В настоящее время разгорается множество споров о, так называемой, «зелёной» или альтернативной энергетики. В нашей статье мы попытаемся разобрать сам термин «альтернативная энергетика», насколько она перспективна, какие современные тенденции наблюдаются в данном направлении.
Понятие альтернативная энергетика само по себе относительно. 100-150 лет назад уголь стал альтернативой дровам, нефть альтернативой китовому жиру, а в Бразилии, к примеру, этиловому спирту почти удалось стать альтернативой бензину.
Что в современном мире принято считать альтернативной энергетикой? Прежде всего, «зелёная» энергетика использует либо возобновляемые, либо неисчерпаемые источники: излучение солнца, ветер, приливы, температуру земной коры или растения, переработанные в биотопливо. Главный вопрос в дискуссии об альтернативной энергетике: насколько реально на них перейти и отказаться от традиционных источников. Давайте рассмотрим основные виды альтернативной энергетики.
Главным из них является гидроэлектрическая. Как ни странно это тоже возобновляемый источник, поскольку это просто кинетическая энергия воды, текущей сверху вниз. На ГЭС приходится более половины возобновляемой энергии в мире. Главной проблемой данного вида получения энергии является ограниченное количество мест, где можно построить огромную плотину, да и перекрытие рек негативно отражается на экосистеме прилегающей к ней местности. Поэтому в будущем человечество скорее будет совершенствовать уже построенные объекты, а не создавать новые. Подобные реконструкции проводятся и сейчас.
Солнечная энергия хороша тем, что почти неисчерпаема. Освещённая сторона Земли постоянно принимает поток излучения мощностью 120 петаватт, т.е. в 10000 раз больше того, чем сейчас потребляет всё человечество. Но из-за того, что та или иная местность освещена непостоянно, неблагоприятных погодных условий, смены сезонов солнечную энергию необходимо хранить, что при развитии современных технологий не всегда возможно. Несмотря на это, солнечные фермы строят с высокой интенсивностью, где лидером выступает Китай. В этой стране уже запустили солнечных ферм общей мощностью на 180 гигаватт. Для сравнения, это примерно столько, сколько вырабатывают все угольные и газовые ТЭЦ России и вдвое больше чем все российские ГЭС и АЭС вместе взятые.
За счёт развития технологии производства солнечные панели значительно подешевели, благодаря чему их используют как огромные корпорации, так и простые люди на своих домах. Сейчас в мире установлено панелей, которые суммарно вырабатывают, примерно, 500 гигаватт, т.е. в два раза больше чем мощность всех электростанций в России. В мировом масштабе это небольшое количество. Но ещё 10 лет назад эта цифра была в 10 раз меньше. Здесь стоит отметить, что современные панели не очень эффективны, их КПД составляет около 20%. С этой проблемой может помочь новое открытие – улавливатель из ориентированных углеродных нанотрубок, которые превращают сильное тепло в световое излучение определённой частоты.
Солнечные батареи имею довольно узкую полосу поглощения, оставшийся свет уходит на бесполезный нагрев панели. Новый наноматериал может резко увеличить их эффективность перегоняя тепловые фотоны из инфракрасного части спектра в нужную для батарей видимою полосу. На основе такого эффекта можно даже будет создавать солнечные батареи, которое будут собирать лишнее тепло от работающих машин или промысленного оборудования.
Другой известный возобновляемый источник – ветряные станции. Для их работы необходимы большие площади для установки, поэтому современной тенденцией стало установка ветряных станций в морях. Такие ветряки называют оффшорные ветряные станции.
По такому же принципу пытаются решить проблему нехватки площадей для установки солнечных панелей. Их устанавливают на водной поверхности при помощи плавучих ферм. Это улучшает охлаждение солнечных панелей и уменьшает испарение водоёмов, где это необходимо. Ветряные станции строят с неменьшей интенсивностью, чем солнечные. Они стали привычными на дорогах. В странах Евросоюза ветряные станции дают около 15% электричества, а Дания в недавнем прошлом полностью перекрыла ими свои потребности в электричестве. Лидером по установленным ветряным станциям является Китай. Ветровые электростанции производят около 5% от возобновляемой электроэнергии на Земле
Ещё один вид «зелёной» электроэнергии – геотермальные электростанции, работающие по следующему принципу. В земной коре пробуривают глубокое отверстие до раскалённых слоёв коры, туда закачивают и обратно получают горячий пар под давлением, который вращает турбину. При такой системе ни котёл, ни топливо не используется. Но это крайне локальный источник электроэнергии. Мест для строительства таких станций не так много: Камчатка, Филиппины, Исландия, Калифорния. Даже в далёком будущем геотермальные станции будут давать не более 5% процентов электроэнергии мира.
Приливные электростанции освоены даже меньше, чем геотермальные, поскольку сама технология ещё не слишком развита и дорога. Но тоже активно строят. Так у берегов Шотландии давно работают четыре 1,5-мегаватные турбины проекта MeyGen, каждая размером в метров и весом в 200 тонн. Планируется установить ещё 50 таких установок.
Биотопливо тоже перспективный вид альтернативной энергетики. Сейчас идёт активная работа по получению топлива из биомассы, т.е. из того, что можно быстро вырастить, переработать и снова вырастить и так до бесконечности. Сырьём может выступать, зерно, семена подсолнечника, тростник, древесина и т.п. Трудность состоит в удешевлении технологии. Перспективным считают топливо из водорослей. Главное преимущество водорослей то, что они не конкурируют со съедобные культурами за посевные площади. Чтобы обеспечить биотопливом из зерна автомобили Земли, нужно будет засеивать этой культурой в 7 раз больше площадей, чем сейчас, что невозможно. Решением данной проблемы занимается агрономия, гененетика, химия, физика.
Какие же выводы можно сделать о развитии альтернативную энергетику:
· нефть, газ и уголь при нашей жизни будут использоваться и дальше, но их использования нужно уменьшать для избегания ресурсного тупика, и научится устранять последствия их использования, например, углекислый газ, кроме того нефть является важнейшим сырьём для изготовления пластика, резины и много другого, ни один из видов альтернативной энергетики не заменит ископаемые ресурсы в одиночку, они будут использовать комплексно;
· возобновляемая энергия в обозримом будущем будет широко распространена, то что в 90-е годы казалось невозможным сейчас реализуется, причём не только в Евросоюзе или США, половину возобновляемой энергии вырабатывает Китай, города планируют перейти на 100% возобновляемой энергии, например, город Ньюкасл в Австралии, который ежегодно экспортирует 160 млн тонн угля, также локомотивами использования альтернативной энергии выступают частные компании, переходя на возобновляемые источники, что помогает им и экономить на электроэнергии, а также улучшает экологическую обстановку.