Просто о сложном: что такое альтернативная энергетика?

7 490 просмотров
Об авторе

За последние годы альтернативная энергетика стала предметом пристального интереса и ожесточенных дискуссий. Под угрозой изменения климата и того факта, что средние мировые температуры продолжают расти с каждым годом, стремление найти формы энергии, которые позволят сократить зависимость от ископаемого топлива, угля и других загрязняющих окружающую среду процессов, естественным образом выросло.

В то время как большинство концепций альтернативной энергетики не новы, только за последние несколько десятилетий этот вопрос стал, наконец, актуальным. Благодаря усовершенствованию технологий и производства, стоимость большинства форм альтернативной энергии понижалась, в то время как эффективность росла. Что же такое альтернативная энергетика, если говорить простыми и понятными словами, и какова вероятность того, что она станет основной?

Очевидно, остаются некоторые споры касательно того, что означает «альтернативная энергия» и к чему эту фразу можно применить. С одной стороны, этот термин можно отнести к формам энергии, которые не приводят к увеличению углеродного следа человечества. Поэтому он может включать ядерные объекты, гидроэлектростанции и даже природный газ и «чистый уголь».

С другой стороны, этот термин также используется для обозначения того, что в настоящее время считается нетрадиционными методами энергетики — энергии солнца, ветра, геотермальной энергии, биомассы и других недавних дополнений. Такого рода классификация исключает такие методы добычи энергии, как гидроэлектростанции, которые существуют больше сотни лет и представляют собой довольно распространенное явление в некоторых регионах мира.

Другой фактор в том, что альтернативные источники энергии должны быть «чистыми», не производить вредных загрязняющих веществ. Как уже отмечалось, это подразумевает чаще всего двуокись углерода, однако может относиться и к другим выбросам — моноксиду углерода, двуокиси серы, окиси азота и другим. По этим параметрам ядерная энергия не считается альтернативным источником энергии, поскольку производит радиоактивные отходы, которые высоко токсичны и должны храниться соответствующим образом.

Во всех случаях, однако, этот термин используется для обозначения видов энергии, которые придут на смену ископаемому топливу и углю в качестве преобладающей формы производства энергии в ближайшее десятилетие.

Виды альтернативных источников энергии

Строго говоря, существует много видов альтернативной энергии. Опять же, здесь определения заходят в тупик, потому что в прошлом «альтернативной энергетикой» называли методы, использование которых не считали основным или разумным. Но если взять определение в широком смысле, в него войдут некоторые или все эти пункты:

Гидроэлектроэнергия. Это энергия, вырабатываемая гидроэлектрическими плотинами, когда падающая и текущая вода (в реках, каналах, водопадах) проходит через устройство, вращающее турбины и вырабатывающее электричество.

Ядерная энергия. Энергия, которая производится в процессе реакций замедленного деления. Урановые стержни или другие радиоактивные элементы нагревают воду, превращая ее в пар, а пар крутит турбины, вырабатывая электричество.

Солнечная энергия. Энергия, которая получается напрямую от Солнца; фотовольтаические ячейки (обычно состоящие из кремниевой подложки, выстроенные в крупные массивы) преобразуют лучи солнца напрямую в электрическую энергию. В некоторых случаях и тепло, производимое солнечным светом, используется для производства электричества, это известно как солнечная тепловая энергия.

Энергия ветра. Энергия, вырабатываемая потоком воздуха; гигантские ветряные турбины вертятся под действием ветра и вырабатывают электричество.

Геотермальная энергия. Эту энергию вырабатывает тепло и пар, производимые геологической активностью в земной коре. В большинстве случаев в грунт над геологически активными зонами помещаются трубы, пропускающие пар через турбины, таким образом вырабатывая электричество.

Энергия приливов. Приливное течение у береговых линий тоже может использоваться для выработки электричества. Ежедневное изменение приливов и отливов заставляет воду протекать через турбины назад и вперед. Вырабатывается электроэнергия, которая передается на береговые электростанции.

