Какие альтернативные источники энергии вы знаете: Виды альтернативной энергетики. Справка – РИА Новости, 13.11.2009

Содержание

10 альтернативных источников энергии, о которых вы ничего не знали

Для решения проблемы ограниченности ископаемых видов топлива исследователи во всем мире работают над созданием и внедрением в эксплуатацию альтернативных источников энергии. И речь идет не только о всем известных ветряках и солнечных батареях. На смену газу и нефти может прийти энергия от водорослей, вулканов и человеческих шагов. Recycle выбрал десять самых интересных и экологически чистых энерго-источников будущего.

Джоули из турникетов

Тысячи людей каждый день проходят через турникеты при входе на железнодорожные станции. Сразу в нескольких исследовательских центрах мира появилась идея использовать поток людей в качестве инновационного генератора энергии. Японская компания East Japan Railway Company решила оснастить каждый турникет на железнодорожных станциях генераторами. Установка работает на вокзале в токийском районе Сибуя: в пол под турникетами встроены пьезоэлементы, которые производят электричество от давления и вибрации, которую они получают, когда люди наступают на них.

Другая технология «энерго-турникетов» уже используется в Китае и в Нидерландах. В этих странах инженеры решили использовать не эффект нажатия на пьезоэлементы, а эффект толкания ручек турникета или дверей-турникетов. Концепция голландской компании Boon Edam предполагает замену стандартных дверец при входе в торговые центры (которые обычно работают по системе фотоэлемента и сами начинают крутиться) на двери, которые посетитель должен толкать и таким образом производить электроэнергию.

В голландском центре Natuurcafe La Port такие двери-генераторы уже появились. Каждая из них производит около 4600 киловатт-час энергии в год, что на первый взгляд может показаться незначительным, но служит неплохим примером альтернативной технологии по выработке электричества.

Водоросли отапливают дома

Водоросли стали рассматриваться в качестве альтернативного источника энергии относительно недавно, но технология, по мнению экспертов, очень перспективна. Достаточно сказать, что с 1 гектара площади водной поверхности, занятой водорослями, в год можно получать 150 тысяч кубометров биогаза. Это приблизительно равно объёму газа, который выдает небольшая скважина, и достаточно для жизнедеятельности небольшого поселка.

Зеленые водоросли просты в содержании, быстро растут и представлены множеством видов, использующих энергию солнечного света для осуществления фотосинтеза. Всю биомассу, будь то сахара или жиры, можно превратить в биотопливо, чаще всего в биоэтанол и биодизельное топливо. Водоросли — идеальное эко-топливо, потому что растут в водной среде и не требуют земельных ресурсов, обладают высокой продуктивностью и не наносят ущерба окружающей среде.

По оценкам экономистов, к 2018 году глобальный оборот от переработки биомассы морских микроводорослей может составить около 100 млрд долларов. Уже существуют реализованные проекты на «водорослевом» топливе — например, 15-квартирный дом в немецком Гамбурге. Фасады дома покрыты 129 аквариумами с водорослями, служащими единственным источником энергии для отопления и кондиционирования здания, получившего название Bio Intelligent Quotient (BIQ) House.

«Лежачие полицейские» освещают улицы

Концепцию выработки электроэнергии при помощи так называемых «лежачих полицейских» начали реализовывать сначала в Великобритании, затем в Бахрейне, а скоро технология дойдет и до России. Все началось с того, что британский изобретатель Питер Хьюс создал «Генерирующую дорожную рампу» (Electro-Kinetic Road Ramp) для автомобильных дорог. Рампа представляет собой две металлические пластины, немного поднимающиеся над дорогой. Под пластинами заложен электрический генератор, который вырабатывает ток всякий раз, когда автомобиль проезжает через рампу. 

В зависимости от веса машины рампа может вырабатывать от 5 до 50 киловатт в течение времени, пока автомобиль проезжает рампу. Такие рампы в качестве аккумуляторов способны питать электричеством светофоры и подсвечиваемые дорожные знаки. В Великобритании технология работает уже в нескольких городах. Способ начал распространяться и на другие страны — например, на маленький Бахрейн.

Самое удивительное, что нечто подобное можно будет увидеть и в России. Студент из Тюмени Альберт Бранд предложил такое же решение по уличному освещению на форуме «ВУЗПромЭкспо». По подсчетам разработчика, в день по «лежачим полицейским» в его городе проезжает от 1000 до 1500 машин. За один «наезд» автомобиля по оборудованному электрогенеретором «лежачему полицейскому» будет вырабатываться около 20 ватт электроэнергии, не наносящей вред окружающей среде.

