АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ВИДЫ ЭНЕРГЕТИКИ

АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ВИДЫ ЭНЕРГЕТИКИ

Сидорчук Н.Р. – студент II курса

Лелявин А.В. – руководитель, преподаватель дисциплин общеобразовательного цикла

ГБОУ СПО ЛНР «Луганский колледж технологий торговых процессов и кулинарного мастерства»

г. Луганск, vpu47@yandex.ru

Введение. Как показывает жизнь в последнее время ощущается острый дефицит традиционных (невозобновляемых) источников энергии. К невозобновляемым источникам относятся нефть, природный газ и уголь. В принципе к невозобновляемым можно отнести и атомную энергетику. Ресурсы нашей планеты не бесконечны. Рано или поздно они закончатся. Влияние не в лучшую сторону на экологию, выработка и истощение природных ресурсов приводит к вопросу о том, как получать тепло и электричество из источников, которые могут возобновляться.

В связи с этим перед человечеством встал вопрос о том, как более масштабно использовать возобновляемые (или альтернативные) виды энергоресурсов.

Основная часть. Альтернативные источники энергии – это экологически чистые, возобновляемые ресурсы, при преобразовании которых, человек получает электрическую и тепловую энергию, используемую для своих нужд. Сюда относятся энергии ветра и солнца, воды рек и морей, тепло поверхности земли, а также так называемое биотопливо, которое получают из биологической массы животного и растительного происхождения. Такаю энергия ещё называют регенеративной или «зелёной».

Вот и хотелось бы выяснить какие бывают виды энергии, каковы их преимущества и недостатки.

1. Энергия света.

Один из видов альтернативных источников энергии, обладающий большими мощностями и резервами. Преобразуют её в электричество с помощью солнечных батарей.

Преимущества: практически не загрязняет окружающую среду, нулевая стоимость, энергии, которую солнце посылает на Землю за один день хватит всей планете на целый год.

Недостатки: зависимость от погоды и времени суток. Дорогие конструкции, которые необходимо обслуживать, утилизировать сами фотоэлементы, в которых содержатся ядовитые вещества (свинец, галлий, мышьяк), а также аккумуляторные батареи, которые непременно используются вместе с солнечными батареями. Солнечные электростанции занимают очень большие площади.

2. Ветровая энергия. 

Современные ветрогенераторы вырабатывают электроэнергию за счет энергии ветра. Они преобразуют эту энергию в электрическую, тепловую и механическую энергию.

Преимущества: резервов энергии ветра в 100 раз больше запасов энергии всех рек на планете. Сама энергия по сути бесплатная.

Недостатки: ветровую энергию невозможно контролировать (сила ветра непостоянна, что особенно наглядно было летом 2021 года в районе Северного моря). Ветроустановки также могут создавать радиопомехи и влиять на климат, забирая часть кинетической энергии ветра. Они влияют на экологию района установления, являются причиной покидания традиционных мест обитания животными. Ну и не забываем, что утилизация выработавших свой ресурс установок также не бесплатна и загрязняет окружающую среду.

3. Энергия воды.

Эту энергию можно поделить на такие виды:

а) Гидроэнергия.

Самый распространенный из видов альтернативной энергии. Для преобразования движения воды в электричество на реках ставят гидроэлектростанции (ГЭС) с плотинами и водохранилищами. Плотины необходимы для того, чтобы получит определённый напор воды – именно он заставляет двигаться лопасти гидротурбины, которая приводит в действие электрогенераторы.

Преимущества: малая себестоимость энергии. Имеется возможность контроля выработки электричества, используя разные режимы мощности турбины.

Недостатки: ГЭС можно ставить только на полноводных реках с сильным потоком, они не должны пересыхать. Плотины занимают большие площади, чаще всего плодородных земель, нарушают экологию окружающего пространства.

б) Волновая энергетика.

Это энергия морских волн. Она преобразуется в электрическую при помощи волновых электростанций. Эти станции передают по кабелю на сушу кинетическую энергию морских или океанических волн, где она впоследствии на специальных станциях преобразуется в электричество.

Преимущества: экологически чистая, малая себестоимость энергии.

Недостатки: системы также достаточно дороги, нужен достаточно удобный выход к воде, который есть не у каждой страны.

в) Энергия приливов и отливов.

Получают такую энергию за счёт естественного подъёма и спада уровня воды вследствие приливов и отливов. Для генерации электричества строят дамбы, приливные станции на которых ставят турбины.

Преимущества: экологически чистая, малая себестоимость энергии. Этот источник хорошо предсказуем по сравнению с другими, т.к. приливы и отливы хорошо изучены.

