Классификация альтернативных энергетических ресурсов

Основные виды альтернативных источников энергии: гелио- и ветроэнергетика, гидроэнергетика, биоэнергетика, геотермальная, грозовая, водородная и даже космическая энергетика.

Гелио- и ветроэнергетика. Гелиоэнергетика (солнечная энергетика) относится к числу наиболее перспективных направлений альтернативной энергетики. Запасы солнечной энергии бесконечны, а при ее преобразовании не происходит загрязнений атмосферы и окружающей среды.

Основной недостаток гелиоустановок заключается в их зависимости от погодных, суточных и сезонных колебаний солнечной радиации, что требует применения дополнительных аккумулирующих устройств. Кроме того, такие установки обладают высокой стоимостью конструкции, связанной с применением редких элементов.

Наиболее распространенной отраслью альтернативной энергетики ввиду относительно низких капиталовложений является ветроэнергетика, основанная на непосредственном преобразовании воздушных потоков в электрическую, тепловую или механическую энергию. Примерами таких преобразователей могут быть ветряные мельницы, ветрогенераторы, выполняющие конвертацию воздушных масс в механическую и электрическую энергию соответственно [6, с. 143].

Довольно весомым недостатком ветроэнергетики является невозможность точного прогноза количества электроэнергии, которое будет получено в определенный срок. Невозможно предугадать, насколько сильным будет ветер.

Сильный шум и вибрация, производимые ветровыми установками, являются существенными раздражителями не только животных, но и людей, живущих поблизости.

Против строительства ветряных станций активно выступают защитники живой природы, утверждая, что лопасти турбины представляют потенциальную опасность для птиц.

Наиболее существенным минусом таких электростанций является недостаточно высокий выход электроэнергии. Преобразователи ветровой энергии веско уступают дизельным генераторам по выработке электричества, что требует установки нескольких ветровых турбин.

Ветрогенераторы, как и солнечные электростанции (СЭС) наиболее эффективны для небольших поселений, находящихся вдалеке от централизованных систем энергоснабжения. Электроэнергия, получаемая таким образом, является наиболее предпочтительной для них с точки зрения экономии. Такая ситуация характерна для Дании, в территорию которой входит 409 островов. Объединить всю страну системой централизованного энергоснабжения в таком случае крайне проблематично. Сегодня здесь функционируют свыше 5 тысяч ветроустановок, производящих около 39% от общего объема выработки электроэнергии.

Хотя получение энергии методами гелио- и ветроэнергетики и осуществляется на всей территории нашей Беларуси, как правило, оно не связано с массовым производством. Кроме того, объекты альтернативной энергетики имеют определенную географическую привязку [18].

Гидроэнергетика. Еще одним альтернативным источником получения энергии является гидроэнергетика. Работа гидроэлектростанций (ГЭС) основана на преобразовании естественного движения водных масс, накапливаемых с помощью плотин в русловых водоемах и при приливных движениях.

Так, для производства электроэнергии в приливных электростанциях (ПЭС) используется перепад между уровнями прилива и отлива воды. Для этого прибрежный бассейн отделяется плотиной, которая задерживает приливную воду при отливе.

При работе таких электростанций не происходит загрязнения атмосферы, а вырабатываемая ими электроэнергия обладает небольшой ценой. Почти треть всего электричества, вырабатываемого в мире, приходится на долю гидроэнергетики.

Исторически сложилось так, что гидроэлектростанции в Беларуси занимают второе место по объему вырабатываемой электроэнергии, уступая лишь ТЭС. Это связано с богатейшими водными ресурсами нашей страны. Но второе место – далеко не предел. В каждом регионе найдется река, которую можно использовать для электрификации районов, не обеспеченных в полной мере электроэнергией.

Но существуют и негативные стороны использования гидроэнергии. Для работы гидроэлектростанций необходимо создание больших резервуаров воды, что приводит к затоплению значительных территорий, и, как следствие, отрицательно сказывается на среде обитания животных и рыб. Кроме того, строительство ГЭС нередко требует переселения огромного числа людей.