Биомасса. Это относится к топливу, которое получают из растений и биологических источников — этанола, глюкозы, водорослей, грибов, бактерий. Они могли бы заменить бензин в качестве источника топлива.

Водород. Энергия, получаемая из процессов, включающих газообразный водород. Сюда входят каталитические преобразователи, при которых молекулы воды разбиваются на части и воссоединяются в процессе электролиза; водородные топливные элементы, в которых газ используется для питания двигателя внутреннего сгорания или для вращения турбины с подогревом; или ядерный синтез, при котором атомы водорода сливаются в контролируемых условиях, высвобождая невероятное количество энергии.

Альтернативные и возобновляемые источники энергии

Во многих случаях альтернативные источники энергии также являются возобновляемыми. Тем не менее эти термины не полностью взаимозаменяемы, поскольку многие формы альтернативных источников энергии полагаются на ограниченный ресурс. К примеру, ядерная энергетика опирается на уран или другие тяжелые элементы, которые необходимо сперва добыть.

В то же время ветер, солнечная, приливная, геотермальная и гидроэлектроэнергия полагаются на источники, которые полностью возобновляемые. Лучи солнца — самый изобильный источник энергии из всех и, хоть и ограниченный погодой и временем суток, является неисчерпаемым с промышленной точки зрения. Ветер тоже никуда не девается, благодаря изменениям давления в нашей атмосфере и вращению Земли.

Развитие

В настоящее время альтернативная энергетика все еще переживает свою юность. Но эта картина быстро меняется под влиянием процессов политического давления, всемирных экологических катастроф (засух, голода, наводнений) и улучшений в технологиях возобновляемых энергий.

Например, по состоянию на 2015 год, энергетические потребности мира по-прежнему преимущественно обеспечивались углем (41,3%) и природным газом (21,7%). Гидроэлектростанции и атомная энергетика составили 16,3% и 10,6% соответственно, в то время как «возобновляемые источники энергии» (энергии солнца, ветра, биомассы и пр.) — всего 5,7%.

Это сильно изменилось с 2013 года, когда мировое потребление нефти, угля и природного газа составило 31,1%, 28,9% и 21,4% соответственно. Ядерная и гидроэлектроэнергия составляли 4,8% и 2,45%, а возобновляемые источники — всего 1,2%.

Кроме того, наблюдалось увеличение числа международных соглашений относительно обуздания использования ископаемого топлива и развития альтернативных источников энергии. Например, Директиву о возобновляемой энергии, подписанную Евросоюзом в 2009 году, которая установила цели по использованию возобновляемой энергии для всех стран-участниц к 2020 году.

По своей сути, из этого соглашения следует, что ЕС будет удовлетворять не менее 20% общего объема своих потребностей в энергии возобновляемой энергией к 2020 году и по меньшей мере 10% транспортного топлива. В ноябре 2016 года Европейская комиссия пересмотрела эти цели и установила уже 27% минимального потребления возобновляемой энергии к 2030 году.

Некоторые страны стали лидерами в области развития альтернативной энергетики. Например, в Дании энергия ветра обеспечивает до 140% потребностей страны в электроэнергии; излишки поставляются в соседние страны, Германию и Швецию.

Исландия, благодаря своему расположению в Северной Атлантике и ее активным вулканам, достигла 100% зависимости от возобновляемых источников энергии уже в 2012 году за счет сочетания гидроэнергетики и геотермальной энергии. В 2016 году Германия приняла политику поэтапного отказа от зависимости от нефти и ядерной энергетики.

Долгосрочные перспективы альтернативной энергетики являются чрезвычайно позитивными. Согласно отчету 2014 году Международного энергетического агентства (МЭА), на фотовольтаическую солнечную энергию и солнечную тепловую энергию будет приходиться 27% мирового спроса к 2050 году, что сделает ее крупнейшим источником энергии. Возможно, благодаря достижениям в области синтеза, ископаемые источники топлива будут безнадежно устаревшими уже к 2050 году.

