Альтернативные источники энергии, виды, какие бывают, примеры

Отрицательная динамика экологической ситуации и обеднение природных запасов вынуждают основательно исследовать технологии генерации электричества из неисчерпаемых ресурсов.

В данном материале речь пойдет о том, как устроены альтернативные источники энергии, почему их используют во многих развитых государствах, какие у них преимущества и недостатки.

Альтернативная энергия

Что такое альтернативные источники энергии?

Энергоресурсы могут быть как возобновляемыми (ВИЭ), так и невозобновляемыми.

Альтернативные источники энергии — это типичные атмосферные явления, неиссякаемые запасы, вырабатываемые естественным путем. Подобную энергию называют регенеративной или «зеленой».

Ко второму типу относятся природные ископаемые. Они требуют восполнения, поскольку могут полностью закончиться. Их применение также сопряжено с выделением диоксида углерода, глобальным потеплением и появлением тепличного эффекта.

Как правило, люди добывают энергию, сжигая топливо и используя АЭС. Альтернативная энергетика предполагает создание новых технологий, позволяющих получать ее экологически чистым способом, который наносит меньший вред окружающей среде. Она необходима на производстве, в жилищах, для обогрева, горячей воды, света и работы электронных приборов.

Альтернативная энергия

Ресурсы возобновляемой энергии

  1. Свет солнечных лучей.
  2. Течения воды.
  3. Геотермальное тепло (земные недра).
  4. Ветер.
  5. Биологическое топливо (горючее растительного или животного происхождения).
  6. Приливы.

Альтернативные виды энергии

Остановимся подробнее на том, какие источники энергии являются альтернативными, где они применяются и в чем их особенности.

Солнечная энергия

Наиболее эффективная разновидность ВИЭ. Она трансформируется в электричество через специальные панели. Энергии, посылаемой Солнцем в течение дня, хватит всем людям на целый год. Однако от общего количества, которое вырабатывается ежегодно, ее доля, получаемая посредством солнечных станций, не превышает двух процентов.

Главный минус — зависимость от атмосферных условий и поры суток. Добывать энергию Солнца в странах, расположенных ближе к северу, совсем невыгодно. Установки дорогие, за ними требуется постоянный уход и своевременная утилизация самих фотоэлементов, которые содержат токсичные компоненты. Для производства больших объемов необходима внушительная по размерам территория.

Справка! Для обеспечения энергетических потребностей европейских жителей достаточно всего 0,3% от общего объема энергии Солнца, которую может получать пустыня Сахара. Многие ведущие компании Европейского Союза интенсивно разрабатывают проекты по строительству гелиоферм в Африке.

Данный тип ВИЭ применяется там, где его стоимость ниже по сравнению с традиционными источниками. В странах с теплым климатом и высокими расценками на электроэнергию солнечное электричество может обеспечить потребности рядового домохозяйства.

Аккумуляторы также используются в автономных транспортных средствах, летательных аппаратах, воздушных судах и поездах.

Альтернативная энергия

Ветроэнергетика

Ветряные установки позволяют добыть электроэнергию и тепло из силы ветра. В качестве основного оборудования используются генераторы и мельницы.

Этот альтернативный источник освоен в Дании, Португалии, Испании, Ирландии и ФРГ. Недостаток в том, что она не поддается контролю (сила ветра имеет переменный характер). Кроме того, ветростанции способны создавать радиопомехи и оказывать воздействие на климат.

Альтернативная энергия

Справка! Всего одна ветряная установка мощностью 2,5 МВт способна вырабатывать электроэнергию, которой хватит для энергоснабжения более 1400 домашних хозяйств в год.

Гидроэнергия

Чтобы трансформировать водяной поток в электричество, необходимы ГЭС с дамбами и резервуарами. Они сооружаются на реках с интенсивным течением, которые не подвержены истощению. Дамбы возводятся для обеспечения определенного давления воды — оно приводит в действие лопасти гидротурбины и заставляет работать электрические генераторы.

Гидроэлектростанции строить гораздо дороже и труднее, чем привычные электростанции, однако стоимость электроэнергии, в частности на отечественных ГЭС, вдвое ниже. Гидротурбины могут функционировать в различных режимах мощности и регулировать объемы производимой энергии.

Альтернативная энергия

Волновая энергетика

Передача энергии волн осуществляются через специальный кабель с волновых станций на берег, где ее преобразуют на особых стационарных комплексах.

Такой вид применяется редко — 1% от общего объема выработки электричества в мире. Кроме того, данные системы отличаются высокой стоимостью и требуют легкого доступа к воде.

