Возобновляемые источники энергии.
Возобновляемые источники энергии – это источники на
основе постоянно существующих или периодически возникающих в окружающей среде
потоков энергии.
Возобновляемая энергия присутствует в окружающей среде
в виде энергии, не являющейся следствием целенаправленной деятельности
человека.
К возобновляемым энергоресурсам относят энергию:
- Солнца; - мирового океана в виде энергии приливов и
отливов, энергии волн; - рек; - ветра; - морских течений; - морских водорослей;
- вырабатываемую из биомассы;
- водостоков; - твердых бытовых отходов; - геотермальных источников.
Недостатком возобновляемых источников энергии является
низкая степень ее концентрации. Но это в значительной степени компенсируется
широким распространением, относительно высокой экологической частотой и их
практической неисчерпаемостью. Такие источники наиболее рационально
использовать непосредственно вблизи потребителя без передачи энергии на
расстояние. Энергетика, работающая на этих источниках, использует потоки
энергии, уже существующие в окружающем пространстве, перераспределяет, но не
нарушает их общий баланс.
Неиспользование потоков энергии возобновляемых
источников приводит к ее безвозвратной потере, предопределяет несколько иной
подход к оценке эффективности устройств, применяющих эти источники, по
сравнению с устройствами, работающими на невозобновляемых ресурсах.
Учитывая истощенность энергетических ресурсов, роль
использования возобновляемых источников энергии во многих странах с каждым
годом возрастает. Так, выработка электроэнергии на ветряных установках
увеличивается в среднем в год на 24%, от солнечных батарей - на 17, а на
геотермальных станциях - на 4%.
Термин "возобновляемые источники энергии"
достаточно условен и поразному трактуется в отдельных государствах. Чаще всего
к таким источникам относят энергию биомассы, солнца, ветра, воды, геотермальных
источников, океана, а также водород и химические источники тока. В ряде случаев
сюда же причисляют и атомную энергию и энергию малых ГЭС.
Биоэнергия. Наибольшее применение в практике ЕС пока получила
переработка биомассы в электроэнергию, тепло и в моторное топливо. Источниками
ее получения служат разлагаемые отходы сельского хозяйства (солома, навоз,
трава и др.) и лесного промысла (опилки, щепки, кора, сучья); продовольственные
и непродовольственные сельхозкультуры и продукты их переработки кукуруза,
пшеница, ячмень, крахмал, рапс, животный жир, подсолнечник, вино, сорго и др.);
некоторые быстрорастущие деревья и кустарники (ива, береза, тополь и др.), а
также фракции промышленного и коммунального мусора, содержащие клетчатку.
Достоинства биомассы - широкая доступность, относительно низкая стоимость и
множественность путей переработки в конечный энергопродукт (от сжигания до
использования анаэробных бактерий).
Биомасса используется в основном в небольших агрегатах
по локальному энерго- и теплоснабжению, но главные надежды связываются с ее
применением для изготовления моторного топлива - на базе ее переработки
производятся биодизель (из растительных или животных жиров), биоэтанол (путем
ферментации сельхоз-культур, содержащих сахарозу и крахмал) и биогаз.
Вместе с тем, увлечение биотопливом может привести к
уничтожению лесов и кустарников и, более того, возникновению дефицита по ряду
пищевых продуктов (зерно, масло, вино). Предвестником этого стал рост цен на
продовольствие, наблюдавшийся в 2006-2007 гг. Как отмечают эксперты IЕА,
конкуренция за использование сельскохозяйственного сырья и отвлечение его на
рынок биотоплива остается одной из главных причин высокого уровня цен на
продовольствие. Поэтому акцент ныне делается на производстве биотоплива
"второго поколения" - из непищевого сырья и специально культивируемых
морских водорослей. Кроме того, предполагается ограничить сельхозплощади,
занятые биотопливными культурами, тем более что сжигание биотоплива в
традиционных сельских условиях (печи, котлы и т .п.) малоэффективно.
Ветоэнергетика. Второй по значению и особенно быстрорастущий
возобновляемый источник - кинетическая энергия ветра, используемая для
производства электроэнергии.
Преимущества такого способа получения энергии
обусловлены практически неисчерпаемым потенциалом ветра, повышением
технологичности монтажа установок и техобслуживания. Но есть и недостатки.
Ограниченность мест с ветром необходимой силы и постоянства и связанная с этим
неравномерность выработки электроэнергии предопределяют сложность подключения
ветротурбин к регулярным сетям снабжения и необходимость их дополнения
накопительными батареями. С целью экономии земельных площадей и достижения
большей силы и постоянства поддува начато перемещение ветроустановок большой
мощности на морские оффшорные платформы, которые, как ожидается, смогут
производить 27% всей ветровой энергии в Евросоюзе. Специалисты прогнозируют,
что через лет 15 мощность ветроэнергетических установок будет равна мощности
гидростанций.
Солнечная энергетика. Не менее перспективной видится ныне и утилизация
энергии Солнца (гелиоэнергии) для производства электроэнергии и тепла. Только
для получения тепла ее используют ныне миллионы семей в разных странах.
Солнечные панели стали ныне неотъемлемой частью новых (и не только) зданий и
сооружений, что технически позволяет уже сейчас обеспечивать их обитателей на
100% горячей водой и существенными ресурсами для пространственного отопления, а
также кондиционирования воздуха. Такой же жилой дом построен у нас в городе
Каспийск. Современные солнечные коллекторы дают возможность получать тепло в
диапазоне 60-100 °С, что делает их пригодными к эксплуатации не только в быту,
но и в промышленности.
