Ressources énergétiques alternatives. Types de sources d'énergie et leur utilisation. Sources alternatives d'énergie thermique : où et comment se chauffer

Alors, tout d’abord, définissons ce qu’est l’énergie alternative. Et la définition est la suivante. énergie alternative Il s'agit d'un ensemble de méthodes de production d'énergie prometteuses qui ne sont pas aussi répandues que les méthodes traditionnelles, mais qui présentent un grand intérêt car elles sont rentables et peuvent être utilisées avec un faible risque de conséquences néfastes sur l'environnement. Sur cette base, des sources d'énergie alternatives c'est un carburant pour l'énergie alternative.

La plupart conviendront qu’un jour, nous devrons renoncer au carburant habituel. C'est la cause des guerres, de la pollution et du changement climatique. Mais les scientifiques explorent depuis de nombreuses années des sources alternatives comme le soleil, le vent et l’eau.

Cependant, les systèmes éoliens et les panneaux solaires restent plus chers que le traitement du charbon et du pétrole et ne conviennent pas à tous les domaines.

Pour cette raison, les chercheurs ne cessent de chercher de nouvelles solutions, se tournant progressivement vers des méthodes moins populaires. Certaines sont assez inhabituelles, d’autres stupides, irréalistes et parfois dégoûtantes.

Une approche créative pour trouver des sources d’énergie alternatives nous rapproche de la résolution des problèmes de sécurité énergétique. Et il n’est pas nécessaire qu’il s’agisse de projets à grande échelle. Il n’y a rien de mal à adopter des solutions conçues pour être utilisées à un petit niveau – dans les villages ou les colonies des pays en développement.

10 sources d'énergie alternatives

L'énergie du futur. Les énergies alternatives du futur

1) Mettre du sucre dans le réservoir d’une voiture est une vieille plaisanterie loin d’être anodine qui peut entraîner des dommages au moteur. Mais le sucre peut être un excellent carburant pour votre voiture. Les spécialistes du Virginia Institute of Technology travaillent à produire de l'hydrogène à partir du sucre, qui peut être utilisé comme carburant propre et peu coûteux, sans émettre de substances toxiques ni d'odeur. Les scientifiques dissolvent le sucre dans l'eau avec treize enzymes puissantes dans un réacteur qui produit de l'hydrogène à partir du mélange.

L'hydrogène est capté et pompé dans la batterie pour produire de l'énergie. En conséquence, 3 fois plus d’hydrogène est produit que par les méthodes traditionnelles, ce qui affecte le coût de la technologie.

Malheureusement, il faudra encore une douzaine d’années avant que les consommateurs puissent faire le plein de sucre dans leur voiture. Dans un avenir proche, le plus réaliste sera la conception de batteries au sucre pour ordinateurs portables, téléphones portables et autres équipements électriques. Ces batteries fonctionneront plus longtemps et de manière plus fiable que leurs homologues actuelles.

Andreï Voronine. Sources d'énergie alternatives

2) L’énergie, 100 milliards de fois supérieure à ce que consomme actuellement l’humanité entière sur la planète, est littéralement à portée de main. Ce énergie éolienne solaire– un flux de particules chargées qu’émet le Soleil. Brooke Harrop, physicienne à l'Université de l'État de Washington à Pullman, et le physicien Dirk Schulze-Makuch de l'Institut de recherche sur l'environnement et les ressources naturelles de l'État de Washington pensent que ces particules pourraient être capturées par un satellite qui orbite autour du Soleil sur l'orbite terrestre.

Selon ce projet, le satellite disposera d'un fil de cuivre chargé par une batterie située ici pour créer un champ magnétique qui captera les électrons de ce vent. L'énergie électronique sera transmise d'ici à la Terre à l'aide d'un laser infrarouge et ne sera pas affectée par l'atmosphère terrestre.

Il existe également des obstacles à la mise en œuvre de ce projet. Premièrement, nous devons résoudre le problème de la protection du satellite contre les débris spatiaux. Deuxièmement, l’atmosphère terrestre peut absorber une certaine énergie transmise à grande distance. Et diriger un faisceau infrarouge vers un endroit choisi n’est pas une tâche facile.

Ce développement a des perspectives pour fournir de l’énergie aux engins spatiaux.

3) Un grand nombre de personnes pensent que l’urine et les selles doivent être éliminées immédiatement. Mais les excréments, produits à la fois par les humains et les animaux, contiennent méthane, qui n’a ni couleur ni odeur, mais peut produire une énergie meilleure que le gaz naturel.

L'idée de transformer les excréments de chien est développée par au moins deux groupes de chercheurs, l'un à Cambridge (Massachusetts), l'autre par des spécialistes de la société NorcalWaste de San Francisco. Deux groupes suggèrent que les propriétaires d'animaux utilisent des sacs de collecte de déchets lorsqu'ils promènent leurs animaux. Après quoi les sacs sont jetés dans des « réacteurs », où est produit du méthane, qui peut être utilisé pour éclairer les rues.

Les fermes de Pennsylvanie se tournent vers le fumier du bétail comme nouvelle source d’énergie. 600 vaches produisent environ 70 000 kg de fumier par jour, ce qui, une fois utilisé, permettra à la ferme d'économiser environ 60 000 dollars par an. Ces déchets peuvent être utilisés comme engrais et pour éclairer et chauffer les habitations. Et la société américaine Hewlett-Packard a expliqué comment les agriculteurs peuvent augmenter leurs revenus en louant les leurs à des fournisseurs d'accès Internet afin de pouvoir utiliser l'énergie du méthane pour leurs ordinateurs.

Les déchets humains ne sont pas moins précieux. En Australie, il existe une Volkswagen Beetle qui fonctionne au méthane issu du traitement des eaux usées. Et selon les ingénieurs de la société britannique WessexWater, les déchets de 70 maisons produisent suffisamment de méthane pour qu'une voiture puisse parcourir 16 000 km sans s'arrêter.

N'oubliez pas non plus l'urine. Des chercheurs de la Faculté des sciences physiques et d'ingénierie de l'Université Heriot-Watt tentent de créer la première batterie d'urine au monde. Cette technologie pourrait trouver des applications dans les industries spatiale et militaire, permettant de produire de l’énergie en déplacement. L'urée est une substance organique accessible et non toxique, riche en azote. Les gens transportent donc littéralement en eux un composé chimique qui peut être une source d’énergie.

Corps humain

4) Lorsque vous montez dans un wagon de métro par une chaude journée, essayez de réfléchir à ce que la chaleur que votre corps produit, de quoi chauffer un bâtiment entier. C'est ce qu'on pense à Stockholm et à Paris. La société de gestion immobilière Jernhuset développe un plan pour exploiter la chaleur générée par les passagers d'une rame de métro qui traverse la gare centrale de Stockholm. La chaleur va réchauffer l’eau qui circule dans les canalisations et qui pénètre dans les systèmes de ventilation des bâtiments. Et à Paris, le propriétaire d'un complexe résidentiel à Paris souhaite chauffer 17 appartements à proximité du Centre Pompidou avec l'aide des usagers du métro.

Aussi étrange que cela puisse paraître, il est tout aussi probable qu’un projet utilise l’énergie de cadavres pour chauffer un bâtiment. Cette méthode est utilisée par un crématorium en Grande-Bretagne, qui est chauffé par ses « clients ». La chaleur dégagée par la combustion des corps des morts était auparavant captée par un système d'élimination du mercure, mais elle est désormais transmise à travers des tuyaux pour chauffer les bâtiments.

5) Éloignez-vous et aidez la nature : ce slogan peut être utilisé pour annoncer une nouvelle stratégie. Le club de Rotterdam, Watt, utilise les vibrations des clients qui marchent et dansent pour alimenter un spectacle de lumière. C'est possible grâce à l'utilisation de matériaux piézoélectriques, qui peut, sous pression, transformer les vibrations en .

L’armée américaine s’intéresse également à l’utilisation de l’énergie piézoélectrique pour produire de l’énergie. Les piézoélectriques sont placés dans les bottes des soldats pour alimenter les radios et autres appareils électriques. Malgré son énorme potentiel, cette technologie est peu répandue. Principalement à cause de son coût élevé. Pour installer un tel sol sur 2500 m². le club Watt a dépensé 257 000 $, ce qui n'a jamais porté ses fruits. Cependant, à l'avenir, ce revêtement sera amélioré afin d'augmenter la quantité d'énergie générée - la danse sera vraiment énergique !

6) Seulement en Californie chaque année plus de 700 000 tonnes de boues sont produites– les dépôts insolubles des chaudières à vapeur sous forme de boues ou sous forme solide. Mais tout le monde ne réalise pas que ce matériau suffit à produire 10 000 000 de kilowattheures d’électricité par jour. Des chercheurs de l'Université du Nevada sèchent les boues pour les transformer en carburant pour une gazéification ultérieure, qui mènera à la production d'électricité. Les scientifiques ont mis au point une installation qui transforme des sédiments visqueux en poudre à l'aide de sable qui « bout » à basse température. En conséquence, nous obtiendrons un carburant peu coûteux mais de haute qualité.

Cette technologie transforme les déchets en carburant et peut fonctionner directement en production, économisant ainsi de l'argent pour le transport et l'élimination des boues. Ces études ne sont pas encore terminées, mais des estimations préliminaires indiquent que le système, fonctionnant à pleine capacité, pourrait théoriquement générer 25 000 kilowattheures d'énergie par jour.

7) Les méduses qui vivent dans les profondeurs, et contiennent des substances qui peuvent devenir des sources d’énergie. Ils brillent grâce à une protéine fluorescente verte. L'équipe de l'Université Chalmers a placé cette protéine sur des électrodes et les a irradiées avec des rayons UV, et la substance a commencé à émettre des électrons.

Cette protéine a été utilisée pour créer un carburant biologique qui produit de l'électricité sans source de lumière ; à la place, un mélange de substances a été utilisé : du magnésium avec le biocatalyseur luciférase, présent dans les lucioles.

8) Il y a trois "lacs explosifs", qui tire son nom des grands volumes de dioxyde de carbone et de méthane qui s'accumulent dans les profondeurs en raison de la différence de température et de densité de l'eau.

Si le niveau de température change, des gaz s’échapperont du lac comme le bouchon d’une bouteille de soda, tuant toute vie à leur portée. Une telle tragédie s'est produite en 1984 au Cameroun, lorsque le lac Nyos a libéré un important nuage de dioxyde de carbone, provoquant la mort de centaines de personnes et d'animaux.

Il existe un lac similaire (Kivu) au Rwanda. Cependant, le gouvernement local a décidé d'utiliser ce gaz mortel pour de bon et a construit une centrale électrique ici, il pompe les gaz du lac et les utilise pour alimenter 3 générateurs qui produisent 3,6 MW d'énergie. Le gouvernement prévoit que cette centrale sera bientôt en mesure de produire suffisamment d'énergie pour répondre aux besoins d'un tiers du pays.

