Ископаемое топливо не только наносит ущерб окружающей среде и вредит нашему здоровью, но и непрерывно дорожает. Согласно исследованиям запаса ископаемого топлива, угля, нефти и природного газа на Земле осталось всего на 50-100 лет.
В попытках использовать природные ресурсы, человечество открыло множество альтернативных источников энергии, в частности, возобновляемых. Давайте разберемся подробнее, какие возобновляемые ресурсы у нас есть.
Что такое возобновляемая энергия?
Имеются в виду неисчерпаемые ресурсы, доступные на нашей планете. «Возобновляемая» — значит та, что пополняется со временем естественным путем. Такую энергию можно использовать бесконечно, хотя иногда, выражаясь образно, «поток ограничен». В отличие от ископаемого топлива, возобновляемые и альтернативные источники энергии создают более чистую, лишенную побочных отходов энергию.
Термин «альтернативная #энергия» часто используется в качестве синонима возобновляемой энергии, но между ними существует несколько различий. Оба вида предназначены для снижения выбросов углекислого газа, однако альтернативные источники энергии не обязательно являются устойчивыми, хотя и создают гораздо меньше загрязнений, чем ископаемое топливо.
Возобновляемая энергия
- имеет природное происхождение
- устойчивая (пополняется со временем)
- имеет низкий углеродный след (меньше парниковых газов)
Альтернативная энергия
- не всегда устойчива
- имеет низкий углеродный след (меньше парниковых газов)
- Низкое воздействие на окружающую сред
Не считая нескольких очевидных вариантов, существует много споров о том, какие источники являются возобновляемыми, а какие альтернативными, и пересекаются ли они.
Давайте рассмотрим некоторые из наиболее распространенных возобновляемых и альтернативных источников энергии.
Возобновляемые источники энергии
Солнечная энергия
По данным Национальной лаборатории возобновляемой энергии (NREL), «за один час на Землю падает больше энергии от солнца, чем используется всеми людьми в мире за один год». Хотя это говорит о том, что солнечная энергия может использоваться повсеместно, в настоящее время только 3,7% мировой электроэнергии поступает от солнца. Солнечная энергия считается одним из самых чистых возобновляемых источников. Она буквально всегда доступна, поскольку, в отличие от ископаемого топлива, не требует времени на производство.
Плюсы
- возобновляемая
- экологически чистая
- снижение или полное отсутствие затрат на электроэнергию
- государство может предлагать скидки или налоговые льготы
Минусы
- высокие первоначальные затраты
- требуется значительное постоянное солнечное освещение
Энергия ветра
Человечество использует энергию ветра на протяжении многих столетий. Сегодня ветряные мельницы превратились в ветряные электростанции. Морские ветряные станции сегодня особенно популярны, так как скорость ветра на воде обычно значительно выше, и они создают больше энергии, чем наземные ветряки.
Плюсы
- экономически эффективный
- чистый источник энергии
- устойчивый
- располагается в отдаленных, сельских районах (вдали от городов)
Минусы
- создает шум и трансформирует ландшафт
- может негативно влиять на местную дикую природу (особенно на птиц)
Геотермальная энергия
Геотермальная энергия считается не только возобновляемым, но и альтернативным источником энергии. Она намного дешевле ископаемого топлива и, в отличие от ветра и солнца, не зависит от метеоусловий. #Геотермальная энергия — это тепло, запертое под земной корой, выходящее на поверхность в виде вулканов или гейзеров. Геотермальный потенциал Земли в данный момент практически не используется для извлечения полезной энергии.
Плюсы
- низкий углеродный след
- возобновляемая энергия
- не требует топлива
Минусы
- зависит от местоположения
- риск провоцирования землетрясений
- дорогостоящие разработка и технологии
Энергия океана
Существует несколько способов использования океана для получения энергии. Основными являются приливы и отливы, но можно использовать и тепловую энергию океана. Приливы и отливы соответствуют гравитационному притяжению Луны, что делает этот вид энергии чрезвычайно надежным.
Плюсы
- возобновляемая
- чистый источник энергии
- предсказуемость
- большой энергетический потенциал
Минусы
- может влиять на местную дикую природу
- приносит пользу только прибрежным районам
- может негативно влиять на экосистему океана
Гидроэнергетика
Гидроэлектростанции используют течение рек для выработки электроэнергии. Вырабатываемое электричество обычно дешевое, но доступно далеко не везде. Основной недостаток гидроэнергетики заключается в том, что строительство плотин и дамб может разрушительно влиять на окружающую среду, разрушая целые экосистемы.
