В этой статье поговорим об альтернативной энергетике в России с точки зрения преимуществ, недостатков, перспективы для молодых учёных и мнения гиперфиксированного на этой теме зумера.
Статья, как обычно, не маленькая, а потому пользуйтесь содержанием, чтобы пропускать неинтересные конкретно для Вас части.
Моё мнение - есть мнение и результат анализа человека, который изучает предложенную тему около трёх лет самостоятельно. Вы можете подключиться к дискуссии о поднимаемых вопросах в комментариях, только если Вам действительно есть, что сказать :)
Как я нашла себя в этой отрасли?
Начну свой анализ с автобиографической вставки, поскольку сообщать о себе и своей жизни в своём собственном блоге (который этой жизни и посвящен) не считаю зазорным.
Всё началось с индивидуального школьного проекта, где нам предложили выбрать одну тему из нескольких не привязанных к конкретному предмету. Моё первое исследование называлось так: "Альтернативная энергетика - энергетика будущего?".
Загуглив картинки по этой формулировке я сразу же загорелась всей этой идеей и темой. Чистая энергия. Экология. Светлое будущее. Увлеклась так сильно, что моя презентация с исследованием вышла на более чем 60 слайдов, а рассказывала обо всём этом жюри я около 20 минут (при том, что на выступление отводится 7 минут).
Да, я просто обожаю создавать проекты и презентации. Это не просто моё хобби или ученическое домашнее задание, а уже неотъемлемая часть меня. Только что пришла идея, что, фактически, я могу создать презентацию и распланировать выступление почти про всё, что угодно: начиная от моих собственных конспирологических теорий, заканчивая моей автобиографией. Но сейчас не об этом...
Изучив термин вдоль и поперек, я поняла, что одним заучиванием определений и оперированием сложными терминами, по типу - нормирование антропогенного воздействия на природу - мне не хочется ограничивать свой потенциал. Это действительно выглядело как моё призвание и я решила, что это именно то, к чему я стремилась, но что никак не могла правильно назвать.
От общего я небыстро переходила к частному. И я всё ещё продолжаю вторую часть своего проекта, который делаю уже не одна, а в полноценной команде единомышленников.
От расплывчатого "я стану учёным, биоинженером в области экологии" к чёткому "я стану учёным, инженером-экологом"!
Альтернативная энергетика - энергетика будущего?
Альтернативная энергетика (здесь и далее, сокращённо - АЭ) - это методы, способы и технологии, позволяющие получать, хранить и передавать энергию электрическую, тепловую или любую другую нам нужную, из альтернативных источников энергии.
Альтернативные источники энергии (здесь и далее, сокращённо АИЭ) - нетрадиционные источники для получения энергии, имеющие преимущественно низкое негативное воздействие на окружающую среду или полное его отсутствие (при получении энергии!), за счёт использования возобновляемых и/или неисчерпаемых природных источников энергии: солнце, ветер, течение воды и так далее.
Основной задачей АЭ является энергетический переход для сохранения невозобновляемых природных ресурсов (таких как газ, уголь, нефть), а также для уменьшения углеродного следа, который характерен для традиционной энергетики: ТЭС, АЭС, большие ГЭС, угольные печи и так далее.
Плюсы и минусы: подробно
Одни из преимуществ, которые можно подчеркнуть у различных видов АЭ:
- Ресурсно неограниченное получение энергии.
Обусловлено использованием возобновляемых или неисчерпаемых источников энергии, которые никогда не заканчиваются или очень быстро восстанавливаются. - Низкий углеродный след.
При производстве самой энергии минимальный или нулевой объем вредных выбросов, что повышает безопасность и экологичность АЭ. - Прирост инвестиций.
Финансирование от крупных предприятий и государственная поддержка стартапов и инициатив в экологической нише, частично развязывает руки начинающим специалистам.
Альтернативная энергетика, благодаря своим плюсам, является очень перспективной инженерной, энергетической и экологической отраслью. Она использует солнечную и ветровую энергию, которая не может закончиться, энергию течения воды, которая является естественным и цикличным природным явлением. Безопасность и экологичность - её основные принципы. А расширение рынка труда, появление новых профессий и специальностей открывает больше возможностей для карьерного и научного развития.
Прирост инвестиций в эту область частично развязывает руки начинающим специалистам: возникает всё больше стартапов, научно-исследовательских проектов, конференций и лекций на тему ЦУР (цели устойчивого развития). Однако многие решения и исследования требуют значительных вложений как финансовых, так и специализированных: настоящих курсов и образовательных материалов часто недостаточно или они даже не соответствуют запросам современной энергетики, пробиться в науку в принципе становится сложнее из-за сложившегося консервативного общества и, самое главное, не всегда голос людей действительно заинтересованных в проблемах экологии доходит в массы и находит стоящий отклик: многим или просто всё равно, или коммерчески невыгодно пытаться стать экологичнее.