Также существует мнение, что работа приливных электростанций затормаживает вращение Земли, что также может привести к негативным экологическим последствиям.

Биоэнергетика. В настоящее время значительное внимание уделяется разработке нового направления – биоэнергетики. Этот вид энергии основан на использовании биотоплива.

Топливо, получаемое из биологического сырья, имеет ряд существенных преимуществ по сравнению с традиционными источниками энергии, а именно: возобновляемость, безотходность, экологичность, сокращение затрат на транспортировку и т.д.

Энергонасыщенные культуры являются одним из видов биологического сырья для производства биоэнергоресурсов. Речь идет о так называемых биоэнергетических культурах, таких как рапс, кукуруза, сахарный сорго, соя и т.д.

Для производства биотоплива, получаемого на основе растительных масел, может использоваться почти 60 видов масленичных культур. С каждого гектара посева возможно получение до 350 килограмм топлива, себестоимость которого значительно ниже рыночной цены традиционного топлива из нефти и газа.

Наиболее перспективным для производства нового вида энергии, является рапс. Мировые посевы рапса составляют 24 млн. га. С каждого гектара пашни можно собрать до 1,5 т. семян, которые позволяют получить около 450 кг рапсового масла, 150 кг глицерина, а также 670 кг жмыха. Последующая переработка масла позволяет выделить 409 кг биодизельного топлива. В то же время глицерин находит широкое применение в парфюмерии и медицине, а жмых является высококалорийной добавкой к кормам животных.

Еще одним продуктом биоэнергетики является биоэтанол. Для его производства используется топинамбур, с одного гектара посева которого может быть получено около 3200 литров высокооктанового биоэтанола [19].

Беларусь обладает и колоссальными лесными запасами. Для получения энергии доступно ежегодное использование до 8 млн. т. древесной биомассы, до 4 млн. т. органических отходов. С помощью пиролизного процесса из этого материала возможно получение десятков миллионов тонн жидкого топлива или пиролизного газа. В настоящее время для этих нужд активно развивается выращивание энергетических лесов, состоящих из быстрорастущих пород. Кроме того, широкое распространение в мире по своим энергетическим характеристикам получает сухое прессованное древесное топливо (топливные брикеты, пеллеты), производимое, преимущественно, из древесных отходов.

Не обошлось без отрицательных моментов и в этой отрасли альтернативной энергетики. Так, многие опасаются уничтожения лесов и, как следствие, нанесения вреда окружающей среде.

В то же время, массовое выращивание растений для целей биоэнергетики приводит к обеднению и эрозии почв.

А сжигание так популярного сейчас сухого прессованного топлива приводит к выбросу вредных веществ в атмосферу.

В скором времени появится возможность в полной мере использовать преимущества и бороться с недостатками биоэнергетики. Данная отрасль обладает огромным потенциалом и заслуживает того, чтобы приложить определённые усилия для ее реализации.

И это только некоторые из возможных источников энергии. Считается, что практически любая биомасса, переработанная определенным образом, может производить энергию.

Существуют и другие направления альтернативной энергетики, такие, как геотермальная, грозовая, водородная и даже космическая энергетика.

Источники геотермальной энергии используют неисчерпаемый источник – внутреннее тепло Земли. Существует несколько рабочих схем, не меняющих суть процесса. Природный пар очищают от газов и подают в турбины, вращающие электрогенераторы. Подобные установки работают по всему миру. Геотермальные источники дают электричество, греют целые города и освещают улицы. Но мощность геотермальной энергетики использована очень мало, а технологии получения имеют низкий КПД.

Приливная и волновая энергетика – это бурно развивающийся способ преобразования потенциальной энергии движения водяных масс в электрическую энергию. Имея высокий коэффициент преобразования энергии, технология имеет большой потенциал. Правда, может использоваться только на побережьях океанов и морей.