Просто о сложном: что такое альтернативная энергетика?

Приложение
Hi-News.ru

Новости высоких технологий в приложении для iOS и Android.

15 комментариев

  1. mr Vanya

    А стоит-ли игра свеч?
    Через каких-нибудь десять тысяч лет территория Калифорнии будет покрыта километровым слоем снега, Москвы - двухкилометровым.

    • varwar

      Стоит только посмотреть каким человечество было хотя бы 300 лет назад.А тут 10 тыс лет.Естественно стоит.

      • mr Vanya

        300 лет назад родители гоняли детей в лес за хворостом.
        В 2317-ом, в век развитого холодного термоядерного синтеза, наши потуги в области солнечноветряной альтернативной энергетики, будут смотреться таким же "собиранием хвороста"

        • varwar

          Все верно.Если бы они не собирали хворост,то и сейчас бы ничего не было.Это этап, через который обязательно надо пройти.Невозможно создать теслу, ненаучившись сначала добывать аллюминий из руды.

          • mr Vanya

            Дети собирали хворост, родители пилили дрова, соседи копали торф, помещик жёг уголь, батраки топили кизяк ...
            Если бы тогда не было людей, то нас сейчас бы не было.
            :-)

  2. tron

    "Лучи солнца — самый изобильный источник энергии из всех и, хоть и ограниченный погодой и временем суток, является неисчерпаемым с промышленной точки зрения."
    Японцы, похоже, будут первыми из тех, кто в полной мере освоит данный источник, с помощью орбитальных электростанций, без всяких проводов передающих энергию через атмосферу прямиком на Землю. Разработки в данном направлении у них идут весьма успешно.

  3. kirfoton

    К сожалению, чистые источники энергии на самом деле грязные. Например, солнечные панели, чтобы их изготовить, нужно выбросить определённое количество углерода в атмосферу. Они отработают 20 лет, потом надо изготовить новые, опять загрязнить окружающую среду. Думаю, тут надо сесть и посчитать, чего от них больше планете, пользы или вреда ? У немцев солнечная энергетика набирает обороты, так сказать и мне удивительно, что немцы такие скрупулёзные, педантичные, с холодным умом и неужели не посчитали это ? Или может посчитали только я не знаю ?

    • Kefir

      Скорее вы не знаете. В процессе своей жизнедеятельности человек вырабатывает намного больше вредных отходов чем производство панели

  4. GumaNitariy88

    А учитывают ли все эти расчёты перехода на альтернативную энергетику постоянно растущее население и увеличивающийся спрос на душу населения (гаджеты, электромобили, электро поезда, освещение и прочее) , электрофикацию производства(роботы) и т.д. Думаю, от сжигания топлива мы откажемся лет через 100, а вот от атомной энергии не откажемся еще очень долго , потому как компенсировать скачки спроса дешевле и практичнее атомом , чем солнечными панелями, ГЭС и ветряками. Будем уменьшать размеры станций до "Азимовских фантазий", т.е. персональных реакторов.

    • Kefir

      Скорее всего вы имеете ввиду термоядерные электростанции. Атомную станцию даже если удастся уменьшить, не удастся сделать безопасной.
      Представьте если в магазинах будут продаваться урановые трубки)))
      Но и термоядерные станции слишком сложны что бы давать их в руки домохозяйкам.

      • GumaNitariy88

        Смелые фантазии писателей начала 20 века, вызывавшие улыбки и насмешки публики-сегодня воспринимаются как обыденность, вызвав привыкание. Я считаю, что нет предела совершенству и прогрессу. Скоро будет ИИ, который будет самостоятельно всем управлять в доме и за пределами его по вашему велению, при чем это будущее уже не за горами.

        • Kefir

          Спору нет, просто атомные станции слишком не идеальны что бы быть частью этого будущего.

  5. uran

    Это управляемый процесс ядерной реакции, а не танцы с бубном (отправлено из приложения Hi-News.ru)

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.