Energie alternativă pentru ultimul deceniu. Exemple de utilizare a energiei regenerabile

Dietele– ceea ce se obține din surse reîntregibile sau inepuizabile. Datorită naturii ciclice a proceselor care au loc în natură, unele surse sunt completate în timpul trecerii ciclu complet, ceea ce le permite să fie utilizate în mod regulat în industria energetică. Altele sunt complet inepuizabile, ceea ce are un efect pozitiv asupra disponibilității lor la scară globală.

Care sunt sursele de energie?

Sursele sunt împărțite în două tipuri principale:

• neregenerabile;
• regenerabile.

Primele includ combustibilii fosili care, atunci când sunt extrași și consumați, nu sunt reumpleți de natură. Pe în acest moment ele reprezintă ¾ din producția și consumul total de energie. Printre acestea se numără petrolul, gazele, cărbunele. Pentru energiile regenerabile, se folosește de obicei abrevierea RES. Se caracterizează prin reproducere datorită proceselor naturale formate ca urmare a acțiunii următoarelor fenomene: strălucirea soarelui, ciclul apei, gravitația, vântul.

Diferența față de surse alternative

Sursele alternative includ energii regenerabile și alte energii nefosile: hidrogen, energie de fisiune. Scopul este de a căuta noi modalități de obținere a energiei care să înlocuiască tipurile tradiționale. Dezvoltarea de noi metode de producție se realizează cu scopul de a obține altele mai profitabile în timpul funcționării și mai puțin dăunătoare mediului. Energiile regenerabile îndeplinesc ambele cerințe.

Clasificare detaliată și tipuri de surse de energie regenerabilă

Sursele de energie netradiționale sunt grupate după două criterii:

• fenomen.

Prima clasificare este rar folosită din cauza aplicabilității practice scăzute, conține trei surse:

• mecanic;
• chimic;
• termic.

A doua clasificare împarte sursele regenerabile după fenomene:

• Soare;
• vânt;
• apă;
• căldura pământului;
• biocombustibil.

Energia din lumina soarelui

Panouri solare în Europa

Lumina soarelui ocupă o poziție de lider în rândul surselor regenerabile. Pentru extragerea energiei se folosesc panouri pe care se concentrează razele solare. După aceasta, încălzirea și producția ulterioară are loc datorită interacțiunii elementelor panoului: bor și fosfor.

Panourile pot fi instalate pe clădiri rezidențiale, vehicule și, de asemenea, pot forma centrale solare cu drepturi depline. O serie de parametri sunt importanți pentru amplasarea panourilor: înălțimea, clima, poziția soarelui. Energia rezultată este folosită pentru a genera energie electrică, încălzire și încălzire a apei. Ponderea globală a energiei solare este de 1,3% – 301 GWh.

Printre dezavantajele tehnologiei se numără costul ridicat și eficiența scăzută (până la 20%), ceea ce duce la fezabilitatea economică scăzută a utilizării panourilor solare.

Energia eoliană

Un alt fenomen folosit pe scară largă ca sursă este vântul. Apare din cauza diferenței de presiune din atmosferă și are potențial cinetic. Acesta este utilizat în exploatarea centralelor eoliene (WPP) - turnuri cu pale rotative.

Baza turnului poate fi staționară sau plutitoare. Dezvoltarea celor plutitoare se datorează faptului că locația optimă pentru instalarea turbinelor eoliene este zona de coastă la 10-12 kilometri de coastă. Cele staționare sunt amplasate în mare, dacă adâncimea și topografia de fund o permit, pe teren plat.

Principalul dezavantaj al vântului este instabilitatea acestuia. Pentru a evita acest factor, inginerii analizează în prealabil locația propusă a turbinei eoliene, ținând cont de puterea și direcția vântului. Ponderea globală a energiei eoliene este de 2,6% – 600 GWh.

Folosind energia apei

Ceea ce este caracteristic apei este că mai multe dintre proprietățile sale sunt folosite pentru a produce energie. Presiunea este utilizată pentru exploatarea centralelor hidroelectrice - cea mai comună metodă. Metodele mai puțin obișnuite sunt legate de maree, valuri, curenți, diferențe de temperatură la suprafață și adâncime.

Apa este o sursă regenerabilă, reprezentând ¾ din volum. Dintre toate sursele, energia hidroelectrică oferă aproximativ 15%. Ciclul apei în natură asigură stabilitatea energetică.

Centrală hidroelectrică din Rusia

Energia curgerii apei

Principala sursă de hidroenergie este presiunea. În acest scop, se construiesc centrale hidroelectrice (CHP) pentru a bloca albiile râurilor. Rezervoarele rezultate și diferența de niveluri ale apei creează o presiune care rotește turbinele, din care generatoarele generează energie electrică. Centralele hidroelectrice sunt baraje și implică schimbări locale: blocarea accesului la zonele de depunere a icrelor, inundarea teritoriului și crearea de noi habitate pentru păsările de apă. La centralele hidroelectrice, este posibil să se regleze nivelul de alimentare cu apă și producția de energie.

Hidroenergia asigură 16% din producția globală de energie, care este de 25 mii TWh. De exemplu, oferă Paraguayului 100% din energia sa generată. Producția anuală a centralei hidroelectrice din China Three Gorges este de 98 TWh - aceasta este cea mai puternică centrală hidroelectrică din lume.

Energia fluxurilor și refluxului

Datorită gravitației Lunii și Soarelui, pe Pământ există fenomenul fluxului și refluxului mareelor. În timpul mareei înalte, nivelul apei crește prin analogie cu acțiunea unei centrale hidroelectrice, energia poate fi generată în timpul valului scăzut. În acest scop, în zonele de coastă sunt construite centrale mareomotrice (TPP) cu generatoare și unități de pompare. Acestea din urmă sunt necesare în perioada în care nu există fluxuri și reflux. Astfel de centrale electrice nu sunt obișnuite din cauza costului ridicat de construcție și a instabilității funcționării.

Energia potențială a valurilor

Folosind o schemă similară, energia este extrasă din mișcările valurilor. Proiectarea centralelor cu val, constând din pistoane plasate în compartimente speciale, se numește „ șarpele de mare" În interiorul lor se află generatoare și motoare hidraulice. Când undele trec, energia cinetică este transformată în energie electrică datorită oscilațiilor undelor. Dezavantajul sistemului este instabilitatea acestuia la furtuni.

Parte din proiectul centralei valurilor (Soci)

Gradientul de energie al temperaturii oceanului

Apa are temperaturi diferite la suprafață și în adâncime, ceea ce vă permite să generați energie. În acest scop, se dezvoltă stații geotermale, pentru care se selectează o locație adecvată în ocean. Pentru a funcționa, este utilizată în mod activ radiația solară, care formează temperatura suprafeței apei.

Energia geotermală din interiorul Pământului

Stație geotermală din Islanda

Adâncimile pământului conțin o cantitate uriașă de energie, care ea însăși, în unele locuri, izbucnește sub formă de gheizere și vulcani. Emisiile de abur și apă de la gheizere sunt utilizate pentru exploatarea centralelor termice geotermale (GEP). Pentru a accesa sursele, se forează puțuri până la adâncimea pământului până la un kilometru și jumătate.. Apa este furnizată pentru încălzire sau folosită pentru a genera energie.

Acest tip de producție de energie este stabil și, de exemplu, în Islanda furnizează un sfert din toată energia electrică. Centralele geotermale sunt răspândite în principal în zonele cu vulcani și izvoare termale. Pe lângă Islanda, ponderea este mare (mai mult de 10%) în următoarele țări: Filipine, El Salvador, Costa Rica, Kenya, Noua Zeelandă, Nicaragua.

Bioenergie și biocombustibili

Două concepte strâns legate între ele sunt bioenergia și biocombustibilii. Biocombustibilul în acest caz este o sursă de energie. Combustibilul se referă la materiile prime obținute din prelucrarea deșeurilor biologice de vii sau origine vegetală: etanol, metanol, biodiesel.

Biocombustibilii aparțin uneia dintre cele trei generații:

Brazilia ocupă un loc lider în producția și consumul de biocombustibili, reprezentând până la 45% din volumul mondial.

Avantajele și dezavantajele utilizării surselor de energie regenerabilă

RES este redusă influență negativă asupra mediului, constând în efect de seră, datorat energiei regenerabile natural resurse. Ca și alte sectoare ale economiei, sectorul energetic are nevoie de diversificare pentru a evita dependența de un tip de materie primă.

Printre factorii negativi, iese în prim-plan costul implementării infrastructurii, care afectează semnificativ costul final al energiei. Multe tipuri de surse regenerabile de energie sunt instabile și nu pot satisface în mod regulat cererea în volumul necesar.

