Преимущества и недостатки альтернативных источников энергии – Недостатки альтернативных источников энергии

Содержание

Альтернативные источники энергии: виды, плюсы и минусы

Альтернативные источники энергии

Для получения любого вида энергии необходим определенный источник. Как известно, существуют традиционные и нетрадиционные источники энергии, то есть альтернативные.

Традиционными источниками энергии являются нефть, уголь, природный газ. Запасы данных источников энергии исчерпаемы, подлежат длительному восстановлению, а также отрицательно отражаются на экологическом состоянии планеты. Поэтому, большинством стран мира в качестве основного направления развития энергетики определено производство энергии с помощью альтернативных источников энергии. Альтернативные источники энергии относятся к возобновляемым ресурсам, они более экологичны и экономичны.

Основная классификация альтернативных источников энергии

№ п/п Вид альтернативного источника энергии Способ применения
1 Энергия солнечного излучения Фотоэлектрическая панель (ФЭП)

Солнечный коллектор

Солнечная электростанция (СЭС)

2 Энергия ветра Ветроэнергетическая установка (ВЭУ)

Ветряная электростанция (ВЭС)

3 Гидроэнергия Гидроэлектростанция (ГЭС)
4 Энергия приливов и отливов Приливная электростанция (ПЭС)
5 Энергия волн океанов и морей Волновая электростанция (ВЭС)
6 Геотермальная энергия Геотермальная станция (ГеоТЭС)
7 Энергия биомассы (биоэнергия) Переработка твердых, жидких и газообразных видов биотоплива термохимическими, физико-химическими, либо биохимическими методами

Энергия электромагнитного солнечного излучения

Она может использоваться для выработки как электроэнергии, как и тепловой энергии. Прямое преобразование солнечной радиации в электроэнергию производится как путем прямого преобразования за счет явления внутреннего фотоэффекта на фотоэлектрических панелях, так и косвенно с использованием термодинамических методов (получение пара с высоким давлением)

.

Солнечная электростанцияСолнечная электростанция

Получение тепловой энергии из солнечной производится за счет поглощения данной энергии и дальнейшего нагрева поверхности и теплоносителя, как специальными коллекторами, так и при помощи использования приемов «солнечной архитектуры».

Совокупность установок для преобразования энергии Солнца составляет солнечную электростанцию.

Кинетическая энергия ветра

Она служит для преобразования в механическую, тепловую, а также, чаще всего, в электроэнергию. Чтобы получить механическую энергию из кинетической энергии воздушных масс применяют элементарные ветряные мельницы. Однако, для дальнейшего преобразования полученной механической энергии необходимо использование ветрогенератора.

Ветрогенератор позволяет преобразовать механическую энергию вращения ротора в электрическую энергию. Существует возможность накопления полученной электроэнергии при помощи аккумуляторных батарей и использования только при необходимости. Такая установка будет называться ветроэнергетической, или ветроустановкой. Совокупность нескольких ветроустановок будет называться ветряной электростанцией.

Энергия ветра

Преобразование ветровой энергии в тепловую энергию может производиться как косвенно (путем преобразования механической энергии в электрическую энергию, и затем, использованием полученной энергии для питания электрических приборов отопления), так и напрямую (прямое преобразование механической энергии в тепловую с нагревом теплоносителя производится путем применения вихревого теплогенератора)

Гидроэнергия

Гидроэнергия представляет собой солнечную энергию, преобразованную в потенциальную энергию, накопленную в плотине или водохранилище естественных и искусственных водоемов. Гидроэнергию можно преобразовывать в механическую либо электроэнергию с помощью гидротурбин. Данные установки называют гидроэлектростанциями (ГЭС).

Плотина

Энергия приливов и отливов

Преобразование энергии приливов и отливов в электроэнергию производится на приливных электрических станциях двумя способами:

  1. Первый способ по принципу преобразования энергии аналогичен преобразованию энергии на гидроэлектростанции путем вращения турбины, связанной с электрогенератором;
  2. При втором способе используется энергия движения воды; данный способ основан на перепаде уровня воды при приливах и отливах.

Энергия приливов и отливов

Энергия волн

Энергия волн используется для получения механической и электрической энергии. Преобразование происходит на специальных волновых электростанциях, принцип работы которых основан на оказании воздействия волн на следующие применяемые устройства: поплавки, маятники, лопасти. Перемещение данных устройств образует механическую энергию, которая далее при помощи электрогенератора преобразуется в электроэнергию.

Энергия волн

Геотермальная энергия или энергия тепла Земли

Она может использоваться по прямому назначению, либо для получения электроэнергии. Преобразование энергии происходит на геотермальных станциях – ГеоТЭС.

Источники геотермальной энергии могут быть высоко- и низкопотенциальными. К высокопотенциальным источникам относятся гидротермальные ресурсы (термальная вода). Их применяют для отопления помещений.

Геотермальная энергия

Низкопотенциальные источники энергии, в свою очередь, бывают естественными (воздух атмосферы, грунтовая вода, сам грунт) и искусственными (вентиляционный воздух помещения, отработанные воздух, вода или тепло). Данные источники применяют для кондиционирования, теплоснабжения и горячего водоснабжения.

Биоэнергия

Биоэнергию производят из разных видов биологического сырья, которое получается после переработки биоотходов. Из твердых (щепа, пеллеты, древесина, солома), жидких (биоэтанол, биометанол, биодизель) и газообразных (биогаз, биоводород) видов биологического топлива путем термохимических (пиролиз, сжигание), физико-химических (биоконверсия), либо биохимических (анаэробное брожение биомассы) методов преобразования получают тепловую или электрическую энергию.

Биоэнергия

Преимущества и недостатки альтернативных источников энергии следует рассматривать в индивидуальном порядке, однако выделим несколько общих плюсов и минусов, характерных для всех источников.

Плюсы использования альтернативных источников энергии

  • Возобновляемость
  • Экологический аспект.
  • Широкое распространение, доступность.
  • Низкая себестоимость производства энергии в обозримом будущем.

Минусы применения альтернативных источников энергии

  • Непостоянство, зависимость от погодных условий и времени суток.
  • Невысокий коэффициент полезного действия (за исключение водных источников энергии).
  • Высокая стоимость
  • Недостаточная единичная мощность установок.

Похожие записи

plusiminusi.ru

Альтернативные источники энергии: виды, значение, преимущества и недостатки

Альтернативные, или нетрадиционные источники энергии - это ресурсы природы, которые можно использовать для получения электричества. Сюда относятся солнце, ветер, и даже энергия земли, биомасс, сточных вод и отходов. По прогнозам, с помощью биогенного горючего можно получать до 49% электроэнергии, а также 16-22% - от энергии ветра и воды.

Читайте также: Возобновляемые источники энергии

Виды, преимущества и недостатки разных альтернативных источников энергии

У каждого типа нетрадиционной энергетики есть свои плюсы и минусы, а также особенности организации процесса для получения электричества.

Солнечная энергия

Преобразование энергии солнца происходит с помощью особых технологий. Сложность обработки солнечной энергии выступает в качестве недостатка этого источника:

  • излучение имеет низкую плотность и непостоянно, поэтому существующие технологии имеют ряд ограничений;
  • в некоторых странах из-за низкого уровня солнечного излучения реализовать методику нецелесообразно.

Среди преимуществ можно выделить абсолютную экологическую безопасность солнечной энергии и отсутствие вмешательства в геологию Земли.

На солнечной энергии работают космические станции и спутники. Широкое распространение получили солнечные панели в некоторых странах – ими оснащают крыши домов.

Геотермальная энергетика

Геотермальный метод получения энергии построен на принципе преобразования тепла мантии и ядра Земли (чаще всего источником служат пароводяные резервы). Преобразование природного пара – процесс трудоемкий, так как требуется строительство труб и турбин, проводящих его с глубины от 2-3 км. Однако стоимость электроэнергии на выходе получается не слишком высокой.

Недостаток метода – вероятность оседания грунта и повышения сейсмической активности, поэтому в опасных районах этот источник альтернативной энергии неприменим.

Ветровая энергетика

Для реализации метода требуется ветряная электростанция. Одно из преимуществ такого источника энергии – это дешевое оснащение. Но недостаток – сильная зависимость от погодных условий, требуется постоянный контроль состояния. А еще ветровые электростанции могут создавать помехи для радиоволн.

Важно! Обширное использование ветряных электростанций может стать причиной недостаточной вентиляции промышленных районов, что приведет к ухудшению экологической обстановки.