Перечень недостатков АЭ на момент нашей современности:
- Территориальная ограниченность.
Основные виды АЭ, такие как гелиоэнергетика, ветроэнергетика, малая гидроэнергетика, биоэнергетика и прочие, являются требовательными отраслями энергетики к природным условиям для своей работы и КПД. - Высокая стоимость первичной установки.
В связи с недостаточной развитостью производства энергетических установок и компонентов для них, их транспортировки и квалифицированных кадров, стоимость первичной установки часто кусается и создаёт риски для окупаемости. - Проблема недобросовестного бизнеса и производства.
Каждый предприниматель хочет иметь репутацию полезного, нужного, одобряемого и экологически чистого. Но не каждый предприниматель хочет действительно соответствовать продаваемому образу и выделять свои драгоценные сбережения на переработку, утилизацию, оптимизацию и внедрение экологичных технологий.
Солнце, ветер и вода - безусловно то, что точно есть почти в каждом уголке нашей планеты, однако климатические и географические условия в каждом из этих уголков могут быть совершенно разными и это создаёт проблему (фактор) неравномерного распределения потенциальной альтернативной энергии: в одном месте солнечные панели окупят себя в течении 5 лет, а в другом окупят, если повезет, через 25 или вовсе этого не сделают.
Не в тайне также такие термины как "коррупция в экологической политике", "фальсификация отчётов и статистических данных об экологической обстановке" и "использование экологического финансирования для посторонних целей": с этим очень важно продолжать бороться, выявлять нарушения и привлекать к ответственности, говорить громко и защищать экологические права каждого человека и природы.
Дилемма зелёной энергетики - как главный вызов для молодых учёных
Несмотря на то, что АЭ остаётся одним из экологичных способов получения энергии в современном мире, она также создаёт много новых проблем, которые требуют решений.
Я уже упоминала, что АЭ является безотходным способом получение энергии с минимальным негативным воздействием на окружающую среду во время самого получения энергии. Однако никак не во время производства энергетических установок, их транспортировки, установки, обслуживания (частично), переработки и утилизации.
Кремний для солнечных панелей добывается в карьерах, разработка которых нарушает устоявшиеся экосистемы и затрагивает исчерпаемый природный ресурс, специализированными машинами и тяжелой техникой, работающими на дизельном топливе, выбросы от сгорания которого также вредят окружающей среде.
Переработка лопастей ветрогенераторов очень сложное и дорогостоящее мероприятие из-за композитных материалов в их составе, которые не разлагаются. Самый дешевый и предпочитаемый многими предприятиями способ их утилизации - простое захоронение, что разрушает экосистемы и превращает ландшафт в бездушную пустыню.
Большие гидроэлектростанции сильно влияют на флору и фауну, особенно, если человек решает возвести искусственное водохранилище. Так, самая большая ГЭС "Три ущелья", которая находится в Китае в провинции Хубэй, замедлила вращение Земли на 0,06 микросекунды и сместила ось на 2 сантиметра.
Возможно, эти цифры Вас мало смутили и Вы были бы склонны скорее махнуть на них рукой, чем серьезно задуматься о последствиях деятельности человека для самого человека. Однако именно это - наш главный дьявол.
Все считают, что ничего страшного не происходит, что "конец" ещё далеко. Все считают, что одно маленькое действие ничего не значит для целой планеты и чье-то одиночное старание не принесет положительных результатов. Все считают, что это всего-лишь сотая часть от микросекунды, что она сделает? Ведь даже если учесть естественное замедление вращения Земли и грубо округлить его до 1,5 микросекунд в столетие (сейчас 1,33 миллисекунды в столетие, а к 2100 году ожидается 2,62 миллисекунды в столетие), то полноценный лишний день в нашем году образуется, если всё так и останется, через 57 миллиардов веков (столетий).
И именно это заставляет людей производить всё больше. Выбрасывать всё больше. Потреблять всё больше. Убеждённость в беспоследственности - вот, что страшнее замедления вращения Земли.
Перспективы для молодых учёных
В связи с этим, для молодых учёных в этой области открывается множество горизонтов, перспективных направлений и вопросов, требующих исследований. Давайте рассмотрим их:
- Экологическая ниша: переработка, биоразлагаемость, сортировка.
