Альтернативные виды энергии и перспективы ее использования в России

 

     Лист  для замечаний 

 

     содержание 

     

 

     Введение 

     В мире альтернативная энергетика (АЭ) развивается  ускоренными темпами после нефтяного  кризиса 1973 года, когда человечество осознало как недопустимо высокую  степень своей зависимости от невозобновляемых источников и цен на них. Разработки в направлении использования альтернативных источников велись и ранее.

     Сегодня альтернативная энергетика является перспективным с точки зрения экономической и энергетической эффективности направлением деятельности, несмотря на активное противостояние нефтегазового лобби. Подстёгивающим развитие АЭ эффектом обладают случающиеся в последние годы всё чаще политические, экономические и экологические кризисы, они потенциально влияют на энергетическую безопасность государств и регионов. Среди них, в частности, нефтяной кризис (1973), теракты в США (2001), московская энергоавария (2005), перебои с газовым транзитом через Украину в ЕС (2009), авария на японской АЭС «Фукусима-1» (2011) и др.

     Россия, обладающая значительными запасами нетрадиционного топлива и имеющая  возможность использования одного (а иногда двух и более) возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в каждом своём регионе, не торопилась с развитием альтернативной энергетики вплоть до 2000-х годов, хотя отдельные исследования и разработки в этом направлении активно велись с 1950-1960-х годов. Не прекратили работать построенные ещё в советское время электростанции на ВИЭ.

     Сегодня у России есть успешный опыт создания электростанций практически на всех известных видах возобновляемых источников энергии. Проблемой является отсутствие реальной государственной  поддержки альтернативных энергопроизводств, несмотря на принятие в конце 2000-х годов ряда основополагающих постановлений и курс правительства на инновации.

 

      
 
 
 
 
 
 

     

1. Альтернативные  виды энергии: перспективы  использования в  России

 

     Альтернативная  энергетика в России - развиваемая со времён довоенного СССР совокупность технологий получения электроэнергии из нетрадиционных (альтернативных) возобновляемых источников энергии в Российской Федерации.

     Согласно  принятой в научном сообществе классификации, все источники энергии подразделяют на две группы - невозобновляемые и возобновляемые. К невозобновляемым относят нефть, уголь, газ и ядерную энергию. Группа возобновляемых, в свою очередь, делится ещё на две - традиционных и нетрадиционных (альтернативных) источников энергии. К традиционным относят гидроэнергетику и энергию биомассы в части использования древесных отходов. Понятие «нетрадиционных источников» исчерпывающе определяет федеральный закон РФ «Об электроэнергетике»:

     Возобновляемые  источники энергии - энергия солнца, энергия ветра, энергия вод (в том числе энергия сточных вод), за исключением случаев использования такой энергии на гидроаккумулирующих электроэнергетических станциях, энергия приливов, энергия волн водных объектов, в том числе водоёмов, рек, морей, океанов, геотермальная энергия с использованием природных подземных теплоносителей, низкопотенциальная тепловая энергия земли, воздуха, воды с использованием специальных теплоносителей, биомасса, включающая в себя специально выращенные для получения энергии растения, в том числе деревья, а также отходы производства и потребления, за исключением отходов, полученных в процессе использования углеводородного сырья и топлива, биогаз, газ, выделяемый отходами производства и потребления на свалках таких отходов, газ, образующийся на угольных разработках.  

     

1. Виды источников альтернативной энергии

 

1. Биоэнергия

     Биомассой называют различные образующиеся в  процессе фотосинтеза энергоносители растительного происхождения. Часть биомассы относят к традиционным источникам энергии (отходы деревообрабатывающих производств - древесина, стружка, опилки и т. п.), часть - к нетрадиционным (растения, отходы сельскохозяйственных производств). Переработка биомассы осуществляется либо сжиганием в котлах высокого давления (в этом случае теряется 40-50 % энергии, то есть КПД процесса 50-60 %), либо сжиганием газифицированной биомассы в газовых турбинах (КПД 93 %).