Также для ветряных станций требуются большие площади, поэтому реализация в густонаселенных регионах затруднена. Однако ветряные источники энергии используются в некоторых странах Европы и Америки для снабжения небольших поселений.

Волновая энергетика

В этом способе для получения электричества используется энергия волн. В отличие от альтернативных источников, описанных выше, волновая энергия отличается большей ударной мощностью. Это самый многообещающий способ получения энергии в перспективе освоения океанов.

Важно! Все виды естественной энергии – ветер, солнце, волны – относятся к возобновляемым источникам.

Самый яркий пример традиционного использования волновой энергии – гидроэлектростанции, но он не единственный. Целесообразно строительство волновых станций в районах с мощными приливами (колебание больше 4 м).

Среди недостатков можно выделить небольшую мощность, строительство только возле побережья, а также цикличность работы – всего 2 раза в сутки. Экологическая безопасность такого способа получения энергии под вопросом, ведь станции нарушают баланс соленой и пресной воды, что несет угрозу морской жизни.

Новейшая технология получения энергии волновым путем – аэро ГЭС. Они работают по принципу конденсации влаги из атмосферы, однако до внедрения этой технологии в жизнь еще далеко.

Градиент-температурная энергетика

В основе этого метода лежит баланс температур. Для строительства станций требуется морское побережье. Поглощая до 70% солнечной энергии, мировой океан становится отличным источником температурных ресурсов. Однако нагрев и выделение углекислой кислоты при обработке морской воды нарушают экологическую обстановку. Среди преимуществ можно выделить только то, что ресурс крайне обширен.

Биомассовая энергетика

Под этим понятием скрывается процесс гниения биологических отходов и ресурсов – в результате выделяется биологический газ с большим содержанием метана. Его можно использовать для обогрева помещений и выработки электричества.

Больше всего такой источник энергии используется в сельскохозяйственных предприятиях. Это безотходное производство, так как гниющие продукты потом используются для удобрения. Кроме растений и навоза, можно использовать быстрорастущие водоросли.

Главный недостаток теплового источника – КПД не превышает 6% и для обеспечения нужд мегаполиса энергией такой метод не подойдет.

Энергия молнии

Один из самых новых альтернативных методов получения электричества – сбор энергии молний, попадающих в землю. Пока что проект находится на стадии разработки – установки для улавливания молнии еще не готовы.

Это дорогостоящий, но окупающийся метод, ведь 1 молния способна обеспечить целый район крупного города энергией на некоторое время. Но уже сейчас можно выделить главный недостаток – зависимость от частоты гроз.

Роль и значение альтернативной энергетики

Поиск альтернативных источников энергии – одна из самых актуальных задач, так как человечество чудовищными темпами поглощает газ, нефть и другие виды топлива, чтобы производить энергию. Научная «мечта» - получение альтернативы электричеству, но она пока что недостижима. Кризис топливных ресурсов неизбежен, и нетрадиционные источники энергии должны помочь предотвратить его.

Альтернативные источники энергии в России

В России в разных регионах интегрируется практическое использования следующих альтернативных источников энергии:

  • Солнечная энергия. Самая большая трудность – это законодательное и финансовое обеспечение станций, собирающих солнечную энергию. Наибольший потенциал такого способа получения энергии сосредоточен в южных регионах, а также на севере – в Якутии и Магаданской области.
  • Гидроэнергетика. ГЭС после АЭС занимают 2 место по способам производства электроэнергии, и перспективы у этого метода достаточно большие.
  • Геотермальная энергетика. Геотермальные ресурсы России в 10 раз богаче, чем залежи нереализованного угля. Самый перспективный край – Камчатка, где на глубине чуть больше 3 км заложен пар температурой 200 градусов. Большим потенциалом также обладает Кавказ и Краснодарский край.
  • Биогаз. Активно развивающаяся отрасль энергетики, востребованная в России. Есть даже предприятия, которые начали производство установок.
  • Приливная энергетика. Наиболее перспективны города, расположенные на побережье.
  • Ветроэнергетика. На территории России ветрогенные установки используются со времен СССР: на территории Калининграда, в заполярье, Башкортостане и Чувашии. Потенциал у этого метода в РФ обширен, поэтому ветроэнергетика активно развивается.

Альтернативные источники энергии – один из вопросов сохранения окружающей среды и ресурсов планеты, который изучается тысячами специалистов. Каждый день ищутся новые решения и разрабатываются методы для получения энергии из ветра, солнца, воды. Но сфера изучена недостаточно и многие задачи только предстоит решить.

Понравилась статья? Поделись с друзьями:

natworld.info

Альтернативная энергия: производство, использование, виды, плюсы и минусы

Альтернативная энергия для частного дома - мечта многих людей, которые желают избавиться от платы за коммунальные платежи. Но все ли мы понимаем, что это такое? Так вот, альтернативная энергия - это любой источник энергии, который является альтернативой традиционному виду топлива.

В основном они относятся к классу возобновляемых, а их цель - справиться с проблемами, возникающими от использования традиционных источников, а именно сильным загрязнением окружающей среды углекислым газом.

С течением времени понятие того, что представляет собой альтернативный источник, сильно изменилось, так же как и усилились противоречия в отношении их использования. Определение некоторых источников в качестве «альтернативных» считается весьма противоречивым. Причиной тому служит многообразие путей использования материалов и сильное отличие целей сторонников их применения. Таким образом, любители делать альтернативные источники энергии своими руками могут сильно навредить окружающей среде даже не осознавая это.

Содержание:

Виды альтернативных источников энергии

  • Гидроэнергетика: получение энергии из движения воды. К этому классу относятся традиционные ГЭС, а также приливные и волновые электростанции.
  • Ядерная энергетика: используется огромное количество энергии, которое высвобождается при ядерном делении тяжелых элементов.
  • Ветроэнергетика: генерация электричества за счет вращения ветром специальных установок.
  • Солнечная энергетика: получение полезной энергии из солнечного света и излучения. Термальные преобразователи задействуют тепло Солнца, а свет используется для генерации электричества фотогальваническими устройствами.
  • Геотермальная энергетика: использование горячих источников нашей планеты, чтобы прогревать строения или производить электричество.
  • Биотопливо: альтернатива нефти, применяемая в качестве топлива в машинах, мотоциклах и т. д.
  • Водород: носитель энергии, можно отнести к биотопливу. Существует множество способов получения материала, например из воды с помощью электролиза.

История

Некоторые ученые историки исследовали основные моменты смены традиционной энергетики на схожую по назначению. Они считают, что такие переходы оказали существенное влияние на экономическую обстановку. Типичным фактором данного процесса является снижение стабильности поставок основного вида энергии в совокупности с сильным ростом цен на него.

Уголь как альтернатива древесине

Одним из основных видов топлива в средние века была древесина. Чрезмерное пользование материалом привело к сильному обезлесиванию, а следовательно нехватке источника энергии. Именно тогда люди нашли для себя нового спасителя - мягкий уголь. Вот как рисует ситуацию того времени Норман Ф. Кантор:

В ранние средневековье население Европы существовало рядом с большими запасами леса. После 1250 года человечество имело такой существенный опыт в работе с деревьями, что к 1500 году н.э. у них отсутствовало достаточное количество материала для житейских нужд... Таким образом, в это время население оказалось на грани топливной и пищевой катастрофы. Найти выход из ситуации помогло применение мягкого угля, а также освоение таких растительных культур как кукуруза и картофель.

Нефть как альтернатива китовому маслу

На старте 19 века китовое масло было доминирующим источником топлива для ламп, а так же являлось основным видом смазки . Однако к середине века постоянное вырезание животного привело к резкому подъему стоимости масла. Именно это стало ключевым фактором, после которого люди начали смотреть в сторону нефти.

Этанол против ископаемого топлива

Еще в начале 20 века Александр Грэхем Белл предлагал заменить традиционные ископаемые источники топлива на этанол из растительных культур, таких как кукуруза или пшеница. Он говорил, что привычные нам материалы для топлива могут закончиться достаточно быстро, а их основной недостаток - они не возобновляются.

В конце 20 века Бразилия запустила этанольную программу. За счет ее реализации страна начала экспортировать данного топливо больше всех в мире, а так же заняла вторую строчку международного рейтинга по объему его производства. В качестве исходного материала они решили использовать сахарный тростник - это дешевый вид растения, к тому же его отходы можно отправить в топку на получение дополнительной энергии. Сейчас в Бразилии больше нет транспортных средств, работающих на старом виде топлива, а найти этанол на любой заправке страны можно было еще в 2008 году.

