«Альтернативные» источники энергии
Есть виды энергии, которые издавна использовались человеком: солнечная энергия, энергия ветра, геотермальная и т.д. Сегодня их называют нетрадиционными или альтернативными. В западноевропейских станах доля нетрадиционных источников энергии в энергетическом балансе составляет 5%, в США — менее 1%, в России — ничтожно мало.
Применение геотермальной энергии началось в двадцатом веке первоначально для отопления и горячего водоснабжения. В шестидесятых годах двадцатого столетия благодаря появлению новых технологий стало возможным строительство геотермальных электростанций (геоТЭС). В 1980 году мощность 130 действующих геоТЭС достигла 8 миллионов киловатт.
В связи с трудностями эксплуатации, негативным влиянием на природу и возрастающей стоимостью электроэнергии из оборота была выведена большая часть агрегатов геоТЭС, их мощности в конце 90-х годов сократились более чем в два раза. Практически только в США продолжают работать геоТЭС, доля которых от общемирового уровня составляет более 90%. Здесь работает крупнейшая геоТЭС мира Гейзере в штате Калифорния мощностью полтора миллиона киловатт.
Столица Исландии Рейкьявик начиная с 1930 года использует геотермальную энергию для теплоснабжения.
Солнце ежесекундно даёт Земле 80 триллионов киловатт-часов лучистой энергии, что в семь раз больше, чем вырабатывают все электростанции мира за год. За редким исключением, солнечные установки пока неэкономичны, поэтому сегодня в мире ежегодно они производятся общей мощностью около ста тысяч кВт-столько необходимо для снабжения электроэнергией небольшого городка. В Японии поставлена задача при помощи солнечных установок обеспечить к 2010 году 3% энергетических потребностей. В Тибетском автономном районе Китая используются более 50 000 гелиопечей, которые отапливают жилые помещения. Многие рассматривают гелиоэнергетику не как альтернативу традиционным видам, а как дополнение к ним. Перспективно получение солнечной энергии в пустынных районах планеты, где имеются большие неиспользуемые земельные участки. Так, размещённая в пустыне солнечная батарея площадью 800 квадратных метров может вырабатывать за год количество энергии, эквивалентное сжиганию 12 миллионов тонн нефти.
Наиболее востребована ветроэнергетика. Так, в 1997 году были введены ветряные электростанции (ВЭС) мощностью 1,5 миллиона кВт. В Дании несколько тысяч ветряков, на которые приходится пять процентов вырабатываемой в стране энергии. На Юге Швеции есть железная дорога Мальме — Истад, которая работает на энергии пяти ветряков.
Сто с лишним лет назад в Голландии действовало десять тысяч ветряных мельниц. По указу 1693 года каждой мельнице, как живому существу, присвоено имя. Сегодня мельниц чуть более девяти сотен. И все они с именами.
Помол зерна — одно из их многих назначений. Есть тут мельницы — лесопилки, выжиматели масла, мельчители пряностей и нюхательного табака, чесалки шерсти, двигатели бумагоделательных машин; но главное назначение «ветряных» механизмов — откачка воды. Изрядная часть Голландии расположена ниже уровня моря и отделена от него дамбой. Если мельницы остановятся хотя бы надень, одна восьмая страны будет затоплена.
Тысячу двести лет голландские мельницы помогают людям общаться. Нужное расположение крыльев скажет любому, что в доме у мельника свадьба, либо родился ребёнок, или же траур. В 1940 году фашистские войска вторглись в Голландию. Авиация союзников нуждалась в информации. На самолёт сажали голландского мельника, и он, наблюдая за вращением крыльев, записывал то, что по специально разработанной системе передавали мельницы.
Приливные электростанции (ПЭС) работают на возобновляемой энергии, не загрязняют воздух, не затопляют земель. При строительстве Кисло-губской ПЭС в Мурманской области впервые в мире был применён наплавной способ: станция была сооружена в одном месте, а затем отбуксирована по морю за сотни километров в Кислую губу и погружена на подводное основание. Российским способом пользуются многие, например, японцы, транспортируя электростанции через Тихий океан. Так строятся гигантские платформы для морской добычи нефти. После Кислогубской построены самая большая в мире ПЭС в Аннаполисе (Канада) мощностью 20 тысяч кВт и семь станций в Китае суммарной мощностью 20 тысяч кВт. Выполнены проекты Тугурской ПЭС на Охотском море, мощность которой вдвое превышает мощность БратскойГЭС, и Мезенской ПЭС на Белом море мощностью миллион кВт.
ПЭС строятся там, где высота приливов составляет от 4-х до 10 метров. Широкому внедрению ПЭС препятствует их высокая стоимость.
