Альтернативная энергетика

Что такое альтернативная энергетика?

Прежде чем понять, что представляет собой альтернативная энергетика в России, необходимо разобраться с тем, что называется альтернативной энергетикой. Если говорить кратко, то альтернативная энергетика – это комплекс мер и способов, позволяющих получать энергию, используя для этого возобновляемые ресурсы.

К возобновляемым источникам энергии относится:

• Солнечная;
• Энергия вод;
• Ветровая;
• Приливная;
• Геотермальная энергия и многие другие источники энергии.

Ускоренные темпы развития являются характерной чертой для современной альтернативной энергетики во многих странах мира. Причина заключается в попытке снизить зависимость человечества от невозобновляемых источников энергии. Хорошей демонстрацией текущей зависимости человечества от нефти, газа и других подобных ресурсов стало такое известное событие, как нефтяной кризис 1973 года, который во многом способствовал поиску новых решений в сфере альтернативной энергетики.

Что касается положения России, то долгое время она не торопилась вести активные исследования в этой сфере, так как обладает большим количеством невозобновляемых источников энергии. На данный момент Россия обладает опытом в создании электростанций, которые используют в своей работе альтернативные источники энергии. Главной проблемой в этом направлении является отсутствие необходимой поддержки со стороны государства.

Примечания

1. ↑
2. World energy outlook 2012 (IEA)
3. Помимо простейших панелей фотоэлементов существует и разновидность станций с предварительной концентрацией света на более эффективном типе фотоэлементов.
4. ↑ Недостаток, который можно исправить за счёт глобальности системы.
5. Своеобразная сезонность потока солнечной энергии имеет место и на экваторе. Самыми жаркими временами года являются весна и осень
6. Несущественный недостаток при размещении станций в пустынях и горах.
7. ↑
8. ↑
9. Мощность ветрогенераторов пропорциональна кубу скорости ветра, аналогично меняется и себестоимость энергии. В силу нелинейной зависимости мощности от скорости для более точной оценки мощности и себестоимости надо знать не среднюю скорость ветра, а её распределение.

Плюсы и минусы использования

Как у каждого конкретного источника энергии, вне зависимости от того, к какому типу он относится, традиционному или альтернативному, свойственны относящееся именно к нему достоинства и недостатки использования.

Кроме этого, в каждой группе энергоресурсов свойственны общие плюсы и минусы. Для альтернативных источников, к таковым относятся:

• Плюсами использования являются:
• Возобновляемость альтернативных источников энергии;
• Экологическая безопасность;
• Доступность и возможность использования в широком спектре применения;
• Низкая себестоимость энергии, получаемой в результате преобразования.
• Минусы использования:
• Высокая стоимость оборудования и значительные материальные затраты на этапах строительства и монтажа;
• Низкий КПД установок;
• Зависимость от внешних факторов, как-то: погодные условия, сила ветра и т.д.;
• Относительно не большая установленная мощность генерирующих установок, за исключением гидроэлектростанций.

Типы возобновляемых источников энергии

1. Солнечная энергия: это способ генерации электроэнергии из солнечного света. Энергия солнца может быть использована для нагрева воды или воздуха, а также для производства электричества с помощью солнечных панелей (фотоэлектрические ячейки). Она является одним из самых доступных и масштабных источников возобновляемой энергии.

2. Ветряная энергия: это способ генерации электроэнергии из ветра, который приводит в движение лопасти ветрогенератора. Эта энергия также является доступной и масштабной и может быть использована на открытых пространствах, таких как поля, холмы и равнины.

3. Биомасса: это способ генерации электроэнергии из органических материалов, таких как дерево, растительность, сельскохозяйственные отходы и др. Она может быть использована для производства тепла и электричества.

4. Геотермальная энергетика: это способ генерации электроэнергии из геотермальной энергии земли. Она используется для создания электрической энергии и обогрева жилья. Это также один из наиболее доступных и масштабных источников возобновляемой энергии.

