Баннер
ESG

Старый кокс домны не портит. Что мешает внедрению альтернативных источников энергии

Татьяна Мищенко
/ 23 марта 09:40
10 мин.
Текст изменился / 10 августа 2022

Электричество – благо, без которого не может существовать современная цивилизация. Оно дорого нам обходится: большинство способов получения электроэнергии наносит непоправимый вред природе. Но это можно изменить, если использовать альтернативные ресурсы.

альтернативная энергетика экология экологические
Наиболее перспективные направления альтернативной энергетики: получение электричества путем преобразования кинетической энергии ветра и использование электромагнитного излучения солнца

Когда тепло, Алена бегает по утрам в парке. В холодную погоду она занимается на профессиональной дорожке, которую купила несколько месяцев назад в рассрочку по карте «Халва» от Совкомбанка.

Карта «Халва» – универсальный финансовый инструмент. Используйте свои средства, получайте кешбэк с покупок до 10% и доход на остаток собственных средств по карте до 8,5%, а также открывайте вклады под выгодный процент. Вы можете взять заемные средства до 500 000 рублей и потратить их на покупки в рассрочку 10 месяцев или больше, если оформите подписку «Халва.Десятка». Оформите Халву в пару кликов, и курьер привезет ее вам!

6 километров для любителя – расстояние немалое, и примерно после 2/3 пробежки девушка чувствует, что силы ее на исходе. Но Алена знает – сейчас откроется второе дыхание.

Гипофиз выбрасывает в кровь эндорфины, организму уже недостаточно углеводов, он находит более эффективный источник питания – жиры.

Последний рывок – цель достигнута! Теперь душ, завтрак и путь на работу

В повседневной жизни людей редко беспокоит ограниченность возможностей организма. Мы едим, когда чувствуем голод, спим, когда устаем, и так восполняем силы.

До недавнего времени человечество точно так же, не задумываясь, потребляло природные ресурсы, а ведь на их восстановление нужно гораздо больше времени.

К примеру, процесс образования нефти, которая обеспечивает около 30% мировой энергетики, может занимать от 50 до 350 млн лет.

Тепло и электроэнергия имеют огромное значение для цивилизации, поэтому исследователи во всем мире работают над внедрением альтернативных источников энергоресурсов для решения проблемы ограниченности ископаемого топлива.

Что такое альтернативная энергетика

По возможности быстрого получения в естественной среде энергоресурсы делятся на невозобновляемые и возобновляемые.

К невозобновляемым ресурсам относится ископаемое топливо (нефть, уголь, природный газ), которое образуются гораздо медленнее, чем потребляется.

Определение возобновляемых ресурсов довольно расплывчато. К этой группе относят различные энергетические источники (не только органические ресурсы, но и природные явления), обновление которых происходит быстрее, чем потребление, или вообще от него не зависит:

  • биотопливо, получаемое из органических промышленных отходов, растительного и животного сырья, продуктов жизнедеятельности организмов;
  • гидроэнергия – это энергия движения воды, которую преобразуют сначала в механическую, а затем – электроэнергию;
  • альтернативные источники энергии – это понятие, которое объединяет все остальные, а именно нетрадиционные энергоресурсы.

Альтернативная энергетика – это совокупность перспективных нетрадиционных методов извлечения энергии (в основном, из возобновляемых источников – ВИЭ), а также ее передачи и применения.

Ядерная энергетика держится особняком, поскольку скорость образования урана в естественной среде пока не определена, а предполагаемых запасов на Земле гораздо больше, чем мы в состоянии добыть и переработать в осязаемом будущем.

Виды альтернативных источников энергии

Кинетическая энергия ветра

Люди начали использовать ветряные потоки задолго до открытия электричества. Более двух тысячелетий назад с помощью ветра жители Персии качали воду и мололи зерно, а египтяне управляли папирусными лодками на реке Нил.

В 1887 году в Шотландии была создана первая ветряная турбина для генерации электроэнергии. Сооружение высотой 10 метров обеспечивало светом всего один дом.

Сегодня общая мощность всех установленных ветрогенераторов составляет более 700 гигаватт. Для сравнения: 25 электростанций Московской области выдают 5 593,6 мегаватт (по состоянию на 2021 год).

ветер электричество энергия ветрогенератор
Ветряные электростанции нередко становятся основным источником электрического тока на территориях, не обладающих подходящими для строительства ГЭС водными ресурсами и рельефом

Ветрогенератор или ветроэлектрическая установка (ВЭУ) – это устройство для конвертации кинетической энергии ветрового потока в механическую, а затем – в электрическую.

