Alternatyvūs energijos šaltiniai ir jų panaudojimas. Alternatyvūs energijos šaltiniai ir jų pritaikymo galimybės Rusijoje

Pastaraisiais metais alternatyvioji energija tapo intensyvaus susidomėjimo ir įnirtingų diskusijų objektu. Kilus klimato kaitos grėsmei ir dėl to, kad vidutinė pasaulinė temperatūra kasmet toliau kyla, natūraliai išaugo noras rasti energijos formas, kurios sumažintų priklausomybę nuo iškastinio kuro, anglies ir kitų teršiančių procesų.

Nors dauguma sąvokų nėra naujos, tik per pastaruosius kelis dešimtmečius šis klausimas pagaliau tapo aktualus. Dėl technologijų ir gamybos patobulinimų daugumos alternatyvios energijos formų kainos sumažėjo, o efektyvumas padidėjo. Kas yra alternatyvioji energija, paprastai ir suprantamai, ir kokia tikimybė, kad ji taps pagrindine?

Akivaizdu, kad tebėra ginčų dėl to, ką reiškia „alternatyvi energija“ ir kam ši frazė gali būti taikoma. Viena vertus, šis terminas gali būti priskirtas energijos formoms, kurios nepadidina žmonijos anglies pėdsako. Todėl tai gali apimti branduolinius objektus, hidroelektrines ir net gamtines dujas bei „švarią anglį“.

Kita vertus, šis terminas taip pat vartojamas kalbant apie tai, kas šiuo metu laikoma netradiciniais energijos metodais – saulės, vėjo, geotermijos, biomasės ir kitais naujausiais papildymais. Tokia klasifikacija neapima energijos gavybos būdų, tokių kaip hidroelektrinės, kurios gyvuoja daugiau nei šimtą metų ir yra gana paplitusios kai kuriuose pasaulio regionuose.

Kitas veiksnys – alternatyvūs energijos šaltiniai turi būti „švarūs“, negaminti kenksmingų teršalų. Kaip jau minėta, tai dažniausiai reiškia anglies dioksidą, tačiau tai gali reikšti ir kitus išmetimus – anglies monoksidą, sieros dioksidą, azoto oksidą ir kt. Pagal šiuos parametrus branduolinė energija nelaikoma alternatyviu energijos šaltiniu, nes susidaro radioaktyvios atliekos, kurios yra labai toksiškos ir turi būti tinkamai saugomos.

Tačiau visais atvejais šis terminas vartojamas kalbant apie energijos rūšis, kurios per ateinantį dešimtmetį pakeis iškastinį kurą ir anglį kaip dominuojančią energijos gamybos formą.

Alternatyvių energijos šaltinių rūšys
Griežtai kalbant, yra daug alternatyvios energijos rūšių. Vėlgi, čia apibrėžimai atsidūrė aklavietėje, nes anksčiau „alternatyvi energija“ buvo vartojama norint nurodyti metodus, kurie nebuvo laikomi esminiais ar pagrįstais. Bet jei apibrėžimą imsite plačiąja prasme, jis apims kai kuriuos arba visus šiuos punktus:

Hidroenergetika. Tai hidroelektrinių užtvankų generuojama energija, kai krintantis ir tekantis vanduo (upėse, kanaluose, kriokliais) praeina per įrenginį, kuris suka turbinas ir gamina elektrą.

Atominė energija. Energija, kuri susidaro uždelsto dalijimosi reakcijų procese. Urano strypai ar kiti radioaktyvūs elementai įkaitina vandenį, paversdami jį garais, o garai paverčia turbinas, gamindami elektrą.

Energija, kuri gaunama tiesiai iš Saulės; (paprastai sudarytas iš silicio substrato, išdėstyto dideliais matricomis) paverčia saulės spindulius tiesiai į elektros energiją. Kai kuriais atvejais saulės spindulių gaminama šiluma taip pat naudojama elektros energijai gaminti, tai vadinama saulės šilumine energija.

Vėjo energija. Oro srauto generuojama energija; milžiniškos vėjo jėgainės sukasi veikiamos vėjo ir gamina elektros energiją.

geotermine energija. Šią energiją generuoja šiluma ir garai, susidarę dėl geologinės veiklos žemės plutoje. Dažniausiai vamzdžiai statomi į žemę virš geologiškai aktyvių zonų, praleidžiant garą per turbinas, taip generuojant elektros energiją.

Potvynių energija. Potvynių srovės palei pakrantes taip pat gali būti naudojamos elektros energijai gaminti. Kasdien kintant potvyniams ir atoslūgiams vanduo tekėja per turbinas pirmyn ir atgal. Elektra gaminama ir perduodama sausumos elektrinėms.

Biomasė. Tai taikoma kurui, kuris gaunamas iš augalų ir biologinių šaltinių – etanolio, gliukozės, dumblių, grybų, bakterijų. Jie galėtų pakeisti benziną kaip kuro šaltinį.

Vandenilis. Energija, gaunama iš procesų, kuriuose dalyvauja vandenilio dujos. Tai apima katalizinius konverterius, kuriuose vandens molekulės suskaidomos ir rekombinuojamos elektrolizės metu; vandenilio kuro elementai, kuriuose dujos naudojamos vidaus degimo varikliui varyti arba šildomai turbinai sukti; arba branduolių sintezė, kai kontroliuojamomis sąlygomis susilieja vandenilio atomai, išskirdami neįtikėtinus energijos kiekius.

