Альтернативная энергетика
Альтернати́вная энерге́тика— совокупность перспективных способов получения, хранения, передачи и использованияэнергиииз источников (как правило,возобновляемых), которые используются не так широко, как традиционные, однако представляют интерес из-за выгодности их использования при, как правило, низком риске причинения вредаокружающей среде.Также в большинстве случаев альтернативные источники энергии более локализованы и в связке с традиционными энергоресурсами обеспечивают более высокий уровеньэнергетической безопасности.
Направления альтернативной энергетики
[править|править код]Альтернативные источники энергии
[править|править код]Основным направлением альтернативнойэнергетикиявляется поиск и использование альтернативных (нетрадиционных) источников энергии. Источники энергии— «встречающиеся в природе вещества и процессы, которые позволяют человеку получить необходимую для существования энергию»[2]. Альтернативный источник энергииявляетсявозобновляемым ресурсом,он заменяет собой традиционные источники энергии, функционирующие нанефти,добываемомприродном газеиугле,которые при сгорании выделяют в атмосферууглекислый газ,способствующий роступарникового эффектаиглобальному потеплению.Причина поиска альтернативных источников энергии — потребность получать её из возобновляемых или практически неисчерпаемых природных ресурсов и явлений. Так же во внимание может браться экологичность и экономичность.
Классификация источников
[править|править код]| Способ использования | Энергия, используемая человеком | Первоначальный природный источник |
|---|---|---|
| Солнечные электростанции | Электромагнитное излучениеСолнца | Солнечный ядерный синтез |
| Ветряные электростанции | Кинетическая энергия ветра | Солнечный ядерный синтез,
Движения Земли и Луны |
| Традиционные ГЭС
Малые ГЭС |
Движение воды в реках | Солнечный ядерный синтез |
| Приливные электростанции | Движение воды в океанах и морях | Движения Земли и Луны |
| Волновые электростанции | Энергия волн морей и океанов | Солнечный ядерный синтез,
Движения Земли и Луны |
| Геотермальные станции | Тепловаяэнергия горячих источников планеты | Внутренняя энергия Земли |
| Сжигание ископаемого топлива | Химическая энергияископаемоготоплива | Солнечный ядерный синтез в прошлом. |
Сжигание возобновляемого топлива
|
Химическая энергия возобновляемоготоплива | Солнечный ядерный синтез |
| Атомные электростанции | Тепло, выделяемое при ядерном распаде | Ядерный распад |
- Зелёным шрифтомобозначены нетрадиционные способы использования энергии.
- Зелёным цветом залитывозобновляемые источники энергии.
Ветроэнергетика
[править|править код]В последнее время многие страны расширяют использованиеветроэнергетических установок(ВЭУ). Больше всего их используют в странах Западной Европы (Дания,ФРГ,Великобритания,Нидерланды), вСША,вИндии,Китае.
Согласно Ассоциации ветроэнергетики Европы (WindEurope), по результатам 2019 года, в Европе лидерами в ветроэнергетике стали Дания (48 % электричества из ветра),Ирландия(33 %),Португалия(27 %),Германия(26 %) иВеликобритания(22 %)[3].
- Автономныеветрогенераторы
- Ветрогенераторы, работающие параллельно с сетью
Биотопливо
[править|править код]- Жидкое:Биодизель,биоэтанол.
- Твёрдое: древесные отходы ибиомасса(щепа,гранулы(топливные пеллеты) из древесины, лузги,соломыи т. п.,топливные брикеты)
- Газообразное:биогаз,синтез-газ.
Гелиоэнергетика
[править|править код]Солнечные электростанции(СЭС) работают более чем в 80 странах.
- Солнечный коллектор,в том числеСолнечный водонагреватель,используется как для нагрева воды для отопления, так и для производства электроэнергии.
- Энергетическая башня,совмещает солнечную и ветроэнергетику. Есть два варианта. Первый — охлаждение нагретого солнцем воздуха на высоте нескольких сотен метров и преобразованиекинетической энергиинисходящих потоков воздуха в электроэнергию. Второй — нагревание солнцем почвы и воздуха в очень большом парнике и преобразование кинетической энергии восходящего потока воздуха в электроэнергию.
