Альтернативные источники энергии. Источники альтернативной энергии


Альтернативные источники энергии

Мы каждый день пользуемся электричеством и воспринимаем горящий свет как само собой разумеющееся явление. Однако энергоресурсы не генерируются самостоятельно, и для их производства государство ежегодно тратит огромное количество финансовых средств. Данный процесс также загрязняет окружающую среду. Учёные стремятся решить эту проблему и одним из самых популярных вариантов являются альтернативные источники энергии, которые стоят дешевле и не причиняют вреда природе.

Количество видов альтернативных источников энергии постоянно увеличивается. Специалисты данной сферы предпринимают попытки создать устройства, которые конвертируют возобновляемые источники энергии в электричество. Это может быть солнечная энергия, ветер, тепло земли или биологическое топливо.

Каждый из источников изучается отдельно и на данный момент было создано несколько отдельных отраслей, которые направлены на развитие и создание более продвинутых устройств преобразования энергии. Возможно, уже очень скоро мы перестанем сжигать уголь или другие ресурсы планеты, а начнём использовать экологические чистые альтернативные источники энергии. Это позволит улучшить состояние окружающей среды и сэкономить огромное количество финансовых средств.

Солнечные батареи – один из самых популярных способов генерации электроэнергии

Индустрия солнечных батарей постоянно расширяется. По оценкам специалистов мощность такого среднестатистического источника электроэнергии каждый год увеличивается в три раза. Это свидетельствует о развитии данной области.

К основному преимуществу солнечной батареи относится экологическая чистота. Солнце не загрязняет природу, и использование панелей для конвертации электроэнергии не способствует созданию парникового эффекта. Если Россия продолжит использовать нефть в качестве основного способа для обеспечения населения электричеством, то этого природного ресурса вряд ли хватит более чем на 50 лет. Если использовать газ, то его хватит на 100 лет, а уголь можно будет жечь ещё 500 лет.

Однако не у каждой страны есть такие большие запасы природных ресурсов. В Великобритании и Франции нефти и газа вряд ли хватит больше чем на три года.

Вернёмся к солнечной энергии – она неисчерпаема и её ресурсами можно пользоваться в дневное время и даже в случае, если небо затянуто облаками. Установленная солнечная батарея обслуживается легко и быстро, а генерация энергии не требует ежедневного участия человека. Данный вид конструкции отличается прочностью и долговечностью. Срок эксплуатации источника энергии данного типа составляет более 25 лет.

В некоторых государствах использование солнечных батарей спонсируется со стороны государства. Например, если гражданин Франции устанавливает у себя дома солнечную батарею, то правительство может вернуть ему до 60% суммы потраченных денег. Многие выражают недовольство, что данный вид альтернативного источника энергии требует больших финансовых затрат. Однако каждый год стоимость таких батарей уменьшается.

Безусловно, ядерная энергия даёт гораздо больше электричества, однако история показывает, что на таких станциях может случиться авария. Если раньше основным препятствием для работы солнечных батарей была непогода, то современные модели «добывают» энергию в дневное время независимо от плотности облаков.

«Плантации» с солнечными батареями занимают много места, но если бы каждый владелец частного дома разместил такой элемент питания на крыше, то потребление энергии из обычного источника сократилось бы во много раз. Постоянное развитие технологии приводит к снижению цены солнечной батареи – сегодня её может позволить себе купить любая семья с постоянным доходом. Подержаный автомобиль стоит дороже, чем солнечная панель. Также многие используют солнечные коллекторы, которые отлично подходят для нагрева воды. Светодиодные фонари на солнечных батарейках уже успели стать трендовыми.

Ветрогенераторы – насколько востребовано данное устройство?

Энергия ветра может быть преобразована в электричество и для этого используют ветрогенераторы. Турбины данного типа имеют привлекательный внешний вид и обладают достаточно высокой эффективностью. Большинство моделей не требуют управления человеком и служат на протяжении долгого времени. Разделяют горизонтальные и вертикальные турбины.

Горизонтальные устройства оснащены флюгером и системой слежения. У вертикальных устройств нет необходимости ориентации на ветер и они отличаются большей надёжностью. Устройство работает даже если скорость ветра низкая — в таких условиях она продолжает производить энергию. Оно характеризуется низким уровнем шума и высокой долговечностью.