Alternatyvūs ir atsinaujinantys energijos šaltiniai
Daugeliu atvejų alternatyvūs energijos šaltiniai taip pat yra atsinaujinantys. Tačiau terminai nėra visiškai keičiami, nes daugelis alternatyvių energijos šaltinių priklauso nuo ribotų išteklių. Pavyzdžiui, branduolinė energija priklauso nuo urano ar kitų sunkiųjų elementų, kuriuos pirmiausia reikia išgauti.

Tuo pačiu metu vėjo, saulės, potvynių, geoterminė ir hidroelektrinė priklauso nuo visiškai atsinaujinančių šaltinių. Saulės spinduliai yra gausiausias energijos šaltinis iš visų ir, nors ir ribojami oro bei paros laiko, pramoniniu požiūriu yra neišsenkantys. Dėl slėgio pokyčių mūsų atmosferoje ir Žemės sukimosi vėjas taip pat nesiliauja.

Plėtra
Šiuo metu alternatyvioji energija vis dar išgyvena jaunystę. Tačiau šis vaizdas greitai keičiasi dėl politinio spaudimo procesų, pasaulinių ekologinių nelaimių (sausrų, bado, potvynių) ir atsinaujinančios energijos technologijų tobulėjimo.

Pavyzdžiui, 2015 m. pasaulio energijos poreikius vis dar daugiausia tenkino anglis (41,3 proc.) ir gamtinės dujos (21,7 proc.). Hidroelektrinėms ir atominei energijai teko atitinkamai 16,3 ir 10,6 proc., o „atsinaujinančių energijos šaltinių“ (saulės, vėjo, biomasės ir kt.) – tik 5,7 proc.

Tai labai pasikeitė nuo 2013 m., kai pasaulinis naftos, anglies ir gamtinių dujų suvartojimas sudarė atitinkamai 31,1%, 28,9% ir 21,4%. Branduolinė ir hidroelektrinė sudarė 4,8% ir 2,45%, o atsinaujinantys šaltiniai - tik 1,2%.

Be to, padaugėjo tarptautinių susitarimų, kuriais siekiama pažaboti iškastinio kuro naudojimą ir alternatyvių energijos šaltinių plėtrą. Pavyzdžiui, 2009 metais Europos Sąjungos pasirašyta Atsinaujinančios energijos direktyva, kurioje nustatyti atsinaujinančios energijos naudojimo tikslai visoms valstybėms narėms iki 2020 metų.

Iš esmės šis susitarimas reiškia, kad iki 2020 m. ES bent 20 % visų savo energijos poreikių patenkins iš atsinaujinančios energijos ir bent 10 % transporto kuro. 2016 metų lapkritį Europos Komisija peržiūrėjo šiuos tikslus ir nustatė, kad iki 2030 metų atsinaujinančios energijos suvartojimas turėtų siekti 27 proc.

Kai kurios šalys tapo alternatyvios energijos plėtros lyderėmis. Pavyzdžiui, Danijoje vėjo energija patenkina iki 140% šalies elektros poreikio; perteklius gabenamas į kaimynines šalis, Vokietiją ir Švediją.

Islandija dėl savo vietos Šiaurės Atlante ir aktyvių ugnikalnių jau 2012 m. pasiekė 100 % atsinaujinančios energijos priklausomybę, derindama hidroenergiją ir geoterminę energiją. 2016 metais Vokietija priėmė politiką, kuria siekiama palaipsniui panaikinti priklausomybę nuo naftos ir branduolinės energijos.

Ilgalaikės alternatyvios energijos perspektyvos yra itin teigiamos. Remiantis 2014 m. Tarptautinės energijos agentūros (IEA) ataskaita, fotovoltinė saulės energija ir saulės šiluminė energija iki 2050 m. sudarys 27 % pasaulinės paklausos, todėl tai bus didžiausias energijos šaltinis. Galbūt dėl ​​sintezės pažangos iškastinio kuro šaltiniai iki 2050 m. bus beviltiškai pasenę.

Siekdami išspręsti riboto iškastinio kuro problemą, mokslininkai visame pasaulyje stengiasi sukurti ir pradėti naudoti alternatyvius energijos šaltinius. Ir mes kalbame ne tik apie gerai žinomus vėjo malūnus ir saulės baterijas. Dujas ir naftą gali pakeisti dumblių, ugnikalnių ir žmogaus žingsnių energija. Recycle atrinko dešimt įdomiausių ir švariausių ateities energijos šaltinių.

Džauliai iš turniketų

Tūkstančiai žmonių kasdien eina per turniketus prie įėjimo į geležinkelio stotis. Iš karto keliuose pasaulio tyrimų centruose kilo mintis panaudoti žmonių srautą kaip novatorišką energijos generatorių. Japonijos bendrovė East Japan Railway Company nusprendė kiekvieną geležinkelio stočių turniketą aprūpinti generatoriais. Montavimas vyksta traukinių stotyje Tokijo Shibuya rajone: grindyse po turniketais įmontuoti pjezoelektriniai elementai, kurie generuoja elektrą nuo slėgio ir vibracijos, kurią patiria žmonės užlipę ant jų.

Kita „energijos turniketo“ technologija jau naudojama Kinijoje ir Nyderlanduose. Šiose šalyse inžinieriai nusprendė panaudoti ne pjezoelektrinių elementų spaudimo efektą, o turniketo rankenų ar turniketo durų stūmimo efektą. Olandų kompanijos „Boon Edam“ koncepcija apima standartines duris prie įėjimo į prekybos centrus (kurios dažniausiai dirba fotoelementų sistemoje ir pradeda suktis) durimis, kurias lankytojas turi stumti ir taip generuoti elektros energiją.

