Энергия воды как альтернативный источник энергии: Ошибка 404. Запрашиваемая страница не найдена

Альтернативные источники энергии: что надо знать

«Зеленую» энергию выбирают страны, города, компании и граждане. Рассказываем, как возобновляемые источники переходят из категории альтернативных в основные, как они развиваются в России и мире и какое будущее их ждет

Что такое альтернативные источники энергии

Возобновляемую энергию получают из устойчивых источников, таких как гидроэнергия, энергия ветра, солнечная энергия, геотермальная энергия, биомасса и энергия приливов и отливов. В отличие от ископаемых видов топлива — например, нефти, природного газа, угля и урановой руды, эти источники энергии не истощаются, поэтому их называют возобновляемыми. Только за 2019 год по всему миру установлено объектов возобновляемых источников энергии (ВИЭ) общей мощностью 200 ГВт.

Доля источников энергии в мировом потреблении (Фото: REN21)

Полная версия отчета Renewables 2020 в формате PDF (см. стр. 32)

Виды альтернативных источников энергии

1. Солнечная энергия

Солнце — главный источник энергии на Земле, ведь около 173 ПВт (или 173 млн ГВт) солнечной энергии попадает на нашу планету ежегодно, а это более чем в 10 тыс. раз превышает общемировые потребности в энергии. Фотоэлектрические модули на крыше или на открытых территориях преобразуют солнечный свет в электрическую энергию с помощью полупроводников — в основном, кремния. Солнечные коллекторы вырабатывают тепло для отопления и производства горячей воды, а также для кондиционирования воздуха.

Солнечные панели могут вырабатывать энергию и в пасмурную погоду, и даже в снегопад. Для наибольшей эффективности их стоит устанавливать под определенным углом — чем дальше от экватора, тем больше угол установки панелей.

2. Энергия ветра

Использование ветра в качестве движущей силы — давняя традиция. Ветряные мельницы использовались для помола муки, лесопильных работ) и в качестве насосной или водоподъемной станции. Современные ветрогенераторы вырабатывают электроэнергию за счет энергии ветра. Сначала они превращают кинетическую энергию ветра в механическую энергию ротора, а затем в электрическую энергию.

Ветроэнергетика является одной из самых быстроразвивающихся технологий возобновляемой энергетики. По последним данным IRENA, за последние два десятилетия мировые мощности по производству энергии ветра на суше и на море выросли почти в 75 раз — с 7,5 ГВт в 1997 году до примерно 564 ГВт к 2018 году.

3. Энергия воды

Еще в древнем Египте и Римской империи энергия воды использовалась для привода рабочих машин, в том числе мельниц. В средние века водяные мельницы применялись в Европе на лесопильных и целлюлозно-бумажных предприятиях. С конца XIX века энергию воды активно используют для получения электроэнергии.

4. Геотермальная энергия

Геотермальная энергия использует тепло Земли для производства электричества. Температура недр позволяет нагревать верхние слои Земли и подземные водоемы. Извлекают геотермальную энергию грунта с помощью мелких скважин — это не требует больших капиталовложений. Особенно эффективна в регионах, где горячие источники расположены недалеко к поверхности земной коры.

5. Биоэнергетика

Биоэнергетика универсальна. Тепло, электричество и топливо могут производиться из твердой, жидкой и газообразной биомассы. При этом в качестве возобновляемого сырья используются отходы растительного и животного происхождения.

6. Энергия приливов и отливов

Приливы и волны — еще один способ получения энергии. Они заставляют вращаться генератор, который и отвечает за выработку электричества. Таким образом для получения электроэнергии волновые электростанции используют гидродинамическую энергию, то есть энергию, перепад давления и разницу температур у морских волн. Исследования в этой области еще ведутся, но специалисты уже подсчитали — только побережье Европы может ежегодно генерировать энергии в объеме более 280 ТВт·ч, что составляет половину энергопотребления Германии.

Как разные страны мира выполняют планы по энергопереходу

Страны по всему миру поставили себе амбициозные задачи по переходу на возобновляемую энергию. Цели стали частью и Парижского соглашения — к 2030 году решения с нулевым выбросом углерода могут быть конкурентоспособными в секторах, на которые приходится более 70% глобальных выбросов. Сделать это планируется за счет энергетического перехода — процесса замены угольной экономики возобновляемой энергетикой. В 2020 году, несмотря на пандемию и экономическую рецессию, многие города, страны и компании продолжали объявлять или осуществлять планы по декарбонизации.

Ожидается, что в 2021 году Индия внесет самый большой вклад в развитие возобновляемой энергетики. Здесь планируют запустить ряд ветряных и солнечных проектов.

В Евросоюзе также прогнозируется скачок в приросте мощностей в 2021 году. Здесь даже в условиях пандемии не забывают о Green Deal — крупнейшей в истории ЕС коррекции экономического курса. Цель проекта — сформировать в ЕС углеродно-нейтральное пространство к 2030 году. Для этого планируется сократить на 40% объем выбросов парниковых газов от уровня 1990 года и увеличить долю энергии из возобновляемых источников до 32% в общей структуре энергопотребления. Как посчитала Еврокомиссия, достичь этих задач можно будет с помощью ежегодных инвестиций в размере €260 млрд. Доля ВИЭ в энергосистеме ЕС также постоянно растет. Так, около 40% электроэнергии в первом полугодии 2020 года в ЕС было произведено из возобновляемых источников.

Пока же в лидерах инвестиций в развитие возобновляемой энергетики — Китай, США, Япония и Великобритания. С тех пор, как BloombergNEF начал отслеживать эти данные, глобальные инвестиции в ветровую и солнечную энергетику, биотопливо, биомассу и отходы, малую гидроэлектроэнергетику увеличились почти на порядок. В годовом выражении вложения в чистую энергию выросли с $33 млрд до более чем $300 млрд за 20 лет.

Китай за десять лет стал главным производителем оборудования для возобновляемой энергетики. В первую очередь, речь идет о солнечных панелях. Семь из десяти крупнейших мировых производителей солнечных батарей — это китайские компании. В целом развитие технологий удешевило стоимость строительства новых объектов ВИЭ. Это приближает планы Китая стать углеродно нейтральным к 2060 году.

Ставка на солнце и уголь: два лица энергетики Китая

Серьезных шагов в сторону энергоперехода ожидают и от президента США Джо Байдена. Он не только вернул страну в Парижское соглашение, но и заявил о том, что намерен добиться чистых выбросов парниковых газов и перехода на 100% экологичной энергии к 2050 году.

Также к 2050 году планируют использовать только ВИЭ Япония, Южная Корея, Новая Зеландия и Великобритания. Прошедший 2020 год уже стал самым экологичным для энергосистемы Великобритании со времен промышленной революции. Страна целых 67 дней смогла обходиться без угля. От традиционных источников энергии Британия планирует отказаться уже к 2025 году.

Активно развиваются ВИЭ в Испании — по прогнозам, сектор только солнечной энергетики в стране будет расти примерно вдвое быстрее, чем в Германии.

В 2020 году Шотландия получила 97% электроэнергии из возобновляемых источников. С помощью произведенной «зеленой» энергии получилось обеспечить электронужды более чем 7 млн домохозяйств. Шотландия планирует стать углеродной нейтральной уже к 2030 году.

Этот же год выбран временем полного отказа от традиционной энергетики для Австрии, а Саудовская Аравия запланировала к 2030 году получать 50% электроэнергии от ВИЭ.

Национальные цели по доле ВИЭ среди источников энергии (Фото: REN21)

Полная версия отчета Renewables 2020 в формате PDF (см. стр. 57)

Геотермальная энергия в Рейкьявике и солнечные батареи для Берлина

Отдельные города по всему миру также стремятся стать климатически нейтральными. По данным CDP, из более чем 570 городов мира, по которым ведется статистика, более 100 получают по крайней мере 70% электроэнергии из возобновляемых источников — энергии воды, геотермальной, солнечной и ветровой энергии.

В списке присутствуют такие города, как Окленд, Найроби, Осло, Сиэтл, Ванкувер, Рейкьявик, Порту, Базель, Богота и другие.

Например, Берлингтон (штат Вермонт, США) уже получает 100% электроэнергии от ветра, солнца, воды и биомассы. Вся электроэнергия Рейкьявика производится за счет гидроэлектростанций и геотермальных источников. К 2040 году весь общественный и личный транспорт столицы должен стать свободным от ископаемого топлива.

100% энергии из возобновляемых источников для швейцарского Базеля обеспечивает собственная энергоснабжающая компания. Большая часть электроэнергии поступает от гидроэнергетики и 10% — от ветра. В мае 2017 года Швейцария проголосовала за постепенный отказ от атомной энергетики в пользу ВИЭ.

Мировые столицы также не остаются в стороне. Например, Сенат Берлина утвердил план мероприятий по развитию солнечной энергетики в столице Германии «Masterplan Solarcity». В соответствии с общей стратегией развития города Берлин должен стать климатически нейтральным к 2050 году. В конце 2018 года в Берлине работали солнечных электростанций, которые покрывали 0,7% потребления электроэнергии, к 2050 году 25% энергопотребления города будут обеспечиваться за счет солнечной энергетики.

«Мы продвигаем расширение возобновляемых источников энергии в Берлине. Сейчас на рассмотрении Сената столицы находятся два законопроекта. Закон о солнечной энергии обязывает владельцев частных домов устанавливать солнечные системы на крышах. Законопроект Администрации по окружающей среде и климату сделает использование солнечной энергии в общественных зданиях обязательным уже в 2023 году. Это радикально сократит выбросы CO₂ в Берлине», — рассказала руководитель фракции «Зеленые» в берлинском Сенате Зильке Гебель.

Как бизнес формирует положительный имидж, инвестируя в ВИЭ

Компании по всему миру также создают стратегии и определяют «зеленые» цели, которых они хотят достичь в течение определенного периода времени. Появилось осознание: нужно действовать ответственно и подавать экологичный пример потребителям. Конечно, использование ВИЭ может не только помочь в формировании положительного имиджа для компаний, но и снизить затраты на электроэнергию.

Полная версия отчета Renewables 2019 в формате PDF (см. стр. 47)

Так, новые серверы Facebook, а также компания General Motors будут получать энергию от солнечной электростанции. Ее строят в штате Кентукки в рамках масштабной программы Green Invest.

IKEA запланировала производить больше электроэнергии на основе возобновляемых источников, чем она потребляет, к 2030 году. В 14 странах на магазинах размещены 920 тыс. солнечных панелей, а также более 530 ветряных турбин. Ingka, материнская компания IKEA, инвестировала около $2,8 млрд в различные проекты ВИЭ и стала владельцем 1,7 ГВт мощностей. Она также продолжит вкладывать средства в строительство ветропарков и солнечных электростанций.

Химический концерн BASF будет постепенно переходить на возобновляемые источники энергии, а также планирует инвестировать в ветропарки.

Компания Intel получает энергию от ветра, солнца, воды и биомассы. С 2012 года Intel инвестировал $185 млн в 2 000 проектов по энергосбережению, а 100% электроэнергии, потребляемой корпорацией в США и ЕС, поступает из ВИЭ.