Многие специалисты спорят о том, какой вид ветряной турбины лучше. Вертикальные установки менее эффективны, чем горизонтальные – разница составляет в 10%. Преимущества ветрогенератора очевидны:• Ветер есть везде. Это значит, что установка окупится в любом случае, так как она будет производить энергию на постоянной основе.

• Экономия финансовых средств для государства. Если массово внедрить данную технологию, то цена одного кВт снизится до 5 центов.

• Экологическая чистота. Использование этого альтернативного источника энергии не загрязняет атмосферу.

• Занимают мало места. В отличие от солнечной панели, они занимают гораздо меньшую площадь.

• Снижение зависимости от нефти. Этот природный ресурс когда-нибудь кончится и поэтому стоит инвестировать в ветрогенераторы.

Следует отметить, что на данный момент начальная стоимость установки достаточно высокая. Однако её цена будет снижаться по мере развития технологий.

Тепловые насосы – секрет популярности

Тепловой насос очень распространён среди владельцев домашнего хозяйства. Он применяется для отопления помещения. Если описать принцип его действия вкратце, то он конвертирует уличное тепло в «домашнее». Бывают насосы типа грунт-вода, вода-вода, вода-воздух и воздух-воздух. Внутри системы установлен капилляр, конденсатор, испаритель и компрессор. Устройство функционирует за счёт терморегулятора и хладагента, который циркулирует внутри устройства.

Хладагент забирает тепло у испарителя, который в свою очередь добывает тепло из воды, воздуха или почвы. Достоинства теплового насоса:• Экономия денег. Устройство потребляет гораздо меньше электроэнергии, чем обычный котёл.

• Экологичность. Не производит вредные выбросы углекислого газа.

• Безопасная работа. Так как тепловой насос не использует топливо, то он не способен взорваться или загореться.

• Универсальность. С помощью этой системы можно нагревать и остужать воду.

• Надёжность. Вы наверняка удивитесь, но данная система намного надёжнее, чем стандартный котёл газового или электрического типа.

• Долгий срок эксплуатации. Они могут работать на протяжении 30 лет и сохранять работоспособность.

• Комфортное использование. Большинство моделей работают в автоматическом режиме.

Данное устройство стоит дороже, чем обычный котёл. Однако если вы заботитесь об окружающей среде, то это ваш вариант. В любом случае, цена не настолько велика и приобретение теплового насоса может позволить себе любой человек.

Биогаз – хороший способ заботы об окружающей среде

Биогаз состоит из метана и углекислого газа с примесями других газов. Он образуется благодаря активности бактерий, которые обрабатывают биологические отходы. Данный процесс получил название анаэробного сбраживания. После «работы» бактерий эти отходы можно использовать в качестве удобрений.

Этот способ получения энергии имеет хорошую экономическую выгоду. К основным достоинствам этого топлива можно отнести доступность – этот альтернативный источник энергии может позволить себе любой человек. Сырьевая база постоянно пополняется и благодаря этому методу решается один из самых насущных «экологических» вопросов – как расходовать скапливающийся мусор? Единственный недостаток данного вида добычи энергии заключается в том, что он способствует созданию парникового эффекта.

Вышеперечисленные способы добычи электроэнергии уже очень скоро станут применяться в большинстве развитых стран. Они выгодны не только в плане экономии денег, но и актуальны из-за своей экологичности и эффективности.

alternattiveenergy.com

Альтернативная энергетика - это... Что такое Альтернативная энергетика?

Альтернати́вная энерге́тика — совокупность перспективных способов получения энергии, которые распространены не так широко, как традиционные, однако представляют интерес из-за выгодности их использования и, как правило, низком риске причинения вреда окружающей среде.