Каждый из этих типов возобновляемой энергии имеет свои преимущества и недостатки, и выбор зависит от многих факторов, таких как доступность источника энергии, экономическая эффективность и экологические соображения.

Солнечная энергетика

Рост мощности солнечной энергетики в мире

Существуют две основные разновидности солнечных электростанций. На станциях первого типа (гелиоконцентраторы) вода нагревается светом, который концентрируется с помощью системы управляемых зеркал. Эти станции достаточно сложны в конструкции. Станции второго типа представляют батарею фотоэлементов. Стоимость фотоэлементов достаточно высока, а КПД не превышает 20 %. Однако такая станция не только проста в конструкции, но в чистой атмосфере, например в горах, практически не требует обслуживания. Сегодня стоимость энергии фотоэлектрических станций существенно ниже, чем гелиоконцентраторов, и продолжает снижаться. Поэтому фотоэлектрические станции занимают доминирующее положение по количеству произведённой энергии и на рынке. Они широко используются и для промышленного производства, и в домохозяйствах.

Недостатками солнечной энергетики по сравнению с ветроэнергетикой являются:

• Жёсткая зависимость вырабатываемой мощности от времени суток..
• Жесткая сезонность в не тропической зоне.
• Нерентабельность в высоких широтах.
• Значительная площадь электростанции.
• Необходимость периодической очистки фотоэлементов.

В связи с этими недостатками, существенными для развития отрасли в отдельно взятой европейской стране, установленные мощности солнечной энергетики сегодня уступают установленным мощностям ветроэнергетики. Стабильность выработки солнечной энергии в качестве основной во все сезоны теоретически могут обеспечить Саудовская Аравия или Египет, но не европейские страны. И даже африканским странам придётся решать проблему ночного энергоснабжения с помощью энергонакопителей.

Тем не менее, солнечная энергетика сегодня также развивается по экспоненте, а её потенциал глобально практически неисчерпаем уже на уровне современных технологий.

Гипотетические возможности

Теоретически покрытие относительно совсем небольшой площади пустынь северной и южной Африки, Америки, Австралии и Азии современными фотоэлементами и объединение этих электростанций в мировую сеть может в избытке обеспечить человечество чистой и, в силу глобальности, стабильной энергией. Для реализации проекта необходимо решение всего двух проблем, одной технической и одной политической. Во-первых, надо обеспечить доставку этой энергии ко всем местам её потребления. Во-вторых, необходимо одно мировое правительство для всего человечества.

Внешние издержки различных видов энергетики

Внешними издержками являются затраты, понесённые в связи с влиянием на здоровье людей и окружающую среду, включая риски, которые поддаются количественному измерению, но не входят непосредственно в стоимость электроэнергии. Внешние издержки не включены в строительство и эксплуатацию любых электростанций и оплачиваются не потребителем, а обществом в целом.
Европейская комиссия в сотрудничестве с Министерством энергетики США начала в 1991 году проект с целью «представить правдоподобные финансовые показатели на повреждения, которые могут возникнуть в результате различных способов производства электроэнергии для всего ЕС». Согласно выводам комиссии ядерная энергия стоит в среднем 0,4 евроцентов / кВт-ч, так же, как и энергия, полученная на гидроэлектростанциях; уголь — более 4,0 центов (4,1 — 7,3), газ — в пределах 1,3 — 2,3 центов, и только ветроэнергетика имеет лучшие показатели внешних издержек, чем атомная — в среднем 0,1 — 0,2 цента / кВт-ч.

Проблемы применения альтернативных источников энергии

• Капитальные затраты на строительство солнечные элктростанции (СЭС) без аккумуляторов составляют на настоящий момент не ниже $1’000/кВт установленной мощности;
• Капитальные затраты на строительство СЭС с аккумуляторами составляют на настоящий момент не ниже $1’800/кВт со свинцово-кислотными аккумуляторами и не ниже $3’400/кВт – с литиевыми;
• Проблема утилизации аккумуляторов в том масштабе, который потребуется, если они всё же найдут широкое применение в мощных СЭС, далека от решения;
• Капитальные затраты на строительство ветроэлектростанций (ВЭС) на территории РФ составляют на настоящий момент не ниже $2’000/кВт;
• Эксплуатационные затраты ветроэлектростанций сравнимы с такими же у ТЭС и значительно выше, чем у ГЭС и АЭС;
• Проблема воздействия ветроэлектростанций на людей и животных, а также проблема утилизации отдельных частей ВЭС пока далеки от решения;
• Оба типа станций требуют масштабного отчуждения земель;