Aplicație în Rusia modernă

Petrolul și gazele joacă un rol principal în sistemul energetic al Rusiei, furnizând 75% din consumul țării. Alte 15% provin din cărbune, doar 10% provin din surse regenerabile de energie și energie nucleară. Grad înalt disponibilitatea resurselor energetice face ca industria să fie mai puțin susceptibilă la modificări ale balanței curente. Rusia are rezerve semnificative atât de resurse regenerabile, cât și de resurse neregenerabile.

Din sursele regenerabile, două treimi sunt hidroenergetice. Alte specii sunt reprezentate la scară mică în diferite regiuni tari:

Tendințele globale în utilizarea surselor regenerabile

Din secolul 21, lumea a experimentat creștere rapidă generarea de energie din surse regenerabile:

• energia eoliană a crescut de 22 de ori în 13 ani;
• Energia solară a crescut de 430 de ori în 10 ani.

Unele regiuni au adoptat programe guvernamentale menite să crească ponderea energiei obținute din surse regenerabile la 75-100%. De asemenea, inițiativa vine de la cele mai mari corporații care doresc să obțină 100% din surse regenerabile de energie: IKEA, Apple, Google.

Necesitatea introducerii surselor regenerabile de energie

Tipurile de energie netradiționale sunt menite să le înlocuiască pe cele existente, ale căror resurse sunt limitate. Introducerea în timp util a surselor de energie regenerabilă va ajuta la evitarea unei crize energetice, probleme de mediu pe planetă. Unele țări își pot acoperi pe deplin nevoile cu surse de energie regenerabilă: Scoția, Irlanda, Danemarca. Din cauza naturii instabile a surselor, acest lucru nu are loc în mod regulat.

Statistici și prognoze

Previziunile diverșilor experți cu privire la utilizarea surselor regenerabile sunt ajustate în mod regulat. Corecția este asociată cu dezvoltarea atât a metodelor neconvenționale, cât și a celor tradiționale. Concomitent cu descoperirea de noi metode de producere a energiei și îmbunătățirea metodelor, noi zăcăminte de petrol și gaze sunt dezvoltate și puse în funcțiune. Potrivit unei prognoze, până în 2040, sursele de energie regenerabilă vor reprezenta până la jumătate din producția de energie la nivel mondial.

Țări lider în utilizarea surselor de energie regenerabilă

Casa cu panou solar in SUA

Printre liderii în utilizarea surselor de energie regenerabilă se numără atât puterile mondiale, cât și țările mici. Printre puterile mondiale, liderii sunt SUA și China. Conducerea lor este exprimată mai degrabă în termeni cantitativi decât proporționali. Printre țările mici se numără cele care se asigură integral sau în mare parte din surse regenerabile de energie: Islanda, Danemarca, Uruguay, Costa Rica, Nicaragua. Ponderea este mare în țările dezvoltate: Marea Britanie și Germania.

Surse regenerabile ale viitorului

Un exemplu izbitor printre sursele regenerabile binecunoscute ale viitorului este hidrogenul. Elementul este deja utilizat activ în combustibilul pentru rachete. Sunt în curs de dezvoltare pentru el aplicare largăîn transport. Hidrogenul în sine nu are emisii nocive în atmosferă, dar în forma sa pură nu este utilizat în mod activ din cauza inflamabilității la contactul cu aerul și a uzurii elementelor motorului în timpul interacțiunii.

Perspective pentru sursele regenerabile de energie

Exemplele Rusiei și Germaniei în ceea ce privește costul producției de energie arată motivul pentru care sursele regenerabile reprezintă o pondere mai mică față de cele neregenerabile:

Sursă	Costul de 1 kW/h în Rusia (rub.)	Costul de 1 kW/h în Germania (euro)
Cărbune, petrol, gaz	0,22-0,35	0,03-0,05
Nuclear	0,20-0,50	0,03
Apă	0,15-0,20	0,04
Vânt	0,30-0,90	0,09
Soare	0,35-1,50	0,54

Resursele epuizabile sunt sursa cea mai dezvoltată. Din punct de vedere al indicatorilor economici, doar hidroenergetica și energia nucleară concurează. Costul celor regenerabile este de câteva ori mai mare.

Sursele de energie regenerabilă cu tehnologiile lor de producție și aplicare sunt recunoscute de comunitatea globală ca un combustibil alternativ ca urmare a poluării combustibililor fosili.

Cuvântul „regenerabile” înseamnă că nu se bazează pe surse limitate în cantitate, se bazează pe Soarele practic inepuizabil.

În toate cazurile, energia este uriașă, dar este distribuită pe teritoriu și este instabilă, prin urmare, practic, costul este scump.

Din păcate, acest lucru face ca majoritatea surselor de energie regenerabilă să fie neeconomice pentru proiectele de anvergură, cu excepția hidroenergiei, unde natura a concentrat resursele de energie regenerabilă. Hidroenergia are multe caracteristici atractive și valoroase, dar legile fizicii sunt inexorabile.

Resursele regenerabile includ

Hidroenergie

Energia hidroelectrică (HPP pe scurt) este o sursă de energie regenerabilă bine stabilită și fiabilă, care furnizează cea mai mare parte a energiei electrice în țările muntoase precum Norvegia și Elveția.

Cu toate acestea, la nivel mondial există o limită a numărului de munți potriviți și nu reușește să furnizeze mai mult de aproximativ trei procente din necesarul de energie al lumii.

Energia electrică produsă la hidrocentrale trebuie să fie transmisă pe distanțe mari, iar liniile electrice trebuie să aibă pierderi reduse.

Sursele de energie regenerabilă sunt relativ sigure, cu o rată a mortalității de aproximativ patru accidente la o mie de megawați. Barajele care rețin apă trebuie să fie fiabile și să nu prezinte un pericol dacă sunt distruse. Cu toate acestea, se întâmplă uneori, mai ales la un baraj de pământ, ca apa să înceapă să se scurgă prin canale mici, slăbind treptat barajul până la rupere. Zidul de apă mătură apoi totul în cale. Din 1969, peste opt baraje s-au cedat, cu un număr mediu de morți de peste 200 de persoane. Lacurile din apropierea barajului oferă habitat pentru animale sălbatice și pot fi populare pentru oameni. Cu toate acestea, în perioadele de secetă, nivelul apei scade și oferă dâre urâte de noroi. În plus, aceste lacuri pot distruge văi pitorești cu sate și terenuri agricole valoroase.

Vânt

Dintre celelalte surse de energie regenerabilă, vântul este cea mai promițătoare. Morile de vânt au fost folosite din cele mai vechi timpuri, iar generatoarele eoliene sunt acum o vedere comună în zonele rurale. Au mai multe dezavantaje, însă, principalul este că vântul nu este constant și puterea de ieșire fluctuează. Când vântul bate, oscilațiile cresc deoarece puterea de ieșire este proporțională cu cubul vitezei vântului. Aceasta înseamnă că energia este disponibilă doar într-o gamă limitată de viteze ale vântului, când viteza este scăzută, se produce foarte puțină energie. În acel moment, dacă există un uragan, atunci limita de siguranță este depășită și trebuie evitate pagubele catastrofale.

Resursele eoliene generale, în general, nu satisfac toate nevoile noastre de energie și nu pot fi întotdeauna realizate din cauza costurilor ridicate (de două sau de trei ori mai scumpe decât energia pe bază de cărbune), a nefiabilității și a cantității mari de teren necesare. Cu toate acestea, poate aduce o contribuție utilă dacă costurile pot fi reduse semnificativ.

Energia eoliană este surprinzător de periculoasă, cu cinci accidente la o mie de megawați. Acest lucru se datorează numărului mare de turbine, care sunt inevitabil periculoase. În plus, există pericole în timpul construcției și întreținerii.

Impactul asupra mediului al turbinelor eoliene este din ce în ce mai recunoscut. Acestea trebuie să fie construite în poziții deschise unde pot fi văzute de mulți kilometri în jur. Ei emit un bâzâit persistent pe care oamenii care locuiesc în apropiere îl consideră intolerabil. Adesea oamenii care s-au mutat pentru liniște sufletească sunt nevoiți să părăsească un loc cu parcuri eoliene. Parcurile eoliene pot fi construite de-a lungul coastei, dar acest lucru crește costul și poate reprezenta un pericol pentru transportul maritim.

În ciuda eforturilor intense de-a lungul anilor, sursele de energie regenerabilă sub formă de vânt sunt încă neprofitabile și, în majoritatea cazurilor, se bazează pe subvenții guvernamentale masive. Cercetările sunt în desfășurare pentru a depăși aceste dificultăți, dar nu este încă înțelept să instalați turbine eoliene la scară largă.

Împotriva energiei eoliene, se argumentează uneori că palele ucid un număr mare de păsări, estimat la aproximativ 70.000 pe an în Statele Unite. Această cifră corespunde numărului de păsări ucise de mașini pe autostrăzi.

