Альтернативные источники энергии

17. Альтернативные источники энергии

Экологические глобальные проблемы человечества прямо  или косвенно связаны с энергетическими  ресурсами биосферы: изменение климата  обусловлено сжиганием огромных масс органического топлива; радиоактивное  загрязнение связано со строительством ядерных станций; тепловые электростанции вносят максимально негативный вклад  в проблемы усиления парникового  эффекта и кислотных дождей.

Мировая энергетика сегодня стоит на пороге грандиозных перемен. Исторически  ХХ век был эпохой ископаемого  топлива. Уголь, который в начале века прочно утвердился в виде основного  вида топлива, с появлением автомобиля потеснился, дав место нефти. Однако окончательно нефть заменила уголь  лишь в 1967 году. А в последние десятилетия  ХХ века, по мере того, как росла озабоченность  загрязнением воздуха в городах  потеплением, все более популярным становился газ.

С началом  нового столетия наступает закат  эры ископаемого топлива. В последнее  время наблюдается отказ от угля, самого загрязняющего и климатически неблагоприятного вида топлива, к нефти, а затем к природному газу —  самому экологически чистому виду топлива.

Быстрый рост народонаселения и масштабов  социально-экономического развития обусловили значительные темпы прироста энергопотребления. Энергопотребление в мире быстро растет. С удвоением численности  народонаселения количество потребляемой энергии увеличилось в 50 раз. По прогнозам  МИРЭС, к 2020 году энергопотребление  возрастет еще в 1,5 раза.¹ Общемировые запасы условного топлива (в пересчете на нефть) составляют 4,5 триллиона баррелей. По прогнозам, при сохранении современного потребления запасов традиционных энергетических ресурсов должно хватить примерно на 100 лет. Кроме того, исследованиями последних лет подтверждено: на океаническом дне находятся огромные запасы нефти, газа. В Бразилии обнаружили и уже добывают нефть на глубинах 2-3 тысяч метров. Российскими океанологами также обнаружена в Арктике одна из самых богатых в мире по запасам нефтегазовая зона (Штокманское месторождение). Поэтому есть все основания утверждать: в реально прогнозируемом будущем для нужд человечества должно хватить промышленных энергетических и сырьевых ресурсов.

Следует отметить, что из общего объема мировых  энергоресурсов рационально используется лишь одна треть, — две трети теряются в процессе производственно-хозяйственной  деятельности и социокультурной деятельности. Наибольшие энергетические потери связываются с деятельностью транспорта, с коммунальной сферой, с бытовым потреблением. Поэтому одним из важнейших элементов энергетической стратегии в 21 веке рассматривается процесс энергосбережения и рационализации энергопотребления. Более того, энерго- и ресурсосбережение выступают на уровне современных технологических решений в качестве дополнительного источника естественных ресурсов. При современном уровне добычи угля, нефти, газа, производстве электроэнергии, при рациональных экономических структурах можно было бы увеличить эффективность потребления электроэнергии почти вдвое. Очевидны преимущества энергосберегающих вариантов и в сфере безопасности. Негативные экологические последствия минимальны. Огромен и экономический эффект: затраты на энергосбережение в 2-4 раза меньше по сравнению с затратами на производств о энергии.

К резервам надо добавить огромные возможности  по увеличению добычи энергоресурсов за счет совершенствования технологий. Сейчас в земле остается, например, около 70% нефти за счет несовершенства технологий нефтедобывающей промышленности. Столь же значительные резервы кроются в увеличении глубины переработки сырья. Другая сфера, в которой таятся большие возможности для экономии энергии — это разработка более экономичных автомобилей. Среднедневной расход бензина на одного жителя США достиг 5 литров. Если этот норматив распространится на весь мир, то потребуется увеличить производство автомобильного топлива в 10 раз. Сегодня мировой парк автомобилей превысил 900 миллионов единиц и через 20 лет может достичь 1,5 миллиардов.²

Необходимо  добиваться эффективного использования  любых источников энергии. Этого  требует и экономика, и охрана окружающей среды. Иногда простые меры могут дать впечатляющие результаты. В Бангкоке по решению городских  властей в один из дней в 9 часов  вечера все главные телеканалы попросили  зрителей выключить ненужные электроприборы и освещение. Снижение электропотребления было равнозначно закрытию двух средних  по мощности электростанций, работающих на угле.³

В настоящее  время настала ситуация, когда  человечество вынуждено обратиться к экологически чистым и возобновляемым источникам энергии. К так называемым альтернативным источникам энергии  относятся: тепло Земли, геотермальная  энергия Солнца, в том числе  энергия ветра, морских волн, тепла  морей и океанов, а так же малая  гидроэнергетика — морские приливы  и отливы, биогазовые и другие преобразователи энергии. С 2004 года вклад возобновляемых источников энергии удвоился. Почти в 70 странах производство энергии при помощи возобновляемых источников растет. Международное Энергетическое агентство призывает правительства всячески поощрять развитие альтернативных источников энергии. По оценкам МЭА сейчас возобновляемые источники энергии вырабатывают 3,4% глобального производства энергии.⁴