Olandijos centre Natuurcafe La Port tokios durys-generatoriai jau atsirado. Kiekviena jų per metus pagamina apie 4600 kilovatvalandžių energijos, kuri iš pirmo žvilgsnio gali pasirodyti nereikšminga, tačiau tai yra geras alternatyvios elektros energijos gamybos technologijos pavyzdys.

Dumblių šilumos namai

Dumbliai kaip alternatyvus energijos šaltinis pradėti svarstyti palyginti neseniai, tačiau technologija, pasak ekspertų, yra labai perspektyvi. Pakanka pasakyti, kad iš 1 hektaro vandens paviršiaus ploto, kurį užima dumbliai, per metus galima gauti 150 tūkstančių kubinių metrų biodujų. Tai apytiksliai prilygsta dujų kiekiui, kurį pagamina mažas šulinys, ir jo pakanka mažo kaimo gyvenimui.

Žaliuosius dumblius lengva prižiūrėti, jie greitai auga ir yra įvairių rūšių, kurios fotosintezei naudoja saulės šviesos energiją. Visa biomasė, nesvarbu, ar tai būtų cukrus, ar riebalai, gali būti paverčiama biokuru, dažniausiai bioetanoliu ir biodyzelinu. Dumbliai yra idealus ekokuras, nes auga vandens aplinkoje ir nereikalauja žemės išteklių, yra labai produktyvūs ir nekenkia aplinkai.

Pasak ekonomistų, iki 2018 m. pasaulinė jūrų mikrodumblių biomasės perdirbimo apyvarta gali siekti apie 100 mlrd. Jau yra įgyvendinami projektai apie „dumblių“ kurą – pavyzdžiui, 15 butų Hamburge, Vokietijoje. Namo fasadai padengti 129 dumblių rezervuarais, kurie tarnauja kaip vienintelis energijos šaltinis pastato, vadinamo Bio Intelligent Quotient (BIQ) namu, šildymui ir oro kondicionavimui.

Greičio kalneliai apšviečia gatves

Elektros gamybos naudojant vadinamuosius „greičio kalnelius“ koncepcija buvo pradėta diegti iš pradžių JK, vėliau – Bahreine, o netrukus technologija pasieks ir Rusiją.Viskas prasidėjo nuo to, kad britų išradėjas Peteris Hughesas greitkeliams sukūrė „Generuojantį kelio rampą“ (Electro-Kinetic Road Ramp). Rampa susideda iš dviejų metalinių plokščių, kurios šiek tiek pakyla virš kelio. Po plokštėmis paklotas elektros generatorius, kuris generuoja srovę automobiliui važiuojant per rampą.

Priklausomai nuo automobilio svorio, rampa gali generuoti nuo 5 iki 50 kilovatų per tą laiką, kai automobilis pravažiuoja rampą. Tokios rampos, kaip baterijos, gali tiekti elektrą šviesoforams ir šviečiantiems kelio ženklams. JK ši technologija jau veikia keliuose miestuose. Metodas pradėjo plisti į kitas šalis – pavyzdžiui, į mažąjį Bahreiną.

Labiausiai stebina tai, kad kažką panašaus galima pamatyti ir Rusijoje. Tokį patį gatvių apšvietimo sprendimą VUZPromExpo forume pasiūlė studentas iš Tiumenės Albertas Brandas. Kūrėjo skaičiavimais, kasdien pro greičio kalnelius jo mieste pravažiuoja nuo 1000 iki 1500 automobilių. Vienam automobilio „susidūrimui“ ant „greičio kalnelio“, kuriame įrengtas elektros generatorius, susidarys apie 20 vatų aplinkai nekenkiančios elektros energijos.

Daugiau nei tik futbolas

Sukurtas grupės Harvardo absolventų, įkūrusių „Uncharted Play“, „Socket“ kamuoliukas gali pagaminti elektros energiją per pusvalandį futbolo, tiek LED lempai maitinti kelias valandas. Sockket vadinamas aplinkai draugiška alternatyva nesaugiems energijos šaltiniams, kuriuos dažnai naudoja neišsivysčiusių šalių gyventojai.

Energijos kaupimo „Socket“ principas yra gana paprastas: kinetinė energija, susidaranti smūgiuojant į kamuolį, perduodama į mažą švytuoklę primenantį mechanizmą, kuris varo generatorių. Generatorius gamina elektros energiją, kuri kaupiama akumuliatoriuje. Sukaupta energija gali būti naudojama bet kokiam nedideliam elektros prietaisui, pavyzdžiui, stalinei lempai su šviesos diodu, maitinti.

„Socket“ išėjimo galia yra šeši vatai. Energiją generuojantis rutulys jau pelnė pasaulinį pripažinimą, laimėjo daugybę apdovanojimų, buvo puikiai įvertintas Clinton Global Initiative ir gavo pagyrimų garsiojoje TED konferencijoje.

Paslėpta ugnikalnių energija

Vienas iš pagrindinių vulkaninės energijos plėtros krypčių priklauso amerikiečių mokslininkams iš inicijuojančių įmonių „AltaRock Energy“ ir „Davenport Newberry Holdings“. Bandomasis objektas buvo neveikiantis ugnikalnis Oregone. Sūrus vanduo pumpuojamas giliai į uolienas, kurių temperatūra yra labai aukšta dėl radioaktyvių elementų, esančių planetos plutoje ir karščiausioje Žemės mantijoje, irimo. Kaitinamas vanduo virsta garais, kurie paduodami į turbiną, kuri gamina elektrą.