Tidal

Unele estuare ale râurilor se formează astfel încât să fie expuse la maree înaltă. Când valul este mare apa de mare vine la o anumită distanță de mare. La reflux, apa curge din nou în mare. Acest flux de apă poate învârti turbinele și poate genera electricitate. Un astfel de dispozitiv funcționează în estuarul La Rance din Franța de mulți ani producând 65MW. Aceasta este o sursă de încredere, deși perioadele de vârf variază în funcție de Lună și Soare, astfel încât electricitatea nu este întotdeauna disponibilă atunci când este nevoie.

Costul de producție este de aproximativ dublu față de cel al unei centrale electrice convenționale. Acest lucru este practic fezabil, dar nu este deloc atractiv pentru viitor.

Val

Resursele regenerabile, cum ar fi utilizarea valurilor, sunt uriașe, dar greu de concentrat. Au fost construite mai multe dispozitive pentru a face acest lucru, dar rezultatul nu este rentabil.

Un astfel de dispozitiv, care costă peste milioane de dolari în Marea Britanie, are o putere de 75 kW, suficientă pentru doar 25 de încălzitoare electrice de interior.

Pericolul este că pot apărea valuri uriașe la cheremul furtunii, care pot distruge echipamentele în câteva minute.

Solar

Soarele emite energie către pământ în medie aproximativ 200 de wați pe metru pătrat deci este o resursă regenerabilă pe care o primim proporțional cu suprafața. Se estimează că satisfacerea nevoilor energetice a patru case ar necesita un colector de dimensiunea unui radiotelescop mare. Lumina soarelui poate fi folosită direct pentru a încălzi apa care circulă în țevile de pe acoperiș. Acest proces este rezonabil din punct de vedere economic și utilizat pe scară largă. Cu toate acestea, trebuie să existe o sursă suplimentară de combustibil atunci când soarele nu strălucește. Puteți concentra razele soarelui asupra unui cazan de sute de oglinzi. Producția de abur poate fi folosită pentru a antrena turbine mici pentru a genera energie electrică. Dezavantajul este ca oglinzile trebuie rotite constant de servomecanisme scumpe pentru a concentra razele solare asupra cazanului. Deci tot acest proces este neprofitabil.

Electricitatea poate fi generată și cu ajutorul celulelor fotovoltaice. Este destul de costisitor să produci electricitate la tensiunea necesară. Acest lucru nu este economic pentru producția la scară largă, dar este foarte util pentru generarea de energie în aplicații în care alte surse nu sunt posibile sau practice, cum ar fi sateliții sau semafoarele din zone îndepărtate.

Astfel, resursele regenerabile sub formă de raze solare au mici aplicații care, fără îndoială, vor fi dezvoltate pentru a reduce costul celulelor fotovoltaice. Nu este încă o sursă practică de energie regenerabilă economică pentru nevoile de bază.

În unele locuri, apa fierbinte iese din pământ. Poate fi folosit ca resursă regenerabilă, dar la scară mică în foarte puține locuri. În alte locuri, puteți să forați două puțuri din apropiere și apoi să pompați apa acolo unde este fierbinte și să o extrageți dintr-o altă țeavă. După ce trece prin stânci, apa se încălzește și aceasta este o sursă de energie regenerabilă. Cu toate acestea, dacă căldura este aproape și rapid folosită în partea de sus, atunci numai atunci există vreun beneficiu.

Testele arată că acest proces este complet neprofitabil.

Costul producerii energiei

În societatea noastră, prețul resurselor și costurile de producție sunt critice. Chiar și o mică diferență de preț este suficientă pentru ca o resursă regenerabilă să prevaleze asupra alteia. În cazul surselor de energie regenerabilă situația este mai complexă deoarece alegerea depinde de cântărirea avantajelor și dezavantajelor fiecărei surse. Acest lucru este dificil, deoarece acestea sunt adesea incomensurabile: cât, de exemplu, suntem dispuși să plătim pentru siguranță sporită sau pentru reducerea impactului asupra mediului? În cele din urmă, este imposibil de estimat costul perturbării mediului, de exemplu, din cauza încălzirii globale și a schimbărilor climatice. Această cheltuială ar putea fi cea mai mare dintre toate.

Se spune uneori că cercetarea va îmbunătăți sursele existente și, prin urmare, va elimina deficiențele actuale. De regulă, acest lucru este adevărat.

Dar, în unele cazuri, dezavantajul este o consecință a legilor fizicii și atunci nu poate fi depășit niciodată. Un exemplu este natura fluctuantă a energiei eoliene. Pur și simplu nu este posibil să mențineți vântul constant tot timpul.

În întreaga lume, nevoia de materii prime regenerabile este atât de urgentă încât este important să se utilizeze sursele naturale regenerabile de energie existente și acestea au perspective de dezvoltare. Desigur, este necesar să continuăm cercetările în noi surse, dar nu putem aștepta. De mulți ani încoace, milioane de oameni suferă de lipsa resurselor energetice.

Cercetările arată că toate resursele regenerabile și neregenerabile au dezavantaje serioase: petrolul și gazele naturale se epuizează rapid. Oricum, toți combustibilii fosili poluează pământul, în special cărbunele. Energia hidroelectrică este limitată, energia eoliană și solară nu sunt de încredere.

Dacă acesta este sfârșitul poveștii, viitorul va fi sumbru. Cu toate acestea, mai există unul

Energia obținută din surse regenerabile astăzi nu mai este doar un subiect de cercetare științifică, ci un factor care modifică raportul de putere pe piețele energetice, pune presiune asupra prețului resurselor energetice tradiționale și determină viitorul economic al țărilor. Țările importatoare de combustibili tradiționali devin din ce în ce mai independente în politicile lor energetice față de țările exportatoare și, la rândul lor, își pierd principalele pârghii de influență. Lumea se schimbă, iar combustibilii fosili încetează treptat să fie un factor determinant în geopolitică: lupta pentru zăcămintele de petrol și gaze începe să devină un lucru al trecutului.

Text: Ekaterina Borisova

Sursele de energie regenerabilă (SRE) sunt tipuri de energie care sunt reînnoite continuu în biosfera Pământului. Acestea includ energia solară, eoliană, apă (inclusiv maree) și geotermală. Biomasa este, de asemenea, folosită ca sursă de energie regenerabilă, din care se produce bioetanol și biodiesel. Mai mult, acestea nu trebuie neapărat să fie plante special cultivate pentru a produce energie. Sursele de energie pot fi algele, deșeurile de producție și consum.

În Rusia, în funcție de abordare, sursele de energie regenerabilă sunt fie larg reprezentate, fie deloc reprezentate. De exemplu, potrivit Ministerului Energiei, ponderea surselor de energie regenerabilă în balanța energetică a Rusiei este de aproximativ 18%. Dintre acestea, 17% provine din energia generată de marile hidrocentrale. Cu toate acestea, de cele mai multe ori, atunci când vine vorba de sursele de energie regenerabilă, contribuția hidrocentralelor mari nu este luată în considerare, deoarece ponderea hidroenergiei mari este de obicei menționată într-o coloană separată. Pe baza acestor poziții, ponderea surselor de energie regenerabilă în Rusia este mai mică de 1%. Acest lucru, desigur, este incomparabil cu dezvoltarea energiei bazate pe surse regenerabile de energie în alte țări lider ale lumii.

ÎN FAȚA ÎNTREAGĂ PLANETĂ... CHINA
China, SUA și țările UE sunt pe primul loc în ceea ce privește investițiile în dezvoltarea de noi tehnologii în sectorul energetic. China, fiind lider în emisiile de gaze cu efect de seră datorită arderii în principal a cărbunelui la stațiile sale termice, este totuși lider în așa-numitele investiții verzi. În 2013, pentru prima dată, a devenit lider în ceea ce privește investițiile în energie verde, în ciuda declinului global al activității investiționale în acest domeniu. În 2013, investițiile chineze au fost estimate la 56,3 miliarde de dolari, reprezentând 61% din totalul investițiilor în țările în curs de dezvoltare. Și aceasta este mai mult decât au investit țările europene la un loc. Mai mult, pentru prima dată în istorie, aceste investiții au depășit investițiile Chinei în energia combustibilului.

Până în 2020, China se așteaptă să crească ponderea surselor de energie inepuizabile la 15% și să reducă intensitatea carbonului a economiei cu 40-45% față de nivelurile din 2005. Acestea sunt planuri foarte pozitive pentru întreaga planetă, având în vedere că o treime din gazele cu efect de seră emise anual provin din munca industriei chineze. Până la sfârșitul anului 2015, ponderea combustibililor nefosili în structura de consum a țării a crescut la 12%, iar consumul de cărbune a scăzut cu 1,7 puncte procentuale (la 64,4%). Această informație a fost raportată de șef Administrația Publică Afacerile Energetice ale Republicii Populare Chineze Nur Bekri.

În mare parte datorită unor asemenea actiuni activeÎn China, creșterea economică globală în 2014 a fost pentru prima dată (!) neînsoțită de o creștere a emisiilor de dioxid de carbon. Acest lucru este evidențiat de un raport prezentat de Rețeaua de politici în domeniul energiei regenerabile pentru secolul 21, care funcționează sub auspiciile ONU.