Гелиоэнергетику, так же как и ветровую, отличают
доступность источников получения энергии, технологичность монтажа и
обслуживания оборудования. Энергия Солнца может стать альтернативой мазуту и
газу как источникам низкотемпературного тепла. Однако следует учитывать, что
уровень располагаемой солнечной радиации значительно колеблется в зависимости
от географии установок, сезона и погоды - на юге они оказываются на 20%
эффективнее, чем на севере.
Малая гидроэнергетика.
Малая электроэнергетика обладает рядом преимуществ:
доступностью локальной речной сети, малой стоимостью техобслуживания,
управляемостью объемов получаемой энергии, наличием уже разработанных наборов
стандартного оборудования. Нет необходимости сооружать крупные водохранилища,
выводящие из эксплуатации продуктивные земли. Наконец, установки малой
энергетики экологически нейтральны - возможное негативное воздействие на
миграцию рыбы нейтрализуется сооружением обходных "рыбоводов".
Геотермальная энергетика. Помимо названных источников активно используют
геотермальную энергию и приступают к освоению энергии океана (приливной,
волновой и пр.). Геотермальная энергия применяется в основном для локального
отопления (климатизации) и борьбы со льдом на дорогах и взлетных полосах. Положительные
стороны такого вида энергии - постоянство поступления, экологическая чистота,
отлаженность оборудования для улавливания, независимость от погоды и климата;
отрицательные -неравномерность поступления тепла и его низкие температуры.
Отсюда необходимость дополнения улавливающих установок
аккумулирующими устройствами. Поэтому технический прогресс здесь направлен не
только на освоение поверхностных выходов горячей воды и пара, но и на бурение
специальных скважин к высокотемпературным участкам земной коры.
Технология отбора энергии океана пока носит
экспериментальный характер и не выдерживает конкуренции с другими
возобновляемыми источниками энергии. Существует ряд демонстрационных проектов
приливных электростанций, но основные усилия разработчиков в них сосредоточены
на освоении механической энергии волн. Ученые рассчитывают также на
"приручение" со временем энергии морских течений и тепла морской
воды. Пока же, к примеру, Франция получает 520 ГВт-ч электроэнергии в год за
счет приливных электростанций.
Водородная и термоядерная энергетика. Вместе с тем в центр внимания выдвигается
проблема освоения не только уже известных источников энергии, но и
действительно новых - водорода и термоядерной реакции, которые уже
рассматриваются как реальные элементы неуглеродной энергетики будущего. Обладая
всего одним протоном и одним электроном, водород является простейшим и наиболее
распространенным химическим элементом и энергоносителем во Вселенной и на
Земле. "Заманчивость водорода в этом качестве состоит в наличии
экологически чистых способов получения и прямого преобразования энергии его
окисления в электрическую и тепловую энергию с достаточно высоким кпд. В сфере
транспорта оно реализуется через установку на автомобилях топливных элементов с
КПД 60% против 20-30% -для двигателей внутреннего сгорания. Это принципиально
новое топливо уже применяется в экспериментальном порядке на общественном
транспорте девяти крупных городов ЕС. Пока для его производства требуется
больше энергии, чем оно само выделяет. К тому же сеть специализированных
заправок для такого транспорта грозит стать очень дорогой. Однако уже с 2010 г.
водород появляется как самостоятельная строка в энергетических прогнозах ЕС
(0.2 млн. т н.э. в 2020г.)
Вопреки первоначальным ожиданиям термоядерная энергия
сможет выйти на коммерческий рынок не ранее середины века, хотя для ее освоения
уже строится экспериментальная установка в г. Кадараш (Франция). Обсуждаются по
крайней мере еще пять концептуальных проектов термоядерных энергетических
реакторов мощностью 1500 МВт каждый. Но пока атомная энергетика основывается
главным образом на реакции деления урана.
Наконец, стоит упомянуть и химические источники тока,
которые пока используются в форме аккумуляторных батарей, хотя и имеют свой
обширный рынок в информатике, медицине и на транспорте. Здесь имеются большие
надежды на новые аккумуляторные батареи, созданные с помощью нанотехнологий.
Такие батареи имеют небольшой вес и время на подзарядку сокращается в десятки
раз
За ускоренным развитием ВИЭ стоит не только
технический прогресс, но и нехватка обычной энергии. Однако не менее важно и
то, что в возобновляемые источники начал верить бизнес - и в Европе, и в мире
уже складывается обширный рынок соответствующего оборудования и услуг.
Возобновляемая энергетика в России.
До недавнего времени по целому ряду причин, прежде всего из-за огромных
запасов традиционного энергетического сырья, вопросам развития использования
возобновляемых источников энергии в энергетической политике России уделялось
сравнительно мало внимания. В последние годы ситуация стала заметно меняться.
Необходимость борьбы за лучшую экологию, новые возможности повышения качества
жизни людей, участие в мировом развитии прогрессивных технологий, стремление
повысить энергоэффективность экономического развития, логика международного
сотрудничества – эти и другие соображения способствовали активизации
национальных усилий по созданию более зеленой энергетики, движению к
низкоуглеродной экономике. Объем технически доступных ресурсов возобновляемых
источников энергии в Российской Федерации составляет не менее 24 млрд. тонн
условного топлива.
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.