9) Des milliards de bactéries vivent dans la nature, et comme toute créature vivante, ils ont leur propre stratégie de survie s’il n’y a pas assez de nourriture. Par exemple, la bactérie E. coli possède une réserve d'acides gras dont la composition ressemble au polyester. Ces mêmes acides gras sont utilisés dans la production de carburant biodiesel. Après avoir observé cette caractéristique des bactéries, les scientifiques entrevoient de grandes perspectives quant à la manière de les améliorer génétiquement afin de produire d'énormes quantités d'acides.

Tout d’abord, les scientifiques ont éliminé les enzymes des bactéries, puis ont déshydraté les acides gras pour éliminer l’oxygène. En conséquence, ils ont converti les bactéries en quelque chose comme du carburant diesel.

10) sont des tubes vides constitués d’atomes de carbone. Le champ d'application de leur application est très large : du blindage à la création d'« ascenseurs » capables de transporter diverses cargaisons vers la Lune. Et récemment, un groupe de scientifiques du Massachusetts Institute a découvert la possibilité d'utiliser des nanotubes pour collecter l'énergie solaire, et l'efficacité de ces tubes est 100 fois meilleure que celle des cellules photovoltaïques que nous connaissons aujourd'hui. Cet effet est obtenu grâce au fait que les nanotubes fonctionnent comme des antennes pour capter la lumière du soleil et la rediriger vers des panneaux solaires, qui la convertissent en lumière du soleil. Ainsi, au lieu de couvrir tout le toit de sa maison avec des panneaux solaires, une personne qui souhaite exploiter l'énergie solaire en utilisant des nanotubes de carbone, occupe une fraction de la superficie.

L’énergie a toujours été le facteur le plus important dans l’existence et le progrès de la civilisation humaine. Sans cela, toute activité humaine est impensable ; les économies des pays et, en fin de compte, le bien-être humain en dépendent de manière décisive. La personne moyenne est tellement habituée et adaptée à ses diverses manifestations qu'elle ne remarque tout simplement pas le problème, consommant inconsidérément des ressources apparemment infinies.

Toutefois, les limites et les possibilités des sources d’énergie traditionnelles ne sont pas inépuisables. Ceci est démontré de manière éloquente par la politique énergétique de la plupart des plus grands pays économiquement développés de la planète, de l'ONU et d'autres organisations mondiales de premier plan. Depuis plus d'un demi-siècle, toutes les parties intéressées recherchent et développent activement d'autres méthodes alternatives de production d'électricité et de chaleur.

Le développement des énergies alternatives est étroitement lié aux problèmes environnementaux à grande échelle. La pollution mondiale de l'environnement, les océans du monde, les statistiques terrifiantes sur les émissions de composés nocifs dans l'atmosphère - tout cela indique clairement qu'au 21e siècle, les énergies alternatives et l'écologie seront inextricablement liées.

Le développement et la recherche de sources d’énergie non conventionnelles constituent l’une des tâches les plus importantes auxquelles est confrontée la communauté scientifique mondiale. L'écologie de la planète, la situation de crise énergétique totale imminente, la poursuite du développement économique des pays et, par conséquent, le niveau de vie de leur population dépendent de sa solution.

L'humanité a depuis longtemps compris la nécessité d'obtenir de l'énergie et a appris à l'utiliser, en acquérant des avantages tangibles.

L’utilisation de l’énergie éolienne a conduit à l’apparition de voiles, de navires de guerre et de navires marchands. Des flottes militaires apparurent et le commerce maritime commença à se développer.

L'invention des moulins pour la production de pain reposait sur l'utilisation de l'énergie de l'eau produite par le mouvement d'une roue hydraulique. Leur apparition a eu un impact positif sur la situation démographique des pays du monde antique et l’espérance de vie des gens a fortement augmenté.

Depuis des temps immémoriaux, l'utilisation des déchets ménagers et des restes de plantes disparues comme combustible a contribué à la préparation des aliments et a servi de base à l'émergence de la métallurgie primitive.

Puis d’importantes découvertes géologiques sont venues en aide à l’humanité. Les progrès scientifiques et technologiques et la révolution industrielle ont fait qu'à la fin du XIXe siècle, les hydrocarbures sont devenus la principale source d'énergie. Les voiles, les rames et la puissance musculaire des chevaux et autres animaux ont été remplacés par des moteurs bon marché brûlant des combustibles fossiles.

Les économies de la grande majorité des États se sont converties aux hydrocarbures, l’hydroélectricité s’est développée en cours de route et, à partir du milieu du XXe siècle, l’énergie nucléaire est entrée en scène.

Un tel développement progressif aurait pu se poursuivre si, dans les années 60 et 70 du XXe siècle, la civilisation n'avait pas été confrontée au problème de la pollution mondiale de la Terre, étroitement liée au changement climatique anthropique.

L'énergie moderne détient avec confiance la palme en matière de pollution chimique, radioactive, aérosol et autres types de pollution environnementale. La résolution des problèmes concernés aura une incidence directe sur la possibilité positive d'éliminer les problèmes environnementaux.

La principale difficulté du problème énergétique moderne réside dans le fait que cette industrie manufacturière se développe très rapidement. À titre de comparaison, si la population de la Terre double en moyenne tous les demi-siècles, la consommation énergétique de l’humanité double tous les 15 ans.

Ainsi, la superposition du taux d'accroissement démographique et de croissance du secteur énergétique conduit à un effet d'avalanche : les besoins et les exigences en énergie par habitant sont en constante augmentation.

Pour le moment, il n’y a aucun signe d’une diminution de sa consommation. Afin de répondre en permanence à ces exigences dans un avenir proche, l’humanité doit répondre rapidement à plusieurs questions importantes :

• quel impact réel les principaux types d'énergie ont-ils sur la noosphère (sphère de l'activité humaine), comment leur contribution au bilan énergétique changera-t-elle dans un avenir proche et lointain ;
• comment neutraliser l'effet négatif de l'utilisation des méthodes traditionnelles de production d'énergie et de son exploitation ;
• Quelles opportunités existent, existe-t-il des technologies disponibles pour produire de l'énergie alternative, quelles ressources peuvent être utilisées à cet effet, existe-t-il un avenir pour les sources d'énergie alternatives.

L’énergie alternative comme avenir inalternatif de l’humanité

Qu’est-ce que l’énergie alternative ? Ce concept cache une toute nouvelle industrie qui regroupe toutes sortes de développements prometteurs visant à trouver et à utiliser des sources d'énergie alternatives.

Une transition rapide vers des sources d’énergie alternatives est nécessaire en raison des facteurs suivants :

Les États utilisant des types d'énergie alternatifs recevront un bonus inestimable : une offre pratiquement inépuisable et illimitée, puisque la part du lion de ces sources est renouvelable.

Principaux types de sources d'énergie alternatives

Dernièrement, de nombreuses options non conventionnelles de production d’énergie ont été testées en pratique. Les statistiques indiquent que nous parlons encore de millièmes de pour cent d’utilisation potentielle.

Les difficultés typiques que rencontre inévitablement le développement des sources d'énergie alternatives sont les lacunes totales des lois de la plupart des pays concernant l'exploitation des ressources naturelles en tant que propriété de l'État. Le problème de la taxation inévitable des énergies alternatives est étroitement lié au manque de développement juridique.

Examinons les 10 sources d'énergie alternatives les plus utilisées.

Vent

L'énergie éolienne a toujours été utilisée par l'homme. Le niveau de développement des technologies modernes permet de le rendre quasiment ininterrompu.

L'électricité est produite à l'aide d'éoliennes, semblables aux moulins, et d'appareils spéciaux. L'hélice de l'éolienne, grâce à ses pales rotatives, transfère l'énergie cinétique du vent à un générateur qui produit du courant.

De telles centrales éoliennes sont particulièrement courantes en Chine, en Inde, aux États-Unis et dans les pays d’Europe occidentale. Le leader incontestable dans ce domaine est le Danemark, qui est d'ailleurs un pionnier de l'énergie éolienne : les premières installations sont apparues ici à la fin du 19e siècle. Le Danemark couvre ainsi jusqu'à 25 % de ses besoins totaux en électricité.

À la fin du XXe siècle, la Chine ne pouvait fournir de l’électricité aux zones montagneuses et désertiques qu’avec l’aide d’éoliennes.

L’utilisation de l’énergie éolienne est peut-être la méthode de production d’énergie la plus avancée. Il s’agit d’une option de synthèse idéale qui allie énergie alternative et écologie. De nombreux pays développés du monde augmentent constamment la part de l'électricité obtenue par cette méthode dans leur bilan énergétique global.

Soleil

Des tentatives visant à utiliser le rayonnement solaire pour produire de l'énergie sont également faites depuis longtemps ; c'est actuellement l'une des voies les plus prometteuses pour développer les énergies alternatives. Le fait même que le soleil brille toute l'année sous de nombreuses latitudes de la planète, transmettant à la Terre des dizaines de milliers de fois plus d'énergie que ce qui est consommé par l'ensemble de l'humanité en un an, inspire l'utilisation active des stations solaires.

La plupart des plus grandes centrales sont situées aux États-Unis, mais l’énergie solaire est répandue dans près d’une centaine de pays. La base est constituée de photocellules (convertisseurs de rayonnement solaire), qui sont combinées en panneaux solaires à grande échelle.

Chaleur de la Terre

La chaleur des profondeurs terrestres est convertie en énergie et utilisée pour les besoins humains dans de nombreux pays du monde. L’énergie thermique est très efficace dans les zones d’activité volcanique, là où se trouvent de nombreux geysers.

Les leaders dans ce domaine sont l'Islande (la capitale du pays, Reykjavik, est entièrement approvisionnée en énergie géothermique), les Philippines (part dans le solde total - 20 %), le Mexique (4 %) et les États-Unis (1 %). .

La limitation de l'utilisation de ce type de source est due à l'impossibilité de transporter l'énergie géothermique sur de longues distances (une source d'énergie locale typique).

En Russie, il n'existe actuellement qu'une seule centrale similaire en activité (capacité - 11 MW) au Kamtchatka. La construction d'une nouvelle centrale y est en cours (capacité - 200 MW).

Les dix sources d’énergie les plus prometteuses dans un avenir proche comprennent :

• des stations solaires basées dans l'espace (le principal inconvénient du projet réside dans les énormes coûts financiers) ;
• la force musculaire humaine (demandée avant tout pour la microélectronique) ;
• potentiel énergétique de flux et de reflux (inconvénient - coûts de construction élevés, gigantesques fluctuations de puissance par jour) ;
• les conteneurs de carburant (hydrogène) (la nécessité de construire de nouvelles stations-service, le coût élevé des voitures qui en seront ravitaillées) ;
• réacteurs nucléaires rapides (barres de combustible immergées dans du Na liquide) – la technologie est extrêmement prometteuse (possibilité de réutiliser les déchets usés) ;
• biocarburant - déjà largement utilisé par les pays en développement (Inde, Chine), avantages - renouvelabilité, respect de l'environnement, désavantage - utilisation des ressources, terres destinées à la production de cultures, déplacement du bétail (augmentation des prix, pénurie alimentaire) ;
• électricité atmosphérique (accumulation du potentiel énergétique de la foudre), le principal inconvénient est la mobilité des fronts atmosphériques, la vitesse de décharge (difficulté d'accumulation).