Conform ipotezelor Fondului Mondial faunei sălbatice(WWF), până în 2050, 80% din energia chineză ar putea fi transformată în surse de energie regenerabilă dacă programele de dezvoltare a eficienței energetice nu sunt încetinite. Drept urmare, emisiile de carbon din producția de energie ar putea fi cu 90% mai mici până în 2050 decât în ​​prezent, fără a compromite stabilitatea rețelei electrice sau a încetini creșterea economică. Poate că această prognoză este prea optimistă, dar apariția ei în sine este orientativă: scara chineză de implementare a surselor de energie regenerabilă îi uimește pe mulți.

Astăzi, nu numai țările dezvoltate, ci și multe țări în curs de dezvoltare au o clauză obligatorie în planurile lor de dezvoltare energetică pentru a crește ponderea surselor de energie regenerabilă. Chiar și India, unde consumul celui mai murdar tip de combustibil - cărbunele - a crescut doar până acum, intenționează să crească volumul total de energie electrică generată din surse regenerabile de energie (inclusiv centrale hidroelectrice) de la 130 GW la 400 GW până în 2030 și este deja semnificativ înaintea noastră la aceşti indicatori .

De asemenea, principalele preocupări energetice din lume își schimbă din ce în ce mai mult centrul cercetării și producției către sursele de energie regenerabilă. Astfel, petrolul și gazele franceze Compania totala a achiziționat o participație de control în American Sunpower, care produce panouri solare.

DE CE ESTE ASTA ATAT DE IMPORTANT?
Se știe că combustibilii fosili tradiționali sunt epuizați, iar arderea lor agravează efectul de seră asupra planetei. Două treimi din emisiile de gaze cu efect de seră pe care le datorăm încălzirii globale provin din energia tradițională. O creștere suplimentară a temperaturii suprafeței și creșterea concentrației de CO2 va duce cel mai probabil la consecințe fatale nu numai pentru unele specii de floră și faună, ci va afecta negativ și bunăstarea populației din multe țări. În special, o creștere a acidității stratului superior al oceanului din cauza emisiilor suplimentare de CO2 va fi însoțită de moartea în masă a unei părți semnificative a biotei marine, în principal a coralilor, ceea ce va atrage distrugerea economiilor multor în curs de dezvoltare. țări bazate pe turism și pescuit de coastă. Topirea ghețarilor și creșterea rezultată a nivelului mării va însemna, în unele cazuri, inundarea zonelor de coastă și chiar a unor țări întregi. Bangladesh și statele din Oceania sunt deosebit de vulnerabile din acest punct de vedere. Și aceasta este doar o mică parte din posibilele consecințe negative.

Pe lângă inepuizabilitatea și respectarea mediului înconjurător, sursele de energie regenerabilă au o altă calitate - alternativa, care va permite în viitor țărilor care nu au rezerve semnificative de combustibili fosili să asigure securitatea energetică și să-și depășească dependența energetică de exportatorii de energie. Și aceasta este una dintre cele mai importante explicații pentru care utilizarea surselor regenerabile de energie se dezvoltă activ în Europa și, de exemplu, în China, și li se acordă atât de puțină atenție în Rusia. Conform program rusesc dezvoltarea energiei, până în 2020, ponderea surselor de energie regenerabilă, cu excepția centralelor hidroelectrice mari, în balanța energetică globală a țării ar trebui să crească la doar 2,5%, în timp ce, în special, în Germania, până în 2020, este planificată să crească ponderea surselor de energie regenerabilă. la 30%.

În prezent, ponderea energiei solare și eoliene în balanța energetică generală a Germaniei este deja de peste 15%. În general Uniunea Europeană Conform Anuarului Statistic Global al Energiei 2015, ponderea surselor de energie regenerabilă (inclusiv a centralelor hidroelectrice) în 2014 a fost de 30%, iar în unele ţările europene a ajuns la 98% (Norvegia).

LIMITĂRI RES
Cu toate acestea, tehnologiile moderne nu permit încă o reorientare completă și pe scară largă către utilizarea acestor surse de energie. Există restricții semnificative privind utilizarea lor.

De exemplu, dezvoltarea hidroenergiei nu este posibilă peste tot din cauza rețelelor fluviale insuficiente. Dar chiar dacă există râuri, construcția de hidrocentrale nu este întotdeauna justificată. Construirea de hidrocentrale mari perturbă ecosistemele locale și biocenozele și necesită, de asemenea, relocarea unor mase uneori semnificative de populație. În același timp, producția de centrale hidroelectrice mici este foarte dependentă de regimul fluviului - în perioadele cu apă scăzută, astfel de centrale hidroelectrice își reduc drastic producția sau se opresc cu totul. Energia hidroelectrică la scară largă se dezvoltă cel mai activ astăzi în China, iar aici au fost construite cele mai mari centrale hidroelectrice din lume. Capacitatea hidrocentralelor din China este astăzi de 260 GW, iar până în 2020 este planificată să crească la 380 GW. Pentru comparație, capacitatea hidroenergiei ruse este de doar 46 GW (locul 5 în lume). Această dezvoltare rapidă a industriei hidroenergetice mari din China provoacă proteste din partea ecologiștilor și a populațiilor locale forțate să se mute în locuri noi și, de asemenea, provoacă dispute și conflicte cu țările vecine cu privire la modificările regimului de curgere al râurilor transfrontaliere, volumul și calitatea apei.

Astăzi, conform diverselor surse, între 30 și 70% din râurile Chinei sunt serios poluate, unele râuri nu se mai varsă în mare, iar biodiversitatea lor a scăzut semnificativ. Activitățile hidrotehnice ale Chinei afectează starea râurilor din India, Bangladesh, Rusia, Kazahstan, Vietnam, Laos, Myanmar, Thailanda și Cambodgia.

În ceea ce privește energia valurilor și a surselor geotermale, aceasta nu este disponibilă peste tot. Deși, de exemplu, în Islanda, industria electrică este alimentată în mare parte din surse geotermale.

De asemenea, trebuie să ne bazăm pe energia eoliană la scară limitată. În primul rând, nu peste tot există un potențial eolian suficient și zonele deșertice, potrivit pentru instalarea turbinelor eoliene. În plus, centralele eoliene și solare sunt încă printre cele mai scumpe surse de energie electrică. Și utilizarea panourilor solare în latitudinile nordice este neprofitabilă din cauza cantităților insuficiente zile însorite pe an. În plus, producția de energie solară depinde în mare măsură de ora din zi, sezon și condițiile meteorologice.

De menționat, de asemenea, că centralele hidroelectrice mici, turbinele eoliene și centralele solare nu pot deveni principalele surse de energie pentru rețelele mari de energie din cauza instabilității producției lor de energie. Dacă ponderea acestora începe să depășească 20% din capacitatea sistemelor de alimentare, este nevoie de introducerea unor capacități de reglementare suplimentare. Până în prezent, hidrocentralele mari fac față cel mai bine sarcinii de reglare în perioadele de sarcină de vârf pot crește producția de energie în câteva minute, în timp ce și centralele termice (ca să nu mai vorbim de centralele nucleare) necesită ore pentru aceasta.

Cu toate acestea, energia eoliană și solară sunt cele care se dezvoltă cel mai activ în Europa. Mai mult, Uniunea Europeană a reușit chiar să rezolve parțial problema reglării și capacității de stocare în „energie verde”: Norvegia, bogată în potențialul său hidro și având un număr suficient de centrale de stocare prin pompare (PSPP), a devenit „bateria” a Europa de Vest. Când există un surplus de energie electrică, pompele de la centralele cu acumulare prin pompare pompează apă din partea inferioară a rezervorului către cele superioare. În momentele de consum maxim de energie, apa este eliberată din nou și antrenează generatoarele. Această țară este deja conectată prin linii electrice de înaltă tensiune la Suedia, Danemarca și Țările de Jos. Londra intenționează, de asemenea, să instaleze un cablu către Norvegia de-a lungul fundului Mării Nordului. Și Germania, folosind același cablu, va putea să-și trimită surplusul de „electricitate verde” în Norvegia și să primească de acolo hidroenergie ecologică, după cum este necesar, începând cu 2020. În februarie 2015 a fost semnat un acord privind construirea unei linii electrice submarine cu o lungime de 623 de kilometri și o capacitate de 1.400 MW între orașul german Wilster, situat la nord-vest de Hamburg, și norvegianul Tonstad. Această linie electrică va acoperi 3% din consumul de energie electrică al Germaniei.

În ceea ce privește utilizarea energiei din biomasă, aceasta este încă contrară politicii de prevenire a unei crize alimentare pe planetă. Acum nu numai oamenii, ci și mașinile revendică produsele complexului agricol-industrial. De exemplu, pentru a obține o tonă de biodiesel, este necesară aproximativ o tonă de ulei vegetal stors din semințe oleaginoase. Și pentru producția de bioetanol, se utilizează în special trestie de zahăr, grâu, orez, secară, orz, porumb, sorg, cartofi, anghinare și sfeclă de zahăr.