Энергия приливов и отливов

Электрические установки размещаются исключительно вдоль побережья, а колебания уровня воды должны достигать, по меньшей мере, пяти метров. Приливы и отливы подробно исследованы, так что данный ресурс лучше поддается прогнозированию по сравнению с другими. Тем не менее, освоение альтернативного источника происходит неспешно, и поэтому его доля в общемировой выработке невелика. Вдобавок, приливные периоды часто не совпадают с нормой энергопотребления.

Альтернативная энергия

Энергия температурного градиента (гидротермальная энергия)

Неравномерность холодных и горячих течений в океане позволяет генерировать электричество. Впервые электростанция, производящая энергию за счет перепада температур, появилась в далеком 1930 году. Сегодня в Америке и Японии действуют океанические станции закрытого, открытого и смешанного вида.

Энергия жидкостной диффузии

Осмотическая станция, расположенная в устье реки, регулирует смешивание соленой и чистой воды. Уравнивание солевой концентрации создает повышенное давление, что приводит к ротации турбины. Подобная электростанция существует пока только в Норвегии.

Геотермальная энергия

ГеоЭС монтируются в вулканической местности, где водные ресурсы находятся на поверхности или могут быть достигнуты путем бурения скважины (3-10 км).

Добытая жидкость обогревает строения напрямую или с помощью теплообменника. Кроме того, ее преобразуют в электроэнергию, когда нагретый пар заставляет крутиться турбину, подключенную к электрическому генератору.

Минусы: стоимость, опасность для земной температуры, выделение углекислого газа и сероводорода.

Альтернативная энергия

Биотопливо

Биоэнергетика как альтернативный источник энергии предполагает генерацию электричества и тепла за счет топливных ресурсов 1-го, 2-го и 3-го поколений

  1. К первому поколению относится биологическое горючее в трех состояниях: твердом, жидком и форме газа. К примеру, древесина, биодизельное и метановое топливо.
  2. Во втором поколении задействовано горючее, добываемое из биомассы.
  3. В третьем поколении находится биологическое топливо из водорослей.

Биологическое горючее первой категории получить довольно просто. Деревенские жители устанавливают биогазовые станции, где биомасса ферментируется при соответствующей температуре.

Самый распространенный способ и самое старинное горючее — это древесина. Сегодня для ее заготовки высаживают энергетические лесопосадки из скорорастущих деревьев, что позволяет частично покрыть издержки на обогрев жилых и производственных объектов, не нанося при этом существенный ущерб экологии.

Альтернативная энергия

Плюсы и минусы альтернативной энергии

Основная задача применения ВИЭ состоит в обеспечении возможности существования людей даже при остром недостатке естественных резервов. Однако альтернативные источники электроэнергии по аналогии с традиционными имеют как достоинства, так и отрицательные стороны.

Преимущества:

  1. Доступность — не требуется наличие природных залежей. Однако это применимо не ко всем типам ВИЭ. Государства, у которых отсутствует полноценный выход к морским водам, не способны добывать волновое электричество, а преобразование геотермальной энергии возможно исключительно на вулканической местности.
  2. Экологическая безопасность — при генерации тепла и электричества не происходит каких-либо опасных выбросов в атмосферу.
  3. Экономичность — вырабатываемая энергия недорогая.

Недостатки и проблемы:

  1. Издержки на стадии постройки и эксплуатации — стоимость техники и ее составных элементов, требующих регулярной замены, достаточно высока. В связи с этим возрастает конечная цена электроэнергии, а значит, она не всегда обоснована. В настоящее время основная цель разработчиков состоит в снижении себестоимости систем.
  2. Зависимость от природных условий, которые не поддаются регуляции и контролю.
  3. Низкий коэффициент полезного действия и малая производительность установок (за исключением гидроэлектростанций). Генерируемая мощность не всегда согласуется с объемом потребляемой энергии.
  4. Воздействие на климатические условия. К примеру, увеличение спроса на биологическое топливо повлекло за собой уменьшение площадей, возделываемых под пищевые культуры, а возведение дамб на ГЭС привело к смене особенностей рыбного промысла.

Альтернативная энергия

Возобновляемая энергия в мире

Крупнейшим потребителем регенеративной энергии является Европейский Союз. В ряде государств возобновляемые ресурсы производят около 40% от общего объема электричества. В них давно действуют всевозможные меры стимулирования: льготы на подключение и компенсация расходов на закупку техники. Восточные страны и Соединенные Штаты не сильно отстают от этой тенденции.

