Альтернативные источники энергии

ГЛАВА 3. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ 

3.1. Перспективы развития  АИС в Мире 

          Несмотря на то, что органические виды топлива (нефть, газ и уголь) вплоть до 2030 г. будут занимать ведущее положение в потреблении первичных энергетических ресурсов (до 80%), в этот период прогнозируется непрерывный рост производства энергии из возобновляемых источников. 
 
          К возобновляемым источникам энергии (ВИЭ) относятся ветровая, солнечная, геотермальная, энергия биомассы, гидроэнергия и др. Пока, считают многие эксперты, широкое использование альтернативных источников тормозится высокими затратами на их внедрение. Тем не менее, предполагается, что в период до 2030 г. темпы роста потребления ВИЭ могут достигать двузначной цифры. Правда, это будет связано с весьма низким базовым уровнем, и их доля в общем объеме потребления к 2030 г. сохранится на уровне 7,5-8%. 
Ввиду непрерывного удорожания органических видов топлива, особенно нефти, а также всевозрастающего загрязнения окружающей среды, во многих государствах предпринимаются определенные шаги по устранению институциональных барьеров, препятствующих развитию ВИЭ.    
          Соответствующие программы действуют уже в 49 странах. В США в соответствии с Законом об энергетической политике 2005 г. предусматривается поддержка развития всех видов ВИЭ. В Евросоюзе, согласно Директиве ЕС (2001), доля ВИЭ в электроэнергетике к 2010 г. будет доведена до 22% (с 14% в 2001 г.). В Директиве «О мерах по стимулированию использования биологического топлива и других видов возобновляемого топлива в транспортном секторе» (2003 г.) заложена общая для всех стран ЕС цель - увеличить к 2010 г. долю применения биотоплива до 5,8%. 
           Развитие сектора возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в странах ОЭСР стимулируется финансовым и законодательным регулированием, а крупнейшие транснациональные корпорации создают специальные дочерние компании и исследовательские центры, в рамках которых проводятся соответствующие НИОКР. 
          Наиболее быстрыми темпами растет использование ветровой энергии, на втором месте - геотермальные станции и биогаз. Потенциал ветровой энергии в мире огромен, однако она имеет некоторые недостатки, связанные с прерывистым производством энергии, а также крайне неравномерным распределением скорости ветра по территории. При производстве ветровой энергии необходимо поддерживать значительные резервные мощности для обеспечения энергией в периоды высокого роста потребности в ней или при низких скоростях ветра. Наоборот, в периоды низкого спроса и высоких скоростей ветра требуются дополнительные затраты на хранение энергии. Здесь помогает создание комплекса ветровых электростанций, которые отдают энергию непосредственно в единую энергетическую систему. С соблюдением этого принципа в мире построена и строится большая доля крупных ветроэнергетических установок. 
В 1996 г. общая мощность установок в мире составляла 6 тыс. МВт, в 1999 г. - 12 тыс. МВт, а в 2008 г. прогнозируется довести ее до 36 тыс. МВт. 
            Быстрее всего мощности ветроэнергетических установок растут в Германии, США, Дании и Индии. Лидер по числу ветроэнергетических установок - Германия. За последние 15 лет там построено 15 тыс. установок и планируется, что к 2010 г. их будет 30 тыс. 
В США мощности ветроэнергетических установок за 2006 г. выросли на 27%. Были введены в эксплуатацию новые ветроэнергетические установки мощностью 2,4 тыс. МВт, что превышало ввод всех типов мощностей РАО ЕЭС в тот год. За последние два года в США объем введенных новых мощностей на ветроэнергетических установках уступает только объему введенных мощностей на газовом топливе. В строительство ветроэнергетических установок вовлечены не только дочерние компании своих ТНК, но и европейские ТНК, например, ВР АЕ (ВР Alternative Energy), которая планирует построить такие установки мощностью 20 МВт в штате Калифорния, 65 МВт - в штате Техас. 
Наряду с использованием силы ветра в мире также быстрыми темпами наращиваются мощности наиболее стабильной геотермальной энергетики.  
