Использование энергии воды и ветра

В настоящее время солнечную энергию используют в некоторых странах в основном для отопления, а для производства энергии - лишь в незначительных масштабах.

Ветряные мельницы давно зарекомендовали себя в качестве альтернативного источника энергии. Однако они эффективны и экономичны только для мелкого пользователя. К сожалению, энергия ветра пока еще не в состоянии давать электроэнергию в достаточных количествах. Солнечная и ветровая энергетика имеет серьезный недостаток - временную нестабильность именно в тот момент, когда она особенно нужна. В связи с этим необходимы системы хранения энергии, чтобы потребление ее могло быть возможно в любое время, но экономически зрелой технологии создания таких систем пока нет.

Различают два основных варианта использования энергии солнца: физический и биологический. При физическом варианте энергия аккумулируется солнечными коллекторами, солнечными элементами на полупроводниках или концентрируется системой зеркал.

При биологическом варианте используется солнечная энергия, накопленная в процессе фотосинтеза в органическом веществе растений (обычно в древесине). Этот вариант используется в странах с определенной долей лесистости. Например, Австрия планирует в ближайшие годы получать от сжигания древесины до 1/3 необходимой ей электроэнергии. Для этих же целей в Великобритании планируется засадить лесом около 1 млн. га земель, непригодных для сельскохозяйственного использования. Высаживаются быстрорастущие породы, такие, как тополь, срезку которого производят уже через 3 года после посадки (высота деревьев около 4 м, диаметр стволиков больше 6 см).

Проблема использования нетрадиционных источников энергии в последнее время особенно актуальна. Это, несомненно, выгодно, хотя подобные технологии и требуют значительных затрат. Один из примеров создания такой технологии - сооружение солнечной электростанции в калифорнийской пустыне. В 1996 г. там была построена высокая башня, заполненная тоннами соли. На ее крыше установлены 1900 солнечных батарей. Днем электростанция «питается» непосредственно от солнца, а в вечернее время, после его захода, соль, разогретая за день с помощью солнечных батарей до температуры 500^оС, доводит до кипения воду, а последняя, превращаясь в пар, раскручивает турбины. Это первая в мире солнечная электростанция - прообраз будущих подобных электростанций, способных вырабатывать и хранить электроэнергию.

Подобные установки перспективны для регионов с постоянным снабжением солнечной энергии и в первую очередь густонаселенных стран третьего мира, таких, как Китай, Индия, где потребление энергии ежегодно возрастает на 10%.

Возведение таких электростанций в настоящее время - удовольствие дорогое. Сооружение электростанции, способной обеспечить электроэнергией около 10 тыс. бытовых потребителей (мощность - около 10 мМВт), обойдется в 190 млн. долларов США. Это в четыре раза больше, нежели расходы на сооружение ТЭС, работающей на твердом топливе, и соответственно в три и раза больше, чем строительство гидроэлектростанции и АЭС. Тем не менее эксперты по использованию солнечной энергии уверены, что с развитием технологии использования энергии солнца цены на нее значительно снизятся.

Что касается Республики Беларусь, то анализ скорости ветра на высоте флю­гера для различных территорий республики показал, что средняя скорость ветра по республике не превышает 4,1 м/с. При таких скоростях энергетический потен­циал ветра считается небольшим, если использовать традиционные конструк­ции установок.

В то же время Национальной акаде­мией наук (Институт проблем энергети­ки) совместно с Государственным коми­тетом по энергосбережению и энергети­ческому надзору Республики Беларусь и фирмой «Аэрола» разработана новая конструкция ветровой установки, кото­рая позволяет получать неплохие энер­гетические характеристики при скоро­стях ветра 3-4 м/с.

По се­годняшним прогнозам вклад ветровой энергетики в общий энергобаланс рес­публики в ближайшей перспективе предполагается незначительным.

Потенциал солнца как энергоисточни­ка огромен. В настоящее время развитие разработок по использованию солнеч­ной энергии идет по двум направлени­ям: фотоэнергетика и гелиоэнергетика. Первая связана с прямым преобразова­нием потока солнечной энергии в элект­ричество, вторая — с утилизацией тепла с помощью активных и пассивных теплоиспользующих систем.

В целом вопрос широкомасштабного использования солнечных теплоиспользующих систем различного назначения требует тщательной проработки и соот­ветствующих инвестиций. Так, для круг­логодичного применения солнечной энергии для нужд теплоснабжения необ­ходимы сезонные аккумуляторы тепла большой емкости, а фотоэлектрические системы требуют значительного умень­шения их стоимости.