Направления альтернативной энергетики

Ветроэнергетика

Гелиоэнергетика

Альтернативная гидроэнергетика

  • Приливные электростанции
  • Волновые электростанции
  • Мини и микро ГЭС (устанавливаются в основном на малых реках)
  • Водопадные электростанции
  • Аэро ГЭС[1][2] (конденсация/сбор водяного пара из атмосферы и гидравлический напор 2-3 км)

Геотермальная энергетика

  • Тепловые электростанции (принцип отбора высокотемпературных грунтовых вод и использования их в цикле)
  • Грунтовые теплообменники (принцип отбора тепла от грунта посредством теплообмена)

Космическая энергетика

Получение электроэнергии в фотоэлектрических элементах, расположенных на орбите Земли. Электроэнергия будет передаваться на землю в форме микроволнового излучения[3]. Может способствовать глобальному потеплению.

Водородная энергетика и сероводородная энергетика

  • Водородные двигатели (для получения механической энергии)
  • Топливные элементы (для получения электричества)
  • Биоводород
  • На сегодняшний день для производства водорода требуется больше энергии, чем возможно получить при его использовании, поэтому считать его источником энергии нельзя. Он является лишь средством хранения и доставки энергии.

Квантовая энергетика

Энергетика, основанная на использовании предполагаемых квантов пространства-времени (квантон) и сверхсильного электромагнитного взаимодействия[4].

Управляемый термоядерный синтез

Распределённое производство энергии

Новая тенденция в энергетике, связанная с производством тепловой и электрической энергии.

Альтернативный источник энергии

Источники энергии — встречающиеся в природе вещества и процессы, которые позволяют человеку получить необходимую для существования энергию[5]] Альтернативный источник энергии — заменяет собой традиционные источники энергии, функционирующие на нефти, добываемом природном газе и угле. Цель поиска альтернативных источников энергии — потребность получать её из энергии возобновляемых или практически неисчерпаемых природных ресурсов и явлений. Во внимание может браться также экологичность и экономичность.

Классификация источников

Перспективы

На возобновляемые (альтернативные) источники энергии приходится всего около 5 % мировой выработки электроэнергии в 2010г.(без ГЭС)[6]. Речь идет прежде всего о геотермальных электростанциях (ГеоТЭС), которые вырабатывают немалую часть электроэнергии в странах Центральной Америки, на Филиппинах, в Исландии; Исландия также являет собой пример страны, где термальные воды широко используются для обогрева, отопления.

Приливные электростанции (ПЭС) пока имеются лишь в нескольких странах — Франции, Великобритании, Канаде, России, Индии, Китае.

Солнечные электростанции (СЭС) работают более чем в 30 странах.

В последнее время многие страны расширяют использование ветроэнергетических установок (ВЭУ). Больше всего их в странах Западной Европы (Дания, ФРГ, Великобритания, Нидерланды), в США, в Индии, Китае. Дания получает 25 % энергии из ветра[7]

В качестве топлива в Бразилии и других странах все чаще используют этиловый спирт.

Перспективы использования возобновляемых источников энергии связаны с их экологической чистотой, низкой стоимостью эксплуатации и ожидаемым топливным дефицитом в традиционной энергетике.

По оценкам Европейской комиссии к 2020 году в странах Евросоюза в индустрии возобновляемой энергетики будет создано 2,8 миллионов рабочих мест. Индустрия возобновляемой энергетики будет создавать 1,1 % ВВП[8].

Россия может получать 10 % энергии из ветра[7]

По сравнению с США и странами ЕС использование возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в России находится на низком уровне. Сложившуюся ситуацию можно объяснить доступностью традиционных ископаемых энергоносителей, а также слабой озабоченностью экологической обстановкой в стране властей, бизнеса и населения. Один из основных барьеров для строительства крупных электростанций на ВИЭ — отсутствие положения о стимулирующем тарифе, по которому государство покупало бы электроэнергию, производимую на основе ВИЭ (feed-in tariff)[9].

Инвестиции

Согласно отчёту ООН, в 2008 году во всём мире было инвестировано $140 млрд в проекты, связанные с альтернативной энергетикой, тогда как в производство угля и нефти было инвестировано $110 млрд.

Во всём мире в 2008 году инвестировали $51,8 млрд в ветроэнергетику, $33,5 млрд в солнечную энергетику и $16,9 млрд в биотопливо. Страны Европы в 2008 году инвестировали в альтернативную энергетику $50 млрд, страны Америки — $30 млрд, Китай — $15,6 млрд, Индия — $4,1 млрд[10].