Šiuo metu veikia tik dvi nedidelės tokio tipo elektrinės – Prancūzijoje ir Vokietijoje. Jei amerikietiškos technologijos pasiteisins, JAV geologijos tarnyba skaičiuoja, kad geoterminė energija gali aprūpinti 50% šaliai reikalingos elektros energijos (šiandien jos indėlis siekia tik 0,3%).

Dar vieną būdą panaudoti ugnikalnius energijai gaminti 2009 metais pasiūlė Islandijos mokslininkai. Netoli ugnikalnio gelmių jie aptiko požeminį vandens rezervuarą, kurio temperatūra buvo neįprastai aukšta. Itin karštas vanduo yra kažkur ant ribos tarp skysčio ir dujų ir egzistuoja tik esant tam tikrai temperatūrai ir slėgiui.

Kažką panašaus mokslininkai galėjo sugeneruoti laboratorijoje, tačiau paaiškėjo, kad tokio vandens yra ir gamtoje – žemės gelmėse. Manoma, kad iš „kritinės temperatūros“ vandens galima išgauti dešimt kartų daugiau energijos nei iš klasikiniu būdu užvirinto vandens.

Energija iš žmogaus šilumos

Termoelektrinių generatorių, veikiančių esant temperatūrų skirtumui, principas žinomas jau seniai. Tačiau tik prieš keletą metų technologijos pradėjo leisti naudoti žmogaus kūno šilumą kaip energijos šaltinį. Korėjos pirmaujančio mokslo ir technologijų instituto (KAIST) mokslininkų komanda sukūrė generatorių, įdėtą į lanksčią stiklo plokštę.

T Kuri programėlė leis fitneso apyrankes pasikrauti nuo žmogaus rankos karščio – pavyzdžiui, bėgiojant, kai kūnas labai karštas ir kontrastuoja su aplinkos temperatūra. 10 x 10 centimetrų dydžio korėjietiškas generatorius gali pagaminti apie 40 milivatų energijos, kai odos temperatūra yra 31 laipsnis Celsijaus.

Panašią technologiją kaip pagrindą ėmėsi jaunoji Ann Makosinski, išradusi žibintuvėlį, įkraunamą oro ir žmogaus kūno temperatūrų skirtumo. Poveikis paaiškinamas keturių Peltier elementų panaudojimu: jų ypatybė – galimybė generuoti elektros energiją, kai šildoma iš vienos pusės, o vėsinama iš kitos pusės.

Dėl to Annos žibintuvėlis skleidžia gana ryškią šviesą, tačiau jam nereikia įkraunamų baterijų. Jo veikimui reikalingas tik penkių laipsnių temperatūros skirtumas tarp žmogaus delno įkaitimo laipsnio ir temperatūros patalpoje.

Žingsniai ant „protingų“ grindinio plokščių

Bet kurioje judrių gatvių vietoje per dieną nueina iki 50 000 žingsnių. Idėja panaudoti pėsčiųjų eismą norint naudingai paversti žingsnius energija buvo įgyvendinta gaminyje, kurį sukūrė Pavegen Systems Ltd. JK direktorius Lawrence'as Kemball-Cookas. Inžinierius sukūrė grindinio plokštes, kurios generuoja elektrą iš vaikščiojančių pėsčiųjų kinetinės energijos.

Novatoriškos plytelės įtaisas pagamintas iš lanksčios, vandeniui atsparios medžiagos, kuri paspaudus išsilenkia apie penkis milimetrus. Tai savo ruožtu sukuria energiją, kurią mechanizmas paverčia elektra. Sukaupti vatai kaupiami ličio polimero akumuliatoriuje arba tiesiogiai naudojami autobusų stotelėms, vitrinoms ir ženklams apšviesti.

Pati Pavegen plytelė laikoma visiškai nekenksminga aplinkai: jos korpusas pagamintas iš specialaus nerūdijančio plieno ir mažai anglies išskiriančio perdirbto polimero. Viršutinis paviršius pagamintas iš perdirbtų padangų, todėl plytelės yra patvarios ir labai atsparios dilimui.

2012 metais Londone vykusiose vasaros olimpinėse žaidynėse plytelės buvo išklotos daugelyje turistų lankomų gatvių. Per dvi savaites buvo gauta 20 milijonų džaulių energijos. To pakako gatvių apšvietimui Didžiosios Britanijos sostinėje.

Dviračių įkrovimo išmanieji telefonai

Norint įkrauti grotuvą, telefoną ar planšetinį kompiuterį, nebūtina turėti po ranka lizdo. Kartais pakanka tik pasukti pedalus. Taigi amerikiečių kompanija „Cycle Atom“ išleido įrenginį, leidžiantį važinėjant dviračiu įkrauti išorinę bateriją ir vėliau įkrauti mobiliuosius įrenginius.

Produktas, vadinamas „Siva Cycle Atom“, yra lengvas ličio akumuliatoriaus dviračio generatorius, skirtas maitinti beveik bet kurį mobilųjį įrenginį su USB prievadu. Šis mini generatorius gali būti sumontuotas ant dažniausiai naudojamų dviračių rėmų per kelias minutes. Pačią bateriją galima lengvai išimti, kad vėliau būtų galima įkrauti įtaisus. Vartotojas užsiima sportu ir pedalus – ir po poros valandų jo išmanusis telefonas jau įkraunamas 100 centų.