Визуально конструкция напоминает гигантский вентилятор. Поток ветра заставляет лопасти крутиться. Они приводят в движение внутренний вал, соединенный с редуктором, который, в свою очередь, вращает ротор генератора. Так вырабатывается трехфазный переменный ток. Путем нескольких преобразований с помощью контроллера, аккумуляторных батарей и инвертора (устройства для трансформации постоянного тока в переменный с сопутствующей корректировкой напряжения) он приобретает характеристики, необходимые для работы электроприборов.

Мощность ВЭУ зависит от скорости ветра, поэтому наиболее эффективны ветровые электростанции, расположенные в прибрежных зонах.

В Совкомбанке можно оформить кредит наличными на любые цели до 3 млн рублей со ставкой 6,9%. Выберите удобную программу и рассчитайте ежемесячный платеж на кредитном калькуляторе. Деньги нужны срочно? Достаточно паспорта и любого второго документа. Нужна крупная сумма? Вы можете взять кредит под залог автомобиля или недвижимости. Заполните заявку на сайте и получите быстрое одобрение. Есть доставка!

Электромагнитное излучение Солнца

Первые упоминания об использовании концентрированных солнечных лучей относятся к двухсотым годам нашей эры – с их помощью зажигали священный огонь у греческих храмов.

Сейчас солнечные установки применяются для опреснения морской и минерализованной воды, сушки сельхозпродуктов, нагрева воды в системах отопления, при охлаждении зданий с помощью испарения различных веществ, а добыча электричества из солнечного излучения считается самой перспективной альтернативой традиционной энергетике.

Основой солнечных батарей являются тонкие кремниевые пластины (толщиной всего 180 микрон или 0,18 мм). На слои фотоэлементов попеременно нанесены фосфор и бор. В слое кремния с добавками фосфора возникают свободные электроны, а в слое с бором некоторые электроны отсутствуют – образуются так называемые «дырки».

Попадая на поверхность батареи, кванты света вызывают движение частиц из одного слоя в другой – так и возникает электрический ток.

космос солнечные батареи космическая станция
Солнечные батареи используются не только на земле, но и в космосе, и являются самым надежным вариантом обеспечения космических аппаратов электричеством

Движение воды в океанах и морях

Силу приливов люди «приручили» относительно недавно. Первая электростанция, на которой использовали это природное явление, была построена в 1913 году неподалеку от Ливерпуля (Англия).

Во время приливов и отливов водные потоки вращают колеса подводных устройств, запуская при этом генераторы, которые преобразуют механические движения в электрический ток – так можно кратко описать работу приливной электростанции (ПЭС).

Лучшим местом для энергоизвлечения данным способом являются морские побережья с крупными замкнутыми бассейнами, поскольку в этом случае перепад уровня воды между приливом и отливом может достигать более четырех метров.

Тепло горячих источников

Энергия в воздухе, свете, воде… А еще она буквально у нас под ногами! Нарастающий дефицит топлива заставляет человечество использовать все возможные ресурсы, в том числе внутреннее тепло Земли.

Вращение турбины нагретым в котлах паром – самый распространенный способ получения электроэнергии. Но зачем греть воду, если горячую жидкость или готовый пар можно взять прямо из недр нашей планеты?

Первая в мире геотермальная электростанция (ГеоЭС) начала работать в 1911 году в Итальянской коммуне Лардерелло и функционирует по сей день.

Глубинные подземные воды имеют высокую температуру и давление, под воздействием которых в виде газа выходят наружу через скважины. Затем по трубам пар направляют в турбины, он заставляет их крутиться, что приводит в действие электрогенератор.

Проблемы использования альтернативы

Альтернативные ресурсы условно неиссякаемы, но при этом они еще и не стабильны. Для работы ветрогенераторов нужен ветер, для солнечных батарей – свет, для работы ПЭС и ГеоЭС нужна определенная природная среда – это одна из ключевых причин, по которой мы пока не готовы отказаться от традиционной энергетики.

Второй аспект, который нельзя не учитывать, – экономический. Альтернативы менее эффективны. Если описать проблему кратко: для производства электричества необходимой мощности на ветряных электростанциях должно быть значительное количество турбин, аккумуляторы и солнечные батареи – все это стоит немалых средств.

