English Телефон/факс:
7 (4852) 32-88-85
Печать

Энергетика будущего - возобновляемые источники энергии

В отличие от ископаемого топлива – нефти, угля, газа, урана, - возобновляемые источники энергии (ВИЭ) неистощимы. Их использование не вредит окружающей среде, так как не приводит к выработке загрязняющих веществ или токсичных отходов. Именно ВИЭ являются одним из наиболее перспективных вариантов развития мировой энергетики в свете ратификации большинством государств Киотского протокола. Согласно этому документу, ратифицированному 161 страной мира, индустриально развитые страны взяли на себя обязательства по ограничению и сокращению выбросов шести видов парниковых газов, которые являются причиной климатических изменений и потепления планеты. Из этих шести основной проблемой для окружающей среды является углекислый газ. По данным ООН, только благодаря хозяйственной деятельности человека каждую секунду в воздух планеты попадает порядка 800 тонн углекислого газа, то есть 25 млрд. тонн ежегодно.

Отрасли энергетики будущего

Различные виды ВИЭ находятся на разных стадиях освоения.

Ветроэнергетика
Как это ни парадоксально, наибольшее применение получил самый изменчивый и непостоянный вид энергии – ветер. Суммарная мировая установленная мощность крупных ВЭУ и ВЭС, по разным оценкам, составляет от 10 до 20 ГВт. Кажущийся парадокс объясняется тем, что удельные капиталовложения в ВЭУ ниже, чем при использовании большинства других видов ВИЭ. Мировыми лидерами по применению энергии ветра являются США, Германия, Нидерланды, Дания, Индия.

Ветроустановка, подобно ветряной мельнице, улавливает кинетическую энергию воздуха и при помощи генератора превращает ее в электричество. Размеры установок могут быть самыми различными, в зависимости от конструкции и необходимой мощности. Самые большие и наиболее производительные достигают 120 м в высоту, а каждая лопасть имеет длину около 45 метров.

Ветроустановки могут использоваться для различных целей, начиная от заряда аккумуляторных батарей и энергоснабжения различных объектов (дома, фермы и пр.) до подачи электричества в сети централизованного энергоснабжения.

Геотермальная энергия
Второе место по объему применения занимает геотермальная энергетика. Суммарная мировая мощность ГеоТЭС составляет не менее 6 ГВт. Однако ГеоТЭС географически привязаны к месторождениям парогидротерм или к термоаномалиям, которые распространены отнюдь не повсеместно, что ограничивает область применения геотермальных установок.

Принцип работы геотермального оборудования заключается в том, чтобы использовать для отопления помещений или выработки электричества тепло земной коры. Во Франции, например, на каждые 30 метров глубины температура почвы повышается в среднем на 1°С. В некоторых частях земного шара (в особенности в регионах с высокой вулканической активностью) геотермический градиент оказывается гораздо выше – до 1000°С на 100 м.

В случае наличия высокотемпературной геотермальной энергии (начиная от 1500°С) существует возможность вырабатывать электричество напрямую – используя лишь естественные источники пара или горячей воды. Однако подобные козыри доступны весьма ограниченному кругу европейских стран. Более 97% геотермальных электростанций сконцентрированы в одной стране – Италии.

Значительное развитие получило направление, связанное с использованием низкопотенциального тепла окружающей среды (воды, грунта, воздуха) с помощью теплонасосных установок (ТНУ). В ТНУ при расходе единицы электрической энергии производится 3-4 эквивалентные единицы тепловой энергии, следовательно, их применение в несколько раз выгоднее, чем прямой электрический нагрев.

Низкотемпературная геотермия используется в жилищах для отопления и подогрева воды для бытовых нужд. Там, где из-за недостаточной температуры почв невозможна постройка геотермальных электростанций, дома оборудуются тепловыми насосами, которые позволяют сэкономить на подогреве воды немалое количество ископаемого топлива.

Энергия солнца
Занимает следующее место после геотермальной энергетики. Преобладающим видом оборудования здесь являются так называемые плоские солнечные коллекторы.

Солнечные коллекторы улавливают солнечное излучение и трансформируют его в тепло. Принцип их работы весьма прост: солнце нагревает теплопроводящую жидкость (как правило, воду), которая идет на обогрев помещений в водопроводную сеть. Такие системы сегодня широко используются как в жилом секторе, так и для общественных нужд: в гостиницах, больницах, домах престарелых и т.д.

Все активнее идет преобразование солнечной энергии в электроэнергию. Здесь используются два метода – термодинамический и фотоэлектрический, причем последний лидирует с большим отрывом. Сегодня фотоэлектрические элементы прочно укоренились в нашей повседневности, от них питаются часы, фонари, калькуляторы и многие другие бытовые приборы. Вдобавок недавно технология производства солнечных батарей, солнечных панелей  получила дальнейшее развитие, что дало возможность подключать их к общей электросети и использовать фотоэлектрические элементы в качестве производителя значительных объемов электроэнергии.

Следует упомянуть проект "Тысяча крыш", реализованный в Германии, где 2250 домов были оборудованы фотоэлектрическими установками. При этом роль резервного источника играет электросеть, из которой возмещается нехватка энергии. В случае избытка энергии она, в свою очередь, передается в сеть. Любопытно, что при реализации этого проекта, до 70% стоимости установок оплачивалось из федерального и земельного бюджетов.

Биоэнергетика
Не менее интенсивно развивается использование энергии биомассы. Последняя может конвертироваться в технически удобные виды топлива или использоваться для получения энергии путем термохимической (сжигание, пиролиз, газификация) и (или) биологической конверсии. При этом используются древесные и другие растительные, а также органические отходы, в том числе городской мусор, отходы животноводства и птицеводства. При биологической конверсии конечными продуктами являются биогаз и высококачественные зкологически чистые удобрения.

Это направление имеет значение не только с точки зрения производства энергии, большую ценность оно представляет с позиций экологии, так как решает проблему утилизации вредных отходов.

Гидроэнергия
В последние годы наблюдается возрождение интереса к созданию и использованию малых ГЭС на новой более высокой технической основе, связанной с полной автоматизацией их работы при дистанционном управлении.

Гораздо меньше развито практическое применение приливной энергии. В мире существует только одна крупная приливная электростанция мощностью 240 МВт (Ранс, Франция). Еще менее развито использование энергии морских волн, этот способ находится на стадии начального экспериментирования.

По материалам газеты Le Courrier de Russie и сайта rodniki.bel.ru

Содержание ДВЯ N4 за 2007 год