Volumul emisiilor nocive în atmosferă de la bioetanol este semnificativ mai mic decât cel al benzinei convenționale, dar valoarea sa energetică este mai mică și, prin urmare, sunt necesare volume mai mari. Interesant este că cantitatea de emisii nedorite de bioetanol depinde de cultura din care este produs. Etanolul din trestie de zahăr reduce emisiile de gaze cu efect de seră cu aproximativ 80% în comparație cu combustibilii fosili. Cel mai „neprietenos cu mediul” bioetanol, care reduce emisiile cu doar 30%, este produs din porumb. Trestia de zahăr și porumbul sunt cele mai populare culturi pentru producția de biocombustibili.

Principalii producători de bioetanol în prezent sunt Statele Unite, care sunt specializate în procesarea porumbului în combustibil, și Brazilia, care cultivă trestie de zahăr pentru aceasta. Aceste țări produc 2/3 din biocombustibilii consumați în lume. Dintre toate tipurile de surse regenerabile de energie, biomasa din aceste țări este cea mai utilizată resursă regenerabilă.

Criticii utilizării biocombustibililor notează că creșterea producției acestuia determină o creștere a prețurilor la alimente, deși opusul ar trebui să fie adevărat: producția de bioetanol a fost menită să reducă dependența de creșterea prețului petrolului, care, la rândul său, afectează prețul la petrol. alimente.

Oponenții biocombustibililor subliniază, de asemenea, că pădurile tropicale (Brazilia, Malaezia, Indonezia), care sunt capabile să absoarbă mult mai mult CO2 decât trestia de zahăr, porumbul sau alte cereale utilizate pentru producerea etanolului, sunt tăiate pentru plantații de materii prime utilizate pentru acesta. producție, care la fel ca arderea hidrocarburilor, contribuie la încălzirea globală; sau plantațiile sunt folosite în zone care au fost folosite anterior pentru cultivarea culturilor alimentare, ceea ce, în mod natural, nu contribuie la lupta împotriva foametei. Producția de biocombustibili contrazice, de asemenea, strategia economică resurse de apă, deoarece pentru a produce un litru de biocombustibil sunt necesari 2500 de litri de apă pentru cultivarea culturilor industriale.

Cu toate acestea, acest tip de combustibil este promițător, deoarece poate fi produs dintr-o gamă largă de materii prime disponibile: de la culturi industriale special cultivate la alge, deșeuri de lemn, deșeuri de hârtie, deșeuri de ulei de motor și deșeuri de bovine.

În ciuda deficiențelor existente, toate SRE de mai sus sunt implementate în mod activ în țările lider ale lumii, iar costurile utilizării lor sunt în scădere constantă. Potrivit estimărilor Greenpeace și a unor scenarii ale Agenției Internaționale pentru Energie (IEA), costul energiei electrice din surse regenerabile de energie va fi egal cu costul energiei electrice din combustibili fosili până în 2030.

Când se atinge perioada de amortizare, energia generată din surse regenerabile de energie devine aproape gratuită din cauza absenței costurilor cu combustibilul.

ALEGEREA RUSIEI
Industria energetică din Rusia continuă să rămână inertă, bazându-se pe petrol și gaze. Și acest lucru se explică prin faptul că nu avem suficiente stimulente pentru a dezvolta surse alternative. În primul rând, avem totul al nostru și nu depindem de nimeni din sectorul energetic. În al doilea rând, pentru a introduce noi tehnologii și a schimba întreaga structură a afacerilor în acest domeniu, sunt necesare investiții financiare semnificative din partea statului. Experiența mondială arată că, pentru dezvoltarea cu succes a energiei regenerabile, sunt necesare cel puțin stimulente sub forma unor acte normative necesare, subvenții pentru dezvoltare științifică, stimulente fiscale, acordarea de împrumuturi preferențiale pentru finanțarea întreprinderilor care utilizează surse regenerabile de energie etc.

În principiu, Rusia s-a alăturat procesului global de tranziție către sursele regenerabile de energie, dar cu mare grijă. În 2013, a fost lansat un program de sprijinire a „energiei verzi” pe piața angro, care a garantat dezvoltatorilor o rentabilitate a investiției în dezvoltarea surselor alternative. Conform planului de program, până în 2020 ar trebui să apară în Rusia stații solare cu o capacitate totală de 1,5 GW, centrale hidroelectrice mici cu o capacitate de 900 MW și turbine eoliene cu o capacitate de 3,6 GW. Acestea sunt capacitățile pe care guvernul este gata să le finanțeze. Adevărat, chiar și aceste volume nesemnificative sunt de fapt finanțate nu de stat, ci de consumatori prin acorduri de alimentare cu energie. Cei mai mari consumatori își exprimă nemulțumirea față de această circumstanță.

SRE nu sunt populare în țara noastră nici măcar în rândul investitorilor care se bazează pe sprijinul guvernului. Dintre cele trei surse alternative propuse de program, dezvoltatorii au manifestat un interes serios doar pentru energia solară. S-a acordat mult mai puțină atenție energiei eoliene și centralelor hidroelectrice mici.

Dezvoltarea energiei alternative în Rusia este irelevantă chiar și din punctul de vedere al prevenirii schimbărilor climatice. La noi, problema încălzirii globale este privită în general cu detașare și scepticism.

În primul rând, se crede că încălzirea pentru Rusia este mai mult un plus decât un minus: vom cheltui mai puțin combustibil pentru încălzire, va fi posibil să cultivăm cartofi în tundra, randamentele agricole vor crește, Ruta Mării Nordului va deveni mai accesibilă. , etc.

În al doilea rând, oamenii de știință ruși tind să ia în considerare problema schimbărilor climatice la scara istoriei planetare, și nu la scara istoriei umane. Planeta noastră a suferit câteva schimbări climatice cardinale mai semnificative în timpul existenței sale, iar încălzirea actuală este doar un episod mic și natural din istoria Pământului, care este cauzată într-o măsură mai mică de activitatea umană și într-o măsură mai mare de procesele astronomice. (mișcarea Pământului de-a lungul unei orbite eliptice, cicluri de activitate solară, influența altor planete, modificări ale unghiului de înclinare a axei pământului etc.).

În plus, chiar și erupția unui vulcan mare poate avea un impact mai serios asupra climei decât mulți ani de activitate umană.

Mai mult, există un punct de vedere că acum planeta noastră trebuie să intre în alta era glaciară, iar activitatea umană actuală, însoțită de emisii de gaze cu efect de seră, amână acest moment, salvând astfel Pământul de cataclismele răcirii globale.

În general, Rusia nu este entuziasmată de euforia generală cauzată de era viitoare a surselor de energie regenerabilă. Se crede că încălzirea pentru Rusia este mai mult un plus decât un minus: vom cheltui mai puțin combustibil pentru încălzire, va fi posibil să cultivăm cartofi în tundra, randamentele agricole vor crește, Ruta Mării Nordului va deveni mai accesibilă, vom am cedat cu reticență în fața modei generale pentru dezvoltarea surselor alternative de energie și suntem în urmă progresului. Legile adoptate sunt un fel de tribut adus tendințelor globale cu un sentiment intern al inutilității lor pentru noi. Rezervele noastre de combustibili fosili vor mai dura câteva generații, iar dezvoltarea de noi tehnologii și generarea de energie din acestea este încă prea costisitoare. Putem să stăm afară și să așteptăm perioada de tranzitie pe drumul către „energie verde” folosind gaz, care este cel mai ecologic tip de combustibil dintre toți combustibilii fosili.

În acest caz, principalul nostru pericol este să rămânem în ultimul secol, când toată umanitatea avansată intră în era noilor tehnologii. Deși există și alte probleme, din moment ce resursele noastre energetice nu vor mai fi de interes pentru toată lumea, cu excepția noastră. Deja astăzi, prețul principalelor noastre mărfuri de export - petrol și gaze - a scăzut într-un mod neașteptat pentru noi, iar această scădere, pe lângă creșterea concurenței în rândul exportatorilor de petrol și gaze, a fost cauzată și de o scădere a cererii în Europa din cauza la dezvoltarea surselor regenerabile de energie și, de altfel, încălzirea globală (! ).

Singurul avantaj al acestei situații este că în sfârșit ne gazeificăm toate teritoriile. Merită să reamintim că în mediul rural nu avem aprovizionare cu gaze 50% aşezări. Și o parte semnificativă a populației urbane nu este încă conectată la gaz.

Cu toate acestea, giganții noștri energetici își vor pierde cea mai mare parte a veniturilor, ceea ce înseamnă că statul își va pierde principala sursă de completare a bugetului.

