Альтернативная энергетика как лекарство для экологии

УДК   

АЛЬТЕРНАТИВНАЯ  ЭНЕРГЕТИКА КАК ЛЕКАРСТВО  ДЛЯ ЭКОЛОГИИ.

В процессе промышленного  производства товаров и услуг  участвуют практически все страны нашей планеты. Деятельность компаний каких-то отдельно взятых стран составляет большую долю от общего объема работ предприятий других стран. Это не вызывает опасения, если эти предприятия выполняют свои обязательства по сохранению окружающей среды – утилизация отходов производства, модернизация оборудования и многое другое. Однако хорошо известно, что многие компании игнорируют эти правила. Особенно, это касается развивающихся стран. Например, большая часть их предприятий использует старую технику, что приносит огромный вред окружающей среде, потому что это оборудование делалось в то время, когда многие корпорации и государства не задумывались о ресурсосберегающей технологии. В результате страдает Земля. Все очевиднее становится ограниченность энергетических, водных, лесных, земельных и других естественных ресурсов. Одним из решений данной проблемы является использование альтернативных источников энергии.

Альтернативная  энергетика – это совокупность перспективных способов получения энергии, которые распространены не так широко, как традиционные, однако представляют интерес из-за выгодности их использования при низком риске причинения вреда экологии района.

Существует  следующий перечень характеристик  альтернативных источников энергии, предоставляемый  Международным энергетическим агентством (МЭА)[1]:

• гидроэнергетические (кроме крупных ГЭС), преобразующие кинетическую энергию воды в электроэнергию;
• геотермальные, чья энергия конвективно поступает из земной коры в виде горячей воды, тепла или пара;
• энергия Солнца, улавливаемая через концентраторы света (гелиоприемники) для производства тепла и электроэнергии; энергия океана (приливная, волновая, течений и пр.), преобразуемая из кинетической в электрическую; энергия ветра, т. е. кинетическая энергия воздушных потоков, преобразуемая в электроэнергию;
• промышленные и коммунальные отходы (твердые, жидкие и газообразные) способные давать тепловую и электрическую энергию при своем сжигании, биологическом разложении или иных способах переработки;
• биомасса различного происхождения из отходов сельского и лесного хозяйства, быта, а также из специально культивируемых растений, перерабатываемая в тепло, электроэнергию или в биотопливо.

Рассмотрим  некоторые из них.

Ветроэнергетика – это отрасль науки и техники, разрабатывающая теоретические основы, методы и средства использования энергии ветра для получения механической, электрической и тепловой энергии и определяющая области и масштабы целесообразного использования ветровой энергии в народном хозяйстве.

Ветроэнергетические установки имеют ветродвигатель, представляющий собой колесо с большими лопастями, связанный системой зубчатых передач с электрогенератором.

Ветроэнергетика развивается быстрыми темпами. В  конце 2009 года общая установленная  мощность всех ветрогенераторов составила 157 гигаватт[2].

Достоинства ветроэнергетики:

• создание электроэнергии с поддержкою ветроэнергетических установок не сопровождается выбросами CO2 и каких-либо иных газов;
• ветровые электростанции занимают совсем немного места;
• энергия ветра, в отличие от ископаемого горючего, неистощима.

Недостатки:

• непостоянность содержится в негарантированности получения нужного количества электроэнергии, на неких участках суши силы ветра может оказаться недостаточно для выработки нужного количества электроэнергии;
• высокая стоимость установки;
• вертящиеся лопасти турбины представляют потенциальную опасность для неких видов живых организмов, особенно птиц;
• шумовое загрязнение.

Отметим, что ветрогенератор мощностью 1 МВт  сокращает ежегодные выбросы  в атмосферу 1800 тонн СО2, 9 тонн SO2, 4 тонн оксидов азота[3]. Таблица №1 показывает, какие страны являются лидерами по установленным мощностям:

Суммарные установленные мощности, МВт, по странам мира 2009 г.

      (Табл. 1)[4]. 

Солнечная энергетика — направление нетрадиционной энергетики, основанное на непосредственном использовании солнечного излучения для получения энергии в каком-либо виде.

Потенциальные возможности энергетики, основанной на использовании непосредственно  солнечного излучения, чрезвычайно  велики, так как использование  всего лишь 0,0125% количества энергии Солнца могло бы обеспечить все сегодняшние потребности мировой энергетики, а использование 0,5% - полностью удовлетворить потребности на перспективу. В настоящее время эксплуатируются солнечные коллекторы, площадь которых равняется 440 млн. м². В 2006 году в мире были смонтированы гелиоустановки общей площадью 7 млн. м², суммарной установленной тепловой мощностью 5 тыс. МВтч, в том числе в Китае – 1,95 млн. м² (28,3%), Германии – 1,35 млн. м² (19,7%), Турции – 0,7 млн. м² (10,1%)[5]. Как видно, солнечная энергетика – быстроразвивающаяся отрасль энергетики в мире с темпами роста 53% в год и объемом производства в 2010 г. 28,80 ГВт.

Рассмотрим  достоинства и недостатки солнечной  энергетики. Солнечная энергия – это неисчерпаемый источник теплоты и света, а с точки зрения экологии – безупречный, потому что не нарушает равновесия в природе. Однако у гелиоустановок есть и слабые стороны. Одна из наиболее серьезных – низкая интенсивность солнечного излучения. Даже при наилучших атмосферных условиях годовое поступление солнечной энергии на горизонтальную поверхность составляет от 1280 до 1870 кВТ*ч на 1 м².