Как сделать переработку энергетических установок безопаснее для окружающей среды и людей? Как удешевить переработку композитных материалов? Стоит ли ввести новые маркировки для новых материалов? Как глобализировать экологичные материалы и технологии? - Инженерная ниша: производство, добыча, энергетика.
Какие есть или можно придумать экологичные аналоги элементам, входящим в состав энергетических установок и являющимися вредными или токсичными? Какими способами можно удешевить внедрение экологичных способов добычи или нормирования последствий добычи? - Социальная ниша: СМИ, маркетинг, массовое мнение.
Как заставить крупные компании совершить энерго-переход? Как упростить взаимодействие простых людей с эко-привычками? Как маркетинг и реклама влияет на экологическое сознание масс и как использовать его во благо? Как сделать экологию важнее экономики? - Правовая ниша: законы, права окружающей среды, бизнес.
Как должно выглядеть законодательное право и правовой фундамент, чтобы экология планеты была не только под бумажно-статистическим контролем? Как вычислять "недобросовестный бизнес" и оказывать на него влияние? - Технологическая ниша: оптимизация и автоматизация.
Как автоматизировать работу энергетических установок? Как сделать искусственный интеллект экологичнее? Как оптимизировать работу центров распределения энергии?
В ближайшем будущем вопросы, описанные выше, а также подобные им будут приобретать всё более острый характер и более важный приоритет. Будут образовываться новые специальности или новые ответвления уже существующих. А потому развитие в науке, в особенности энергетике и экологии, я считаю, самым стратегически важным и перспективным направлением.
Альтернативная энергетика в Российских реалиях
Россия отличается от большинства стран своим суровым холодным климатом, бескрайними просторами и самыми большими запасами природных исчерпаемых ресурсов.
В связи с российскими климатическими условиями не во всех регионах возможна реализация основных видов АЭ, в особенности солнечной, так как световой день в зимнее время безумно короток, пасмурная погода преимущественна, а снегопад постоянно будет покрывать панели снижая их и без этого не самый высокий КПД.
Калькулятор солнечной энергии и среднесуточной инсоляции: вы можете рассчитать производительность солнечной панели для любого региона по месяцам.
Однако это совершенно не значит, что АЭ в России совершенно неперспективная затея. В ряде регионов солнца вполне достаточно. А где-то очень эффективно использовать ветровую и приливную энергетику.
В Российских реалиях в направлении энергетики необходимо сосредоточиться на двух вещах:
- Максимально эффективное использование существующих способов экологичного производства энергии в тех местах, где это климатически, территориально и экономически возможно и выгодно.
- Разработка новых методов получения энергии с учётом особенностей местности в России.
Перечисленные виды АЭ (гелиоэнергетика, ветровая энергетика, малая гидроэнергетика, биоэнергетика и пьезоэлектрика) в основном распространены и эффективны в южных и европейских странах в связи с их климатической пригодностью.
Однако предлагаю перефразировать это: современная альтернативная энергетика адаптирована и развита странами-изобретателями под свои собственные особенности.
Значит, для успешного энергетического перехода в России, просто нужно сделать то же самое: адаптировать существующие энергетические установки (их виды) под климатические особенности регионов, а также, не без помощи дополнительных исследований и тестирований в этой области, разработать новые методы получения энергии, выявить новые способы, возможные в наших природных условиях, и создать собственную экологически чистую энергетическую базу.
Зачем это России?
Чуть выше я уже упоминала, что Россия является страной-лидером по залежам полезных ископаемых (в топ 10 по запасам угля и нефти, в топ 5 по запасам природного газа) и полноценный энергетический кризис с исчерпыванием ресурсов действительно не самая опасная и не самая экстренная угроза (в отличии от Европы).
И именно в этом наше преимущество в развитии АЭ. Ведь, пока другие страны переходят на АИЭ из-за экономической необходимости, Россия делает это во благо экологической ответственности.
Развитие АЭ в России сейчас позволит иметь энергетическую подушку безопасности. Внедряя новые способы получения энергии и разрабатывая новые технологии в энергетической промышленности Россия всё ещё может полагаться на традиционную энергетику. Не получилось адаптировать это или то? Ничего страшного, у нас есть ресурсы для того, чтобы выиграть время на доработку или начать разрабатывать что-то новое.
Думаю, теперь я сказала всё, что хотела. Спасибо за прочтение этой статьи!
Будет интересно почитать ваше мнение. Возможно, у вас есть вопросы, на которые я могу ответить. И хотели бы вы продолжение рубрики "мнение скоро-эксперта" по какой-нибудь теме? А также буду благодарна любой другой поддержке моего творчества в виде лайка или репоста.
Всем всех благ!