Apple также ставит перед собой цель стать углеродно нейтральной. Она приобрела несколько солнечных ферм, обеспечивая устойчивую энергию для своих центров обработки данных. С 2018 года все розничные магазины, офисы и центры обработки данных Apple работают на 100% возобновляемой энергии.

Microsoft ежегодно использует более 1,3 млрд. кВт·ч «зеленой» энергии при разработке ПО, работы центров обработки данных и производства. Компания обязалась сократить выбросы углекислого газа на 75% к 2030 году.

Альтернативная энергетика: солнце, воздух и вода

Постоянно повышающаяся потребность в энергии, новые, крайне прожорливые потребители электричества – гигантские дата-центры и электромобили для массового рынка – вынуждают человечество искать альтернативные источники энергии. Важно, чтобы они были не только высоко эффективными, но и экологически чистыми.

Отрасли нетрадиционной энергетики

К традиционным источникам электроэнергия относятся тепловые (уголь, газ, мазут), гидро- и атомные электростанции. Причем относительно «зелеными» считается лишь третий тип электростанций, тогда как два первых наносят ощутимый вред атмосфере и гидросфере соответственно.

Экологически чистые (опять-таки, относительно) солнечные, ветровые и геотермальные электростанции в ряде стран мира вырабатывают до половины электричества, но их до сих пор называют альтернативными. Кроме того, существует альтернативная гидроэнергетика, подразумевающая волновые, приливные и водопадные электростанции.

Самой же неоднозначной отраслью альтернативной энергетики является, пожалуй, биотопливо. На фоне вероятного глобального продовольственного кризиса засевать плодородные земли культурами, перерабатывающимися в биотопливо – преступление перед человечеством.

Но давайте же поговорим о каждой отрасли альтернативной энергетики по порядку.

Гелиоэнергетика

Солнечные электростанции (СЭС) – одни из самых распространенных на планете, так как используют неисчерпаемый источник энергии (солнечный свет). В процессе выработки электричества, а при необходимости еще и тепла для обогрева жилых помещений и подачи горячей воды, они не наносят никакого вреда окружающей среде. Но существует обратная сторона медали: утилизация отработавших свое солнечные батарей процесс затратный и уж точно не экологически чистый.

Солнечные панели зачастую встраивают прямо в крыши жилых домов

Сильно зависима гелиоэнергетика от погоды и времени суток: в дождливый день и, уж тем более, ночью электричество особо-то не покачаешь. Приходится запасаться аккумуляторными батареями, что удваивает стоимость установки солнечных панелей, например, на даче.

Лидерами в популяризации гелиоэнергетики являются Германия, Испания и Япония. Понятное дело, что преимущество тут имеют южные страны, где солнце жарко светит почти круглый год. Германия же традиционно занимает лидирующие позиции в альтернативной энергетике, поэтому даже на СЭС в этой в целом-то холодной стране делается большая ставка.

Солнечная ферма Охотниково: живописный Крым заблестел словно огромное зеркало

Приятно, что в вопросах гелиоэнергетики Украина не пасет задних. В Крыму находится сразу несколько крупных СЭС: Перово (мощность 100 МВт, 11 место в мировом рейтинге), Охотниково (80 МВт, 22 место) и Приозерная (55 МВт, 42 место). Безоговорочными же лидерами являются американские Агуа-Калиенте и Калифорнийская Долина, мощностью по 250 МВт каждая.

Мощнейшая в мире солнечная электростанция Агуа-Калиенте (штат Аризона)

Ветроэнергетика

Обуздало силу ветра человечество довольно-таки давно: ветряные мельницы много столетий верой-правдой служили для перемолки зерна в муку. Сейчас же пришло время найти «мельницам» новое применение – гигантские лопасти, гонимые силой ветра, способны вращать мощные генераторы и таким путем эффективно вырабатывать столь нужное электричество.

Ветрогенератор самостоятельно подстраивается под меняющееся направление ветра, свободно вращаясь на мачте

Тройку лидеров в мировой выработке электричества с помощью ветра составляют Китай, США и Германия. Если же сравнивать долю ветроэлекстростанций (ВЭС) в каждой конкретной стране, то лидируют Дания, Португалия и Испания. Тут опять-таки многое зависит от климатических условий: в одних странах ветер не утихает ни на секунду, в других наоборот большую часть времени стоит штиль. Украине в этом плане повезло не очень: погода у нас мягкая и маловетреная. Хотя еще в 30-х годах в Крыму была построена первая в мире промышленная ветроэлектростанция, а в 1934 г. под руководством Юрия Кондратюка (того самого, что рассчитал траекторию полета на Луну) разрабатывался проект постройки огромной 12-мегаваттной ветростанции на горе Ай-Петри с башней высотой 165 метров и двумя 80-метровыми турбинами, размещенными на двух уровнях.

Крупнейшая в мире ветровая электростанция London Array построена в море возле берегов Великобритании (630 МВт)

Есть у ветроэнергетики как веские преимущества, так и столь же веские недостатки. В сравнении с солнечными панелями «ветряки» стоят недорого и не зависят от времени суток, а потому частенько встречаются на дачных участках. Существенный минус у ветрогенераторов только один – они изрядно шумят. Установку такого оборудования придется согласовывать не только с родными, но и жителями близлежащих домов.

Геотермальная энергетика

В районах с вулканической активностью, где подземные воды нагреваются выше температуры кипения, рационально строить геотермальные теплоэлектростанции (ГеоТЭС). Пожалуй, самой известной страной, где широко применяются ГеоТЭС, является Исландия. Оно и не странно: кипяток и пар циркулирует по трубам круглый год без остановок, что позволяет в процессе выработки электричества обходиться без дорогостоящих и трудно утилизируемых аккумуляторов.

Несьявеллир (Исландия) – крупнейшая в Европе ГеоТЭС (120 МВт)

Делают ставку на геотермальную энергетику и в других странах, где удалось обуздать вулканическую активность Земли: США, Новая Зеландия, Индонезия и Филиппины. Богата термальными водами и Россия: вот только новые ГеоТЭС в Сибири давненько не строили. Последние подвижки в этом направлении датируются еще временами СССР.

Мощность ГеоТЭС «Гейзерс» (штат Калифорния, США) изначально составляла 2 тыс. МВт, но постепенно падает

Альтернативная гидроэнергетика

Нетрадиционное использования водных ресурсов планеты для выработки энергии подразумевает три типа электростанций: волновые, приливные и водопадные. Причем самыми перспективными из них считаются первые: средняя мощность волнения мирового океана оценивают в 15 кВт на погонный метр, а при высоте волн выше двух метров пиковая мощность может достигать аж 80 кВт/м.

Главная проблема волновых электростанций – сложность преобразования движения волн (вверх-вниз) во вращение лопастей колеса генератора. Впрочем, последние разработки британский (проект Oyster) и российских ученых (проект Ocean RusEnergy) должны решить данную проблему.

Oyster – высокоэффективный волновой электрогенератор, разработанный в Великобритании

Приливные электростанции имеют значительно меньшую мощность, чем волновые, зато их куда легче и удобнее строить в прибрежной зоне морей. Гравитационные силы Луны и Солнца дважды в день меняют уровень воды в море (разница может достигать двух десятков метров), что позволяет использовать энергию приливов и отливов для выработки электричества.

Во Франции почти полвека эксплуатируется приливная электростанция «Ля Ранс» (мощность 240 МВт), которая построена в устье реки Ранс рядом с городком Сен-Мало. Долгое время она удерживала мировое лидерство по мощности, но в 2011 году ее обошла южнокорейская Сихвинская ПЭС (254 МВт).

«Ля Ранс» – одна из старейших и в то же время мощнейшая в Европе ПЭС

Водопадные электростанции являются, пожалуй, самыми малоперспективными в отрасли гидроэнергетики. Дело в том, что по-настоящему мощных водопадов на планете не так уж и много. Вспомнить стоит разве что электростанции «Сэр Адам Бек 1» и «Сэр Адам Бек 2», построенные на Ниагарском водопаде, а точнее на его канадской стороне.

Комплекс электростанций «Сэр Адам Бек» (США) мощностью 2 тыс. МВт построен на границе США и Канады

Биотопливо

Жидкое, твердое и газообразное биотопливо может стать заменой не только традиционным источникам электричества, но и бензину. В отличие от нефти и природного газа, восстановить запасы которых не представляется возможным, биотопливо можно вырабатывать в искусственных условиях.

Простейшим биотопливом является древесина, а точнее отходы деревообрабатывающей промышленности – щепки и стружка. Спрессованные в брикеты они прекрасно горят, а нагретая с их помощью вода позволяет вырабатывать электричество и тепло, пусть и в небольших масштабах.

Кукуруза – продукт питания и в то же время сырье для биотоплива

Но будущее за жидким и газообразным биотопливом: биодизелем, биоэтанолом, биогазом и синтез-газом. Все они производятся на основе богатых сахаром или жирами растений: сахарного тростника, кукурузы и даже морского фитопланктона. Последний вариант так и вовсе имеет безграничные перспективы: выращивать водоросли в искусственных условиях дело не хитрое.

Фитопланктон (крохотные морские водоросли и бактерии) – идеальное сырье для производства жидкого и газообразного биотоплива

Будущее альтернативной энергетики

Концепт орбитальной солнечной электростанции NASA Suntower

Учитывая подорожание энергоносителей и подорванное доверие к атомным электростанциям, развитие альтернативной энергетики постепенно ускоряется. Ну а если смотреть на совсем уж отдаленную перспективу, то стоит упомянуть космическую энергетику.

Концепт орбитальной солнечной электростанции NASA SERT

Данная отрасль подразумевает размещение солнечных батарей на земной орбите и на поверхности Луны. Это позволит добывать примерно на треть больше электроэнергии, чем это возможно в условиях земной атмосферы. На Землю же передаваться выработанное электричество будет с помощью радиоволн.

сила солнца, ветра, воды и вулканов

следующая новость >

Альтернативная энергетика: сила солнца, ветра, воды и вулканов

Альтернативная энергетика, основанная на возобновляемых источниках энергии (ВИЭ), демонстрирует большие темпы роста по всей планете. За последние четыре года ее доля в мировом потреблении электричества удвоилась и составила 20%. В России лишь 1% совокупной установленной мощности всей энергосистемы приходится на долю ВИЭ. Однако, стремление занять достойное место среди развитых стран и осознание того, что наши запасы ископаемых источников энергии хоть и велики, но не безграничны, стимулировали ряд мер по развитию этого сектора генерации. Производство энергии на основе ВИЭ получило мощную государственную поддержку¹, что вызвало интерес инвесторов. Давайте подробнее рассмотрим основные секторы альтернативной энергетики.

Солнечная энергетика. По данным исследования Global Power Industry Outlook — 2017 добыча солнечной энергии на основе фотоэлементов – фотовольтаика — станет самым быстрорастущим сегментом альтернативной энергетики, ее доля в объеме глобальных инвестиций к 2020 г. составит 37,5%. Решающий фактор для развития солнечной энергетики — количество солнечных дней в году, а не среднегодовая температура, как ошибочно полагают многие.