Savo ruožtu Nokia taip pat pristatė plačiajai visuomenei įtaisą, tvirtinamą prie dviračio ir leidžiantį važiavimą pedalais paversti aplinkai nekenksmingos energijos gavimo būdu. „Nokia Bicycle Charger Kit“ turi dinamą – nedidelį elektros generatorių, kuris naudoja energiją iš dviračio ratų, kad įkrautų telefoną per standartinį 2 mm kištuką, esantį daugelyje „Nokia“ telefonų.

Nuotekų privalumai

Bet kuris didelis miestas kasdien išleidžia didžiulį nuotekų kiekį į atvirą vandenį, užteršdamas ekosistemą. Atrodytų, nuotekomis užnuodytas vanduo niekam nebegali būti naudingas, tačiau taip nėra – mokslininkai atrado būdą, kaip jo pagrindu sukurti kuro elementus.

Vienas iš idėjos pradininkų buvo Pensilvanijos valstijos universiteto profesorius Bruce'as Loganas. Bendroji koncepcija ne specialistui labai sunkiai suprantama ir yra paremta dviem ramsčiais – bakterinių kuro elementų panaudojimu ir vadinamosios atvirkštinės elektrodializės įrengimu. Bakterijos oksiduoja organines medžiagas nuotekose ir gamina elektronus, sukurdamos elektros srovę.

Elektros gamybai gali būti naudojamos beveik bet kokios rūšies organinės atliekos – ne tik nuotekos, bet ir gyvulinės atliekos, taip pat vyno, alaus, pieno pramonės šalutiniai produktai. Kalbant apie atvirkštinę elektrodializę, čia veikia elektros generatoriai, membranomis atskirti į ląsteles ir išgaunantys energiją iš dviejų besimaišančių skysčių srautų druskingumo skirtumo.

„Popierinė“ energija

Japonijos elektronikos gamintojas „Sony“ Tokijo žaliojo maisto parodoje sukūrė ir pristatė biogeneratorių, galintį gaminti elektrą iš smulkiai supjaustyto popieriaus. Proceso esmė tokia: gofruoto kartono reikia norint išskirti celiuliozę (tai ilga gliukozės cukraus grandinė, randama žaliuose augaluose).

Grandinę nutraukia fermentai, o susidariusią gliukozę apdoroja kita fermentų grupė, kurios pagalba išsiskiria vandenilio jonai ir laisvieji elektronai. Elektronai siunčiami per išorinę grandinę elektrai generuoti. Daroma prielaida, kad toks įrenginys apdorojant vieną 210 x 297 mm dydžio popieriaus lapą gali generuoti apie 18 vatų per valandą (maždaug tiek pat energijos sukuria 6 AA baterijos).

Metodas yra nekenksmingas aplinkai: svarbus tokios „baterijos“ privalumas yra metalų ir kenksmingų cheminių junginių nebuvimas. Nors šiuo metu technologijai dar toli iki komercializavimo: elektros generuojama gana mažai – jos užtenka tik mažiems nešiojamiems dalykėliams maitinti.

Beveik visą savo egzistavimo laiką žmonija nuolatos ieškojo naujų energijos šaltinių. Šiuo metu reikiamam elektros energijos kiekiui gauti naudojami neatsinaujinantys šaltiniai, tai yra gamtos ištekliai, tokie kaip anglis, nafta ar gamtinės dujos.

Šių rūšių kuro naudojimas gali suteikti žmogui reikiamą energijos kiekį, tačiau pastaruoju metu vis aktualesnis tampa klausimas, kaip rasti naujos rūšies kuro išteklius, kurie gali veikti kaip. Ši problema yra aktuali, nes, daugumos mokslininkų prognozėmis, elektros energijos pramonėje naudojamų gamtos išteklių atsargos pastaruoju metu sparčiai mažėja, nes didėja žmonių energijos poreikiai. yra labai svarbi užduotis, galinti išspręsti degalų trūkumo problemą, kad būtų patenkinti poreikiai.

Alternatyvūs energijos šaltiniai – galimybė išsigelbėti

Ieškokite naujų kuro šaltinių, kurie vadinama alternatyva, yra viena iš tokios koncepcijos kaip alternatyvioji energija sudedamųjų dalių. Alternatyvi energija yra nauja, tai yra perspektyvių sričių bendruomenė, kuri kelia sau uždavinį ieškoti naujų būdų gauti, perduoti ir naudoti energiją, kurios šaltinis yra alternatyvūs energijos šaltiniai. Tuo pačiu metu viena iš šios pramonės plėtros krypčių yra bet kokios rūšies energijos, kuri yra svarbi ekonominiu požiūriu, naudojimas dėl mažos gaunamos energijos vieneto kainos ir aplinkosaugos požiūriu. požiūriu, kadangi alternatyvios energijos rūšys, kaip taisyklė, išsiskiria savo saugumu ir nedaro žalos.kenkia aplinkai.

Alternatyvių šaltinių naudojimas yra galimybė gauti beveik begalę energijos, nes dauguma alternatyvių šaltinių rūšių yra atsinaujinantys ištekliai, todėl jie yra neišsenkantys.