Энергетики стараются использовать энергию приливов без строительства плотин и других инженерных сооружений, разрушающих природу. Например, у западного побережья Шотландии на глубине 30 метров установлена турбина с лопастями диаметров 15 метров и мощностью 300 кВт. Разработанная в США геликоидная турбина выполнена из пластика, имеет небольшие размеры: диаметр — один метр, длина 80 сантиметров, вес 35 килограммов. Для получения большей мощности можно использовать любое количество таких турбин. Разрабатываются проекты ГЭС, использующих энергию океанических течений. Предполагается сооружение станции на южной ветви Гольфстрима вблизи побережья Флориды. Средний расход воды во Флоридском проливе составляет 25 миллионов кубических метров в секунду, что в 20 раз превышает суммарный расход воды во всех реках земного шара. Планируется использовать десятки тысяч турбин.
Ещё один вид нетрадиционного использования энергии океана — станции, использующие разницу температур поверхностных и глубинных слоев океана. Нагретую солнцем воду с поверхности моря закачивают в систему преобразования, работающую на газах с низкой точкой кипения (фреон -пропан). Образующийся пар приводит в действие турбину генератора. Конденсатором служит холодная вода морских глубин, поднимающаяся с глубины 500 — 600 метров. Разница температур должна быть не менее 15 градусов.
Канада является лидером в извлечении синтетической нефти из битумных песков и сланцев. ЮАР — единственная страна в мире, где имеется крупное промышленное производство синтетической нефти из угля. Интересен процесс переработки каменного угля в муравьиную кислоту, на базе которой возможно создание нового жидкого моторного топлива, продуктами сгорания которого будут, в основном, вода и углекислый газ. В Новой Зеландии для получения жидкого топлива пытаются использовать торф.
Все больше внимания обращается на энергетические возможности биомассы. Предполагается, что этот вид энергии в промышленно развитых странах может покрывать 5% потребностей в энергии, а в развивающихся — значительно больше, особенно в тех, где экономика базируется на сельском хозяйстве.
В 2002 году в Девоне (Великобритания) начала действовать первая в мире электростанция, работающая на навозе. Топливо для станции — 1,5 миллиона тонн навоза в год — в обмен на бесплатное электричество поставляют местные фермеры, которые смогут отказаться от надоевших им «ветряков», по их мнению, не вписывающихся в традиционный английский ландшафт.
Одним из источников биомассы являются леса. В лесоводческих энергетических хозяйствах деревья имеют более густую посадку и короткий период оборота (менее 20 лет в отличие от 30 — 60 лет на обычных плантациях). Особое внимание уделяется выбору участка для плантации и подбору сортов быстрорастущих деревьев (ива, тополь, лозняк). Используются такие быстрорастущие растения, как подсолнечник, садовая мальва, сахарная свёкла, тростник, водоросли.
Получение биогаза из отходов сельскохозяйственного производства широко применяется в Индии и Китае, который намного опередил все страны по числу биогазовых установок-более пяти миллионов. Использование биогазовых технологий для переработки органики может ежегодно давать дополнительные 100 миллионов тонн условного топлива. Попутно можно получить 150 миллионов тонн высокоэффективных удобрений, что позволило бы существенно сократить энергоёмкое производство минеральных удобрений._ Биогаз может стать конкурентом бензина как экологически более чистое горючее. Чтобы обеспечить горючим автомобильный транспорт, в Швеции предполагается построить возле крупных и средних городов установки, которые использовали бы органические отходы скотобоен, промышленных предприятий, кафе и ресторанов, домашних хозяйств, солому и прочую органику. Все это с помощью особых микроорганизмов может превращаться в биогаз.
В Швеции применяют экологически более чистое дизельное топливо, производимое из рапса. Спрос настолько велик, что недостающее количество рапса закупают в Дании.
Как альтернатива моторным топливам все чаще используют метан и метанол угольных и углеводородных месторождений. В «метанольных» выхлопных газах в пять раз меньше диоксида углерода; отсутствуют сажа и токсичные вещества за исключением формальдегида. Главным недостатком метанола является низкое энергосодержание в единице объёма, примерно в два раза меньше, чем в бензине или дизельном топливе, поэтому топливный бак для метанола должен быть в два раза больше и тяжелее. Преимущества метанола- высокое октановое число и низкие потери при сгорании, что позволит кардинально изменить систему охлаждения двигателя, практически отказавшись от радиатора и вентилятора. Спрос на метанол откроет новый рынок сбыта для угля, добыча которого на ряде шахт сейчас признана нерентабельной, и будет способствовать экономическому росту угледобывающих районов.
Кстати, поданным ВОЗ, количество избыточной энергии, накопленной в виде жировых отложений одними лишь американцами, составляет астрономическую цифру. Её хватило бы для того, чтобы снабжать электроэнергией в течение года такие огромные города, как Бостон, Чикаго, Сан-Франциско и Вашингтон вместе взятые. Это эквивалентно 1,3 миллиарда галлонов бензина, необходимого для работы 900 тысяч автомашин на такой же период.