Получается, Россия обладает всеми необходимыми ресурсами для освоения этого сектора энергетики. По данным Института Энергетической стратегии, потенциал солнечной энергии, поступающей на территорию РФ в течение трех дней, превышает объем годового производства электроэнергии в нашей стране. Солнечные электростанции (СЭС) уже успешно функционируют в Башкортостане, Оренбургской области, на Алтае, в Хакасии и в Крыму. На данный момент в России создано 57 проектов СЭС совокупной установленной мощностью 1089 МВт, 26 из которых уже распределены между застройщиками и будут реализованы к 2022 году.

Ветровая энергетика. Сила ветра использовалась с давних времен, и сегодня она эффективно преобразуется в электроэнергию во многих странах. В Евросоюзе совокупная установленная мощность ветроэнергетических установок (ВЭУ) составляет 10% от совокупной мощности всей энергосистемы, что превышает даже долю угольной генерации. В одной только Германии ветряки производят более 20% электроэнергии, а в Дании – 42%!

Российская Федерация обладает наибольшим в мире ветроэнергетическим потенциалом. Он составляет примерно 260 ТВт⋅ч/год, что равно 30% энергии, производимой электростанциями страны. Сейчас доля ветрогенерации у нас составляет 0,01% от общей установленной мощности энергосистемы. На 70-ти процентах территории России децентрализованное энергоснабжение, но эта зона обладает богатыми ветроресурсами. Камчатка, Магаданская область, Чукотка, Сахалин, Якутия, Бурятия, Таймыр — здесь открываются большие перспективы для развития отечественной ветрогенерации. До 2022 года в России будут построены еще 43 ветроэлектростанции (ВЭС) совокупной мощностью 1651 МВт, для сравнения: на данный момент этот показатель составляет около 80 МВт.

Гидроэнергия также входит в состав возобновляемых источников энергии. Но большие ГЭС не относятся к альтернативной энергетике, так как наносят большой вред природе. Альтернативная гидроэнергетика включает малые ГЭС, приливные и волновые электростанции. Кислогубская приливная электростанция (ПЭС) была построена в 1968 году, став первой в России. Генераторы для нее были разработаны Ленинградским электромашиностроительным заводом, входящем сегодня в состав концерна «Русэлпром». На этапе строительства сейчас находятся еще 3 ПЭС.

Волновая энергетика – одно из самых молодых направлений, оно активно развивается во всем мире и имеет большие перспективы. Волновые электростанции бывают принципиально разных видов, и все они доказали свою эффективность: волновая энергетика уже составляет 1% от мировой добычи электроэнергии. Это связано с тем, что сила морской стихии имеет очень большую мощность. В этой области энергетики Россия старается не отставать от передовых технологий. В экспериментальном режиме у нас работают уже 2 волновые установки: в Приморье и в Крыму.

Геотермальная генерация. Не стоит забывать и об энергии недр земли. Источниками перегретых вод обладают множественные вулканические зоны планеты, в их числе: Камчатка, Курильские, Японские и Филиппинские острова, обширные территории Кордильер и Анд. Потенциальная суммарная рабочая мощность геотермальных электростанций в мире уступает большинству станций на иных ВИЭ, и зоны их использования невелики. Однако, они составляют большую долю в энергетике таких стран, как Исландия, Филиппины, Мексика, Италия, Индонезия. А в России геотермальная энергия уже обеспечивает электричеством Камчатку на 40%, хотя ее ресурсы еще мало освоены. У нас есть и другие потенциальные регионы для развития геотермальной энергетики: Краснодарский край, Ставрополье, Карачаево-Черкессия, Дагестан.

При переходе на альтернативные источники энергии нужно учитывать особенности конкретного региона. Россия обладает большим потенциалом во всех областях альтернативной энергетики, что является преимуществом и стимулом к развитию технологий, снижению добычи природных ископаемых и вырубки леса, а также сохранению экологии.

Энергия воды

Вода – источник жизни на земле. Это одно из самых уникальных и удивительных явлений на нашей планете, обладающее множеством уникальных свойств, использование которых может быть очень выгодно и полезно для человека. Энергия воды, ровно как и энергия солнца или воздуха, является возобновляемым источником энергии, так необходимым в сложившихся условиях. Все прекрасно понимают, что внутренние Земные ресурсы не безграничны и рано или поздно они закончатся (причем, учитывая постоянно растущий «аппетит» человечества, это произойдет скорей рано, чем поздно). Поэтому проблема поиска альтернативных источников энергии так важна сегодня, а вода предлагает нам одно из решений этой проблемы.
Итак, энергия воды, пожалуй, одна из первых энергий, которую люди научились использовать в своих целях. Вспомнить хотя бы первые речные мельницы. Принцип их работы прост и в то же время гениален: движущийся поток воды вращает колесо, преобразуя кинетическую энергию воды в механическую работу колеса. По сути все современные гидроэлектростанции работают именно так же. С одним важным дополнением: далее механическая энергия преобразуется в электрическую.

Энергию воды грубо можно разделить на три типа по ее виду, в котором она преобразовывается:
      1. Энергия приливов/отливов. Вообще само явление отлива очень интересно и долгое время оно никак не могло быть объяснено. Большие массивные (и разумеется близкие к Земле) космические объекты, такие как Луна или Солнце, действием своей гравитации приводят к неравномерному распределению воды в океане, создавая «горбы» из воды. Из-за вращения земли начинается движение этих «горбов» и их перемещение к берегам. Но из-за того же вращения Земли, положение океана относительно Луны изменяется, уменьшая тем самым действие гравитации.
      Во время прилива заполняются специальные резервуары, располагающиеся на береговой линии. Резервуары образуются благодаря дамбам. Во время отлива вода начинает свое обратное движение, которое и используется для вращения турбин и преобразования энергии. Важно, чтобы разница высот во время прилива и отлива была как можно больше, иначе подобная станция просто не сможет себя оправдывать. Поэтому приливные электростанции создаются, как правило, в узких местах, где высота приливов достигает хотя бы 10 метров. Например приливная станция во Франции в устье реки Ранее.
Но такие станции имеют и свои минусы: создание дамбы приводит к увеличению амплитуды приливов со стороны океана, а это влечет за собой затопление суши соленой водой. Как следствие – изменение флоры и фауны биологической системы, причем не в самую лучшую сторону.
      2. Энергия морских волн. Несмотря на то, что природа этой энергии весьма схожа с вышеописанной, ее все же принято выделять в отдельную ветвь. Данный вид энергии обладает довольно высокой удельной мощностью (приблизительная мощность волнения океанов достигает 15 кВт/м). Если высота волны будет около двух метров, то это значение может увеличиться до 80 кВт/м. Разумеется, это идеализированные данные, потому что перевести всю энергию волнения в электрическую не удастся, но все же коэффициент преобразования довольно высок – 85%.
На сегодняшний день использование энергии морских волн не особо распространено из-за ряда сложностей, возникающих при создании установок. Пока эта сфера находится только на стадии экспериментальных исследований.
      3. Гидроэлектростанции. А этот вид энергии стал доступным для человека благодаря совместной «работе» трех стихий: воды, воздуха и, конечно же, солнца. Солнце испаряет с поверхности озер, морей и океанов воду, образуя облака. Ветер перемещает газообразную воду к возвышенным областям, где она конденсируется и, выпадая в виде осадков, начинает стекать обратно к своим первоисточникам. На пути этих потоков ставятся гидроэлектростанции, которые перехватывают энергию падающей воды и преобразуют ее в электрическую. Мощность, вырабатываемая станцией, зависит от высоты падения воды, поэтому на ГЭС стали создаваться дамбы. Они так же позволяют регулировать величину потока. Разумеется создание такого огромного сооружения стоит очень дорого, но ГЭС полностью себя окупает благодаря неисчерпаемости используемого ресурса и свободного доступа к нему.
      У данного типа энергии, по аналогии с остальными, имеются как плюсы, так и минусы. Так же как в случае использования энергии приливов, создание ГЭС приводит к затоплению большой площади и нанесению непоправимого ущерба местной фауне. Но даже с учетом этого обстоятельства можно говорить о высокой экологичности ГЭС: они наносят только локальный ущерб, не загрязняя атмосферу Земли. В попытках уменьшить ущерб, наносимый станциями разрабатываются все более новые методы их работы, постоянно совершенствуется конструкция самих турбин. Одним из предложенных методов стало «накачивание» аккумуляторов. Вода, прошедшая через турбины не утекает дальше, а накапливается в больших резервуарах. Когда нагрузка на ГЭС становится минимальной, за счет энергии атомной или тепловой станции сохраненная вода перекачивается обратно вверх и все повторяется. Этот метод выигрывает как по экологическим, так и по экономическим показателям.
Еще одну очень интересную область придумали эксперты Комиссии по атомной энергетике в Гренобле, Франция. Они предлагают использовать энергию падающего дождя! Каждая падающая капля обладает своим воздействием. Попадая на пьезокерамический элемент, она воздействует на него физически, что приводит к возникновению электрического потенциала. Далее электрический заряд видоизменяется (так же как в микрофонах электрических сигнал преобразуется в колебания). Благодаря многообразию своих форм, вода обладает поистине громадным энергетическим потенциалом.
На сегодняшний день гидроэнергетика уже весьма развита и составляет 25% от мирового производства электроэнергии, а учитывая темпы ее развития можно смело говорить, что она является весьма перспективным направлением.

Альтернативные источники энергии: почему они нужны всем

МОСКВА, 19 дек — ПРАЙМ. Использовать возобновляемые источники энергии (ВИЭ) человечество стало раньше, чем научилось добывать уголь, нефть и газ. Однако со временем потребление энергии росло — человеку индустриального общества требовалось уже в 100 раз больше энергии, чем в первобытную эпоху. И тогда обеспечить стабильную поставку таких мощностей стало возможным благодаря сжиганию ископаемого топлива.

Сейчас человечество снова задумалось об использовании альтернативных источников энергии, так как запасы нефти и газа исчерпаемы, а их использование наносит большой вред окружающей среде, но уже на совершенно другом уровне. Ведь перемолоть муку на ветряной мельнице или обеспечить электроэнергией целый город с помощью ветрогенераторов — задачи разного масштаба.

К основным видам ВИЭ сегодня относят гидроэнергетику, ветроэнергетику, гелиоэнергетику. В некоторых местах можно развивать волновую и геотермальную энергетику.

САМЫЕ РАСПРОСТРАНЕННЫЕ ВИЭ

Гидроэнергетика — самый распространенный способ добычи энергии из неисчерпаемого источника, теоретический потенциал которого оценивается в 30-40 ТВт·ч в год. Для ее работы необходимо построить плотину, разместить турбины, которые будет крутить вода. Явным преимуществом является стабильность выработки энергии и возможность ее контролировать, изменяя скорость потока воды. Среди недостатков — резкое изменение уровня воды в искусственных водохранилищах, нарушение нерестового цикла рыб и снижение количества кислорода в воде, что вредит флоре и фауне водоема.