Процесс разложения биомассы приводит к выделению газа имеющим в своем составе метан. Очищенным, он используется для выработки электроэнергии, обогрева помещений и других хозяйственных нужд. Существуют небольшие предприятия, полностью обеспечивающие свои энергетические потребности [22].

Человечество не представляет дальнейшего развития без сохранения темпов потребления энергии. Но движение в данном направлении ведет к гибели окружающей среды и серьезно скажется на жизни людей. Единственным вариантом, способным исправить ситуацию, представляется возможность использования нетрадиционных источников энергии.

Ученые рисуют радужные перспективы, добиваются технологических прорывов в опробованных и инновационных технологиях. Правительство многих стран, понимая выгоды, вкладывает большие средства в исследования. Развивает альтернативную энергетику и переводит производственные мощности на нетрадиционные источники.

На данном этапе развития социума, сохранить планету и обеспечить благополучие людей возможно лишь усиленно работая с альтернативными источниками энергии.

Кроме потенциала и степени развития технологии, на эффективности использования различных альтернативных видов энергии, влияние оказывает интенсивность источника энергии. Поэтому страны, в особенности, не обладающие запасами нефти, усиленно развивают имеющиеся источники нетрадиционных энергоресурсов [8].

Направление развития восстанавливаемых энергоресурсов в мире:

Финляндия, Швеция, Канада, Норвегия – массовое использование солнечных электростанций;

Япония – эффективное применение геотермальной энергии;

США – существенные успехи в развитии альтернативных источников энергии во всех направлениях;

Австралия – хороший экономический эффект от развития нетрадиционной энергетики;

Исландия – обогрев геотермальной энергии Рейкьявика;

Дания – мировой лидер ветровой энергетики;

Китай – удачный опыт по внедрению и расширению сети ветровой энергетики, массовое использование энергии воды и солнца;

Португалия – эффективное применение солнечных электростанции.

В гонку технологий включились многие развитые страны, добиваясь на собственной территории весомых успехов. Правда, общемировое производство альтернативной энергии давно топчется вокруг 5% и конечно выглядит удручающе.

Альтернативные источники энергии обладают бесспорными и ярко выраженными достоинствами. И просто требуют приложения всех усилий на их изучение.

Плюсы альтернативных источников энергии:

- экологический аспект;

- неисчерпаемость и возобновляемость ресурсов;

- всеобщая доступность и широкое распространение;

- снижение себестоимость с дальнейшим развитием технологий.

Потребности человечества в бесперебойной энергии диктуют суровые требования к нетрадиционным источникам. И существует реальная возможность устранить недостатки дальнейшим развитием технологий.

Существующие минусы альтернативных источников энергии:

- возможное непостоянство с зависимостью от времени суток и погодных условий;

- неудовлетворяющий уровень КПД;

- неразвитость технологии и высокая стоимость;

- низкая единичная мощность отдельных установок.

Остается надеяться, что попытки поиска идеального, восполняемого источника энергии увенчаются успехом. Экология будет спасена и люди намного улучшат качество жизни [5].

Таким образом, проведенное исследование теоретических основ, позволяет сделать следующие выводы:

- Ограниченность природных запасов и возрастающая сложность добычи ископаемого топлива, вкупе с глобальным загрязнением окружающей среды подталкивает человечество прилагать усилия в поиске возобновляемых, альтернативных источников энергии.

- Общеизвестен факт неблагоприятного воздействия на окружающую среду традиционных источников энергии, использование которых связано с образованием большого количества различных отходов, пагубно влияет на климатические условия.

- Актуальность использования нетрадиционных источников энергии будет непрерывно возрастать, требуя ускорения процессов поиска и внедрения. Уже сегодня большинство стран на государственном уровне вынуждены внедрять программы, снижающие расход энергии, тратя на это огромные средства и урезая собственных граждан в правах.

- Основные виды альтернативных источников энергии: гелио- и ветроэнергетика, гидроэнергетика, биоэнергетика, геотермальная, приливная, грозовая, водородная и биомассовая и т.д..