     Для использования технологий получения  энергии из биомассы необходима близость энергопроизводства к источнику сырья (для «нетрадиционной биомассы» это сельскохозяйственные предприятия, фермы), что позволяет получать приемлемое количество относительно недорогой энергии. В России получение энергии из биомассы целесообразно организовывать в Черноземье, Краснодарском крае, центральной России и на юге Сибири.

2. Ветровая энергия

     Ветер образуется из-за неравномерного нагрева  солнечными лучами земной поверхности  и нижних слоёв атмосферы - воздушные массы начинают перемещаться близ поверхности земли и выше, до 7-12 км над землёй. Наиболее выгодными участками для расположения так называемых ветряков - сооружений для преобразования энергии ветра - являются на земле береговые линии (не менее 10-12 км от берега), здесь сильнее перепад температур и более сильный и устойчивый ветер (не менее 5 м/с). На территории России такими характеристиками обладают прибрежные районы крайнего Севера и побережья северных и восточных морей на всём протяжении от Мурманска до Приморья.

     Несмотря  на доступность и экологическую  чистоту ветровой энергии, ветроэлектростанции (ВЭС) имеют ряд недостатков - неровный выход энергии, сильный шум (104 дБ рядом с ВЭС мощностью 850 кВт, это сопоставимо с уровнем шума в кабине железнодорожного локомотива), вызывающий вибрацию инфразвук частотой 6-7 Гц вокруг ВЭС, возможные помехи для приёма телесигнала.

     По  данным Международного энергетического  агентства (МЭА) лидерами отрасли были Германия (за 2005 год на ВЭС произведено 18 428 МВт), Испания (10 027 МВт), США (9 149 МВт), Индия (4 430 МВт) и Дания (3 122 МВт).

     На 1 января 2011 года мировым лидером  ветроэнергетики стала Испания (за 2010 год на ВЭС произведено 43,0 ГВт, это 16,4 % в общем объёме производства электроэнергии в стране), оттеснив Германию на второе место (соответственно, 36,5 ГВт и 6,2 %).

3. Водородная энергия

     Водородную  энергию получают одним из нескольких способов: из природного газа, лёгкой нефти  и мазутов; разложением воды на водород  и кислород (электролиз); из микроорганизмов (биологический метод); из ферментов (биохимический метод). Водородный двигатель  в 2-3 раза эффективнее двигателя внутреннего сгорания. Кроме того, он бесшумен, а при выработке энергии образуется побочный продукт - дистиллированная вода.

4. Геотермальная энергия

     Геотермальная энергетика предполагает использование  тепла земной коры в тех местах, где это экономически целесообразно. Геотермальные источники фактически неисчерпаемы и обладают высокой  степенью предсказуемости в отношении количества получаемой энергии.

     Первая  геотермальная электростанция (ГеоЭС) была построена в начале ХХ века в Италии. Затем ГеоЭС появились в Мексике, Новой Зеландии, США, Ирландии. Первая ГеоЭС на территории России появилась в СССР в 1966 году - Паужетская ГеоЭС на Камчатке.

     В настоящее время геотермальная  энергия используется в 62 странах, суммарная  мощность ГеоЭС мира к 2007 году достигла 19 300 МВт. Доля России в мировом производстве - 10 %. Перспективными для создания ГеоЭС в России специалисты считают также Кубань, Калининградскую область и Северный Кавказ.

5. Космическая энергия

     По  мнению учёных, потенциал космической  солнечной энергетики таков, что  произведённая в космосе энергия  может обеспечить 30-40 % энергетической потребности землян. Но космическая энергетика имеет и существенные недостатки. Это и загрязнение озонового слоя ракетными отходами, и нахождение в атмосфере многокилометровых по диаметру «столбов» СВЧ-излучения, и предельно высокая стоимость космических проектов, а значит, и дороговизна космической энергии.

     Сегодня наиболее вероятной считается технология размещения на околоземной орбите солнечных  батарей, преобразующих энергию  Солнца в СВЧ-излучение и без проводов передающих его на наземные преобразователи. КПД технологии пока довольно низок - 10 %, но в перспективе предполагается поднять его не менее чем в 4 раза. Описанная технология начала изучаться в 1960-е годы в СССР. В 1968 году США разработали проект орбитальной солнечной электростанции, но он был настолько высокозатратен, что не состоялся.