Alternatyvių energijos šaltinių rūšys

Šiuo metu yra ištirta ir praktikoje taikoma keletas būdų, kaip gaminti elektros energiją nenaudojant tradicinio kuro. Tuo pačiu metu, remiantis statistika, žmogus šiuolaikiniame pasaulyje naudoja tik 0,001% gamtoje turimų alternatyvių energijos šaltinių, o tai yra nereikšminga dalis milžiniško gamtos potencialo.

Taip pat problema, dėl kurios alternatyvių energijos šaltinių naudojimas priskiriamas besivystančių vietovių kategorijai, yra visiškas šio klausimo neišnagrinėjimas įstatymų leidybos lygmeniu, nes šiuo metu visi šalies gamtos ištekliai yra valstybės nuosavybė. Teoriškai netgi saulės ar vėjo naudojimas galėtų būti apmokestintas.

Iki šiol labiausiai paplitę yra šie energijos gamybos būdai, naudojant natūralius neišsenkamus šaltinius.

Be dažniausiai išvardytų alternatyvių energijos šaltinių tipų, yra ir daugiau egzotiškų būdų, įskaitant:

• biokuras, tai įvairi biomasė ir atliekos;
• žmogaus raumenų jėga;
• naudojant perkūnijos jėgą, kurios principas – bandyti pagauti žaibo išlydį ir nukreipti jį į elektros tinklą;
• kontroliuojama termobranduolinės sintezės reakcija;
• energijos gavimas naudojant fotovoltinius elementus, esančius žemės orbitoje;
• potvynių energijos panaudojimas.

Energetikos plėtra ir nuolatinis technologijų tobulėjimas žymiai pagreitina alternatyvių energijos šaltinių panaudojimo procesą, kuris yra ateitis.

Kur semtis energijos? Ne paslaptis, kad anksčiau ar vėliau žmonės išnaudos planetoje dar likusias naftos, dujų, anglies ir net urano atsargas. Kyla pagrįstas klausimas: „Ką daryti toliau? Kur semtis energijos? Juk visas mūsų gyvenimas paremtas energijos naudojimu. Pasirodo, pasibaigus angliavandenilių atsargoms baigsis ir civilizacijos egzistavimas?

Yra išėjimas! Tai yra vadinamieji alternatyvūs energijos šaltiniai. Beje, daugelis jų yra naudojami ir sėkmingai, jau šiuo metu. Vėjo, potvynių, saulės ir geoterminių šaltinių energiją ─ žmonės sėkmingai naudoja ir paverčia elektra. Bet taip sakant.

Šiuo metu yra šimtai teorijų ir naujovių apie neįprastų alternatyvių energijos šaltinių kūrimą ir naudojimą. Šiame straipsnyje aprašyti alternatyvūs energijos šaltiniai neįprasti tik ta prasme, kad jie dar neišpopuliarėjo, nėra plačiai naudojami, yra nepraktiški, nuostolingi ir pan.

Tačiau tai visai nereiškia, kad jų nebus galima veiksmingai pritaikyti, galbūt labai netolimoje ateityje. Juk ta pati alyva, kaip energijos šaltinis, žinoma nuo seniausių laikų, tačiau tik nuo pramonės revoliucijos pabaigos aliejus buvo gaunamas ir perdirbamas į tinkamą naudoti formą.

Nežinia, ką naudosime energijai gaminti ateityje, tačiau alternatyvų tradiciniams energijos šaltiniams tikrai yra, ir visai tikėtina, kad bent vienas iš žemiau išvardintų elektros energijos gamybos būdų gali tapti plačiai paplitęs ir populiarus.

Pateikiame 5 neįprastus alternatyvius energijos šaltinius, kurie kelia realią viltį efektyviai panaudoti juos ateityje:

Pirmąją eksperimentinę sūraus vandens elektrinę pastatė „Statkraft“ Norvegijoje. Jėgainėje elektros energijai gaminti naudojamas fizinis poveikis – osmosas. Dėl šio poveikio, sumaišius druską ir gėlą vandenį, energija išgaunama iš didėjančios skysčių entropijos. tada ši energija naudojama elektros generatoriaus hidroturbinai sukti.

Sukurtos demonstracinės jėgainės ant kuro elementų su kieto oksido elektrolitu, kurių galia iki 500 kW. Tiesą sakant, elementas degina kurą ir tiesiogiai paverčia išleistą energiją į elektros energiją. Tai kaip dyzelinis generatorius, bet be dyzelino ir generatoriaus. Taip pat be dūmų, triukšmo, perkaitimo ir daug didesniu efektyvumu.

Termoelektrinis efektas naudojamas elektros energijai gaminti. Tai gana sena technologija, kuri mūsų laikais vėl tapo aktuali dėl masinio energiją taupančių šviesos šaltinių ir įvairių nešiojamų elektros imtuvų naudojimo. Pramonės plėtra jau egzistuoja ir sėkmingai naudojama, pavyzdžiui, šildymo ir virimo krosnys su įmontuotais termogeneratoriais, kurios savo darbo metu leidžia gauti ne tik šilumos, bet ir elektros.

Sukurtos eksperimentinės instaliacijos, leidžiančios generuoti elektros energiją naudojant kinetinę energiją – pėsčiųjų takai, turniketai geležinkelio stotyse, speciali šokių aikštelė su įmontuotais pjezoelektriniais generatoriais. Gamintojų teigimu, artimiausiu metu kyla minčių įrengti tam skirtas „žaliąsias sporto sales“, kuriose sportinių dviračių grupė per metus galėtų pagaminti iki 3,6 megavatų atsinaujinančios elektros energijos.