В то же время:

• Капитальные затраты на строительство АЭС составляют $2’000-4’000/кВт в зависимости от того, кто строит. Утилизация отработанного топлива давно проработана, а при вводе в работу новых БН реакторов появилась и возможность замкнуть цикл использования топлива;
• Капитальные затраты на строительство газовой ТЭС составляют не более $1’200/кВт. Утилизация отработавшей своё станции не представляет проблем;
• Капитальные затраты на строительство угольной ТЭС составляют не более $2’000/кВт. Утилизация отработавшей своё станции не представляет проблем;
• Все три типа станций генерируют электроэнергию когда нужно и не требуют масштабного отчуждения земель;
• Капитальные затраты на строительство ГЭС составляют $1’200-2’000/кВт в зависимости от рельефа местности. Этот тип станций тоже генерирует электроэнергию когда требуется, за исключением маловодных лет. Чаще всего требует масштабного отчуждения земель. Утилизация отработавшей своё станции требует массивной рекультивации земель.

Альтернативная и традиционная энергетика

Единого определения альтернативных источников энергии нет. Обычно к ним относят источники не связанные со сжиганием не возобновляемого ископаемого топлива. Однако гидроэнергетика и даже ядерная энергетика может относиться разными авторами и к альтернативным, и к традиционным источникам энергии, хотя альтернативность традиционной гидроэнергетики вполне очевидна. Дальнейшие возможности развития гидроэнергетики ограничены. Поэтому далее в качестве альтернатив, доминирующей сегодня традиционной энергетике будут рассмотрены ветровая, солнечная и «не альтернативная» ядерная энергетика, хотя европейские страны, интенсивно развивающие безопасную ветровую и солнечную энергетику, сегодня пытаются избавиться в первую очередь от ядерной, а не традиционной энергетики.

В 2013 году в энергетику ВИЭ объем мировых инвестиций составил 250 млрд долларов, а 1100 млрд долларов инвестировано в добычу, транспортировку и переработку ископаемого топлива и строительство тепловых электростанций на ископаемом топливе (не уране).
В 2012 году МЭА отметило, что потребление угля продолжает расти быстрее всех возобновляемых источников энергии.

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.

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

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

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

Виды альтернативной энергетики

В зависимости от источника энергии, который в результате преобразования позволяет получать человеку электрическую и тепловую энергии, используемые в повседневной жизни, альтернативная энергетика классифицируется на несколько видов, определяющих способы ее генерации и типы установок служащих для этого.

Энергия солнца

Солнечная энергетика основана на преобразовании энергии солнца, в результате которого получается электрическая и тепловая энергии.

Получение электрической энергии основано на физических процессах, происходящих в полупроводниках под воздействием солнечных лучей, получение тепловой – на свойствах жидкостей и газов.

Для генерации электрической энергии комплектуются солнечные электростанции, основой которой служат солнечные батареи (панели), изготавливаемые на основе кристаллов кремния.

Основой тепловых установок — служат солнечные коллекторы, в которых энергия солнца преобразуется в тепловую энергию теплоносителя.

Мощность подобных установок зависит от количества и мощности отдельных устройств, входящих в состав тепловых и солнечных станций.

Энергия ветра

Ветровая энергетика основана на преобразовании кинетической энергии воздушных масс в электрическую энергию, используемую потребителями.

Основой ветровых установок служит ветровой генератор.Ветровые генераторы различаются по техническим параметрам, габаритным размерам и конструкции: с горизонтальной и вертикальной осью вращения, различным типом и количеством лопастей, а также по месту их расположения (наземное, морское и т.д.).

