Альтернативные источники энергии

К альтернативным источникам энергии относятся, прежде всего, возобновимые и неисчерпаемые энергетические ресурсы.

Прямая солнечная энергия. Прямая солнечная радиация может быть использована для выработки тепла и электричества.

Преимущества выработки энергии с использованием солнечных батарей: надежность и бесшумность; изготовлены из второго по распространенности элемента в земной коре элемента (кремния); нет движущихся частей; долговечность; не требуют большого ухода; не загрязняется окружающая среда при выработке энергии.

Недостатки: высокая стоимость; значительное загрязнение окружающей среды при производстве солнечных батарей.

Выработка электричества силой падающей воды. Энергия падающей воды используется человечеством с 1700-х годов и на сегодняшний день является самым распространенным источником неисчерпаемых энергетических ресурсов. Различают два способа выработки гидроэнергии:

Ø в широкомасштабных проектах, когда реки перекрываются гигантскими плотинами, из которых вода с регулируемой скоростью падает, вращая турбину. Однако водохранилища вследствие заилевания становятся бесполезными через 30-300 лет, т.е. становятся невозобновимым источником энергии;

Ø в небольших проектах поперек реки строится низкая плотина, а водохранилище либо небольшое, либо его вообще нет.

Гидроэнергетика обеспечивает практически полностью производство энергии в Норвегии; 74% – в Швейцарии; 67% – в Австрии. Считается, что гидроэлектростанции (малые) вырабатывают самое дешевое электричество.

Преимущества: срок эксплуатации более чем в два раза выше, чем у угольных электростанций; высокий КПД; не происходит выбросов вредных веществ; незначительные эксплуатационные затраты; не отражается на состоянии окружающей среды (малые электростанции).

Недостатки: высокая стоимость крупных сооружений; затопление огромных территорий чаще всего негативно отражается на прилегающих экосистемах.

Энергия ветра. Ветер давно служит человечеству (паруса, ветряные мельницы). Использование энергии ветра для выработки электричества началось в 30-х годах нашего столетия. В больших масштабах разработка ветроэнергии начала осуществляться в конце 60-х годов. В настоящее время разработкой и использованием этого источника занимаются более 100 стран мира. Опыт показывает, что вырабатывать электроэнергию по приемлемой цене можно при скорости ветра от 6,5 м/с до 10,9 м/с, что характерно для горных перевалов и морских побережий.

Преимущества: относительно высокий КПД, не загрязняется окружающая среда; работают от 80 до 90% времени, когда дует ветер; ветроустановкам не требуется вода; быстрая установка.

Недостатки: ограниченность мест, где могут устанавливаться ветроэнергетические системы; турбины создают шум и помехи телевидению, могут служить помехами перелетным птицам.

Биологическое топливо (возобновимые энергетические ресурсы). Энергия может быть получена и при сжигании различных видов биологического топлива: древесина, сельскохозяйственный и городской мусор, жидкое и газообразное биотопливо.

Широко распространенным топливом, используемым во всем мире, и особенно в развивающихся странах, для отопления помещений и приготовления пищи, являются дрова. Однако во многих развивающихся странах запасы древесины быстро убывают, так как леса вырубаются без должных восстановительных работ.

Ограниченное количество качественного обогащенного метаном биогазового топлива может быть получено в процессе бактериального разложения растений и органических отходов, погребенных в больших свалках.

Этанол, вырабатываемый из сахара и зерновых культур, используется в некоторых странах как топливо для автомобилей. Однако без налоговых скидок цены на него оказываются довольно высокими.

Основное внимание при использовании неисчерпаемых и возобновимых источников энергии необходимо уделять небольшим децентрализованным системам, т.к. в этом случае они могут быть конкурентоспособными.

Энергосбережение

Оптимальное решение энергетических проблем заключается в повышении энергоэффективности. Этого можно добиться тремя путями:

Ø уменьшение потребления энергии за счет изменения методов ее расхода. Например, путешествовать на короткие расстояния пешком, отдавать предпочтение общественному транспорту и т.д.;

Ø повышение энергоэффективности за счет выполнения той же работы с меньшими энергозатратами. Например, улучшать теплоизоляцию домов, следить за состоянием автомобилей, переходить на использование более эффективных систем отопления и т.д.

Ø экономия энергии при росте производительности за счет разработки более энергоэффективных приборов.

Лучшим способом энергосбережения на транспорте является совершенствование двигателей; увеличение доли общественного транспорта и более экономные перевозки грузов.

Другим реальным способом экономии энергии является повышение энергоэффективности промышленных и жилых зданий, т.к. большинство зданий во всех странах, в том числе и развитых, потребляют больше энергии, чем необходимо. Утечки дорогостоящего тепла могут составлять до 85%.

Имеется большое количество вариантов повышения энергоэффективности зданий. Например, совершенствование световых проемов. Промышленность освоила выпуск окон с двойными стеклами, разделенными воздушной прослойкой, толщиной 0,6 см. Их теплопроводность в два раза ниже, чем у окон с одинарным стеклом. Внедрена технология нанесения на внутреннюю поверхность стекла, обращенную к воздушной прослойке в окнах с двойными стеклами, пленочного покрытия с пониженной отражательной способностью. Благодаря этому их теплопроводность стала в три раза ниже, чем у простых окон. Заполнение пространства между стеклами аргоном позволяет уменьшить теплопроводность уже в 4 раза.

Другое направление энергосбережения – организация рационального освещения. В США на освещение расходуется 25% потребляемой электроэнергии. Преобразование электричества в наиболее совершенных установках позволяет сэкономить 80-90% электричества, используемого при освещении. В частности, компактные флюоресцентные лампы потребляют на 75-85% меньше электроэнергии, чем лампы накаливания, они в 4-5 раз долговечнее газонаполненных ламп накаливания и в 9-13 раз – вакуумных ламп накаливания.

Энергосбережение даже в бытовых масштабах может способствовать уменьшению загрязнения природной среды. Замена одной лампы накаливания мощностью 75 Вт с долговечностью 10 тыс ч позволяет сэкономить электроэнергию, для выработки которой на обычной ТЭС требуется сжечь 3500 кг угля. В результате в атмосферу не попадает 723 кг углекислого газа и 8 кг двуокиси серы.