Šiame energijos šaltinyje yra specialus nanogeneratorius, kuris žmogaus kūno mikrosvyravimus paverčia elektros energija. Pakanka menkiausių vibracijų, kad įrenginys generuotų elektros srovę, leidžiančią palaikyti mobiliųjų įrenginių veikimą. Šiuolaikiniai nanogeneratoriai bet kokius judesius ir judesius paverčia energijos šaltiniu. Nanogeneratorių ir saulės baterijų bendro naudojimo galimybės yra labai perspektyvios ir įdomios.

Ką tu manai apie tai? Galbūt žinote apie kitus naujus alternatyvius elektros energijos šaltinius. Pasidalinkite komentaruose!

Kalbant apie alternatyvią energiją, jie dažniausiai turi omenyje įrenginius, skirtus elektros energijai gaminti iš atsinaujinančių šaltinių – saulės ir vėjo. Tuo pat metu į statistiką neįtrauktos stotys, kurios naudoja jūros ir vandenynų potvynių energiją, taip pat geoterminės elektrinės. Nors šie energijos šaltiniai taip pat yra atsinaujinantys. Tačiau jie yra tradiciniai ir jau daugelį metų naudojami pramoniniu mastu.

Idėja panaudoti vėjo ir saulės energiją elektros gamybai yra gana patraukli. Galų gale, tai leis jums atsisakyti naudoti kurą. Net pažįstamas kraštovaizdis turės pasikeisti. Išnyks šiluminių elektrinių vamzdžiai, branduoliniai sarkofagai. Daugelis šalių nebebus priklausomos nuo iškastinio kuro pirkimo. Juk saulė ir vėjas yra visur Žemėje.

Tačiau ar tokia energija gali pakeisti tradicinę? Optimistai tiki, kad taip ir nutiks. Pesimistai į problemą žiūri kitaip.

Tai rodo pasaulinė statistika investicijų į alternatyviąją energiją augimas mažėja nuo 2012 m. Netgi mažėja absoliutūs skaičiai. Pasauliniu mastu nuosmukį daugiausia lėmė Jungtinės Amerikos Valstijos, Vakarų Europos šalys. Tai net negalėjo kompensuoti Japonijos ir Kinijos investicijų augimo.

Galbūt statistika kiek iškreipta, nes praktikoje taškiniai alternatyvios energijos gamintojai nesuskaičiuojami - individualios saulės baterijos ant gyvenamųjų namų stogų, vėjo jėgainės, aptarnaujančios individualius ūkius. Ir, pasak ekspertų, jie sudaro apie trečdalį visos alternatyvios energijos.

Vokietija pagrįstai laikoma elektros energijos iš atsinaujinančių šaltinių gamybos lydere. Daugeliu atžvilgių jos energetikos sektorius yra savotiškas bandymų poligonas kuriant perspektyvius modelius. Instaliuota vėjo ir saulės energijos generavimo galia yra 80 GW. 40 procentų pajėgumų priklauso privatiems asmenims, apie 10 procentų – ūkininkams. Ir tik pusė – įmonėms ir valstybei.

Maždaug kas dvyliktas Vokietijos pilietis turi alternatyvią elektrinę. Maždaug tokie patys skaičiai būdingi Italijai ir Ispanijai. Saulės elektrinės yra prijungtos prie bendro tinklo, todėl jų savininkai vienu metu gamina ir vartoja elektros energiją.

Ankstesniais metais vartotojai alternatyvią energiją galėdavo gauti tik saulėtu oru, tačiau šiuo metu aktyviai plečiasi ištisų kompleksų, kuriuose saulės baterijos papildomos baterijomis – tradiciniu švino ar moderniu ličio – naudojimas. Taigi atsiranda galimybė sukaupti energijos perteklių, kad vėliau ją būtų galima panaudoti naktį ar esant blogam orui.

Ekspertai skaičiuoja, kad toks pluoštas vidutinei Europos šeimai, kurią sudaro keturi žmonės, leidžia sutaupyti 60 procentų suvartojamos elektros. Trisdešimt procentų sutaupysite tiesiogiai iš saulės baterijų, o dar trisdešimt – iš baterijų.

Sutaupoma daug, tačiau tokios energijos kaina yra labai didelė. Šešių kWh baterija vidutiniškai kainuoja 5000 eurų. Jei pridėsime įrengimo, priežiūros, mokesčių ir kitas išlaidas, tai šešių kWh įrengimas kainuos nuo dešimties iki dvidešimties tūkstančių eurų. Dabar Vokietijoje elektros tarifas yra apie 25 centus. Todėl vienai šeimai alternatyvaus įrengimo atsipirkimo laikotarpis bus apie trisdešimt metų.

Akivaizdu, kad jokia baterija taip ilgai neatlaikys. Tačiau tai galioja tik šiuolaikinėms technologijoms. Ekspertų teigimu, tiek baterijų, tiek saulės baterijų kaina mažės, o elektros tarifai didės. Tokias perspektyvas mato daugelio įmonių savininkai, ypač „Google“. Būtent ši bendrovė yra investicijų į alternatyviosios energetikos plėtrą lyderė JAV. Siekiant pabrėžti šią aplinkybę, jos centrinio biuro aikštelėje įrengtos saulės baterijos.

Vakarų Europoje kai kurios lydyklos ir cemento gamintojai teigia artimiausiu metu pasiruošę iš dalies panaudoti saulės kolektorių energiją.

