Альтернативные виды энергии в агропромышленном комплексе

4. Приливные электростанции.

В последнее время в некоторых странах снова обратили внимание на те проекты, которые были отвергнуты ранее как малоперспективные. Так, в частности, в 1982 г. британское правительство отменило государственное финансирование тех электростанций, которые используют энергию моря: часть таких исследований прекратилась, часть продолжалась при явно недостаточных ассигнованиях от Европейской комиссии и некоторых промышленных фирм и компаний. Причиной отказа в государственной поддержке называлась недостаточная эффективность способов получения “морского” электричества по сравнению с другими его источниками, в частности – атомными.

В мае 1988 г. в этой технической политике произошел переворот. Министерство торговли и промышленности Великобритании прислушалось к мнению своего главного советника по энергетике Т. Торпа, который сообщил, что три из шести имеющихся в стране экспериментальных установок усовершенствованы и ныне стоимость 1 КВт/ч на них составляет менее 6 пенсов, а это ниже минимального уровня конкурентоспособности на открытом рынке. Цена “морской” электроэнергии с 1987 г. снизилась вдесятеро.

Волны. Наиболее совершенен проект “Кивающая утка”, предложенный конструктором С. Солтером. Поплавки, покачиваемые волнами, дают энергию стоимостью всего 2,6 пенса за 1 КВт\ч, что лишь незначительно выше стоимости электроэнергии, которая вырабатывается новейшими электростанциями, сжигающими газ (в Британии это - 2,5 пенса), и заметно ниже, чем дают АЭС (около 4,5 пенса за 1 КВт\ч).

Следует заметить, что использование источников альтернативных, возобновляемых видов энергии может достаточно эффективно снизить процент выбросов в атмосферу вредных веществ, то есть в какой-то степени решить одну из важных экологических проблем. Энергия моря может с полным основанием быть причисленной к таким источникам.

Приливы. Первая большая электростанция, работающая на энергии приливов, была построена в 1968г. в устье реки Ранс (Франция) (приложение 5). Электростанция работает следующим образом. Когда начинается отлив, заслонки в дамбе закрывают, поддерживая высокий уровень воды за плотиной. При разнице уровней в 3 м. заслонки открывают, и вода устремляется в море, вращая лопатки 24-х больших турбин, а вместе с ними и роторы электрогенераторов. Когда опять начинается прилив, вода через открытые заслонки проходит за плотину, и цикл повторяется. Примерно 1/5 часть энергии, потребляемой во всём мире, вырабатывают на ГЭС. Её получают, преобразуя энергию падающей воды в энергию вращения турбин, которая в свою очередь вращает генератор, вырабатывающий электричество. Гидростанции бывают очень мощными. Так, энергия малых рек также в ряде случаев может стать источником электроэнергии. Возможно, для использования этого источника необходимы специфические условия (например, речки с сильным течением), но в ряде мест его, где обычное электроснабжение невыгодно, установка мини-ГЭС могла бы решить множество локальных проблем. Бесплотинные ГЭС для речек и речушек уже существуют. Этот двухметровый агрегат есть не что иное, как бесплотинная ГЭС мощностью в 0,5 КВт. В комплекте с аккумулятором она обеспечит энергией крестьянское хозяйство или геологическую экспедицию, отгонное пастбище или небольшую мастерскую... Была бы поблизости речушка!

Роторная установка диаметром 300 мм и весом всего 60 кг выводится на стремнину, притапливается на придонную “лыжу” и тросами закрепляется с двух берегов. Остальное - дело техники: мультипликатор вращает автомобильный генератор постоянного тока напряжением 14 вольт, и энергия аккумулируется.

Опытный образец бесплотинной мини-ГЭС успешно зарекомендовал себя на речках Горного Алтая.

5. Тепловые электростанции.

Тепловые электростанции работают по такому принципу: топливо сжигается в топке парового котла. Выделяющееся при горении тепло испаряет воду, циркулирующую внутри расположенных в котле труб, и перегревает образовавшийся пар. Пар, расширяясь, вращает турбину, а та, в свою очередь, — вал электрического генератора. Затем отработавший пар конденсируется; вода из конденсатора через систему подогревателей возвращается в котел.

6. Геотермальные электростанции.

Электростанции такого типа преобразуют внутреннее тепло Земли (энергию горячих пароводяных источников) в электричество. Первая геотермальная электростанция была построена на Камчатке. Существует несколько схем получения электроэнергии на геотермальной электростанции. Прямая схема: природный пар направляется по трубам в турбины, соединенные с электрогенераторами. Непрямая схема: пар предварительно (до того как попадает в турбины) очищают от газов, вызывающих разрушение труб. Смешанная схема: неочищенный пар поступает в турбины, а затем из воды, образовавшийся в результате конденсации, удаляют не растворившиеся в ней газы.