Специальный целлюлозный этанол можно получить из разного сырья, а его создание подразумевает задействование полного объема урожая. Такой подход должен повысить сбор растительной продукции и понизить уровень углерода, который появляется из-за удобрений, требующих много энергии при производстве.

Газификация угля вместо нефти

В конце 20 века правительство США хотела избавиться от зависимости в дорогостоящей нефти из-за границы. В качестве альтернативы власти выбрали газификацию угля, но вскоре из-за падения стоимости нефти программу пришлось закрыть. Также стоит отметить, что данный метод имеет сильные загрязняющие последствия.

Вспомогательные технологии

Вспомогательные технологии - любые виды разработок, которые помогают снизить НЕ эффективность систем. Например, большинство техники выделяет огромное количество энергии в никуда, в воздух. Ваш компьютер или телефон вырабатывает тепло, которое можно было бы направить в правильное русло, тем самым увеличив полезность работы устройства.

Запасание термальной энергии

Кондиционирование холода в виде замерзшей воды, сохранение жара в источнике - это пути запасать энергию. Специальными разработками можно сохранить термальную энергию как на сутки, так и на целые сезоны. Виды источников различны:

  • естественные - солнечные коллекторы способны использовать тепловую энергию солнца, а сухие градирни применяются для запасения холода;
  • выработанная энергия - например, от различного рода устройств, процессов или деятельности электростанций. Самым простым примером послужит обычный компьютер, вырабатывающий при работе тепло, которое можно было бы использовать;
  • избыточная энергия - например, сезонные превышение нормы выработки от гидроэнергетики или ветропарков.

Примером послужит сообщество Drake Landing (Альберта, Канада). Тепло, запасенное в скважине или любом изолированном источнике с помощью солнечных коллекторов, почти весь год обеспечивает их термальной энергией.

Рекуперация

Рекуперация - повторное задействование уже израсходованной энергии. Технологию часто еще называют регенерацией. В основном выделяют два пути рекуперации: тепла и кинетической энергии.

(Система рекуперации торможения bmw i3)

Компьютеры имеют свойство нагреваться во время работы, поэтому их необходимо постоянно охлаждать, дабы они не вышли из строя. Таким образом здесь описывается сразу два случая траты энергии: на понижение температуры устройства и нагрев воздуха, который в итоге и нужно охлаждать. Теперь представьте, что в одном месте собраны сотни и даже тысячи таких машин, и насколько большие затраты придется нести владельцу. А ведь именно с этой проблемой сталкиваются собственники дата-центров. Но некоторые фирмы находят пути снижения издержек - одним из них как раз и является рекуперация тепла. Дата-центр компании Яндекс в Финляндии использует естественный холод с улицы для охлаждения серверов, а выделяемое компьютерами тепло они отравляют на отопление домов близлежащего городка. Как все это работает, можно посмотреть в специальном ролике компании:

Но такие системы очень сложны и стоят больших денег, следовательно, могут позволить себе не все. Именно поэтому данной технологией пользуются лишь крупные фирмы, такие как Amazon, Facebook, Apple и некоторые другие.

Еще одним путем, помимо работы с теплом, является рекуперация энергии торможения. Транспортные средства, оборудованные системой регенерации при замедлении, способны поймать уходящую в никуда кинетическую энергию и направить ее в запасы аккумулятора.

«Автомобиль в сети» или V2G

Технология «автомобиль в сети» или V2G становится все более популярной с развитием электрических машин. Суть заключается в том, что электромобиль подключается к центральной сети, а запасом энергии батареи позволяется распоряжаться коммунальной службе. Таким образом, во время пиковых нагрузок из аккумулятора транспортного средства может быть извлечена необходимая мощность, а в любое другое время батарея заряжается.

Недавнее исследование показало, что в итоге электромобили с системой V2G позволят сэкономить огромные суммы денег даже если коммунальные службы будут платить собственникам за доступ к их машинам. К аналогичным выводом пришел BMW, который 3 года тестировал программу «ChargeForward» на автомобилях BMW i3. Автопроизводитель даже заявил, что машину можно превратить в «дойную корову». Стоит упомянуть компанию Tesla, которая в свое время отказалась от этой идеи, а сейчас думает поменять свою точку зрения. К тому же, данная технология улучшает использование возобновляемых источников энергии.

Виртуальные электростанции

Виртуальные электростанции начали появляться совсем недавно, и они никак не связаны с виртуальным миром. На самом деле, это лишь распределенные источники энергии подключенные в единую сеть. Их появлению способствовало широкое распространение домашних накопителей энергии в совокупности с солнечными установками.

Идея технологии проста. Солнечная система любого дома может быть подключена к центральной сети. Пиковые часы - проблема любой коммунальной электрической службы, так как нагрузка вырастает в разы. Однако, используя технологию виртуальной электростанции, недостающая мощность частично или полностью берется из домашних накопителей, которые сохранили излишки солнечной энергии. Владельцам жилищ на момент пика эта энергия может быть ни к чему, так как их дом питается от солнечных батарей или же просто нет необходимости в столь большом потреблении.

В темное время суток, когда солнечные панели не могут вырабатывать электричество, мощность берется из общей сети со скидкой или же за деньги, которые владельцы получили от взятой у них же энергии.

Примером реализации этой технологии служит Австралия. В мае 2018 года правительство страны договорилось с фирмой Tesla, что та поставит на 50 000 домов солнечные панели и систему запаса энергии Powerwall. Результатом должна получиться распределенная электростанция на 650 МВт-ч - это самая большая распределенная электростанция на текущий момент. Уже летом того же года первые 100 установок продемонстрировали свою пользу.

(Tesla Powerwall)

Другое интересное решение придумал дуэт фирм из Западной Австралии. Они создали альтернативу отдельным Powerwall для группы домов из одной мощной батареи Tesla Powerpack. Компании предоставляют энергетические возможности 52 семьям с солнечными установками в Медоу-Спрингс. Таким образом владельцы не тратятся на индивидуальные аккумуляторы и получают скидку на электричество из общей сети или того, что сохранил Powerpack.

Как видно, такие станции сильно способствуют распространению солнечной энергетики.

Балансировка сетей большими аккумуляторными батареями

Принципиально нового здесь ничего нет. Используется батарея в качестве резервного источника питания. Единственное исключение, что применяются такие аккумуляторы в крупных масштабах, начиная от небольших зданий/университетов и заканчивая целыми городами.

Одним из самых крупных представителей данной области является Tesla. Компания реализовала уже множество проектов различных масштабов:

Большинство клиентов отмечает превосходную работу техники Tesla и говорят, что их вложения быстро окупаются.

Видеоролик компании об установках Powerpacks в Бельгии:

Возобновляемая и не возобновляемая энергетика

Свет солнца, тепло земли, ветер - из всего этого мы можем получить энергию, которая постоянно пополняется за счет привычных нам закономерностей природы. Именно это отличает возобновляемые источники от не возобновляемых. Процессы получение этих двух разных типов энергии сильно отличаются. Добыча природных ископаемых, таких как нефть, уголь и газ - трудоемкие и высокотехнологичные процессы, которые требуют большого количества дорогого оборудования, сложных физических и химических процессов. С другой стороны, возобновляемую энергию можно широко использовать с применением естественных процессов и существующего оборудования.

Относительно новые концепции альтернативной энергетики

Углеродно-нейтральное и отрицательное топливо

Данный тип топлива является синтетическим. К нему относятся реактивное топливо, дизель, бензин и т. д. Такой вид топлива выделяют из источников, содержащих углерод, например дыма от электростанций или из автомобильных выхлопов. Компании рассчитывают, что у них получится сделать производство топлива коммерчески успешным при стоимости нефти на уровне $50-60.

Возобновляемый метанол - еще одно топливо, нейтральное по отношению к углеродным выбросам, так как его самого получают из данного элемента. Метанол используется как для питания различных машин, так и в качестве материала химических процессов.

Например, в Исландии есть перерабатывающий завод, первичным материалом которого является углекислый газ из дыма близлежащей электростанции. Его годовая выработка составляет более 5 млн. литров начиная с 2011 года.

Еще одним примером можно назвать фирму Ауди. Завод компании в Германии создает сжиженный природный газ, после использования которого остается только вода и кислород. Данное производство служит для получения облегченного источника энергии транспортных средств, таких как Audi A3 Sportback g-tron. Выпускаемое топливо выделяют из углеродосодержащих веществ, поэтому и выбросов в атмосферу фактически никаких нет.

