройку экспортёров пеллет на европейском рынке. В России есть заводы, создающие из остатков древесины пеллеты и брикеты, которыми топят котлы и печки.

Сельскохозяйственные отходы преобразуют в жидкое топливо и биогаз для дизельных двигателей. А вот свалочный газ не используется вообще, его просто выбрасывают в атмосферу, нанося ущерб окружающей среде.

Компании, которые занимаются возобновляемыми источниками энергии

Рост инвестиций в возобновляемую энергетику и поддержка правительства помогает многим компаниям успешно вести бизнес.

First Solar Inc.

Эта американская компания была образована в 1990 году и стала известной благодаря производству солнечных батарей. Сейчас это крупнейшая фирма, которая продаёт солнечные модули, поставляет оборудование и отвечает за технический сервис.

Vestas Wind Systems A/S

Старейший производитель ветрогенераторов из Дании. Компания основана в 1898 году и на сегодняшний день ей удалось установить более 60 тысяч ветровых турбин в 63 странах. Vestas продаёт отдельные генераторы, комплексные станции и обслуживает устройства.

Atlantica Yield PLC

Эта компания с офисом в Лондоне владеет классическими линиями электропередач, солнечными и ветровыми станциями в Северной Америке, Испании, Алжире, Южной Америке и Южной Африке.

ABB Ltd. Asea Brown Boveri

Шведско-швейцарская компания, известная автомобильными двигателями, генераторами и робототехникой. С 1999 года бренд занимается преобразованием солнечной и ветровой энергии. В 2013 году компания стала мировым лидером в области оборудования фотоэлектрической энергии.

Источник

Электрика в доме

Проводка, освещение, электрические приборы

Какие существуют альтернативные источники энергии.

Возобновляемые и невозобновляемые источники энергии. ТОП-10 нестандартных источников альтернативной энергии. Описание и принципы их работы.

Что такое возобновляемые источники энергии

В последние годы наблюдается значительное развитие альтернативных источников энергии. Она представлена широким спектром возобновляемых источников энергии (ВИЭ), которые постоянно обновляются.

Фраза «возобновляемые источники энергии» относится к определенным формам энергии, получаемой естественным путем в результате природных процессов, происходящих на поверхности Земли.

Они условно разделены на классы — возобновляемые и невозобновляемые:

— К первому классу относятся источники, имеющие неисчерпаемые по человеческим меркам источники энергии. Они постоянно пополняются естественным путем по мере того, как планета проходит через цикл.

— Второй класс представлен невозобновляемыми природными ресурсами, к которым относятся газ, нефть, уголь, уран. Они относятся к энергоресурсам, которые со временем уменьшаются, и не обновляются до своих прежних размеров.

Возобновляемая энергия обеспечивается за счет ресурсов, включающих солнечный свет, поток воды, приливы и геотермальное тепло. Их обновлению способствует естественный круговорот воды, цикличность которого зависит от времени года. Это явление способствует постоянному естественному восполнению энергии. Уже сейчас на ВИЭ может приходиться 1/4 всей энергии, вырабатываемой на планете.

Основным потребителем возобновляемых источников энергии является Европейский Союз. В некоторых странах альтернативная энергетика производит почти 40% всей электроэнергии. Там уже введены различные меры поддержки: снижены тарифы на подключение и возмещены расходы на приобретение оборудования. Восточные страны и США не сильно отстают.

Сколько электроэнергии в мире производится из возобновляемых источников энергии?

Гринпис давно пытается убедить человечество перейти на возобновляемые источники энергии. К 2030 году возобновляемые источники энергии могут стать основным поставщиком электроэнергии на планете (предположительно 94%), сократив потребление угля.

В экономике ВИЭ учитывается понятие эффективности, т.е. количество исходной энергии, которое может быть преобразовано в механическую работу (для производства электроэнергии). Эффективность воды определяется значением 0,7; ветра ─ 0,4; тепла и солнечного излучения ─ до 0,3; биоматериалов ─ до 0,3.

Что такое невозобновляемая энергия

Невозобновляемая энергия — это термин для обозначения энергоресурса, который после его потребления не может быть восстановлен человеком или природой за полезный период времени.

Эти источники энергии ограничены, а уровень их производства очень низок. Примерами невозобновляемых источников энергии являются уголь, нефть, торф и атомная энергия. Невозобновляемые источники энергии (топливо, природный газ, уголь и т.д.) очень удобны для удовлетворения наших энергетических потребностей, но у нас ограничены запасы на Земле.

Самой большой проблемой при использовании невозобновляемых источников энергии является то, что уровень потребления этих источников значительно превышает уровень их производства. На их добычу уходят миллиарды лет, но мы можем потреблять миллион баррелей нефти за секунду. Цены на невозобновляемые источники энергии относительно высоки и постоянно растут, так как спрос очень высок по сравнению с предложением. Не во всех странах есть такие источники энергии, и те страны, у которых есть эти источники энергии, контролируют цены на мировом рынке.

В настоящем сценарии использования энергоресурсов больше всего используются невозобновляемые источники энергии. Еще одной особенностью этого вида энергии является возможность загрязнения окружающей среды, поскольку его использование приводит к выбросу двуокиси углерода и других токсичных газов, таких как оксид азота, сера и углеводороды. Эти газы вызывают кислотные дожди, которые загрязняют почву и воду. Двуокись углерода, выбрасываемая в атмосферу в результате использования невозобновляемых ресурсов, является одной из основных причин парникового эффекта, одной из основных экологических проблем современности.