Nemažai ekspertų prognozuoja staigų tradicinių energijos nešėjų paklausos mažėjimą ir atominės energijos išnykimą artimiausioje ateityje. Tikriausiai tokių vertinimų klausosi ir Amerikos energetikos įmonės. Taigi pastaraisiais metais JAV branduolinę energetiką reguliuojanti komisija nepatvirtino nė vieno AE projekto.

Tačiau su visomis šviesiomis perspektyvomis alternatyvioji energija kelia klausimų, į kuriuos kol kas nėra aiškių atsakymų. Viena iš pagrindinių problemų yra ta, kad pramonės plėtra daugiausia vyksta su milžiniška vyriausybės parama. Būtent nežinomybė, ar tokia situacija išliks ir ateinančiais metais, lėmė anksčiau rašytą investuotojų susidomėjimo JAV kritimą. Tas pats vaizdas stebimas ir Italijoje, kurios vyriausybė sumažino supirkimo tarifus, kad sumažintų biudžeto deficitą.

Vokietija apie ketvirtadalį visos elektros pagamina naudodama alternatyvius šaltinius ir net ją eksportuoja. Problema ta, kad ši energija turi pirmenybę patekimui į rinką. O tai jau diskriminuoja tradicinius tiekėjus ir pažeidžia jų ekonominius interesus. Valstybė subsidijuoja gamybą naudodama alternatyvias technologijas, tačiau pinigai subsidijoms paimami didinant tarifus. Maždaug 20% ​​elektros kainos vokiečiams yra permoka.

Kuo daugiau žalios elektros pagaminama, tuo sunkiau išgyventi tradicinėms energetikos įmonėms. Jų verslui Vokietijoje jau šiandien gresia pavojus. Stambūs energijos gamintojai, investuodami į alternatyvią gamybą, patys pateko į savo spąstus. Didelė žaliosios elektros dalis jau sumažino didmenines kainas.

Saulės baterijos, vėjo jėgainės negali gaminti energijos debesuotomis dienomis, nesant vėjo, todėl atsisakyti šiluminių elektrinių vis dar nerealu, tačiau dėl alternatyvios elektros prioriteto kogeneracinių elektrinių pajėgumai yra priversti stovėti nenaudojami. saulėtu oru ir vėjuotomis dienomis, o tai padidina savo kartos išlaidas ir turi įtakos vartotojams.

Kalbėdami apie alternatyvią elektrą, teisindami jos ekonomiškumą ateityje, jie dažniausiai dirba tik iš pačių įrenginių savikainos. Bet tam, kad visa energetikos sistema veiktų, o vartotojas elektrą gautų nenutrūkstamai, būtina paruošti tradicinius pajėgumus, kurie dėl to bus apkraunami tik penktadaliu jų generuojančių galių, o tai yra papildomos išlaidos. Be to, būtina radikaliai modernizuoti elektros tinklą, padaryti jį „išmanų“, kad būtų užtikrintas elektros srautas jame naujais principais. Visa tai reikalauja milijardinių investicijų, o kas jas finansuos, kol kas neaišku.

Spaudoje alternatyvioji energetika pristatoma kaip beveik be problemų pramonė, kuri ateityje žada gauti pigią ir aplinką tausojančią elektrą, tačiau rimtas verslas supranta su tuo susijusias rizikas. Valstybės parama nėra labai patikimas finansavimo šaltinis, ja remtis rizikinga. Toks „pavasaris“ gali išdžiūti bet kurią akimirką.

Ir dar viena reikšminga problema. Saulės ir vėjo įrenginiai reikalauja susvetimėti didžiulius žemės plotus. Jei JAV sąlygomis tai nėra didelė problema, tai Vakarų Europa yra tankiai apgyvendinta. Todėl dideli projektai, susiję su alternatyvia energetika, kol kas neįgyvendinami.

Energetikos įmonės, siekdamos sumažinti riziką, investuoja kartu su įvairiais fondais, įskaitant pensijų ir draudimo bendroves. Tačiau net ir Vokietijoje visi vykdomi projektai yra ne didelio masto, o tikslingi. Pasaulyje vis dar nėra didelių gamybos pajėgumų kūrimo ir ilgalaikio eksploatavimo patirties.

Nors alternatyvios energetikos problemas, jos rizikas daugiausia aptarinėja ekspertai, todėl visuomenei jos neatrodo aktualios. Energija, kaip ir bet kuri kita sudėtinga, šakota ir nusistovėjusi sistema, turi didelę inerciją. Ir tik daug metų besivystanti bet kuri nauja tendencija gali ją perkelti iš savo vietos. Dėl šios priežasties alternatyviosios energetikos plėtra greičiausiai ir toliau vyks su valstybės parama ir turės didžiausią palankumą.

„Žaliasis“ lobis JAV tampa vis aktyvesnis. Net rimti tyrinėtojai remiasi alternatyvia energija. Taigi, remiantis Stanfordo universiteto ataskaita, Niujorko valstija iki 2030 m. gali visiškai patenkinti savo elektros energijos poreikius pasitelkdama saulės ir vėjo jėgaines. Tuo pačiu ataskaitoje nurodoma, kad jei jie yra teisingai išdėstyti visoje valstybėje, tai nėra būtinybės išlaikyti efektyvių šilumos gamybos pajėgumų rezerve. Tiesa, visiškai atsisakyti tradicinės energetikos ataskaitos autoriai nesiūlo.

Alternatyvi energija jau nustojo egzotiška, ji tikrai egzistuoja. Akivaizdu, kad jam besivystant su juo susijusių problemų tik daugės.