Использование топлива не дает реального повышения содержания углекислого газа в окружающей среде, поэтому его и называют нейтральным. Оно облегчает ситуацию, связанную с заимствованием природных источников из-за рубежа, с поиском и разработкой аналогов и с другими проблемами, возникающими от использования ископаемого топлива. Также, отпадает большая необходимость в переходе на электромобили или альтернативный «чистые» машины, а следовательно нет необходимости замены существующих двигателей. Нейтральные к углероду топлива обеспечивают относительно низкое энергопотребление, уменьшают трудности падения активности ветровой и солнечной энергетики, а также в какой-то степени позволяют доставлять энергию возобновляемых источников по уже построенным газопроводам(энергия этих источников используется для производства газа, который передается по трубам).

Самая дешевая энергия получается благодаря ветру ночью. Вырабатываемое в это время электричество и направляют на синтез топлива. Это связано с тем, что кривая нагрузки на сеть резко возрастает, когда люди бодрствуют, а активность ветра в основном повышается в ночное время суток.

Водорослевое топливо

Еще одним источником биотоплива являются водоросли. Из школьного курса биологии нам известно, что растения во время фотосинтеза поглощают углекислый газ и солнечный свет, а в обмен создает кислород и биомассу. Во время фотосинтеза водоросли и другие фотосинтетические организмы захватывают углекислый газ и солнечный свет и превращают его в кислород и биомассу. Обычно процесс получения энергии начинается с того, что растение размещается между двумя стеклами, где оно выделяет три вида энергетического топлива: тепло (из его цикла роста), биотопливо (натуральное «масло») и биомасса (из самого растения, поскольку оно собирается после зрелости).

Тепло может использоваться для нагрева, например воды, или для производства энергии. Биотопливо - это масло, добытое из водорослей в зрелости и применяемое для создания топлива - аналогично биодизелю. Биомасса - это все то, что остается после извлечения масла и воды, и может быть выделено для получения горючего метана.

Кроме того, преимуществами биотоплива из водорослей будет то, что для его производства не нужно использовать пахотные земли и отбирать часть продовольственных культур, таких как соя, пальма и рапс.

Брикеты из биомассы

Брикеты из биомассы применяются в развивающихся странах в качестве альтернативы древесному углю. Данные подход подразумевает пресование разлиных растений в небольшие брикеты, содержащие более 65% энергетического запаса угля.

Найти примеры выпуска брикетов в крупных масштабах довольно тяжело. Одним из них служит Северный Киву, где уничтожение леса опасно для существования горной гориллы. Сотрудники Национального парка Вирунга успешно обучили местных жителей и оснастили более 3500 человек всем необходимым оборудованием для производства брикетов из биомассы. Таким образом удалось искоренить незаконное производство древесного угля в национальном парке, а также создать значительную занятость для людей, живущих в условиях крайней нищеты в районах, затронутых конфликтами.

Биогазовое расщепление

Биогаз получается из метанового газа, который выделяется, когда органические отходы разлагаются в анаэробной среде. Его можно обнаружить на мусорных свалках или в канализационных системах. Газ используется в качестве топлива для отопления или, чаще всего, для выработки электроэнергии.

Производство биологического водорода

Водородный газ является полностью чистым горючим топливом, а его единственный побочный продукт - вода. Он содержит высокое количество энергии по сравнению с другими видами топлива из-за его химической структуры. К сожалению, для получения газа требуется много энергии, что делает его коммерчески неэффективным. Однако есть вариант производства топлива с использованием биологических организмов, которые расщепляли бы воду на составляющие. К таким организмам относятся бактерии или чаще водоросли. Этот процесс известен как производство биологического водорода.

Теперь о самом процессе. Данный способ использует одноклеточных существ для создания газообразного водорода путем брожения. Без присутствия кислорода обычное клеточное дыхание невозможно, и тогда дело в свои руки берет ферментация или же просто брожение. Именно газообразный водород является основным побочным продуктом этого процесса.

Реализация данного метода в больших масштабах позволила бы получать достаточно водородного газа, чтобы считать его крупным источником энергии. Однако широкомасштабное производство оказалось трудным. Только в 1999 году получилось воссоздать необходимые анаэробные условия. Но брожение является эволюционным резервом, активизирующимся во время стресса, поэтому клетки умирали во время данного процесса уже через несколько дней. В 2000 году был разработан двухстадийный подход, позволяющий вводить клетки в анаэробное состояние, а затем выводить их из него, чтобы организмы оставались в живых.

В течение последних десятков лет поиски способа воссоздать данный процесс в крупном масштабе был главной целью исследований. До сих пор не получилось добиться каких-то значительных результатов в этой сфере, хотя многие ученые бьются над решением этой задачи. Некоторые считают, что как только мы найдем ключ к этой головоломке, то производство данного вида топлива сможет решить наши энергетические проблемы. Однако не стоит забывать, что сейчас мир активно переходит на электрические машины. Илон Маск когда-то уже делал заявление, что автомобили на водороде - глупость и опасная технология, к тому же добиться хорошей плотности энергии, как в случае литий-ионных аккумуляторов, тоже вряд ли получится. Но тогда можно использовать водород в качестве источника для подзарядки автомобильных батарей.

Малая гидроэнергетика

В 2015 году гидроэнергетика произвела 16,6% всей электроэнергии в мире и 70% от общего объема возобновляемой электроэнергии. Однако по статистике IRENA к 31 марта 2018 года доля данного источника по отношению к остальной возобновляемой электроэнергии снизилась до 53%. Несмотря на этот факт, выработка от гидроэнергетики увеличивается с каждым годом.

Популярной альтернативой крупным плотинам прошлого является русловая ГЭС(гидроэлектростанция), которая не требует хранения воды в дамбе, а выработка энергии варьируется в зависимости от осадков. Использование данной технологии во влажные сезоны в совокупности с солнечными станциями в засушливые времена может сбалансировать временные колебания для обоих. Альтернатива крупным плотинам также являются малые установки, которые ставят в начале притоке, где быстрое течение.

(Шексинская ГЭС - фотография русловой гидроэлектростанции)

Морской ветер

Морские(или оффшорные) ветровые электростанции подобны наземным, но расположены на берегу океана. Их погружают в воду на глубину до 40 метров, а плавучие турбины могут находиться в воде до глубины в 700 метров. Преимуществом таких станций является использование ветров из открытого океана, который не встречает на своем пути каких-либо препятствий, таких как холмы, деревья или здания. Морские ветра способны достигать в два раза большей скорости, чем в прибрежных районах.

(Схема крепления морских ветряков)

Сама по себе ветровая энергетика развивается огромными шагами во всем мире, с каждым годом отвоевывая все большую долю в выработке электроэнергии возобновляемыми источниками. Однако существенная генерация энергии на шельфе уже сейчас восполняет многие потребности Европы, Азии и Америки.

Традиционные оффшорные турбины прикрепляются к морскому дну в менее глубоких местах. По мере развития технологий, генерирующих энергию из океанского ветра, в более глубоких водах начинают все чаще использоваться плавающие структуры, где ветра еще сильнее.

(Плавучий морской ветряк)

В последнее время виден значительный рост данной отрасли в США и Европе. Но даже несмотря на это, до сих пор нет четкого понимания о том, как сильно ветроэнергетика влияет на природу и животных.

Морская и гидрокинетическая энергия

Сила океана или морская и гидрокинетическая (MHK) энергия относится к следующим проектам:

  • Использование силы волн - ветровые волны имеют огромный запас энергии, которую можно направить на выполнение полезной работы - например, на выработку электроэнергии или перекачивание воды в водоемы;
  • Энергия приливов - специальные турбины размещаются в прибрежных и устьевых районах, где суточные потоки воды достаточно сильны и вполне предсказуемы;
  • Расположение турбин в быстроходных реках;
  • Океанские турбины в районах сильных морских течений;
  • Океанские тепловые преобразователи энергии в глубоководных тропических водах.

Данная отрасль активно развивается и старается использовать новые технологи для повышения эффективности работы установок. Так к примеру, на приливную электростанцию Nova Innovation в Шотландии установили батарейный блок Tesla Powerpack, тем самым была создана первая приливная станция с базовой нагрузкой. Аккумулятор позволяет запасать излишки энергии и выдавать их, когда турбины бездействуют.

Управляемый термоядерный синтез

Термоядерный синтез - один из самых лучших вариантов выработки энергии. Это довольно безопасная технология, которая выделяет недолго живущие ядерные отходы. Однако есть одно большое НО. Чтобы управлять реакцией, необходимо поддерживать температуру в миллионы градусов. Именно поэтому реальный термоядерный реактор еще не был создан.