Ожидается, что к середине 21 века население мира вырастет с нынешних 7 миллиардов до 9-10 миллиардов человек. По оценкам, к этому времени глобальное энергопотребление увеличится в несколько раз. Такое увеличение энергопотребления планеты должно быть обеспечено за счет источников энергоресурсов, и решение этой проблемы должно быть начато уже сегодня, так как для широкого внедрения новых технологий в производство энергии потребуется более одного десятилетия.

Эта проблема может быть решена путем использования новых, нетрадиционных источников энергии.

Солнечная энергия как альтернативный источник энергии

Юг России имеет прекрасные природные условия для развития солнечной энергетики. В нашей стране запущено производство солнечных батарей, которые устанавливаются во время строительства электростанций. Мощность уже построенных солнечных электростанций варьируется от 0,1 до 75 МВт. Крупнейшая солнечная электростанция, Перово, расположена в Крыму. Ее установленная мощность составляет 105,56 МВт. Она способна производить 132,5 млн. кВт/ч электроэнергии. Площадь, занимаемая солнечными модулями, составляет около 200 га, или 259 футбольных полей.

Преимущества

— Это бесплатно. Одним из главных преимуществ солнечной энергии является то, что за нее не нужно платить. В солнечных батареях используется кремний, который в изобилии поставляется.

— Побочных эффектов нет. Процесс преобразования энергии осуществляется без шума, вредных выбросов и отходов, а также без воздействия на окружающую среду. То же самое нельзя сказать о тепловой, гидро- и ядерной энергетике. Все традиционные источники в той или иной степени наносят вред окружающей среде.

— Безопасность и надежность. Оборудование долговечное (срок службы до 30 лет). После 20─25 лет использования фотоэлементы отдают до 80 процентов своего номинала.

— Переработка. Панели солнечных батарей полностью перерабатываются и могут быть повторно использованы в производстве.

— Простота обслуживания. Устройство довольно легко устанавливается и работает в автономном режиме.

— Хорошо подходит для использования в частных домах.

— Эстетика. Модули могут быть установлены на крыше или фасаде здания без ущерба для его внешнего вида.

— Хорошо интегрированы в качестве вспомогательных энергосистем.

Недостатки

— Производительность зависит от времени суток и погоды. Не пригодены для использования в высоких широтах.

— Необходимо аккумулировать переработанную энергию.

— Начальные инвестиции высоки. Это особенно заметно для обычных людей при покупке оборудования для частного дома.

— Периодически нужно очищать панели от грязи.

— Для установки панелей требуется большая площадь.

— В некоторых фотоэлементах есть Pb, Cd, мышьяк, что также усложняет переработку.

Энергия ветра

С начала 20-го века, с постепенным внедрением электричества в повседневную жизнь людей, использование ветряных турбин стало одним из способов производства электроэнергии. В разные годы отрасль переживала взлеты и падения благодаря состоянию экономики страны, успехам в развитии технического оборудования, спросу на энергоносители.

В последние годы доля ветроэнергетики в общем объеме электроэнергии, вырабатываемой в разных странах, на разных континентах, неуклонно растет, как видно из приведенного ниже графика:

В Европе, Китае и США правительства уделяют большое внимание этому энергетическому сектору. Компании, работающие в этой сфере, получают различные льготы и финансовую помощь.

Германия является лидером среди европейских стран по использованию ветровых электростанций, за ней следуют Испания и Дания.

Россия — крупная страна, и благодаря своей огромной территории и расположению в различных географических и климатических зонах она обладает огромным потенциалом для использования ветроэнергетики. По оценкам экспертов, этот потенциал оценивается более чем в 50 000 млрд. кВт/ч электроэнергии в год, что может составлять до 30% национальной энергосистемы.

Возможность использования энергии ветра в различных регионах можно оценить, взглянув на карту зон ветра:

Представленная карта показывает, что потенциальное использование ветряных турбин возможно на большой территории страны. Наиболее благоприятные районы: прибрежные территории Севера, Черного, Каспийского и Азовского морей, Камчатский полуостров, остров Сахалин, внутренняя территория страны от Волги и Дона до Карелии, Алтая и Тувы.

В настоящее время все большее внимание уделяется развитию ветроэнергетики, поэтому в последние годы наблюдается динамика роста ввода ветроэнергетических мощностей.

Использование ветрогенераторов в различных регионах страны стало неравномерным в связи с возникновением определенных погодных условий, различных технических и финансовых возможностей регионов, а также спроса на электроэнергию.

Преимущества ветроэнергетики

Преимущество данного способа получения энергии заключается в том, что при его использовании не происходит выброса загрязняющих веществ в атмосферу. Кроме того, для поворота лопастей ветрогенератора не требуется топлива. Поэтому для преобразования энергии достаточно построить ветряные турбины в местах, где ветер дует часто в течение года. Скорость воздушной массы 3 м/с достаточна для выработки электроэнергии. В случае сильных порывов со скоростью более 25 м/с специальная тормозная система останавливает ветровой генератор.

