Вопрос о поиске и использовании зеленых источников энергии становится всё более актуальным. В противовес традиционным источникам энергии, таким как уголь, природный газ и нефть, нетрадиционными считаются возобновляемые ресурсы: солнце, ветер, вода и некоторые другие. Основными достоинствами альтернативной энергетики называют не только ее возобновляемость и неисчерпаемость, но и отсутствие выбросов углекислого газа, которые в традиционной энергетике образуются при сгорании полезных ископаемых и способствуют глобальному потеплению. Среди общих преимуществ зеленой энергетики также выделяют ее доступность по всей Земле, экономию ископаемого топлива, себестоимость электричества. Ниже рассмотрим регенеративные источники энергии и их недостатки.
Солнце
Гелиоэнергетика — это получение энергии из солнечного света. При этом типе зеленой энергетики тепло или электричество аккумулируются не только с помощью широко известных солнечных батарей (панелей), но и с помощью солнечных коллекторов и системы зеркал. Коротко опишем каждое из этих устройств.
Солнечная батарея или солнечная фотоэлектрическая панель — это объединение сотен солнечных элементов — устройств, которые улавливают солнечный свет (фотоны) и превращают его в электричество (поток электронов). Сегодня почти все солнечные элементы сделаны из кусочков кремния. Энергия солнечного света, попадая на солнечный элемент, выбрасывает электроны из кремния, которые далее втекают в электрическую цепь и приводят в действие всё, что работает на электричестве. Солнечные батареи используются в уличных фонарях, портативных панелях для зарядки гаджетов, на солнечных электростанциях (СЭС).
Солнечные коллекторы, в отличие от батарей, не преобразуют солнечную энергию в постоянный электрический ток, а лишь нагревают материал-теплоноситель: воду, воздух, масло или антифриз. После чего теплоноситель передает тепловую энергию в бак-аккумулятор и нагревает воду для потребителя. Солнечные коллекторы обычно используются для горячего водоснабжения и отопления помещений.
Система зеркал работает по принципу концентрации световой энергии и последующего нагрева теплоносителя. Такой подход используется на солнечных электростанциях. Основной и самой трудной задачей этого способа получения энергии является позиционирование всех зеркал на электростанции так, чтобы отраженные лучи всегда попадали на теплоноситель.
Недостатки солнечной энергетики:
- зависимость от погодных условий и времени суток;
- необходимость использования больших площадей для строительства СЭС;
- при промышленном производстве необходимость дублирования СЭС традиционными установками;
- высокая стоимость установки;
- необходимость аккуратной очистки поверхностей;
- воздействие на окружающую среду: нагрев воздуха над СЭС, потенциальная потеря мест обитания, опасное производство и утилизация фотоэлементов, содержащих свинец, кадмий, мышьяк и другие ядовитые вещества.
Ветер
Ветроэнергетика — это получение энергии от движения воздушных масс. Ветрогенераторы, или ветряки, преобразуют кинетическую энергию ветра сначала в механическое вращение ротора, а потом в электричество. Мощность ветряков зависит от скорости ветра и от площади, ометаемой лопастями генератора. Наиболее перспективной территорией для получения энергии из ветра считается прибрежная зона. Ветрогенераторы используют как в промышленных, так и в частных масштабах: на крупных ветроэлектростанциях, на яхтах и сельскохозяйственных фермах, на островах и в удаленных регионах.
Характерный плюс ветряных станций от солнечных и гидроэлектростанций в том, что сами ветряки занимают малую площадь и на остальной территории можно заниматься, например, сельским хозяйством.
Недостатки ветроэнергетики:
- зависимость от погодных условий;
- зависимость от места расположения. Наиболее перспективны регионы со среднегодовой скоростью ветра выше 7 м/с;
- обледенение лопастей и возможность разлета льда при пуске генератора.
Вода
Гидроэнергетика — это получение энергии из потока воды. На сегодня это наиболее часто используемый тип альтернативной энергетики. Причем речь идет не только о гидроэлектростанциях (ГЭС), но и о приливных и волновых станциях. При строительстве приливной электростанции залив или устье впадающей в море (океан) реки перекрывают плотиной, образуя бассейн электростанции. Для получения электричества используется перепад уровня воды во время приливов и отливов. На волновой станции в электричество перерабатывается потенциал волн.
В отличие от солнечных и ветряных станций, чей ресурс зависит от погодных условий, ГЭС всегда имеют запас ресурса в резервуарах, из которого можно извлекать энергию. Гидроэлектростанции также быстрее окупаются, а генерируемая ими энергия имеет более низкую себестоимость.
Недостатки гидроэнергетики:
- дороговизна строительства;
- затопление обширных территорий (т.е. мест обитания), негативное влияние на экосистемы рек, озер и других водоемов, нарушение путей миграции (при строительстве ГЭС);
- изменение уровня океана в прибрежных водах и влияние на соленость воды (при строительстве приливной станции);
- ограничение производства энергии на приливных станциях 10 часами в сутки;
- изменение морского дна и среды обитания морской флоры и фауны (при строительстве волновой станции).
Биотопливо
Биоэнергетика — получение энергии из топлива растительного или животного сырья, из органических отходов. Выделяют три поколения биотоплива. Сырье первого поколения — это сельскохозяйственные культуры, из жиров которых получают биодизель, а из крахмалов и сахаров — этанол. Ко второму поколению относят непищевые остатки культивируемых растений (кукурузы, сахарного тростника, рапса), траву и древесину. Третьим поколением сырья являются водоросли.
Одно из главных достоинств биотоплива — его относительно низкая стоимость. Ресурсы для биотоплива, в отличие от полезных ископаемых, всегда можно восполнять.
Недостатки биоэнергетики:
- высокий спрос на биотопливо заставляет фермерские хозяйства перераспределять посевные площади в пользу топливных культур;
- гораздо меньшая производительность энергии по сравнению с ископаемым топливом;
- производство выбросов CO2.
Возобновляемая энергия — хорошая альтернатива ископаемому топливу, которое из-за ограниченного запаса становится более дорогим. Зеленая энергетика может стать помощником в сокращении выбросов вредных веществ и решении проблем, связанных с изменением климата и обеспечением устойчивого развития. При этом есть сдерживающие факторы, которые пока не позволяют развернуть ее более масштабно.
👇 Подписывайтесь на наш канал и тогда вы будете в курсе последних эконовостей в России и мире.
❓ Оставляйте свои вопросы в комментариях, с удовольствием на них ответим!