Плюсы
- низкоуглеродные выбросы
- возобновляемые
- обеспечивает защиту от наводнений
- недорогая энергия
Минусы
- может нарушать равновесие речных экосистем и вызывать непоправимый ущерб соседним районам
- строительство плотин/турбин может быть дорогостоящим
Извлечение энергии из биомассы
Биомасса — это органическое вещество, продукт переработки растений и деревьев. При ее сжигании образуется метан, который собирается и преобразуется в электричество. Установки по переработке отходов производят некоторое количество парниковых газов, но, по крайней мере, в США, используются фильтры и осадители для снижения уровня загрязнения.
Плюсы
- возобновляемая (если используются экологически чистые источники)
- помогает очистить свалки
- извлекается из самых разных источников
Минусы
- производит некоторое загрязнение, но ограниченное
- биотопливо требует сельскохозяйственных земель
Альтернативные источники энергии
Ядерная энергия
Разрушение связей на атомном уровне сопровождается высвобождением колоссального объема энергии. В реакторе вырабатываемая в результате ядерных реакций энергия превращает воду в пар, затем пар приводит в движение турбину электрогенератора (да, это супер упрощенное описание принципа работа ядерной электростанции). Ядерная энергия является экологически чистой (ура!), но также оставляет после себя ядерные отходы, которые остаются токсичными в течение тысяч лет.
Плюсы
- низкий уровень выбросов углекислого газа
- постоянное энергоснабжение
- дешевизна в эксплуатации
Минусы
- ядерные отходы (довольно серьезный недостаток)
- огромная стоимость строительства
Водородная энергия
Водород производится при пропускании тока через воду, в результате при помощи электролиза H₂ отделяется от O. Водород можно хранить, транспортировать, закачивать в газопроводы или преобразовывать в электричество. Когда водород «сжигается», единственным выбросом является водяной пар.
Плюсы
- низкий объем выбросов углекислого газа
- неисчерпаемый ресурс
- чистый источник энергии
- нетоксичный
- высокая эффективность
Минусы
- дорого
- сложно хранить и транспортировать
- воспламеняющиеся и летучие
Возобновляемая энергия дома
Хотя многие поставщики предлагают «зеленые» варианты, один из самых удобных и надежных способов контролировать собственное энергопотребление — это установка возобновляемых источников энергии дома. Солнечная энергия, энергия ветра и биомасса являются наиболее распространенными вариантами, также водородная энергия используется в некоторых домах в Великобритании.
Солнечные панели
Солнечные панели — это отличный способ получения энергии для вашего дома. Вы сэкономите деньги на счетах за электроэнергию и получите самое чистое топливо из возможных. Панели можно быстро установить, а переносные солнечные панели вообще можно разместить в любом освещенном месте. Хотя солнечные #панели требуют первоначальных инвестиций, вы начнете экономить деньги почти сразу, и одновременно уменьшите ваш углеродный след.
Небольшие ветряные турбины
Ветряные турбины в основном используются в качестве резервного источника энергии во время отключений, а также могут применяться в районах, где мало солнечного света. Турбины просты в эксплуатации и прекрасно работают автономно. Основным недостатком турбин является гул, постоянно издаваемый при вращении.
Биомасса
Жителям сельской местности или небольших городов относительно легко вырабатывать собственную возобновляемую энергию с помощью биомассы. Древесные гранулы или другие экологичные материалы можно сжигать для получения тепла. Одним из недостатков является то, что вам потребуется значительное количество земли для хранения древесины.
Плюсы и минусы возобновляемых источников энергии
Легко сказать, что возобновляемая энергия — это панацея. Однако если мы планируем отказаться от использования ископаемого топлива к 2035 году, нам необходимо оценить как сильные, так и слабые стороны возобновляемых источников энергии.
Преимущества возобновляемых источников энергии
Замедление глобального потепления
Одним из главных преимуществ использования возобновляемой энергии является то, что она позволяет минимизировать выброс углерода в атмосферу. Возобновляемые источники энергии не производят выбросов и, если они также являются альтернативными, не наносят ущерба окружающей среде при добыче и использовании. Хотя биомасса и геотермальная энергия так же, как угольные, нефтяные и газовые электростанции нуждаются в воде для охлаждения, исследования показывают, что в будущем её расход будет существенно сокращен.