Сила воды

Гидроэнергетика основана на преобразовании кинетической энергии водных масс в электрическую энергию, которая также используемую человеком в своих целях.

К объектам данного вида относятся гидроэлектростанции различной мощности, устанавливаемых на реках и иных водных объектах. В таких установках, под воздействием естественного течения воды, или путем создания плотины, вода воздействует на лопасти турбины вырабатывающей электрический ток. Гидротурбина, является основой гидроэлектростанций.

Еще один способ получения электрической энергии путем преобразования энергии воды – это использование энергии приливов, посредством строительства приливных станций. Работа таких установок основана на использовании кинетической энергии морской воды в период приливов и отливов, происходящих в морях и океанах под воздействием объектов солнечной системы.

Тепло земли

Геотермальная энергетика, основана на преобразовании тепла, излучаемого поверхностью земли, как в местах выброса геотермальных вод (сейсмически опасные территории), так и в иных регионах нашей планеты.

Для использования геотермальных вод используются специальные установки, посредством которых внутреннее тепло земли преобразуется в тепловую и электрическую энергии.

Использования теплового насоса позволяет получать тепло из поверхности земли, вне зависимости от места его расположения. Его работа основана на свойствах жидкостей и газов, а также законах термодинамики.

Биотопливо

Виды биотоплива различаются по способам его получения, его агрегатному состоянию (жидкое, твердое, газообразное) и видам использования. Объединяющим все виды биотоплива показателем, служит то, что основой для их производства служат органические продукты, посредством переработки которых получается электрическая и тепловая энергии.

Твердые виды биотоплива — это дрова, топливные брикеты или пеллеты, газообразные – это биогаз и биоводород, а жидкие – биоэтанол, биометанол, биобутанол, диметиловый эфир и биодизель.

Развитие возобновляемой энергетики в мире

Развитие возобновляемой энергетики в мире продолжается быстрыми темпами. Согласно отчету Международной энергетической агентства (МЭА), установленная мощность возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в мире достигла 2800 ГВт к концу 2020 года. Это более чем в два раза превышает мощность, установленную в 2010 году.

Ведущими странами по производству возобновляемой энергии являются Китай, США, Германия, Индия и Япония. В этих странах есть национальные программы поддержки возобновляемой энергии, которые способствуют быстрому развитию этого сектора.

Однако всё ещё есть препятствия для дальнейшего развития возобновляемой энергетики. Некоторые из них включают в себя ограниченную доступность земли и ресурсов, отсутствие необходимых технологий и инфраструктуры, а также недостаточную поддержку правительства и инвесторов.

Тем не менее, с учетом позитивной тенденции развития возобновляемой энергетики в мире, можно ожидать, что этот сектор будет продолжать расти и играть все более важную роль в производстве электроэнергии в будущем.

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.

Страны-лидеры по освоению альтернативных источников энергии

Постепенно и неуклонно альтернативная энергия завоёвывает нашу планету. Альтернативные ветряные, солнечные, геотермальные электростанции строятся повсюду. Пока что лидирующие позиции здесь удерживают государства Евросоюза. В Европе в ряде стран доля альтернативной энергетики составляет 40%. Не отстают от них государства Востока и США.

Перспективы роста мировой альтернативной энергетики

Таблица мировых лидеров развития альтернативной энергетики:

Вид энергетики	Страны-лидеры
Гидроэнергетика	Китай, Бразилия, США, Канада, Россия, Индия, Норвегия, Турция, Япония и Франция.
Ветровая	Китай, США, Германия.
Солнечная	Китай, Япония, США, Германия.
Биоэнергетика	Бразилия, Китай, США, Индия, Германия.
Геотермальная	США, Индонезия, Филиппины, Турция, Новая Зеландия, Мексика, Италия, Исландия, Кения, Япония.

Развитие альтернативных источников энергии в России

В России альтернативная энергетика к середине 2022 года обеспечивала лишь 0,5% энергетических потребностей рынка. И, скорее всего, такая тенденция сохранится надолго. Возможно к 2028 году альтернативные ветряные и солнечные электростанции в России будут составлять 3% в структуре установленной мощности. Прогноз, сделанный компанией «Ток Арсенал» говорит о 2% доли рынка к 2030 году.