Валовой мировой потенциал геотермальной энергии в земной коре на глубине до 10 км оценивается в 18 000 трлн. т.у.т., что в 1,7 тыс. раз больше мировых геологических запасов органического топлива.  
На сегодня в мире действуют 233 геотермальные электростанции (ГеоТЭС) общей мощностью 5,1 тыс. МВт, строятся еще 117 мощностью 2 тыс. МВт. Ведущее место принадлежит США, где сосредоточено более 40% мировой мощности ГеоТЭС.  
Одним из мировых лидеров в развитии ВИЭ является Исландия, где более 70% энергии производится из ВИЭ, при этом 50% дают геотермальные установки. 
Помимо ветроэнергетических установок и геотермальных электростанций в мире ведутся работы и по внедрению более дорогостоящих солнечных энергетических установок.  
           К недостаткам производства солнечной энергии, как и ветровой, относится прерывистость производства, но эта проблема решается непосредственным подключением установок в единую энергетическую систему. Однако в краткосрочной и среднесрочной перспективе солнечная энергия вряд ли внесет заметный вклад в мировое производство энергии, несмотря на то, что в 2006 г. в лаборатории корпорации Boing было достигнуто рекордное повышение кпд - до 40,7% - солнечных элементов. Финансирование этих работ осуществляло министерство энергетики США. Лабораторией разработан многосвязный солнечный элемент, поглощающий больше солнечного света, чем односвязный солнечный элемент. Многосвязные солнечные элементы могут сократить стоимость энергии, получаемой на солнечных электростанциях. 
           В США работают восемь крупных солнечных электростанций модульного типа общей мощностью около 450 МВт, включенных в общую энергосистему страны. Выпуск солнечных фотоэлектрических преобразователей в мире достиг 300 МВт в год, из них 40% приходится на долл. США. В мире насчитывается более 2 млн. гелиоустановок горячего водоснабжения. Площадь солнечных коллекторов в США составляет 10, а в Японии 8 млн. кв. м. В этих двух странах работа ют более 5 млн. тепловых насосов. 
          Помимо рассмотренных ВИЭ, начиная с 1999 г. за рубежом особое внимание стали уделять проблеме использования биоресурсов, к которым относятся твердые бытовые отходы и древесина, возобновляемое растительное сырье Объем биоресурсов на земле измеряется гигантской цифрой - 800 млрд. т, при этом ежегодно возобновляется 200 млрд. т. 
Из возобновляемого растительного сырья можно получать нефть, биодизель, биогаз, этанол и тем самым решать одну из сложнейших проблем замены нефти на транспорте. В плодах нефтяного дерева, молочая, растущего на Филиппинах, содержится почти чистая нефть, не содержащая ни серы, ни других экологически вредных веществ. 
Потенциальным источником дизельного топлива является рапс. Испытания рапсового масла в качестве топлива для автомобиля в Германии показали высокую экономичность этого вида топлива (4-5 л на 100 км пробега). Посевы рапса в Европе уже достигли 4 млн. га, а с 1 га можно получить 1,1 т масла (из посевов сои - 200 кг, подсолнечника - 600 кг). 
         Одним из направлений получения топлива из возобновляемого сырья является получение биогаза методом ферментации отходов птице- и животноводства. Биогаз в США занимает второе место по важности среди видов биотоплива. В этой стране принят закон об оборудовании всех без исключения полигонов твердых бытовых отходов системами их конверсии в смесь метана и С02 с последующей энергетической утилизацией. В Европе первое место по использованию биогаза занимает Германия. 
         Из всех биоресурсов наиболее быстрыми темпами в мире растет производство топливного этанола. Лидерами являются Бразилия и США. В США предусмотрено к 2012 г. довести производство этанола до 45 млн. куб. м против 15 млн. в 2000 г. 
         Огромная инфраструктура, созданная для обеспечения транспортных средств горючим, полученным из нефти, конечно же тормозит внедрение нетрадиционных видов топлива. Однако в связи с ограниченностью невозобновляемых источников энергии на земле, а также нарастанием угрозы изменения климата сложившееся традиционное развитие отраслей ТЭК должно измениться коренным образом. Перед человечеством остро встала проблема сокращения использования органических видов топлива и постепенного наращивания производства экологически чистых возобновляемых источников энергии. 