Хитрости бизнеса. Как офшоры помогают компаниям экономить на налогах

Еще один перспективный источник — ветроэнергетика. Для добычи энергии таким способом необходимо установить специальные турбины, которые будет вращать ветер, за счет чего будет вырабатываться электричество. Ветряные турбины легко и дешево обслуживать, они не занимают много места, вращаются на высоте от 100 м, то есть, под ними можно, например, вести сельскохозяйственную деятельность.

Иногда ветроэлектростанции (ВЭС) строят прямо в море. Такой проект в 2017 году разработали Дания, Нидерланды и Германия. Они собираются к 2050 году соорудить в море остров площадью 6 кв. км и разместить на нем турбины. Планируется, что такая станция сможет вырабатывать до 30 ГВт·ч в год энергии, а в перспективе — до 100 ГВт·ч в год.

Однако у этого источника дешевой и чистой энергии есть несколько существенных недостатков — нестабильность и зависимость от места размещения. Ветер дует не везде и не всегда. А в местах, где ветер дует часто и с большой силой, как правило, не располагаются населенные пункты. Это повышает расходы на строительство линий электропередач и транспортировку энергии. Поэтому ветроэнергетика хороша именно как дополнительный источник энергии.

Альтернатива ВЭС — солнечные электростанции (СЭС), которые могут работать по нескольким принципам. В одном случае с помощью сфокусированных солнечных лучей нагревают резервуар с водой (температура пара в нем может доходить до 7000С), в другом — используются фотобатареи. Второй тип гораздо проще соорудить, устанавливать фотоэлементы можно практически везде, а стоимость их продолжает снижаться с развитием технологии производства.

Что такое валютные войны и зачем их ведут

Главными недостатками СЭС является большая зависимость от места расположения, времени суток и сезона. Например, станция не будет вырабатывать энергию ночью, значительно меньше — в зимнее время года. Полностью обеспечить себя электричеством с помощью СЭС могут даже не все африканские страны. Поэтому солнечная энергетика на данном этапе тоже может служить только в качестве вспомогательного источника.

КАК ИСПОЛЬЗУЮТ ДРУГИЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

В волновой энергетике используются специальные модули, которые качаются на волнах и таким образом приводят в действие специальные поршни. Потенциал этого вида ВИЭ оценивают более чем в 2 ТВт·ч в год. Волновые электростанции защищают берега и набережные от разрушения, уменьшают воздействие на опоры и мосты. При правильной установке они не вредят окружающей среде, к тому же практически незаметны в море.

Среди недостатков — нестабильность (то есть станция вырабатывает меньше энергии во время штиля), шум, незаметность для водного транспорта, из-за чего необходимо дополнительно устанавливать сигнальные элементы.

В некоторых местах устанавливают геотермальные станции (ГеоТЭС). Общий потенциал геотермальной энергии оценивается в 47 ТВт·ч в год, что соответствует выработке примерно 50 тысяч АЭС, но сейчас технологии позволяют получить доступ только к 2% от него — 840 ГВт·ч в год. Чтобы это сделать, роют две скважины, по одной из них подается вода, которая, нагреваясь от тепла земли, превращается в пар. Затем пар по трубе направляется в турбины. На разных этапах происходит его очистка от примесей.

Главное преимущество геотермальной энергетики — стабильность, которую не могут обеспечить многие ВИЭ, и компактность, что удобно для районов со сложным рельефом. С другой стороны, вода, которая проходит через скважины, несет большое количество тяжелых металлов и других вредных веществ. При неправильной эксплуатации станции или при возникновении чрезвычайной ситуации, попадание в атмосферу и в почву этих веществ, может привести к экологической катастрофе локального масштаба.

Кроме того, стоимость энергии ГеоТЭС выше, чем у ВЭС и СЭС, а мощность довольно невысокая.

Основная проблема практически всех перечисленных выше источников заключается в их нестабильности. Современные аккумуляторы не позволяют накапливать такое количество энергии, чтобы без потерь мощности использовать ее в ночное время или во время штиля. Один из вариантов — во время пиковых нагрузок поднимать воду в верхнюю часть водохранилища и потом во время затишья использовать ее для выработки энергии на ГЭС.

Зарабатываем и делимся: популярно о дивидендах

АЛЬТЕРНАТИВНАЯ ЭНЕРГИЯ В РОССИИ И В МИРЕ

На данный момент использование ВИЭ активно развивается в Европе, где страны вынуждены закупать топливо для работы традиционных электростанций. Но, по мнению некоторых экспертов, в развитии альтернативной энергетики заинтересованы и государства, чья экономика зависит от экспорта нефти и газа. Ведь если в некоторых регионах использовать ВИЭ вместо газа, это топливное сырье можно будет отправить на экспорт.

Тем не менее, в России этот сектор энергетики развивается очень медленно. По данным аналитической компании Enerdata, в Норвегии около 97% электроэнергии добывается из альтернативных источников с учетом гидроэнергетики, около 80% — в Новой Зеландии и Бразилии. В Европе 30-40% энергии ВИЭ вырабатывается в Германии, Италии, Испании и Великобритании. В России этот показатель составляет всего 17,2%, из них доля СЭС и ВЭС — менее 1%.

Альтернативные источники энергии

В условиях постоянного ухудшения экологической обстановки на планете человечество вынуждено искать альтернативные источники энергии. Все больше стран делают выбор в их пользу. Конечно, перестраивать энергетическую инфраструктуру — затратное дело, но стоит рассматривать этот процесс как вклад в будущее всей планеты.

Что такое альтернативная энергия?

Энергию можно разделить на два больших класса: невозобновляемая и возобновляемая. К первой категории относится использование таких энергоносителей, как нефть и каменный уголь. Рано или поздно из запасы на планете будут исчерпаны. К тому же, их применение связано с выбросами в атмосферу углекислого газа и глобальным потеплением. Возобновляемые, или альтернативные источники энергии — неисчерпаемые ресурсы, например, ветер или солнечный свет. Их применение имеет меньше «побочных эффектов», а риск истощения запасов отсутствует полностью. В наши дни большая часть энергии вырабатывается за счет сжигания нефти и газа, а также благодаря работе атомных электростанций. Все эти источники потенциально опасны для окружающей среды. Поэтому востребованной становится альтернативная энергетика, позволяющая получать энергию более экологичным способом, наносящим минимальный вред окружающей среде.

Энергия ветра

Ветровая энергетика — преобразование энергии движущихся воздушных масс в электричество, которое может быть использовано потребителем. Подсчитано, что запасов ветровой энергии в 100 раз больше, чем энергетических запасов всех рек нашей планеты. Основа установки для получения энергии — ветровые генераторы и ветровые мельницы. Особенно развит этот способ в Германии, Дании и Ирландии.
Основные плюсы ветровой энергетики — экологичность и низкая стоимость получаемой энергии. Но есть и существенный минус. Предсказать силу ветра невозможно, она непостоянна и зависит от множества факторов. Поэтому приходится использовать дополнительные источники получения энергии. Есть у ветрогенераторов еще одно неприятное свойство: они могут вызывать радиопомехи. Наконец, ветровая энергетика может потенциально оказывать влияние на климат планеты, так как ветрогенераторы забирают часть кинетической энергии движущихся воздушных масс. Однако ученые все еще не могут определить, насколько выраженным может быть это влияние и приведет оно к позитивным или негативным последствиям.

Сила воды

Основа гидроэнергетики — преобразование энергии водных масс в электричество. В качестве примера можно привести гидроэлектростанции, которые устанавливаются на крупных реках. Движущаяся вода воздействует на лопасти турбины, вращая их. Возникающая во время вращения энергия и преобразуется в электричество. Строительство ГЭС обходится государству очень дорого. Однако затраты быстро окупаются, так как цена полученной энергии получается сравнительно низкой (например, по сравнению с атомными электростанциями).
Строить гидроэлектростанции можно только на реках, которые никогда не пересыхают и имеют быстрое течение. Для возведения ГЭС необходимо обустроить плотину, позволяющую добиться определенного напора воды.
В России доля электрической энергии, вырабатываемой гидроэлектростанциями, составляет около 20% от всей энергетической генерации, а суммарная мощность всех ГЭС составляет 48085 МВт. В последние годы появилась идея использовать энергию приливов. Строятся приливные станции, преобразующие кинетическую энергию движущейся морской воды. В России самая крупная приливная электростанция функционирует в Мурманской области. Ее установленная мощность достигает 1,7 МВт. Наконец, есть способы генерации энергии из волн.

Эффективными оказались только три из них: поплавки, искусственные атоллы и подводные камеры. Такие электростанции передают кинетическую энергию по кабелю на станцию, где происходит выработка электричества. Есть у волновой энергетики два недостатка. Себестоимость полученное энергии довольно высока, а позволить себе обустройство станции могут только страны, имеющие продолжительную береговую линию. По этой причине этот вид используется редко.

Геотермальная энергетика

Наша планета вырабатывает большое количество тепла. Для получения энергии, в частности, используются геотермальные источники, располагающиеся в сейсмически опасных территориях и вулканических районах. Горячая вода может быть использована для непосредственного отопления зданий. Также ее перерабатывают в электроэнергию при вращении горячим паром турбины, идущей к генератору. Больше всего таких станций во Франции, Мексике и Америке.

Энергия осмотической диффузии

Этот вид альтернативной энергии стал разрабатываться сравнительно недавно. Осмотические электростанции устанавливаются в устьях рек и извлекают энергию из энтропии жидкостей в процессе взаимодействия соленой и пресной воды. Когда концентрация солей выравнивается, возникает избыточное давление, благодаря которому вращаются лопасти турбины. Пока в мире существует только одна осмотическая электростанция, функционирующая в Норвегии.

Биотопливо

Биотопливо производится из органических продуктов, в процессе переработки которых получается электрическая энергия. Выделяют твердое и жидкое биотопливо. К первой группе относятся дрова, топливные брикеты. Жидкое биотопливо — это биодизель, биобутанол, диметиловый эфир и т. д. Топливо можно получать непосредственно из биомассы (остатков растительного и животного происхождения), которые во время брожения выделяют горючий газ. Такие биогенераторы устанавливаются в сельских местностях. В России в последние годы построено множество заводов, которые перерабатывают древесные отходы в топливные брикеты и пеллеты, применяемые как топливо для различных видов котлов.

Гравитационная энергетика

Гравитационная энергетика — преобразование потенциальной энергии гравитационного поля планеты в электроэнергию. На данный момент уже разработан проект гравитационной электростанции, которая представляет собой подъемный кран со стрелами. Двигатели приходят в действие, когда опускаются блоки. Подъем блоков осуществляется, когда в сеть поступает избыток энергии.

Солнечная энергия, солнечные электростанции

Солнечную энергию преобразуют в электрическую посредством солнечный батарей. Удивительно, но всей планете на год хватило бы энергии, которую Солнце отправляет на Землю в течение одного дня. При этом выработка электроэнергии солнечными батареями не превышает 2% от общего количества. Однако солнечная энергия — одна из самых экологичных, безопасных и недорогих по себестоимости.