În cele din urmă, dacă dezvoltăm sau nu energie alternativă nu este important pentru țara noastră. Singurul lucru important este că aceste tehnologii sunt dezvoltate de cumpărătorii tradiționali ai combustibilului nostru, ceea ce înseamnă că Rusia trebuie acum să caute noi surse de venit. Viitorul constă în noile tehnologii și avem doar alegeri dificile.

În secolul 21, industria capătă un impuls fără precedent. Productie industriala consumă aproximativ 90–93% din toată energia globală. Creșterea eficienței energetice generale este una dintre cele domenii prioritare politicile Federației Ruse.

În acest sens, sursele de energie regenerabilă (SRE) din Rusia au început să câștige o popularitate tot mai mare. Este cu adevărat necesară statului trecerea la energia alternativă? Este obligatorie o politică de economisire a energiei? Ce beneficii vor aduce aceste schimbări? Primele lucruri mai întâi.

Industria și energia sunt două sectoare strâns legate. Pentru a asigura funcționarea întreprinderilor mari și mici, precum și pentru a organiza transportul de mărfuri, este necesar să vă conectați la surse puternice de energie electrică. Viața fără ea, de altfel, nu este nicăieri.

Alimentat din retelele electrice:

• iluminatul drumurilor și autostrăzilor;
• posturi de televiziune și radio;
• zone rezidentiale, de lucru, comerciale;
• instituții staționare și private;
• companii de servicii.

Astfel, electricitatea înconjoară o persoană din toate părțile. Dar cum îl obții? Energia vine în rețelele orașelor în principal din centrale termice (CHP), apă (HPP) și centrale nucleare. Sunt reprezentanți ai energiei combustibile tradiționale.

Combustibilii naturali acționează ca surse de energie în astfel de stații:

• cărbune,
• turbă;
• ulei;
• minereuri radioactive (uraniu, plutoniu).

Stațiile de conversie a energiei sunt proiectate primitiv, dar eficiența lor indică eficiența lor:

1. Centralele termice rusești funcționează prin arderea combustibilului combustibil. Energia chimică puternică care este eliberată în timpul procesului de ardere este transformată în energie electrică. Eficiența maximă este de aproximativ 35%.
2. Centralele nucleare funcționează în mod similar. În Rusia, minereurile de uraniu sau plutoniul sunt folosite pentru a le asigura funcționalitatea. Când nucleele acestor materiale radioactive se degradează, se eliberează energie, care este ulterior transformată în căldură și electricitate. Cel mai mare indicator de eficiență este de 44%.
3. În cazul centralelor hidroelectrice, energia este extrasă din fluxuri puternice de apă. Mase uriașe de apă curg în turbinele hidraulice și le pun în mișcare. Așa se generează electricitatea. Eficiență – până la 92%.
4. GTES - stații de turbine cu gaz - sunt instalații relativ noi care generează simultan atât energie electrică, cât și termică. Eficiență maximă – 46%.

De ce energia tradițională, care se bazează pe utilizarea produselor petroliere și a elementelor radioactive, nu este încurajată de specialiști?

Bazele energiei alternative și utilizarea surselor regenerabile de energie

Energia regenerabilă folosește energia pentru nevoile sale:

• vânt;
• debite mici ale râului;
• soare;
• surse geotermale;
• curge și reflux.

Vă rugăm să rețineți: Astăzi, doar aproximativ 2-3% din bilanțul energetic total al țării este alocat energiei regenerabile în Rusia.

Rusia se străduiește să facă tranziția către utilizarea surselor alternative de energie. Iată cum se dezvoltă acest sector energetic în stat:

Din datele prezentate în listă, este clar că sursele de energie regenerabilă din Rusia câștigă avânt și se dezvoltă lent, dar sigur. Cu toate acestea, țara rămâne în urmă față de liderii mondiali în utilizarea surselor de energie regenerabilă.

Dezavantajele sistemului SRE

Conform calculelor oamenilor de știință, utilizarea surselor de energie regenerabilă în Rusia ar fi trebuit să fie de aproximativ 15-18%. Aceste prognoze optimiste nu s-au adeverit. De ce nu s-a împlinit promisiunea?

Următoarele deficiențe ale sistemului SRE au avut un impact mare aici:

1. Costul de producție relativ ridicat În timp ce extracția mineralelor tradiționale s-a plătit de mult, construcția de noi echipamente pentru a îndeplini standardele energetice alternative necesită investiții uriașe. Până acum, investitorii nu sunt interesați să facă investiții mari, a căror rentabilitate va fi minimă. Este mai profitabil pentru antreprenori să descopere noi zăcăminte de petrol și gaze decât să irosească banii.
2. Baza legislativă slabă în Federația Rusă Oamenii de știință din lume sunt încrezători că direcția pentru dezvoltarea energiei alternative este stabilită de stat. Organismele guvernamentale creează cadrul adecvat și oferă sprijin. De exemplu, multe țări europene au introdus taxe pe emisiile de CO₂ în atmosferă. În aceste țări, procentul total de utilizare a energiei regenerabile ajunge de la 20 la 40%.
3. Factorul consumator Tarifele pentru energia produsă din surse regenerabile de energie sunt de 3–3,5 ori mai mari decât cele tradiționale. O persoană modernă lucrează la bunăstarea sa și dorește să obțină rezultate maxime la costuri minime. Mentalitatea oamenilor este cel mai greu de schimbat. Nici oamenii de afaceri mari, nici oamenii obișnuiți nu vor să plătească în exces pentru energia alternativă, chiar dacă viitorul planetei depinde de aceasta.
4. Impermanenta sistemului Natura este schimbatoare. Eficienţă diferite tipuri RES depinde de condițiile sezoniere și meteorologice. Celulele solare nu vor produce energie într-o zi înnorată. Generatoarele eoliene nu funcționează în condiții calme. Până acum, oamenii nu au reușit să depășească sezonalitatea surselor de energie regenerabilă.

Pentru o dezvoltare cu succes, energiei regenerabile rusești nu au potențialul și sprijinul. În acest sens, inginerii rusi sunt încrezători că, în viitorul apropiat, sursele de energie regenerabilă vor fi folosite doar ca suport pentru combustibilul tradițional.

Necesitatea unei tranziții către sursele regenerabile de energie

Din punctul de vedere al științelor precum biologia și ecologia, trecerea la energia alternativă este cel mai bun scenariu atât pentru om, cât și pentru natură.

Cert este că utilizarea surselor de energie neregenerabile (produse petroliere) la scară industrială este un factor dăunător puternic pentru ecosistemul Pământului. Și iată de ce:

1. Rezervele de combustibil nu sunt nelimitate Gazul, cărbunele, turba și petrolul sunt extrase de oameni din intestinele Pământului. Rusia este bogată în zăcăminte din acestea resurse utile. Cu toate acestea, oricât de mare este zona de producție, mai devreme sau mai târziu toate sursele se vor epuiza.
2. Exploatarea mineralelor modifică toate sistemele planetei Datorită activităților de extracție a resurselor umane, relieful se modifică. scoarta terestra se formează goluri şi cariere.
3. Funcționarea centralelor electrice modifică proprietățile atmosferei Compoziția aerului se modifică, emisia de gaze cu efect de seră CO₂ crește și se formează găuri de ozon.
4. Centralele hidroelectrice dăunează râurilor Ca urmare a activității centralelor hidroelectrice, câmpiile inundabile ale râurilor sunt distruse și zonele din apropiere sunt inundate.

Aceşti factori sunt cauzele dezastrelor şi dezastre naturale. La rândul său, energia alternativă are următoarele avantaje:

1. Ecologic La utilizarea surselor regenerabile, se elimină emisiile de substanțe nocive și gaze cu efect de seră. Nici litosfera, nici hidrosfera, nici biosfera nu sunt afectate. Rezervele de surse regenerabile de energie sunt aproape nesfârșite. Din punct de vedere fizic, vor fi epuizați când planeta noastră va dispărea. Dar atâta timp cât Pământul există în spațiu, vor sufla vânturile și râurile vor curge pe el, vor avea loc fluxuri și reflux. În cele din urmă, Soarele va străluci.
2. Complet sigur pentru oameni Fără emisii nocive.
3. Este eficient în zonele îndepărtate în care furnizarea centralizată de energie nu este posibilă. Sursele de energie regenerabilă din Rusia pot oferi oamenilor un viitor luminos, prietenos cu mediul.

Viziune globală: de ce nu va avea loc tranziția la sursele de energie regenerabilă în Rusia?

Experții în acest domeniu sunt încrezători că, pentru a trece la sursele regenerabile de energie în Rusia, este necesar să se îndepărteze un număr mare de obstacole, deoarece combustibilii și combustibilii nucleari fac față bine sarcinilor lor principale.