Les énergies alternatives sont des moyens non traditionnels d’obtenir, de transmettre et d’utiliser l’énergie. Aussi connue sous le nom d’énergie « verte ». Les sources alternatives font référence aux ressources renouvelables (telles que l'eau, la lumière du soleil, le vent, l'énergie des vagues, les sources géothermiques, la combustion non conventionnelle de carburants renouvelables).

Basé sur trois principes :

1. Renouvelabilité.
2. Respect de l'environnement.
3. Économique.

Les énergies alternatives doivent résoudre plusieurs problèmes urgents dans le monde : le gaspillage des ressources minérales et le rejet de dioxyde de carbone dans l'atmosphère (cela se produit avec les méthodes standards de production d'énergie à travers le gaz, le pétrole, etc.), ce qui entraîne un réchauffement climatique, des changements irréversibles. dans l’environnement et effet de serre.

Développement des énergies alternatives

Cette direction est considérée comme nouvelle, bien que des tentatives d'utilisation de l'énergie éolienne, hydraulique et solaire aient été faites dès le XVIIIe siècle. En 1774, le premier ouvrage scientifique sur le génie hydraulique, « Hydraulic Architecture », est publié. L'auteur de l'ouvrage est l'ingénieur français Bernard Forest de Belidor. Après la publication de l'ouvrage, le développement de la direction verte s'est figé pendant près de 50 ans.

• 1846 - première éolienne, concepteur - Paul la Cour.
• 1861 - brevet pour l'invention d'une centrale solaire.
• 1881 - construction d'une centrale hydroélectrique à Niagara Falls.
• 1913 - construction de la première station géothermique, ingénieur - Italien Piero Ginori Conti.
• 1931 - construction du premier parc éolien industriel en Crimée.
• 1957 - installation d'une puissante éolienne (200 kW) aux Pays-Bas, connectée au réseau public.
• 1966 - construction de la première centrale génératrice d'énergie à partir des vagues (France).

Les énergies alternatives ont reçu un nouvel élan de développement lors de la grave crise des années 1970. Des années 90 au début du XXIe siècle, un nombre critique d'accidents dans les centrales électriques ont été enregistrés dans le monde, ce qui est devenu une incitation supplémentaire au développement de l'énergie verte.

Énergie alternative en Russie

La part des énergies alternatives dans notre pays est d'environ 1% (selon le ministère de l'Énergie). D'ici 2020, il est prévu d'augmenter ce chiffre à 4,5 %. Le développement de l’énergie verte ne se fera pas uniquement avec des fonds gouvernementaux. La Fédération de Russie attire les entrepreneurs privés en promettant un petit remboursement (2,5 kopecks pour 1 kW par heure) aux hommes d'affaires étroitement impliqués dans les développements alternatifs.

Le potentiel de développement de l’énergie verte en Fédération de Russie est énorme :

• les côtes océaniques et maritimes, Sakhaline, Kamchatka, Tchoukotka et d'autres territoires, en raison de leur faible population et de leur faible développement, peuvent être utilisés comme sources d'énergie éolienne ;
• les sources d'énergie solaire dépassent au total la quantité de ressources produites par le traitement du pétrole et du gaz - les plus favorables à cet égard sont les territoires de Krasnodar et de Stavropol, l'Extrême-Orient, le Caucase du Nord, etc.

(La plus grande centrale solaire de l'Altaï, en Russie)

Ces dernières années, le financement de cette industrie a diminué : le niveau de 333 milliards de roubles est tombé à 700 millions, ce qui s'explique par la crise économique mondiale et la présence de problèmes urgents. Pour l’instant, les énergies alternatives ne constituent pas une priorité dans l’industrie russe.

Les énergies alternatives dans les pays du monde entier

(Éoliennes au Danemark)

L'hydroélectricité se développe de la manière la plus dynamique (en raison de la disponibilité des ressources en eau). Les énergies éolienne et solaire sont nettement à la traîne, même si certains pays choisissent d’aller dans cette direction.

Ainsi, grâce aux éoliennes, l'énergie est produite (sur le total) :

• 28 % au Danemark ;
• 19 % au Portugal ;
• 16 % en Espagne ;
• 15% en Irlande.

La demande d'énergie solaire est inférieure à l'offre : la moitié des sources que les producteurs peuvent fournir sont installées.

(Centrale solaire en Allemagne)

TOP-5 des leaders dans la production d'énergie verte (données du portail Vesti.ru) :

1. USA (24,7%) - (tous types de ressources, la lumière du soleil étant la plus impliquée).
2. Allemagne - 11,7% (tous types de ressources alternatives).
3. Espagne - 7,8% (sources éoliennes).
4. Chine - 7,6% (tous types de sources, dont la moitié sont de l'énergie éolienne).
5. Brésil - 5 % (biocarburants, sources solaires et éoliennes).

(La plus grande centrale solaire d'Espagne)

L’un des problèmes les plus difficiles à résoudre est celui des finances. Il est souvent moins coûteux d’utiliser des sources d’énergie traditionnelles que d’installer de nouveaux équipements. L'une des solutions potentiellement positives à ce problème est une forte augmentation des prix de l'électricité, du gaz, etc., afin d'obliger les gens à épargner et, au fil du temps, à se tourner complètement vers des sources alternatives.

Les prévisions de développement varient considérablement. Ainsi, l’Association de l’énergie éolienne promet que d’ici 2020, la part de l’énergie verte passera à 12 %, et l’EREC estime qu’en 2030 déjà, 35 % de la consommation énergétique mondiale proviendra de sources renouvelables.

L'énergie est une partie très importante de la vie humaine. Sans énergie, l’existence du corps humain et de tout appareil existant sur Terre est impossible. C’est pourquoi, de tout temps, les hommes ont essayé de trouver des sources d’énergie capables de répondre à tous les besoins de production.

Les besoins de la population augmentent chaque jour, c'est pourquoi de nouvelles ressources, plus gourmandes en énergie, sont nécessaires pour satisfaire les besoins des personnes. Si auparavant il y avait suffisamment de charbon et de pétrole, les réserves sont désormais épuisées et les besoins ne font que croître chaque jour. C’est pourquoi de nouveaux types d’énergies alternatives sont activement développés.

Possibilités de types d’énergie alternatifs – sont-ils capables d’assurer une existence humaine confortable ?

Les énergies alternatives sont depuis longtemps passées de la catégorie de la science-fiction à un format largement utilisé pour organiser l'approvisionnement énergétique de nombreuses entreprises et agglomérations. La recherche et le développement ne sont pas inutiles. Et s'il y a quelques décennies, les types de sources d'énergie alternatives se limitaient aux centrales éoliennes et à l'utilisation de panneaux solaires, cette liste s'est désormais élargie et considérablement complétée.

Quels types de sources d’énergie alternatives existent actuellement ?

Les batteries solaires ont été inventées il y a très longtemps et il est désormais peu probable que quiconque puisse en être vraiment surpris. De nos jours, une telle source d’énergie est activement utilisée dans de nombreux domaines. Il est utilisé à la fois à des fins industrielles et pour fournir de l’énergie dans les espaces privés. La conception et le principe de fonctionnement d’un tel équipement sont assez simples. Cependant, son coût ne permet toujours pas à quiconque d’utiliser ce type d’approvisionnement énergétique autonome.

Le climat est très important pour le fonctionnement productif des panneaux solaires. La zone où ce système est destiné à être installé doit bénéficier d'un grand nombre de jours chauds et ensoleillés par an. L’installation de tels équipements dans des zones pluvieuses et plus froides sera moins pratique.

L’énergie éolienne est un autre type de source d’énergie alternative assez populaire. Il est plus rentable d'implanter de telles centrales électriques dans les zones rurales, à proximité des champs, dans les plaines. L'énergie éolienne mécanique est convertie en électricité par des générateurs spéciaux. Les pales des éoliennes tournent pour recevoir l’énergie éolienne, qui est ensuite convertie en électricité que nous utilisons.

Le prix de cet équipement n’est pas non plus accessible au public, car il est assez élevé. Cependant, les conditions climatiques nécessaires se retrouvent sur une zone plus vaste et sont plus acceptables.

Ce type d’approvisionnement énergétique est moins populaire que les précédents. Cela est dû au fait que les sources chaudes sont assez rares et peu nombreuses. Cependant, une telle ressource existe également. Le principe de fonctionnement des équipements permettant de produire une telle énergie est que les turbines sont entraînées par de la vapeur, après quoi les générateurs électriques commencent à fonctionner.

Dans les zones où il y a accès à la mer ou à l’océan, l’énergie hydraulique est souvent utilisée avec succès. La force mécanique de l'eau pendant les marées hautes et basses fait tourner des turbines spéciales installées à la station. Ainsi, elle est transformée en électricité.

Les centrales électriques de ce type ne sont pas si courantes. Leur retour sur investissement n'est pas toujours suffisamment élevé et leur efficacité n'apporte parfois pas de réels avantages.

La réaction de l’hydrogène peut également constituer un type de source d’énergie alternative. Au cours de ce processus, de l’eau et de la chaleur peuvent être libérées et de l’électricité peut être générée. En même temps, cette méthode de production d’énergie est respectueuse de l’environnement et présente un rendement élevé.

Tous les développements et recherches scientifiques visent principalement à améliorer la vie des gens. L’un de ces domaines qui peuvent changer considérablement l’existence humaine est le développement du secteur énergétique du futur. Par conséquent, le processus de recherche et de mise en œuvre de nouvelles méthodes de production d’énergie est très important pour le développement de la société.

L'énergie géothermique et son utilisation. Application des ressources hydroélectriques. Des technologies solaires prometteuses. Le principe de fonctionnement des éoliennes. Énergie des vagues et des courants. État et perspectives de développement des énergies alternatives en Russie.

Université d'État de Perm

Faculté de philosophie et de sociologie

Sources d'énergie alternatives

et les possibilités de leur utilisation en Russie

Département de sociologie et

science politique

Étudiant : Uvarov P.A.

