Альтернативная энергетика или как спасти планету
…чтобы мама Вами гордилась
Проблема истощения природных ресурсов с каждым годом, а может уже и с каждым днём, становится всё более актуальней. Каждый день человеком используются тонны топлива при сжигании которого выбрасывается большое количество углекислого газа, который вредит окружающей среде.
Угроза истощения природного потенциала влечет за собой большие проблемы для природы и разумеется для человека.
Но выход есть! Использование альтернативных источников выработки электроэнергии и их использования.
Пойдём по порядку. Что такое альтернативная энергетика или альтернативные источники энергии? Существует два вида: возобновляемая (альтернативная) и невозобновляемая (традиционная).
- Возобновляемая энергия — это энергия которая получена из неисчерпаемых ресурсах, такие как ветер, солнце, притяжение и т.д. (да-да, с помощью притяжения Земли тоже можно вырабатывать энергию)
- Невозобновляемая энергия — традиционный способ получения энергии путём сжигание ископаемого топлива.
Давайте с Вами разберёмся, сколько всего есть возможных вариантов получения возобновляемой или, как ещё любят говорить, «зелёной» энергии. Существуют ли они в наше время, такие альтернативные способы получения энергии.
1. Солнечная энергия.
Один из самых простых и распространённых способов получения «чистой» энергии. Позволяет вырабатывать электроэнергию путём преобразования её из света солнце при помощи солнечных батарей. Они практически не требует технического обслуживания, не считая очистки панелей от осадков (капель дождя или снега).
Однако у этого способа выработки энергии есть и свои минусы. Изначальная цена установки может вылиться в копеечку. Так же из минусов это то, что в северных странах установка таких панелей невыгодно, из-за погодных условий.
В некоторых странах есть солнечные электростанции, способные обеспечить чуть ли целые города. Например в Китае находится одна из самых больших солнечных электростанций в мире «Солнечный парк Тэнгэр». Его ещё называют «Великая солнечная стена». Его площадь составляет 43 кв.км, что сопоставимо с 10-ю Центральными парками Нью-Йорка. А её мощность 1547 МBт и это примерно мощность большинства атомных электростанций. Не смотря на его большие размеры он продолжает расширяться.
2. Ветроэнергия
Ветер (как и солнце) — это нескончаемый источник энергии. Если примерно рассчитать его запасы, то получиться, что запасов энергии ветра в 100 раз больше запасов энергии рек на всей планете. Для выработки электроэнергии из ветра устанавливают ветрогенераторы.
Ветрогенераторы устанавливают не только на суши, но и над водоёмами (в основном в океанах), потому что там ветра дуют чаще и сильнее.
Как и у всех остальных генераторов у ветровой энергетики есть свои недостатки. Силу и скорость ветра нельзя контролировать. Ветроустановки могут вызывать радиопомехи и влияют на климат, потому что забирают часть кинетической энергии ветра, но учёные пока не смогли установить положительно это или нет. Но это не единственная проблема ветроэнергетики. Основная их проблема заключается в шуме который производят генераторы при движении лопастей. Это значительно влияет на биоразнообразие экосистем. Подобного рода шумы сильно пугают животных.
Этот вид нескончаемой энергии хорошо развит в Дании, Португалии, Испании, Ирландии и Германии. В 2016 году мощность всех генераторов обогнала суммарную установленную мощность атомной энергии.
3. Гидроэнергия
Гидроэнергетика широко используется в России. В основном к ним относятся гидроэлектростанции (ГЭС), по России насчитывается около 15 мощностью от 1000 МВт до 6400 МВт.
На ГЭС электричество преобразуется путём кинетической энергии течения воды. Для этого строятся специальные плотины для создания перепадов уровней воды. Вода под действием силы тяжести переливается из верхней части в нижнюю по специальным каналам, в которых расположены водяные турбины, лопасти которых раскручиваются водяным потоком. Турбина в свою очередь вращает ротор электрогенератора.
Строить ГЭС дороже и сложнее обычных электростанций и больше шанс возникновения ЧС с большим ущербом, но цена электричества почти в два раза ниже и за счёт этого они выгоднее обычных электростанций. Турбины могут работать в разных режимах и регулировать выработку электричества.
Также в мире есть менее известные установки с маленьким генератором по мощности способный обеспечить один жилой дом. Такие установки используются редко, но возможно это решило бы целый ряд проблем.
4. Волновая энергетика
Использование и преобразование энергии волн в электроэнергию это новый вид энергетики. Он основан, как вы уже поняли, на движении волн (вверх и вниз). На водных объектах (в основном в океанах) устанавливают специальную станцию, к ней крепятся лопасти которые поднимаются и опускаются при движении волны. Эти лопасти передают кинетическую энергию в генераторы.
Этот вид энергетики используется мало — 1% от всего производства электричества в мире. Системы и их установка дорогостоящие, также для них нужен удобный выход к воде, который есть не у каждой страны.
Этот метод добычи электроэнергии ещё не до конца развит и есть много проектных работ, инженерных проектов которые ещё не были реализованы (смотрите картинки ниже).
5. Геотермальный энергетика
Геотермальные станции используют внутреннюю энергию Земли — горячие пары и воду. Их ставят в вулканических районах, где воды на поверхности или на небольшой глубине ( ≈ 3 — 10 км).
Существует два вида геотермальных станций
- Используют внутреннее тепло Земли. Для этого они проводят на определённую глубину несколько труб с замкнутым циклом, так чтобы вода, пары воды и другие жидкости не могли проникнуть внутрь этой трубы. После в эту трубу помещают специальную жидкость, которая испаряется при небольших температурах. После того как она попадает в нижнюю часть этой системы она нагревается до нужной для испарения температуры. При этом она не испаряется из-за высокого давления на глубине. Она испаряется только после того как поднимается на поверхность. В газовой форме она выходит из трубы с сильным давлением и тем самым передаёт свою кинетическую энергию в генераторы. Затем после остывания она конденсирует и попадает обратно в цикл.
- Использует выходящие пары и газы. Данный вид геотермальных станций использует уже выходящие из трещин в поверхности Земли паров и газов для движения турбин.
6. Энергия приливов и отливов
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.
7. Биотопливо
Биотопливо — это топливо из растительного или животного сырья, их продуктов жизнедеятельности организмов или органических промышленных отходов.
Существует несколько видов топлива:
- Жидкое — этанол, метанол, биодизель.
- Твёрдое — дрова, брикеты, топливные гранулы, щепа, солома, лузга.
- Газообразное — синтез-газ, биогаз, водород.
Биоэнергетика получает электричество и тепло из первого, второго и третьего поколений. Подробнее о поколениях:
- Первое поколение — твёрдое, жидкое и газообразное биотопливо (газ переработки отходов). Например дрова, биодизель и метан.
- Второе поколение — топливо, полученное из биомассы (остатков растительного и животного материала или специально выращенных культур).
- Третье поколение — жидкое и газообразное 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.
8. Энергия температурного градиента (гидротермальная энергетика)
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.
9. Энергия жидкостной диффузии
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.
Ну и в заключении хотелось бы сказать, что не смотря на то, что альтернативные источники энергии изучены не до конца, данный вид энергетики является перспективным в развитии сферы «зелёной» энергии.
Это наше будущее…
И возможно даже светлое…
Автор: Найбауэр Даниил Алексеевич