Пожалуй, единственным недостатком солнечной энергии является зависимость ее получения от времени суток и погодных условий. В северных странах строительство солнечных электростанция экономически невыгодно. По крайней мере, на данном этапе: ученые не исключают, что удастся создать солнечные батареи, которые будут улавливать фотоны даже в пасмурные дни.
Есть еще одна проблема: фотоэлементы необходимо вовремя утилизировать, так как в них содержатся мышьяк, галлий и свинец. Далеко не все страны могут позволить себе создание производств по переработке отработанных солнечных батарей. Наиболее широкое распространение солнечное электричество получает там, где оно обходится дешевле всех других видов. Например, солнечные электростанции устанавливаются на отдаленных фермерских участках, на комических станциях. Используется оно и в странах, где высока себестоимость других видов энергии. В качестве примера можно привести Израиль, где примерно 90% воды нагревается за счет энергии Солнца.
Солнечные батареи в последние годы активно используются для создания экологически безопасных автомобилей, самолетов и даже поездов. Солнечными батареями нередко оснащаются так называемые «умные дома», которые самостоятельно могут регулировать мощность установки в зависимости от потребностей обитателей жилья. В нашей стране солнечная энергетика получает все большее распространение в качестве резервного источника электрической энергии.
В России суммарная мощность электростанций, работающих на энергии Солнца, составляет 400,0 МВт. Проектируются новые станции, мощность которых будет составлять 850,0 МВт. Широко обсуждается проект создания космических солнечных электростанций. В открытом космосе преграды для солнечной радиации в виде атмосферного слоя отсутствуют. Поэтому возможен запуск на орбиту установок, оснащенных солнечными батареями, улавливающими энергию Солнца и пересылающих их на землю. КПД таких станций потенциально обещает быть приближенным к 100%, однако на данный момент их создание и запуск обойдется настолько дорого, что себестоимость энергии для потребителей получится слишком высокой.

Плюсы и минусы использования

Главными плюсами использования альтернативных источников энергии являются:

• возобновляемость ресурсов. Если поставить получение альтернативной энергии на поток, человечество никогда не столкнется с тем, что природные запасы исчерпают себя;
• экологическая безопасность. Альтернативная энергетика предполагает отсутствие опасных выбросов в окружающую среду;
• доступность по цене. На данный момент разработано множество способов получения альтернативной энергии. Поэтому любое государство может подобрать те варианты, которым наилучшим образом соответствуют его климатическим условиям.

Есть у альтернативной энергетики и минусы, затрудняющие ее широкое распространение:

• высокая стоимость необходимого оборудования. Не все государства могут позволить себе строительство и монтаж солнечных и ветровых электростанций;
• зависимость от внешних условий и климата. Солнечная энергия, которая признается наиболее перспективной, недоступна в странах с невысокой продолжительностью светового дня, сейсмическая и геотермальная энергия может быть получена лишь в вулканических, сейсмически нестабильных регионах и т.д.;
• небольшая мощность установок. Единственным исключением из этого правила являются гидроэлектростанции, мощность которых можно сравнить с аналогичным показателем АЭС;
• воздействие на климат. Даже альтернативные источники энергии оказывают воздействие на климатические условия. Например, высокий спрос на биотопливо может стать причиной уменьшения площади посевных площадей, а строительство плотин для гидроэлектростанций оказывает влияние на речные биотопы.

Перспективы в России

Россия может получать из ветра около 10% всей энергии и примерно 15% — за счет солнечного света. Однако широкого распространения альтернативные источники энергии в нашей стране не получают. Связано это с доступностью невозобновляемых ресурсов (нефти и газа). Отсутствует и экономическая стимуляция строительства альтернативных электростанций. Во многих странах Европы имеется стимулирующий тариф, по которому государство приобретает полученную альтернативными способами энергию. В России подобный тариф не введен. Тем не менее, в России успешно реализуется ряд проектов, связанных с альтернативной энергетикой. Например, в 2017 году в Химках был запущен проект по созданию Центра альтернативной энергетики. Задачей центра будет обеспечение энергией промышленных предприятий. В 2019 году в Мурманске начал строиться ветропарк, который начнет функционировать в 2021 году. Планируется, что мощность парка составит 201 МВт. Ученые уверены в том, что в ближайшие годы человечество вынуждено будет стремиться к полному переходу на альтернативные источники энергии. Это даст возможность сохранить планету для будущих поколений и избежать кризиса, связанного с исчерпанием невозобновляемых ресурсов. Согласно прогнозам, будущее энергетики связано с энергией Солнца и ветра. Остается надеяться на то, что людям удастся успеть научиться полностью обходиться возобновляемыми источниками энергии до момента, когда запасы нефти и газа на планете подойдут к концу.

Интернет-издание о высоких технологиях

Альтернативные источники энергии становятся выгодными

Альтернативная энергетика шагнула далеко вперед — то, что еще вчера казалось фантастикой, сегодня стало объективной реальностью. Рост спроса на альтернативные источники энергии вызван уже не только заботой об экологии того или иного региона, но и экономической выгодой.

Согласно недавнему заявлению одного из лидеров энергетического хозяйства Евросоюза, к 2010 году 10% всего потребляемого электричества будет производиться за счет возобновляемых источников энергии. Впереди всех по использованию альтернативных источников электроэнергии пока Германия. Если верить отчету местного Федерального союза энергетики и водного хозяйства (BDEW), то показатель в 10% в настоящий момент здесь почти достигнут, а в 2008 году эта цифра будет намного выше и составит более 14%. Согласно этому же отчету, альтернативные источники энергии в Германии распределились следующим образом: на долю энергии ветра приходится 6,8%, на гидроэнергетику — 3,4%. Использование энергии биомассы дает стране 3,1%. И лишь 0,5% составляют так называемые солнечные батареи или фотоэлектрические системы, если пользоваться научной терминологией.

Напомним, что к альтернативным автономным источникам электроэнергии специалисты относят, прежде всего, энергию солнца, ветра и воды. Отдельным, многоцелевым, источником энергии служит биомасса — из жидких органических отходов которой получают биогаз, являющийся, в том числе, и топливом для электрогенераторов последнего поколения.

На российском рынке представлен целый спектр решений из области альтернативной энергетики, позволяющих решать самые сложные задачи. В том числе и те, для которых раньше применялись традиционные источники автономного электропитания — газовые и дизельные установки. Благодаря энергии солнца, ветра и воды сегодня можно обеспечить электричеством небольшой коттедж и даже целый населенный пункт, организовать поиск и добычу полезных ископаемых, подъем воды из скважин, наладить ирригационные системы.

Энергия ветра

Ветроэнергетические установки являются на сегодняшний день основным способом преобразования ветровой энергии в электрическую. Ветроэнергетика активно развивается во всем мире. Установка по преобразованию энергии ветра в электрический ток выглядит, как ветровая турбина с горизонтальным валом, на котором установлено рабочее колесо с различным числом лопастей — обычно их 2-3. Многолопастные колеса применяются в малых установках, предназначенных для работы при невысоких скоростях ветра. Турбина и электрогенератор размещаются в гондоле, установленной на верху мачты. Для автономного питания используются так называемые малые ветроэнергетические установки — мощностью до 100 кВт. Сфера их применения во многом совпадает с фотопреобразователями.

Подобные ветроустановки часто работают совместно с дизельгенераторами. Активно ведутся инновационные разработки в области ветро-солнечных установок. Считается, что ветро-солнечные электрогенераторы способны обеспечить более равномерную выработку электроэнергии — при солнечной погоде ветер слабеет, а при пасмурной — наоборот, усиливается.

Энергия воды

Энергия воды используется в установках двух типов. Это, в первую очередь, приливные электростанции, чей принцип работы основан на перепаде уровней «полной» и «малой» воды во время прилива и отлива. Основное их преимущество состоит в том, что выработка электроэнергии носит предсказуемый плановый характер и практически не зависит от изменений погоды. Вторым типом «водных» электростанций являются речные. Автономные источники электропитания, в основном, устанавливаются на малых реках.

В последние годы достигнут значительный технический прогресс в разработке автономных гидроагрегатов, в том числе и в России. Новейшее оборудование полностью автоматизировано и не требует постоянного присутствия обслуживающего персонала, а также отличается повышенным сроком службы в сравнении с традиционными источниками электроэнергии — ресурс работы подобных установок до 40 лет. Помимо использования малых рек, одной из инноваций применения автономных гидроэлектростанций является их установка в питьевых водопроводах и технологических водотоках предприятий, на промышленных и канализационных стоках. Автономные гидроэлектростанции обычно устанавливают вместо гасителей давления.

Энергия биомассы

Под биомассой понимаются все органические вещества растительного и животного происхождения. Энергия, содержащаяся в биомассе, может конвертироваться в технически удобные виды топлива или энергии несколькими путями. С помощью получения растительных углеводородов, к примеру, можно получить рапсовое масло, добавляемое к дизельному топливу. Термохимическая обработка (прямое сжигание, пиролиз, газификация, сжижение, фест-пиролиз) дает прямую конверсию в топливо. И третий путь, применяемый исключительно к жидкой биомассе, — биотехнологическая конверсия. На выходе можно получить низкоатомные спирты, жирные кислоты и биогаз.

Среди биохимических технологий переработки жидких органических отходов наиболее широкое применение во многих странах мира получила технология анаэробного (в отсутствии атмосферного кислорода) разложения органического сырья с получением биогаза, состоящего на 55-60 % из метана. Вырабатываемый биогаз используется не только в качестве топлива для электрогенераторов последнего поколения, но и в двигателях внутреннего сгорания — для производства электрической и механической энергии.

Энергия солнца

Бытует мнение, что солнечная энергия может эффективно использоваться только в южных странах, а Россия после распада Советского Союза является скорее северной страной, где солнечного излучения недостаточно и использовать его нецелесообразно. Но с момента появления первой солнечной батареи (1954 год) прошло более полувека, с тех пор сделано множество открытий в этой области, технология заметно усовершенствовалась. Последние исследования и разработки специалистов Института высоких температур Российской академии наук (ИВТ РАН) показали, что использовать фотоэлектрические источники питания в России можно и нужно. Плюсы использования солнечных батарей очевидны. Прежде всего, для запуска солнечной батареи не нужны дополнительные источники электроэнергии: чтобы солнечная батарея начала функционировать, достаточно только солнечного излучения. Кроме того, а отличие от дизельгенераторных установок топливо для солнечной батареи неиссякаемо. Во всяком случае, пока светит солнце! Фотоэлектрические установки удобны для транспортировки и монтажа, так как имеют малый вес. Специалисты также отмечают надежность современных солнечных батарей, способных работать очень долго практически в любых климатических зонах.