Биогазовый потенциал России

В нашей стране достаточно много запасов топливных полезных ископаемых и в общероссийской экономике ведущие позиции удерживают занятые их добычей гигантские энергетические компании. Поэтому альтернативные источники выработки энергии – это пока что явление скорее экзотическое, экспериментальное, чем повсеместное и широко распространённое. Хотя меры государственной поддержки оказываются. Так в 2019 году была принята программа развития солнечной и ветровой энергетики, а распоряжением Правительства РФ от 5 августа 2021 года за № 2162-р утверждена концепция развития водородной энергетики.

Источники энергии История электрификации России: от царской до современной

58930.11.2022

Возобновляемая энергетика России представлена (не будем считать достаточно мощные 102 ГЭС и ГАЭС, которые хотя и не являются альтернативными источниками энергии, зато обеспечивают нашей стране 5 место в мире по выработке электроэнергии гидроэлектростанциями, обладающими к 2021 году совокупной мощностью в 52 501 МВт):

• Почти сотней ГЭС мощностью до 6 МВТ (общая мощность станций составляет 90 МВт, что позволяет ежегодно вырабатывать 200 млн кВт∙ч электроэнергии). Расположены они большей частью на Северном Кавказе;
• Несколькими крупными ветропарками на юге Европейской части России, в Ульяновской области, Башкирии, Чукотском автономном округе и Камчатском крае. К 2021 году ветроэнергетические мощности страны достигали 1 955 МВт, выработанная ими электроэнергия за период 2020 года составила 1 384 млн кВт∙ч;
• Солнечными электростанциями, общей мощностью в 1 768 МВт (середина 2021 года), выработавшими в 2020 году 1 982 млн кВт∙ч электрической энергии;
• Мощностью геотермальной энергетики (Дагестан, Камчатка, Курилы) в 81 МВт (2021 год);
• Четырьмя биогазовыми станциями: мини-ТЭС «Курьяново» и «Люберцы», что работают в Москве и станциями Байцуры и Лучки, что эксплуатируются в Белгородской области, общей установленной мощностью в 30,24 МВт. Годовая выработка электрической энергии достигает примерно 180 млн кВт∙ч;
• Частными установками домовладельцев и бизнесменов.

Геотермия Республики Дагестан
Характеристики геотермальных месторождений Дагестана

Интересно отметить, что в России её среднестатистический житель расходует ежегодно 1000 кВт∙ч электроэнергии. За рубежом эта цифра достигает 3000-6000 кВт∙ч. Нам есть куда расти и что тратить! Ведь экономический потенциал ВИЭ России достигает 270 млн тонн условного топлива в год!

Источники энергии Что такое топливно-энергетические ресурсы (ТЭР) в энергетике

59408.01.2023

Виды альтернативных источников энергии

1. Солнечная энергия

Солнце — главный источник энергии на Земле, ведь около 173 ПВт (или 173 млн ГВт) солнечной энергии попадает на нашу планету ежегодно, а это более чем в 10 тыс. раз превышает общемировые потребности в энергии. Фотоэлектрические модули на крыше или на открытых территориях преобразуют солнечный свет в электрическую энергию с помощью полупроводников — в основном, кремния. Солнечные коллекторы вырабатывают тепло для отопления и производства горячей воды, а также для кондиционирования воздуха.

Солнечные панели могут вырабатывать энергию и в пасмурную погоду, и даже в снегопад. Для наибольшей эффективности их стоит устанавливать под определенным углом — чем дальше от экватора, тем больше угол установки панелей.

Зеленая экономика

Съедобная упаковка и солнечный парус: новинки космических эко-технологий

2. Энергия ветра

Использование ветра в качестве движущей силы — давняя традиция. Ветряные мельницы использовались для помола муки, лесопильных работ) и в качестве насосной или водоподъемной станции. Современные ветрогенераторы вырабатывают электроэнергию за счет энергии ветра. Сначала они превращают кинетическую энергию ветра в механическую энергию ротора, а затем в электрическую энергию.