Groupe : cours STSG-2

Perm, 2009

Introduction

1 Concept et principaux types d'énergie alternative

1.1 Énergie géothermique (chaleur du sol)

1.2 Énergie solaire

1.3 L'énergie éolienne

1.4 Énergie hydraulique

1.5 Énergie des vagues

1.6 Énergie des courants

2. État et perspectives de développement des énergies alternatives en Russie

Conclusion

Liste des sources utilisées

Introduction

Ce n’est pas pour rien qu’on dit : « L’énergie est le pain de l’industrie ». Plus l’industrie et la technologie sont développées, plus elles ont besoin d’énergie. Il existe même un concept spécial : « développement avancé de l'énergie ». Cela signifie qu'aucune entreprise industrielle, aucune nouvelle ville ou même une seule maison ne peut être construite avant que la source d'énergie qu'elle consommera n'ait été identifiée ou créée à nouveau. C'est pourquoi, par la quantité d'énergie produite et utilisée, on peut juger assez précisément de la puissance technique et économique, ou, plus simplement, de la richesse de n'importe quel État.

Dans la nature, les réserves d'énergie sont énormes. Il est transporté par les rayons du soleil, les vents et les masses d'eau en mouvement ; il est stocké dans les gisements de bois, de gaz, de pétrole et de charbon. L’énergie « scellée » dans les noyaux des atomes de la matière est pratiquement illimitée. Mais toutes ses formes ne sont pas adaptées à une utilisation directe.

Au cours de la longue histoire de l’énergie, de nombreux moyens et méthodes techniques se sont accumulés pour produire de l’énergie et la convertir sous les formes dont les gens ont besoin. En réalité, l’homme n’est devenu humain que lorsqu’il a appris à recevoir et à utiliser l’énergie thermique. Le feu des feux de joie a été allumé par les premiers hommes qui n'en comprenaient pas encore la nature, mais cette méthode de conversion de l'énergie chimique en chaleur a été préservée et améliorée depuis des milliers d'années.

Les gens ajoutaient l’énergie musculaire des animaux à l’énergie de leurs propres muscles et de leur feu. Ils ont inventé une technique pour éliminer l'eau chimiquement liée de l'argile en utilisant l'énergie thermique des fours à poterie, dans lesquels des produits céramiques durables étaient fabriqués. Bien entendu, l’homme n’a appris les processus qui se déroulaient au cours de ce processus que des milliers d’années plus tard.

Ensuite, les gens ont inventé les moulins - une technique permettant de convertir l'énergie des courants éoliens et du vent en énergie mécanique d'un arbre en rotation. Mais ce n'est qu'avec l'invention de la machine à vapeur, du moteur à combustion interne, des turbines hydrauliques, à vapeur et à gaz, du générateur et du moteur électriques que l'humanité disposait de dispositifs techniques suffisamment puissants. Ils sont capables de convertir l’énergie naturelle en d’autres types pratiques à utiliser et produisant de grandes quantités de travail. La recherche de nouvelles sources d’énergie ne s’est pas arrêtée là : les batteries, les piles à combustible, les convertisseurs d’énergie solaire en électricité et, dès le milieu du XXe siècle, les réacteurs nucléaires ont été inventés.

Le problème de l'approvisionnement en énergie électrique de nombreux secteurs de l'économie mondiale, qui répond aux besoins sans cesse croissants de plus de six milliards de personnes sur Terre, devient aujourd'hui de plus en plus urgent.

La base de l’énergie mondiale moderne est constituée de centrales thermiques et hydroélectriques. Cependant, leur développement est freiné par un certain nombre de facteurs. Le coût du charbon, du pétrole et du gaz, avec lesquels fonctionnent les centrales thermiques, augmente et les ressources naturelles de ces types de combustibles diminuent. En outre, de nombreux pays ne disposent pas de leurs propres ressources en carburant ou en manquent. Lors de la production d’électricité dans les centrales thermiques, des substances nocives sont rejetées dans l’atmosphère. De plus, si le combustible est du charbon, en particulier du lignite, qui a peu de valeur pour d'autres types d'utilisation et contient une teneur élevée en impuretés inutiles, les émissions atteignent des proportions colossales. Enfin, les accidents dans les centrales thermiques causent de graves dommages à la nature, comparables aux dégâts causés par n'importe quel grand incendie. Dans le pire des cas, un tel incendie peut s'accompagner d'une explosion, produisant un nuage de poussière de charbon ou de suie.

Les ressources hydroélectriques des pays développés sont presque entièrement utilisées : la plupart des tronçons fluviaux adaptés à la construction d'ouvrages d'art hydrauliques ont déjà été aménagés. Et quel mal les centrales hydroélectriques causent-elles à la nature ! Les centrales hydroélectriques ne rejettent pas d'émissions dans l'air, mais elles causent de nombreux dommages au milieu aquatique. Tout d’abord, les poissons souffrent parce qu’ils ne peuvent pas surmonter les barrages hydroélectriques. Sur les rivières où sont construites des centrales hydroélectriques, surtout s'il y en a plusieurs - ce qu'on appelle les cascades des centrales hydroélectriques - la quantité d'eau avant et après les barrages change radicalement. D'immenses réservoirs débordent sur les rivières des plaines et les terres inondées sont irrémédiablement perdues pour l'agriculture, les forêts, les prairies et les établissements humains. Quant aux accidents dans les centrales hydroélectriques, en cas de percée d'une centrale hydroélectrique, une énorme vague se forme qui emportera tous les barrages des centrales hydroélectriques situés en contrebas. Mais la plupart de ces barrages sont situés à proximité de grandes villes comptant plusieurs centaines de milliers d’habitants.

Une issue à cette situation a été envisagée dans le développement de l’énergie nucléaire. Fin 1989, plus de 400 centrales nucléaires (NPP) étaient construites et fonctionnaient dans le monde. Cependant, les centrales nucléaires ne sont plus aujourd’hui considérées comme une source d’énergie bon marché et respectueuse de l’environnement. Le combustible des centrales nucléaires est le minerai d'uranium, une matière première coûteuse et difficile à extraire, dont les réserves sont limitées. En outre, la construction et l’exploitation de centrales nucléaires sont associées à des difficultés et à des coûts considérables. Seuls quelques pays continuent désormais à construire de nouvelles centrales nucléaires. Un obstacle sérieux au développement ultérieur de l’énergie nucléaire est le problème de la pollution de l’environnement. Tout cela complique encore davantage l’attitude à l’égard de l’énergie nucléaire. De plus en plus d'appels sont lancés pour abandonner complètement l'utilisation du combustible nucléaire, fermer toutes les centrales nucléaires et revenir à la production d'électricité dans les centrales thermiques et hydroélectriques, ainsi qu'à utiliser ce qu'on appelle les énergies renouvelables – petites, ou « non traditionnel » – types de production d’énergie. Ces dernières comprennent principalement les installations et les appareils qui utilisent l'énergie du vent, de l'eau, du soleil, de la géothermie, ainsi que la chaleur contenue dans l'eau, l'air et la terre.

1. À PROPOSPrincipaux types d’énergie alternative

1.1 Énergie géothermique (chaleur de la terre)

L'énergie géothermique signifie littéralement : l'énergie thermique de la Terre. Le volume de la Terre est d'environ 1 085 milliards de kilomètres cubes et la totalité, à l'exception d'une fine couche de la croûte terrestre, a une température très élevée.

Si l'on prend également en compte la capacité thermique des roches terrestres, il devient clair que la chaleur géothermique est sans aucun doute la plus grande source d'énergie dont l'homme dispose actuellement. De plus, il s’agit d’énergie sous sa forme pure, puisqu’elle existe déjà sous forme de chaleur, et donc il n’est pas nécessaire de brûler du combustible ni de créer de réacteurs pour l’obtenir.

Dans certaines régions, la nature délivre de l’énergie géothermique à la surface sous forme de vapeur ou d’eau surchauffée qui bout et se transforme en vapeur lorsqu’elle atteint la surface. La vapeur naturelle peut être directement utilisée pour produire de l’électricité. Il existe également des zones où les eaux géothermiques des sources et des puits peuvent être utilisées pour chauffer les maisons et les serres (un État insulaire de l'océan Atlantique nord - l'Islande ; et nos îles Kamchatka et Kouriles).

Cependant, d'une manière générale, compte tenu notamment de l'ampleur de la chaleur profonde de la Terre, l'utilisation de l'énergie géothermique dans le monde est extrêmement limitée.

Pour produire de l'électricité à partir de vapeur géothermique, les solides sont séparés de la vapeur en la faisant passer dans un séparateur puis envoyés vers une turbine. Le « coût du combustible » d'une telle centrale électrique est déterminé par les coûts d'investissement des puits de production et d'un système de collecte de vapeur et est relativement faible. Le coût de la centrale électrique elle-même est également faible, puisque cette dernière ne dispose pas de foyer, de chaudière ou de cheminée. Sous cette forme pratique et naturelle, l’énergie géothermique est une source d’énergie électrique rentable. Malheureusement, sur Terre, il existe rarement des sorties de surface de vapeur naturelle ou d'eau surchauffée (c'est-à-dire avec une température bien supérieure à 100 ° C) qui bout pour former une quantité suffisante de vapeur.

Le potentiel mondial brut de l'énergie géothermique dans la croûte terrestre, à une profondeur allant jusqu'à 10 km, est estimé à 18 000 milliards. t conv. de carburant, soit 1 700 fois plus que les réserves géologiques mondiales de carburant organique. En Russie, les ressources d'énergie géothermique dans la seule couche supérieure de la croûte, à 3 km de profondeur, s'élèvent à 180 000 milliards. t conv. carburant. L'utilisation d'environ 0,2 % seulement de ce potentiel pourrait couvrir les besoins énergétiques du pays. La seule question est celle de l’utilisation rationnelle, rentable et respectueuse de l’environnement de ces ressources. C'est précisément parce que ces conditions ne sont pas encore remplies lorsqu'on tente de créer des installations pilotes dans le pays pour l'utilisation de l'énergie géothermique qu'il est aujourd'hui impossible de développer industriellement des réserves d'énergie aussi innombrables.

L'énergie géothermique est la plus ancienne source d'énergie alternative en termes de durée d'utilisation. En 1994, il y avait 330 blocs de stations de ce type en activité dans le monde et les États-Unis dominaient ici (168 blocs sur les « champs » de Geyser dans la Vallée des Geysers, l'Imperial Valley, etc.). Elle a pris la deuxième place. L'Italie, mais ces dernières années, elle a été dépassée par la Chine et le Mexique. La plus grande part de l’énergie géothermique utilisée se trouve en Amérique latine, mais elle reste encore légèrement supérieure à 1 %.

En Russie, les régions prometteuses en ce sens sont le Kamtchatka et les îles Kouriles. Depuis les années 60, la centrale géothermique entièrement automatisée de Pauzhetskaya, d'une capacité de 11 MW, fonctionne avec succès au Kamtchatka et dans les îles Kouriles, une station sur l'île. Kunachir. De telles stations ne peuvent être compétitives que dans les zones où le prix de vente de l'électricité est élevé, et au Kamtchatka et dans les îles Kouriles, il est très élevé en raison de la longue distance de transport du carburant et du manque de chemins de fer.