Распространение

В мае 2009 года 13 % электроэнергии в США были произведены из возобновляемых источников энергии. 9,4 % электроэнергии было выработано на гидроэлектростанциях, около 1,8 % были получены из энергии ветра, 1,3 % из биомассы, 0,4 % из геотермальных источников и 0,3 % от энергии солнца[11].

В Австралии в 2009 году 8 % электроэнергии вырабатывается из возобновляемых источников[12]. В 2010 году альтернативная энергия (не считая гидроэнергии) составляла 4,9% всей потребляемой человечеством энергии.В том числе для отопления и нагрева воды (биомасса, солнечный и геотермальный нагрев воды и отопление) 3,3%; биогорючее 0,7%; производство электроэнергии (ветровые, солнечные, геотермальные электростанции и биомасса в ТЕС) 0,9%.[6]

См. также

Примечания

Ссылки

Литература

dic.academic.ru

Альтернативные источники энергии

С каждым годом себестоимость инновационных технологий, направленных на поддержание и развитие ключевых отраслей традиционной энергетической промышленности, становится все выше. Стратегические запасы ресурсов (нефтепродукты, каменный уголь, «голубое» топливо и др.) не вечны, и наступит момент, когда они полностью иссякнут. В России запасы каменного угля достигнут критической отметки уже через 50-60 лет. Поэтому сегодня «на повестке дня» лежат важные вопросы, связанные с решением глобальных проблем добычи энергоресурсов и рациональным использованием природных недр. При этом первостепенной задачей является предотвращение мирового энергетического кризиса на земле. Именно поэтому дешевая энергия из альтернативных источников стала объектом повышенного внимания всех ученых, и перспективы развития в данном направлении весьма привлекательны.

Потребность в энергии неуклонно растет. Вызвано это не только стремительным развитием промышленного сектора и расширением производственных мощностей, но и приростом населения. Согласно проведенным демографическим исследованиям, к 2025 году на планете будет жить 10 млрд человек. Эта цифра вызывает опасение, поскольку для удовлетворения нужд всего земного населения потребуется увеличить объемы добычи нефти, угля и газа. По этой причине энергетики и экологи видят выход из этой ситуации исключительно в поисках и использовании альтернативных источников энергии. Это позволит сохранить остатки полезных ископаемых и остановить начало глобальной экологической катастрофы на Земле.

Коротко о самом главном

Что такое альтернативная энергетика? Этот термин подразумевает комплекс наиболее доступных и передовых методов получения энергии. Сегодня альтернативные виды энергии распространены недостаточно широко, по сравнению с традиционными ресурсами, но они представляют огромный интерес, так как позволяют минимизировать причинение вреда экосистеме планеты. Использование электростанций, которые работают на ядерном топливе, — очень опасно. И явным тому доказательством является чернобыльская катастрофа в 1986 году, а также радиационная авария на АЭС Фукусима-1, которая произошла в 2011 году. Поэтому природные источники энергии более привлекательны и безопасны для экологии.

Альтернативный источник энергии — определенные устройства (механизмы, приборы) или конкретные способы, которые применяются с целью получения электрической энергии, способной полноценно заменить традиционные энергоресурсы, добываемые из недр земли. Существуют различные виды альтернативных источников энергии. Их классифицируют на отдельные группы:

  • энергия солнца;
  • гидроэнергетика;
  • ветроэнергетика;
  • энергия земли.

Западные страны повсеместно практикуют сегодня «опережающее развитие энергетической промышленности», что подразумевает строительство новых промышленных объектов и даже целых городов только после того, как рядом будут созданы благоприятные энергетические условия для развития инфраструктуры. Поскольку полезные ископаемые давно уже на исходе, то широкое применение находят именно источники альтернативной энергии. Подробнее об основных видах «зеленых» энергоресурсов читайте дальше.

Солнечная энергия

Ученые провели исследования, результаты которых показали, что суммарное количество всей полезной энергии от солнца, попадающей на поверхность планеты, в 5–6 раз больше всего энергетического потенциала в мире, полученного от применения традиционных органических ресурсов. По предварительным прогнозам, к началу 2050 года солнечная электроэнергетика будет составлять 23-25% от общего количества потребляемых энергетических ресурсов, в том числе и альтернативных. Очевидными преимуществами таких энергетических установок является компактность, экологичность и бесшумность. Но без недостатков не обошлось — в процессе производства солнечных батарей используются токсичные компоненты, что вызывает некоторые трудности с их последующей утилизацией.