7. Атомные электростанции.

Такие электростанции действуют по такому же принципу, что и «ТЭС, но используют для парообразования энергию, получающуюся при радиоактивной распаде. В качестве топлива используется обогащенная руда урана. Ядерный реактор работает на основе цепной ядерной реакции, когда деление одного ядра вызывает деление других ядер; таким образом, реакция сама себя поддерживает.

  8. Термоядерные электростанции.

В настоящее время ученые работают над созданием Термоядерных электростанций, преимуществом которых является обеспечение человечества электроэнергией на неограниченное время. Термоядерная электростанция работает на основе термоядерного синтеза — реакции синтеза тяжелых изотопов водорода с образованием гелия и выделением энергии. Реакция термоядерного синтеза не дает газообразных и жидких радиоактивных отходов, не нарабатывает плутоний, который используется для производства ядерного оружия. Если еще учесть, что горючим для термоядерных станций будет тяжелый изотоп водорода дейтерий, который получают из простой воды — в полулитре воды заключена энергия синтеза, эквивалентная той, что получится при сжигании бочки бензина, — то преимущества электростанций, основанных на термоядерной реакции, становятся очевидными.

9. Переработка мусора

Одним из наиболее необычных видов использования отходов человеческой деятельности является получение электроэнергии из мусора. Проблема городских свалок стала одной из наиболее актуальных проблем современных мегаполисов. Но, оказывается, их можно еще использовать для производства электроэнергии. Во всяком случае именно так поступили в США, в штате Пенсильвания. Когда построенная для сжигания мусора и одновременной выработки электроэнергии для 15000 домов печь стала получать недостаточно топлива, было решено восполнить его мусором с уже закрытых свалок. Вырабатываемая из мусора энергия приносит округу около $ 4000 прибыли еженедельно. Но главное- объем закрытых свалок сократился на 78%.

Разлагаясь на свалках, мусор выделяет газ, 50-55 % которого приходится на метан, а 45-50% - на углекислый газ и около одного процента - на другие соединения. Если раньше выделяемый газ просто отравлял воздух, то теперь в США его начинают использовать в качестве горючего в двигателях внутреннего сгорания с целью выработки электроэнергии. Только в мае 1993 года 114 электростанций, работающих на газе от свалок, произвели 344 мегаджоуля электроэнергии. Самая крупная из них, в городе Уиттиер, производит за год 50 мегаджоулей. Станция мощностью 12 мегаватт способна удовлетворить потребность в электроэнергии жителей 20 тысяч домов. По подсчетам специалистов, газа на свалках США хватит для работы небольших станций на 30-50 лет. Не стоит ли и нам задуматься над проблемой вторичного использования мусора? При наличии эффективной технологии мы могли бы сократить количество мусорных “курганов”, а заодно значительно пополнить и восполнить запасы энергии, благо “дефицита сырья” для ее производства не предвидится.

10. Переработка навоза

Казалось бы, что может быть неприятнее навоза? Много проблем связано с загрязнением водоемов отходами звероводческих хозяйств. Большие количества органического вещества, попадающие в водоемы, способствуют их загрязнению.

Известно, что теплоцентрали – активные загрязнители окружающей среды, свинофермы и коровники – тоже. Однако из этих двух зол можно составить нечто хорошее. Именно это произошло в английском городе Пиделхинтоне, где разработана технология переработки навоза свиней в электроэнергию. Отходы идут по трубопроводу на электростанцию, где в специальном реакторе подвергаются биологической переработке. Образующийся газ используется для получения электроэнергии, а переработанные бактериями отходы – для удобрения. Перерабатывая 70 тонн навоза ежедневно, можно получить 40 КВт/ч.

11. Альтернатива бензину (биотопливо)

В Иркутской области в сентябре на ВСКБТ (это предприятие создано в декабре 2007 года на базе Тулунского гидролизного завода) начато производство биобутанола - экологически чистого автомобильного топлива. Его будут изготавливать из отходов лесопереработки, а также некормового зерна. Ученые называют биобутанол топливом второго поколения: предполагается, что в будущем оно заменит бензин, ведь при его горении выделяется минимум вредных веществ.

Весь мир последние 8 лет занимается не только поиском, но и реальным использованием альтернативных и дополнительных источников энергии, прежде всего, биотоплива. Бразилия, к примеру, еще в марте 2006 года полностью отказалась от импорта нефти, заменив ее биоэтанолом (в основном, на основе сахарного тростника). Сейчас Бразилия - один из крупнейших экспортеров биоэтанола. А по его производству Бразилию обгоняют лишь США (они изготавливают биотопливо по большей части из кукурузы). Причем надо понимать, что этанол - это дополнение, а не альтернатива нефти. К примеру, в шести штатах Америки обязательным является 15% дополнение этанола в бензин, в остальных - разрешенным. Таким образом, топливо становится и дешеле и экологически чище.