Германия

В Германии на долю возобновляемых ресурсов приходится 40% электроэнергии. ФРГ занимает ведущие позиции по количеству ветряных станций, которые вырабатывают 20,4% электричества. Оставшаяся часть приходится на ГЭС, биологическую и солнечную энергию. Власти Германии наметили план по генерированию 80% энергии из регенеративных источников к 2050 году.

Исландия

Исландия богата запасами горячей воды, так как находится в активной вулканической области. Страна снабжает восемьдесят пять процентов жилых зданий теплом посредством геотермальных ресурсов и обеспечивает шестьдесят пять процентов потребностей граждан в электричестве. Мощность этих безотходных ресурсов столь велика, что они стремятся к увеличению экспорта энергии в Соединенное Королевство.

Альтернативная энергия

Швеция

Первые шаги в понимании, какие источники электрической энергии можно считать альтернативными, а также попытки по их внедрению были сделаны после кризиса. 73-й год прошлого столетия послужил точкой отсчета для возведения ГЭС и ядерных станций. За использование АЭС шведы часто подвергались критике со стороны движения «Гринпис», но с поздних 80-х годов минувшего века доля энергии от атомных станций не увеличивалась.

С 90-х годов Швеция сооружает в морских водах оффшорные ветряные установки. В стране действует дополнительный налог на углеродные выбросы в атмосферу для компаний, а также предусмотрены меры поощрения в отношении производителей ветряной, солнечной и биологической энергии, что вносит немалый вклад в развитие данной отрасли.

Кроме того, Швеция широко применяет энергию от переработки отходов и собирается покупать их у стран-соседей, чтобы сократить объемы добычи нефти.

Китай

На территории Китая расположена мощнейшая гидроэлектростанция — «Три ущелья». Ее массивная бетонированная плотина имеет вес 65,5 миллионов тонн. В течение 2014 года ГЭС выработала рекордный объем энергии — 98,8 миллиард кВт/ч.

Также здесь расположены крупнейшие ветряные ресурсы (3/4 из них вынесены в морское пространство), насчитывается 2700 геотермальных источников и работает 63% солнечных установок для переработки энергии. По объемам производства биологического топлива, в основе которого используется этанол, Китай занимает третью позицию.

Предприятия по добыче возобновляемой энергии

Увеличение размера инвестиций в развитие возобновляемых энергоресурсов и государственная поддержка способствуют успешному ведению бизнеса многими организациями. Ниже представлены ведущие компании этой отрасли, а также информация о том, какие электростанции они используют для освоения альтернативных источников энергии.

  • Asea Brown Boveri. Фирма знаменита автомобильными моторами, генераторами и робототехническими системами. С 1999 года шведско-швейцарская торговая марка работает в области регенеративных источников энергии, создавая солнечные и ветряные установки.
  • First Solar. Эта популярная американская фирма была основана в 90 году прошлого столетия и получила признание благодаря изготовлению солнечных аккумуляторов. Теперь она является самой крупной компанией, которая занимается продажей солнечных модулей, поставками техники и обслуживанием.
  • Atlantica Sustainable Infrastructure. Эта фирма с представительством в Лондоне владеет традиционными ЛЭП, солнечными и ветряными станциями в Соединенных штатах, Испании, Алжире и ЮАР.
  • Vestas. Один из старейших разработчиков ветряных генераторов из Дании. Предприятие было создано в 98 году и на данный момент успело внедрить свыше шестидесяти тысяч ветряных установок в 63 государствах. Vestas продает как отдельные генераторы, так и полноценные электростанции, а также занимается техобслуживанием установок.

Альтернативная энергия

Альтернативные источники энергии на примере РФ

  1. Энергия Солнца. Применяется как на промышленных объектах, так и для нужд местного населения. Производительность всех гелиостанций составляет 400 МВт.
  2. Ветроэнергетика. Ветровые ВИЭ в Российской Федерации в несколько раз уступают солнечным, однако и здесь присутствуют производственные объекты. Совокупная мощность ветрогенераторов в стране — 183,9 МВт.
  3. Гидроэнергетика. Самый распространенный альтернативный источник. Порядка двухсот речных гидроэлектростанций производят до двадцати процентов всей энергии в России.
  4. Геотермальная энергия. Благодаря обилию вулканических массивов данный вид энергии распространен на территории Камчатки. Здесь 40% используемой электроэнергии вырабатывается за счет геотермальных источников. По оценкам специалистов, потенциал камчатских ресурсов достигает 5 000 МВт, однако в среднем за год генерируется лишь 80 МВт.
  5. Биоэнергетика. Россия — один из трех крупнейших экспортеров пеллет. В РФ действуют заводы по изготовлению брикетов из древесных отходов для топки котельных и печей.
Оцените статью
Yarkaylampa
Добавить комментарий