- Галузі нетрадиційної енергетики
- Геліоенергетика
- вітроенергетика
- Геотермальна енергетика
- Альтернативна гідроенергетика
- біопаливо
- Майбутнє альтернативної енергетики
Постійно підвищується потреба в енергії, нові, вкрай ненажерливі споживачі електрики - гігантські дата-центри і електромобілі для масового ринку - змушують людство шукати альтернативні джерела енергії. Важливо, щоб вони були не тільки високо ефективними, але і екологічно чистими.
Галузі нетрадиційної енергетики
До традиційних джерел електроенергія відносяться теплові (вугілля, газ, мазут), гідро- і атомні електростанції. Причому щодо «зеленими» вважається лише третій тип електростанцій, тоді як два перших завдають відчутної шкоди атмосфері і гідросфері відповідно.
Екологічно чисті (знову-таки, відносно) сонячні, вітрові та геотермальні електростанції в ряді країн світу виробляють майже половину електроенергії, але їх досі називають альтернативними. Крім того, існує альтернативна гідроенергетика, що має на увазі хвильові, приливні і водоспадні електростанції.
Самою ж неоднозначною галуззю альтернативної енергетики є, мабуть, біопаливо. На тлі ймовірного глобальної продовольчої кризи засівати родючі землі культурами, переробляти на біопаливо - злочин перед людством.
Але давайте ж поговоримо про кожній галузі альтернативної енергетики по порядку.
Геліоенергетика
Сонячні електростанції (СЕС) - одні з найпоширеніших на планеті, так як використовують невичерпне джерело енергії (сонячне світло). У процесі вироблення електрики, а при необхідності ще й тепла для обігріву житлових приміщень та подачі гарячої води, вони не завдають жодної шкоди довкіллю. Але є зворотний бік медалі: утилізація відпрацьованих своє сонячні батарей процес витратний і вже точно не екологічно чистий.
Сонячні панелі часто вбудовують прямо в дахи житлових будинків
Значною мірою залежна геліоенергетика від погоди і часу доби: в дощовий день і, вже тим більше, вночі електрику особливо якось не покачаєш. Доводиться запасатися акумуляторними батареями, що подвоює вартість установки сонячних панелей, наприклад, на дачі.
Лідерами в популяризації геліоенергетики є Німеччина, Іспанія і Японія. Ясна річ, що перевага тут мають південні країни, де сонце припікає майже цілий рік. Німеччина ж традиційно займає лідируючі позиції в альтернативній енергетиці, тому навіть на СЕС в цій в цілому-то холодної країні робиться велика ставка.
Сонячна ферма Охотникове: мальовничий Крим заблищав немов величезне дзеркало
Приємно, що в питаннях геліоенергетики Україна не пасе задніх. У Криму знаходиться відразу кілька великих СЕС: Перово (потужність 100 МВт, 11 місце в світовому рейтингу), Охотникове (80 МВт, 22 місце) і Приозерна (55 МВт, 42 місце). Беззаперечними ж лідерами є американські Агуа-Каліенте і Каліфорнійська Долина, потужністю по 250 МВт кожна.
Найпотужніша в світі сонячна електростанція Агуа-Каліенте (штат Арізона)
вітроенергетика
Приборкати силу вітру людство досить-таки давно: вітряні млини багато століть вірою-правдою служили для перемолкі зерна в борошно. Зараз же настав час знайти «млинів» нове застосування - гігантські лопаті, гнані силою вітру, здатні обертати потужні генератори і таким шляхом ефективно виробляти таке потрібне електрику.
Вітрогенератор самостійно підлаштовується під мінливий напрямок вітру, вільно обертаючись на щоглі
Трійку лідерів в світовій виробленні електрики за допомогою вітру становлять Китай, США і Німеччина. Якщо ж порівнювати частку ветроелекстростанцій (ВЕС) в кожній конкретній країні, то лідирують Данія, Португалія і Іспанія. Тут знову-таки багато що залежить від кліматичних умов: в одних країнах вітер не вщухає ні на секунду, в інших навпаки більшу частину часу варто штиль. Україна в цьому плані пощастило не надто: погода у нас м'яка і маловетреная. Хоча ще в 30-х роках в Криму була побудована перша в світі промислова вітроелектростанція, а в 1934 році під керівництвом Юрія Кондратюка (того самого, що розрахував траєкторію польоту на Місяць) розроблявся проект будівництва величезної 12-мегаватної вітростанції на горі Ай-Петрі з вежею заввишки 165 метрів і двома 80-метровими турбінами, розміщеними на двох рівнях .
Найбільша в світі вітрова електростанція London Array побудована в море біля берегів Великобританії (630 МВт)
Є у вітроенергетики як вагомі переваги, так і настільки ж вагомі недоліки. У порівнянні з сонячними панелями «вітряки» коштують недорого і не залежать від часу доби, а тому часто зустрічаються на дачних ділянках. Істотний мінус у вітрогенераторів тільки один - вони неабияк шумлять. Установку такого обладнання доведеться узгоджувати не тільки з рідними, а й жителями довколишніх будинків.