Ветроэнергетика является одной из самых быстроразвивающихся технологий возобновляемой энергетики. По последним данным IRENA, за последние два десятилетия мировые мощности по производству энергии ветра на суше и на море выросли почти в 75 раз — с 7,5 ГВт в 1997 году до примерно 564 ГВт к 2018 году.

3. Энергия воды

Еще в древнем Египте и Римской империи энергия воды использовалась для привода рабочих машин, в том числе мельниц. В средние века водяные мельницы применялись в Европе на лесопильных и целлюлозно-бумажных предприятиях. С конца XIX века энергию воды активно используют для получения электроэнергии.

4. Геотермальная энергия

Геотермальная энергия использует тепло Земли для производства электричества. Температура недр позволяет нагревать верхние слои Земли и подземные водоемы. Извлекают геотермальную энергию грунта с помощью мелких скважин — это не требует больших капиталовложений. Особенно эффективна в регионах, где горячие источники расположены недалеко к поверхности земной коры.

5. Биоэнергетика

Биоэнергетика универсальна. Тепло, электричество и топливо могут производиться из твердой, жидкой и газообразной биомассы. При этом в качестве возобновляемого сырья используются отходы растительного и животного происхождения.

Зеленая экономика

Энергия из спирта и навоза: преимущества и недостатки биотоплива

6. Энергия приливов и отливов

Приливы и волны — еще один способ получения энергии. Они заставляют вращаться генератор, который и отвечает за выработку электричества. Таким образом для получения электроэнергии волновые электростанции используют гидродинамическую энергию, то есть энергию, перепад давления и разницу температур у морских волн. Исследования в этой области еще ведутся, но специалисты уже подсчитали — только побережье Европы может ежегодно генерировать энергии в объеме более 280 ТВт·ч, что составляет половину энергопотребления Германии.

Зеленая экономика

Как устроена самая мощная в мире приливная турбина

Ветроэнергетика

Глобальный рост установленной мощности ветрогенераторов.

Существуют ветрогенераторы с вертикальной и горизонтальной осью вращения ротора. Конструкция первых проще, но вторые имеют больший КПД, достигающий 30-40 %. Поэтому для промышленной ветроэнергетики используются генераторы с горизонтально осью ротора в основном с мощностями от 1 до 2.5 МВт и диаметром ротора от 50 до 80 м. Существуют и ветрогенераторы мощностью 8 МВт.

Затраты на ветроэнергетику сводятся почти исключительно к строительству, а стоимость энергии постепенно приближается к стоимости «традиционной» энергии. В силу шума и вибрации ветрогенераторы ставят на удалении от жилых домов 300 и более метров, но непосредственно под ветрогенераторами можно продолжать сельскохозяйственное производство. Пока существует множество перспективных площадок для размещения мощностей на берегу и в море. В частности, Германия, Дания и Нидерланды собираются создать на банке Северного моря остров для большой ветроэлектростанции. В 2014—2015 годах в Дании с помощью ветрогенераторов производилось 42 % всего электричества, в Португалии 27 %; в Никарагуа 21 %, в Испании 20 %, в Ирландии 19 %, в Германии 8 %, а в Европейском союзе 7,5 %. К началу 2016 года общая установленная мощность всех ветрогенераторов составила 432 гигаватта и превзошла суммарную установленную мощность атомной энергетики. Однако, существует так называемый capacity factor (Коэффициент использования установленной мощности — КИУМ), который определяет эффективность работы электрогенератора. По данным US Energy Information Administration (EIA), на 2015 год этот коэффициент для атомных электростанций составлял 92.3% от установленной мощности, для ветрогенераторов — 32,2% от установленной мощности. Применять эти значения для генерирующих мощностей во всем мире не совсем правильно, но отношение вряд ли будет сильно отличаться.