3.2. Развитие альтернативных источников энергии в Республике Беларусь 

     Чтобы происходило развитие возобновляемых источников энергии, в Беларуси имеется достаточный потенциал. Такое мнение высказал Владимир Нистюк, исполнительный директор Ассоциации «Возобновляемая энергетика», ведя беседу с корреспондентом, который участвовал в региональной научно-практической конференции - «Возобновляемые и альтернативные источники энергии. Перспективы развития, оборудование, состояние технологии» в Могилеве.

     Миф о том, что потенциала у Беларуси для развития возобновляемых источников энергии не существует, по его словам, создали искусственно нефтегазовые лобби, с той целью, чтобы им не мешали быть в роли монополистов на белорусском рынке энергетики.

     История развития возобновляемых источников энергии  в Беларуси хранит давнюю историю. Энергетика ветра начала развиваться еще  со времен Советского Союза. В Черноморско-Балтийском регионе, ситуация с ветром, была изучена  белорусскими учеными. Они возводили  по всей территории СССР ветроустановки, в лабораториях создавали модели неповторимых агрегатов, и на собственном  полигоне испытывали их. В пятидесятых  годах двадцатого века энергию воды использовали около 180 небольших гидростанций. Однако доступность и дешевизна  углеводородного сырья активное развитие новых видов энергии  никак не стимулировали.

     Сложившаяся на энергетическом рынке, новая ситуация, снова привлекла внимание к заброшенным  и забытым проектам. Тем более  что для решения усложняющихся  энергетических проблем. изучение зарубежного  опыта показало высокую эффективность  использования возобновляемых ресурсов. Оказалось, чтобы успешно решить вопросы энергосбережения и энергоэффективность, и необходимо в получении энергии  увеличить долю собственных ресурсов. В Директиве Президента Беларуси № 3 и целым рядом госпрограмм, четко определены рубежи в достижении этой цели. [7] 
 
 
 
 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

     Энергия – это движущая сила любого производства. Тот факт, что в распоряжении человека оказалось большое количество относительно дешевой энергии, в значительной степени способствовало индустриализации и развитию общества. Однако в настоящее  время при огромной численности  населения и производство, и потребление  энергии становится потенциально опасным. Наряду с локальными экологическими последствиями, сопровождающимися  загрязнением воздуха и воды, эрозией  почвы, существует опасность изменения  мирового климата в результате действия парникового эффекта.

     Человечество  стоит перед дилеммой: с одной  стороны, без энергии нельзя обеспечить  благополучия людей, а с другой –  сохранение существующих темпов ее производства и потребления может привести к разрушению окружающей среды, серьезному ущербу здоровья человека.

       Сегодня около половины мирового  энергобаланса приходится на  долю нефти, около трети - на  долю газа и атома (примерно  по одной шестой) и около одной  пятой - на долю угля. На все  остальные источники энергии  остается всего несколько процентов.  Совершенно очевидно, что без  тепловых и атомных электростанций  на современном этапе человечество  обойтись не в состоянии, и  все же по возможности там,  где есть, следует внедрять альтернативные  источники энергии, чтобы смягчить  неизбежный переход от традиционной  энергетики к альтернативной. Тогда  будет жизненно важно, сколько  солнечных батарей успеет вступить  в действие, сколько заработает  “мини-ГЭС” и приливных станций,  открывающих дорогу тысячам других, сколько цепочек ветряков встанет  по горам и сколько цепочек  волновых буйков закачается у  побережий. 

     Ядерная энергия играет исключительную роль в современном мире: ядерное оружие оказывает влияние на политику, оно  нависло угрозой над всем, живущим на Земле. А пока человечество стремится утолить свои непрерывно растущие потребности в энергии путем беспредельного развития ядерной энергетики, радиоактивные отходы загрязняют нашу планету. В действительности жизнь на Земле всегда зависела от ядерной энергии: ядерный синтез питает энергией Солнце, радиоактивные процессы в недрах Земли нагревают ее жидкое ядро, влияют на подвижность материковых плит.