1.2 Énergie du soleil

La quantité totale d’énergie solaire atteignant la surface de la Terre est 6,7 fois supérieure au potentiel mondial des ressources fossiles. Utiliser seulement 0,5 % de cette réserve pourrait couvrir entièrement les besoins énergétiques mondiaux pendant des millénaires. Au nord Le potentiel technique de l'énergie solaire en Russie (2,3 milliards de tonnes de combustible conventionnel par an) est environ 2 fois supérieur à la consommation actuelle de combustible.

La quantité totale d'énergie solaire atteignant la surface de la Terre en une semaine dépasse l'énergie de toutes les réserves mondiales de pétrole, de gaz, de charbon et d'uranium. Et c’est en Russie que l’énergie solaire possède le plus grand potentiel théorique, soit plus de 2 000 milliards de tonnes d’équivalent carburant (tep). Malgré le grand potentiel du nouveau programme énergétique de la Russie, la contribution des sources d'énergie renouvelables pour 2005 est déterminée dans un très petit volume - 17 à 21 millions de tec. Il existe une croyance largement répandue selon laquelle l’énergie solaire est exotique et son utilisation pratique relève d’un avenir lointain (après 2020). Dans cet article, je montrerai que ce n’est pas le cas et que l’énergie solaire constitue déjà à l’heure actuelle une alternative sérieuse à l’énergie traditionnelle.

On sait que chaque année, le monde consomme autant de pétrole qu’il en est formé dans des conditions naturelles en 2 millions d’années. Des taux de consommation énormes de ressources énergétiques non renouvelables à des prix relativement bas, qui ne reflètent pas les coûts totaux réels de la société, signifient essentiellement vivre d'emprunts, de prêts des générations futures qui n'auront pas accès à l'énergie à un prix aussi bas. Les technologies d'économie d'énergie pour une maison solaire sont les plus acceptables en termes d'efficacité économique de leur utilisation. Leur utilisation permettra de réduire la consommation d'énergie des foyers jusqu'à 60 %. Un exemple d’application réussie de ces technologies est le projet « 2000 toits solaires » en Allemagne. Aux États-Unis, des chauffe-eau solaires d’une capacité totale de 1 400 MW sont installés dans 1,5 million de foyers.

Avec un rendement d'une centrale solaire (SPP) de 12 %, toute la consommation électrique moderne en Russie peut être obtenue à partir d'une SPP d'une superficie active d'environ 4 000 m², soit 0,024 % du territoire.

Les applications les plus pratiques au monde sont les centrales électriques hybrides à combustible solaire avec les paramètres suivants : rendement 13,9 %, température de la vapeur 371 degrés C, pression de vapeur 100 bar, coût de l'électricité produite 0,08-0,12 dollars/kWh, puissance totale aux États-Unis. 400 MW au coût de 3 dollars/W. La centrale solaire fonctionne en mode pointe au prix de vente pour 1 kWh d'électricité dans le système électrique : de 8 à 12 heures - 0,066 $ et de 12 à 18 heures - 0,353 $. L'efficacité de la centrale solaire peut être augmentée jusqu'à 23 % - l'efficacité moyenne du système des centrales électriques, et le coût de l'électricité est réduit grâce à la production combinée d'énergie électrique et de chaleur.

La principale réalisation technologique de ce projet est la création par la société allemande Flachglass Solartechnik GMBH d'une technologie pour la production d'un concentrateur parabolique-cylindrique en verre de 100 m de long avec une ouverture de 5,76 m, un rendement optique de 81 % et une durée de vie de 30 ans. Compte tenu de la disponibilité d'une telle technologie de miroir en Russie, il est conseillé de produire en masse des centrales solaires dans les régions du sud, où se trouvent des gazoducs ou de petits gisements de gaz et où le rayonnement solaire direct dépasse 50 % du total.

VIESKh a proposé des types fondamentalement nouveaux de concentrés solaires utilisant la technologie holographique.

Ses principales caractéristiques sont la combinaison des qualités positives des centrales solaires avec un récepteur central modulaire et la possibilité d'utiliser comme récepteur à la fois des réchauffeurs à vapeur traditionnels et des cellules solaires à base de silicium.

L'une des technologies d'énergie solaire les plus prometteuses est la création de stations photovoltaïques dotées de cellules solaires à base de silicium, qui convertissent les composantes directes et diffuses du rayonnement solaire en énergie électrique avec un rendement de 12 à 15 %. Les échantillons de laboratoire ont une efficacité de 23 %. La production mondiale de cellules solaires dépasse 50 MW par an et augmente chaque année de 30 %. Le niveau actuel de production de cellules solaires correspond à la phase initiale de leur utilisation pour l'éclairage, le relevage de l'eau, les stations de télécommunication, l'alimentation des appareils électroménagers dans certaines zones et dans les véhicules. Le coût des cellules solaires est de 2,5 à 3 dollars/W, tandis que le coût de l'électricité est de 0,25 à 0,56 dollars/kWh. Les systèmes d’énergie solaire remplacent les lampes au kérosène, les bougies, les piles sèches et les batteries et, à une distance significative du système électrique et à faible charge, les générateurs électriques diesel et les lignes électriques.

1.3 L'énergie éolienne

Pendant très longtemps, voyant les destructions que les tempêtes et les ouragans pouvaient apporter, les gens se sont demandé s'il était possible d'utiliser l'énergie éolienne.

Les anciens Perses ont été les premiers à construire des moulins à vent avec des ailes en tissu il y a plus de 1,5 mille ans. Plus tard, les moulins à vent furent améliorés. En Europe, on moulait non seulement de la farine, mais on pompait aussi de l'eau et du beurre baratté, comme par exemple aux Pays-Bas. Le premier générateur électrique a été conçu au Danemark en 1890. Vingt ans plus tard, des centaines d'installations similaires étaient déjà en service dans le pays.

L'énergie éolienne est très puissante. Ses réserves, selon les estimations de l'Organisation météorologique mondiale, s'élèvent à 170 000 milliards de kWh par an. Cette énergie peut être obtenue sans polluer l’environnement. Mais le vent présente deux inconvénients majeurs : son énergie est très dispersée dans l'espace et il est imprévisible : il change souvent de direction, s'apaise soudainement même dans les régions les plus venteuses du globe et atteint parfois une telle force que les éoliennes se brisent.

La construction, l’entretien et la réparation d’éoliennes fonctionnant 24 heures sur 24, par tous les temps, en plein air, coûtent cher. Une centrale éolienne de même puissance qu'une centrale hydroélectrique, une centrale thermique ou une centrale nucléaire doit occuper une superficie plus grande par rapport à elles. De plus, les centrales éoliennes ne sont pas inoffensives : elles gênent le vol des oiseaux et des insectes, font du bruit, réfléchissent les ondes radio grâce à leurs pales rotatives, perturbent la réception des programmes de télévision dans les zones peuplées voisines.

Le principe de fonctionnement des éoliennes est très simple : les pales, qui tournent sous l’effet de la force du vent, transmettent l’énergie mécanique à travers l’arbre à un générateur électrique. Cela génère à son tour de l’énergie électrique. Il s'avère que les centrales éoliennes fonctionnent comme des petites voitures alimentées par batterie, seul le principe de leur fonctionnement est inverse. Au lieu de convertir l’énergie électrique en énergie mécanique, l’énergie éolienne se convertit en courant électrique.

Pour obtenir de l'énergie éolienne, différentes conceptions sont utilisées : des « marguerites » multipales ; des hélices comme les hélices d'avion à trois, deux ou même une pale (elle a alors un contrepoids) ; des rotors verticaux ressemblant à un canon coupé dans le sens de la longueur et montés sur un axe ; une sorte d'hélice d'hélicoptère « debout » : les extrémités extérieures de ses pales sont courbées vers le haut et reliées les unes aux autres. Les structures verticales sont bonnes car elles captent le vent de n’importe quelle direction. Le reste doit tourner avec le vent.

Pour compenser d’une manière ou d’une autre la variabilité du vent, d’immenses « parcs éoliens » sont construits. Les éoliennes y sont alignées sur un vaste espace et travaillent pour un réseau unique. Le vent peut souffler d'un côté de la « ferme », tandis que de l'autre il est calme en même temps. Les éoliennes ne doivent pas être placées trop près pour ne pas se bloquer. La ferme prend donc beaucoup de place. Il existe de tels parcs aux États-Unis, en France, en Angleterre et au Danemark, un « parc éolien » a été installé dans les eaux côtières peu profondes de la mer du Nord : là-bas, cela ne dérange personne et le vent est plus stable que sur terre.

Pour réduire la dépendance à la direction et à la force variables du vent, le système comprend des volants d'inertie qui atténuent partiellement les rafales de vent et divers types de batteries. Le plus souvent, ils sont électriques. Mais ils utilisent aussi de l'air (un moulin à vent pompe de l'air dans des cylindres ; en sortant, son jet régulier fait tourner une turbine avec un générateur électrique) et hydraulique (par la force du vent, l'eau monte jusqu'à une certaine hauteur et, en tombant , fait tourner la turbine). Des batteries d'électrolyse sont également installées. Le moulin à vent produit un courant électrique qui décompose l'eau en oxygène et hydrogène. Ils sont stockés dans des cylindres et, selon les besoins, brûlés dans une pile à combustible (c'est-à-dire dans un réacteur chimique où l'énergie du combustible est convertie en électricité) ou dans une turbine à gaz, recevant à nouveau du courant, mais sans les fortes fluctuations de tension associées. avec les caprices du vent.

Il existe aujourd'hui plus de 30 000 éoliennes de différentes capacités en activité dans le monde. L'Allemagne tire 10 % de son électricité de l'énergie éolienne et, dans toute l'Europe occidentale, l'énergie éolienne fournit 2 500 MW d'électricité. À mesure que les parcs éoliens s’amortissent et que leur conception s’améliore, le prix de l’électricité aérienne diminue. Ainsi, en 1993 en France, le coût de 1 kWh d'électricité produite dans un parc éolien était de 40 centimes, et en 2000, il a diminué de 1,5 fois. Il est vrai que l’énergie des centrales nucléaires ne coûte que 12 centimes par kWh.

1.4 L'énergie de l'eau

Le niveau de l'eau sur les côtes change trois fois au cours de la journée. De telles fluctuations sont particulièrement visibles dans les baies et les estuaires des rivières se jetant dans la mer. Les anciens Grecs expliquaient les fluctuations des niveaux d’eau par la volonté du souverain des mers, Poséidon. Au XVIIIe siècle Le physicien anglais Isaac Newton a percé le mystère des marées : d'immenses masses d'eau dans les océans du monde sont entraînées par les forces gravitationnelles de la Lune et du Soleil. Toutes les 6 heures 12 minutes, la marée passe à la marée basse. L'amplitude maximale des marées en différents endroits de notre planète n'est pas la même et varie de 4 à 20 m.