- Фотоэлектрические элементы
- Наноантенны
Альтернативнаягидроэнергетика
[править|править код]
«Ocean 160»
- Приливные электростанции(ПЭС) пока имеются лишь в нескольких странах —Франции,Великобритании,Канаде,России,Индии,Китае,Южной Корее,Норвегии
- Волновые электростанции.
- Мини и микро ГЭС(устанавливаются в основном на малых реках).
- Энергия температурного градиента морской воды
- Аэро ГЭС (конденсациявлаги из атмосферы, в том числе из облаков)[4][5]— работают опытные установки[6].
Используется как для нагрева воды для отопления, так и для производства электроэнергии. Нагеотермальных электростанцияхвырабатывают немалую часть электроэнергии в странахЦентральной Америки,на Филиппинах, вИсландии;Исландия также являет собой пример страны, где термальные воды широко используются для обогрева, отопления.
- Тепловые электростанции(принцип отбора высокотемпературных грунтовых вод и использования их в цикле)
- Грунтовые теплообменники (принцип отбора тепла от грунта посредством теплообмена)
Мускульная сила человека
[править|править код]Хотя мускульная сила является самым древним источником энергии, и человек всегда стремился заменить её чем-то другим, в настоящее время она продолжает использоваться для транспортных средств на мускульной тяге —велосипед,самокат, веломобиль и т. п.
Грозовая энергетика — это способ использования энергии путём поимки и перенаправления энергиимолнийвэлектросеть.Компания Alternative Energy Holdings в 2006 году объявила о создании прототипа модели, которая может использовать энергию молнии. Предполагалось, что эта энергия окажется значительно дешевле энергии, полученной с помощью современных источников, и срок окупаемости установки составит от 4 до7 лет[7][8].Но для эффективной работы нужны установки большой площади в местах грозовой активности с мощными преобразователями и конденсаторами больших размеров, которые на 2023 год не производятся[9][неавторитетный источник].
Синтез более тяжёлых атомных ядер из более лёгких с целью получения энергии, который носит управляемый характер. До сих пор не применяется.
Получение электроэнергии в фотоэлектрических элементах, расположенных на околоземной орбите или наЛуне.Электроэнергиябудет передаваться на Землю в форме микроволнового излучения[10]. Может способствовать глобальному потеплению. До сих пор не применяется.
Направления альтернативной энергетики помимо использования нетрадиционных источников энергии
[править|править код]Новая тенденция в энергетике, связанная с производством тепловой и электрической энергии.
На сегодняшний день дляпроизводства водородатребуется больше энергии, чем возможно получить при его использовании, поэтому считать его источником энергии нельзя. Он является лишь средством хранения и доставки энергии.
- Водородные двигатели (для получениямеханической энергии)
- Топливные элементы(для получения электричества)
- Биоводород
Согласно оценке HydrogenCouncil (ассоциация крупных международных компаний, куда входятTotal,Toyota,BP, Shell и другие, в основном европейские и японские, корпорации), в 2050 году доля водорода в потреблении энергии составит 18 %.
Криоэнергетика — это способ аккумулирования избыточной энергии посредствомсжижения воздуха.
В промышленной зоне Слау построена первая в мире 300-киловаттнаякриогенная аккумулирующая электростанция[англ.][11].
В феврале 2011 года от Highview Power Storage отсоединилсястартапDearman Engine, занимающийся разработкой криогенных двигателей [12].
В ВМФ Швеции субмарины типа «Готланд» стали первыми серийными лодками сдвигателями Стирлинга,которые позволяют им находиться под водой непрерывно до 20 суток. В настоящее время все подводные лодки ВМС Швеции оснащены двигателями Стирлинга, а шведские кораблестроители уже хорошо отработали технологию оснащения этими двигателями подводных лодок, путём врезания дополнительного отсека, в котором и размещается новая двигательная установка. Двигатели работающие нажидком кислороде,который используется в дальнейшем для дыхания, имеют очень низкий уровень шума.
Гравитационная энергетика — аккумулирование избыточной энергии посредством запасания её в видепотенциальной энергиигравитационного поля.