Попытки создать коммерчески успешную станцию есть. В настоящий момент на юге Франции продолжается создание огромного термоядерного реактора ITER. Однако до сих пор у них не получилось выработать больше энергии, чем ушло на ее создание. Если вам хочется узнать больше об этом проекте, посмотрите это видео:

Внедрение альтернативной энергии

Альтернативная энергетика не может быть принята просто так. Чтобы ее стали широко использовать, должны быть решены некоторые проблемы. Прежде всего, необходимо понять и добиться:

  1. насколько полезны эти альтернативы;
  2. системы и технологии для данных источников должны стать более доступны;
  3. время окупаемости необходимо уменьшать.

Сейчас большую популярность имеют электрические и гибридные транспортные средства. Будет ли отрасль развиваться зависит от инвестиций в общественную инфраструктуру, от взимания платы, а также от внедрения большего числа альтернативных источников энергии для будущих перевозок.

Во многих странах покупка чистых электрических машин субсидируется государством, а владение загрязняющей воздух машиной облагается дополнительными расходами. В России на текущий момент есть лишь отдельные группы, которые борются за принятие EV, а на правовом уровне данную тему лишь иногда вспоминают.

Законодательство в России не предусмотрено для чистого транспорта, ведь многие электрические машины имеют под капотом большую мощь. К примеру, у Tesla Model 3, самого дешевого на текущий момент автомобиля американской компании, 258 лошадиных сил, а в России самая большая налоговая наценка для машин с мощностью двигателя больше 250 л. с. А ведь транспортное средство не производит вредных выбросов, почему владельцы должны платить больше, непонятно.

Исследования и проекты в области альтернативной энергетики

В академическом, федеральном и коммерческом секторах существует множество организаций, проводящих широкомасштабные передовые исследования в области альтернативной энергетики. Эти работы охватывают несколько областей данной сферы, основная часть которых направлена на повышение эффективности технологий и снижения стоимости производства.

В последнее время внимание многих крупных организаций направлена на альтернативную энергию, например в США это Сандийские национальные лаборатории и Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии. Обе организации получают деньги на свои нужды прямо от правительства страны в области энергетики, а так же от разных фирм-спонсоров.

Рост уровня расхода энергии прогнозирует, что к 2030 году потребление увеличится на 21%. Стоимость возобновляемых источников энергии дешевле примерно на 0,2 млн. долл. за 1 МВт. Это говорит о том, что их использование является отличным путем снижения затрат, к тому же не вызывающее проблем с окружающей средой.

Механическая энергия / сила человеческих мышц

Самый простой тип энергии - механическая. Она относится к такой деятельности человека как дыхание, ходьба, печатание и бег, вездесуща. К сожалению, обычно она просто теряется. Эта проблема привлекла огромное внимание исследователей со всего мира, которые пытаются найти методы для получения пользы от силы человеческих мышц.

Лучшим решением в настоящее время является использование пьезоэлектрических материалов, которые могут генерировать поток электронов при деформировании. Ключевую роль в производительности устройств на основе данной технологии играет пьезоэлектрическая постоянная материла. Вследствие этого, многие исследователи пытаются найти новый материал с большим пьезоэлектрическим показателем. Возможно, им окажется ниобат свинца-магния – титанат свинца (PMN-PT), представляющий собой пьезоэлектрический материал следующего поколения, который при достижении идеального состава и ориентации имеет сверхвысокое значение постоянной. В 2012 году даже были изготовлены PMN-PT-нанопроволоки с помощью гидротермического подхода, а затем собраны в единое устройство.

Многие пытаются задействовать механическую энергию для генерации чего-то полезного. Так в свое время в Лондоне появился тротуар, пройдя по которому, вы произведете некоторое количество электричества. Вот небольшой ролик об этом проекте:

А самым популярным решением использовать силу человека является выработка энергии при езде на велосипеде. На ютубе есть огромное количество видеозаписей о том, как сделать систему подзарядки для телефона на велосипеде своими руками, которую при желании можно с легкостью воспроизвести. Также есть умельцы, которые предлагают аналогичные решения, но для питания бытовых приборов. Таким образом, вы можете вырабатывать альтернативную энергию для дома без каких либо затрат, так еще и физическую форму подтяните. Вот один из таких примеров:

Солнечная энергетика

Солнечную энергию можно смело назвать самым массовым альтернативным источником. Она используется сразу несколькими путями: для отопления, кондиционирования или выработки электроэнергии.

Люди уже довольно давно научились использовать тепло солнца для нагревания необходимых объектов. Крупным примером централизованного теплоснабжения является уже упоминаемое нами солнечное сообщество Drake Landing Solar в Канаде: более 50 домов подключено к центральному теплоснабжению, которое использует тепло, создаваемое солнечными коллекторами на крышах сооружений и запасаемое в подземном термальном хранилище.

Если вам хочется понять, как работают солнечные коллекторы и узнать их эффективность, то вы легко можете найти множество видеозаписей на ютубе. К примеру вот довольно информативный ролик о производительности коллекторов зимой:

Что касается солнечной электроэнергии, то препятствиями для ее широкомасштабного внедрения называют недостаточную эффективность современных устройств преобразования света, а также высокую цену на них. На данный момент фотоэлектрические ячейки способны преобразовать около 17-20 % солнечного света.

В 2008 году сотрудники Массачусетского технологического института разработали метод хранения солнечной энергии, используя его для производства водородного топлива из воды. Такие работы нацелены на решение проблемы получения энергии в темное время суток, когда солнечные батареи бесполезны.

(новый фотоэлемент, вырабатывающий водород, помимо электричества)

В октябре 2018 года ученые из Германии и США сделали прототип необычного фотоэлемента. Так как огромное количество света просто-напросто не улавливается современными солнечными ячейками, они решили подключить к нижнему слою дополнительный электрод, который и будет отвечать за сбор водорода. Первый прототип сразу подтвердил теорию ученых и показал отличную эффективность. Принцип работы фотоэлемента показан на изображении выше.

(Изображение солнечной дороги в Китае)

Что касается проектов, то здесь тоже немало интересного. Например, Китай построил умную солнечную дорогу, которая будет заряжать электрические автомобили во время движения.

Внешность солнечных батарей тоже меняется. Многих людей раздражает видеть на домах уродливые и неказистые квадратные панели, которые абсолютно никак не вписываются в обстановку. Именно поэтому некоторые фирмы разработали специальные солнечные крыши, которые с привычной точки зрения ничем не отличаются от обычных. Самым популярным продуктом на данный момент является солнечная черепица Tesla, изображение которой можно найти ниже. На фото сразу становится заметно, как идеально вписывается крыша автопроизводителя в дизайн здания. Аналогичное решение предоставляет немецкая компания SolteQ. Принцип работы данной технологии на словах довольно прост, и его давно раскрыла Tesla, обнародовав свой патент. Кстати говоря, посмотреть, как выглядит Solar Roof вблизи, можно в нашей статье.

(Tesla Solar Roof - фото с официального сайта www.tesla.com)

Встроить фотоэлементы в транспортные средства давно пытаются многие компании. Например недавно Kia и Hyundai объединили усилия, чтобы создать солнечную крышу для зарядки батареи автомобиля.

Но куда интереснее проект Clean2Antarctica: голландская пара, ведущая образ жизни без вредных выбросов, решила доехать до южного полюса на машине, сделанной из пластиковых отходов и питаемая энергией солнца. В итоге, из их затеи получилась вот такая штука под названием Solar Voyager:

mbhn.ru

Альтернативные источники энергии: преимущества, недостатки и особенности

Все источники энергии, использующиеся человеческой цивилизацией, подразделяются на традиционные и альтернативные. В настоящее время использовать альтернативные источники энергии человечество стремится как можно больше, поскольку такие источники имеют ряд неоспоримых преимуществ перед привычными. Вместе с тем, имеют они и определенные недостатки.

Традиционная энергетика и ее недостатки

Для развития цивилизации необходима дополнительная энергия, причем чем дальше, тем больше. В процессе своего существования человечество постепенно осваивало дополнительные источники энергии, и с развитием науки и техники таких источников требовалось и находилось все больше и больше. К настоящему времени к традиционным источникам энергии относят следующие:

  • Основанные на сжигании топлива (дрова, уголь, нефть) – наиболее старые из освоенных человеком;
  • Основанные на преобразовании движения воды (гидроэлектростанции) – применяются в течение последних ста лет;
  • Основанные на ядерных преобразованиях, то есть атомные электростанции – применяются в течение последних пятидесяти лет.

На использовании этих источников энергии основана практически вся деятельность человека. Можно смело сказать, что традиционная энергетика – это опора цивилизации, важнейшая часть мира. Однако каждый из этих источников энергии обладает существенными недостатками, все более и более затрудняющими их дальнейшее использование. Главными из этих недостатков является ограниченность этих ресурсов и негативные продукты их использования.