Еще одним  важным примером альтернативной энергетики является биоэнергетика, отрасль электроэнергетики, основанная на использовании биотоплива.

Биоэнергетика за последние 10-15 лет стала в мире самостоятельной отраслью энергетики, так как мир вступает в эру биоэкономики, то есть экономики, основанной на биотехнологиях, использующей возобновляемое сырье для производства энергии и материалов. В Бразилии, Китае, Индии, странах ЕС и других государствах ее доля в энергобалансе превышает суммарный вклад остальных ВИЭ. Это может быть доказано рисунком №1:

Рис.1. Структура альтернативной энергетики в мире[6].

Почему  же в мире происходит такая тенденция? Все очень просто. Биоэнергетика предполагает создания нового топлива, биотоплива, которое придет на замену углеводородам. И это связано не только с тем, что запасы углеводородов стремительно сокращаются, но и их опасностью для экологии. Например, 20 апреля 2010 года произошла одна из крупнейших техногенных катастроф в мировой истории по негативному влиянию на экологическую обстановку. В результате этой катастрофы на момент моделирования в воду попало до 800 000 баррелей нефти[7].

Как было сказано выше, основой биоэнергетики  является биотопливо. Биотопливо – этомоторные топлива, которые получают из возобновляемых, в основном растительных источников сырья.

Международная энергетическая ассоциация (IEA) прогнозирует, что к 2030 году мировое производство биотоплива увеличится до 150 млн. т. энергетического эквивалента нефти. Ежегодные темпы прироста производства составят 7-9%. В результате до 2030 года доля биотоплива в общем объеме топлива в транспортной сфере достигнет 4-6%.

На долю этих источников уже приходится примерно 13% мирового энергобаланса[8]. Рассмотри некоторые регионы, где используется альтернативная энергия.

Жители  стран ЕС живут на земле, скудной своей ископаемой энергетической базой, именно поэтому, например, Бельгия стремится к 2020 году довести долю возобновляемых источников энергии в энергобалансе европейского блока до 20%.

И без  того скудные ресурсы этого региона  постоянно снижаются. Например, как сообщает Международное энергетическое агентство  (МЭА), «промышленные запасы нефти и нефтепродуктов в странах ОЭСР в октябре снизились на 36 млн барр.» и официально составили 2,735 млрд барр.[9]. Европейские страны определили для себя плюсы и минусы использования ВИЭ. К достоинствам относится то, что:

• обеспечивается энергетическая безопасность Европы, потому что все разработки имеют локальный характер и находятся под контролем стран этого региона;
• ВИЭ находятся в большом количестве: их энергетический потенциал в 50 раз превышает современные потребности цивилизации;
• дает стимул для роста занятости.

Недостатками использования альтернативной энергии является то, что развитие ВИЭ не может гарантировать полную безопасность энергообеспечения ЕС и сокращение расходов на импорт, так как не все страны ЕС могут выполнить эти требования, кроме Дании, Германии, Испании и Финляндии, и то с определенными трудностями. Австрии, Бельгии, Великобритании, Ирландии, Нидерландам, Франции и Швеции это будет весьма нелегко, а от Португалии и Греции этого вряд ли можно ожидать, хотя в Португалии, в городе Серпа, в первом квартале 2007 года была введена в действие одна из крупнейших в мире солнечных электростанций. Станция состоит из 52000 солнечных батарей, находящихся на высоте двух метров от земли, общей мощностью 11 МВт и занимает площадь в 60 гектаров. 11 МВт мощности для солнечных электростанций - это много, но она все равно уступает крупным тепловым и тем более атомным станциям, которые могут вырабатывать свыше 1000 МВт энергии[10].

Не стоит  забывать и о России. Что могут дать альтернативные источники  энергии для России? Во-первых, они смогут обеспечить устойчивое энергоснабжение населения в тех территориях, в которых они находятся. Во-вторых, они позволят снизить объемы завоза топлива в труднодоступные места. В-третьих, они могут снизить вредные выбросы тепловых энергетических установок в населенных пунктах  со сложной экологической обстановкой.

Внедрять  оборудование малой и нетрадиционной возобновляемой энергетики следует, прежде всего, в тех регионах, где недопоставки топлива и энергии являются угрозой здоровью и жизни людей, нарушают производственные циклы. В этой связи очень интересна оценка ресурсов возобновляемых источников энергии (ВИЭ), имеющихся в таких регионах. Ресурсы основных видов ВИЭ России, применяемых для производства электроэнергии, приведены в таблице № 2:

Ресурсы основных видов возобновляемых источников энергии России (Табл.2)[11].

Если  в настоящее время продолжать активно внедрять альтернативные источники  энергии, то к 2020 году, например, в сельских хозяйствах в относительных единицах (10%) сохранится, а в абсолютном значении возрастет роль автономных систем электроснабжения.

Подводя итог работе, я хотел бы сказать, что Земля – это то же самое, что и человеческое тело. Не зря  Землю называют матерью людей. Ведь если ударить человека, то ему будет больно. Я не знаю, больно ли нашей планете, но уверен: нерациональное природопользование вредит ей. Человечество хорошо понимает, что все в этом мире имеет конец, и природные ресурсы будут исчерпаны. Это делает актуальным теорию рационального природопользования и, конечно же, использование возобновимых источников энергии.