На возведение такого объекта уходит всего неделя, что позволяет быстро запустить сеть генераторов. Хотя такие комплексы занимают большие площади, одну и ту же землю можно безопасно использовать для сельскохозяйственных целей. Земли сельскохозяйственного назначения могут располагаться непосредственно в основании мачты, а жилые дома — не ближе 300 метров, шум от ветряных турбин на этом расстоянии не превышает фонового шума. Выход из строя одного блока не влияет на работу всей установки, поэтому в случае возникновения неисправностей они не оказывают существенного влияния на общую производительность.

Недостатки ветроэнергетики

Хотя положительные стороны использования ветряных турбин вполне очевидны, их недостатки не сразу заметны. Во-первых, такие электростанции менее эффективны, в отличие от традиционных ТЭС, ГЭС и АЭС. Это связано с тем, что источник энергии — ветер — нестабилен. Сегодня его скорость достаточна, завтра может быть спокойно, а послезавтра может начаться шторм, и ветряные турбины придется выключить, или они могут быть полностью сдуты. Эта специфика требует дорогостоящих решений при подключении ветропарков к единой энергосистеме, в том числе с использованием аккумуляторов.

Ложные теории

Противники ветроэнергетики выдвигают различные ложные теории:

1. Шум, производимый ветряными турбинами, наносит вред экосистеме. Ветряные электростанции производят шум, но на расстоянии 30-40 метров он уже воспринимается как фон (уровень естественного шума), поэтому не наносит ущерба окружающей среде.

2: Ветряные турбины убивают птиц. Да, это действительно так. Однако из-за ветряных электростанций погибает столько же птиц, сколько из-за высоковольтных сетей и автомобилей.

3. Телевизионный сигнал ухудшается вблизи ветряных электростанций. Устройство никоим образом не влияет на качество спутникового, цифрового и аналогового ТВ-сигнала.

Главная цель таких вымыслов — привлечь больше людей на сторону традиционной энергетики, которая является более прибыльной для современных предпринимателей.

Гидроэнергетика

Концепция развития гидроэнергетики, история развития гидроэнергетики

Гидроэнергетика относится к энергии, переносимой потоком реки. Чаще всего используется сила падающего потока, в местах, где это возможно, используется естественная приливная сила.

Широко используется гидроэнергетический потенциал плотин гидроэлектростанций. Это искусственная структура, которая позволяет воде накапливаться в искусственно созданном водохранилище, создавая разницу в высоте и высоте воды.

В средние века водная энергия рек использовалась на мельницах для приведение в действие жернова и в кузницах для надувания мехов. В прошлом были построены простые плотины и использовалось водяное колесо. Затем были изобретены гидравлические турбины, которые преобразовывали кинетическую энергию потока в механическую энергию.

В настоящее время гидроэнергия преобразуется в электроэнергию с помощью турбин.

Энергия вырабатывается за счет преобразования большого потока воды в электричество. Для этого строятся гидроэлектростанции (ГЭС) с плотинами и водохранилищами. Обычно они расположены на реках с сильным течением. Плотины построены для создания постоянного уровня воды, который заставляет лопасти водяной турбины двигаться, что, в свою очередь, приводит в движение электрогенераторы.

Строительство гидроаккумулирующих электростанций более дорогостоящее и сложное по сравнению с традиционными электростанциями. С другой стороны, цена электроэнергии (на российских ГЭС) в два раза ниже. Турбины могут работать в различных режимах мощности и контролировать выработку электроэнергии.

Плюсы и минусы гидроэнергетики

Гидроэнергетика — это востребованный вид энергии. Причин для этого много, основные из которых мы перечислили в сравнительной таблице.

Гидроэнергетика в мире

Гидроэнергетические ресурсы составляют 19% всей энергии, вырабатываемой на планете. На их долю приходится 63% возобновляемых источников энергии.

Норвегия, Исландия и Канада являются лидерами в производстве гидроэлектроэнергии. Приливные электростанции были построены в Северной Америке (США и Канада), Европе (Великобритания и Франция) и некоторых других странах.

В Европе отсутствие затопляемых земель и высокая стоимость земли препятствуют развитию речной энергетики. Наиболее активное строительство насосных гидроаккумулирующих электростанций на реках происходит в Китае.

Распределение гидроэлектростанций в мире

Гидроэнергетика в России

Россия имеет самую разветвленную систему водоснабжения в мире. Больше, чем в любой другой стране, здесь используется энергия рек. Это связано с ходом истории. Молодое советское государство сделало ставку на гидроэнергетику, закрепив задачи и стратегию развития энергетики в известном государственном плане электрификации ГОЭЛРО.

Реки Дальнего Востока и Сибири обладают огромным гидроэнергетическим потенциалом.

Крупнейшие запасы гидроэлектроэнергии сосредоточены в Поволжье. На главной реке России строится каскад электростанций. Энергетическими столпами являются Днепровская, Красноярская, Саяно-Шушенская и Брацкая электростанции.

Саяно-Шушенская ГЭС

В настоящее время в России действуют 15 крупных гидроэлектростанций мощностью более 1000 МВт и более ста малых. Однако техническое состояние многих из них таково, что необходима модернизация и переоснащение существующих объектов.