Быстрее всего в мире развиваются ветровые и солнечные технологии. Солнечное  излучение приносит энергии в 3 тысячи раз больше, чем человечество потребляет на данный момент. И хотя человечество использует только небольшую часть  этого энергетического потока, эксперты уверены, что через 20-30 лет по мере снижения стоимости солнечных элементов, этот источник станет конкурентоспособным. В 1990-2005 годах цены на фотоэлементы снижались в среднем на 4% в  год. Если в 1985 году все установленные  мощности мира составляли 21 МВт (мегаватт), то за один только 2006 год было установлено 1744 МВт, что на 19% больше, чем в 2005 году. Когда установленные мощности фотоэлементов в мире удваивается, цена электричества, производимого  солнечной энергетикой, падает на 20-30%.⁵ Несомненно, гелиоэнергетика будет играть все более заметную роль в перспективном мировом энергоснабжении.

Вторым  после солнца перспективным источником электричества является ветроэнергетика. По данным Глобального совета по ветроэнергетике, мощность построенных в 2009 году ветряных электростанций превышает мощность 25 крупных ядерных реакторов. Лидером  развития ветроэнергетики стал Китай, который обогнал по вводу генераторов  США и Евросоюза. В 2009 году в Китае  ветряные электростанции вырабатывали 1,3% суммарной выработки электроэнергии в стране. Португалия и Испания  в отдельные дни 2007 года из энергии  ветра выработали около 20% электроэнергии. *(Википедия) Ветроэнергетика укрепляла свои позиции в течение всего прошлого года, даже, несмотря на кризис. Причина ветряного бума — экологическая чистота, относительно низкая себестоимость и быстрота в монтаже ветряков.

Наиболее  стабильным источником может служить  геотермальная энергия — энергия  внутренних областей Земли. Геотермальная  энергия поступает непосредственно  из недр нашей планеты в результате радиоактивного распада и действия сил гравитации. Эффективно использовать геотермальную энергию можно  только в том случае, когда она  имеется относительно недалеко от земной поверхности, то есть в тех местах, где есть горячие источники, гейзеры  и вулканы. Этот спрятанный в недрах Земли источник можно использовать для получения тепла и электричества. Чтобы извлечь тепло, горячая вода или пар обычно выкачиваются на поверхность, а затем вновь закачиваются в недра. Извлекаемая геотермальная энергия может использоваться для обогрева помещений, как это делается, например, в Исландии, где таким образом обогревается 85% зданий.⁶ Большинство стран только сейчас приступают к разработке своих геотермальных ресурсов. Однако некоторые страны настолько богаты этим видом энергии, что на ней могла бы работать вся их экономика.

Использование в качестве топлива биомассы, получаемой на основе отходов сельскохозяйственного  и промышленного производства, а  также бытовой деятельности, является новым явлением в масштабной энергетике. Биомассу можно рассматривать как  одну из форм накопления и преобразования солнечной энергии. Одно из важнейших  направлений биоэнергетики —  переработка отходов сельскохозяйственного  производства. Выход на новый уровень  технико-энергетических решений ведет  к замене традиционного сжигания биомассы воздействием на нее с помощью  микробиологических, термических методов. В целом ферментация органических отходов может удовлетворить  немалую часть энергетических потребностей населения. Биоэнергетические установки, снимая часть энергетического дефицита в сельскохозяйственных районах, в  сфере мелкой промышленной деятельности, в быту, могут стать существенным элементом в системе региональной энергетической стратегии. Так, использование  биомассы широко применяется в Финляндии. Многие финские целлюлозно-бумажные комбинаты имеют собственные  котельные для производства тепла  и электроэнергии из древесных отходов  и растворов целлюлозного производства.

В результате научно-технического прогресса создаются  предпосылки для более конструктивного  использования ресурсов Мирового океана, возможности которого пока реализуются  в ограниченной степени. Перспективы  использования энергопотенциала океана огромны. Устройства, использующие энергию волн, уже эксплуатируются в Японии, в Великобритании и в Норвегии.

В последние  годы все большие надежды возлагают  на водородную энергетику, хотя дешевых  методов получения водорода пока нет.

Таким образом, в результате десятилетий  исследования и развития альтернативной энергетики, сформировались условия  для завоевания технологиями возобновляемой энергетики рыночного пространства. Финансирование этой отрасли растет и формируется гарантированный  рынок технологий. По данным доклада  «Новый глобальный зеленый курс»  в сектор возобновляемых источников энергии планируется инвестировать 630 миллиардов долларов, что позволит к 2030 году создать 20 миллионов новых  рабочих мест.⁷ Вряд ли сейчас целесообразно выделение какого-либо энергетического ресурса в качестве наиболее перспективного источника энергетического обеспечения общества. В обществе появилось твердое убеждение в том, что в будущем балансе как возобновляемых, так и невозобновляемых энергетических ресурсов доминирующая доля должна принадлежать таким формам и методам энергетического обеспечения, которые удовлетворяют экологическим требованиям.