Energia tradițională a combustibilului are o serie de avantaje indubitabile, deoarece:

1. Producția de combustibili fosili a fost deja pusă pe bandă rulantă. Omenirea face asta de câteva decenii la rând. Într-o perioadă atât de lungă de timp, au fost inventate echipamente eficiente care sunt utilizate pe scară largă în industria minieră. Dezvoltarea cărbunelui, petrolului și gazelor naturale nu mai costă atât de mult. Oamenii moderni au experiență în această industrie, așa că este mult mai ușor pentru oameni să „urmeze regulile stabilite” decât să caute noi modalități de a extrage energie. „De ce să inventăm ceea ce avem deja?” - așa gândește omenirea.
2. Public Datorită faptului că extracția de combustibili fosili se realizează de mulți ani, toate costurile alocate acestei activități au fost deja acoperite. Costul echipamentelor pentru energia combustibilă a fost achitat integral. Întreținerea nu este costisitoare. În plus, companiile energetice sunt o sursă stabilă de locuri de muncă. Toți acești factori joacă în mâinile energiei tradiționale, motiv pentru care aceasta devine din ce în ce mai populară.
3. Convenabil de utilizat Extracția combustibilului și producția de energie sunt ciclice și stabile. Oamenii nu pot decât să susțină funcționarea acestui sistem, iar apoi va oferi venituri bune.
4. În cerere În industria energetică, factorul decisiv este fezabilitatea economică. Ceea ce este în căutare este ceea ce este mai ieftin și mai practic. Între timp, aceste caracteristici nu sunt inerente surselor alternative.

Toate avantajele enumerate ale energiei combustibile o fac favorită în producția globală. Atâta timp cât nu necesită investiții financiare irevocabile și generează venituri mari, va fi un concurent al surselor regenerabile de energie.

Alături de avantajele producției de combustibil, există și dezavantaje ale utilizării surselor regenerabile de energie.

Dacă studiezi listele prezentate mai sus, devine clar că energia combustibilului este mai promițătoare, în timp ce energia alternativă încearcă doar să „se pună pe picioare”, iar pentru dezvoltarea sa este necesară depășirea multor obstacole.

Concluzie

Energia alternativă este încă imperfectă și, prin urmare, nu are o cerere larg răspândită. Cu toate acestea, astăzi experții din acest domeniu înțeleg că viitorul promițător al Rusiei constă tocmai în utilizarea surselor de energie regenerabilă. Prin urmare, întregul potențial științific al statului vizează rezolvarea problemelor asociate cu sursele regenerabile de energie și eliminarea principalelor dezavantaje ale energiei alternative.

Anul universitar

Cursul 20

Tehnologii de economisire a energiei și dezvoltarea de noi surse de energie

În mod convențional, sursele de energie pot fi împărțite în două tipuri: neregenerabileŞi regenerabile. Primele includ gaz, petrol, cărbune, uraniu etc. Tehnologia de obținere și conversie a energiei din aceste surse a fost dovedită, dar, de regulă, nu este ecologică, iar multe dintre ele sunt în curs de epuizare.

Energie regenerabilă- acestea sunt surse care, la scară umană, sunt inepuizabile. Principiul de bază al utilizării energiei regenerabile este extragerea acesteia din resurse naturale- cum ar fi lumina soarelui, vântul, mișcarea apei în râuri sau mări, maree, biocombustibili și căldură geotermală - care sunt regenerabile, de ex. sunt reumplute în mod natural.

Perspectivele de utilizare a surselor de energie regenerabilă sunt asociate cu respectarea mediului, costurile scăzute de operare și lipsa așteptată de combustibil în energia tradițională.

Exemple de utilizare a energiei regenerabile.

1.Energia eoliană este o industrie în creștere rapidă. Puterea unui generator eolian depinde de suprafața măturată de palele generatorului. De exemplu, turbinele de 3 MW (V90) produse de compania daneză Vestas au o înălțime totală de 115 metri, o înălțime a turnului de 70 de metri și un diametru al palelor de 90 de metri. Zonele de coastă sunt considerate cele mai promițătoare locuri pentru producerea energiei din vânt. În mare, la o distanță de 10-12 km de coastă (și uneori mai departe), se construiesc centrale eoliene offshore. Turnurile turbinelor eoliene sunt instalate pe fundații formate din piloți bătuți la o adâncime de până la 30 de metri. Utilizarea energiei eoliene este în creștere cu aproximativ 30% pe an și este utilizată pe scară largă în Europa și Statele Unite.

2. Pornit centrale hidroelectrice(centrala hidroelectrica) foloseste energia potentiala a curgerii apei ca sursa de energie, a carei sursa primara este Soarele, care evapora apa, care apoi cade la cote mai mari sub forma de precipitatii si curge in jos, formand rauri. Centralele hidroelectrice sunt de obicei construite pe râuri prin construirea de baraje și rezervoare. De asemenea, este posibil să se utilizeze energia cinetică a debitului de apă la așa-numitele centrale hidroelectrice cu curgere liberă (fără baraj).

Caracteristicile acestei surse de energie:

Costul energiei electrice la centralele hidroelectrice este semnificativ mai mic decât la toate celelalte tipuri de centrale electrice;

Generatoarele hidroelectrice pot fi pornite și oprite destul de rapid în funcție de consumul de energie;

Sursă de energie regenerabilă;

Impact semnificativ mai mic asupra mediului aerian decât alte tipuri de centrale electrice;

Construcția de centrale hidroelectrice necesită, de obicei, mai mult capital;

Adesea, centralele hidroelectrice eficiente sunt situate departe de consumatori;

Rezervoarele ocupă adesea suprafețe mari;

Liderii în producția de hidroenergie per persoană sunt Norvegia, Islanda și Canada. Cea mai activă construcție hidraulică este realizată de China, pentru care hidroenergia este principala sursă potențială de energie până la jumătate din centralele hidroelectrice mici din lume sunt situate în această țară.

3.Energia solară- o direcție de energie netradițională bazată pe utilizarea directă a radiației solare pentru a obține energie sub orice formă. Energia solară folosește o sursă inepuizabilă de energie și este prietenoasă cu mediul, adică nu produce deșeuri dăunătoare.

Metode de generare de energie electrică și căldură din radiația solară:

Producerea de energie electrică folosind fotocelule;

Transformarea energiei solare în energie electrică cu ajutorul motoarelor termice: motoare cu abur (piston sau turbină) folosind vapori de apă, dioxid de carbon, propan-butan, freoni;

Energia solară termică - încălzirea unei suprafețe care absoarbe razele solare și distribuția și utilizarea ulterioară a căldurii (focalizarea radiației solare pe un vas cu apă pentru utilizarea ulterioară a apei încălzite în încălzire sau în generatoare electrice cu abur);

Centrale termice cu aer (conversia energiei solare în energie de flux de aer direcționată către un turbogenerator);

Centrale electrice cu baloane solare (generarea de vapori de apă în interiorul unui balon datorită radiației solare care încălzi suprafața balonului acoperită cu un înveliș cu absorbție selectivă), avantajul este că rezerva de abur din balon este suficientă pentru a funcționa centrala pe timp de noapte și pe vreme nefavorabilă.

Avantajele energiei solare:

Accesibilitatea publică și inepuizabilitatea sursei;

Teoretic, siguranta deplina pt mediu, deși există posibilitatea ca introducerea pe scară largă a energiei solare să modifice albedo (caracteristic reflectivității) suprafeței pământului și să conducă la schimbări climatice.

Dezavantajele energiei solare:

Dependență de vreme și de ora din zi;

În consecință, nevoia de acumulare de energie;

Cost ridicat de construcție;

Necesitatea curățării periodice a suprafeței reflectorizante de praf;

Încălzirea atmosferei deasupra centralei electrice.

4.Centrale mareomotrice. Centralele electrice de acest tip sunt un tip special de centrală hidroelectrică care utilizează energia mareelor ​​și, de fapt energie cinetică rotația Pământului. Centralele mareomotrice sunt construite pe țărmurile mărilor, unde forțele gravitaționale ale Lunii și ale Soarelui modifică nivelul apei de două ori pe zi.

Pentru a obține energie, golful sau gura râului este blocată cu un baraj în care sunt instalate unități hidraulice, care pot funcționa atât în ​​regim de generator, cât și în regim de pompă (pentru pomparea apei în rezervor pentru funcționarea ulterioară în absența mareelor). ÎN acest din urmă caz se numesc centrală cu acumulare prin pompare.

Avantajele PES sunt respectarea mediului și costul scăzut al producției de energie. Dezavantajele sunt costul ridicat de construcție și puterea care variază pe parcursul zilei, motiv pentru care PES-ul poate funcționa doar într-un singur sistem de alimentare cu alte tipuri de centrale electrice.