Запасы ископаемых видов топлива, то есть угля и нефти, ограничены, да еще и невозобновляемы, а за счет их истощения вследствие длительного использования добыча становится все дороже. А в процессе сжигания такого топлива образуется гигантское количество различных отходов, загрязняющих среду обитания.

 

В случае атомной энергетики с запасами топлива, которое представляет собой обогащенный уран, ситуация проще, хотя это тоже ископаемый ресурс и его запасы так же конечны.

 

Но вот радиоактивные отходы, получающиеся в процессе вырабатывания необходимой энергии, представляют собой очень серьезную проблему. Кроме того, атомные станции – это всегда источник опасности, поскольку в случае аварии может произойти катастрофа, которая так или иначе затронет весь мир: самые яркие примеры таких катастроф – это Чернобыль и Фукусима.

В использовании гидроэнергии тоже есть проблемы, так как, во-первых, не везде есть подходящие для использования реки, а во-вторых, использование такой энергии предполагает строительство водохранилищ, в результате чего затапливаются наиболее плодородные земли и места проживания большого количества людей.

Вместе с тем, традиционная энергетика имеет очень важное преимущество перед нетрадиционной – непрерывность работы и получения энергии. Эта особенность лежит в основе всего мирового хозяйства. Кроме того, нельзя упускать из виду тот факт, что полученная традиционными способами энергия довольно дешева.

Что такое альтернативный источник энергии?

Альтернативная энергетика, как уже понятно из названия, призвана получать энергию нетрадиционными методами. Таких методов, которые получили развитие в настоящее время, известно несколько:

  • использование энергии Солнца;
  • использование энергии ветра;
  • использование геотермальной энергии;
  • использование энергии приливов и волн;
  • использование возобновляемого (растительного) топлива.

При первом же взгляде на этот список заметно, что в основе альтернативной энергетики лежит стремление использовать природные энергетические процессы, происходящие естественным путем. Альтернативная энергетика должна быть лишена двух основных недостатков энергетики традиционной: невозобновляемости сырья и удорожания энергии, с этим связанной, а также большого количества отходов, которые возникают в процессе традиционного получения энергии. Поэтому для получения энергии используются природные явления. Ученые пытаются поставить стихии на службу человеку и научиться извлекать энергию из естественных процессов.

Альтернативная энергетика возникла совсем недавно и находится в самом начале своего развития. Пока еще стоимость энергии, полученной альтернативными способами, значительно выше стоимости энергии из традиционных источников. Кроме того, как выяснилось, имеющаяся сейчас альтернативная энергетика обладает и другими существенными недостатками.

Недостатки альтернативной энергетики

Главным недостатком нетрадиционной энергетики, использующей энергию природных явлений, является непостоянство этих природных явлений. Ветер может в любой момент стихнуть, солнце закрыться тучами, высота приливов уменьшиться, а геотермальные источники иссякнуть. Из-за этого возникает необходимость в избыточном накоплении энергии, чтобы была возможность эти «моменты простоя» преодолеть за счет запасов. Но любых запасов может не хватить, если вдруг такой период бездействия продлится дольше обычного. Это приводит, в свою очередь, к необходимости дублировать альтернативный источник энергии своим традиционным собратом (например, дизель-генератором) или подводить к потребителям линию обычного электричества «для подстраховки», что в значительной степени обесценивает усилия по выработке энергии альтернативным способом.

Необходимость создания запасов энергии приводит к необходимости оснащения таких энергоисточников мощными аккумуляторами, накапливающими меньшую или даже большую часть вырабатываемой энергии (например, в случае солнечных электростанций, когда больше всего энергии вырабатывается днем, а используется вечером и ночью). Это еще сильнее увеличивает затраты на оборудование для выработки альтернативной энергии.

 

Статьи по теме

www.chuchotezvous.ru

Альтернативные источники энергии: преимущества использования

Климат на планете меняется. Бьют тревогу ученые, выражают свою растущую озабоченность политики. Об этом каждый день говорят в новостях. С каждым годом возрастает сила ураганов, природные пожары распростаняются на все более обширные территории, леса уступают место пустыням и полупустыням, вечная мерзлота превращается в болота. Из-за повышения среднегодовой температуры на Земле происходит катастрофическое таяние ледников. Уровень мирового океана повышается. Под угрозой затопления оказываются прибрежные города, регионы и целые страны. Можно спорить, какую роль во всем этом играет "человеческий фактор", но многие люди не хотят наблюдать, сложа руки, как их планета превращается в парниковый ад. Все громче раздаются голоса о полном отказе от традиционных "грязных" технологий и переходе на "зеленую" энергетику. Во многих западных странах партии, ратующие за здоровую экологию, уже получают до четверти голосов на выборах. У нас тоже все больше людей начинают задаваться вопросом, а можно ли солнечные панели купить в Москве, и сколько это будет стоить.

Варианты альтернативной энергетики

На смену углеводородному топливу в недалеком будущем придут "чистые" возобновляемые источники: энергия солнца, ветра, приливов, биогаз из отходов и продуктов жизнедеятельности водорослей, геотермальная энергия. Рассмотрим лишь некоторые из них.

Солнечные электростанции

Солнечная энергетика – это термодинамическое или прямое фотоэлектрическое превращение квантов света (фотонов) в электроэнергию с помощью специальных преобразователей. Термодинамические агрегаты с помощью котла, генератора и турбины превращают полученное от солнца тепло сначала в механическую, а потом в электрическую энергию.

Очевидным недостатком использования излучения Солнца для нужд электроснабжения является его цикличность. Ночью, а также в дождливую и облачную погоду, оборудование вынуждено простаивать. Из-за более короткого светового дня снижается производство и в осенне-зимний период. По этой причине для бесперебойного обеспечения электроэнергией возникает необходимость иметь мощный аккумулятор, который будет заряжаться днем и компенсировать недостаток света ночью. При проектировании солнечной электростанции цена существенным образом зависит от этого фактора.

Геотермальные станции

Геотермальная энергетика базируется на использовании естественого тепла Земли и горячих источников в ее недрах. Добываемый пар поступает по трубам на поверхность и вращает турбины. Стоимость электроэнергии включает в себя затраты на бурение скважин и очистку от газов, вызывающих коррозию металла. Но благодаря отсутствию котла, систем удаления дыма и топки издержки относительно невелики.

К недостаткам таких электроустановок относится высокое содержание растворенных в горячей воде вредных газов, которые могут привести к заражению окружающей среды, а также необходимость учета геологических и сейсмологических ограничений для недопущения провала грунта вокруг скважины.

Ветроэнергетика

Ветряные электростанции используют атмосферные потоки воздуха для преобразования их кинетической энергии в электрическую, которая стоит очень дешево. Бывают разные виды ветродвигателей: с роторами, расположенными вертикально, с лопастями, похожими на цветок, с винтами-пропеллерами.

Недостатком ветряных установок является их зависимость от метеорологических условий. В безветренную погоду они вынужденно простаивают. У них относительно небольшая мощность, они создают помехи для малой авиации, занимают много места и являются источником постоянного шума.

Приливная энергетика

Приливные электростанции строятся на берегу моря. Мелководный залив или речное устье перекрывают плотиной. Прилив заполняет получившийся резервуар, потом створки закрываются, а во время отлива вода из водопропускных отверстий начинает вращать своим напором гидротурбины, установленные в теле плотины, заставляя электрогенераторы вырабатывать ток.

Недостатком ПЭС является их жесткая привязка к береговой линии. Высота прилива ниже четырёх метров не позволяет получить достаточный экономический эффект. Есть вопросы и с негативным влиянием таких станций на морские биоресурсы.

econrj.ru

ПЛЮСЫ И МИНУСЫ АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ

ПЛЮСЫ И МИНУСЫ АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ

Дементьева Д.А. 1

1МБОУ СОШ №92 г.Кемерово

Симоненко Л.С. 1

1МБОУ СОШ №92 г.Кемерово

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

1.Введение

Использование энергии является основой развития человеческого общества и позволяет ему изменять окружающую среду.

Данная работа носит поисково- аналитический характер.

Цель работы: Найти плюсы и минусы альтернативных источников энергии

Задачи работы:

Узнать, какие бывают альтернативные способы выработки энергии.

Узнать, как они работают.

Можно ли их использовать в повседневной жизни.

Изучить плюсы и минусы их применения.