Преобразование солнечной энергии в электрическую происходит, благодаря использованию термодинамических и фотоэлектрических методов. В последнем случае применяют специальные фотоэлементы, которые трансформируют световые кванты в электрический ток. Если вас интересует альтернативная энергия своими руками, то солнечные батареи легко сделать в домашних условиях, используя для этого готовые поликристаллические или монокристаллические элементы. Можно пойти другим путем — сделать солнечные батареи из транзисторов и диодов, но такой способ требует больших трудозатрат, а сами элементы обладают низким КПД. На рынке сегодня можно встретить более современные технологии:

  • солнечные батареи;
  • наноантенны;
  • солнечная черепица;
  • солнечные станции.

Передовой технологией в сфере альтернативной энергетики считается создание полностью автономных фотоэлектрических электростанций, использующих фотоэлементы на кремниевой основе. При помощи данной научной разработки появилась возможность преобразовывать прямую и рассеянную солнечную радиацию в электроэнергию. КПД при этом сохраняется на уровне 12-15%. Но даже более простые по конструкции энергетические системы способны заменить керосиновые лампы, свечи и аккумуляторные батареи, поэтому их применение вполне оправданно. В частном секторе также широко используются солнечные коллекторы для нагрева воды.

Ветроэнергетика

В списке самых доступных и недорогих источников альтернативной энергетики на втором месте находится энергия ветра. Принцип действия ветрогенератора заключается в запуске ветряного колеса при помощи силы ветра, благодаря чему полученная энергия передается на ротор электрогенератора. При расположении этих установок в степных районах, где рельеф местности не создает «помех» для движения воздушных масс, возможно обеспечить беспрерывное энергоснабжение домов или производственных объектов малой мощности.

К недостаткам технологии относят непостоянство стихии и низкий КПД при эксплуатации единичного ветрогенератора. Если вы ищите альтернативные источники энергии для частного дома, то использовать ветрогенераторы нецелесообразно, поскольку они производят много шума, и это доставляет определенный дискомфорт для проживания людей поблизости с установками. Самыми распространенными способами получения электроэнергии являются:

  • ветряные электростанции;
  • ветрогенераторы;
  • безлопастные турбины.

Энергия ветра очень велика. По предварительным подсчетам, проведенным метеорологами, стратегические запасы воздушной энергии составляют порядка 130–150 трлн кВт/ч ежегодно. При этом «ветряная» альтернативная энергетика и экология планеты — понятия очень близкие. Электроэнергию, необходимую для бытовых и промышленных нужд, можно получать, не засоряя атмосферу ядовитыми отходами. Энергия ветра доступна для повсеместного использования, но непредсказуема: она рассеивается в пространстве и не имеет постоянного вектора движения, что усложняет ее аккумуляцию. Иногда сильные порывы ветра попросту выводят из строя элементы конструкции ветряков, а ремонт оборудования обходится дорого. Несмотря на это, ветроэнергетика активно развивается. В западных европейских странах альтернативные источники энергии давно пользуются широкой популярностью. Только при помощи ветра там получают 2500 МВт электроэнергии.

В 2008 году суммарная мощность ветряных электростанций и ветрогенераторов во всем мире составила 110 гигаватт, что в 6 раз больше, по сравнению с показателями 2000 года. Главным препятствием для массового строительства ветряков является недостаток свободных площадей (без деревьев, гор и других естественных преград), удаленных от жилых районов.

Гидроэнергетика

На планете сосредоточены колоссальные запасы воды — более 70% земной поверхности, и люди давно начали использовать этот энергетический потенциал для собственных нужд. Уровень воды на побережьях морей на протяжении 24 часов меняется трижды. Эти колебания больше всего ощутимы в устьях рек, которые впадают в море, и заливах. Древнегреческие мыслители объясняли перепады уровня воды «капризами» Посейдона. И только в 18 столетии Ньютон выдвинул гипотезу, что массы воды движутся, благодаря силе притяжения небесных тел. Амплитуда приливов в различных местах Земли неодинакова и составляет 5–20 метров. Сегодня наибольшее распространение получили альтернативные источники электроэнергии, работа которых построена на преобразовании волновой и приливной энергии водных масс.