Фотоэлектрические автономные источники питания обычно состоят из целого ряда солнечных батарей, расположенных на плоскости. Если раньше солнечные батареи имели весьма низкий КПД, то некоторое время назад разрабочикам удалось существенно увеличить показатели благодаря использованию двух- и трехслойных элементов. Электрический ток возникает при попадании солнечных лучей на фотоэлементы — в фотоэлектрическом генераторе. Наиболее эффективны генераторы, основанные на возбуждении электродвижущей силы (ЭДС) на границе между проводником и светочувствительным полупроводником или между разнородными проводниками. Наибольшее распространение получили солнечные фотоэлектрические установки на основе кремния трех видов: монокристаллического (наиболее высокий кпд), поликристаллического и аморфного.

По мнению большинства специалистов, за альтернативным энергоснабжением — будущее не только автономных источников энергоснабжения, но и всей энергетики. По мере появления новых технологических решений, использование подобных установок будет все шире применяться во всем мире. В том числе и в России. Ведь уже сейчас основным мотивом использования альтернативных источников питания является не экологическое обоснование, а экономический фактор. В самое ближайшее время следует ожидать появления множества инноваций в области комбинированных решений — ветро-фотоэлектрических, дизель-ветровых и дизель-фотоэлектрических автономных энергоустановок. Работы в этом направлении активно ведутся.

Андрей Егоров

10 причин для продвижения гидроэнергетики

Представители более 170 стран достигли консенсуса на Всемирной конференции по устойчивому развитию в Йоханнесбурге (2002 г.) и на 3 ^-м Всемирном форуме по воде в Киото (2003 г.): вся гидроэнергетика является возобновляемой и заслуживает международной поддержки. Прочтите ниже десять причин, по которым они пришли к такому выводу.

1. Гидроэлектроэнергия — возобновляемый источник энергии.

Гидроэлектроэнергия использует энергию проточной воды, не уменьшая ее количества, для производства электроэнергии. Следовательно, все гидроэлектростанции, малых или больших размеров, будь то русло реки или накопленные накопители, соответствуют концепции возобновляемой энергии.

2. Гидроэнергетика делает возможным использование других возобновляемых источников.

Гидроэлектростанции с накопительными резервуарами предлагают несравненную эксплуатационную гибкость, поскольку они могут немедленно реагировать на колебания спроса на электроэнергию.Гибкость и накопительная способность гидроэлектростанций делают их более эффективными и экономичными в поддержке использования прерывистых источников возобновляемой энергии, таких как солнечная энергия или энергия Эолийских островов.

3. Гидроэнергетика способствует гарантированной стабильности цен и энергии.

Речная вода — это внутренний ресурс, который, в отличие от топлива или природного газа, не подвержен рыночным колебаниям. Кроме того, это единственный крупный возобновляемый источник электроэнергии, а его соотношение затрат и результатов, эффективность, гибкость и надежность помогают оптимизировать использование тепловых электростанций.

4. Гидроэлектроэнергия способствует накоплению питьевой воды.

Резервуары гидроэлектростанций собирают дождевую воду, которую затем можно использовать для потребления или для орошения. Храня воду, они защищают грунтовые воды от истощения и снижают нашу уязвимость к наводнениям и засухам.

5. Гидроэнергетика повышает стабильность и надежность электроэнергетических систем.

Работа электроэнергетических систем зависит от быстрых и гибких источников генерации для удовлетворения пиковых нагрузок, поддержания уровней напряжения в системе и быстрого восстановления подачи электроэнергии после отключения электроэнергии.Энергия, вырабатываемая гидроэлектростанциями, может быть введена в электрическую систему быстрее, чем у любого другого источника энергии. Способность гидроэлектрических систем быстро и предсказуемо достигать максимальной производительности с нуля делает их исключительно подходящими для решения проблемы изменений в потреблении и предоставления дополнительных услуг электроэнергетической системе, таким образом поддерживая баланс между спросом и предложением электроэнергии.

6. Гидроэлектроэнергия помогает бороться с изменениями климата.

Жизненный цикл гидроэлектростанции производит очень небольшое количество парниковых газов (ПГ). Выбрасывая меньше парниковых газов, чем электростанции, работающие на газе, угле или нефти, гидроэлектроэнергия может помочь замедлить глобальное потепление. Хотя освоено только 33% имеющегося гидроэнергетического потенциала, сегодня гидроэлектроэнергия предотвращает выброс парниковых газов, соответствующий сжиганию 4,4 миллиона баррелей нефти в день во всем мире.

7. Гидроэлектроэнергия улучшает воздух, которым мы дышим.

Гидроэлектростанции не выбрасывают в воздух загрязняющие вещества. Они очень часто заменяют выработку на ископаемом топливе, уменьшая тем самым кислотные дожди и смог. В дополнение к этому, гидроэнергетические разработки не производят токсичных побочных продуктов.

8. Гидроэнергетика вносит значительный вклад в развитие.

Гидроэлектростанции приносят в общины электричество, дороги, промышленность и торговлю, тем самым развивая экономику, расширяя доступ к здравоохранению и образованию и улучшая качество жизни.Гидроэлектроэнергия — это технология, известная и проверенная более века. Его воздействие хорошо изучено и управляемо с помощью мер по смягчению и компенсации ущерба. Он предлагает огромный потенциал и доступен там, где развитие наиболее необходимо.

9. Гидроэлектроэнергия — это чистая и дешевая энергия сегодня и завтра.

Со средним сроком службы от 50 до 100 лет разработки гидроэлектростанций — это долгосрочные инвестиции, которые могут принести пользу различным поколениям.Их можно легко модернизировать, чтобы включить в них новейшие технологии, и они имеют очень низкие эксплуатационные расходы и затраты на техническое обслуживание.

10. Гидроэлектроэнергия — фундаментальный инструмент устойчивого развития.

Гидроэнергетические предприятия, которые создаются и эксплуатируются экономически, экологически разумно и социально ответственно, представляют собой лучшую концепцию устойчивого развития. Это означает «развитие, направленное на удовлетворение сегодняшних потребностей людей без ущерба для способности будущих поколений удовлетворять свои собственные потребности» (Всемирная комиссия по окружающей среде и развитию, 1987 г.).

Источники

IHA — Международная гидроэнергетическая ассоциация
NHA США — Национальная гидроэнергетическая ассоциация США
INHA — Индийская национальная гидроэнергетическая ассоциация
NHA Непал — Непальская гидроэнергетическая ассоциация
CHA — Канадская гидроэнергетическая ассоциация

Использование водяных турбин в качестве альтернативного источника энергии | Home Guides

Обычная гидроэнергетика вырабатывает электричество, улавливая речную воду за плотиной или водохранилищем, а затем выпуская ее через турбину.Гидроэнергетика является возобновляемым или альтернативным источником энергии именно потому, что она использует естественные водные циклы, такие как течение рек, для производства электроэнергии.

Мощность

В период своего расцвета в 1940-х годах обычная гидроэнергетика обеспечивала более 1/3 электроэнергии Америки. Гидроэнергетика остается крупнейшим в стране источником чистой возобновляемой энергии собственного производства. В период с 1940 по 1980 год мощность обычных гидроэлектростанций увеличилась почти в три раза. В 2009 году гидроэнергетика вырабатывала почти 7 процентов всей энергии страны.По данным Управления энергетической информации США, на другие виды возобновляемой энергии приходилось всего 3,6 процента энергии, произведенной в Соединенных Штатах в том году.

История

Длительная история использования традиционной гидроэнергетики в США дает ей явное преимущество перед другими видами альтернативной энергии, такими как энергия ветра и солнца. Гидроэлектростанция, построенная в 1882 году в Аплтоне, штат Висконсин, была первой в мире. К 1889 году 200 электростанций в США использовали гидроэнергетику для производства электроэнергии.К 1907 году гидроэнергетика обеспечивала 15 процентов электроэнергии США. История развития гидроэнергетики показывает, что новые технологии использования возобновляемых источников энергии могут быть разработаны и эффективно внедрены всего за несколько десятилетий.

Выбросы

Как солнечная и ветровая энергия, обычная гидроэнергетика не требует сжигания ископаемого топлива, поэтому производит небольшое количество выбросов в атмосферу. Однако при некоторых обстоятельствах гидроэнергетика может привести к выбросу метана, особенно сильнодействующего парникового газа.Строительство плотины для производства гидроэлектроэнергии может затопить значительные площади растительности. Разлагающаяся растительность, застрявшая в оставшемся водоеме, создает скопление и выброс метана.

Воздействие на окружающую среду

Обычная гидроэнергетика может оказать значительное влияние на реки, а также на рыбу и диких животных, которые считают их своим домом. Например, плотины гидроэлектростанций могут значительно изменить естественный сток рек. Холодную воду с низким содержанием кислорода можно найти на дне озер, образованных плотинами.Выпуск этой воды для производства электричества может убить рыбу вниз по течению, приспособленную к жизни в более теплых и богатых кислородом условиях. Другим очевидным воздействием традиционной гидроэнергетики является необходимость затопления больших участков земли, которые когда-то могли быть средой обитания диких животных или использовались людьми для сельскохозяйственных угодий или в рекреационных целях.

Ссылки

Ресурсы

Биография писателя

Дэвид Андерсон пишет об окружающей среде и экологически чистом образе жизни с 2007 года.В настоящее время он работает писателем в Green Alliance, базирующемся в Портсмуте, штат Нью-Хэмпшир, а также ведет блог, посвященный экологически чистой энергии и президентской политике. Андерсон имеет степень магистра политических наук Университета Нью-Гэмпшира, где он изучал управление некоммерческими организациями, а также экологическую политику и право.

Энергия воды | Пособие для студентов по глобальному изменению климата

Если вы когда-либо стояли в быстром потоке, под водопадом или на берегу океана, когда набегают волны, то вы чувствовали силу воды.Энергию движущейся воды можно использовать для производства электричества несколькими способами. Например:

Плотина гидроэлектростанции улавливает энергию движения реки. Операторы плотин контролируют поток воды и количество производимой электроэнергии. Плотины создают за собой водоемы (большие водоемы со спокойной водой), которые можно использовать для отдыха, создания заповедников и источников питьевой воды.
Wave power улавливает энергию волн на поверхности океана с помощью специального буя или другого плавучего устройства.
Приливная сила улавливает энергию текущей воды с помощью турбин, когда приливы прибывают и покидают прибрежные районы.

Как это работает

Текущая вода вращает водяное колесо или турбину.
Генератор, прикрепленный к турбине, вырабатывает электричество.

Интересные факты

Чудо природы! Знаете ли вы, что одно из величайших чудес природы вырабатывает электричество уже более 100 лет? Сегодня Ниагарский водопад — крупнейший производитель электроэнергии в штате Нью-Йорк, вырабатывающий достаточно электроэнергии, чтобы зажечь 24 миллиона 100-ваттных лампочек одновременно!
Вперед. Гидроэнергетика — ведущий возобновляемый источник энергии, используемый для выработки электроэнергии в США.
Волна будущего. Первая коммерческая электростанция в США, использующая океанские волны для выработки электроэнергии, находится в стадии строительства в Орегоне. Когда все будет готово, 10 «буев» в океане будут вырабатывать электричество, достаточное для снабжения энергией 1000 домов.