Применение геотермальной энергии началось в двадцатом веке первоначально для отопления и горячего водоснабжения. В шестидесятых годах двадцатого столетия благодаря появлению новых технологий стало возможным строительство геотермальных электростанций (геоТЭС). В 1980 году мощность 130 действующих геоТЭС достигла 8 миллионов киловатт.
В связи с трудностями эксплуатации, негативным влиянием на природу и возрастающей стоимостью электроэнергии из оборота была выведена большая часть агрегатов геоТЭС, их мощности в конце 90-х годов сократились более чем в два раза. Практически только в США продолжают работать геоТЭС, доля которых от общемирового уровня составляет более 90%. Здесь работает крупнейшая геоТЭС мира Гейзере в штате Калифорния мощностью полтора миллиона киловатт.
Столица Исландии Рейкьявик начиная с 1930 года использует геотермальную энергию для теплоснабжения.
Солнце ежесекундно даёт Земле 80 триллионов киловатт-часов лучистой энергии, что в семь раз больше, чем вырабатывают все электростанции мира за год. За редким исключением, солнечные установки пока неэкономичны, поэтому сегодня в мире ежегодно они производятся общей мощностью около ста тысяч кВт-столько необходимо для снабжения электроэнергией небольшого городка. В Японии поставлена задача при помощи солнечных установок обеспечить к 2010 году 3% энергетических потребностей. В Тибетском автономном районе Китая используются более 50 000 гелиопечей, которые отапливают жилые помещения. Многие рассматривают гелиоэнергетику не как альтернативу традиционным видам, а как дополнение к ним. Перспективно получение солнечной энергии в пустынных районах планеты, где имеются большие неиспользуемые земельные участки. Так, размещённая в пустыне солнечная батарея площадью 800 квадратных метров может вырабатывать за год количество энергии, эквивалентное сжиганию 12 миллионов тонн нефти.
Наиболее востребована ветроэнергетика. Так, в 1997 году были введены ветряные электростанции (ВЭС) мощностью 1,5 миллиона кВт. В Дании несколько тысяч ветряков, на которые приходится пять процентов вырабатываемой в стране энергии. На Юге Швеции есть железная дорога Мальме — Истад, которая работает на энергии пяти ветряков.
Сто с лишним лет назад в Голландии действовало десять тысяч ветряных мельниц. По указу 1693 года каждой мельнице, как живому существу, присвоено имя. Сегодня мельниц чуть более девяти сотен. И все они с именами.
Помол зерна — одно из их многих назначений. Есть тут мельницы — лесопилки, выжиматели масла, мельчители пряностей и нюхательного табака, чесалки шерсти, двигатели бумагоделательных машин; но главное назначение «ветряных» механизмов — откачка воды. Изрядная часть Голландии расположена ниже уровня моря и отделена от него дамбой. Если мельницы остановятся хотя бы надень, одна восьмая страны будет затоплена.
Тысячу двести лет голландские мельницы помогают людям общаться. Нужное расположение крыльев скажет любому, что в доме у мельника свадьба, либо родился ребёнок, или же траур. В 1940 году фашистские войска вторглись в Голландию. Авиация союзников нуждалась в информации. На самолёт сажали голландского мельника, и он, наблюдая за вращением крыльев, записывал то, что по специально разработанной системе передавали мельницы.
Приливные электростанции (ПЭС) работают на возобновляемой энергии, не загрязняют воздух, не затопляют земель. При строительстве Кисло-губской ПЭС в Мурманской области впервые в мире был применён наплавной способ: станция была сооружена в одном месте, а затем отбуксирована по морю за сотни километров в Кислую губу и погружена на подводное основание. Российским способом пользуются многие, например, японцы, транспортируя электростанции через Тихий океан. Так строятся гигантские платформы для морской добычи нефти. После Кислогубской построены самая большая в мире ПЭС в Аннаполисе (Канада) мощностью 20 тысяч кВт и семь станций в Китае суммарной мощностью 20 тысяч кВт. Выполнены проекты Тугурской ПЭС на Охотском море, мощность которой вдвое превышает мощность БратскойГЭС, и Мезенской ПЭС на Белом море мощностью миллион кВт.
ПЭС строятся там, где высота приливов составляет от 4-х до 10 метров. Широкому внедрению ПЭС препятствует их высокая стоимость.