Общий объем производства гидроэлектроэнергии в России составляет 165 млрд. кВт/ч. При таких масштабах проблема обеспечения страны энергией может быть решена. Однако до тех пор, пока энергетические компании работают изолированно и не объединены в единую систему, контролируемую государством, рост тарифов на электроэнергию не может быть остановлен.

Энергия рек, приливов, дождевой воды и таяния снега является ресурсом, который до сих пор не эксплуатируется на 100%. Они представляют собой огромный источник возобновляемой, дешевой и экологически чистой энергии.

Гидроэнергетика является наиболее эффективным направлением развития электроэнергетики. В настоящее время общий объем производства гидроэлектроэнергии на основе возобновляемых биологических ресурсов составляет 89,5%.

Энергия волн

Принцип волновой электростанции основан на преобразовании кинетической энергии волн в электрическую энергию. Существует несколько способов строительства таких станций, различающихся принципом работы и строительством.

1. Принцип «осциллирующего водяного столба». В этом варианте волны, совершая толкающие движения, заполняют специально изготовленные камеры, в которых находятся массы воздуха. Воздух сжимается, создается положительное давление, под действием которого он попадает в турбину, поворачивая лопастные механизмы. Вращательное движение турбины передается генератору, который вырабатывает электричество.

2. Принцип «колеблющенося тела». Принцип «колеблющегося тела» используется для работы различных буев, «морских змеев» и др. В этом варианте исполнения несколько секций соединены между собой в конвертере, между которыми гидравлические поршни установлены на подвижных платформах. К поршню (группе поршней) подключен гидравлический двигатель, приводящий в движение электрический генератор во вращательном движении. При раскачивании волн преобразователь приводит в действие поршни, которые, в свою очередь, приводят в движение гидравлический двигатель и генератор.

3. Установка с «искусственным атоллом». Эта бетонная конструкция состоит из корпуса, на котором размещена волноотводящая поверхность. В средней части находится резервуар для хранения (бассейн). Из этого резервуара вода поступает на гидротурбину через входное отверстие. Генератор установлен в верхней части конструкции. Для подъема воды в бассейн, находящийся над уровнем моря, используется эффект «набегания волны» на специальную наклонную поверхность.

Волновые электростанции в мире

Первая в мире электростанция волны появилась в 1985 году в Норвегии мощностью 500 кВт.

Считается, что австралийская Oceanlinx — первая в мире коммерческая электростанция, использующая энергию волн для выработки электроэнергии. Она начала функционировать в 2005 году, затем была восстановлена и вновь введена в эксплуатацию в 2009 году. Работа станции основана на принципе «колеблющегося водяного столба». Мощность электростанции в настоящее время составляет 450 кВт.

Другая коммерческая волновая электростанция начала работать в 2008 году в Агусадоре, Португалия. Это новаторская установка, которая напрямую использует энергию механических волн. Принцип работы установки основан на принципе «колеблющегося тела». Проект осуществлялся британской компанией Pelamis Wave Power, мощность электростанции составляла 2,3 МВт, и есть возможность увеличения мощности за счет установки дополнительных секций.

Самая большая в мире волновая электростанция, Wave Hub, расположена у побережья полуострова Корнуэлла в Соединенном Королевстве. Электростанция оснащена 4 генераторами мощностью 150 кВт каждый. Работа станции основана на принципе «колеблющегося тела».

Волновые электростанции в России

В России, как и во всех странах, имеющих выход к морскому побережью, интерес к источникам энергии, способным к регенерации, возвращается после многолетнего застоя, и одним из таких источников являются волновые электростанции.

Первая в нашей стране электростанция, основанная на преобразовании энергии волн, была построена в 2014 году на Дальнем Востоке, на территории Приморского края, на полуострове Гамова. Это многофункциональная электростанция, способна преобразовывать не только энергию направленных водных масс, но и энергию естественных приливных течений.

Соответствующими министерствами нашей страны совместно с руководством государства разработан план развития «зеленой» энергетики до 2020 года, согласно которому на долю альтернативных источников энергии будет приходиться до 5% от общего объема вырабатываемой в стране электроэнергии. Этот план также предусматривает дальнейшее развитие электростанций, работающих на энергии волн.

Энергия приливов и отливов

Такой вид энергии получают от естественного подъёма и спада уровня воды. Работает с помощью электростанций. Их ставят исключительно, чтобы перепад воды был не меньше 5 метров. Для генерации электричества строят приливные станции, дамбы и турбины.

Этот альтернативный источник энергии изучен лучше, чем другие, и является более предсказуемым. Но освоение технологии, изучение принципа ее действия было долгим и имеет небольшую долю в мировом производстве. Потому что циклы приливов и отливов часто не соответствуют стандартам потребления электроэнергии.

Технология приливной энергии

Океанские колебания вызваны взаимным притяжением Луны, Земли и Солнца. Величина прилива под влиянием Луны в 2,2 раза превышает величину солнечного прилива. Амплитуды и формы волн варьируются от берега к берегу. Приливные электростанции используют естественную возобновляемую энергию приливов и отливов. Она вращает лопасти турбины и преобразуется в электричество.

Извлекается энергия приливов и отливов с помощью:

— генератора приливного потока;

Приливная энергия является неисчерпаемым ресурсом.