Pour mettre en place une simple centrale marémotrice (TPP), il faut une piscine - une baie endiguée ou une embouchure de rivière. Le barrage est équipé de ponceaux et de turbines installées. A marée haute, l'eau s'écoule dans la piscine. Lorsque les niveaux d'eau de la piscine et de la mer sont égaux, les portes des ponceaux sont fermées. Avec l'arrivée de la marée basse, le niveau de l'eau dans la mer diminue, et lorsque la pression devient suffisante, les turbines et les générateurs électriques qui y sont connectés commencent à fonctionner et l'eau quitte progressivement la piscine. Il est considéré comme économiquement réalisable de construire une centrale marémotrice dans des zones où les fluctuations du niveau de la mer sont d'au moins 4 m. La capacité nominale d'une centrale marémotrice dépend de la nature de la marée dans la zone où la station est construite, sur le volume et la superficie du bassin de marée, et sur le nombre de turbines installées dans le corps du barrage.

Dans les centrales marémotrices à double effet, les turbines fonctionnent en déplaçant l'eau de la mer vers le bassin et inversement. Le PES à double effet est capable de produire de l'électricité en continu pendant 4 à 5 heures avec des pauses de 1 à 2 heures quatre fois par jour. Pour augmenter la durée de fonctionnement des turbines, il existe des schémas plus complexes - avec deux, trois piscines ou plus, mais le coût de tels projets est très élevé.

La première centrale marémotrice d'une capacité de 240 MW a été lancée en 1966 en France à l'embouchure de la Rance qui se jette dans la Manche, où l'amplitude moyenne des marées est de 8,4 m. 24 unités hydroélectriques TPP génèrent en moyenne 502 millions de kW par an. heure d'électricité. Une unité de capsule marémotrice a été développée pour cette station, permettant trois modes de fonctionnement direct et trois modes inverses : comme générateur, comme pompe et comme ponceau, ce qui assure un fonctionnement efficace de la TPP. Selon les experts, la centrale thermique de la Rance est économiquement justifiée : les coûts annuels d'exploitation sont inférieurs à ceux des centrales hydroélectriques et s'élèvent à 4 % des investissements en capital. La centrale électrique fait partie du système énergétique français et est utilisée efficacement.

En 1968, sur la mer de Barents, non loin de Mourmansk, une centrale électrique industrielle pilote d'une capacité nominale de 800 kW est entrée en service. Le lieu de sa construction, Kislaya Guba, est une baie étroite de 150 m de large et 450 m de long. Bien que la puissance du TPP de Kislogubskaya soit faible, sa construction était importante pour la poursuite des travaux de recherche et de développement dans le domaine de l'utilisation de l'énergie marémotrice.

Il existe des projets de grands TPP d'une capacité de 320 MW (Kola) et 4 000 MW (Mezenskaya) sur la mer Blanche, où l'amplitude des marées est de 7 à 10 m. Il est également prévu d'utiliser l'énorme potentiel de la mer de ​​​Okhotsk, où à certains endroits, par exemple dans la baie de Penzhinskaya, la hauteur de marée est de 12,9 m et dans la baie de Gizhiginskaya – de 12 à 14 m.

Des travaux dans ce domaine sont également menés à l'étranger. En 1985, une centrale marémotrice d'une capacité de 20 MW a été mise en service dans la baie de Fundy au Canada (l'amplitude des marées est ici de 19,6 m). Trois petites centrales marémotrices ont été construites en Chine. Au Royaume-Uni, un projet de centrale marémotrice de 1 000 MW est en cours de développement dans l'estuaire de la Severn, où l'amplitude moyenne des marées est de 16,3 m.

D'un point de vue environnemental, les PSE présentent un avantage indéniable sur les centrales thermiques brûlant du fioul et du charbon. Des conditions préalables favorables à une utilisation plus large de l'énergie marémotrice sont associées à la possibilité d'utiliser le tube Gorlov récemment créé, qui permet la construction de centrales marémotrices sans barrages, réduisant ainsi le coût de leur construction. Les premiers TPP sans barrage devraient être construits dans les années à venir en Corée du Sud.

1.5. Vague d'énérgie

L'idée de produire de l'électricité à partir des vagues de la mer a été évoquée en 1935 par le scientifique soviétique K.E. Tsiolkovski.

Le fonctionnement des centrales houlomotrices repose sur l'effet des vagues sur des corps de travail réalisés sous forme de flotteurs, pendules, pales, coques, etc. L'énergie mécanique de leurs mouvements est convertie en énergie électrique à l'aide de générateurs électriques. À mesure que la bouée se balance le long de la vague, le niveau de l’eau à l’intérieur change. En conséquence, l’air en sort ou y entre. Mais le mouvement de l'air n'est possible que par le trou supérieur (c'est la conception de la bouée). Et il y a une turbine installée là-bas, qui tourne toujours dans un sens, quelle que soit la direction dans laquelle l'air se déplace. Même des vagues assez petites, de 35 cm de hauteur, font que la turbine développe une vitesse supérieure à 2 000 tr/min. Un autre type d'installation ressemble à une microcentrale stationnaire. Extérieurement, il ressemble à une boîte montée sur des supports à faible profondeur. Les vagues pénètrent dans la boîte et entraînent la turbine. Et ici, une très légère houle suffit pour fonctionner. Même des vagues de 20 cm de hauteur allument des ampoules d'une puissance totale de 200 W.

Actuellement, les installations d’énergie houlomotrice sont utilisées pour alimenter des bouées, des balises et des instruments scientifiques autonomes. En cours de route, de grandes stations à vagues peuvent être utilisées pour protéger contre les vagues les plates-formes de forage offshore, les rades ouvertes et les fermes culturelles marines. L’utilisation industrielle de l’énergie des vagues a commencé. Dans le monde, environ 400 phares et bouées de navigation sont alimentés par des installations houlomotrices. En Inde, le phare flottant du port de Madras fonctionne grâce à l'énergie des vagues. Depuis 1985, la première station houlomotrice industrielle au monde d'une capacité de 850 kW est en service en Norvège.

La création de centrales houlomotrices est déterminée par le choix optimal de la zone d'eau océanique avec un approvisionnement stable en énergie des vagues, la conception efficace de la station, qui comprend des dispositifs intégrés pour lisser le régime inégal des vagues. On pense que les stations houlomotrices peuvent fonctionner efficacement en utilisant une puissance d’environ 80 kW/m. L'expérience de l'exploitation des installations existantes a montré que l'électricité qu'elles produisent est encore 2 à 3 fois plus chère que l'électricité traditionnelle, mais qu'à l'avenir, une réduction significative de son coût est attendue.

Dans les installations houlomotrices avec convertisseurs pneumatiques, sous l'influence des vagues, le flux d'air change périodiquement de direction dans la direction opposée. Pour ces conditions, une turbine Wells a été développée, dont le rotor a un effet redresseur, maintenant le sens de rotation inchangé lors du changement de sens du flux d'air ; par conséquent, le sens de rotation du générateur reste également inchangé. La turbine a trouvé de nombreuses applications dans diverses centrales houlomotrices.

La centrale houlomotrice "Kaimei" ("Sea Light") - la centrale électrique en activité la plus puissante avec convertisseurs pneumatiques - a été construite au Japon en 1976. Dans son travail, elle utilise des vagues allant jusqu'à 6 à 10 m de haut. m de long, 12 m de large et d'un déplacement de 500 tonnes, 22 chambres à air sont installées, ouvertes en bas. Chaque paire de chambres entraîne une turbine Wells. La puissance totale de l'installation est de 1000 kW. Les premiers tests ont été réalisés en 1978-1979. près de la ville de Tsuruoka. L'énergie était transmise jusqu'au rivage via un câble sous-marin d'environ 3 km de long. En 1985, une station houlomotrice industrielle composée de deux installations a été construite en Norvège, à 46 km au nord-ouest de la ville de Bergen. La première installation sur l'île de Toftestallen fonctionnait selon un principe pneumatique. Il s'agissait d'une chambre en béton armé enfouie dans la roche ; une tour en acier d'une hauteur de 12,3 mm et d'un diamètre de 3,6 m a été installée au-dessus. Les vagues entrant dans la chambre ont créé un changement de volume d'air. Le flux résultant à travers le système de vannes faisait tourner la turbine et le générateur associé avec une puissance de 500 kW, la puissance annuelle était de 1,2 million de kW. h) Lors d'une tempête hivernale à la fin de 1988, la tour de la gare a été détruite. Un projet de nouvelle tour en béton armé est en cours d'élaboration.

La conception de la deuxième installation consiste en un canal en forme de cône dans une gorge d'environ 170 m de long avec des murs en béton de 15 m de haut et 55 m de large à la base, entrant dans un réservoir entre les îles, séparé de la mer par des barrages, et un barrage avec une centrale électrique. Les vagues, traversant le canal rétréci, augmentent leur hauteur de 1,1 à 15 m et se jettent dans le réservoir dont le niveau est à 3 m au-dessus du niveau de la mer. Depuis le réservoir, l'eau passe par des turbines hydrauliques basse pression d'une puissance de 350 kW. La station produit annuellement jusqu'à 2 millions de kWh d'électricité.

Et au Royaume-Uni, une conception originale d'une centrale houlomotrice de type « palourde » est en cours de développement, dans laquelle des coques souples - des chambres - sont utilisées comme pièces de travail. Ils contiennent de l'air sous une pression légèrement supérieure à la pression atmosphérique. Au fur et à mesure que les vagues s'enroulent, les chambres sont comprimées, formant un flux d'air fermé depuis les chambres vers le cadre d'installation et retour. Des turbines à air de puits avec générateurs électriques sont installées le long du trajet d'écoulement. Une installation flottante expérimentale de 6 chambres montées sur un châssis de 120 m de long et 8 m de haut est en cours de réalisation, la puissance attendue est de 500 kW. Des développements ultérieurs ont montré que le plus grand effet est obtenu en plaçant les caméras en cercle. En Ecosse, une installation composée de 12 chambres et 8 turbines a été testée sur le Loch Ness. La puissance théorique d'une telle installation peut atteindre 1 200 kW.

La conception d'un radeau à vagues a été brevetée pour la première fois en URSS en 1926. En 1978, des modèles expérimentaux de centrales océaniques basés sur une solution similaire ont été testés au Royaume-Uni. Le radeau à vagues Kokkerel est constitué de sections articulées dont le mouvement les unes par rapport aux autres est transmis à des pompes équipées de générateurs électriques. L'ensemble de la structure est maintenu en place par des ancrages. Le radeau à vagues Kokkerel en trois sections, long de 100 m, large de 50 m et haut de 10 m, peut fournir une puissance allant jusqu'à 2 000 kW.

En URSS, le modèle du radeau à vagues a été testé dans les années 70. à la mer Noire. Elle avait une longueur de 12 m, la largeur des flotteurs était de 0,4 m. Sur des vagues de 0,5 m de haut et 10 à 15 m de long, l'installation développait une puissance de 150 kW.