2.Проблема поиска новых способов выработки энергии

К традиционным источникам относят средства выработки энергии, функционирующие на нефти, угле и природном газе. Все это - невозобновимые источники. Планета обладает ограниченными их запасами. И это ставит перед человечеством проблему поиска новых способов выработки энергии, ведь через некоторое время эти запасы могут закончиться. Энергосберегающие технологии и охрана природы - важнейший аспект промышленности ближайшего времени.

Мы мало задумываемся о том, как загрязняют мировое пространство такие отрасли, как металлургия, добыча полезных ископаемых, традиционная большая энергетика (как топливная, так и нетопливная).

К так называемым нетрадиционным источникам энергии относятся геотермальная энергия, энергия солнца, энергия ветра, морских волн, тепла морей и океанов, а также малая гидроэнергетика - морские приливы и отливы, биогазовые установки и другие преобразователи энергии.

3.Геотермальные электростанции

Геотермальные электростанции, в которых используется энергия теплой воды

В СССРпервая геотермальная электростанция была построена в 1966 году на Камчатке, в долине реки Паужетка. Её мощность — 12 МВт.

Главная из проблем, которые возникают при использовании подземных термальных вод, заключается в необходимости возобновляемого цикла поступления воды (обычно отработанной) в подземный водоносный

горизонт. В термальных водах содержится большое количество солей различных токсичных металлов и химических соединений, что исключает сброс этих вод в природные водные системы, расположенные на поверхности.

4.Солнечные электростанции и батареи

Солнечные электростанции и батареи - используется энергия солнца.

Солнечная энергетика — направление нетрадиционнойэнергетики, основанное на непосредственном использовании солнечного излучения для получения энергии в каком-либо виде. Солнечная энергетика использует неисчерпаемый источник энергии и является экологически чистой, то есть не производящей вредных отходов.

Солнечное излучение - один из наиболее перспективных источников энергии будущего. Преобразование солнечной энергии может осуществляться двумя основными способами: фотоэлектрическим (прямое преобразование световой энергии в электрическую) и фототермическим (преобразование световой энергии в тепловую, а затем, при необходимости, в электрическую).

Фотоэлектрические станции – это установки, принцип действия которых состоит в прямом преобразовании солнечного света в постоянный электрический ток. Энергия может использоваться как напрямую, так и запасаться в аккумуляторных батареях. Для получения переменного тока необходимо использовать преобразователи – инверторы. Солнечные электростанции могут подключаться к электрическим сетям и передавать в них выработанную энергию, а также использоваться в качестве автономного или резервного источника питания.

Солнечные батареи (фотоэлектрический преобразователь) или ФЭП служат для преобразования солнечной энергии в электрическую.

Самый большой недостаток к использованию солнечной энергии является стоимость технологии. Солнечные фотогальванические элементы и солнечные коллекторы все еще очень дороги. Использовать такую технологию для того, чтобы генерировать электричество в широком масштабе слишком дорого, по крайней мере вначале двадцать первого столетия. Другая большая проблема с солнечной технологией состоит в том, что солнечная энергия может быть не доступна в определённое время суток, от погодных условий и в определённых участках на Земле. Густой облачный покров может ограничить использование некоторых систем солнечной энергии. Некоторые системы могут использоваться в принципе, если прямой солнечный свет не доступен в полном объеме. В большинстве областей мира могут использоваться только устройства для получения солнечной энергии низкой мощности из-за нехватки прямого солнечного света.

5.Ветроэнергетические установки

Ветроэнергетические установки - используется энергия ветра

Ветрогенератор (ветроэлектрическая установка или сокращенно ВЭУ) - устройство для преобразования кинетической энергии ветра в электрическую.

Ветроэлектрические установки могут работать как совместно с сетью, так и в автономном режиме. Принцип действия ветрогенераторов заключается в следующем: ветер раскручивает лопасти, приводя в движение вал электрогенератора. Генератор, в свою очередь, вырабатывает электрическую энергию, которая подаётся на контроллер, где преобразуется до нормативных показателей частоты и напряжения.

Основное отличие от традиционных тепловых и атомных источников энергии заключается в полном отсутствии сырья и отходов. Соответственно, ветрогенераторы не наносят никакого вреда окружающей среде.

Ветрогенераторы можно разделить на две категории: промышленные и домашние (для частного использования). Промышленные устанавливаются государством или крупными энергетическими корпорациями. Как правило, их объединяют в сети,– в результате получается ветровая электростанция (ВЭС). Единственное важное требование для ВЭС – это высокий среднегодовой уровень ветра. Небольшие ветрогенераторы могут эффективно работать и при относительно низких скоростях ветра, поэтому имеют более широкую географию установки. Активно развивается индустрия домашних ветрогенераторов. К примеру, для обеспечения электроэнергией небольшого дома вполне достаточно установки номинальной мощностью 2 кВт при скорости ветра 8 м/с. Если местность не ветреная, ветрогенератор можно дополнить фотоэлектрическими элементами или дизель-генератором.

Существуют два основных типа ветрогенераторов: с вертикальной осью вращения и с горизонтальной. Эффективность ветрогенераторов с горизонтальной осью вращения выше, чем у вертикальных ветрогенераторов.

Ветер дует почти всегда неравномерно. Значит, и, генератор будет работать неравномерно, отдавая то большую, то меньшую мощность, ток будет вырабатываться переменной частотой, а то и полностью прекратится, и притом, возможно, как раз тогда, когда потребность в нем будет наибольшей. В итоге любой ветроагрегат работает на максимальной мощности малую часть времени, а в остальное время он либо работает на пониженной мощности, либо просто стоит. Многие считают, что при использовании большой ветроэнергетики возникают низкочастотные колебания, губительные для всего живого. Многие птицы якобы пострадали от ветрогенераторов, а в навигационное мышление рыб вносят свои коррективы морские ветропарки.

6. Приливные электростанции

Приливная электростанция (ПЭС) — особый вид гидроэлектростанции, использующий энергию приливов, а фактически кинетическую энергию вращения Земли. Приливные электростанции строят на берегах морей, где гравитационные силы Луны и Солнца дважды в сутки изменяют уровень воды. Колебания уровня воды у берега могут достигать 18 метров.

В России c 1968 года действует экспериментальная ПЭС в Кислой губе на побережье Баренцева моря. На 2009 год её мощность составляет 1,7 МВт.

ПЭС «Ля Ранс», построенная в эстуарии р. Ранс (Северная Бретань) имеет самую большую в мире плотину, ее длина составляет 800 м. Плотина также служит мостом, по которому проходит высокоскоростная трасса, соединяющая города Св. Мало и Динард. Мощность станции составляет 240 МВт.

7.Энергия от тренажеровИдея применения зеленой энергии находит все более проникающее влияние на все сферы нашей жизни. Конструктивной идеей выработки зеленой энергии является использование энергии от тренажеров в спортивном зале для потребительских нужд.

Используя генераторы, подключенные к велотренажерам и беговым дорожкам, тренажерные залы производят достаточно электричества для самоснабжения путем получения энергии от тренировок их посетителей.

8.Необыкновенные зарядники телефона

В совсем недалеком прошлом вновь обрести мобильную связь с севшим аккумулятором телефона было очень проблематично. Ведь большинство производителей мобильных телефонов делают разъемы под зарядное устройство каждый под свой стандарт, да и постоянно носить с собой зарядник тоже довольно неудобно.

Но теперь современные технологии предлагают множество решений данной проблемы, большинство из которых не только позволяют вам в

любое время и в любом месте зарядить свой телефон, но еще и являются частью популярной сейчас "зеленой идеи".

1.Термоэлектрический преобразователь

Иркутские ученые разработали устройство, которое способно давать электричество за счет разницы температур. Это термоэлектрический преобразователь, включающий в себя тонкую пластину с нанокомпозитными добавками. Если положить его на горячую плиту, а сверху поставить стакан с холодной водой, загорается фонарик. Этой энергии хватит, чтобы зарядить телефон или, например, автомобильный аккумулятор.

2. Зарядка от энергии ног

Для продления автономной работы мобильного телефона в практически любых условиях группа американских ученых создала прототип генератора, вырабатывающего электричество для питания мобильного телефона во время ходьбы. Он представляет собой небольшой аппарат, закрепляемый на человеческом колене с помощью скобок и вырабатывающий электричество во время сгибания ноги в колене. Все эти устройства призваны облегчить жизнь пользователям мобильных телефонов в условиях отрыва от сетей переменного тока и довольно неплохо справляются со своими обязанностями.