Достоинства:

Стоимость строительства ПЭС ниже, чем у электростанции. Метод строительства является наплавным, что сохраняет окружающую среду. Но со всеми преимуществами, эти структуры имеют и недостатки.

Проблемы приливной электроэнергетики

Правила PES тщательно продуманы и определены. Существуют условия, которые не всегда могут быть выполнены человеком. Приливная энергия зависит от лунного дня. Мощная энергия воды требует особых условий. Есть районы, где во время приливов вода поднимается до довольно высокого уровня. Такие районы можно найти в Англии, Канаде, Норвегии, России, Китае и Франции.

Приливно-отливные станции хорошо строить, когда поблизости есть крупный бизнес. В противном случае использование энергии приливов и отливов будет экономически нецелесообразным. Если завод находится далеко от места использования, необходимо будет протянуть линии электропередач. ПСП могут быть построены только на морских берегах, океанах. Они не развивают высокую эффективность.

Ученые пришли к выводу, что строить дорого. Соотношение получаемой энергии может быть выше, чем у атомных и тепловых электростанций.

Использование энергии приливов и отливов в мире

Приливная энергия привлекает ученых. Они знают, что даже небольшие электростанции могут обеспечить северные регионы электроэнергией. Использование энергии океана, приливов и волн широко распространено и актуально во всем мире.

1) Ла Ранс PES — расположен во Франции в устье реки Ранс. Электрическая мощность — 240 МВт. Тип турбины — роторно-лопастная турбина. Строительство началось в 1961 году. Была введена в эксплуатацию в 1966 году.

2) Сихвинская ГРЭС расположена в Южной Корее в искусственном заливе. Это самая большая электростанция в мире. Ее мощность составляет 254 МВт, а генерация станции составляет 550 млн кВт/ч в год. Строительство началось в 2003 году. Введена в эксплуатацию в 2011 году.

3) ПЭС Аннаполисс — это станция в Канаде, которая работает с 1985 года. Она расположена в заливе Фанди. Производит 50 миллионов кВт/ч в год. Электрическая мощность 20 МВт.

4) ПЭС Цзянься — построена в Китае. Электрическая мощность составляет 3,2 МВт. Станция обеспечивает электроэнергией 4 деревни. Это четвертая по величине электростанция.

Annapolis Tidal Station

Единственная российская ПЭС осталась экспериментальной. Она была построена в бухте Кислая Губа, где приливы и отливы очень мощные. Территория никогда не была освоена. Первоначально ПЭС была построена на мысе Притыка в Баренцевом море в гавани.

Позже, в 1968 году, станция была отбуксирована. Сборная электростанция мощностью 1,7 МВт была построена на базе одной турбины на плавучем кессоне. Даже сегодня приливная энергия в России изучается на этой самой экспериментальной станции.

Энергия диффузии жидкостей

Новый способ производства альтернативного источника энергии. Его работа описана следующим образом: осмотическая электростанция, установленная в устье реки, контролирует смешивание соленой и пресной воды и извлекает энергию из энтропии жидкостей.

Вращение гидротурбин обеспечивает выравнивание концентрации соли, давая положительное давление. В настоящее время такая электростанция есть только в Норвегии.

Энергия температурного градиента (гидротермальная энергия)

Морская вода имеет неравные температуры на поверхности и на глубинах океана. Используя эту разницу, вырабатывается электричество.

Первая электростанция, вырабатывающая электроэнергию за счет температуры океана, была создана еще в 1930 году. В настоящее время в США и Японии действуют закрытые, открытые и комбинированные океанские электростанции.

Этот метод основан на температурном балансе. Для строительства станций необходимо морское побережье. Поглощая до 70% солнечной энергии, Мировой океан становится отличным источником температурных ресурсов. Однако нагрев и выделение углекислого газа при очистке морской воды наносит ущерб окружающей среде. Одним из преимуществ является то, что ресурс чрезвычайно обширен.

Геотермальная энергия

Этот метод производства энергии появился совсем недавно, но быстро сумел доказать свою эффективность. Источником энергии в этом случае является тепло, выделяемое земной корой. У этой технологии есть большой минус, потому что она может быть доступна только в определенных частях планеты. Так что сейчас станции такого типа есть в Новой Зеландии, Ирландии, США, Италии и других странах, где эксплуатация таких установок экономически оправдана.

В настоящее время 19 300 МВт альтернативной энергии производится с использованием геотермальных технологий. В то же время, одним из крупнейших поставщиков геотермальной энергии является Российская Федерация. На его долю приходится 10% всей вырабатываемой таким образом энергии в мире. Однако это не предел, потому что Россия, имея огромные территории с различными климатическими условиями, просто обязана развивать эту отрасль энергетики, делая ее более надежной и приемлемой для граждан. По мнению экспертов, только на Камчатке по этой технологии можно производить до 5 тыс. МВт.

Геотермальные электростанции используют энергию недр Земли. Термальные воды используются не только для выработки электроэнергии, но и для отопления и горячего водоснабжения. Недостатком этого источника энергии является то, что для получения достаточного количества горячей воды необходимо пробурить скважину глубиной в несколько километров.

Как само глубокое бурение, так и закачка использованной воды обратно в водоносный пласт сложны. Это экономически нецелесообразно, поэтому тепловые электростанции строятся в районах, где есть вулканическая активность. Поднятие на поверхность термальных источников производит воду с температурой выше кипения, что обеспечивает высокую эффективность электрогенераторов.