Если взять Европу, то еще в прошлом году использование ею биоэтанола составляло всего лишь 0,6% от использования нефти, а сегодня уже - около 2%. Лидером по использованию является Венгрия.

Но Россия считает, что если она богата нефтью, то и биоэтанол ей не нужен. Доказательство тому: в Концепции развития страны до 2020 года биотопливо упоминается лишь дважды - и то для статистики. Чем может грозить такая недальновидная топливная политика? Давайте разберемся. В Казахстане утвержденных запасов нефти хватит примерно на 44 года. Если сократить использование нефти, заменив ее этанолом, то ее запасы можно "растянуть" на 80 лет. А в России утвержденных запасов черного золота хватит примерно на 25 лет. Необходимость компенсировать их скорую нехватку этанолом - налицо. Многие политики говорят, что не будет нефти - перейдем на газ. Но надо помнить, что сейчас 80% российских деревень живут без газа. Сколько же нужно времени, чтобы устранить этот пробел?! А пока эту проблему решат, кто будет, к примеру, вывозить урожай с полей? В том же Казахстане уже начали думать о будущем - построен завод по производству этанола мощностью до 70 тысяч тонн в год.

Кто же в России противостоит разумной идее и что мешает производить этанол?

Первое, что тормозит – это акциз на топливный этанол - он выше, чем на спирт, поэтому делает производства экологически чистого топлива невыгодным.

Второе - распускание слухов о том, что производство этанола сокращает объем продуктов питания. А зачем его делать из продуктов питания? Достаточно вспомнить об остро стоящей перед Россией проблеме утилизации отходов. А этанол можно и нужно производить, в том числе и из отходов! Тогда города перестанут страдать от мусора. В Японии его перерабатывают в этанол. Почему же этого нельзя делать в России? Ведь какая экономия получится: при стоимости одного литра бензина (АИ 95) в 25 рублей литр этанола обойдется максимум в 12 рублей! И такая экономия будет эффективна до тех пор, пока цена на нефть не снизится до 30 долларов за баррель, что в нынешних условиях, как все понимают, нереально, а значит, этанол выгоден, особенно для конечных потребителей.

В России одних только возобновляемых источников леса (то есть тот лес, который все равно надо вырубать, заменяя его новыми саженцами), даст, по меньшей мере, 3 миллиарда кубометров леса в год. Из этого получится очень большой объем бутанола. Кстати, на бутанол (производится из древесины) нет акцизного налога, как на этанол. Его легче транспортировать: из-за того, что в нем почти нет воды, трубопровод и цистерны не приходится покрывать специальными антикоррозийными материалами. При этом если по эффективности этанол на 30% уступает бензину, то бутанол - всего на 20%. Поэтому те, кто вовремя понял все преимущества бутанола и начал его производство в Иркутске, смогут стать лидерами в России в своей отрасли.

Вывод: развитию производства этанола в РФ мешает нефтяное лобби. Они сами не хотят вкладываться в развитие своей отрасли. И при этом не хотят допустить конкуренцию: чтобы кто-то оспорил их лидерство. Хотя в той же Бразилии транспортировкой этанола занимаются нефтяные компании. Они понимают, что производство этанола приносит двойную прибыль.

12. Экологические  деревни

Кроме замены традиционных источников энергии альтернативными, существуют проекты по созданию экологически чистых и сбалансированных городов и деревень будущего. Основой для их создания будут служить применение экономичных материалов, а также оптимальный режим использования энергии, который смогут поддерживать с помощью компьютерных программ.

Хранителем домашнего очага и незримым существом в доме, по старинным поверьям, служит теплый домовой. Техническую помощь ему в скандинавских странах, в первую очередь в Швеции, оказывает теперь программно управляемая бытовая теплоцентраль “Аквае 47 ОД”. Разработанная шведской фирмой “Электро стандард”, эта установка довольствуется скромным местом, скажем, площадью кухни.

Тепловые насосы и узел нагрева воды вмонтированы в нее еще на заводе-изготовителе. Принцип экономного вторичного обогрева таков: из использованного воздуха ванной комнаты, кухни и подсобок тепловая энергия возвращается в систему отопления традиционного типа и утилизируется водогрейным котлом. Дополнительные калории от внешних источников газа или жидкого топлива отбираются на эти цели лишь по мере необходимости. Особые клапаны в наружных стенах, снабженные противопылевым фильтром и входящие в комплект установки, обеспечивают подвод чистого воздуха и равномерную безвытяжную смену его в доме. Это достижение компьютерной теплотехники предназначено прежде всего для односемейных домов, например, для загородных коттеджей; оно сокращает наполовину обычный расход энергии.