Проблемы использования альтернативных источников энергии

Увеличивающееся загрязнение окружающей среды, нарушение теплового баланса атмосферы постепенно приводят к глобальным изменениям климата. Современные наиболее используемые источники электроэнергии это гидро-, тепло- и атомные электростанции. Дефицит энергии и ограниченность топливных ресурсов с всё нарастающей остротой показывают неизбежность перехода к нетрадиционным, альтернативным источникам энергии. Они экологичны, возобновляемы, основой их служит энергия Солнца и Земли

Актуальность и важность скорейшего перехода к АИЭ можно рассматривать в нескольких аспектах:

• Глобально-экологический: сегодня общеизвестен и доказан факт пагубного влияния на окружающую среду традиционных энергодобывающих технологий (в т.ч. ядерных и термоядерных), их применение неизбежно ведет к катастрофическому изменению климата уже в первых десятилетиях XXI веке.

• Политический: та страна, которая первой в полной мере освоит альтернативную энергетику, способна претендовать на мировое первенство и фактически диктовать цены на топливные ресурсы;

• Экономический: переход на альтернативные технологии в энергетике позволит сохранить топливные ресурсы страны для переработки в химической и других отраслях промышленности. Кроме того, стоимость энергии, производимой многими альтернативными источниками, уже сегодня ниже стоимости энергии из традиционных источников, да и сроки окупаемости строительства альтернативных электростанций существенно короче. Цены на альтернативную энергию снижаются, на традиционную - постоянно растут;

• Социальный: численность и плотность населения постоянно растут. При этом трудно найти районы строительства АЭС, ГРЭС, где производство энергии было бы рентабельно и безопасно для окружающей среды. Общеизвестны факты роста онкологических и других тяжелых заболеваний в районах расположения АЭС, крупных ГРЭС, предприятий топливно-энергетического комплекса, хорошо известен вред, наносимый гигантскими равнинными ГЭС, - всё это увеличивает социальную напряженность.

• Эволюционно-исторический: в связи с ограниченностью топливных ресурсов на Земле, а также экспоненциальным нарастанием катастрофических изменений в атмосфере и биосфере планеты существующая традиционная энергетика представляется тупиковой; для эволюционного развития общества необходимо немедленно начать постепенный переход на альтернативные источники энергии.

Геологические запасы органического топлива в мире более 80 % приходится на долю угля, который становится все менее популярным. А известные запасы топливных ресурсов к 2100 г. будут исчерпаны. По данным экспертов, в начале XXI в. добыча нефти и природного газа начнет сокращаться: их доля в топливно-энергетическом балансе снизится к 2020 г. с 66,6 % до 20 %. Таким образом, ни органическое топливо, ни гидроэнергия не могут решить проблемы энергетики в перспективе. Что касается ядерной энергии, все известные запасы урана, пригодного для реакторов, действующих на тепловых нейтронах, будут исчерпаны в первом десятилетии XXI в.

К так называемым нетрадиционным источникам энергииотносятся: тепло Земли (геотермальная энергия), Солнца (в том числе энергия ветра, морских волн, тепла морей и океанов), а также «малая» гидроэнергетика: морские приливы и отливы, биогазовые, теплонасосные установки и другие преобразователи энергии. Но только возобновляемые источники энергии, могут представлять реальную альтернативу традиционным технологиям сегодня и в перспективе. Общее количество солнечной энергии, достигающее поверхности Земли в 6,7 раз больше мирового потенциала ресурсов органического топлива. Использование только 0,5 % этого запаса могло бы полностью покрыть мировую потребность в энергии на тысячелетия. Таким образом, потенциала солнечной радиации и ветровой энергии в принципе достаточно для нужд энергопотребления, как страны, так и регионов.К недостаткамэтих видов энергии можно отнести нестабильность, цикличность и неравномерность распределения по территории; поэтому использование солнечной и ветровой энергии требует, как правило, аккумулирования тепловой, электрической или химической. Однако возможно создание комплекса электростанций, которые отдавали бы энергию непосредственно в единую энергетическую систему, что дало бы огромные резервы для непрерывного энергопотребления. Наиболее стабильным источником может служить геотермальная энергия.

Перспективы на будущее

1. Развитие использования источников энергии приняло ускоренный характер, особенно быстрыми темпами (25-30% рост установленной мощности к предыдущему году) развиваются фотоэлектричество и ветроэнергетика. Ветроэнергетика в ряде случаев превратилась самостоятельную отрасль электроэнергетики (Германия, Дания, Испания, Индия и отчасти США).

2. Развитие возобновляемой энергетики в мире вызвано следующими основными преимуществами ВИЭ:

а) неистощаемостью возобновляемых источников энергии, в отличии от истощаемости органического топлива;

б) экологической чистотой возобновляемых источников энергии, при применении соответствующих технологий:

- в геотермальной энергетике - это обратная закачка отработанной пароводяной смеси;

- в малой гидроэнергетике - создание гидротехнических сооружений, которые не препятствуют рыбоходу и не приводят к значительному затоплению плодородных земель;

- в фотоэнергетике - применение бесхлорных технологий получения кремния "солнечного качества";

- в ветроэнергетике - учёт путей миграции птиц при выборе площадок для ВЭС и расположение ветроустановок на необходимом (200-300 м) расстоянии от жилья;

в) неоспоримое преимущество ВИЭ - отсутствие эмиссии парниковых газов и даже электростанции и котельные на биомассе или получаемом из неё газе или жидком топливе не увеличивают количество углекислого газа, поскольку при сжигании его выделяется столько, сколько было поглощено растениями и деревьями.

3. Существенным недостатком только двух видов ВИЭ - энергии ветра и энергии солнца является их стохастический характер и, отсюда, необходимость аккумулирования. Аккумулирование солнечной энергии в виде тепла уже имеет простые технические решения, опробованные на практике и доказавшие свою экономичность. Аккумулирование электрической энергии в небольших количествах успешно решается аккумуляторами различных типов. Для больших ветро- и фотоэлектрических станций таким аккумулятором является электрическая сеть. Однако, замещения мощности не происходит, но и дополнительного дублирования мощности в энергосистеме не требуется, поскольку в энергосистемах всегда есть резервная мощность порядка 10% от максимальной нагрузки. Электростанции на базе остальных видов ВИЭ (гидро, биомасса, геотермальная энергия) лишены указанных недостатков.

4. Утверждение о высокой удельной стоимости установок ВИЭ и высокой стоимости энергии от них по сравнению с энергоустановками традиционного типа во многом не соответствует действительности. В какой-то степени это было справедливо для середины девяностых годов. В настоящее время произошло выравнивание указанных выше стоимостей в результате того, что с ужесточением требований по экологии удельная стоимость традиционных электрических станций, особенно угольных, непрерывно возрастает, а удельная стоимость оборудования возобновляемой энергетики столь же непрерывно снижается.

Использование возобновляемых источников энергии во всем мире становится все более важным. В противоположность нефти, углю или газу они практически неисчерпаемы, доступны и не наносят ущерба окружающей среде. Кроме того, в большинстве развитых стран существуют государственные программы развития и поддержки альтернативной энергетики, в частности финансирование НИОКР, в которых участвуют крупнейшие отраслевые ТНК. Однако повсеместному распространению экологически-чистой энергии мешают огромные финансовые затраты и, на сегодняшний день, более низкая эффективность альтернативных источников энергии по сравнению с традиционными.