Альтернативные источники энергии

Развитие альтернативной энергетики обеспечивает получение максимально дешевой энергии при помощи возобновляемых (неисчерпаемых) источников сырья, необходимого для ее выработки. Однако альтернативные источники энергии не всегда позволяют достичь желаемого результата, иногда оставаясь экономически невыгодным способом решения энергетической проблемы.

Виды «чистых» источников

Современная энергетика – отрасль, где широко используются различные природные экологически чистые источники энергии:
• ветер;
• солнечное излучение;
• вода;
• биотопливо.

Технологии энергетических преобразований, лежащие в основе применения указанных видов природных ресурсов, позволяют частично решить проблему нехватки энергоресурсов, однако далеко не всегда являются экологичными.

Гелиоэнергетика, солнечные батареи

Солнечное излучение считается перспективным направлением развития альтернативной энергетики.

Среди преимуществ установки солнечных батарей:
• минимальное влияние в процессе генерации энергии на окружающую среду;
• высокий КПД установок;
• отсутствие шума;
• возможность монтажа практически в любом регионе планеты.

Используя всего 1 кг кремния, можно получить столько энергии, сколько вырабатывает ТЭС при помощи 75 тонн нефти. Количество потребляемой электроэнергии значительно меньше числа вырабатываемой панелями, поэтому их окупаемость в ряде случаев происходит уже через год.

Однако солнечное излучение, как и любые альтернативные источники энергии, обладает рядом недостатков. Главный среди них – неравномерная плотность падения солнечного света на различных территориях в течение года, являющаяся причиной снижения эффективности солнечных батарей.

Прочими недостатками применения панелей являются:
• необходимость периодической очистки поверхности от загрязнений;
• использование значительных земельных территорий для монтажа конструкций в промышленных масштабах;
• применение при производстве блоков опасных веществ, оказывающих влияние на окружающую среду.

Подсчитано, что за срок службы солнечного модуля в атмосферу поступает примерно 0,02 г. теллурида кадмия на один ГВт/час электроэнергии. Показатель достаточно мал, однако при полном переходе на солнечную энергию его значение в десятки раз увеличится.

Для производства одной панели необходимо примерно 68,7 МВт*ч. При генерации панелью 2,4 кВт*ч в сутки (существуют более мощные аналоги) за год установка произведет примерно 3,16 МВт*ч.

Проблеме утилизации также не уделено должное внимание. Производители солнечных панелей не всегда предлагают готовые программы утилизации, оставляя открытым вопрос их хранения/переработки.

Ветроэнергетика, ветровые электростанции, ветряки

Потоки ветровых масс успешно можно преобразовать в любую энергию: механическую, тепловую, электрическую, используя ее в различных отраслях.

Преобразование ветровой энергии происходит посредством ветрогенератора – установки с вертикальной/горизонтальной осью, оснащенной двумя, тремя и более лопастями, в которую вмонтирован электрогенератор. Одна подобная конструкция мощностью 1 МВт позволяет сэкономить за 20 лет эксплуатации порядка 30 тыс. тонн угля, около 12,5 тыс. тонн нефти.

Основные преимущества:
• применение безопасного сырья – природных ветряных масс;
• относительно быстрая окупаемость при использовании в промышленных масштабах – 1-2 года;
• отсутствие вредных выбросов.

Ветряные станции производят за одинаковый промежуток времени энергии в 25-30 раз больше, нежели потребляют за тот же период.

Недостатки:
• непостоянство вырабатываемых ресурсов ввиду переменчивости силы ветра;
• необходимость обеспечения инфраструктуры для передачи полученной электроэнергии потребителю ввиду удаленности ветряков;
• использование дорогостоящего оборудования (аккумулятора, инвертора) при использовании малых ВЭС в домашних условиях;
• значительные шумовые помехи.

Утверждение об их полной экологической безопасности также не совсем верно. Изготовление ветряков требует затрат на переплавку металла, литье пластиковых, медных деталей. Производство бетона, необходимого для формирования основания, также требует определенных энергоресурсов, а изготовление и последующая утилизация аккумуляторных батарей являются энергозатратными небезопасными процессами.

Гидроэнергетика

Преобразование энергии водного потока позволяет получить дешевую электроэнергию, выработка которой на ГЭС сопровождается относительно небольшим влиянием на экологию.

Преимущества:
• дешевизна;
• отсутствие вредных выбросов в процессе работы;
• КПД – 85-90%.

Однако строительство сооружений, обеспечивающих возможность энергетических преобразований, сопровождается непоправимым влиянием на экосистему территории, где ведется строительство.

Недостатки:
• затопление земель;
• обеднение флоры, фауны;
• возможность оборудования мощных ГЭС только в местах, обладающих значительными водными ресурсами;
• значительные затраты на строительство.

Биотопливо

Применяя экологически чистые источники энергии, можно уменьшить потребление невозобновляемого сырья либо полностью заменить его. Жидкое, твердое, газообразное биотопливо является универсальным средством получения энергии независимо от региона его использования.

Преимущества:
• возможность применения различного сырья для получения энергетической биомассы;
• общедоступность;
• соблюдение нейтрального уровня поглощаемого/выделяемого углекислого газа;
• низкая себестоимость исходного сырья.

Недостатки эксплуатации биоэнергетических установок:
• использование значительных земель для выращивания культур;
• выбросы вредных веществ при сжигании биомассы (сера – 0,2%, зола – 3-5%);
• загрязнение почвы пестицидами;
• нарушение экобаланса прилегающей территории;
• необходимость организации бесперебойных поставок биотоплива.

«Идеально безопасного» экономически эффективного альтернативного источника энергии не существует. Целесообразность применения каждого из них определяется совокупностью множественных факторов.