Энергетики стараются использовать энергию приливов без строительства плотин и других инженерных сооружений, разрушающих природу. Например, у западного побережья Шотландии на глубине 30 метров установлена турбина с лопастями диаметров 15 метров и мощностью 300 кВт. Разработанная в США геликоидная турбина выполнена из пластика, имеет небольшие размеры: диаметр — один метр, длина 80 сантиметров, вес 35 килограммов. Для получения большей мощности можно использовать любое количество таких турбин. Разрабатываются проекты ГЭС, использующих энергию океанических течений. Предполагается сооружение станции на южной ветви Гольфстрима вблизи побережья Флориды. Средний расход воды во Флоридском проливе составляет 25 миллионов кубических метров в секунду, что в 20 раз превышает суммарный расход воды во всех реках земного шара. Планируется использовать десятки тысяч турбин.
Ещё один вид нетрадиционного использования энергии океана — станции, использующие разницу температур поверхностных и глубинных слоев океана. Нагретую солнцем воду с поверхности моря закачивают в систему преобразования, работающую на газах с низкой точкой кипения (фреон -пропан). Образующийся пар приводит в действие турбину генератора. Конденсатором служит холодная вода морских глубин, поднимающаяся с глубины 500 — 600 метров. Разница температур должна быть не менее 15 градусов.
Канада является лидером в извлечении синтетической нефти из битумных песков и сланцев. ЮАР — единственная страна в мире, где имеется крупное промышленное производство синтетической нефти из угля. Интересен процесс переработки каменного угля в муравьиную кислоту, на базе которой возможно создание нового жидкого моторного топлива, продуктами сгорания которого будут, в основном, вода и углекислый газ. В Новой Зеландии для получения жидкого топлива пытаются использовать торф.
Все больше внимания обращается на энергетические возможности биомассы. Предполагается, что этот вид энергии в промышленно развитых странах может покрывать 5% потребностей в энергии, а в развивающихся — значительно больше, особенно в тех, где экономика базируется на сельском хозяйстве.
В 2002 году в Девоне (Великобритания) начала действовать первая в мире электростанция, работающая на навозе. Топливо для станции — 1,5 миллиона тонн навоза в год — в обмен на бесплатное электричество поставляют местные фермеры, которые смогут отказаться от надоевших им «ветряков», по их мнению, не вписывающихся в традиционный английский ландшафт.
Одним из источников биомассы являются леса. В лесоводческих энергетических хозяйствах деревья имеют более густую посадку и короткий период оборота (менее 20 лет в отличие от 30 — 60 лет на обычных плантациях). Особое внимание уделяется выбору участка для плантации и подбору сортов быстрорастущих деревьев (ива, тополь, лозняк). Используются такие быстрорастущие растения, как подсолнечник, садовая мальва, сахарная свёкла, тростник, водоросли.
Получение биогаза из отходов сельскохозяйственного производства широко применяется в Индии и Китае, который намного опередил все страны по числу биогазовых установок-более пяти миллионов. Использование биогазовых технологий для переработки органики может ежегодно давать дополнительные 100 миллионов тонн условного топлива. Попутно можно получить 150 миллионов тонн высокоэффективных удобрений, что позволило бы существенно сократить энергоёмкое производство минеральных удобрений._ Биогаз может стать конкурентом бензина как экологически более чистое горючее. Чтобы обеспечить горючим автомобильный транспорт, в Швеции предполагается построить возле крупных и средних городов установки, которые использовали бы органические отходы скотобоен, промышленных предприятий, кафе и ресторанов, домашних хозяйств, солому и прочую органику. Все это с помощью особых микроорганизмов может превращаться в биогаз.
В Швеции применяют экологически более чистое дизельное топливо, производимое из рапса. Спрос настолько велик, что недостающее количество рапса закупают в Дании.
Как альтернатива моторным топливам все чаще используют метан и метанол угольных и углеводородных месторождений. В «метанольных» выхлопных газах в пять раз меньше диоксида углерода; отсутствуют сажа и токсичные вещества за исключением формальдегида. Главным недостатком метанола является низкое энергосодержание в единице объёма, примерно в два раза меньше, чем в бензине или дизельном топливе, поэтому топливный бак для метанола должен быть в два раза больше и тяжелее. Преимущества метанола- высокое октановое число и низкие потери при сгорании, что позволит кардинально изменить систему охлаждения двигателя, практически отказавшись от радиатора и вентилятора. Спрос на метанол откроет новый рынок сбыта для угля, добыча которого на ряде шахт сейчас признана нерентабельной, и будет способствовать экономическому росту угледобывающих районов.
Кстати, поданным ВОЗ, количество избыточной энергии, накопленной в виде жировых отложений одними лишь американцами, составляет астрономическую цифру. Её хватило бы для того, чтобы снабжать электроэнергией в течение года такие огромные города, как Бостон, Чикаго, Сан-Франциско и Вашингтон вместе взятые. Это эквивалентно 1,3 миллиарда галлонов бензина, необходимого для работы 900 тысяч автомашин на такой же период.