Начало страницы

Объяснение

Hydropower — У.S. Управление энергетической информации (EIA)

Гидроэнергетика — энергия движущейся воды

Люди давно используют силу воды, текущей в ручьях и реках, для производства механической энергии. Гидроэнергетика была одним из первых источников энергии, используемых для производства электроэнергии, и до 2019 года гидроэнергетика была крупнейшим источником общего годового производства электроэнергии из возобновляемых источников в США.

В 2020 году на гидроэлектроэнергию приходилось около 7.3% от общего объема производства электроэнергии в США ¹ и 37% от общего объема производства электроэнергии из возобновляемых источников. Доля гидроэлектроэнергии в общем объеме производства электроэнергии в США со временем снизилась, в основном из-за увеличения производства электроэнергии из других источников.

Гидроэнергетика основана на круговороте воды

Солнечная энергия нагревает воду на поверхности рек, озер и океанов, что приводит к испарению воды.
Водяной пар конденсируется в облака и выпадает в виде осадков — дождя и снега.
Осадки собираются в ручьях и реках, которые впадают в океаны и озера, где они испаряются и снова начинают цикл.

Количество осадков, которые стекают в реки и ручьи в географической области, определяет количество воды, доступной для производства гидроэлектроэнергии. Сезонные колебания количества осадков и долгосрочные изменения в структуре осадков, такие как засухи, могут иметь большое влияние на доступность производства гидроэлектроэнергии.

Источник: адаптировано из Национального проекта развития энергетического образования (общественное достояние)

Источник: Управление долины Теннесси (общественное достояние)

Гидроэлектроэнергия вырабатывается с помощью движущейся воды

Поскольку источником гидроэлектроэнергии является вода, гидроэлектростанции обычно располагаются на источнике воды или рядом с ним. Объем потока воды и изменение высоты — или падения, часто называемое напором , — от одной точки к другой определяют количество доступной энергии в движущейся воде.Как правило, чем больше расход воды и чем выше напор, тем больше электроэнергии может производить гидроэлектростанция.

На гидроэлектростанциях вода течет по трубе или напорному водопроводу , затем толкает лопасти турбины и вращает их, вращая генератор для выработки электроэнергии.

Обычные гидроэлектростанции включают:

Русловые системы , где сила течения реки оказывает давление на турбину.Сооружения могут иметь водослив в водотоке для отвода потока воды к гидротурбинам.
Системы хранения , где вода накапливается в резервуарах, созданных плотинами на ручьях и реках, и сбрасывается через гидротурбины по мере необходимости для выработки электроэнергии. Большинство гидроэнергетических объектов США имеют плотины и водохранилища.

Гидроэлектростанции с гидроаккумулятором — это тип гидроаккумулирующей системы, в которой вода перекачивается из источника воды в водохранилище на более высоком уровне и сбрасывается из верхнего водохранилища в гидротурбины, расположенные ниже верхнего водохранилища.Электроэнергия для перекачки может поставляться гидротурбинами или другими типами электростанций, включая ископаемое топливо или атомные электростанции. Обычно они перекачивают воду в хранилище, когда спрос на электроэнергию и затраты на ее производство и / или когда оптовые цены на электроэнергию относительно низкие, и высвобождают накопленную воду для выработки электроэнергии в периоды пикового спроса на электроэнергию, когда оптовые цены на электроэнергию относительно высоки. Гидроэлектростанции с гидроаккумулятором обычно используют больше электроэнергии для перекачки воды в верхние водохранилища, чем они производят с накопленной водой.Таким образом, гидроаккумулирующие сооружения имеют чистый отрицательный баланс выработки электроэнергии. Управление энергетической информации США классифицирует выработку электроэнергии на гидроаккумулирующих гидроэлектростанциях как отрицательную.

История гидроэнергетики

Гидроэнергетика — один из старейших источников энергии для производства механической и электрической энергии, и до 2019 года она была крупнейшим источником общего годового производства электроэнергии из возобновляемых источников в США.Тысячи лет назад люди использовали гидроэнергетику, чтобы крутить гребные колеса на реках для измельчения зерна. До того, как в Соединенных Штатах стали доступны паровая энергия и электричество, зерновые и лесопильные заводы питались напрямую от гидроэлектроэнергии. Первое промышленное использование гидроэлектроэнергии для производства электроэнергии в Соединенных Штатах было в 1880 году для питания 16 щеточно-дуговых ламп на фабрике стульев Росомахи в Гранд-Рапидс, штат Мичиган. Первая в США гидроэлектростанция для продажи электроэнергии открылась на реке Фокс недалеко от Аплтона, штат Висконсин, 30 сентября 1882 года.

В Соединенных Штатах работает около 1450 обычных и 40 гидроаккумулирующих гидроэлектростанций. Самая старая действующая гидроэлектростанция в США — это гидроэлектростанция Whiting в Уайтинге, штат Висконсин, которая была введена в эксплуатацию в 1891 году и имеет общую генерирующую мощность около 4 мегаватт (МВт). Большая часть гидроэлектроэнергии в США производится на крупных плотинах на крупных реках, и большинство из этих плотин гидроэлектростанций были построены до середины 1970-х годов федеральными правительственными агентствами. Самый крупный U.Гидроэнергетический объект Южной и крупнейшая электрическая электростанция США по генерирующей мощности — это гидроэлектростанция Гранд-Кули на реке Колумбия в Вашингтоне с общей генерирующей мощностью 6765 МВт.

¹ Коммунальные электростанции имеют не менее 1 мегаватта общей мощности по выработке электроэнергии. Генерирующая мощность — это чистая летняя мощность.

Последнее обновление: 8 апреля 2021 г.

Преимущества производства и использования

• Школа наук о воде ГЛАВНАЯ • Темы, посвященные поверхностным водам • Темы водопользования •

Следующая информация относится к информации, предоставленной Itaipu Binacional.Контент на этой странице взят непосредственно с их веб-сайта.

Представители более 170 стран достигли консенсуса на Всемирной конференции по устойчивому развитию в Йоханнесбурге (2002 г.) и на 3-м Всемирном форуме по воде в Киото (2003 г.): производство гидроэлектроэнергии является возобновляемым и имеет определенные достоинства. причины, которые привели их к такому выводу.

1. Гидроэлектроэнергия — возобновляемый источник энергии.

Гидроэнергетика использует энергию проточной воды , не уменьшая ее количества, для производства электроэнергии.Следовательно, все гидроэлектростанции, малых или больших размеров, будь то русло реки или накопленные накопители, соответствуют концепции возобновляемой энергии.

2. Гидроэнергетика делает возможным использование других возобновляемых источников.

Гидроэлектростанции с накоплением резервуаров предлагают несравненную эксплуатационную гибкость, поскольку они могут немедленно реагировать на колебания спроса на электроэнергию. Гибкость и накопительная способность гидроэлектростанций делают их более эффективными и экономичными в поддержке использования прерывистых источников возобновляемой энергии, таких как солнечная энергия или энергия Эолийских островов.

3. Гидроэнергетика способствует гарантированной стабильности цен и энергии.

Речная вода — это внутренний ресурс, который, в отличие от топлива или природного газа, не подвержен рыночным колебаниям. В дополнение к этому, это единственный крупный возобновляемый источник электроэнергии, и его соотношение затрат и результатов, эффективность, гибкость и надежность помогают оптимизировать использование тепловых электростанций .

4. Гидроэлектроэнергия способствует накоплению питьевой воды.

Гидроэлектростанция водохранилища станции собирают дождевую воду, которую затем можно использовать для потребления или для орошения. Храня воду, они защищают грунтовые воды от истощения и снижают нашу уязвимость к наводнениям и засухам.

5. Гидроэнергетика повышает стабильность и надежность электроэнергетических систем.

6. Гидроэлектроэнергия помогает бороться с изменениями климата.

7. Гидроэлектроэнергия улучшает воздух, которым мы дышим.

8. Гидроэнергетика вносит значительный вклад в развитие.

9. Гидроэлектроэнергия — это чистая и дешевая энергия сегодня и завтра.

10. Гидроэлектроэнергия — фундаментальный инструмент устойчивого развития.

Источники и дополнительная информация

Гидроэнергетика и другие технологии гидроэнергетики

Водные технологии включают множество систем, использующих океан или пресную воду для производства электроэнергии или тепловой энергии. Самая известная водная технология — гидроэнергетика, в которой сила движения воды приводит в движение турбину, которая, в свою очередь, запускает генератор для выработки электричества. Гидроэнергетика и другие водные технологии являются возобновляемыми, поскольку их топливо естественным образом пополняется за счет круговорота воды; они представляют собой чистую альтернативу сжиганию ископаемого топлива, вызывающему изменение климата.Гидроэнергетика не требует закупки топлива для выработки электроэнергии, в отличие от станций, работающих на природном газе, угле и других топливных установках. Единственные затраты — это строительство и эксплуатация объектов генерации.

В глобальном масштабе гидроэнергетика составляет около 15 процентов производства электроэнергии. В 2014 году гидроэлектростанции США имели мощность около 101000 мегаватт (МВт) и производили 6 процентов всей энергии и 48 процентов возобновляемой электроэнергии в Соединенных Штатах. Хотя наиболее подходящие участки для крупномасштабных плотин были разработаны в Соединенных Штатах и во всем мире, существует множество возможностей для установки гидроэнергетических систем на существующих плотинах, которые в настоящее время не имеют возможности выработки электроэнергии, а также для использования других технологий гидроэнергетики в реках, приливных зонах и в открытом океане.Согласно двум исследованиям Министерства энергетики США, проведенным в 2012 году, существующие плотины, которые в настоящее время не производят электроэнергию, могут обеспечить 12000 МВт дополнительной мощности, а если будут построены новые сооружения (в том числе те, которые используют волны и приливные течения), гидроэнергетика потенциально может обеспечить 15 процентов мощности. электричества Америки к 2030 году (против 6 процентов сегодня).

Гидроэнергетические сооружения можно устанавливать на реках, океанах или озерах.

Реки

Плотины

Крупные плотины гидроэлектростанций на крупных реках являются наиболее развитыми генераторами водной энергии.Насосные хранилища или водохранилища накапливают воду в резервуаре для сброса для использования, когда река течет медленнее или во время пикового спроса на энергию. Это обеспечивает надежную выработку электроэнергии при базовой нагрузке. Плотина Гувера в Неваде и плотина Гранд-Кули в Вашингтоне являются примерами таких крупных сооружений. Большие плотины также удовлетворяют многочисленные социальные потребности, такие как ирригация, борьба с наводнениями и отдых.

У резервуарных растений есть несколько недостатков. Исследования показывают, что большие водохранилища в бореальном и тропическом климате выбрасывают столько же парниковых газов, сколько электростанция, работающая на ископаемом топливе.Затопленная растительность разлагается, выделяя метан и углекислый газ в виде большого выброса в начале срока службы плотины и продолжающегося в меньших количествах на протяжении всего периода использования плотины. Дальнейшие воздействия включают изменения температуры воды, растворенного кислорода и других питательных веществ, вред экосистеме реки, перемещение сообществ из-за изменения течения реки и нестабильность берегов реки, ведущую к обезлесению, наводнениям и эрозии. Гидроэнергетика уязвима к изменению климата. Продолжительные засухи могут снизить уровень воды в реке, снизив выработку электроэнергии, в то время как таяние ледников, быстрое таяние снежного покрова или изменение режима выпадения осадков от снега до дождя могут значительно изменить речной сток.