Геотермальна енергетика
У районах з вулканічною активністю, де підземні води нагріваються вище температури кипіння, раціонально будувати геотермальні теплоелектростанції (ГеоТЕС). Мабуть, найвідомішою країною, де широко застосовуються ГеоТЕС, є Ісландія. Воно й не дивно: окріп і пар циркулює по трубах круглий рік без зупинок, що дозволяє в процесі вироблення електрики обходитися без дорогих і важко утилізованих акумуляторів.
Несьявеллір (Ісландія) - найбільша в Європі ГеоТЕС (120 МВт)
Роблять ставку на геотермальну енергетику і в інших країнах, де вдалося приборкати вулканічну активність Землі: США, Нова Зеландія, Індонезія і Філіппіни. Багата термальними водами і Росія: ось тільки нові ГеоТЕС в Сибіру давненько не будували. Останні зрушення в цьому напрямку датуються ще часами СРСР.
Потужність ГеоТЕС «Гейзерс» (штат Каліфорнія, США) спочатку становила 2 тис. МВт, але поступово падає
Альтернативна гідроенергетика
Нетрадиційне використання водних ресурсів планети для вироблення енергії на увазі три типи електростанцій: хвильові, приливні і водоспадні. Причому найперспективнішими з них вважаються перші: середня потужність хвилювання світового океану оцінюють в 15 кВт на погонний метр, а при висоті хвиль вище двох метрів пікова потужність може досягати аж 80 кВт / м.
Головна проблема хвильових електростанцій - складність перетворення руху хвиль (вгору-вниз) в обертання лопатей колеса генератора. Втім, останні розробки британський (проект Oyster) і російських вчених (проект Ocean RusEnergy) повинні вирішити дану проблему.
Oyster - високоефективний хвильової електрогенератор, розроблений у Великобританії
Приливні електростанції мають значно меншу потужність, ніж хвильові, зате їх куди легше і зручніше будувати в прибережній зоні морів. Гравітаційні сили Місяця і Сонця двічі в день змінюють рівень води в морі (різниця може досягати двох десятків метрів), що дозволяє використовувати енергію припливів і відливів для вироблення електрики.
У Франції майже півстоліття експлуатується приливна електростанція «Ля Ранс» (потужність 240 МВт), яка побудована в гирлі річки Ранс поруч з містечком Сен-Мало. Довгий час вона утримувала світове лідерство за потужністю, але в 2011 році її обійшла південнокорейська Сіхвінская ПЕС (254 МВт).
«Ля Ранс» - одна з найстаріших і в той же час найпотужніша в Європі ПЕС
Водоспадні електростанції є, мабуть, найбільш малоперспективними в галузі гідроенергетики. Справа в тому, що по-справжньому потужних водоспадів на планеті не так вже й багато. Згадати варто хіба що електростанції «Сер Адам Бек 1» і «Сер Адам Бек 2», побудовані на Ніагарському водоспаді, а точніше на його канадській стороні.
Комплекс електростанцій «Сер Адам Бек» (США) потужністю 2 тис. МВт побудований на кордоні США і Канади
біопаливо
Рідке, тверде й газоподібне біопаливо може стати заміною не лише традиційних джерел електрики, але і бензину. На відміну від нафти і природного газу, відновити запаси яких не представляється можливим, біопаливо можна виробляти в штучних умовах.
Найпростішим біопаливом є деревина, а точніше відходи деревообробної промисловості - тріски і стружка. Спресовані у брикети вони прекрасно горять, а нагріта з їх допомогою вода дозволяє виробляти електрику і тепло, нехай і в невеликих масштабах.
Кукурудза - продукт харчування і в той же час сировину для біопалива
Але майбутнє за рідким і газоподібним біопаливом: биодизелем, біоетанолом, біогазом і синтез-газом. Всі вони виробляються на основі багатих цукром або жирами рослин: цукрової тростини, кукурудзи і навіть морського фітопланктону. Останній варіант так і зовсім має безмежні перспективи: вирощувати водорості в штучних умовах справа не хитра.
Фітопланктон (крихітні морські водорості і бактерії) - ідеальне сировина для виробництва рідкого і газоподібного біопалива
Майбутнє альтернативної енергетики
Концепт орбітальної сонячної електростанції NASA Suntower
З огляду на подорожчання енергоносіїв і підірвана довіра до атомних електростанцій, розвиток альтернативної енергетики поступово прискорюється. Ну а якщо дивитися на зовсім вже віддалену перспективу, то варто згадати космічну енергетику.
Концепт орбітальної сонячної електростанції NASA SERT
Дана галузь має на увазі розміщення сонячних батарей на земній орбіті і на поверхні Місяця. Це дозволить видобувати приблизно на третину більше електроенергії, ніж це можливо в умовах земної атмосфери. На Землю ж передаватися вироблену електрику буде за допомогою радіохвиль.