Еще в 1935 году российский ученый Константин Циолковский впервые предложил получать электроэнергию, используя для этого морские волны. Однако в процессе реализации этой идеи возникли определенные трудности. Первые волновые энергетические станции, которые вырабатывали электроэнергию из кинетической энергии морских волн, появились в 2008 году. Суммарный потенциал таких установок оценивается в 2,5 млн Мвт. В основе их работы лежит использование в открытом океане специальных поплавков, которые расположены на небольшой глубине и поглощают колебания волн. Однако плюсы и минусы альтернативных источников энергии в области волновой гидроэнергетики пока изучены слабо, что делает эту технологию менее популярной на фоне других доступных вариантов.

В 1968 году в России запустили в эксплуатацию приливную электростанцию (ПЭС), которая для получения электроэнергии использует силу приливов (кинетическую энергию вращения планеты). Во Франции такая электростанция действует с 1966 года. Турбины приводятся в действие за счет движения воды из морского залива в специальный бассейн и обратно. ПЭС обладает очевидным достоинствами, по сравнению с традиционными тепловыми электростанциями, которые работают за счет сжигания нефтепродуктов и каменного угля.

Геотермальная энергия

Некоторые традиционные и альтернативные источники энергии имеют сходство по способу получения. Например, геотермальные энергоресурсы тоже добывают из недр земли. Однако при этом не страдает экология планеты. В глубинах нашей планеты сосредоточено колоссальное количество тепловой энергии, которую можно использовать во благо всего человечества. Природная энергия Земли применяется по-разному: одни источники служат основой для организации автономного теплоснабжения, другие — для получения электроэнергии. В конце 1994 года в Америке было запущено в эксплуатацию более 300 блоков геотермических станций, большая часть которых расположена в долинах гейзеров.

Основными достоинствами данной технологии являются неисчерпаемость ресурсов и полная независимость от атмосферных условий. Но имеются и недостатки. Отработанные термальные воды содержат в своем составе токсичные химические соединения, поэтому сбрасывать их в поверхностные водоемы нельзя — приходится закачивать обратно под землю. Сейсмологи и вовсе против геотермальной энергетики, поскольку уверены, что эти «неприродные» процессы способны спровоцировать землетрясения.

Необычные источники энергии

В Японии недавно начали испытывать методы градиентной энергетики. Для производства электроэнергии используется разница температур морской воды. Например, на небольших глубинах температура составляет порядка 5–6℃, тогда как ближе к поверхности вода прогревается до 22—25 градусов. А поскольку разница глубин при таком температурном перепаде относительно небольшая, то в техническом плане нет серьезных ограничений для реализации этой уникальной задумки. Данная технология больше подходит для прибрежных районов и островов, для которых дешевая энергия крайне важна.

В качестве альтернативы традиционным горючим ископаемым предприимчивые ученые даже решили использовать океанских медуз. Интерес представляют не сами морские обитатели, а содержащийся в них люминесцентный белок, благодаря которому медузы светятся зеленым цветом. Исследования показали, что после кратковременного облучения ультрафиолетовыми лучами протеин начинает излучать электроны, трансформируя их в электрический ток. Но в масштабах планеты данная технология пока не применима.

Альтернативные источники энергии для дома — тема весьма интересная и заслуживает всестороннего рассмотрения. Возможность жить полностью автономно привлекает внимание миллионов людей на планете. Самыми востребованными в жилом секторе признаны методы получения электроэнергии из ветра и солнца, но и другие варианты со временем могут стать ключевыми в энергетической отрасли. Уже сегодня можно встретить необычные технологии, которые пригодны для индивидуального пользования: ветряные турбины на прицепе, мини-электростанции на основе воздушного змея, стеклянные шары для аккумуляции солнечных энергоресурсов… Постоянное развитие альтернативных отраслей энергетики позволит нам сохранить экологию на земле и снизить себестоимость электроэнергии.

earthgenerator.ru