Кроме того, для установки, например, кремниевых батарей нужны достаточно большие площади, а ветряки не только создают ощутимый шум, но и производят инфразвук, который может негативно влиять на нервную систему и человеческий организм в целом – вряд ли кто-то захочет жить с ними по соседству. К недостаткам геотермальных электроустановок относится риск пробуждения сейсмической активности.

Несмотря на свою экологичность в сравнении с традиционными способами энергодобычи, прогрессивные методы все же не совсем безобидны. Птицы часто попадают в лопасти ветряков, а в радиусе работы солнечных электростанций только в США ежегодно погибает от 38 до 138 тысяч пернатых (точные причины этого явления не установлены).

Традиционные источники энергии

Традиционными называют ресурсы, которые используются давно и широко распространены по всему миру. В основном – невозобновляемые: нефть, природный газ и уголь.

Основной долей мирового электричества мы обязаны именно традиционной энергетике:

  • тепловой,
  • гидроэнергетике,
  • ядерной.

Лидирует в данной тройке теплоэнергетическая отрасль. Она основана на производстве электрического тока из теплоты, полученной при сжигании органического топлива на тепловых электростанциях (ТЭС).

Гидроэлектростанции (ГЭС) используют для получения электричества водные потоки, чаще всего – падающую воду. Чтобы повысить разность уровней воды, на реках строят плотины.

Атомную энергию получают в реакторе путем соединения ядер урана-235 или плутония-239 и нейтрально заряженных частиц. В результате ядерной реакции происходит образование новых нейтронов и осколков деления, столкновение которых приводит к выбросу большого количества тепла.

А дальше все, как на ТЭС: в котлах нагревают воду, горячий пар под давлением подается в турбины и заставляет их крутиться, а они приводят в движение генератор, который преобразует механическую энергию в электрический ток.

парниковые газы атомная станция топливо
Средний срок строительства атомной электростанции – пять лет, а срок работы – около сорока

Также существует технология, которая позволяют получать энергию из отработавшего сырья, что повышает эффективность использования ядерного топлива с 3% до 10%.

Проблемы использования традиционной энергии

Традиционная энергетика сопряжена с рядом проблем:

  • дефицит энергоресурсов,
  • геополитические и социальные риски,
  • угроза экологии.

Кратко рассмотрим каждую проблему.

Первая проблема связана с исчерпаемостью и неравномерным распределением ресурсов. Энергодефицитные государства (к которым Россия не относится) тратят огромные средства на их закупку – это отрицательно влияет на экономику и социальную сферу.

Избыточность ресурсов тоже опасна. Страны, экономика которых построена на их добыче и продаже, менее замотивированы в развитии других перспективных отраслей и зависимы от тенденций в мировой энергетике.

Энергетика и геополитика тесно связаны. Неравномерность распределения энергоресурсов на Земле создает высокие риски для жизнеспособности и государственной безопасности стран, зависящих от сырьевых лидеров, и является частой причиной политической напряженности.

Влияние энергетики на экологию – пожалуй, самая серьезная проблема. Парниковые газы, выбрасываемые в атмосферу традиционными энергетическими объектами, не только загрязняют атмосферу и нарушают озоновый слой. Они меняют состав и кислотность морской воды, замедляют рост растений.

Как можно постепенно переходить на альтернативу

При текущем уровне потребления доказанных запасов нефти и газа человечеству хватит на 40–45 лет. За этот короткий срок мы должны научиться полностью обходиться без традиционного топлива. Это особенно актуально для стран, у которых нет собственных запасов углеводородов.

Россия с ее огромными территориями, разнообразием климатических зон и рельефов обладает высоким потенциалом для перехода на ВИЭ, и начало этому положено:

  • с 2009 года в нашей стране действует программа поддержки развития нетрадиционной энергетики, которая гарантирует инвесторам сектора полный возврат средств и доходность от вложений;
  • только за последние три года построено около 20 ветропарков и более 10 солнечных электростанций;
  • в 2021 году в законодательство внесены поправки, позволяющие физическим лицам устанавливать солнечные панели у себя дома и продавать излишки электроэнергии по договору.

Для обеспечения дальнейшего распространения, функционирования и повышения самостоятельности отрасли, привлечения инвестиций продолжается работа по снижению затрат на оборудование за счет импортозамещения и популяризации «зеленой» энергии.

Татьяна Мищенко
Татьяна Мищенко
Считаю, что сила — в знаниях! С радостью делюсь «фишками» банковских продуктов, которые сделают вашу жизнь лучше.
Баннер