5.Energie geotermală- o direcție a energiei bazată pe producerea de energie electrică și termică din energia termică conținută în măruntaiele pământului la stațiile geotermale. În zonele vulcanice, apa care circulă se supraîncălzește peste temperaturile de fierbere la adâncimi relativ mici și se ridică la suprafață prin fisuri, manifestându-se uneori sub formă de gheizere. Accesul la apele calde subterane este posibil prin forarea adânci a puțurilor. Mai frecvente sunt rocile uscate, la temperatură ridicată, a căror energie este disponibilă prin injectarea și retragerea ulterioară a apei supraîncălzite din ele. Orizonturile înalte de rocă cu o temperatură mai mică de 100 °C sunt, de asemenea, comune în multe zone inactive din punct de vedere geologic, prin urmare utilizarea geotermei ca sursă de căldură este considerată cea mai promițătoare. Utilizare economică Sursele geotermale sunt comune în Islanda și Noua Zeelandă, Italia și Franța, Lituania, Mexic, Nicaragua, Costa Rica, Filipine, Indonezia, China, Japonia și Kenya. Cea mai mare instalație geotermală din lume este Uzina Geysers din California, cu o capacitate nominală de 750 MW.

6.Biocombustibil- Acesta este un combustibil din materii prime biologice, obținut, de regulă, ca urmare a prelucrării deșeurilor biologice. Există, de asemenea, proiecte de diferite grade de dezvoltare care vizează producerea de biocombustibili din celuloză și diverse tipuri deșeuri organice, dar aceste tehnologii sunt în stadiu incipient dezvoltare sau comercializare. Variază biocombustibil lichid(pentru motoarele cu ardere internă, de exemplu, etanol, metanol, biodiesel), biocombustibil solid(lemn de foc, brichete, pelete de combustibil, așchii de lemn, paie, coji) și gazos(biogaz, hidrogen).

SUA și Brazilia produc 95% din bioetanolul mondial. Etanolul în Brazilia este produs în principal din trestie de zahăr, iar în Statele Unite din porumb. Potrivit estimărilor Merrill Lynch, încetarea producției de biocarburanți va duce la o creștere a prețurilor la petrol și benzină cu 15%.

Etanolul este o sursă de energie mai puțin densă decât benzina; kilometrajul vehiculelor care circulă E85(un amestec de 85% etanol și 15% benzină; litera „E” din engleza Etanol), per unitate de volum de combustibil reprezintă aproximativ 75% din kilometrajul mașinilor standard. Mașinile convenționale nu pot funcționa pe E85, deși motoarele cu ardere internă funcționează excelent pe E85. E10(unele surse susțin că chiar și E15 poate fi folosit). Doar așa-numitul etanol poate funcționa cu etanol „adevărat”. Mașini „Flex-Fuel” (mașini „flex-fuel”). Aceste mașini pot funcționa și cu benzină obișnuită (un mic adaos de etanol este încă necesar) sau cu un amestec arbitrar al ambelor. Brazilia este lider în producția și utilizarea bioetanolului din trestie de zahăr ca combustibil.

Criticii dezvoltării industriei biocombustibililor spun că cererea tot mai mare de biocombustibili obligă producătorii agricoli să reducă suprafața cultivată cu culturi alimentare și să le redistribuie în favoarea culturilor combustibile. Conform calculelor economiștilor de la Universitatea din Minnesota, ca urmare a boom-ului biocombustibililor, numărul de oameni înfometați de pe planetă va crește la 1,2 miliarde de oameni până în 2025.

Pe de altă parte, Organizația Națiunilor Unite pentru Alimentație și Agricultură (FAO) în raportul său spune că un consum crescut de biocombustibili poate ajuta la diversificarea activităților agricole și forestiere, promovând dezvoltarea economică. Producția de biocombustibili va crea noi locuri de muncă în țările în curs de dezvoltare și va reduce dependența țărilor în curs de dezvoltare de importurile de petrol. În plus, producția de biocombustibili va permite utilizarea terenurilor nefolosite în prezent. De exemplu, în Mozambic agricultură se desfășoară pe 4,3 milioane de hectare din 63,5 milioane de hectare de teren potențial adecvat. Potrivit estimărilor Universității Stanford, 385-472 de milioane de hectare de teren au fost scoase din producția agricolă la nivel mondial. Cultivarea materiilor prime pentru producția de biocombustibili pe aceste terenuri va crește ponderea biocombustibililor la 8% în lume echilibru energetic. În transporturi, ponderea biocombustibililor poate varia de la 10% la 25%.

7.Energia hidrogenului- un sector energetic în dezvoltare, o direcție în producția și consumul de energie de către omenire, bazată pe utilizarea hidrogenului ca mijloc de acumulare, transport și consum de energie de către oameni, infrastructura de transport și diverse zone de producție. Hidrogenul este ales ca element cel mai comun pe suprafața pământului și în spațiu, căldura de ardere a hidrogenului este cea mai mare, iar produsul arderii în oxigen este apa (care este introdusă din nou în circulația energiei hidrogenului).

Celulă de combustie- un dispozitiv electrochimic similar unei celule galvanice, dar diferit de acesta prin faptul că substanțele pentru reacția electrochimică îi sunt furnizate din exterior - în contrast cu cantitatea limitată de energie stocată în celula galvanică sau baterie. Pilele de combustie sunt dispozitive electrochimice care pot avea o rată de conversie foarte mare a energiei chimice în energie electrică (~80%). În mod obișnuit, celulele de combustie cu temperatură joasă folosesc: hidrogen pe partea anodului și oxigen pe partea catodului (celula cu hidrogen). Spre deosebire de celulele de combustie, celulele voltaice de unică folosință conțin reactanți solizi și atunci când reacția electrochimică se oprește trebuie înlocuite, reîncărcate electric pentru a începe reacția chimică înapoi sau, teoretic, electrozii pot fi înlocuiți. Într-o celulă de combustie, reactanții curg, produsele de reacție curg afară, iar reacția poate continua atâta timp cât reactanții intră în ea și funcționalitatea elementului în sine este menținută. Pilele de combustie nu pot stoca energie electrică cum ar fi bateriile galvanice sau reîncărcabile, dar pentru unele aplicații, cum ar fi centralele care funcționează izolate de sistemul electric folosind surse de energie intermitentă (solară, eoliană), acestea sunt combinate cu electrolizoare, compresoare și rezervoare de stocare a combustibilului (de ex. butelii de hidrogen) formează un dispozitiv de stocare a energiei. Eficiența totală a unei astfel de instalații (conversia energiei electrice în hidrogen și înapoi în energie electrică) este de 30-40%.

Pilele de combustie au o serie de calități valoroase, printre care:

7.1 Eficiență ridicată: Pilele de combustie nu au o limitare strictă a eficienței, cum ar fi motoarele termice. Eficiența ridicată este obținută prin conversia directă a energiei combustibilului în energie electrică. Când generatorul diesel pornește mai întâi combustibilul, aburul sau gazul rezultat rotește o turbină sau arborele unui motor cu ardere internă, care, la rândul său, rotește un generator electric. Rezultatul este o eficiență de maximum 42%, dar mai des este de aproximativ 35-38%. Mai mult, din cauza numeroaselor legături, precum și din cauza limitărilor termodinamice ale eficienței maxime a motoarelor termice, este puțin probabil ca eficiența existentă să fie crescută mai mult. Pilele de combustibil existente au o eficiență de 60-80%.

7.2Prietenia mediului. Doar vaporii de apă sunt eliberați în aer, care este inofensiv pentru mediu. Dar acest lucru este doar la scară locală. Este necesar să se țină seama de respectarea mediului înconjurător a locurilor în care sunt produse aceste celule de combustibil, deoarece producția lor în sine reprezintă deja o anumită amenințare.

7.3 Dimensiuni compacte. Pilele de combustibil sunt mai ușoare și ocupă o amprentă mai mică decât sursele de energie tradiționale. Pilele de combustie produc mai puțin zgomot, rulează mai puțină căldură și sunt mai eficiente în ceea ce privește consumul de combustibil. Acest lucru devine deosebit de relevant în aplicațiile militare.

Probleme cu celulele de combustie.

Introducerea pilelor de combustie în transport este îngreunată de lipsa infrastructurii cu hidrogen. Există o problemă de „găină și ou” - de ce să produci mașini cu hidrogen dacă nu există infrastructură? De ce să construim infrastructură cu hidrogen dacă nu există transport de hidrogen? Pile de combustie, datorită vitezei reduse reactii chimice, au o inerție semnificativă și, pentru a funcționa în condiții de sarcini de vârf sau pulsate, necesită o anumită rezervă de putere sau utilizarea altor solutii tehnice(ultracondensatori, baterii). Există și problema producerii hidrogenului și stocării hidrogenului. În primul rând, trebuie să fie suficient de curat, astfel încât să nu aibă loc otrăvirea rapidă a catalizatorului și, în al doilea rând, trebuie să fie suficient de ieftin pentru ca costul său să fie profitabil pentru utilizatorul final.

Există multe moduri de a produce hidrogen, dar în prezent aproximativ 50% din hidrogenul produs la nivel mondial provine din gaze naturale. Toate celelalte metode sunt încă scumpe. Există o opinie că, pe măsură ce prețurile la energie cresc, și costul hidrogenului crește, deoarece acesta este un purtător de energie secundar. Dar costul energiei produse din surse regenerabile este în scădere constantă.