Le projet, connu sous le nom de Salter Duck, est un convertisseur d’énergie houlomotrice. La structure de travail est un flotteur (« canard ») dont le profil est calculé selon les lois de l'hydrodynamique. Le projet prévoit l'installation d'un grand nombre de grands flotteurs, montés séquentiellement sur un arbre commun. Sous l'influence des vagues, les flotteurs commencent à bouger et reviennent à leur position d'origine sous l'effet de leur propre poids. Dans ce cas, les pompes sont activées à l’intérieur d’un puits rempli d’eau spécialement préparée. Grâce à un système de tuyaux de différents diamètres, une différence de pression est créée, entraînant des turbines installées entre les flotteurs et élevées au-dessus de la surface de la mer. L'électricité produite est transportée via un câble sous-marin. Pour répartir les charges plus efficacement, 20 à 30 flotteurs doivent être installés sur le puits. En 1978, un modèle de l'installation a été testé, composé de 20 flotteurs d'un diamètre de 1 m et d'une puissance générée de 10 kW. Un projet a été développé pour une installation plus puissante de 20 à 30 flotteurs d'un diamètre de 15 m, montés sur un puits de 1 200 m de long. La puissance estimée de l'installation est de 45 000 kW. Des systèmes similaires installés au large de la côte ouest des îles britanniques pourraient répondre aux besoins en électricité du Royaume-Uni.

1.6 Énergie des courants

Les courants océaniques les plus puissants constituent une source potentielle d’énergie. Le niveau technologique actuel permet d'extraire l'énergie des courants à des vitesses d'écoulement supérieures à 1 m/s. Dans ce cas, la puissance de 1 m 2 de section d'écoulement est d'environ 1 kW. Il semble prometteur d'utiliser des courants aussi puissants que le Gulf Stream et le Kuroshio, transportant respectivement 83 et 55 millions de mètres cubes d'eau à une vitesse pouvant atteindre 2 m/s, et le courant de Floride (30 millions de mètres cubes/s, vitesse à 1. 8 m/s).

Pour l’énergie océanique, les courants du détroit de Gibraltar, de la Manche et du détroit des Kouriles sont intéressants. Cependant, la création de centrales électriques océaniques utilisant l'énergie des courants reste associée à un certain nombre de difficultés techniques, principalement avec la création de grandes centrales électriques qui constituent une menace pour la navigation.

Le programme Coriolis prévoit l'installation de 242 turbines à deux roues d'un diamètre de 168 m, tournant en sens opposés, dans le détroit de Floride, à 30 km à l'est de la ville de Miami. Une paire de roues est placée à l’intérieur d’une chambre creuse en aluminium qui assure la flottabilité de la turbine. Pour augmenter l'efficacité, les pales des roues sont censées être assez flexibles. L'ensemble du système Coriolis, d'une longueur totale de 60 km, sera orienté le long du flux principal ; sa largeur avec des turbines disposées en 22 rangées de 11 turbines chacune sera de 30 km. Les unités sont censées être remorquées jusqu'au site d'installation et enterrées sur 30 m afin de ne pas gêner la navigation.

Après que la majeure partie du courant des alizés du sud entre dans la mer des Caraïbes et le golfe du Mexique, l'eau retourne de là vers l'Atlantique en passant par le golfe de Floride. La largeur du courant devient minime - 80 km. En même temps, il accélère son mouvement jusqu'à 2 m/s. Lorsque le courant de Floride est renforcé par le courant des Antilles, le débit d'eau atteint son maximum. Il se développe une force tout à fait suffisante pour mettre en mouvement une turbine à pales rapides dont l'arbre est relié à un générateur électrique. Vient ensuite la transmission du courant via un câble sous-marin jusqu’au rivage.

Le matériau de la turbine est l'aluminium. Durée de vie – 80 ans. Sa place permanente est sous l'eau. La remontée à la surface de l’eau est uniquement destinée à des réparations préventives. Son fonctionnement est pratiquement indépendant de la profondeur d'immersion et de la température de l'eau. Les pales tournent lentement, permettant aux petits poissons de nager librement dans la turbine. Mais la grande entrée est fermée par un filet de sécurité.

Les ingénieurs américains estiment que la construction d'une telle structure est encore moins chère que la construction de centrales thermiques. Il n'est pas nécessaire de construire un bâtiment, de tracer des routes ou d'aménager des entrepôts. Et les coûts d’exploitation sont nettement inférieurs.

La puissance nette de chaque turbine, compte tenu des coûts d'exploitation et des pertes lors du transport vers le rivage, sera de 43 MW, ce qui satisfera à hauteur de 10 % les besoins de l'État de Floride (États-Unis).

Le premier prototype d'une telle turbine d'un diamètre de 1,5 m a été testé dans le détroit de Floride. Une conception de turbine avec une roue d'un diamètre de 12 m et d'une puissance de 400 kW a également été développée.

2 État et perspectives de développement des énergies alternatives en Russie

La part de l'énergie combustible traditionnelle dans le bilan énergétique mondial diminuera continuellement et sera remplacée par des énergies alternatives non traditionnelles basées sur l'utilisation de sources d'énergie renouvelables. Et non seulement son bien-être économique, mais aussi son indépendance et sa sécurité nationale dépendent du rythme auquel cela se produit dans un pays donné.

La situation des sources d'énergie renouvelables en Russie, comme presque tout dans notre pays, peut être qualifiée d'unique. Les réserves de ces sources, déjà exploitables au niveau technique actuel, sont énormes. Voici l'une des estimations : énergie solaire rayonnante - 2 300 milliards de TUT (tonnes de combustible standard) ; éolien - 26,7 milliards de TOE, biomasse - 10 milliards de TOE ; chaleur de la Terre - 40 000 milliards de TU ; petites rivières - 360 milliards; mers et océans - 30 milliards. Ces sources dépassent de loin le niveau actuel de consommation énergétique de la Russie (1,2 milliard d'EVP par an). Cependant, parmi toute cette abondance inimaginable, il n’est même pas possible de dire que des miettes sont utilisées – des quantités microscopiques. Comme dans le monde entier, l'énergie éolienne est la forme d'énergie renouvelable la plus développée en Russie. Dans les années 1930. Dans notre pays, plusieurs types d'éoliennes d'une capacité de 3 à 4 kW ont été produits en série, mais dans les années 1960. leur production a été interrompue. Au cours des dernières années de l'URSS, le gouvernement a de nouveau prêté attention à ce domaine, mais n'a pas eu le temps de mettre en œuvre ses plans. Cependant, de 1980 à 2006. La Russie a développé une importante réserve scientifique et technique (mais elle accuse un sérieux retard dans l’utilisation pratique des sources d’énergie renouvelables). Aujourd'hui, la capacité totale des éoliennes et des parcs éoliens en activité, en construction et dont la mise en service est prévue en Russie est de 200 MW. La puissance des éoliennes individuelles fabriquées par des entreprises russes varie de 0,04 à 1 000,0 kW. A titre d’exemple, nous citerons plusieurs développeurs et fabricants d’éoliennes et de parcs éoliens. À Moscou, la SARL SKTB Iskra produit des centrales éoliennes M-250 d'une puissance de 250 W. À Doubna, dans la région de Moscou, l'entreprise du Bureau national de conception « Raduga » produit des centrales éoliennes de 750 W, 1 kW et 8 kW, faciles à installer ; L'Institut de recherche Elektropribor de Saint-Pétersbourg produit des éoliennes jusqu'à 500 W.

À Kyiv depuis 1999 Le groupe de recherche et de production WindElectric produit des centrales éoliennes domestiques WE-1000 d'une capacité de 1 kW. Les spécialistes du groupe ont développé une turbine multipale unique, de petite taille, universellement rapide et absolument silencieuse, qui utilise efficacement n'importe quel flux d'air.

Khabarovsk "Company LMV Wind Energy" produit des parcs éoliens d'une capacité de 0,25 à 10 kW, ces derniers peuvent être combinés en systèmes d'une capacité allant jusqu'à 100 kW. Depuis 1993 Cette entreprise a développé et produit 640 centrales éoliennes. La plupart sont installés en Sibérie, en Extrême-Orient, au Kamtchatka, en Tchoukotka. La durée de vie des parcs éoliens atteint 20 ans dans n'importe quelle zone climatique. L'entreprise fournit également des panneaux solaires qui fonctionnent en conjonction avec des centrales éoliennes (la puissance de ces centrales éoliennes-solaires varie de 50 W à 100 kW).

En termes de ressources éoliennes en Russie, les zones les plus prometteuses sont la côte de l'océan Arctique, le Kamtchatka, Sakhaline, Tchoukotka, la Yakoutie, ainsi que la côte du golfe de Finlande, la mer Noire et la mer Caspienne. Des vitesses de vent annuelles moyennes élevées, la faible disponibilité de réseaux électriques centralisés et l’abondance de zones inutilisées rendent ces zones presque idéales pour le développement de l’énergie éolienne. La situation est similaire avec l’énergie solaire. L'énergie solaire fournie chaque semaine au territoire de notre pays dépasse l'énergie de toutes les ressources russes de pétrole, de charbon, de gaz et d'uranium. Il existe des développements nationaux intéressants dans ce domaine, mais il n’y a aucun soutien de l’État et, par conséquent, il n’existe pas de marché photovoltaïque. Cependant, le volume de production de panneaux solaires se mesure en mégawatts. En 2006 environ 400 MW ont été produits. Il y a une tendance à une certaine augmentation. Cependant, les acheteurs étrangers manifestent un plus grand intérêt pour les produits des diverses associations de recherche et de production qui produisent des cellules solaires : pour les Russes, ils restent chers ; en particulier parce que les matières premières pour la production d'éléments de film cristallin doivent être importées de l'étranger (à l'époque soviétique, les usines de production de silicium étaient situées au Kirghizistan et en Ukraine). Les régions les plus favorables à l'utilisation de l'énergie solaire en Russie sont le Caucase du Nord. , territoires de Stavropol et de Krasnodar, région d'Astrakhan, Kalmoukie, Touva, Bouriatie, région de Chita, Extrême-Orient.

Les plus grandes réalisations dans l'utilisation de l'énergie solaire ont été enregistrées dans le domaine de la création de systèmes d'approvisionnement en chaleur utilisant des capteurs solaires plats. La première place en Russie dans la mise en œuvre de tels systèmes est occupée par le territoire de Krasnodar, où ces dernières années, conformément au programme régional d'économie d'énergie en vigueur, une centaine de grands systèmes d'approvisionnement en eau chaude solaire et de nombreuses petites installations à usage individuel ont été installés. été construit. Les installations solaires pour le chauffage des locaux ont connu le plus grand développement dans le territoire de Krasnodar et en République de Bouriatie. En Bouriatie, diverses installations industrielles et sociales - hôpitaux, écoles, usine Elektromashina, etc., ainsi que des bâtiments résidentiels privés sont équipés de capteurs solaires d'une capacité de 500 à 3 000 litres d'eau chaude (90-100 degrés Celsius) par jour. Une attention relativement accrue est accordée au développement des centrales géothermiques, qui sont apparemment plus familières à nos gestionnaires de l'énergie et atteignent des capacités plus élevées et s'intègrent donc mieux dans le concept habituel de gigantisme énergétique. Les experts estiment que les réserves d'énergie géothermique du Kamtchatka et des îles Kouriles peuvent fournir des centrales électriques d'une capacité allant jusqu'à 1 000 MW.

Retour en 1967 La centrale géothermique de Pauzhetskaya d'une capacité de 11,5 MW a été construite au Kamtchatka. C'était la cinquième centrale géothermique au monde. En 1967 La centrale géothermique de Paratunka a été mise en service - la première au monde avec un cycle binaire de Rankine. Actuellement, la centrale géothermique de Mutnovskaya, d'une capacité de 200 MW, est en cours de construction à l'aide d'équipements nationaux fabriqués par la centrale à turbines de Kaluga. Cette usine a également commencé la production en série de blocs modulaires pour l'électricité géothermique et la fourniture de chaleur. Grâce à de tels blocs, le Kamtchatka et Sakhaline peuvent être presque entièrement approvisionnés en électricité et en chaleur provenant de sources géothermiques. Des sources géothermiques avec un potentiel énergétique assez important sont disponibles dans les territoires de Stavropol et de Krasnodar. Aujourd'hui, la contribution des systèmes de production de chaleur géothermique est de 3 millions de Gcal/an.

Selon les experts, avec d'innombrables réserves de ce type d'énergie, la question de l'utilisation rationnelle, rentable et respectueuse de l'environnement des ressources géothermiques n'est pas résolue, ce qui empêche la mise en place de leur développement industriel. Par exemple, les eaux géothermiques extraites sont utilisées de manière barbare : des eaux usées non traitées contenant un certain nombre de substances dangereuses (mercure, arsenic, phénols, soufre, etc.) sont rejetées dans les plans d'eau environnants, causant des dommages irréparables à la nature. De plus, toutes les canalisations des systèmes de chauffage géothermique tombent rapidement en panne en raison de la forte minéralisation des eaux géothermiques. Par conséquent, une révision radicale de la technologie d’utilisation de l’énergie géothermique est nécessaire.

Aujourd'hui, la principale entreprise de production de centrales géothermiques en Russie est l'usine de turbines de Kaluga et JSC Nauka, qui ont développé et produisent des centrales géothermiques modulaires d'une capacité de 0,5 à 25 MW. Un programme visant à créer un approvisionnement en énergie géothermique pour le Kamtchatka a été élaboré et a commencé à être mis en œuvre, ce qui permettra d'économiser environ 900 000 dollars par an. ICI. Il y a 10 gisements d'eau géothermique exploités dans le Kouban. Pour 1999-2000 Le niveau de production d'eau thermique dans la région était d'environ 9 millions de m3, ce qui a permis d'économiser jusqu'à 65 000 EVP. L'entreprise Turbocon, créée à l'usine de turbines de Kaluga, a développé une technologie extrêmement prometteuse qui permet d'obtenir de l'électricité à partir d'eau chaude s'évaporant sous pression et faisant tourner une turbine équipée, au lieu des pales habituelles, d'entonnoirs spéciaux - les soi-disant Buses Laval. Les avantages de telles installations, appelées turbines hydro-vapeur, sont au moins doubles. Premièrement, ils permettent une utilisation plus complète de l’énergie géothermique. En règle générale, seules la vapeur géothermique ou les gaz combustibles dissous dans l'eau géothermique sont utilisés pour générer de l'énergie, alors qu'avec une turbine à vapeur, l'eau chaude peut également être utilisée directement pour produire de l'énergie. Une autre utilisation possible de la nouvelle turbine consiste à produire de l'électricité dans les réseaux de chauffage urbains à partir de l'eau renvoyée par les consommateurs de chaleur. Or la chaleur de cette eau est gaspillée, alors qu’elle pourrait fournir aux chaufferies une source d’électricité indépendante.

La chaleur de l’intérieur de la Terre peut non seulement émettre des fontaines de geysers dans l’air, mais aussi réchauffer les habitations et produire de l’électricité. Le Kamtchatka, la Tchoukotka, les îles Kouriles, le territoire de Primorsky, la Sibérie occidentale, le Caucase du Nord, les territoires de Krasnodar et de Stavropol et la région de Kaliningrad disposent d'importantes ressources géothermiques. Une chaleur thermique de haute qualité (mélange vapeur-eau supérieure à 100 degrés Celsius) permet la production directe d'électricité.

Généralement, le mélange thermique vapeur-eau est extrait de puits forés à une profondeur de 2 à 5 km. Chaque puits est capable de fournir une puissance électrique de 4 à 8 MW à partir d'un champ géothermique d'environ 1 km 2 . Dans le même temps, pour des raisons environnementales, il est également nécessaire de disposer de puits pour pomper les eaux géothermiques usées dans le réservoir.

Actuellement, 3 centrales géothermiques sont en activité au Kamtchatka : Pauzhetskaya GeoPP, Verkhne-Mutnovskaya GeoPP et Mutnovskaya GeoPP. La capacité totale de ces centrales géothermiques est supérieure à 70 MW. Cela permet de répondre à 25 % des besoins en électricité de la région et de réduire la dépendance à l’égard de l’approvisionnement en fioul importé, coûteux.

Dans la région de Sakhaline sur l'île. Kunashir a mis en service la première unité d'une capacité de 1,8 MW de la centrale géothermique de Mendeleevskaya et la station géothermique GTS-700 d'une capacité de 17 Gcal/h. La majeure partie de l'énergie géothermique de faible qualité est utilisée sous forme de chaleur dans les logements, les services communaux et l'agriculture. Ainsi, dans le Caucase, la superficie totale des serres chauffées par les eaux géothermiques dépasse 70 hectares. Un bâtiment expérimental à plusieurs étages a été construit et fonctionne avec succès à Moscou, dans lequel l'eau chaude pour les besoins domestiques est chauffée à l'aide de la chaleur de faible qualité de la Terre.

Enfin, il convient également de mentionner les petites centrales hydroélectriques. La situation avec eux est relativement bonne en termes de développements de conception : des équipements pour petites centrales hydroélectriques sont produits ou sont prêts à être produits dans de nombreuses entreprises de l'industrie électrique, avec des turbines hydrauliques de différentes conceptions - axiales, radiales-axiales, à hélices , diagonale, seau. Dans le même temps, le coût des équipements fabriqués dans les entreprises nationales reste nettement inférieur au niveau des prix mondiaux. Au Kouban, la construction de deux petites centrales hydroélectriques (SHPP) est en cours sur le fleuve. Beshenka dans la région du village de Krasnaya Polyana à Sotchi et l'évacuation du système de circulation de l'approvisionnement en eau technique de la centrale thermique de Krasnodar. Il est prévu de construire une petite centrale hydroélectrique d'une capacité de 50 MW à la décharge du réservoir de Krasnodar. Les travaux de restauration du système de petites centrales hydroélectriques de la région de Léningrad ont commencé. Dans les années 1970 là-bas, à la suite d'une campagne visant à consolider l'approvisionnement en électricité de la région, plus de 40 centrales de ce type ont cessé de fonctionner. Les fruits d’une gigantomanie à courte vue doivent être corrigés maintenant que le besoin de petites sources d’énergie est devenu évident.

Conclusion

Il convient de noter qu’il n’existe pas encore de lois en Russie qui réglementeraient les énergies alternatives et stimuleraient leur développement. Tout comme il n’existe aucune structure qui protégerait les intérêts des énergies alternatives. Par exemple, le ministère de l'Énergie atomique est impliqué séparément dans l'énergie nucléaire. Un rapport au gouvernement est prévu sur la justification de la nécessité et l'évolution du concept du projet de loi fédérale « Sur le développement des sources d'énergie renouvelables ». Quatre ministères sont chargés de préparer ce rapport : le ministère de l'Énergie, le ministère du Développement économique, le ministère de l'Industrie et des Sciences et le ministère de la Justice. On ne sait pas quand ils seront d’accord.

Pour que l'industrie se développe rapidement et pleinement, la loi doit prévoir des incitations fiscales pour les entreprises produisant des équipements permettant de produire de l'énergie à partir de sources renouvelables (par exemple, en réduisant le taux de TVA à au moins 10 %). Les questions de certification et de licence sont également importantes (principalement en ce qui concerne les équipements), car la priorité accordée aux énergies renouvelables doit également répondre à des exigences de qualité.

Le développement de méthodes alternatives de production d’énergie est entravé par les producteurs et les mineurs de sources d’énergie traditionnelles : ils occupent des positions fortes au pouvoir et ont la possibilité de défendre leurs intérêts. L'énergie alternative reste encore assez chère par rapport à l'énergie traditionnelle, car presque toutes les entreprises manufacturières produisent des installations en lots pilotes en très petites quantités et, par conséquent, sont très coûteuses. L'organisation de la production de masse et la certification des installations nécessitent des investissements importants, totalement absents. Le soutien de l’État pourrait contribuer à réduire le coût. Cependant, cela contredit les intérêts de ceux dont l’activité repose sur la production d’hydrocarbures traditionnels. Personne n’a besoin d’une concurrence supplémentaire.

En conséquence, l'utilisation primaire de sources renouvelables et le développement d'énergies alternatives sont privilégiés, principalement dans les régions où cela constitue la solution la plus évidente aux problèmes énergétiques existants. La Russie dispose d'importantes ressources en énergie éolienne, y compris dans les régions où il n'y a pas d'alimentation électrique centralisée - la côte de l'océan Arctique, la Yakoutie, le Kamtchatka, la Tchoukotka, Sakhaline, mais même dans ces régions, il n'y a presque aucune tentative pour résoudre les problèmes énergétiques dans ce domaine. chemin.

La poursuite du développement des énergies alternatives est abordée dans la « Stratégie énergétique russe pour la période allant jusqu’en 2020 ». Les chiffres que notre industrie des énergies alternatives doit atteindre sont très faibles, les tâches sont minimes, nous ne pouvons donc pas nous attendre à un tournant dans le secteur énergétique russe. D’ici 2020, il est prévu d’économiser moins de 1 % de toutes les ressources énergétiques grâce aux énergies alternatives. La Russie choisit l’industrie nucléaire comme priorité dans sa « stratégie énergétique » comme « la partie la plus importante du secteur énergétique du pays ».

Récemment, certaines mesures ont été prises vers le développement d’énergies renouvelables alternatives. Le ministère de l'Énergie a entamé des négociations avec les Français sur les perspectives de coopération dans le domaine des énergies alternatives. De manière générale, on peut constater que l'état et les perspectives de développement des énergies alternatives pour les 10 à 15 prochaines années semblent globalement déplorables.

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