Энергия земного ядра практически неисчерпаема: за несколько миллионов лет ядро остывает на 1 градус. При этом выделяется тепло, в тысячу раз превышающее энергетические запасы всех известных ископаемых видов топлива. В Краснодарском крае и на Курильских островах есть геотермальные станции, а на Камчатке около 40% электроэнергии вырабатывается за счет геотермальной энергии.

Особенности использования геотермальной энергии

Теоретически неисчерпаемые энергетические ресурсы нашей планеты достаточны для нужд человеческой цивилизации. Однако на практике мы сталкиваемся с проблемами, связанными с добычей и переработкой геотермальной энергии. Таким образом, начальные инвестиции колеблются от 200 до 5000 долларов на 1 кВт мощности.

Эксплуатация геотермальной энергии началась еще в 19 веке. Первым был опыт итальянцев, проживающих в провинции Тоскана, которые использовали для отопления теплую родниковую воду. С его помощью были пробурены новые скважины.

Тосканская вода богата бором, а при испарении превращается в борную кислоту, котлы работают на тепле собственных вод. В начале 20-го века (1904 г.) тосканцы пошли дальше и установили электростанцию, работающую на пару. Итальянский пример стал важным опытом для США, Японии и Исландии.

Геотермальная энергия используется меньше, чем другие разработанные возобновляемые источники энергии. Однако в тех случаях, когда другие полезные ископаемые недоступны или не могут быть освоены, они разрабатываются в основном при поддержке государственных программ.

Геотермальная энергия широко распространена в Юго-Восточной Азии, Восточной Африке и Центральной Америке.

Однако и в других в частях света есть страны, которые используют геотермальную энергию.

— В Европе — Исландия, Италия, Франция, Литва.

— В Америке — США, Мексике, Никарагуа, Коста-Рике.

— В Азии — Япония, Китай, Филиппины, Индонезия, Таджикистан.

— В Австралии — это Новая Зеландия.

Энергия горячих источников поступает из вулканизированных районов Земли. К ним относятся Камчатка и Курильские острова, Японские острова и Филиппины, а также горные системы Кордильеры и Анд.

Крупнейшим производителем геотермальной энергии в настоящее время являются Соединенные Штаты Америки. В США построено 77 геотермальных электростанций. За короткое время, прошедшее с момента начала разработки и эксплуатации, страна стала экспортером энергии и самих технологий.

Знаменитая и самая мощная группа тепловых электростанций (22 единицы) называется «Гейзерами» и расположена в 100 километрах к северу от Сан-Франциско. Другие промышленно-энергетические зоны строятся в Неваде и Калифорнии.

На Филиппинах треть электроэнергии вырабатывается под землей. Третье место в мире принадлежит Мексике.

Развитие перспективных технологий в этом секторе энергетики связано с Исландией. На его территории насчитывается почти 3 десятка действующих и потухших вулканов, что определяет специализацию производства энергии.

На долю геотермальной энергии в Исландии приходится 25-30% производства. В энергетике страны используются горячие гейзерные источники, которых здесь очень много. Например, Рейкьявик, главный город страны, обслуживается геотермальной электростанцией, всего в стране их пять.

Исландия является образцом экологического образа жизни планеты, потому что она получает большую часть энергии из земли и использует возобновляемую энергию из воды для остального.

Кроме того, прирученное тепло земли помогло Исландии за короткое время превратиться из экономически отсталой страны в стабильно процветающее государство.

Гравитация как источник энергии

Гравитация, как известно, одна из самых мощных сил во вселенной. Это то, что заставляет галактики образовываться и появляться новые звезды. На нашей планете гравитация также играет огромную роль и является прекрасным источником альтернативной энергии. В мире существует множество электростанций, которые используют силу тяжести для преобразования ее в электричество и тепло. Вот основные положительные параметры таких систем.

— Гравитационные электростанции не требуют использования дорогостоящих ресурсов, способных вырабатывать энергию.

— Это устройство безопасно для человека и не загрязняет окружающую среду.

— Система может работать даже при плохих погодных условиях и не зависит от температурных таблиц. Она максимально эффективена при любых условиях.

— Такая станция может быть установлена в любом удобном для владельца месте.

Принцип действия большинства гравитационных систем довольно прост. Некоторые устройства имеют систему грузовых форм, которые при опускании производят определенное количество энергии.

Стоит отметить, что, учитывая соотношение цена/качество, гравитационные генераторы на сегодняшний день являются одними из самых эффективных систем для производства альтернативной энергии.

Вирус М13 (альтернативная энергия)

На первый взгляд трудно представить, что вирус бактериофага способен вырабатывать электричество. Однако ученые из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли, Калифорния, сумели это сделать. Модифицировав бактериофаговый вирус M13 таким образом, чтобы он генерировал электрический заряд при механической деформации материала, исследователям удалось использовать новую, альтернативную форму энергии. Простым нажатием кнопки или проводом пальцем по дисплею вырабатывается электричество. Однако сила разряда не так велика, в то время как наибольший результат, достигнутый по вирусному маршруту, равен возможностям четверти микропальцевой батареи.

