В наш непростой век, когда цена на нефть всё больше и больше растёт, а запасы потихоньку кончаются, мысль об альтернативных возобновляемых источниках энергии чаще и чаще всплывает в умах человечества. Какие же они бывают, какие стоит использовать, а какие уже во всю эксплуатируют, в том числе и в нашей стране? На эти вопросы я отвечу в этой статье. Берите печеньки, наливайте чай и приятного прочтения!
Тепло недр Земли и толщи вод морей
Поток тепла из недр Земли, питаемый радиоактивными процессами, представляет потенциальный источник возобновляемой энергии. Однако, несмотря на постоянность этого потока, его низкая плотность требует значительных глубин для получения значительного перепада температур. Использование глубоких скважин до 10—12 км позволяет достичь перепада температур до 300 °С, что может быть использовано для генерации электрической и механической энергии. Однако, из-за потерь тепла в трубопроводах, данный метод может быть нерентабельным.
Более перспективным кажется использование разницы температур между нагретым воздухом и холодными водами тропических морей или холодным воздухом и теплыми водами арктических морей. В этих условиях можно достичь относительно высокой эффективности при меньших потерях тепла.
Термальные воды
Термальные воды представляют собой значительный источник возобновляемой энергии. Их широкое применение для отопления и горячего водоснабжения наблюдается в ряде стран, таких как Исландия, Австралия, Новая Зеландия и Италия. Использование тепла Земли зависит от глубины залегания горячих источников. Процессы, подобные извержению вулканов, объясняются изменениями давления и температуры в земной коре.
Геотермальная энергетика в России
В России, на примере Камчатки, разрабатываются геотермальные электрические станции (ГеоЭС) на базе Мунтовского геотермального месторождения с общей мощностью 300 МВт. Проекты геотермальных электростанций могут в перспективе составить значительную долю в общей выработке энергии на различных электростанциях и системах теплоснабжения в России. Геотермальная энергетика считается экологически чистым способом производства электричества и тепла.
Общие оценки и потенциал
Гидроэнергетические ресурсы на Земле оцениваются величиной 33 000 ТВт·ч в год, но технически и экономически доступны лишь от 4 до 25% этого объема. Общий гидропотенциал рек России составляет 4000 млн МВт·ч, что приблизительно равно 10-12% от мирового показателя.
| Страна | Обеспеченность при среднегодовых воды (50%) | Обеспеченность при минимальных расходах воды (95%) |
|------------|--------------------------------------------|-----------------------------------|
| Россия | 230,4 | 79,5 |
| США | 53,9 | 25,0 |
| Канада | 25,1 | 15,85 |
| Япония | 13,2 | 5,6 |
| Норвегия | 20,0 | 12,0 |
| Швеция | 8,9 | 2,9 |
| Франция | 5,8 | 3,4 |
| Италия | 5,2 | 2,8 |
В отличие от невозобновляемой химической энергии в органическом топливе, кинетическая энергия движущейся в реках воды является возобновляемой. На гидроэлектростанциях эта энергия преобразуется в электрическую энергию.
Преимущества гидроэнергетики
Преимущества гидроэнергетики включают:
Низкая стоимость эксплуатации и, следовательно, низкая себестоимость энергии.
Большая надежность работы благодаря отсутствию высоких температур и давлений в гидротурбинах.
Высокая маневренность, обеспечиваемая быстрым включением, набором нагрузки и остановкой ГЭС.
Дополнительные функции гидроэлектростанций
Строительство ГЭС также решает задачи снабжения водой городов, промышленности и сельского хозяйства, включая орошение. Работа ГЭС не ухудшает санитарное состояние воздушной среды и качество воды в водоемах, в отличие от тепловых электростанций. Недостатки, такие как более высокая стоимость и больший срок строительства по сравнению с тепловыми электростанциями, обычно компенсируются их преимуществами.
Итоги:
Возобновляемые источники энергии представляют важный ресурс для человечества. Возможности использования тепла недр Земли и термальных вод, а также солнечной и ветровой энергии, существенны для развития энергетики. Несмотря на преимущества и потенциал гидроэнергетики, как низкая стоимость эксплуатации и дополнительные функции ГЭС, важно учитывать ограниченные возможности доступных технических и экономических ресурсов. Развитие этих технологий требует сбалансированного подхода и учета особенностей каждого источника для максимизации их эффективности и вклада в обеспечение энергетической устойчивости в будущем.