     Первая  половина 20 века ознаменовалась крупнейшей победой науки – техническим  решением задачи использования громадных  запасов энергии тяжелых атомных  ядер – урана и тория. Этого  вида топлива, сжигаемого в атомных  котлах, не так уж много в земной коре. Если всю энергетику земного  шара перевести на него, то при современных  темпах роста потребления энергии  урана и тория хватит лишь на 100 – 200 лет. За этот же срок исчерпаются  запасы угля и нефти.

           Вторая половина 20 века стала веком термоядерной энергии. В термоядерных реакциях происходит выделение энергии в процессе превращения водорода в гелий. Быстро протекающие термоядерные реакции  осуществляются в водородных бомбах. 

     В термоядерных реакторах, безусловно, будет  использоваться не обычный, а тяжелый  водород.  В результате использования  водорода с атомным весом, отличным от  наиболее часто встречающегося в природе, удастся получить ситуацию, при которой литр обычной воды по энергии окажется, равноценен примерно 400 литрам нефти. Элементарные расчеты  показывают, что дейтерия (разновидность  водорода, которая будет использоваться в подобных реакциях) хватит на земле  на сотни лет при самом бурном развитии энергетики, в результате чего проблема заботы о топливе отпадет  практически навсегда.

     И все-таки вновь и вновь мы обращаемся к вопросу, из какого материала и  какими методами в будущем человечество должно получать энергию? На сегодня существует несколько основных концепций решения проблемы.

1. Расширение сети станций на урановом топливе.
2. Переход к использованию в качестве ядерного топлива тория-232, который в природе более распространен, нежели уран.
3. Переход к атомным реакторам на быстрых нейтронах, которые  могли бы обеспечить производство ядерного топлива более чем на 3000 лет, в настоящее время является сложной инженерной проблемой и несет в себе огромную экологическую опасность, в связи, с чем испытывает серьезное противодействие со стороны мировой экологической общественности и является малоперспективным.
4. Освоение термоядерных реакций, во время которых происходит выделение энергии в процессе превращения водорода в гелий.

     В настоящее время наиболее разумным представляется развитие энергетики в  расширении сети урановых и уран-ториевых атомных станций в период решения  проблемы управления термоядерной реакцией.

     Однако, главная проблема современной энергетики – не истощение минеральных ресурсов, а угрожающая экологическая обстановка: еще задолго до того, как будут использованы все мыслимые ресурсы, разразиться экологическая катастрофа, которая превратит Землю в планету, совершенно не приспособленную для жизни человека. 
 
 
 

СПИСОК  ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ:

1. Дементьев Б. А. Ядерные энергетические реакторы:  Учебник для вузов М.: Энергоатомиздат,1984. 280 с.: ил.
2. Залогин, Б. С. Мировой океан: Учеб. Пособие / Б. С. Залогин, К. С. Кузьминская; Ред. Д. В. Щербаков; Междунар. акад. наук пед. образования. - М. : Academia, 2001. - 191,1 с. : ил.,
3. Залогин, Б. С. Океан и человек / Б. С. Залогин. - М. : Мысль, 1983. - 205 с. : ил.
4. Залогин, Б. С. Моря / Б. С. Залогин, А. Н. Косарев. - М. : Мысль, 1999. - 399 с. : ил.
5. Мильков Ф.Н. Общее землеведение: Учеб. для студент. географ. спец. вузов. – М.: Высш. шк., 1990. – 335 с.: ил.
6. Электронная страница – Солнечная энергетика и солнечные батареи [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://solar-battery.narod.ru. Дата доступа: 29.04.2012
7. Электронная страница – Электромост.by. Развитие альтернативных источников энергии в Беларуси [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://electromost.by/news/2011/07/razvitie-alternativnih-istochnikov-energii-v-belarusi/. Дата доступа: 29.04.2012
8. Электронная страница – Википедия. Альтернативная энергетика [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%BB%D1%8C%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%BD%D0%B0%D1%82%D0%B8%D0%B2%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D1%8D%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B3%D0%B5%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%B0. Дата доступа: 03.05.2012