Недостатки: для таких электростанции необходим соответствующий рельеф берега, а перепад высоты подъема воды должен быть не меньше 5 метров.  В глобальном производстве электроэнергии доля таких станций мала. При этом приливные циклы часто не соответствуют норме потребления электричества.

г) Энергия температурного градиента (гидротермальная энергия).

Как известно температура морской воды на поверхности и в глубине океана различна. Используя эту разницу и получают электроэнергию.

В связи с недавним началом освоения и малой распространенностью говорить о преимуществах и недостатках пока раною также, как и в случае со следующим видом энергии.

д) Энергия жидкостной диффузии.

Это достаточно новый вид альтернативной энергии. Осмотическая электростанция, которую устанавливают в устье реки, контролирует смешение солёной и пресной воды и извлекает энергию из энтропии жидкостей.

Выравнивание концентрации солей создаёт избыточное давление, которое и заставляет вращаться гидротурбину.

4. Геотермальная энергия.

Это внутренняя энергия Земли – горячая вода и пар. Геотермальные станции строят в районах вулканической активности, где вода находится у поверхности или добраться до неё можно пробурив скважину (обычно от 3 до 10 км.).

Преимущества: имеет очень большой ресурс, практически неисчерпаем, не разрушает экосистему.

Недостатки: ограниченные районы получения, причём сейсмически нестабильные, высокая себестоимость, выбросы в атмосферу углекислого газа, сероводорода и сопутствующих горючих газов, а значит высокая пожароопасность, угроза температуре Земли.

5. Биоэнергия (биомассовая энергия).

При естественном гниении биомассы, состоящей из навоза, умерших организмов и растения, выделяется биогаз содержащий высокий процент метана, который и используется для обогрева, выработки электроэнергии и пр.

Преимущества: малая стоимость, получается за счет утилизации биоотходов, в результате переработки влажного навоза для получения энергии, имеем сухой остаток, который является прекрасным удобрением для полей.

Выводы. Как мы видим, альтернативы возобновляемым источникам нет. Не за горами то время, когда человечество полностью перейдет на их использование. Хотя бы просто потому, что будут выработаны все исчерпаемые ресурсы. Хочется надеяться, что к этому времени ученые найдут новые источники энергии.

А пока нам нужно учиться использовать все преимущества альтернативной энергетики, в частности то, что у неё есть:

• Доступность – не обязательно иметь нефтяные или газовые месторождения. Но нужно уточнить, что это не для всех видов. Страны, не имеющие выхода к морю не смогут использовать волновую энергию, а находящиеся не в вулканических районах - геотермальную.

• Экологичность – при получении тепла и электричества отсутствуют вредные выбросы в окружающее пространство.

• Экономия – энергия, полученная от альтернативных источников, имеет низкую себестоимость.

Но с другой стороны не забывать и о проблемах и недостатках:

• Значительные затраты на этапе строительства и обслуживания – оборудование и расходные материалы достаточно дороги. Этого повышает итоговую цен электроэнергии, поэтому она не всегда оправдана экономически.
• Зависимость от внешних факторов: невозможно контролировать силу и направление ветра, уровень приливов и отливов, а получение солнечной энергии сильно зависит от географического положения страны.
• Достаточно низкий КПД и малая мощность установок (за исключением ГЭС). Вырабатываемой мощности не всегда хватает для соответствующего уровня потребления.
• Влияние на климат. Ажиотажный спрос на биотопливо привёл к сокращению посевных площадей для продовольственных культур, а плотины для ГЭС оказали влияние на работу рыбных хозяйств.

Литература

1. М.В.Голицын, А.М.Голицын, Н.В.Пронина. «Альтернативные энергоносители». Изд. Наука, Москва, 2004 г.,
2. Как альтернативные источники энергии помогают получать тепло и электричество. Информационный материал [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://invlab.ru/texnologii/alternativnaya-energiya
3. Е.Висенс. Виды альтернативной энергетики. Информационный материал [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://ria.ru/20091113/193404769.html
4. Е.Вахидов. Что такое альтернативные источники энергии: виды, выгода и перспективы развития. Информационный материал [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://housechief.ru/chto-takoe-alternativnye-istochniki-ehnergii.html 
5. А.Андриевская. «Зеленый» курс: какое будущее ждет альтернативные источники энергии. Информационный материал [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://trends.rbc.ru/trends/green/609e76449a7947f4755ac9dc 
6. Панич А. Альтернативные источники энергии [Электронный ресурс] - http://www.nestor.minsk.by/sn/2003/21/sn32118.html