Компания Energy Vault разработала проектгравитационной аккумулирующей электростанции,представляющей собой подъёмный кран с шестью стрелами, электродвигатели которого работают как электрогенераторы при спуске блоков, и поставленные друг на друга блоки. Когда в электросеть поступает избыточная энергия, она тратится на поднятие блоков. А в часы-пик, при спуске блоков кранами, энергия возвращается в сеть[13].
Перспективы
[править|править код]Перспективы использования возобновляемых источников энергии связаны с ихэкологическойчистотой, низкой стоимостью эксплуатации и ожидаемым топливнымдефицитомв традиционной энергетике.
Евросоюзв рамках «Стратегии 2030» (основных направлений политики в области климата и энергетики) планирует увеличить к 2030 году долю возобновляемой энергетики в конечном потреблении до 32%[14].Весь рынок возобновляемой энергии оценивают на 2024 год в 4,24 тераватт и, по прогнозам, достигнет 5,98 тераватт к 2029 году, со среднегодовым ростом в 7,09%[15].
По оценкамМЭА,для достижения нулевого суммарного выброса углекислого газа к 2050 г. с целью предотвращения потепления на Земле более чем на 1,5 градуса по Цельсию, две трети всей энергии и 90% электроэнергии на планете будет производить зелёная энергетика. К 2030 году развитие зеленой энергетики позволит создать 14 миллионов новых рабочих мест[16][17].
Инвестиции
[править|править код] | Информация в этом разделеустарела. |
Согласно отчёту ООН, в2008 годуво всём мире былоинвестировано$140 млрд в проекты, связанные с альтернативной энергетикой, тогда как в добычу угля и нефти было инвестировано $110 млрд.
Во всём мире в 2008 году инвестировали $51,8 млрд в ветроэнергетику, $33,5 млрд в солнечную энергетику и $16,9 млрд в биотопливо. Страны Европы в 2008 году инвестировали в альтернативную энергетику $50 млрд, страны Америки — $30 млрд,Китай— $15,6 млрд,Индия— $4,1 млрд[18].
В 2018 году инвестиции в сектор возобновляемой энергетики достигли показателя $288,9 млрд. На глобальном уровнесолнечная энергетикапо-прежнему осталась основным направлением инвестиций с показателем $139,7 млрд в 2018 году (сокращение на 22 %). Инвестиции в сферу ветроэнергетики в 2018 году увеличились на 2 % и достигли показателя в $134,1 млрд. На остальные секторы пришёлся значительно меньший объём инвестиций, хотя инвестиции в биоэнергетику и производство энергии путём сжигания отходов увеличились на 54 % и составили $8,7 млрд[19].
Распространение
[править|править код]Согласно даннымBP,в 2019 году доля альтернативных возобновляемых источников энергии (без ГЭС) составила 10,8 % в мировой генерации электричества, впервые обойдяатомную энергиюпо этому показателю[20].По состоянию на 2020 год суммарная мироваяустановленная мощностьвозобновляемой энергии (без гидроэнергетики) 1 668ГВт.На 2020 год суммарная мировая установленная мощность солнечной энергетики достигает 760 ГВт[21].На 2020 год суммарная мировая установленная мощность ветроэнергетики достигает 743 ГВт[21].На 2020 год суммарная мировая установленная мощность биоэнергетики достигает 145 ГВт[21].На 2020 год суммарная мировая установленная мощность геотермальной энергетики 14,1 ГВт[21].
В первичной энергии (общем энергобалансе) доля альтернативной энергетики выросла до 5 %, поднявшись с 4,5 % в 2018 году и также обойдя атомную энергию.
По состоянию на 2017 год альтернативные источники энергии выработали 9,6 % электроэнергии в США, включая 6,3 % из ветровых и 1,3 % из солнечных электростанций.
За первую половину2020 годав Германииальтернативные источники энергии выработали рекордные 52 % электричества. Ветер занял первое место среди источников электроэнергии, выработав 30,6 % электричества, а солнце дало 11,4 %[22].