На сегодняшний день ветроэнергетика это экономически наиболее перспективный вид ВИЭ и развивается по экспоненте. Её потенциал весьма велик. Ветреная береговая линия континентов протяжённа. Станции можно строить не только на берегу, но и в море. К тому же сегодня промышленная ветроэнергетика использует ветер только на высотах до 200 м от поверхности земли.

Тенденции развития альтернативной энергии

Альтернативная энергия – отличный выбор для многих стран. Традиционные источники остаются неприемлемыми по разным причинам. Крупные исследовательские группы продолжают разработки для получения дешёвого электричества. Они остаются сложными и медленно дают нужные результаты, но в ближайшем будущем можно ожидать осуществления планов. Какие причины побуждают к продолжению исследований?

• Экологическая чистота;
• Возобновляемые ресурсы;
• Выгодность вложений.

Экологическая чистота новых источников электроэнергии – главный показатель. Традиционные станции годами наносят непоправимый вред окружающей среде, постепенно разрушая и атмосферу, и гидросферу, и биосферу. Если не остановить этот процесс, через несколько десятилетий планета станет непригодной для жизни.

Традиционная энергетика

К традиционной энергетике относят угольные и газовые тепловые электростанции, а также ТЭЦ, работающие на мазуте. С точки зрения экологии наибольшие нарекания вызывает сжигание угля и мазута. В результате этого в атмосферу выбрасывается большое количество углекислого газа, окиси серы и золы. Увеличение содержания углекислоты в атмосфере, по мнению некоторых учёных, может привести к нежелательному изменению климата планеты. Окись серы вызывает кислотные дожди, зола может сильно загрязнять среду в регионе расположения электростанции. Сжигание газа загрязняет атмосферу во всех отношениях в меньшей степени и пока даёт самую дешёвую традиционную энергию, но разведанные запасы газа в отличие от угля весьма ограничены. При существующем уровне добычи известных запасов хватит на 50-60 лет. Сегодня традиционная энергетика является основным источником энергии для человечества.

Ядерная энергетика, которую иногда относят к традиционной, имеет существенные отличия. Во-первых, перспективы исчерпания запасов топлива, с учётом технологий наработки нового топлива в реакторах, гораздо более отдалённы. Во- вторых, она не загрязняет атмосферу ни углекислым газом, ни окисью серы. В-третьих, топливо ядерной энергетики не является ценным сырьём для других отраслей промышленности.

Основными достоинствами традиционной и ядерной энергетики являются стабильность выработки энергии и относительная свобода размещения (не локальность). Транспортировка ядерного топлива не вызывает существенных издержек, по трубопроводам газ и нефть можно относительно дёшево перемещать на большие расстояния, рентабельность угольных станций от размещения зависит более существенно, но не драматично.

Состояние альтернативной энергетики в России

В 90-е годы, в связи с определёнными событиями (распад СССР), многие программы по исследованиям в сфере альтернативной энергетики были частично или полностью прекращены. Затем были попытки вновь начать исследования в этом направлении, и даже определились регионы Российской Федерации, в которых развитие данной сферы особенно перспективно. Но несмотря на это в 2000-е годы исследования в этой сфере были практически прекращены.

Одной из причин прекращения работы в данной сфере стала высокая цена на нефть, что, в свою очередь, отбило желание у государства вкладывать средства в поиски новых способов получения энергии.

Заключение

Сегодня, обратившись к интернету, каждый желающий может узнать, что такое альтернативные источники энергии и есть ли у них будущее. Безусловно, есть: и прошлое, и настоящее, и перспективное будущее. Ведь углеводородные топлива постепенно иссякают, а топить ими топки котлов нерентабельно. Афоризм от Д. И. Менделеева «Сжигать нефть – всё равно, что топить печку ассигнациями» по-прежнему актуален.

Но не всё так просто и однозначно. Весьма вероятно, что ещё достаточно долго традиционные источники энергии будут сохранять свои позиции. Поэтому необходим разумный подход к совместному использованию невозобновляемых и возобновляемых источников энергии, для того, что они могли взаимно дополнять друг друга.