Альтернативні джерела енергії

Альтернативні джерела енергії

На тлі енергетичної кризи актуальним є питання переходу від традиційних джерел енергії до нових, альтернативних (фр. - "один з двох", вибір однієї можливості), які екологічно менш небезпечні. Передусім це теплова, світлова енергія Сонця. За прогнозом до 2020 р. такі джерела замінять близько 2,5 млрд т палива, їх частка у виробництві електроенергії і тепла складе не менше 8%. Передусім це енергія Сонця, якої поступає на поверхню Землі в 14-20 тис. разів більше, чим виробляють всі техногенні джерела планети.

Сонце - джерело енергії дуже великої потужності. В середньому енергетичний еквівалент 22 днів сонячного сяйва за сумарною потужністю, що приходить на Землю, дорівнює всім запасам органічного палива на Землі. За день на Землю надходить сонячної енергії більше, ніж 6,5 млрд жителів планети можуть спожити за 30 років. Сонячна енергія, що надходить за рік тільки на Аравійський півострів, більше ніж в два рази перевищує запаси енергії всіх нафтових родовищ світу.

Вже в світі експлуатуються три типи перетворювачів сонячної енергії: а) використання енергії рідини, нагрітої сонячними променями; б) пряме фотоелектричне перетворення сонячної енергії в електричний струм; в) використання дзеркал, фокусуючи теплову енергію Сонця на поверхню парових котлів теплових електростанцій.

Всі три типи геліостанцій вже працюють в різних країнах світу - у Франції, Німеччині, США, Ізраїлі. В установці використовують синтетичне масло, що тече по чорних трубах, які нагріваються параболічними дзеркалами, що, рухаючись за Сонцем, фіксують його промені. Масло в трубах нагрівається до 3900 С і перетворює воду в пару, яка крутить турбіни.

У деяких країнах - США, країнах Аравійського півострова існують установки прямого перетворення світла Сонця в електроенергію за допомогою фотоелементів або фокусування тепла за допомогою параболічних дзеркал. На півострові Крим працює єдина в Україні невелика експериментальна геліостанція.

При сучасних технологіях вартість фотоелектрики складає 25-30 центів за кіловат-годину; сонячно-термічної електрики - 12 центів; енергії теплових електростанцій - 4 центи; гідроелектростанцій - 3 центи. Така відносно висока ціна фотоелектрики пояснюється низьким ККД - до 10 відсотків і високою вартістю установок. Однак ці установки не забруднюють навколишнього середовища, прості в застосуванні, безшумні, можуть мати різні розміри.

Вітроенергетика. Загальна потужність вітрів на планеті складає близько 2000 млрд кВт. Вже працюють вітроенергетичні установки потужністю від 1 до 1000 квт. Фактично це вітряний млин, об'єднаний з електрогенератором. Негативним може бути - відсутність вітру, неможливість управління повітряними потоками. З кінця XVIII на початку XIX ст. у США було встановлено більше як 8 млн електровітрових генераторів. Ці машини припинили використовувати в 40-х рр. у зв'язку з виникненням недорогої енергії, одержуваної при спалюванні органічних видів палива.В 70-х рр., у зв'язку з дефіцитом нафти, використання вітрової енергії відновилося. Тепер у США потужність всіх вітрогенераторів складає 1600 МВт, які виробляють близько 3 млрд кВт/годин електроенергії щорічно.Вітрові турбіни складаються з ротора (лопаті), енергетичної осі і генератора для перетворення вітрової кінетичної енергії в електричну. Для збільшення потужності вітрові турбіни розташовують на високих щоглах до 30 метрів, щоб швидкістьвітру була не менше 5 м/с. Національні програми освоєння енергії вітру розгорнуті в Канаді, ФРН, США, Франції, Швеції та інших країнах.

В Україні найбільш потужні вітроелектростанції працюють в Новоазовському районі Донецької області, під Євпаторією в Криму, причому на вітчизняних агрегатах, які виготовляє Дніпропетровський завод "Південмаш". Енергія вітру - одне з екологічно чистих джерел енергії. Але незважаючи на переваги, турбіни все-таки впливають на навколишнє середовище. Одна із гострих проблем - шум.

Морські припливи і тепло Землі. Це більш постійні джерела енергії. Вже тепер працюють екологічно безпечні, чисті припливні електростанції у Франції, Росії. Загальна потужність хвиль Світового океану складає 90 000 млрд кВт. У багатьох країнах - США, Японії, Італії, Ісландії, Росії використовується енергія гарячих природних джерел - гейзерів.

Відомо, що на глибині 10 км температура сягає 140-150 градусів за шкалою Цельсія і цю енергію можна відводити за допомогою пари, використовуючи її для опалення.

Геотермальна енергетика розвивається досить інтенсивно в США, на Філіппінах, у Мексиці, Італії, Японії, Росії. Найпотужніша геотес (50 Мвт) побудована в США - геотес Хебер. Запаси геотермальної енергії складають 200 ГВт. Геотермальні ресурси розподілені нерівномірно й основна їхня частина зосереджена в районі Тихого океану.

Вторинні енергетичні ресурси. Це енергія, що залишається в технологічних процесах, використання якої не є обов'язковим для здійснення основного технологічного процесу. В даний час особливо великі втрати теплоти на електростанціях, в металургійній, хімічній, нафтовидобувній і нафтопереробній галузях промисловості, в сільському господарстві. Тільки в Росії з 1,7 млрд т умовного палива втрати складають 60%, корисно використовується приблизно 700 млн т.

Майбутнє - за альтернативними джерелами енергії, бо вони майже безплатні (природні вітри, енергія Сонця, земного тепла), безпечні і не пов'язані із шкідливими викидами. Ще одна перевага - автономність, відсутність необхідності передавати енергію на великі відстані, що супроводжується її великими втратами та забрудненням довкілля, наприклад електромагнітним при транспортуванні електроенергії високоі напруги. Проблема альтернативних джерел енергії особливо актуальна на фоні повідомлень про те, що запаси нафти, газу будуть вичерпані через 30-50 років, вугілля - через 200-300 років. Енергетичні джерела - основа незалежності будь-якої держави. Це особливо актуально для України, промисловість якої витрачає в 4-5 разів більше енергії, ніж будь-яка країна Європи, що робить продукцію не конкурентоспроможності. Враховуючи низькі запаси природного газу в Україні, економне використання електроенергії та впровадження альтернативних джерел енергії неактуальні.

Закон України "Про енергозбереження" визначає правові, економічні, соціальні та екологічні основи енергозбереження, дає тлумачення цього визначення. Це діяльність, спрямована на раціональне одержання енергії та економне її використання. В законі йдеться про нетрадиційні джерела енергії періодичної дії - енергії Сонця, Землі, енергії морів, океанів, річок. Закон відводить місце для навчання та виховання населення в сфері енергозбереження. Отже вже тепер існують альтернативні джерела енергії, які на відміну від інших, традиційних джерел - теплових, гідравлічних, атомних електростанцій екологічно безпечні, не мають шкідливих відходів, забруднюючих атмосферу, землю, води, тому за ними майбутнє.