Русло реки

Русловые станции не имеют водохранилищ, но могут использовать низкоуровневые плотины для увеличения разницы между уровнем забора воды и турбиной. В этом случае естественный речной поток вырабатывает электроэнергию, и количество вырабатываемой энергии колеблется в зависимости от цикла реки. Хотя русловая технология может использоваться для крупномасштабного производства электроэнергии, она обычно применяется для снабжения отдельных населенных пунктов электричеством мощностью менее 30 МВт.Эта форма производства электроэнергии популярна в сельских районах Китая, но может применяться во многих местах, в том числе в Соединенных Штатах. Технология русла реки обычно нарушает гораздо меньше речного стока по сравнению с крупными плотинами гидроэлектростанций.

Текущая

Текущее поколение работает аналогично ветряной турбине, но под водой. Поскольку вода более плотная, чем воздух, вода, движущаяся с заданной скоростью, будет производить гораздо больше энергии, чем та, которая генерируется сопоставимой скоростью ветра.Однако сама турбина должна быть сильнее и, следовательно, дороже. Воздействие существующих турбин на окружающую среду неясно. Это может нанести вред популяциям рыб, но были разработаны безопасные для рыбы турбины.

В Соединенных Штатах есть много потенциальных мест, где может произойти текущая генерация, и несколько проектов находятся в стадии реализации, в том числе в Ист-Ривер в Нью-Йорке и в заливе Сан-Франциско. Федеральная комиссия по регулированию энергетики выдала в США первую лицензию на пилотный проект коммерческой приливной энергетики в 2012 году.Десятилетняя лицензия ставит проект Ист-Ривер (приливная энергия острова Рузвельта) на путь строительства 30 турбин для выработки 1 МВт.

Океаны

Приливная плотина

Приливная сила океана использует предсказуемый цикл энергии, производимой приливами. Приливная плотина работает так же, как плотина большого водохранилища, но размещается у входа в залив или лиман. Удерживаемая вода в заливе выпускается через турбины в плотине и генерирует энергию.Прилив должен иметь достаточно большой диапазон между приливом и отливом, около десяти футов, чтобы плотина работала экономично. Лучшие потенциальные участки расположены в Северной Европе и на западном побережье США. Приливная плотина в Ла-Рансе, Франция, действует с 1967 года и имеет мощность 240 МВт. Потенциальное воздействие заграждений на окружающую среду может быть значительным, поскольку они построены в хрупких экосистемах устья, но в стадии разработки находятся менее интрузивные конструкции, такие как заборы или плавучие баржи.

Приливное течение

Подобно технологиям речного течения, турбины, прикрепленные к дну океана или подвешенные к бую на пути океанического течения, могут использоваться для выработки энергии. Хотя эта технология находится на стадии разработки, некоторые потенциальные местоположения в Соединенных Штатах включают залив Мэн, Северную Каролину, Тихоокеанский северо-запад и Гольфстрим у побережья Флориды.

Волна

Когда ветер движется по поверхности океана, он передает энергию воде и создает волны.Хотя волны меняются по размеру и скорости, они предсказуемы и постоянно создаются. Только в прибрежных водах США общая годовая энергия волн составляет 2100 тераватт-часов.

Испытываются различные технологии преобразования энергии волн в электричество. Большинство систем улавливают энергию на поверхности волн или используют разницу давлений чуть ниже поверхности. Эти системы используют волны волн для создания давления и перемещения гидравлических насосов или сжатого воздуха, что, в свою очередь, приводит в движение генераторы.Воздействие волновых генераторов на окружающую среду полностью не изучено, но считается минимальным и зависит от конкретной площадки.

Лучшими потенциальными местами для генерации волн являются океанические районы с сильными ветровыми течениями. Эти области находятся между 30 ° и 60 ° широты, полярные районы с частыми штормами, районы вблизи экваториальных пассатов и западные побережья континентов. Гибридные ветро-волновые технологии для морских энергетических ферм находятся в стадии разработки. Потенциальные площадки в Соединенных Штатах для гибридных ветроэнергетических ферм включают прибрежные районы восточного побережья и тихоокеанского северо-запада.

Преобразование тепловой энергии океана

Преобразование тепловой энергии океана (OTEC) использует пар, полученный из теплой поверхностной воды, для вращения генерирующих турбин. В холодной глубоководной океанской воде пар снова конденсируется в воду для повторного использования. Между поверхностью и глубокой водой необходима разница температур в 36 ° F. Возможные участки включают тропические острова. OTEC находится на ранней стадии разработки и еще не является рентабельным из-за высокой стоимости закачки глубокой воды на наземные электростанции.OTEC может работать в паре с системами кондиционирования воздуха в океане (см. Ниже). Кроме того, богатая питательными веществами глубокая вода может помочь в аквакультуре. В поверхностных прудах с глубокой водой можно выращивать лосося, омаров и другие морепродукты, а также планктон и водоросли.

Термическое кондиционирование океана / озера

Вода может использоваться не только для выработки электроэнергии, но и для непосредственного получения тепловой энергии. Вода из озер или океанов может обеспечить кондиционирование воздуха в зданиях. Холодная глубоководная вода используется для охлаждения пресной воды, которая циркулирует по зданию в системе замкнутого трубопровода, обеспечивая кондиционирование воздуха с меньшими затратами, чем традиционные методы.Израсходованная вода возвращается в океан или озеро, чтобы возобновить цикл. Холодная глубокая вода должна иметь температуру от 39 ° F до 45 ° F и находиться близко к берегу, чтобы быть экономичной. Примеры систем термического охлаждения океана можно увидеть на Гавайях (совмещенных с объектами OTEC) и в Торонто, где вода из озера Онтарио используется для кондиционирования зданий в центре города. Крупномасштабный проект OTEC (100 МВт +), расположенный в островных сообществах, таких как Пуэрто-Рико, Гавайи или Гуам, может быть экономически жизнеспособным.

Подробнее о гидроэнергетике:

Просмотреть другие записи с тегом «Гидроэнергетика»

Самая мощная возобновляемая энергия

Концепция Natel, получившая название Restoration Hydro, отходит от обычных больших плотин к более распределенному подходу, основанному на биомимикрии.До вмешательства человека и создания акведуков и каналов большинство рек Северной Америки были забиты древесным мусором и бобровыми плотинами. Каскады, имитирующие структуры бобра, замедляют скорость воды, создавая небольшие пруды и заболоченные места; это дает достаточно времени, чтобы вода просочилась в землю, что, в свою очередь, поднимет уровень грунтовых вод. Более высокий уровень грунтовых вод означает больше запасов грунтовых вод, что помогает водосборным бассейнам выдерживать длительные периоды засухи.

Эти связанные распределенные системы специально разработаны для восстановления связи рек для рыб и других диких животных, улучшения водоотведения и повышения продуктивности сельского хозяйства, а также поддержки средств к существованию и социально-экономического развития местных сообществ, что делает систему Natel очевидным выбором для развивающихся стран.«Наш подход является распределенным, — говорит Гиа, — с небольшими индивидуальными проектами, которые объединены в группы, работающие согласованно, чтобы мы могли генерировать гидроэлектроэнергию без больших плотин».

Поскольку гидроэлектростанции могут вырабатывать электроэнергию в сеть немедленно, они обеспечивают необходимую резервную мощность во время крупных отключений или перебоев в подаче электроэнергии (на самом деле водная энергия пользовалась большим спросом во время кризиса, связанного с Covid-19, поскольку производство электроэнергии было мало затронуто из-за до степени автоматизации в современных объектах).

Хотя турбина Natel Energy все еще находится на начальной стадии, она уже введена в эксплуатацию: компания открыла свою первую гидроэлектростанцию в США в 2019 году, а вторая находится в стадии строительства, а ввод в эксплуатацию запланирован на конец этого года. По мере того, как компании во всем мире стремятся перейти на энергосистему с низким или нулевым выбросом углерода, улучшенные турбины могут помочь в достижении высокой надежности и накопления энергии, повышая устойчивость к климату, сохраняя при этом лосось, благополучно плывущий вверх по течению.

–

Выбросы от путешествий, которые потребовались для того, чтобы сообщить об этой истории, составили 0 кг CO2: писатель опрашивал источники удаленно.Цифровые выбросы из этой истории составляют от 1,2 до 3,6 г CO2 на просмотр страницы. Узнайте больше о том, как мы рассчитали этот показатель здесь .

–

Присоединяйтесь к одному миллиону поклонников Future, поставив нам лайк на Facebook или подписавшись на нас в Twitter или Instagram .

Альтернативные источники энергии: что надо знать

Что такое альтернативные источники энергии

Виды альтернативных источников энергии

1. Солнечная энергия

2. Энергия ветра

3. Энергия воды

4. Геотермальная энергия

5. Биоэнергетика

6. Энергия приливов и отливов

Как разные страны мира выполняют планы по энергопереходу

Геотермальная энергия в Рейкьявике и солнечные батареи для Берлина

Как бизнес формирует положительный имидж, инвестируя в ВИЭ

Альтернативная энергетика: солнце, воздух и вода

Отрасли нетрадиционной энергетики

Гелиоэнергетика

Ветроэнергетика

Геотермальная энергетика

Альтернативная гидроэнергетика

Биотопливо

Будущее альтернативной энергетики

сила солнца, ветра, воды и вулканов

Альтернативная энергетика: сила солнца, ветра, воды и вулканов

Энергия воды

Альтернативные источники энергии: почему они нужны всем

Хитрости бизнеса. Как офшоры помогают компаниям экономить на налогах

Что такое валютные войны и зачем их ведут

Зарабатываем и делимся: популярно о дивидендах

Альтернативные источники энергии

Что такое альтернативная энергия?

Энергия ветра

Сила воды

Геотермальная энергетика

Энергия осмотической диффузии

Биотопливо

Гравитационная энергетика

Солнечная энергия, солнечные электростанции

Плюсы и минусы использования

Перспективы в России

Интернет-издание о высоких технологиях

Альтернативные источники энергии становятся выгодными

Энергия ветра

Энергия воды

Энергия биомассы

Энергия солнца

10 причин для продвижения гидроэнергетики

Использование водяных турбин в качестве альтернативного источника энергии | Home Guides

Мощность

История

Выбросы

Воздействие на окружающую среду

Энергия воды | Пособие для студентов по глобальному изменению климата

Интересные факты

Hydropower — У.S. Управление энергетической информации (EIA)

Гидроэнергетика — энергия движущейся воды

Гидроэнергетика основана на круговороте воды

Гидроэлектроэнергия вырабатывается с помощью движущейся воды

История гидроэнергетики

Преимущества производства и использования

Гидроэнергетика и другие технологии гидроэнергетики

Реки

Океаны

Подробнее о гидроэнергетике:

Самая мощная возобновляемая энергия

Добавить комментарий Отменить ответ