Улучшение здоровья населения
Изменение климата прямо и косвенно влияет на наше здоровье: от экстремальных опасных для жизни погодных условий, до респираторных и кишечных заболеваний, вызванных загрязнением воздуха и воды.
Возобновляемые источники энергии производят ничтожно малое количество токсичных веществ, из солнца и ветра энергия извлекается безотходно. Геотермальные электростанции и электростанции, работающие на биомассе, производят некоторое количество выбросов, но несравнимо меньше, чем станции, работающие на ископаемом топливе.
Надежность и долговечность
Установки и станции, работающие на возобновляемом топливе, имеют меньший риск выхода из строя, так как они по сути являются модульными системами. В ветряных, солнечных и океанических системах не полагаются на единственную турбину, панель или приливной поток. Поэтому, если одна из частей сломается, система не утратит работоспособность. А поскольку в таких станциях меньше подвижных подверженных износу элементов, они требуют значительно меньше обслуживания и реже ремонтируются.
Более чистый воздух и вода
Одним из важнейших преимуществ возобновляемой энергии она не связана с атмосферными выбросами. Загрязнение атмосферы приводит к кислотным дождям, смогу и дымке, которые, в свою очередь, вызывают респираторные и другие опасные заболевания. Большинство возобновляемых источников энергии не производят никаких загрязнений, что очень важно для стран, которые стремятся сократить выбросы углекислого газа и при этом обеспечить энергией свои города.
Неисчерпаемые ресурсы
Возобновляемые источники энергии не могут быть исчерпаны и должны естественным путем восстанавливаться или возмещаться в течение жизни человека. Эти виды энергии останутся доступны и для будущих поколений.
Больше рабочих мест
Возобновляемые источники энергии приобрели популярность в последние годы, создав тысячи рабочих мест. В настоящее время в солнечной промышленности занято более 260 000 человек, включая исследования, разработку и установку солнечных батарей. Возобновляемые источники энергии также являются стимулом для инвестиций в новые технологии, что создает больше рабочих мест, чем традиционная энергетика.
Стабильные цены на энергию
В отличие от станций, работающих на ископаемом топливе, возобновляемые источники энергии могут вовсе не иметь топлива. После первоначальных инвестиционных затрат никакая инфляция не влияет на стоимость энергии, производимой возобновляемыми электростанциями, сохраняя ее стабильной.
Недостатки возобновляемых источников энергии
Большие первоначальные вложения
При использовании возобновляемых источников энергии, таких как солнце и ветер, первоначальные затраты выше, чем при использовании традиционных видов энергии. При этом в долгосрочной перспективе такие инвестиции чрезвычайно выгодны.
Ограничения по хранению
Выработанную энергию необходимо каким-то образом аккумулировать. С ископаемым топливом все просто — носителем энергии является топливо. Для альтернативных источников необходимы батареи. Батареи требуют постоянного пополнения, имеют ограниченную емкость и со временем теряют ресурс.
Ненадежное производство энергии
Некоторые возобновляемые источники энергии могут вырабатываться только при определенных погодных условиях: в спокойные безветренные дни ветряки не выработают ток, а в пасмурные дни гораздо менее эффективны будут солнечные панели.
Требуется пространство
Ветряные и солнечные электростанции требуют больших площадей для установки турбин и панелей. Отчасти это решается строительством морских ветряных электростанций, экономящих место на суше.
Низкая эффективность
По сравнению с ископаемым топливом, возобновляемые источники энергии имеют относительно низкий КПД. Уголь и природный газ могут достигать 40-60%, в то время как возобновляемые источники энергии, такие как ветер, имеют эффективность около 20-40%.
Почему возобновляемые источники энергии важны?
Возобновляемые источники энергии являются ключевым решением проблемы зависимости от ископаемых видов топлива и связанных с ними экологического ущерба. Они создают больше рабочих мест и внедряют новые отрасли в нашу промышленность. Возобновляемые источники энергии — это инвестиции в чистое будущее нашей планеты!
Будущее возобновляемой энергетики
В конце 2017 года многие страны мира взяли на себя обязательства по ограничению выбросов, вызывающих изменение климата, в том числе эти обязательства включали развитие возобновляемых источников энергии. Хотя есть и отрицательные стороны, такие как потребность в больших площадях земли и низкая эффективность, преимущества, связанные с нулевым углеродным следом и снижением рисков для здоровья, безусловно, перевешивают.