См. также
[править|править код]Ссылки
[править|править код]Литература
[править|править код]- Нетрадиционная энергетика/ С. В. Алексеенко //Большая российская энциклопедия:[в 35 т.]/ гл. ред.Ю. С. Осипов.—М.:Большая российская энциклопедия, 2004—2017.
Примечания
[править|править код]- ↑World gross electricity production, by source, 2019 – Charts – Data & Statistics - IEA.Дата обращения: 13 августа 2021.Архивировано13 августа 2021 года.
- ↑Источники энергии// Научно-технический энциклопедический словарь.Научно-технический энциклопедический словарь
- ↑Wind energy in Europe. 2020/p. 19.Дата обращения: 3 августа 2020.Архивировано21 февраля 2021 года.
- ↑Air Hydro Electric Station (AirHES, АэроГЭС).Дата обращения: 29 мая 2022.Архивировано28 марта 2022 года.
- ↑Передача об АэроГЭСАрхивная копияот 28 марта 2022 наWayback MachineнаНТВ
- ↑Публикация об Аэро ГЭСАрхивная копияот 18 октября 2012 наWayback Machine//Мембрана
- ↑Молниевая ферма поймает энергию небесных разрядовАрхивная копияот 23 февраля 2011 наWayback Machinemembrana.ru
- ↑Холдинг альтернативной энергетики объявляет о развитии грозовой энергетикиАрхивировано5 июня 2014 года.
- ↑Электричество из молнии, топливо из бактерий и другие идеи, время которых пока не пришло.Энергия. Журнал об энергетике.Дата обращения: 1 июля 2024.Архивировано8 декабря 2023 года.
- ↑Японские компании запустят солнечную электростанцию в космосАрхивная копияот 22 сентября 2009 наWayback Machine.
- ↑Официальный сайт компании «Highview Power Storage».Дата обращения: 23 ноября 2018.Архивировано20 ноября 2018 года.
- ↑Официальный сайт стартапа «Dearman Engine».Дата обращения: 23 ноября 2018.Архивировано26 ноября 2018 года.
- ↑Официальный сайт компании «Energy Vault».Дата обращения: 25 ноября 2018.Архивировано19 ноября 2018 года.
- ↑Стратегия Европейского союза в области использования возобновляемых источников энергии.Cyberleninka.Дата обращения: 1 июля 2024.Архивировано1 июля 2024 года.
- ↑Размер рынка возобновляемых источников энергии Source: https://www.mordorintelligence.com/ru/industry-reports/global-renewable-energy-market-industry.MordorIntelligence.Дата обращения: 1 июля 2024.Архивировано1 июля 2024 года.
- ↑Deutsche Welle.МЭА: Новые месторождения нефти и газа человечеству больше не понадобятся.DW.COM (18 мая 2021). Дата обращения: 18 мая 2021.Архивировано18 мая 2021 года.
- ↑Net Zero by 2050. A Roadmap for the Global Energy Sector.Дата обращения: 20 мая 2021.Архивировано20 мая 2021 года.
- ↑Green energy overtakes fossil fuel investment, says UN
- ↑В 2018 году инвестиции в сектор возобновляемой энергетики значительно превысили инвестиции в отрасль ископаемых видов топлива.ООН. Программа по окружающей среде.Дата обращения: 1 июля 2024.Архивировано5 июля 2021 года.{{подст:нет в источнике}}
- ↑Архивированная копия.Дата обращения: 13 августа 2021.Архивировано15 августа 2021 года.
- ↑1234Архивированная копия.Дата обращения: 12 августа 2021.Архивировано15 июня 2021 года.
- ↑Nettostromerzeugung im 1. Halbjahr 2020: Rekordanteil erneuerbarer Energien von 55,8 Prozent - Fraunhofer ISE(нем.).Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE.Дата обращения: 28 июля 2020.Архивировано29 июля 2020 года.
 | Для улучшения этой статьижелательно:
|
| Общее | |
|---|---|
| Глобальные экологические проблемы |
|
| Экологическое право |
|
| Экологическая политика иэкономика |
|
| Альтернативная энергетика | |
| Акции | |
| Моделирование экологии | |
 |
|---|