Термоядерная энергетика

Альтернативные источники энергии из природных ресурсов очень эффективны. Но самые мощные источники энергии созданы человеком. Это относится, например, к новому научному проекту по созданию термоядерного реактора, способного воспроизводить процесс внутри звезды. По всем прогнозам, это будет самый мощный источник энергии, когда-либо созданный человеком.

Первоначально реактор планировалось ввести в эксплуатацию в 2016 году. Однако сложность используемых технологических решений привела к необходимости перенести дату начала проекта. В настоящее время эксперты утверждают, что она может быть запущена не ранее 30-40 годов 21 века.

Биотопливо

Многие люди знают слово «биотопливо», но мало кто знает, что это такое, и еще меньше людей могут объяснить, как и из чего оно производится.

Биотопливо — это альтернативный источник энергии, который производится из биологического сырья.

Существует несколько видов такого топлива, которые различаются по физическому состоянию:

1. жидкое биотопливо;

2. твёрдое биотопливо;

3. газообразное биотопливо.

Преимущества и недостатки биотоплива

Биотопливо имеет свои положительные и отрицательные стороны. Интерес к использованию данного вида сырья обусловлен его несомненными преимуществами.

— Бюджетные расходы. Хотя цены на биотопливо в настоящее время почти на одном уровне с ценами на бензин, биотопливо считается более благоприятным видом топлива, поскольку при сгорании производится меньше выбросов. Биотопливо подходит для различных условий эксплуатации и может быть адаптировано к различным конструкциям двигателей. Еще одним преимуществом является оптимизированная работа двигателя, который дольше остается чистым благодаря небольшому количеству сажи и выхлопных газов.

— Мобильность. Биотопливо отличается от других альтернативных источников энергии своей мобильностью. Солнечные и ветряные установки обычно содержат тяжелые батареи, поэтому они в основном используются стационарно, в то время как биотопливо можно без особых проблем транспортировать из одного региона в другой.

— Возобновляемый источник энергии. Хотя ученые считают, что существующие запасы нефти прослужат, по крайней мере, несколько сотен лет, ископаемые ресурсы ограничены. Биотопливо, изготовленное из отходов растительного и животного происхождения, является возобновляемым ресурсом, которому не грозит исчезновение в обозримом будущем.

— Защита земной атмосферы. Основным недостатком традиционных углеводородов является высокий процент выделения CO2 при сгорании. Этот газ вызывает парниковый эффект в атмосфере нашей планеты, создавая условия для глобального потепления. В отличие от этого, при сжигании биологического вещества количество углекислого газа снижается до 65%. Кроме того, культуры, используемые для производства биотоплива, потребляют угарный газ, сокращая его долю в воздухе.

— Экономическая безопасность. Углеводородные ресурсы распределены неравномерно, поэтому некоторые страны вынуждены покупать нефть или природный газ, тратя много денег на их покупку, транспортировку, хранение. Различные виды биотоплива могут быть произведены практически в каждой стране. Поскольку его производство и переработка потребуют создания новых предприятий и, следовательно, рабочих мест, это пойдет на пользу национальной экономике и положительно скажется на благополучии людей.

Совершенствование технологий и разработка новых методов позволит повысить положительный эффект от использования биотоплива. Поэтому развитие технологий с использованием планктона и водорослей позволит существенно снизить его стоимость.

В то же время на современном этапе научно-технического развития производство биотоплива связано с рядом трудностей и недостатков. Прежде всего, существуют естественные ограничения в выращивании растений.

При выращивании растений, используемых для производства биомассы, необходимо учитывать ряд факторов, а именно:

— Потребление воды. Сельскохозяйственные культуры используют большое количество воды, что является ограниченным ресурсом, особенно в засушливых районах.

— Инвазивность. Топливные культуры часто являются инвазивными. Они подавляют местную флору, что может повлиять на биоразнообразие и экосистему региона.

— Удобрения. Для роста многих растений требуются дополнительные питательные вещества, которые могут быть вредными для других культур или для всей экосистемы в целом.

— Климат. Некоторые климатические зоны (например, пустыня или тундра) не подходят для выращивания биотопливных культур.

Активное выращивание сельскохозяйственных культур также связано с истощением сельскохозяйственных ресурсов, несоблюдение принципов агротехнологии может привести к снижению содержания полезных компонентов в почве и, как следствие, к их истощению, что обострит продовольственную проблему.

Происходит разрушение экосистемы. Производство биомассы обычно требует расширения площадей, занятых в сельском хозяйстве.

Зачастую вырубка земли с этой целью приводит к разрушению микроэкосистемы (например, леса), растительного и животного мира.

Для производства биотоплива уже выращивается большое количество культур. Более 50% европейского производства рапса, более трети американского зерна, почти половина бразильского сахарного тростника используются для производства биомассы.

Проблемы возникают при выращивании монокультур. Чтобы получить более высокий урожай биомассы, производители часто засевают землю определенной культурой. Эта практика не оказывает положительного воздействия на сельскохозяйственные угодья, поскольку монокультура приводит к изменениям в окружающей среде.

На полях, занятых одним видом растений, обычно паразитируют конкретные виды вредных организмов. Попытки бороться с ними с помощью инсектицидов и пестицидов приводят лишь к развитию устойчивости к ним.