Даже офисным сотрудникам приходится время от времени передвигаться на своих двоих, так почему бы не использовать и этот источник альтернативной энергии? Специальный девайс, встроенный в обувь, может аккумулировать энергию для последующей зарядки мобильных устройств. Одним из последних проектов, реализующих эту идею, является SolePower. В его рамках разрабатываются обувные стельки, являющиеся резервным источником питания для смартфонов.

Разработчики SolePower из США решили оптимизировать инновацию и сделать зарядным устройством не саму обувь, а стельки, соединенные с браслетом-батареей, закрепляемой на ноге. Заряженную таким образом батарею можно подключить мобильному телефону, аудио-плееру, GPS-навигатору и прочим устройствам. Стельки же, соответственно, можно вставлять в любую обувь, необходимую в зависимости от ситуации. Для того, чтобы обеспечить заряд питания, необходимый iPhone, человеку с такими стельками надо пройти от 4 до 8 км. При этом стельки еще и водонепроницаемые, то есть вполне могут использоваться в походных условиях или в случае стихийных бедствий.

3.Зарядка с помощью дыхания

Когда мы просто дышим, наше тело проделывает работу по перемещению воздушной массы. Чтобы организм не тратил энергию в пустоту, ее можно использовать… для зарядки портативной техники! Именно такое применение имеет маска AIRE.

Этот девайс предполагает использование дыхания для производства электроэнергии. В маску встроено несколько ветряных турбин, движение которых происходит, когда человек дышит. AIRE оснащен также генератором, преобразователем энергии и шнуром, с помощью которого этот девайс можно подключить к своему мобильному телефону.

Заряжать гаджеты пользователи AIRE смогут практически в каждую секунду своей жизни: во время прогулок, пробежек, рабочего дня (если вы не боитесь походить на Бэйна и Дарта Вейдера в одном лице). Снимать ее можно разве что для приема пищи и питья. Однако создатели AIRE предполагают, что это неординарное устройство будет использоваться, в первую очередь, в двух ситуациях: во время сна, когда человек не обращает внимания на наличие маски на своем лице, и во время путешествий, когда рядом нет других источников электроэнергии.

4. Велосипедная зарядка

Здесь проблема решается еще проще. Любители покататься на велосипеде совершают довольно много работы в процессе, так почему бы не использовать ее для получения дополнительной энергии?

Цилиндр миниатюрной динамо-машины крепится у колеса, а зарядное устройство и держатель для телефона — на руль велосипеда. Уже на скорости 12 км/ч эффективность устройства становится такой же, как у обычных зарядных устройств, работающих от электросети.

5. Ручная динамо-зарядка

Эта идея буквально лежала на поверхности и в итоге была реализована несколькими командами. Хотите зарядить севший аккумулятор? Легко, но придется немного поработать. Ручная динамо-зарядка применения физической силы. Вращая ручку приспособления, можно получить драгоценную энергию, способную подзарядить мобильный телефон или любое USB-устройство. Минута вращения создаст достаточно заряда для совершения короткого звонка или отсылки нескольких текстовых сообщений.

6. Ветряные микрогенераторы

Размах лопастей одного такого микрогенератора составляет всего 1,8 мм.

Сделаны они из никелевого сплава, который обеспечивает достаточную

гибкость для того, чтобы выдержать сильный порыв ветра, необходимого для получения энергии. Изобретение в теории позволяет заряжать телефон

или другой гаджет в любом месте, просто помахав им в воздухе или оставив полежать на ветру. Более того, открытие американских ученых сможет составить конкуренцию традиционным солнечным панелям — если покрыть массивом таких ветрогенераторов крышу жилого дома, электроэнергии будет производиться достаточно для бытовых нужд.

Производство ветрогенераторов не требует больших инвестиций, а конечный продукт, по подсчетам ученых, будет стоить недорого. Генераторы уже были успешно испытаны, и сейчас ученые из Техасского университета решают вопрос, как лучше поставить их на коммерческую основу.

7. Зарядное устройство с турбиной

Еще в 2009 году оператор сотовой связи Orange предложил своим абонентам необычную разработку под названием Orange Power Pump. Это устройство, по сути, представляет собой ножной насос со встроенной турбиной, которая и используется для получения электричества и зарядки аккумулятора.

Такой девайс может пригодиться в путешествии или на пляже – аккумулятор смартфона или планшета можно зарядить, пока вы будете подкачивать шины, надувать лодку или матрац.

7. Солнечные батареи в непривычных местах

Солнечная энергия – это энергия возобновляемого источника, который, в принципе, можно считать вечным. Во многих странах солнечные батареи широко используются для бытовых нужд, например, их размещают на крышах домов, а полученную энергию используют для отопления и подогрева воды.

Похожая идея лежит в основе разработки наушников OnBeat с солнечной батареей, которые позволяют не только слушать музыку, но и подзаряжать подключенное к ним мобильное устройство. В девайс встроен гибкий солнечный элемент с выходной мощностью в 0,55 ватт, который охватывает часть головы. Получаемая солнечная энергия сохраняется в

двух ионно-литиевых батареях одинакового веса в каждом из наушников, которые также могут заряжаться по USB и просто от розетки или компьютера.

9.Вывод

Возобновляемая энергетика пока не может в полной мере приравняться к зеленой. К тому же, у нее есть достаточное количество противников в лице экологов, политологов, энергетиков.

В настоящее время в мире всего 1% энергопотребления приходится на альтернативные источники.

Несмотря на это, развитие науки позволит создавать более дешевые и

экологичные альтернативные установки, а значит существенно снизит

и стоимость такой энергии и вред для окружающей среды.

Поэтому переход к альтернативным источникам энергии

неизбежен и они займут достойное место и в нашей повседневной жизни и в промышленности.

10.Источники информации

http://www.3dnews.ru/562396/ ,

http://openutilities.ru/analytics/item/621/ ,

http://www.apn.ru/publications/article17132.htm,

http://altenergo.su/,

http://prikol.i.ua/view/944755/,

http://www.mobiledevice.ru/

http://greenevolution.ru/tag/vozobnovlyaemye-istochniki-energii/

http://www.planetseed.com/ru/relatedarticle/

http://ru.wikipedia.org/wiki/

 

Просмотров работы: 2256

school-science.ru

Альтернативная энергия | источники, виды, использование

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?

альтернативные источники энергии

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


  • Солнечный свет
  • Водные потоки
  • Ветер
  • Приливы
  • Биотопливо (топливо из растительного или животного сырья)
  • Геотермальная теплота (недра Земли)

 

Альтернативные виды энергии


1. Солнечная энергия

альтернативный источник энергии солнца

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.

Батареи также устанавливают на беспилотные автомобили, самолёты, дирижабли, поезда Hyperloop.

 

2. Ветроэнергетика

ветряные мельницы

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

гидроэлектростанция

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

волновая электростанция wave star energy

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

приливная электростанция

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)

гидротермальная станция

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

осмотическая станция

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

геотермальная станция в исландии

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

дрова биотопливо

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

  • Первое поколение – твёрдое, жидкое и газообразное биотопливо (газ от переработки отходов). Например, дрова, биодизель и метан.
  • Второе поколение – топливо, полученное из биомассы (остатков растительного или животного материала, или специально выращенных культур).
  • Третье поколение – биотопливо из водорослей.

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

работник изучает солнечные батареи

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


Преимущества:


  • Доступность – не нужно обладать нефтяными или газовыми месторождениями. Правда, это относится не ко всем видам. Страны без выхода к морю не смогут получать волновую энергию, а геотермальную можно преобразовывать только в вулканических районах.
  • Экологичность – при образовании тепла и электричества нет вредных выбросов в окружающую среду.
  • Экономия – полученная энергия имеет низкую себестоимость.

Недостатки и проблемы:


  • Траты на этапе строительства и обслуживание – оборудование и расходные материалы дорогие. Из-за этого повышается итоговая цена электроэнергии, поэтому она не всегда оправдана экономически. Сейчас главная задача разработчиков снизить себестоимость установок.
  • Зависимость от внешних факторов: невозможно контролировать силу ветра, уровень приливов, результат переработки солнечной энергии зависит от географии страны.
  • Низкий КПД и маленькая мощность установок (кроме ГЭС). Вырабатываемая мощность не всегда соответствует уровню потребления.
  • Влияние на климат. Например, спрос на биотопливо привёл к сокращению посевных площадей для продовольственных культур, а плотины для ГЭС изменили характер рыбных хозяйств.

 

Возобновляемая энергия в мире

солнечные батареи в Китае

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 Россиисаяно-шушенская гэс

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

монтаж солнечной батареи

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.


Читайте: Персональный мир и полная автоматизация. Что такое четвёртая промышленная революция?


invlab.ru

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *