Alternatyvūs energijos ištekliai. Energijos šaltinių rūšys ir jų panaudojimas. Alternatyvūs šiluminės energijos šaltiniai: kur ir kaip gauti šilumos

Taigi, visų pirma, apibrėžkime, kas yra alternatyvi energija. Ir apibrėžimas yra toks. Alternatyvi energija yra perspektyvių energijos gamybos būdų rinkinys, kuris nėra toks plačiai paplitęs kaip tradiciniai, tačiau kelia didelį susidomėjimą, nes yra pelningas ir gali būti naudojamas su maža neigiamų pasekmių aplinkai rizika. Remiantis tuo, alternatyvūs energijos šaltiniai tai alternatyvios energijos kuras.

Dauguma sutiks, kad kada nors teks atsisakyti įprastų degalų. Tai yra karų, taršos ir klimato kaitos priežastis. Tačiau mokslininkai daugelį metų tiria alternatyvius šaltinius, tokius kaip saulė, vėjas ir vanduo.

Tačiau vėjo energijos sistemos ir saulės kolektoriai vis dar yra brangesni, palyginti su anglies ir naftos perdirbimu, ir jie tinka ne visoms sritims.

Dėl šios priežasties mokslininkai nenustoja ieškoti naujų sprendimų, palaipsniui kreipia dėmesį į mažiau populiarius metodus. Kai kurie yra gana neįprasti, kai kurie yra kvaili, nerealūs ir kartais šlykštūs.

Kūrybingas požiūris į alternatyvių energijos šaltinių paiešką priartina mus prie energetinio saugumo problemų sprendimo. Ir tai nebūtinai turi būti didelio masto projektai. Nieko blogo sprendimai, skirti naudoti nedideliu lygiu – besivystančių šalių kaimuose ar gyvenvietėse.

10 alternatyvių energijos šaltinių

Ateities energija. Alternatyvūs ateities energijos šaltiniai

1) Cukraus dėjimas į automobilio baką – senas ir toli gražu nekenksmingas pokštas, galintis sugadinti variklį. Bet cukrus gali būti puikus kuras jūsų automobiliui. Virdžinijos technologijos instituto specialistai stengiasi iš cukraus gaminti vandenilį, kuris gali būti naudojamas kaip švarus, nebrangus kuras, neišskiriantis nuodingų medžiagų ir kvapo. Mokslininkai ištirpina cukrų vandenyje su trylika galingų fermentų reaktoriuje, kuris iš mišinio gamina vandenilį.

Vandenilis sugaunamas ir pumpuojamas į akumuliatorių energijai gaminti. Dėl to vandenilio pagaminama 3 kartus daugiau nei tradiciniais metodais, o tai turi įtakos technologijos kainai.

Deja, prireiks dar keliolikos metų, kol vartotojai galės deginti automobilius cukrumi. Artimiausiu metu realiausias bus nešiojamųjų kompiuterių, mobiliųjų telefonų ir kitos elektros įrangos cukraus baterijų projektavimas. Šios baterijos veiks ilgiau ir patikimiau nei šiandieniniai analogai.

Andrejus Voroninas. Alternatyvūs energijos šaltiniai

2) Energijos, 100 milijardų kartų daugiau nei šiuo metu suvartoja visa planetos žmonija, yra tiesiog po ranka. Tai saulės vėjo energija– įkrautų dalelių srautas, kurį skleidžia Saulė. Vašingtono valstijos Pulmano universiteto fizikas Brooke'as Harropas ir Vašingtono valstijos aplinkos ir gamtos išteklių tyrimų instituto fizikas Dirkas Schulze-Makuchas mano, kad šias daleles galėtų užfiksuoti palydovas, skriejantis aplink Saulę Žemės orbitoje.

Pagal šį projektą, palydovas turės varinį laidą, kuris įkraunamas čia esančia baterija, kad sukurtų magnetinį lauką, kuris paims elektronus iš šio vėjo. Elektronų energija iš čia į Žemę bus perduota infraraudonųjų spindulių lazeriu ir nebus paveikta Žemės atmosferos.

Taip pat yra kliūčių įgyvendinti šį projektą. Pirmiausia turime išspręsti palydovo apsaugos nuo kosminių šiukšlių klausimą. Antra, Žemės atmosfera gali sugerti dalį energijos, kuri perduodama iš didelio atstumo. Nukreipti infraraudonųjų spindulių spindulį į pasirinktą vietą nėra lengva užduotis.

Ši plėtra turi perspektyvų aprūpinti energiją erdvėlaiviais.

3) Daugelis žmonių mano, kad šlapimą ir išmatas reikia nedelsiant pašalinti. Tačiau išmatų, kurias gamina ir žmonės, ir gyvūnai, yra metano, kuris neturi nei spalvos, nei kvapo, bet gali gaminti energiją geriau nei gamtinės dujos.

Šunų išmatų transformavimo idėją kuria mažiausiai 2 tyrėjų grupės – viena Kembridže (Masačusetsas), kita – NorcalWaste kompanijos, San Francisko, specialistai. Dvi grupės siūlo, kad naminių gyvūnėlių savininkai vedžiodami savo augintinius naudotų atliekų surinkimo maišus. Po to maišai metami į „reaktorius“, kur gaminamas metanas, kuriuo galima apšviesti gatves.

Pensilvanijos ūkiai ieško gyvulių mėšlo kaip naujo energijos šaltinio. 600 karvių per dieną išaugina apie 70 000 kg mėšlo, kurį naudojant, ūkis sutaupys apie 60 000 USD per metus. Šios atliekos gali būti naudojamos kaip trąšos ir namų apšvietimui bei šildymui. O amerikiečių kompanija „Hewlett-Packard“ aprašė, kaip ūkininkai gali padidinti savo pajamas, išnuomodami savąsias interneto tiekėjams, kad šie metano energiją panaudotų kompiuteriams.

Žmonių atliekos ne mažiau vertingos. Australijoje yra „Volkswagen Beetle“, kuris varomas nuotekų valymo metanu. O britų kompanijos WessexWater inžinierių teigimu, 70 namų atliekos gamina pakankamai metano, kad automobilis galėtų be sustojimo nuvažiuoti 16 000 km.

Nepamirškite ir apie šlapimą. Heriot-Watt universiteto Fizinių mokslų ir inžinerijos fakulteto mokslininkai bando sukurti pirmąją pasaulyje šlapimo bateriją. Ši technologija galėtų būti pritaikyta tiek kosmoso, tiek karinėje pramonėje, leidžianti gaminti energiją kelyje. Karbamidas yra prieinama ir netoksiška organinė medžiaga, turinti daug azoto. Taigi žmonės tiesiogine prasme nešiojasi savyje cheminį junginį, kuris gali būti energijos šaltinis.

Žmogaus kūnas

4) Kai karštą dieną važiuojate metro vagone, pabandykite pagalvoti, ką šiluma, kurią gamina jūsų kūnas, užtenka apšildyti visą pastatą. Taip jie galvoja Stokholme ir Paryžiuje. Nekilnojamojo turto valdymo bendrovė „Jernhuset“ kuria planą, kaip panaudoti metro traukinio, važiuojančio pro Stokholmo centrinę stotį, keleivių skleidžiamą šilumą. Šiluma sušildys vamzdžiais tekantį ir į pastatų vėdinimo sistemas patenkantį vandenį. O Paryžiuje gyvenamojo komplekso Paryžiuje savininkas nori su metro keleivių pagalba apšildyti 17 butų šalia Pompidu centro.

Kad ir kaip keistai tai skambėtų, ne mažiau tikėtinas projektas, kuriame kūnų energija naudojama pastato šildymui. Šį būdą taiko vienas krematoriumas Britanijoje, kurį šildo savo „klientai“. Mirusiųjų kūnų deginimo šilumą anksčiau gaudydavo gyvsidabrio šalinimo sistema, tačiau dabar šiluma vamzdžiais perduodama pastatams šildyti.

5) Atitrūkti ir padėti gamtai – šiuo šūkiu galima reklamuoti naują strategiją. Roterdamo klubas „Watt“ naudoja vaikščiojančių ir šokančių klientų vibraciją, kad sukurtų šviesų šou. Tai įmanoma dėl pjezoelektrinių medžiagų naudojimo, kuri veikiant slėgiui vibracijas gali paversti į .

JAV armija taip pat suinteresuota naudoti pjezoelektrą energijai gaminti. Pjezoelektra dedama į karių batus, kad būtų tiekiama radijo ir kitų elektros prietaisų energija. Nepaisant didžiulio potencialo, ši technologija nėra labai paplitusi. Visų pirma dėl didelių sąnaudų. Tokias grindis įrengti 2500 kv.m. „Watt“ klubas išleido 257 000 USD, kurie niekada neatsipirko. Tačiau ateityje ši danga bus tobulinama siekiant padidinti generuojamos energijos kiekį – šokiai bus tikrai energingi!

6) Tik Kalifornijoje kiekvienais metais pagaminama daugiau nei 700 000 tonų dumblo– netirpios garo katilų nuosėdos kaip dumblas arba kietos formos. Tačiau ne visi supranta, kad šios medžiagos pakanka pagaminti 10 000 000 kilovatvalandžių elektros energijos per dieną. Nevados universiteto mokslininkai džiovina dumblą, kad paverstų jį kuru tolesniam dujofikavimui, dėl kurio bus gaminama elektra. Mokslininkai sugalvojo įrenginį, kuris klampias nuosėdas paverčia milteliais naudojant žemoje temperatūroje „verdantį“ smėlį. Dėl to gausime nebrangų, bet kokybišką kurą.

Ši technologija atliekas paverčia kuru ir gali veikti tiesiogiai gamyboje, sutaupant pinigų dumblo transportavimui ir šalinimui. Šie tyrimai dar nebaigti, tačiau preliminariais skaičiavimais, visu pajėgumu dirbanti sistema teoriškai galėtų pagaminti 25 000 kilovatvalandžių energijos per dieną.

7) Medūzos, kurios gyvena gelmėse, ir yra medžiagų, kurios gali tapti energijos šaltiniais. Jie švyti dėl žalio fluorescencinio baltymo. Chalmerso universiteto komanda uždėjo šį baltymą ant elektrodų ir apšvitino juos UV spinduliais, o medžiaga pradėjo skleisti elektronus.

Šis baltymas buvo panaudotas biologiniam kurui, gaminančiam elektrą be šviesos šaltinio, sukurti, vietoj jo panaudotas medžiagų mišinys – magnis su biokatalizatoriumi luciferaze, kuri randama ugniagesiuose.

8) Yra trys „sprogstantys ežerai“, kurie savo pavadinimą gavo dėl didelių anglies dvideginio ir metano kiekių, kurie susikaupia gelmėse dėl temperatūros ir vandens tankio skirtumo.

Pasikeitus temperatūros lygiui, dujos iš ežero išbėgs kaip kamštis iš sodos butelio, sunaikindamos visą pasiekiamą gyvybę. Tokia tragedija įvyko 1984 metais Kamerūne, kai Nyos ežeras išleido didelį anglies dvideginio debesį, dėl kurio žuvo šimtai žmonių ir gyvūnų.

Panašus ežeras (Kivu) yra Ruandoje. Tačiau vietos valdžia nusprendė šias mirtinas dujas panaudoti visam laikui ir čia pastatė elektrinę, kuri siurbia dujas iš ežero ir jomis varo 3 generatorius, kurie gamina 3,6 MW energijos. Vyriausybė prognozuoja, kad ši elektrinė netrukus galės pagaminti tiek energijos, kad patenkintų trečdalio šalies poreikius.

9) Gamtoje gyvena milijardai bakterijų, ir, kaip ir bet kuris gyvas padaras, jie turi savo išgyvenimo strategiją, jei nepakanka maisto. Pavyzdžiui, bakterija E. coli turi riebalų rūgščių atsargą, kurios sudėtis primena poliesterį. Tos pačios riebalų rūgštys naudojamos biodyzelino gamyboje. Pamatę šią bakterijų savybę, mokslininkai numato dideles perspektyvas, kaip jas genetiškai pagerinti, kad susidarytų didžiulis kiekis rūgščių.

Pirmiausia mokslininkai pašalino fermentus iš bakterijų, tada dehidratavo riebalų rūgštis, kad pašalintų deguonį. Dėl to jie pavertė bakterijas į kažką panašaus į dyzelinį kurą.

10) yra tušti vamzdeliai, sudaryti iš anglies atomų. Jų taikymo sritis labai plati: nuo šarvų iki „liftų“, galinčių gabenti įvairius krovinius į Mėnulį, sukūrimo. O neseniai grupė Masačusetso instituto mokslininkų atrado galimybę panaudoti nanovamzdelius saulės energijai rinkti, o šių vamzdžių efektyvumas yra 100 kartų geresnis nei mums šiandien žinomų fotovoltinių elementų. Šis efektas pasiekiamas dėl to, kad nanovamzdeliai veikia kaip antenos, fiksuojančios saulės šviesą ir nukreipiančios juos į saulės baterijas, kurios paverčia jas saulės šviesa. Taigi, užuot visą savo namo stogą dengęs saulės baterijomis, žmogus, norintis saulės energiją panaudoti naudodamas anglies nanovamzdelius, užimančius dalį ploto.

Energija visada buvo svarbiausias veiksnys žmogaus civilizacijos egzistavimui ir pažangai. Be jo neįsivaizduojama jokia žmogaus veikla, nuo jos labai priklauso šalių ekonomika ir galiausiai žmonių gerovė. Paprastas žmogus yra taip pripratęs ir prisitaikęs prie įvairių jos apraiškų, kad paprasčiausiai nepastebi problemos, be proto vartodamas, regis, begalinius resursus.

Tačiau tradicinių energijos šaltinių ribos ir galimybės nėra neišsenkančios. Tai iškalbingai liudija daugumos didžiausių ekonomiškai išsivysčiusių planetos šalių, JT ir kitų pirmaujančių pasaulio organizacijų energetikos politika. Visi suinteresuoti asmenys jau daugiau nei pusę amžiaus aktyviai ieško ir kūrė kitų, alternatyvių elektros ir šilumos gamybos būdų.

Alternatyvios energijos plėtra yra glaudžiai susijusi su didelio masto aplinkosaugos problemomis. Pasaulinė aplinkos tarša, pasaulio vandenynai, siaubinga statistika apie kenksmingų junginių išmetimą į atmosferą – visa tai aiškiai rodo, kad XXI amžiuje alternatyvioji energetika ir ekologija bus neatsiejamai susijusios.

Netradicinių energijos šaltinių kūrimas ir paieška yra viena iš svarbiausių pasaulinės mokslo bendruomenės uždavinių. Nuo jos sprendimo priklauso planetos ekologija, situacija su artėjančia totaline energetine krize, tolesnė šalių ekonominė plėtra ir dėl to jų gyventojų gyvenimo lygis.

Žmonija jau seniai suprato, kad reikia gauti energijos ir išmoko ją panaudoti, įgydama apčiuopiamos naudos.

Vėjo energijos naudojimas paskatino burių, karo laivų ir prekybinių laivų atsiradimą. Atsirado kariniai laivynai ir pradėjo vystytis jūrų prekyba.

Duonai gaminti skirtų malūnų išradimas buvo pagrįstas vandens energijos, pagamintos judant vandens ratu, naudojimu. Jų atsiradimas turėjo teigiamos įtakos senovės pasaulio šalių demografinei situacijai, o žmonių gyvenimo trukmė smarkiai pailgėjo.

Nuo neatmenamų laikų buitinių atliekų ir išnykusių augalų liekanų naudojimas kurui padėjo ruošti maistą ir buvo ankstyvosios metalurgijos atsiradimo pagrindas.

Tada žmonijai į pagalbą atėjo svarbūs geologiniai atradimai. Mokslo ir technologijų pažanga bei pramonės revoliucija lėmė tai, kad jau XIX amžiaus pabaigoje angliavandeniliai tapo pagrindiniu energijos šaltiniu. Bures, irklus ir arklių bei kitų gyvūnų raumenų jėgą pakeitė pigūs varikliai, deginantys iškastinį kurą.

Daugumos valstybių ekonomika perėjo į angliavandenilius, kartu vystėsi hidroenergija, o nuo XX amžiaus vidurio į sceną pateko branduolinė energija.

Toks laipsniškas vystymasis galėjo tęstis ir toliau, jei iki XX amžiaus 60–70-ųjų civilizacija nebūtų susidūrusi su visuotinės Žemės taršos problema, glaudžiai susijusia su antropogenine klimato kaita.

Šiuolaikinė energija užtikrintai laiko delną cheminėje, radioaktyviojoje, aerozolinėje ir kitokioje aplinkos taršoje. Jo aktualių problemų sprendimas tiesiogiai paveiks teigiamą galimybę pašalinti aplinkos problemas.

Pagrindinis šiuolaikinės energetikos problemos sunkumas slypi tame, kad ši gamybos pramonė labai sparčiai plečiasi. Palyginimui, jei Žemės gyventojų skaičius padvigubėja vidutiniškai kas pusę amžiaus, tai žmonijos energijos suvartojimas padvigubėja kas 15 metų.

Taigi energetikos sektoriaus gyventojų daugėjimo ir augimo tempų superpozicija sukelia lavinos efektą: energijos poreikiai ir reikalavimai vienam gyventojui nuolat auga.

Šiuo metu jo vartojimo mažėjimo požymių nematyti. Kad artimiausiu metu nuolat atitiktų šiuos reikalavimus, žmonija turi greitai atsakyti sau į kelis svarbius klausimus:

• kokią realią įtaką noosferai (žmogaus veiklos sferai) daro pagrindinės energijos rūšys, kaip keisis jų indėlis į energijos balansą artimiausioje ir tolimoje ateityje;
• kaip neutralizuoti neigiamą tradicinių energijos gamybos būdų naudojimo ir jos išnaudojimo poveikį;
• kokios yra galimybės, ar turimos technologijos alternatyviai energijai gaminti, kokie ištekliai tam gali būti panaudoti, ar yra alternatyvių energijos šaltinių ateitis.

Alternatyvi energija kaip alternatyvi žmonijos ateitis

Kas yra alternatyvioji energija? Ši koncepcija slepia visiškai naują pramonę, kuri vienija visus perspektyvius pokyčius, kuriais siekiama rasti ir naudoti alternatyvius energijos šaltinius.

Greitas perėjimas prie alternatyvių energijos šaltinių būtinas dėl šių veiksnių:

Valstybės, naudojančios alternatyvias energijos rūšis, gaus neįkainojamą premiją – praktiškai neišsenkamą, neribotą tiekimą, nes didžioji šių šaltinių dalis yra atsinaujinantys.

Pagrindiniai alternatyvių energijos šaltinių tipai

Pastaruoju metu praktiškai išbandyta daug netradicinių energijos gamybos galimybių. Statistika sako, kad mes vis dar kalbame apie tūkstantąsias procento galimo naudojimo.

Tipiški sunkumai, su kuriais neišvengiamai susiduriama kuriant alternatyvius energijos šaltinius, yra visiškos daugumos šalių įstatymų spragos, susijusios su gamtos išteklių, kaip valstybės nuosavybės, eksploatavimu. Su teisinės plėtros stoka glaudžiai susijusi ir neišvengiamo alternatyvios energijos apmokestinimo problema.

Pažvelkime į 10 plačiausiai naudojamų alternatyvių energijos šaltinių.

Vėjas

Vėjo energiją žmogus visada naudojo. Šiuolaikinių technologijų išsivystymo lygis leidžia tai padaryti beveik nepertraukiamai.

Elektra gaminama naudojant vėjo malūnus, panašius į malūnus, ir specialius įrenginius. Vėjo malūno sraigtas besisukančiomis mentėmis perduoda vėjo kinetinę energiją generatoriui, kuris gamina srovę.

Tokios vėjo stotys ypač paplitusios Kinijoje, Indijoje, JAV, Vakarų Europos šalyse. Šioje srityje neabejotina lyderė yra Danija, kuri, beje, yra vėjo energetikos pradininkė: pirmosios instaliacijos čia atsirado XIX amžiaus pabaigoje. Danija tokiu būdu padengia iki 25 % visų savo elektros energijos poreikių.

pabaigoje Kinija kalnuotas ir dykumos vietoves galėjo aprūpinti elektra tik vėjo generatorių pagalba.

Vėjo energijos naudojimas yra bene pažangiausias energijos gamybos būdas. Tai idealus sintezės variantas, kuriame derinama alternatyvi energija ir ekologija. Daugelis išsivysčiusių pasaulio šalių nuolat didina šiuo metodu gaunamos elektros energijos dalį bendrame energijos balanse.

Saulė

Saulės spinduliuotę energijai gaminti taip pat bandoma naudoti jau seniai, šiuo metu tai yra vienas perspektyviausių alternatyviosios energetikos plėtros būdų. Jau pats faktas, kad saulė šviečia ištisus metus daugelyje planetos platumų, perduodama į Žemę dešimtis tūkstančių kartų daugiau energijos, nei sunaudoja visa žmonija per metus, įkvepia aktyviai naudoti saulės stotis.

Dauguma didžiausių stočių yra JAV, tačiau saulės energija plačiai paplitusi beveik šimte šalių. Pagrindas yra fotoelementai (saulės spinduliuotės keitikliai), kurie sujungiami į didelio masto saulės baterijas.

Žemės šiluma

Žemės gelmių šiluma paverčiama energija ir naudojama žmonių reikmėms daugelyje pasaulio šalių. Šiluminė energija labai efektyvi ugnikalnio veiklos srityse, vietose, kur yra daug geizerių.

Šioje srityje lyderiai yra Islandija (šalies sostinė Reikjavikas pilnai aprūpinta geotermine energija), Filipinai (dalis bendrame balanse - 20%), Meksika (4%), JAV (1%). .

Šio tipo šaltinių naudojimo apribojimas yra dėl to, kad neįmanoma transportuoti geoterminės energijos dideliais atstumais (tipiškas vietinis energijos šaltinis).

Rusijoje šiuo metu veikia tik viena panaši stotis (galia – 11 MW) Kamčiatkoje. Ten vyksta naujos stoties statybos (galia - 200 MW).

Dešimt perspektyviausių energijos šaltinių artimiausioje ateityje yra šie:

• kosmose veikiančios saulės energijos stotys (pagrindinis projekto trūkumas – didžiulės finansinės išlaidos);
• žmogaus raumenų jėga (paklausa visų pirma mikroelektronikai);
• atoslūgių energetinis potencialas (trūkumas – didelės statybos sąnaudos, milžiniški galios svyravimai per dieną);
• degalų (vandenilio) konteinerių (naujų degalinių statybos poreikis, didelė automobilių, kurie jais bus pilama, kaina);
• greitieji branduoliniai reaktoriai (kuro strypai, panardinti į skystą Na) – technologija itin perspektyvi (galimybė pakartotinai panaudoti panaudotas atliekas);
• biokuras – jau plačiai naudojamas besivystančiose šalyse (Indija, Kinija), privalumai – atsinaujinamumas, ekologiškumas, trūkumas – išteklių naudojimas, žemė, skirta javų auginimui, gyvulių vedžiojimas (pabrangimas, maisto trūkumas);
• atmosferos elektros (žaibo energijos potencialo kaupimas), pagrindinis trūkumas – atmosferos frontų mobilumas, iškrovos greitis (akumuliacijos sunkumas).

Alternatyvi energija – tai netradiciniai energijos gavimo, perdavimo ir panaudojimo būdai. Taip pat žinomas kaip „žalioji“ energija. Alternatyvūs šaltiniai – tai atsinaujinantys ištekliai (pvz., vanduo, saulės šviesa, vėjas, bangų energija, geoterminiai šaltiniai, netradicinis atsinaujinančio kuro deginimas).

Remiantis trimis principais:

1. Atsinaujinamumas.
2. Ekologiškumas.
3. Ekonomiškas.

Alternatyvioji energija turi išspręsti kelias aktualias pasaulio problemas: mineralinių išteklių švaistymą ir anglies dvideginio išmetimą į atmosferą (tai vyksta naudojant standartinius energijos gamybos būdus per dujas, naftą ir kt.), o tai lemia visuotinį atšilimą, negrįžtamus pokyčius. aplinkoje ir šiltnamio efektą.

Alternatyvios energijos plėtra

Kryptis laikoma nauja, nors vėjo, vandens ir saulės energiją buvo bandoma panaudoti dar XVIII a. 1774 m. buvo paskelbtas pirmasis mokslinis hidrotechnikos darbas „Hidraulinė architektūra“. Darbo autorius – prancūzų inžinierius Bernardas Forestas de Belidoras. Po kūrinio paskelbimo žaliosios krypties plėtra įstrigo beveik 50 metų.

• 1846 – pirmoji vėjo turbina, konstruktorius – Paul la Cour.
• 1861 m. – saulės elektrinės išradimo patentas.
• 1881 m. – Niagaros krioklio hidroelektrinės statyba.
• 1913 – pastatyta pirmoji geoterminė stotis, inžinierius – italas Piero Ginori Conti.
• 1931 m. – Kryme pastatytas pirmasis pramoninis vėjo jėgainių parkas.
• 1957 m. – Olandijoje sumontuota galinga vėjo jėgainė (200 kW), prijungta prie valstybinio tinklo.
• 1966 m. – pirmosios bangų pagrindu energiją generuojančios stoties statyba (Prancūzija).

Alternatyvi energija gavo naują impulsą plėtrai per sunkią aštuntojo dešimtmečio krizę. Nuo 90-ųjų iki XXI amžiaus pradžios pasaulyje buvo užfiksuotas kritinis avarijų skaičius elektrinėse, kurios tapo papildoma paskata žaliosios energetikos plėtrai.

Alternatyvi energija Rusijoje

Alternatyvios energijos dalis mūsų šalyje yra maždaug 1% (Energetikos ministerijos duomenimis). Iki 2020 metų šį skaičių planuojama padidinti iki 4,5 proc. Žaliosios energetikos plėtra bus vykdoma ne tik Vyriausybės lėšomis. Rusijos Federacija pritraukia privačius verslininkus, pažadėdama nedidelę grąžinamąją išmoką (2,5 kapeikos už 1 kW per valandą) tiems verslininkams, kurie yra glaudžiai susiję su alternatyvia plėtra.

Žaliosios energijos plėtros potencialas Rusijos Federacijoje yra didžiulis:

• vandenynų ir jūrų pakrantės, Sachalinas, Kamčiatka, Čiukotka ir kitos teritorijos dėl mažo gyventojų skaičiaus ir išsivystymo gali būti naudojamos kaip vėjo energijos šaltiniai;
• saulės energijos šaltiniai bendrai viršija išteklių, gaunamų perdirbant naftą ir dujas, kiekį – palankiausios šiuo atžvilgiu yra Krasnodaro ir Stavropolio teritorijos, Tolimieji Rytai, Šiaurės Kaukazas ir kt.

(Didžiausia saulės elektrinė Altajuje, Rusijoje)

Pastaraisiais metais šios pramonės finansavimas sumažėjo: 333 mlrd. rublių lygis nukrito iki 700 mln.. Tai paaiškinama pasauline ekonomikos krize ir neatidėliotinų problemų buvimu. Šiuo metu alternatyvioji energetika nėra Rusijos pramonės prioritetas.

Alternatyvi energija pasaulio šalyse

(Vėjo generatoriai Danijoje)

Hidroenergetika vystosi dinamiškiausiai (dėl vandens išteklių prieinamumo). Vėjo ir saulės energija gerokai atsilieka, nors kai kurios šalys nusprendžia judėti šiomis kryptimis.

Taigi vėjo turbinų pagalba pagaminama energija (iš visos):

• 28% Danijoje;
• 19% Portugalijoje;
• 16% Ispanijoje;
• Airijoje 15 proc.

Saulės energijos paklausa mažesnė nei pasiūla: įrengta pusė gamintojų galimų tiekti šaltinių.

(Saulės elektrinė Vokietijoje)

TOP-5 žaliosios energijos gamybos lyderiai (portalo Vesti.ru duomenys):

1. JAV (24,7 %) – (visų rūšių ištekliai, saulės šviesa daugiausiai dalyvauja).
2. Vokietija – 11,7% (visų rūšių alternatyvūs ištekliai).
3. Ispanija – 7,8% (vėjo šaltiniai).
4. Kinija – 7,6% (visų rūšių šaltiniai, pusė jų – vėjo energija).
5. Brazilija – 5% (biokuras, saulės ir vėjo šaltiniai).

(Didžiausia saulės elektrinė Ispanijoje)

Viena iš sunkiausiai sprendžiamų problemų – finansai. Naudoti tradicinius energijos šaltinius dažnai yra pigiau nei diegti naują įrangą. Vienas iš potencialiai teigiamų šios problemos sprendimų – staigus elektros, dujų ir kt. kainų padidėjimas, siekiant priversti žmones taupyti ir laikui bėgant visiškai pereiti prie alternatyvių šaltinių.

Plėtros prognozės labai skiriasi. Taigi Vėjo energetikos asociacija žada, kad iki 2020 metų žaliosios energijos dalis išaugs iki 12%, o EREC daro prielaidą, kad 2030 metais jau 35% pasaulyje suvartojamos energijos bus gaunama iš atsinaujinančių šaltinių.

Energija yra labai svarbi žmogaus gyvenimo dalis. Be energijos neįmanoma egzistuoti nei žmogaus kūno, nei bet kokio Žemėje esančio prietaiso. Todėl visais laikais žmonės stengėsi rasti energijos šaltinius, galinčius patenkinti visus gamybos poreikius.

Gyventojų poreikiai auga kiekvieną dieną, todėl reikalingi nauji, daug energijos sunaudojantys ištekliai, galintys patenkinti žmonių poreikius. Jei anksčiau anglies ir naftos buvo pakankamai pakankamai, tai dabar atsargos išeikvotos, o poreikis kasdien auga. Todėl dabar aktyviai kuriamos naujos alternatyvios energijos rūšys.

Alternatyvių energijos rūšių galimybės – ar jos gali užtikrinti komfortišką žmogaus egzistenciją?

Alternatyvioji energija jau seniai perėjo iš mokslinės fantastikos kategorijos į plačiai naudojamą formatą organizuojant daugelio įmonių ir gyvenviečių energijos tiekimą. Tyrimai ir plėtra nėra veltui. Ir jei prieš porą dešimtmečių alternatyvių energijos šaltinių rūšys apsiribojo vėjo elektrinėmis ir saulės baterijų naudojimu, tai dabar šis sąrašas išsiplėtė ir gerokai papildytas.

Kokie alternatyvūs energijos šaltiniai egzistuoja šiuo metu?

Saulės baterijos buvo išrastos gana seniai, o dabar vargu ar kas nors gali jomis nustebinti. Šiais laikais toks energijos šaltinis aktyviai naudojamas daugelyje sričių. Jis naudojamas tiek pramoniniais tikslais, tiek energijos tiekimui privačiose erdvėse. Tokios įrangos konstrukcija ir veikimo principas yra gana paprastas. Tačiau jo kaina vis dar neleidžia niekam naudotis tokio tipo autonominiu energijos tiekimu.

Klimatas yra labai svarbus produktyviam saulės baterijų veikimui. Teritorijoje, kurioje ketinama įrengti šią sistemą, per metus turėtų būti daug šiltų saulėtų dienų. Tokią įrangą montuoti lietingose ​​ir šaltesnėse vietose bus mažiau praktiška.

Kitas gana populiarus alternatyvaus energijos šaltinio tipas yra vėjas. Tokias elektrines pelningiausia statyti kaimo vietovėse, prie laukų, lygumose. Mechaninė vėjo energija specialių generatorių paverčiama elektros energija. Vėjo turbinų mentės sukasi, kad gautų vėjo energiją, kuri vėliau paverčiama mūsų naudojama elektra.

Šios įrangos kaina taip pat nėra viešai skelbiama, nes yra gana didelė. Tačiau reikiamos klimato sąlygos randamos didesniame plote ir yra priimtinesnės.

Šis energijos tiekimo būdas yra mažiau populiarus nei ankstesni. Taip yra dėl to, kad karštosios versmės yra gana retos ir jų nėra daug. Tačiau toks šaltinis taip pat egzistuoja. Tokios energijos gamybos įrangos veikimo principas yra tas, kad turbinos varomos garais, po kurių pradeda veikti elektros generatoriai.

Vietovėse, kur yra prieiga prie jūros ar vandenyno, vandens energija dažnai sėkmingai naudojama. Dėl mechaninės vandens jėgos atoslūgių ir atoslūgių metu sukasi specialios stotyje įrengtos turbinos. Taigi jis paverčiamas elektros energija.

Tokio tipo elektrinės nėra tokios dažnos. Jų atsiperkamumas ne visada yra pakankamai didelis, todėl jų efektyvumas kartais neduoda realios naudos.

Vandenilio reakcija taip pat gali būti alternatyvaus energijos šaltinio tipas. Šio proceso metu gali išsiskirti vanduo ir šiluma bei gali būti gaminama elektra. Tuo pačiu metu šis energijos gamybos būdas yra nekenksmingas aplinkai ir pasižymi dideliu efektyvumu.

Bet kokia mokslo raida ir tyrimai daugiausia skirti žmonių gyvenimui pagerinti. Viena iš šių sričių, galinčių gerokai pakeisti žmogaus egzistenciją, yra ateities energetikos sektoriaus plėtra. Todėl naujų energijos gamybos būdų paieškos ir įdiegimo procesas yra labai svarbus visuomenės raidai.

Geoterminė energija ir jos panaudojimas. Hidroenergetinių išteklių panaudojimas. Perspektyvios saulės energijos technologijos. Vėjo turbinų veikimo principas. Bangų ir srovių energija. Alternatyvios energetikos plėtros padėtis ir perspektyvos Rusijoje.

Permės valstybinis universitetas

Filosofijos ir sociologijos fakultetas

Alternatyvūs energijos šaltiniai

ir jų panaudojimo Rusijoje galimybes

Sociologijos katedra ir

politiniai mokslai

Studentas: Uvarovas P.A.

Grupė: STSG-2 kursas

Permė, 2009 m

Įvadas

1 Alternatyvios energijos samprata ir pagrindinės rūšys

1.1 Geoterminė energija (žemės šiluma)

1.2 Saulės energija

1.3 Vėjo energija

1.4 Vandens energija

1.5 Bangų energija

1.6 Srovių energija

2. Alternatyvios energetikos plėtros padėtis ir perspektyvos Rusijoje

Išvada

Naudotų šaltinių sąrašas

Įvadas

Ne veltui sakoma: „Energija yra pramonės duona“. Kuo labiau išvystyta pramonė ir technologijos, tuo daugiau jiems reikia energijos. Yra net speciali koncepcija - „pažangus energijos vystymas“. Tai reiškia, kad negali būti pastatyta nei viena pramonės įmonė, nei vienas naujas miestas ar tiesiog namas, kol nebus nustatytas ar naujai sukurtas energijos šaltinis, kurį jie sunaudos. Štai kodėl pagal pagamintos ir sunaudotos energijos kiekį galima gana tiksliai spręsti apie bet kurios valstybės techninę ir ekonominę galią arba, paprasčiau tariant, apie turtus.

Gamtoje energijos atsargos yra milžiniškos. Jį neša saulės spinduliai, vėjai ir judančios vandens masės, kaupiasi medienos, dujų, naftos ir anglies telkiniuose. Medžiagos atomų branduoliuose „užsandarinta“ energija yra praktiškai neribota. Tačiau ne visos jo formos yra tinkamos tiesioginiam naudojimui.

Per ilgą energetikos istoriją sukaupta daug techninių priemonių ir metodų energijai gaminti ir paversti žmonėms reikalingais pavidalais. Tiesą sakant, žmogus tapo žmogumi tik tada, kai išmoko priimti ir naudoti šiluminę energiją. Laužų ugnį įžiebė pirmieji žmonės, kurie dar nesuprato jos prigimties, tačiau toks cheminės energijos pavertimo šiluma būdas buvo išsaugotas ir tobulinamas tūkstančius metų.

Žmonės prie savo raumenų ir ugnies energijos pridėjo gyvūnų raumenų energiją. Jie išrado techniką, kaip iš molio pašalinti chemiškai surištą vandenį naudojant ugnies šiluminę energiją – keramikos krosnis, kuriose buvo gaminami patvarūs keramikos gaminiai. Žinoma, apie procesus, vykstančius šio proceso metu, žmogus sužinojo tik po tūkstančių metų.

Tada žmonės sugalvojo malūnus – techniką, kaip vėjo srovių ir vėjo energiją paversti mechanine besisukančio veleno energija. Tačiau tik išradus garo variklį, vidaus degimo variklį, hidraulines, garo ir dujų turbinas, elektros generatorių ir variklį, žmonija disponavo pakankamai galingais techniniais prietaisais. Jie gali paversti natūralią energiją į kitas patogias naudoti rūšis ir atlikti daug darbo. Naujų energijos šaltinių paieškos tuo nesibaigė: buvo išrastos baterijos, kuro elementai, saulės energijos konverteriai į elektrą ir jau XX amžiaus viduryje – branduoliniai reaktoriai.

Elektros energijos tiekimo daugeliui pasaulio ekonomikos sektorių problema, nuolat augantys daugiau nei šešių milijardų žmonių Žemėje poreikiai, dabar tampa vis aktualesni.

Šiuolaikinės pasaulio energetikos pagrindas yra šiluminės ir hidroelektrinės. Tačiau jų vystymąsi stabdo daugybė veiksnių. Auga anglies, naftos ir dujų, kuriomis dirba šiluminės elektrinės, kaina, mažėja šių kuro rūšių gamtos ištekliai. Be to, daugelis šalių neturi savo kuro išteklių arba jų stokoja. Gaminant elektrą šiluminėse elektrinėse į atmosferą išskiriamos kenksmingos medžiagos. Be to, jei kuras yra anglis, ypač rudosios akmens anglys, kuri yra mažai vertinga kitiems tikslams ir turi daug nereikalingų priemaišų, išmetamų teršalų kiekis pasiekia milžiniškas proporcijas. Ir galiausiai, avarijos šiluminėse elektrinėse daro didelę žalą gamtai, prilygstančią bet kokio didelio gaisro žalai. Blogiausiu atveju tokį gaisrą gali lydėti sprogimas, susidarantis anglies dulkių ar suodžių debesis.

Hidroenergetikos ištekliai išsivysčiusiose šalyse yra beveik visiškai išnaudojami: dauguma upių ruožų, tinkamų hidrotechnikos statybai, jau išplėtoti. O kokią žalą gamtai daro hidroelektrinės! Hidroelektrinių išmetamų teršalų į orą nėra, tačiau jos daro gana didelę žalą vandens aplinkai. Pirmiausia kenčia žuvys, nes negali įveikti hidroelektrinių užtvankų. Upėse, kuriose statomos hidroelektrinės, ypač jei jų yra kelios – vadinamosios hidroelektrinių kaskados – vandens kiekis prieš ir po užtvankų kinta kardinaliai. Žemumų upėse išsilieja didžiuliai rezervuarai, o užtvindytos žemės negrįžtamai prarandamos žemės ūkiui, miškams, pievoms ir žmonių gyvenvietėms. Kalbant apie avarijas hidroelektrinėse, bet kurios hidroelektrinės proveržio atveju susidaro didžiulė banga, kuri nušluos visas žemiau esančias hidroelektrinių užtvankas. Tačiau dauguma šių užtvankų yra šalia didelių miestų, kuriuose gyvena keli šimtai tūkstančių gyventojų.

Išeitis iš šios situacijos buvo matoma plėtojant branduolinę energetiką. 1989 metų pabaigoje pasaulyje buvo pastatyta ir veikė daugiau nei 400 atominių elektrinių (AE). Tačiau šiandien atominės elektrinės nebėra laikomos pigios ir aplinką tausojančios energijos šaltiniu. Atominių elektrinių kuras yra urano rūda – brangi ir sunkiai išgaunama žaliava, kurios atsargos ribotos. Be to, atominių elektrinių statyba ir eksploatavimas yra susijęs su dideliais sunkumais ir išlaidomis. Tik kelios šalys dabar toliau stato naujas atomines elektrines. Rimta kliūtis tolesnei branduolinės energetikos plėtrai yra aplinkos taršos problema. Visa tai dar labiau apsunkina požiūrį į atominę energetiką. Vis dažniau pasigirsta raginimų visiškai atsisakyti branduolinio kuro naudojimo, uždaryti visas atomines elektrines ir grįžti prie elektros gamybos šiluminėse elektrinėse ir hidroelektrinėse, taip pat naudoti vadinamuosius atsinaujinančius – mažuosius, ar. „netradicinė“ – energijos gamybos rūšys. Pastariesiems pirmiausia priskiriami įrenginiai ir įrenginiai, naudojantys vėjo, vandens, saulės energiją, geoterminę energiją, taip pat vandenyje, ore ir žemėje esančią šilumą.

1. APIEPagrindinės alternatyvios energijos rūšys

1.1 Geoterminė energija (šiluma iš žemės)

Geoterminė energija pažodžiui reiškia: žemės šiluminė energija. Žemės tūris yra maždaug 1085 milijardai kubinių km ir visos jos, išskyrus ploną žemės plutos sluoksnį, temperatūra yra labai aukšta.

Jei atsižvelgsime ir į Žemės uolienų šiluminę talpą, paaiškėtų, kad geoterminė šiluma neabejotinai yra didžiausias energijos šaltinis, kuriuo šiuo metu disponuoja žmogus. Be to, tai gryna energija, nes ji jau egzistuoja kaip šiluma, todėl jai gauti nereikia deginti kuro ar kurti reaktorių.

Kai kuriose vietovėse gamta į paviršių tiekia geoterminę energiją garų arba perkaitinto vandens pavidalu, kuris užverda ir pasiekęs paviršių virsta garais. Natūralūs garai gali būti tiesiogiai naudojami elektros energijai gaminti. Taip pat yra vietovių, kur šaltinių ir šulinių geoterminiai vandenys gali būti naudojami namams ir šiltnamiams šildyti (salų valstybė Atlanto vandenyno šiaurėje – Islandija; ir mūsų Kamčiatkos bei Kurilų salos).

Tačiau apskritai, ypač atsižvelgiant į Žemės giluminio karščio dydį, geoterminės energijos panaudojimas pasaulyje yra itin ribotas.

Norint gaminti elektrą naudojant geoterminius garus, kietosios dalelės atskiriamos nuo garo, praleidžiant jį per separatorių ir siunčiamos į turbiną. Tokios elektrinės „kuro sąnaudas“ lemia gamybinių gręžinių ir garo surinkimo sistemos kapitalo sąnaudos ir jos yra palyginti nedidelės. Pačios elektrinės kaina taip pat nedidelė, nes pastaroji neturi nei pakuros, nei katilinės, nei kamino. Šioje patogioje, natūralioje formoje geoterminė energija yra ekonomiškas elektros energijos šaltinis. Deja, Žemėje retai pasitaiko paviršinių natūralių garų ar perkaitintų (tai yra daug aukštesnės nei 100 o C temperatūros) vandens išleidimo angų, kurios verdant susidaro pakankamai garų.

Bendras pasaulinis geoterminės energijos potencialas žemės plutoje iki 10 km gylyje vertinamas 18 000 trilijonų. t konv. kuro, o tai yra 1700 kartų daugiau nei pasaulio geologiniai organinio kuro ištekliai. Rusijoje vien geoterminės energijos ištekliai viršutiniame plutos sluoksnyje 3 km gylyje siekia 180 trln. t konv. kuro. Panaudojus tik apie 0,2% šio potencialo būtų galima patenkinti šalies energijos poreikius. Vienintelis klausimas yra racionalus, ekonomiškas ir ekologiškas šių išteklių naudojimas. Būtent dėl ​​to, kad šios sąlygos dar nebuvo įvykdytos bandant šalyje sukurti bandomuosius geoterminės energijos naudojimo įrenginius, šiandien negalime pramoniniu būdu sukurti tokių nesuskaičiuojamų energijos atsargų.

Geoterminė energija yra seniausias alternatyvios energijos šaltinis pagal naudojimo laiką. 1994 metais pasaulyje veikė 330 tokių stočių kvartalų, čia dominavo JAV (168 blokai ties geizerių „laukais“ Geizerių slėnyje, Imperatoriškajame slėnyje ir kt.). Ji užėmė antrąją vietą. Italija, tačiau pastaraisiais metais ją aplenkė Kinija ir Meksika. Didžiausia geoterminės energijos dalis naudojama Lotynų Amerikoje, tačiau ji vis dar yra šiek tiek daugiau nei 1%.

Rusijoje perspektyvios sritys šia prasme yra Kamčiatka ir Kurilų salos. Nuo šeštojo dešimtmečio Kamčiatkoje, Kurilų salose, saloje esančioje stotyje, sėkmingai veikė visiškai automatizuota 11 MW galios Paužetskaya geoterminė elektrinė. Kunaširas. Tokios stotys gali būti konkurencingos tik tose vietovėse, kuriose elektros pardavimo kaina yra didelė, o Kamčiatkoje ir Kurilų salose ji yra labai didelė dėl didelio kuro transportavimo atstumo ir geležinkelių trūkumo.

1.2 Saulės energija

Bendras saulės energijos kiekis, pasiekiantis Žemės paviršių, yra 6,7 ​​karto didesnis nei pasaulinis iškastinio kuro išteklių potencialas. Panaudojus vos 0,5 % šio rezervo būtų galima visiškai patenkinti pasaulio energijos poreikius tūkstantmečiams. Į Šiaurę Techninis saulės energijos potencialas Rusijoje (2,3 mlrd. tonų įprasto kuro per metus) yra maždaug 2 kartus didesnis nei šiandieninis kuro suvartojimas.

Bendras saulės energijos kiekis, pasiekiantis Žemės paviršių per savaitę, viršija visų pasaulio naftos, dujų, anglies ir urano atsargų energiją. O Rusijoje saulės energija turi didžiausią teorinį potencialą – daugiau nei 2000 milijardų tonų kuro ekvivalento (toe). Nepaisant tokio didelio potencialo naujoje Rusijos energetikos programoje, atsinaujinančių energijos šaltinių indėlis 2005 m. yra labai mažas – 17-21 mln. tce. Plačiai paplitusi nuomonė, kad saulės energija yra egzotika, o jos praktinis panaudojimas – tolimos ateities (po 2020 m.) reikalas. Šiame darbe parodysiu, kad taip nėra ir kad saulės energija jau šiuo metu yra rimta alternatyva tradicinei energijai.

Yra žinoma, kad kiekvienais metais pasaulyje sunaudojama tiek naftos, kiek jos susidaro natūraliomis sąlygomis per 2 mln. Milžiniški neatsinaujinančių energijos išteklių vartojimo rodikliai santykinai žemomis kainomis, neatspindintys realių bendrųjų visuomenės kaštų, iš esmės reiškia gyvenimą iš paskolų, paskolų iš ateities kartų, kurios neturės galimybės gauti energijos už tokią mažą kainą. Energiją taupančios technologijos saulės namui yra priimtiniausios pagal ekonominį jų naudojimo efektyvumą. Jų naudojimas sumažins energijos suvartojimą namuose iki 60%. Sėkmingo šių technologijų taikymo pavyzdys yra „2000 saulės stogų“ projektas Vokietijoje. Jungtinėse Amerikos Valstijose saulės vandens šildytuvai, kurių bendra galia siekia 1400 MW, įrengti 1,5 mln.

Kai saulės elektrinės (SPP) efektyvumas yra 12%, visą šiuolaikinį elektros energijos suvartojimą Rusijoje galima gauti iš SPP, kurio aktyvus plotas yra apie 4000 kv.m., o tai sudaro 0,024% teritorijos.

Praktiškiausios pasaulyje yra hibridinės saulės kuro jėgainės, kurių parametrai: naudingumo koeficientas 13,9%, garo temperatūra 371 laipsnis C, garo slėgis 100 barų, pagamintos elektros savikaina 0,08-0,12 dol./kWh, bendra galia JAV. 400 MW už 3 doleriai/W. Saulės elektrinė veikia piko režimu už 1 kWh elektros energijos elektros sistemoje pardavimo kainą: nuo 8 iki 12 valandų - 0,066 USD ir nuo 12 iki 18 valandų - 0,353 USD Saulės elektrinės efektyvumą galima padidinti iki 23 % - vidutinio naudingumo sistemos elektrinės, o elektros kaina sumažėja dėl kombinuotos elektros energijos ir šilumos gamybos.

Pagrindinis šio projekto technologinis laimėjimas – vokiečių kompanijos Flachglass Solartechnik GMBH sukurta 100 m ilgio stiklo parabolinio cilindrinio koncentratoriaus su 5,76 m diafragma, 81% optiniu efektyvumu ir tarnavimo laiku gamybos technologija. 30 metų. Atsižvelgiant į tokios veidrodinės technologijos prieinamumą Rusijoje, saulės elektrines patartina masiškai gaminti pietiniuose regionuose, kur yra dujotiekiai arba nedideli dujų telkiniai, o tiesioginė saulės spinduliuotė viršija 50% visos.

VIESKh pasiūlė iš esmės naujus saulės koncentratų tipus, naudojant holografinę technologiją.

Pagrindinės jo savybės – teigiamų saulės elektrinių savybių derinys su moduliniu centriniu imtuvu ir galimybė kaip imtuvą naudoti tiek tradicinius garo šildytuvus, tiek silicio pagrindu pagamintus saulės elementus.

Viena iš perspektyviausių saulės energijos technologijų yra fotovoltinių stočių su silicio pagrindu sukurtų saulės elementų kūrimas, kurie tiesioginius ir išsklaidytus saulės spinduliuotės komponentus paverčia elektros energija 12-15% naudingumo koeficientu. Laboratorinių mėginių efektyvumas yra 23%. Pasaulinė saulės elementų gamyba viršija 50 MW per metus ir kasmet padidėja 30%. Dabartinis saulės elementų gamybos lygis atitinka pradinį jų naudojimo apšvietimui, vandens pakėlimui, telekomunikacijų stočių, buitinių prietaisų maitinimui tam tikrose vietose ir transporto priemonėse fazę. Saulės elementų kaina 2,5-3 doleriai/W, o elektros kaina 0,25-0,56 doleriai/kWh. Saulės energijos sistemos pakeičia žibalines lempas, žvakes, sausuosius elementus ir baterijas, o dideliu atstumu nuo elektros sistemos ir mažos apkrovos – dyzelinius elektros generatorius ir elektros linijas.

1.3 Vėjo energija

Labai ilgai, matydami, ką gali atnešti audros ir uraganai, žmonės galvojo, ar įmanoma panaudoti vėjo energiją.

Senovės persai pirmieji daugiau nei prieš 1,5 tūkstančio metų pastatė vėjo malūnus su sparnais-burėmis iš audinio. Vėliau vėjo malūnai buvo tobulinami. Europoje jie ne tik maldavo miltus, bet ir išsiurbdavo vandenį, plakdavo sviestą, kaip, pavyzdžiui, Olandijoje. Pirmasis elektros generatorius buvo suprojektuotas Danijoje 1890 m. Po 20 metų šalyje jau veikė šimtai panašių įrenginių.

Vėjo energija yra labai stipri. Jo atsargos, Pasaulio meteorologijos organizacijos skaičiavimais, siekia 170 trilijonų kWh per metus. Šią energiją galima gauti neteršiant aplinkos. Tačiau vėjas turi du reikšmingus trūkumus: jo energija labai išsklaidyta erdvėje ir yra nenuspėjama – dažnai keičia kryptį, staiga nurimsta net vėjingiausiose žemės rutulio vietose, o kartais pasiekia tokį stiprumą, kad sugenda vėjo malūnai.

Visą parą bet kokiu oru po atviru dangumi veikiančių vėjo jėgainių statyba, priežiūra, remontas nėra pigus. Tokios pat galios vėjo jėgainė kaip hidroelektrinė, šiluminė elektrinė ar atominė elektrinė turi užimti didesnį plotą, lyginant su jais. Be to, vėjo jėgainės nėra nekenksmingos: trukdo paukščiams ir vabzdžiams skraidyti, kelia triukšmą, besisukančiomis mentėmis atspindi radijo bangas, trukdo priimti televizijos programas netoliese esančiose gyvenamose vietose.

Vėjo turbinų veikimo principas labai paprastas: dėl vėjo jėgos besisukančios mentės per veleną perduoda mechaninę energiją elektros generatoriui. Tai savo ruožtu gamina elektros energiją. Pasirodo, vėjo jėgainės veikia kaip baterijomis varomi žaisliniai automobiliai, tik jų veikimo principas yra priešingas. Užuot pavertusi elektros energiją mechanine, vėjo energija virsta elektros srove.

Vėjo energijai gauti naudojamos skirtingos konstrukcijos: kelių ašmenų „ramunėlės“; sraigtai, kaip lėktuvo sraigtai su trimis, dviem ar net viena ašmenimis (tada turi atsvarą); statinę primenantys vertikalūs rotoriai, išpjauti išilgai ir sumontuoti ant ašies; savotiškas „stovintis ant galo“ sraigtasparnio sraigtas: išoriniai jo menčių galai sulenkti į viršų ir sujungti vienas su kitu. Vertikalios konstrukcijos yra geros, nes jos gaudo vėją iš bet kurios krypties. Likusieji turi suktis su vėju.

Siekiant kažkaip kompensuoti vėjo kintamumą, statomi didžiuliai „vėjo parkai“. Vėjo turbinos ten stovi eilėmis didžiulėje erdvėje ir veikia viename tinkle. Viename „fermos“ pakraštyje gali pūsti vėjas, o kitame tuo pat metu tylu. Vėjo jėgainių negalima statyti per arti, kad neužstotų viena kitos. Todėl ūkis užima daug vietos. Tokių fermų yra JAV, Prancūzijoje, Anglijoje, o Danijoje „vėjo parkas“ buvo įrengtas sekliuose Šiaurės jūros pakrantės vandenyse: ten jis niekam netrukdo ir vėjas stabilesnis nei sausumoje.

Siekiant sumažinti priklausomybę nuo kintamos vėjo krypties ir stiprumo, sistemoje yra smagračiai, kurie iš dalies išlygina vėjo gūsius, bei įvairių tipų akumuliatoriai. Dažniausiai jie yra elektriniai. Bet jie taip pat naudoja orą (vėjo malūnas pumpuoja orą į cilindrus; iš ten išeidamas tolygiu srautu sukasi turbina su elektros generatoriumi) ir hidraulinius (vejo jėga vanduo pakyla iki tam tikro aukščio, o krisdamas žemyn). , sukasi turbina). Taip pat sumontuoti elektrolizės akumuliatoriai. Vėjo malūnas gamina elektros srovę, kuri skaido vandenį į deguonį ir vandenilį. Jie laikomi cilindruose ir, jei reikia, deginami kuro elemente (t. y. cheminiame reaktoriuje, kur kuro energija paverčiama elektra) arba dujų turbinoje, vėl gaunant srovę, bet be staigių įtampos svyravimų. su vėjo užgaidomis.

Dabar pasaulyje veikia daugiau nei 30 tūkstančių įvairaus galingumo vėjo jėgainių. Vokietija 10% elektros energijos gauna iš vėjo, o visoje Vakarų Europoje vėjas tiekia 2500 MW elektros energijos. Vėjo jėgainėms atsiperkant ir tobulėjant jų konstrukcijoms, mažėja pridėtinės elektros kaina. Taigi 1993 metais Prancūzijoje vėjo jėgainių parke pagamintos elektros 1 kWh kaina siekė 40 centų, o iki 2000 metų sumažėjo 1,5 karto. Tiesa, atominės elektrinės energija kainuoja tik 12 centų už 1 kWh.

1.4 Vandens energija

Vandens lygis jūros pakrantėse per dieną keičiasi tris kartus. Tokie svyravimai ypač pastebimi į jūrą įtekančių upių įlankose ir žiotyse. Senovės graikai vandens lygio svyravimus aiškino jūrų valdovo Poseidono valia. XVIII amžiuje Anglų fizikas Izaokas Niutonas atskleidė jūros potvynių ir potvynių paslaptį: didžiules vandens mases pasaulio vandenynuose varo Mėnulio ir Saulės gravitacinės jėgos. Kas 6 valandas 12 minučių potvynis keičiasi į atoslūgį. Didžiausia potvynių amplitudė skirtingose ​​mūsų planetos vietose nėra vienoda ir svyruoja nuo 4 iki 20 m.

Norint įrengti paprastą potvynių elektrinę (TPP), reikia baseino – užtvenktos įlankos arba upės žiočių. Užtvankoje yra pralaidos ir sumontuotos turbinos. Potvynio metu vanduo teka į baseiną. Kai vandens lygis baseine ir jūroje yra vienodas, pralaidų vartai užsidaro. Prasidėjus atoslūgiui, vandens lygis jūroje mažėja, o kai slėgis tampa pakankamas, pradeda veikti prie jo prijungtos turbinos ir elektros generatoriai, vanduo pamažu palieka baseiną. Manoma, kad ekonomiškai tikslinga potvynių elektrinę statyti vietovėse, kuriose jūros lygio potvynių svyravimai yra ne mažesni kaip 4 m. Projektinis potvynio jėgainės pajėgumas priklauso nuo potvynių pobūdžio toje vietovėje, kurioje statoma stotis, apie potvynio baseino tūrį ir plotą bei užtvankos korpuse įrengtų turbinų skaičių.

Dvigubo veikimo potvynio elektrinėse turbinos veikia perkeldamos vandenį iš jūros į baseiną ir atgal. Dvigubo veikimo PES gali nepertraukiamai gaminti elektrą 4-5 valandas su 1-2 valandų pertraukomis keturis kartus per dieną. Norint padidinti turbinų veikimo laiką, yra sudėtingesnių schemų - su dviem, trimis ar daugiau baseinų, tačiau tokių projektų kaina yra labai didelė.

Pirmoji 240 MW galios potvynių ir atoslūgių elektrinė buvo paleista 1966 metais Prancūzijoje prie Ranso upės, įtekančios į Lamanšo sąsiaurį, žiotyse, kur vidutinė potvynio amplitudė siekia 8,4 m. 24 TPP hidroelektriniai vidutiniškai generuoja 502 milijonų kW per metus. elektros valandą. Šiai stočiai sukurtas potvynių kapsulės blokas, leidžiantis tris tiesioginius ir tris atbulinės eigos darbo režimus: kaip generatorius, kaip siurblys ir kaip pralaida, kuri užtikrina efektyvų TPP darbą. Ekspertų nuomone, šiluminė elektrinė Rance upėje yra ekonomiškai pagrįsta, metinės veiklos sąnaudos mažesnės nei hidroelektrinėse ir sudaro 4% kapitalo investicijų. Jėgainė yra Prancūzijos energetikos sistemos dalis ir efektyviai naudojama.

1968 m. Barenco jūroje, netoli Murmansko, pradėjo veikti bandomoji pramoninė elektrinė, kurios projektinė galia 800 kW. Jo statybos vieta Kislaya Guba – siaura 150 m pločio ir 450 m ilgio įlanka.Nors Kislogubskaya TE galia nedidelė, jos statyba buvo svarbi tolesniems tyrimų ir plėtros darbams potvynių energijos panaudojimo srityje.

Baltojoje jūroje, kur potvynio amplitudė siekia 7-10 m, yra didelių 320 MW (Kola) ir 4000 MW (Mezenskaja) AE projektų. Taip pat planuojama išnaudoti didžiulį jūros potencialą. Ochotskas, kur kai kuriose vietose, pavyzdžiui, Penžinskajos įlankoje, potvynių aukštis siekia 12,9 m, o Gižiginskajos įlankoje – 12-14 m.

Darbai šioje srityje vykdomi ir užsienyje. 1985 metais Kanadoje Fundy įlankoje (potvynių amplitudė čia 19,6 m) pradėjo veikti 20 MW galios potvynių jėgainė. Kinijoje pastatytos trys nedidelės potvynių ir atoslūgių jėgainės. JK Severno žiotyse vystomas 1000 MW potvynių ir atoslūgių jėgainės projektas, kur vidutinė potvynio amplitudė siekia 16,3 m.

Aplinkosaugos požiūriu PES turi neabejotiną pranašumą prieš šilumines elektrines, deginančias naftą ir anglį. Palankios prielaidos platesniam potvynių ir atoslūgių energijos panaudojimui siejamos su galimybe panaudoti neseniai sukurtą Gorlovo vamzdį, leidžiantį statyti potvynių ir atoslūgių jėgaines be užtvankų, mažinant jų statybos sąnaudas. Per ateinančius metus Pietų Korėjoje planuojama pastatyti pirmąsias be užtvankos veikiančias AE.

1.5. Bangų energija

Idėją gaminti elektrą iš jūros bangų dar 1935 metais išdėstė sovietų mokslininkas K.E. Ciolkovskis.

Bangų energijos stočių veikimas pagrįstas bangų poveikiu darbiniams kūnams, pagamintiems plūdžių, švytuoklių, ašmenų, kriauklių ir kt. Jų judesių mechaninė energija, naudojant elektros generatorius, paverčiama elektros energija. Plūdui siūbuojant palei bangą, keičiasi vandens lygis jo viduje. Dėl to oras arba išeina, arba patenka į jį. Bet oro judėjimas įmanomas tik per viršutinę angą (tokia plūduro konstrukcija). O ten sumontuota turbina, kuri visada sukasi viena kryptimi, nepriklausomai nuo to, kuria kryptimi juda oras. Net ir gana mažos 35 cm aukščio bangos priverčia turbiną išvystyti daugiau nei 2000 aps./min. Kitas įrengimo tipas yra kažkas panašaus į stacionarią mikroelektrinę. Iš išorės jis atrodo kaip dėžė, pritvirtinta ant atramų nedideliame gylyje. Bangos prasiskverbia pro dėžę ir varo turbiną. O čia pakanka labai nedidelio jūros bangavimo, kad veiktų. Net banguoja 20 cm aukščio šviečiančios lemputės, kurių bendra galia 200 W.

Šiuo metu bangų energijos įrenginiai naudojami autonominiams plūdurams, švyturiams ir moksliniams instrumentams maitinti. Pakeliui didelės bangų stotys gali būti naudojamos atviroje jūroje esančių gręžinių platformų, atvirų reidų ir jūrų kultūros ūkių apsaugai nuo bangų. Pramoniškai pradėta naudoti bangų energija. Visame pasaulyje apie 400 švyturių ir navigacinių plūdurų yra varomi bangų įrenginiais. Indijoje plaukiojantis Madraso uosto švyturys veikia iš bangų energijos. Nuo 1985 metų Norvegijoje veikia pirmoji pasaulyje pramoninių bangų stotis, kurios galia siekia 850 kW.

Banginių jėgainių kūrimą lemia optimalus vandenyno akvatorijos pasirinkimas su stabiliu bangų energijos tiekimu, efektyvus stoties dizainas, kuriame yra įmontuoti įrenginiai netolygaus bangų režimo išlyginimui. Manoma, kad bangų stotys gali efektyviai veikti naudodamos apie 80 kW/m galią. Esamų įrenginių eksploatavimo patirtis parodė, kad jų gaminama elektra vis dar yra 2-3 kartus brangesnė nei tradicinių, tačiau ateityje tikimasi ženklaus jos savikainos sumažėjimo.

Bangų įrenginiuose su pneumatiniais keitikliais, veikiant bangoms, oro srautas periodiškai keičia kryptį į priešingą pusę. Šioms sąlygoms buvo sukurta Wellso turbina, kurios rotorius turi rektifikacinį efektą, keičiant oro srauto kryptį išlaikant nepakitusią sukimosi kryptį, todėl ir generatoriaus sukimosi kryptis išlaikoma nepakitusi. Turbina buvo plačiai pritaikyta įvairiose bangų elektrinėse.

Japonijoje pastatyta bangų jėgainė „Kaimei“ („Jūros šviesa“) – galingiausia veikianti elektrinė su pneumatiniais keitikliais. m ilgio, 12 m pločio m ir 500 tonų darbinio tūrio, įrengtos 22 oro kameros, atviros apačioje. Kiekviena kamerų pora varo vieną Wells turbiną. Bendra įrenginio galia 1000 kW. Pirmieji bandymai buvo atlikti 1978–1979 m. netoli Tsuruoka miesto. Energija į krantą buvo perduodama maždaug 3 km ilgio povandeniniu kabeliu. 1985 m. Norvegijoje, 46 km į šiaurės vakarus nuo Bergeno miesto, buvo pastatyta pramoninė bangų stotis, susidedanti iš dviejų įrenginių. Pirmasis įrengimas Toftestallen saloje veikė pneumatiniu principu. Tai buvo gelžbetoninė kamera, palaidota uoloje; virš jo įrengtas 12,3 mm aukščio ir 3,6 m skersmens plieninis bokštas, į kamerą patekusios bangos sukėlė oro tūrio pokytį. Gautas srautas per vožtuvų sistemą suko turbiną ir su ja susijusį generatorių 500 kW galia, metinė galia buvo 1,2 mln. kW. h. Per žiemos audrą 1988 metų pabaigoje buvo sugriautas stoties bokštas. Rengiamas naujo gelžbetoninio bokšto projektas.

Antrosios instaliacijos projektą sudaro apie 170 m ilgio tarpeklyje esantis kūgio formos kanalas su 15 m aukščio ir 55 m pločio betoninėmis sienomis apačioje, įtekantis į rezervuarą tarp salų, atskirtą nuo jūros užtvankomis, ir užtvanka su elektrine. Bangos, eidamos siaurėjančiu kanalu, padidina savo aukštį nuo 1,1 iki 15 m ir įteka į rezervuarą, kurio lygis yra 3 m virš jūros lygio. Iš rezervuaro vanduo teka per žemo slėgio hidraulines turbinas, kurių galia 350 kW. Stotis kasmet pagamina iki 2 mln. kWh elektros energijos.

O JK kuriamas originalus „moliusko“ tipo bangų energijos gamyklos dizainas, kuriame kaip darbinės dalys naudojami minkštieji apvalkalai - kameros. Juose yra oro, kurio slėgis yra šiek tiek didesnis nei atmosferos slėgis. Bangoms besiritant, kameros suspaudžiamos, susidaro uždaras oro srautas iš kamerų į montavimo rėmą ir atgal. Šulinių oro turbinos su elektros generatoriais sumontuotos palei tėkmės kelią. Šiuo metu kuriama eksperimentinė 6 kamerų plūduriuojanti instaliacija, sumontuota ant 120 m ilgio ir 8 m aukščio karkaso Numatoma 500 kW galia. Tolesni pokyčiai parodė, kad didžiausias efektas pasiekiamas sustačius kameras ratu. Škotijoje Loch Neso ežere buvo išbandytas įrenginys, kurį sudaro 12 kamerų ir 8 turbinos. Tokio įrenginio teorinė galia yra iki 1200 kW.

Pirmą kartą bangų plausto konstrukcija buvo patentuota SSRS dar 1926 m. 1978 m. Didžiojoje Britanijoje buvo išbandyti eksperimentiniai vandenyno elektrinių modeliai, pagrįsti panašiu sprendimu. Kokkerelio bangų plaustas susideda iš šarnyrinių sekcijų, kurių judėjimas vienas kito atžvilgiu perduodamas siurbliams su elektros generatoriais. Visą konstrukciją laiko inkarai. Trijų sekcijų 100 m ilgio, 50 m pločio ir 10 m aukščio Kokkerel bangų plaustas gali užtikrinti iki 2 tūkstančių kW galią.

SSRS bangų plausto modelis buvo išbandytas 70-aisiais. prie Juodosios jūros. Jo ilgis buvo 12 m, plūdžių plotis – 0,4 m. Ant 0,5 m aukščio ir 10 - 15 m ilgio bangų įrenginys išvystė 150 kW galią.

Projektas, žinomas kaip Salter antis, yra bangų energijos keitiklis. Darbinė konstrukcija yra plūdė („antis“), kurios profilis apskaičiuojamas pagal hidrodinamikos dėsnius. Projekte numatyta įrengti daugybę didelių plūdžių, nuosekliai montuojamų ant bendro veleno. Veikiamos bangoms, plūdės pradeda judėti ir savo svorio jėga grįžta į pradinę padėtį. Šiuo atveju siurbliai įjungiami šachtos viduje, užpildytoje specialiai paruoštu vandeniu. Per įvairaus diametro vamzdžių sistemą sukuriamas slėgio skirtumas, tarp plūdžių sumontuotos ir virš jūros paviršiaus iškeltos turbinos. Pagaminta elektros energija perduodama povandeniniu kabeliu. Norint efektyviau paskirstyti apkrovas, ant veleno reikia sumontuoti 20–30 plūdžių. 1978 metais buvo išbandytas įrenginio modelis, susidedantis iš 20 plūdžių, kurių skersmuo 1 m. Sukurta galia 10 kW. Parengtas projektas galingesniam 20 - 30 plūdinių 15 m skersmens, sumontuotų ant veleno, 1200 m ilgio įrengimui Numatoma įrenginio galia 45 tūkst.kW. Panašios sistemos, įrengtos prie vakarinės Britų salų pakrantės, galėtų patenkinti JK elektros energijos poreikius.

1.6 Srovių energija

Galingiausios vandenyno srovės yra potencialus energijos šaltinis. Dabartinis technologijos lygis leidžia išgauti srovių energiją esant didesniam nei 1 m/s srauto greičiui. Šiuo atveju galia nuo 1 m 2 srauto skerspjūvio yra apie 1 kW. Atrodo perspektyvu panaudoti tokias galingas sroves kaip Golfo srovė ir Kurošio, pernešančios atitinkamai 83 ir 55 mln. kubinių metrų vandens iki 2 m/s greičiu, ir Floridos srovė (30 mln. kub. m/s, pagreitinti). iki 1. 8 m/s).

Vandenyno energijai svarbios srovės Gibraltaro sąsiauryje, Lamanšo sąsiauryje ir Kurilų sąsiauryje. Tačiau vandenynų elektrinių, naudojančių srovių energiją, kūrimas vis dar yra susijęs su daugybe techninių sunkumų, pirmiausia su didelių elektrinių, keliančių grėsmę laivybai, kūrimu.

Coriolis programoje Floridos sąsiauryje, 30 km į rytus nuo Majamio miesto, numatyta įrengti 242 turbinas su dviem 168 m skersmens sparnuotėmis, besisukančiomis priešingomis kryptimis. Pora sparnuočių yra įdėta į tuščiavidurę aliuminio kamerą, kuri užtikrina turbinos plūdrumą. Siekiant padidinti efektyvumą, ratų mentės turėtų būti gana lanksčios. Visa Coriolis sistema, kurios bendras ilgis 60 km, bus orientuota išilgai pagrindinio srauto; jo plotis su turbinomis, išdėstytomis į 22 eiles po 11 turbinų, bus 30 km. Agregatai turėtų būti nutempti iki įrengimo vietos ir užkasti 30 m, kad netrukdytų navigacijai.

Po to, kai didžioji dalis Pietų prekybos vėjo srovės patenka į Karibų jūrą ir Meksikos įlanką, vanduo iš ten grįžta į Atlanto vandenyną per Floridos įlanką. Srovės plotis tampa minimalus – 80 km. Tuo pačiu metu jis pagreitina savo judėjimą iki 2 m/s. Kai Floridos srovę sustiprina Antilų srovė, vandens srautas pasiekia maksimumą. Sukuriama jėga, kurios visiškai pakanka paleisti turbiną su šlavimo mentėmis, kurios velenas sujungtas su elektros generatoriumi. Kitas yra srovės perdavimas povandeniniu kabeliu į krantą.

Turbinos medžiaga yra aliuminis. Tarnavimo laikas – 80 metų. Jos nuolatinė vieta yra po vandeniu. Pakėlimas į vandens paviršių skirtas tik profilaktiniam remontui. Jo veikimas praktiškai nepriklauso nuo panardinimo gylio ir vandens temperatūros. Ašmenys sukasi lėtai, todėl mažos žuvys gali laisvai plaukti per turbiną. Tačiau didelis įėjimas uždarytas apsauginiu tinklu.

Amerikiečių inžinieriai mano, kad tokios konstrukcijos statyba yra net pigesnė nei šiluminių elektrinių statyba. Nereikia statyti pastato, tiesti kelių ar tvarkyti sandėlių. O eksploatacinės išlaidos yra žymiai mažesnės.

Kiekvienos turbinos naudingoji galia, atsižvelgiant į eksploatavimo išlaidas ir nuostolius perdavimo į krantą metu, bus 43 MW, o tai 10% patenkins Floridos valstijos (JAV) poreikius.

Pirmasis tokios 1,5 m skersmens turbinos prototipas buvo išbandytas Floridos sąsiauryje. Taip pat sukurta 12 m skersmens ir 400 kW galios turbinos su sparnuotės konstrukcija.

2 Alternatyvios energetikos plėtros padėtis ir perspektyvos Rusijoje

Tradicinio kuro energijos dalis pasauliniame energijos balanse nuolat mažės, o ją pakeis netradicinė – alternatyvi energija, pagrįsta atsinaujinančių energijos šaltinių naudojimu. Ir ne tik jos ekonominė gerovė, bet ir nepriklausomybė, nacionalinis saugumas priklauso nuo to, kokiu tempu tai vyksta konkrečioje šalyje.

Situaciją su atsinaujinančiais energijos šaltiniais Rusijoje, kaip ir beveik viską mūsų šalyje, galima pavadinti unikalia. Šių šaltinių, kuriuos jau galima panaudoti šiandienos techniniu lygiu, atsargos yra milžiniškos. Štai vienas iš skaičiavimų: saulės spinduliavimo energija – 2300 milijardų TUT (tonų standartinio kuro); vėjas – 26,7 milijardo TOE, biomasė – 10 milijardų TOE; Žemės šiluma - 40000 milijardų TU; mažos upės – 360 mlrd.; jūrų ir vandenynų – 30 mlrd. Šie šaltiniai gerokai viršija dabartinį energijos suvartojimo lygį Rusijoje (1,2 mlrd. TEU per metus). Tačiau iš visos šios neįsivaizduojamos gausos net negalima sakyti, kad naudojami trupiniai – mikroskopiniai kiekiai. Kaip ir visame pasaulyje, vėjo energija yra labiausiai išvystyta atsinaujinančios energijos rūšis Rusijoje. Dar 1930 m. Mūsų šalyje buvo masiškai gaminamos kelių tipų vėjo jėgainės, kurių galia 3-4 kW, tačiau 1960 m. jų gamyba buvo nutraukta. Paskutiniaisiais SSRS metais valdžia vėl atkreipė dėmesį į šią sritį, tačiau nespėjo įgyvendinti savo planų. Tačiau nuo 1980 iki 2006 m. Rusija yra sukūrusi didelį mokslinį ir techninį rezervą (tačiau Rusija turi rimtą atsilikimą praktiškai panaudoti atsinaujinančius energijos šaltinius). Šiandien bendra Rusijoje veikiančių, statomų ir planuojamų pradėti eksploatuoti vėjo jėgainių ir vėjo jėgainių galia yra 200 MW. Rusijos įmonių gaminamų atskirų vėjo turbinų galia svyruoja nuo 0,04 iki 1000,0 kW. Kaip pavyzdį pateiksime keletą vėjo jėgainių ir vėjo jėgainių kūrėjų ir gamintojų. Maskvoje LLC SKTB Iskra gamina 250 W galios vėjo jėgaines M-250. Maskvos srities Dubnoje Valstybinio projektavimo biuro „Raduga“ įmonė gamina lengvai montuojamas 750W, 1kW ir 8kW vėjo jėgaines; Sankt Peterburgo tyrimų institutas Elektropribor gamina vėjo jėgaines iki 500 W.

Kijeve nuo 1999 m „WindElectric“ tyrimų ir gamybos grupė gamina buitines vėjo jėgaines WE-1000, kurių galia yra 1 kW. Grupės specialistai sukūrė unikalią kelių menčių, universaliai greitaeigią ir absoliučiai tylią mažo dydžio turbiną, kuri efektyviai išnaudoja bet kokį oro srautą.

Chabarovsko „Company LMV Wind Energy“ gamina vėjo parkus, kurių galia nuo 0,25 iki 10 kW, pastarieji gali būti jungiami į sistemas, kurių galia siekia iki 100 kW. Nuo 1993 m Ši įmonė sukūrė ir pagamino 640 vėjo jėgainių. Dauguma jų įrengti Sibire, Tolimuosiuose Rytuose, Kamčiatkoje, Čiukotkoje. Vėjo jėgainių eksploatavimo laikas siekia 20 metų bet kurioje klimato zonoje. Bendrovė taip pat tiekia saulės baterijas, kurios veikia kartu su vėjo elektrinėmis (tokių vėjo-saulės elektrinių galia svyruoja nuo 50 W iki 100 kW).

Kalbant apie vėjo energijos išteklius Rusijoje, perspektyviausios sritys yra Arkties vandenyno pakrantė, Kamčiatka, Sachalinas, Čiukotka, Jakutija, taip pat Suomijos įlankos pakrantė, Juodoji ir Kaspijos jūros. Didelis vidutinis metinis vėjo greitis, mažas centralizuotų elektros tinklų prieinamumas ir nenaudojamų plotų gausa daro šias teritorijas beveik idealiomis vėjo energetikos plėtrai. Panaši situacija ir su saulės energija. Į mūsų šalies teritoriją per savaitę tiekiama saulės energija viršija visų Rusijos išteklių – naftos, anglies, dujų ir urano – energiją. Šioje srityje vyksta įdomūs vidaus pokyčiai, tačiau valstybė jiems neremia, todėl nėra ir fotovoltinės rinkos. Tačiau saulės baterijų gamybos apimtis matuojama megavatais. 2006 metais buvo pagaminta apie 400 MW. Pastebima tam tikro didėjimo tendencija. Tačiau pirkėjai iš užsienio vis labiau domisi įvairių saulės elementus gaminančių tyrimų ir gamybos asociacijų produkcija, rusams jie vis dar brangūs; ypač dėl to, kad žaliavos kristalinės plėvelės elementų gamybai turi būti importuojamos iš užsienio (sovietiniais laikais silicio gamyklos buvo Kirgizijoje ir Ukrainoje) Saulės energijos panaudojimui Rusijoje palankiausios vietovės yra Šiaurės Kaukazas , Stavropolio ir Krasnodaro teritorijos, Astrachanės sritis, Kalmukija, Tuva, Buriatija, Čitos sritis, Tolimieji Rytai.

Didžiausi pasiekimai naudojant saulės energiją buvo pažymėti kuriant šilumos tiekimo sistemas naudojant plokščiuosius saulės kolektorius. Pirmą vietą Rusijoje diegiant tokias sistemas užima Krasnodaro teritorija, kurioje pastaraisiais metais pagal galiojančią regioninę energijos taupymo programą buvo sukurta apie šimtas didelių saulės energijos karšto vandens tiekimo sistemų ir daug smulkių įrenginių individualiam naudojimui. buvo pastatytas. Saulės energijos įrenginiai patalpų šildymui labiausiai išplėtoti Krasnodaro teritorijoje ir Buriatijos Respublikoje. Buriatijoje įvairiuose pramoniniuose ir socialiniuose objektuose – ligoninėse, mokyklose, gamykloje „Elektromašina“ ir kt., taip pat privačiuose gyvenamuosiuose pastatuose yra įrengti saulės kolektoriai, kurių talpa nuo 500 iki 3000 litrų karšto vandens (90–100 laipsnių Celsijaus). dieną. Santykinai didesnis dėmesys skiriamas geoterminių elektrinių plėtrai, kurios, matyt, mūsų energetikos vadybininkams yra labiau pažįstamos ir pasiekia didesnius pajėgumus, todėl geriau dera į įprastą energetinio gigantizmo sampratą. Ekspertai mano, kad geoterminės energijos atsargos Kamčiatkoje ir Kurilų salose gali aprūpinti jėgaines iki 1000 MW.

Dar 1967 m Kamčiatkoje pastatyta 11,5 MW galios Paužetskaja geoterminė elektrinė. Tai buvo penktoji geoterminė elektrinė pasaulyje. 1967 metais Pradėta eksploatuoti Paratunkos geoterminė elektrinė – pirmoji pasaulyje su dvejetainiu Rankine ciklu. Šiuo metu 200 MW galios Mutnovskajos geoterminė elektrinė statoma naudojant Kalugos turbinų gamyklos pagamintą buitinę įrangą. Ši gamykla taip pat pradėjo serijinę modulinių blokų, skirtų geoterminei elektrai ir šilumai tiekti, gamybą. Naudojant tokius blokus, Kamčiatka ir Sachalinas gali būti beveik visiškai aprūpinami elektra ir šiluma iš geoterminių šaltinių. Stavropolio ir Krasnodaro teritorijose yra gana didelį energijos potencialą turintys geoterminiai šaltiniai. Šiandien geoterminių šilumos tiekimo sistemų indėlis ten siekia 3 mln. Gcal per metus.

Specialistų teigimu, turint nesuskaičiuojamus šios energijos rūšies rezervus, nėra išspręstas racionalaus, ekonomiško ir aplinką tausojančio geoterminių išteklių naudojimo klausimas, o tai trukdo įsitvirtinti jų pramonės plėtrai. Pavyzdžiui, išgaunami geoterminiai vandenys naudojami barbariškais būdais: neišvalytos nuotekos, kuriose yra nemažai pavojingų medžiagų (gyvsidabrio, arseno, fenolių, sieros ir kt.), išleidžiamos į aplinkinius vandens telkinius, darydamos nepataisomą žalą gamtai. Be to, dėl didelės geoterminių vandenų mineralizacijos greitai genda visi geoterminio šildymo sistemų vamzdynai. Todėl būtina radikaliai peržiūrėti geoterminės energijos naudojimo technologiją.

Dabar Rusijoje pirmaujanti geoterminių elektrinių gamybos įmonė yra Kalugos turbinų gamykla ir UAB „Nauka“, sukūrusios ir gaminančios modulines geotermines jėgaines, kurių galia nuo 0,5 iki 25 MW. Parengta ir pradėta įgyvendinti Kamčiatkos geoterminės energijos tiekimo sukūrimo programa, dėl kurios kasmet bus sutaupoma apie 900 tūkst. ČIA. Kubane yra eksploatuojama 10 geoterminio vandens telkinių. Už 1999-2000 m Šiluminės elektrinės vandens gamybos lygis regione siekė apie 9 mln. m3, o tai leido sutaupyti iki 65 tūkst. TEU. Kalugos turbinų gamykloje sukurta įmonė „Turbocon“ sukūrė itin perspektyvią technologiją, kuri leidžia gauti elektros energiją iš karšto vandens, garuojant slėgiu ir sukant turbiną, kurioje vietoj įprastų mentių įrengti specialūs piltuvėliai – vadinamieji. Laval purkštukai. Tokių įrenginių, vadinamų vandens garo turbinomis, nauda yra bent dviguba. Pirma, jie leidžia visapusiškiau panaudoti geoterminę energiją. Paprastai energijai gaminti naudojamas tik geoterminis garas arba degiosios dujos, ištirpintos geoterminiame vandenyje, o naudojant hidrogarų turbiną, karštas vanduo taip pat gali būti tiesiogiai naudojamas energijai gaminti. Kitas galimas naujosios turbinos panaudojimas – elektros energijos gamyba miestų šilumos tinkluose iš vandens, grįžtančio iš šilumos vartotojų. Dabar šio vandens šiluma švaistoma, o katilinėms būtų galima suteikti nepriklausomą elektros šaltinį.

Šiluma iš Žemės vidaus gali ne tik išmesti į orą geizerių fontanus, bet ir sušildyti namus bei gaminti elektrą. Didelius geoterminius išteklius turi Kamčiatka, Čiukotka, Kurilų salos, Primorsky sritis, Vakarų Sibiras, Šiaurės Kaukazas, Krasnodaro ir Stavropolio teritorijos, Kaliningrado sritis. Aukštos kokybės šiluminė šiluma (garų ir vandens mišinys virš 100 laipsnių Celsijaus) leidžia tiesiogiai gaminti elektros energiją.

Paprastai garo-vandens terminis mišinys išgaunamas iš gręžinių, išgręžtų iki 2-5 km gylio. Kiekvienas gręžinys gali tiekti 4-8 MW elektros energiją iš maždaug 1 km2 geoterminio lauko ploto. Tuo pat metu aplinkosaugos sumetimais taip pat būtina turėti šulinius, skirtus nuotekoms geoterminiam vandeniui pumpuoti į rezervuarą.

Šiuo metu Kamčiatkoje veikia 3 geoterminės elektrinės: Pauzhetskaya GeoPP, Verkhne-Mutnovskaya GeoPP ir Mutnovskaya GeoPP. Bendra šių geoterminių jėgainių galia – daugiau nei 70 MW. Tai leidžia patenkinti 25% regiono elektros poreikių ir sumažinti priklausomybę nuo brangaus importuoto mazuto tiekimo.

Sachalino regione saloje. Kunaširas paleido pirmąjį 1,8 MW galios Mendelejevskajos geoterminės elektrinės bloką ir geoterminę šiluminę stotį GTS-700, kurios galia 17 Gcal/val. Dauguma žemos kokybės geoterminės energijos sunaudojama šilumos pavidalu būsto, komunalinių paslaugų ir žemės ūkyje. Taigi Kaukaze bendras geoterminiais vandenimis šildomų šiltnamių plotas viršija 70 hektarų. Maskvoje pastatytas ir sėkmingai veikia eksperimentinis daugiaaukštis pastatas, kuriame karštas vanduo buitinėms reikmėms šildomas naudojant žemos kokybės šilumą iš Žemės.

Galiausiai reikėtų paminėti ir mažas hidroelektrines. Situacija su jais yra gana gera projektavimo požiūriu: mažųjų hidroelektrinių įranga gaminama arba yra paruošta gamybai daugelyje energetikos pramonės įmonių su įvairių konstrukcijų hidraulinėmis turbinomis - ašine, radialine ašine, propelerine. , įstrižainė, kaušas. Tuo pačiu metu vidaus įmonėse pagamintos įrangos kaina išlieka žymiai mažesnė už pasaulinį kainų lygį. Kubane upėje statomos dvi mažos hidroelektrinės (SHPP). Beshenka Krasnaya Polyana kaimo Sočyje ir Krasnodaro šiluminės elektrinės techninio vandens tiekimo cirkuliacinės sistemos išleidimas. Ant Krasnodaro rezervuaro debito planuojama pastatyti nedidelę hidroelektrinę, kurios galia 50 MW. Leningrado srityje pradėti mažųjų hidroelektrinių sistemos atkūrimo darbai. 1970-aisiais ten dėl regiono elektros tiekimo konsolidavimo kampanijos nustojo veikti daugiau nei 40 tokių stočių. Trumparegiškos gigantomanijos vaisiai turi būti pataisyti dabar, kai tapo akivaizdus mažų energijos šaltinių poreikis.

Išvada

Pažymėtina, kad Rusijoje kol kas nėra įstatymų, kurie reguliuotų alternatyvią energetiką ir skatintų jos plėtrą. Lygiai taip pat nėra struktūros, kuri apgintų alternatyvios energetikos interesus. Pavyzdžiui, Atominės energetikos ministerija atskirai užsiima branduoline energetika. Numatomas pranešimas Vyriausybei dėl federalinio įstatymo projekto „Dėl atsinaujinančių energijos šaltinių plėtros“ reikalingumo ir koncepcijos tobulinimo. Už šios ataskaitos rengimą atsakingos keturios ministerijos: Energetikos ministerija, Ekonominės plėtros ministerija, Pramonės ir mokslo ministerija bei Teisingumo ministerija. Kada jie susitars, nežinia.

Kad pramonė vystytųsi sparčiai ir visapusiškai, įstatyme turi būti numatytos mokestinės lengvatos įmonėms, gaminančioms įrangą energijai iš atsinaujinančių išteklių gaminti (pavyzdžiui, PVM tarifą sumažinti ne mažiau kaip iki 10 proc.). Taip pat svarbūs sertifikavimo ir licencijavimo klausimai (pirmiausia įranga), nes atsinaujinančios energijos prioritetas turi atitikti ir kokybės reikalavimus.

Alternatyvių energijos gamybos būdų plėtrą stabdo tradicinių energijos šaltinių gamintojai ir kasėjai: jie turi tvirtas pozicijas valdžioje ir turi galimybę ginti savo interesus. Alternatyvi energija vis dar yra gana brangi, palyginti su tradicine energija, nes beveik visos gamybos įmonės gamina įrenginius bandomosiomis partijomis labai mažais kiekiais ir atitinkamai yra labai brangūs. Masinės gamybos organizavimas ir įrenginių sertifikavimas reikalauja didelių investicijų, kurių visiškai nėra. Valstybės parama galėtų padėti sumažinti išlaidas. Tačiau tai prieštarauja interesams tų, kurių veikla paremta tradicinių angliavandenilių degalų gamyba. Niekam nereikia papildomos konkurencijos.

Dėl to pirmenybė atsinaujinančių šaltinių naudojimui ir alternatyvios energijos plėtrai teikiama daugiausia tuose regionuose, kur tai yra akivaizdžiausias esamų energetikos problemų sprendimas. Rusija turi didelių vėjo energijos išteklių, įskaitant tuos regionus, kuriuose nėra centralizuoto elektros energijos tiekimo – Arkties vandenyno pakrantėse, Jakutijoje, Kamčiatkoje, Čiukotkoje, Sachaline, tačiau net ir šiose srityse beveik nebandoma spręsti energetikos problemų. būdu.

Tolesnė alternatyviosios energetikos plėtra aptariama „Rusijos energetikos strategijoje iki 2020 m. Skaičiai, kuriuos turi pasiekti mūsų alternatyviosios energetikos pramonė, yra labai maži, užduotys minimalios, todėl lūžio Rusijos energetikos sektoriuje tikėtis negalime. Iki 2020 m. naudojant alternatyvią energiją planuojama sutaupyti mažiau nei 1% visų kuro išteklių. Rusija savo „energetikos strategijoje“ pasirenka branduolinę pramonę kaip „svarbiausią šalies energetikos sektoriaus dalį“.

Pastaruoju metu buvo žengti keli žingsniai alternatyvios atsinaujinančios energijos plėtros link. Energetikos ministerija pradėjo derybas su prancūzais dėl bendradarbiavimo alternatyviosios energetikos srityje perspektyvų. Apskritai galima pastebėti, kad padėtis ir alternatyvios energetikos plėtros perspektyvos artimiausiems 10-15 metų apskritai atrodo apgailėtinos.

Naudotų šaltinių sąrašas

1. Kopylovas V.A. Pramonės geografija Rusijoje ir NVS šalyse. Pamoka. – M.: Marketingas, 2001 – 184 p.

2. Vidjapinas M.V., Stepanovas M.V. Rusijos ekonominė geografija. – M.: Infra – M., 2002 – 533 p.

3. Morozova T.G. Rusijos ekonominė geografija - 2 leidimas, leidimas - M.: UNITI, 2002 - 471 p.

4. Arustamovas E.A. Levakova I.V. Barkalova N.V. Ekologiniai aplinkos tvarkymo pagrindai. M. Ed. "Daškovas ir K." 2002 m.

5. V. Volodinas, P. Chazanovskis Energetika, dvidešimt pirmas amžius.-M 1998 m.

6. A. Goldinas „Energijos vandenynai“. M: VIENYBĖ 2000

7. Popovas V. Biosfera ir jos apsaugos problemos. Kazanė. 1981 m.

8. Rahilinas V. visuomenė ir laukinė gamta. M. Mokslas. 1989 m.

9. Lavrus V.S. Energijos šaltiniai K: NiT, 1997 m

10. E. Bermanas. Geoterminė energija – Maskva: Mir, 1978 m.

11. L. S. Judasinas. Energija: problemos ir viltys. M: VIENYBĖ. 1999 m.