Чтобы избежать описанных выше проблем, ученые советуют не пренебрегать биологическим разнообразием культур, комбинируя несколько растений на полях и используя местные сорта флоры.

Водоросли отапливают дома

Водоросли стали рассматриваться как альтернативный источник энергии сравнительно недавно, но технология, по мнению экспертов, очень перспективна. Достаточно сказать, что 1 га водной поверхности, занятой водорослями, может производить 150 000 кубических метров биогаза в год. Речь идет об объеме газа, добываемого с помощью небольшой скважины и достаточного для содержания небольшого поселка.

Зеленые водоросли просты в уходе, быстро растут и представлены многими видами, которые используют энергию солнечного света для проведения фотосинтеза. Вся биомасса, будь то сахара или жиры, может быть преобразована в биотопливо, чаще всего в биоэтанол и биодизель. Водоросли являются идеальным экологическим топливом, поскольку они растут в водной среде и не требуют наземных ресурсов, очень эффективны и не наносят вреда окружающей среде.

Преимущества и недостатки альтернативных источников энергии (АИЭ)

Неисчерпаемость, безопасность, экологичность — это очевидные преимущества эксплуатации нетрадиционных источников, но для перехода на АИЭ необходимо решить основные проблемы отрасли.

AИЭ снижает негативное воздействие парникового эффекта на окружающую среду за счет природных возобновляемых ресурсов. Как и в других отраслях экономики, энергетический сектор нуждается в диверсификации, чтобы избежать зависимости от одного вида сырья.

Среди негативных факторов стоимость внедрения инфраструктуры выходит на первый план и существенно влияет на конечную стоимость энергии.

Наиболее важной проблемой источников АИЭ является нестабильность. Нетрадиционные источники сильно зависят от погоды, которая не только неподвластна контролю со стороны человека, но и не может быть предсказана заблаговременно.

Глобальные тенденции в использовании возобновляемых источников

Начиная с 21 века в мире наблюдается быстрый рост производства возобновляемой энергии:

— За 13 лет ветроэнергетика выросла в 22 раза;

— за 10 лет солнечная энергия увеличилась в 430 раз.

В некоторых регионах приняты государственные программы по увеличению доли возобновляемых источников энергии до 75-100%. Инициатива также исходит от крупных корпораций, которые хотят получить 100% от АИЭ: IKEA, Apple, Google.

В настоящее время существует ряд стран, которые могут полностью или почти полностью удовлетворить свои потребности в электроэнергии исключительно за счет возобновляемых источников энергии. К ним относятся Шотландия, Дания, Ирландия, Исландия, Коста-Рика, Уругвай и Никарагуа. Великобритания и Германия также имеют большую долю альтернативных электростанций. А США и Китай лидируют по количеству компаний, использующих возобновляемые источники энергии.

Альтернативная энергетика в современной России

По сравнению с предыдущими годами альтернативная энергетика в России развивается быстрее, но не является доминирующей. В настоящее время большая часть энергии в стране производится с использованием традиционных источников.

В настоящее время лидирующие позиции в российской энергетике занимают нефте- и газоперерабатывающие заводы, на долю которых приходится 75% энергопотребления страны. На угольные электростанции приходится 15%, а на атомные, включая АЭС, — только 10%.

Россия обладает достаточным количеством как возобновляемых, так и невозобновляемых энергоресурсов. Однако на данном этапе развития АИЭ экономически более выгодно использовать газ или нефть. Поэтому государство не проявляет особого интереса к развитию альтернативных источников энергии. Кроме того, в настоящее время «зеленые» электростанции не смогут удовлетворять энергетические потребности крупных промышленных предприятий из-за отсутствия эффективных, действенных и стабильных механизмов генерации.

Еще одним фактором, влияющим на невозможность быстрого перехода на альтернативные источники получения энергии, является нехватка высококвалифицированных кадров и отсутствие необходимой инфраструктуры. Причина этих проблем — убыточность инвестиций в альтернативную энергетику, несмотря на изобилие возобновляемых источников энергии в России. Только государственная поддержка может решить эту проблему.

И такая поддержка есть. Реализуется специальная государственная программа по стимулированию размещения оборудования АИЭ, благодаря которой объем производства увеличился до 900 МВт (в 2012 г. он составлял всего 140 МВт). Кроме того, была создана программа ДПМ АИЭ (контракт на поставку электроэнергии на оптовый рынок), которая позволяет до 2024 года российской промышленности развивать производство оборудования для установок АИЭ. С 2020 года ведется подготовка к реализации продления этой программы до 2035 года.

В настоящее время в России из всех источников АИЭ две трети занимают гидроэлектростанции, а остальные методы распределены следующим образом:

— Солнечная энергия используется в Краснодарском и Ставропольском краях, Астрахани, Оренбурге, Саратове, Волгограде, Белгороде, Самаре, на Дальнем Востоке, в Забайкальском крае, Республике Бурятия, Крыму, Алтае, Калмыкии, Республике Башкортостан.

— Ветроэлектростанции расположены в Крыму, Ульяновской, Оренбургской, Башкортостане и Краснодарском крае.

— ГеоТЭС расположены на Кавказе, Курильских островах, Камчатке и Сахалине.

— Энергия волн генерируется в Баренцевом море.

Источник