Больше, чем просто футбол

Разработанный группой выпускников Гарварда, основателей компании Uncharted Play, мяч Soccket может за полчаса игры в футбол сгенерировать электроэнергию, которой будет достаточно, чтобы несколько часов подпитывать LED-лампу. Soccket называют экологически чистой альтернативой небезопасным источникам энергии, которые нередко используются жителями малоразвитых стран.

Принцип аккумулирования энергии мячом Soccket довольно прост: кинетическая энергия, образуемая от удара по мячу, передается крошечному механизму, похожему на маятник, который приводит в движение генератор. Генератор производит электроэнергию, которая накапливается в аккумуляторе. Сохраненная энергия может быть использована для питания любого небольшого электроприбора — например, настольной лампы со светодиодом.

Выходная мощность Soccket составляет шесть ватт. Генерирующий энергию мяч уже завоевал признание мирового сообщества: получил множество наград, был высоко оценен организацией Clinton Global Initiative, а также получил хвалебные отзывы на известной конференции TED.

Скрытая энергия вулканов

Одна из главных разработок в освоении вулканической энергии принадлежит американским исследователям из компаний-инициаторов AltaRock Energy и Davenport Newberry Holdings. «Испытуемым» стал спящий вулкан в штате Орегон. Соленая вода закачивается глубоко в горные породы, температура которых благодаря распаду имеющихся в коре планеты радиоактивных элементов и самой горячей мантии Земли очень высока. При нагреве вода превращается в пар, который подается в турбину, вырабатывающую электроэнергию.

На данный момент существуют лишь две небольшие действующие электростанции подобного типа – во Франции и в Германии. Если американская технология заработает, то, по оценке Геологической службы США, геотермальная энергия потенциально способна обеспечить 50% необходимого стране электричества (сегодня ее вклад составляет лишь 0,3%).

Другой способ использования вулканов для получения энергии предложили в 2009 году исландские исследователи. Рядом с вулканическими недрами они обнаружили подземный резервуар воды с аномально высокой температурой. Супер-горячая вода находится где-то на границе между жидкостью и газом и существует только при определенных температуре и давлении.

Ученые могли генерировать нечто подобное в лаборатории, но оказалось, что такая вода встречается и в природе — в недрах земли. Считается, что из воды «критической температуры» можно извлечь в десять раз больше энергии, чем из воды, доведенной до кипения классическим образом.

Энергия из тепла человека

Принцип термоэлектрических генераторов, работающих на разнице температур, известен давно. Но лишь несколько лет назад технологии стали позволять использовать в качестве источника энергии тепло человеческого тела. Группа исследователей из Корейского ведущего научно-технического института (KAIST) разработала генератор, встроенный в гибкую стеклянную пластинку.

Такой гаджет позволит фитнес-браслетам подзаряжаться от тепла человеческой руки — например, в процессе бега, когда тело сильно нагревается и контрастирует с температурой окружающей среды. Корейский генератор размером 10 на 10 сантиметров может производить около 40 милливат энергии при температуре кожи в 31 градус Цельсия.

Похожую технологию взяла за основу молодая Энн Макосински, придумавшая фонарик, заряжающийся от разницы температур воздуха и человеческого тела. Эффект объясняется использованием четырех элементов Пельтье: их особенностью является способность вырабатывать электричество при нагреве с одной стороны и охлаждении с другой стороны.

В итоге фонарик Энн производит довольно яркий свет, но не требует батарей-акуумуляторов. Для его работы необходима лишь температурная разница всего в пять градусов между степенью нагрева ладони человека и температурой в комнате.

Шаги по «умной» тротуарной плитке

На любую точку одной из оживленных улиц приходится до 50000 шагов в день. Идея использовать пешеходный поток для полезного преобразования шагов в энергию была реализована в продукте, разработанном Лоуренсом Кемболл-Куком, директором британской Pavegen Systems Ltd. Инженер создал тротуарную плитку, генерирующую электроэнергию из кинетической энергии гуляющих пешеходов.

Устройство в инновационной плитке сделано из гибкого водонепроницаемого материала, который при нажатии прогибается примерно на пять миллиметров. Это, в свою очередь, создаёт энергию, которую механизм преобразует в электричество. Накопленные ватты либо сохраняются в литиевом полимерном аккумуляторе, либо сразу идут на освещение автобусных остановок, витрин магазинов и вывесок.

Сама плитка Pavegen считается абсолютно экологически чистой: ее корпус изготовлен из нержавеющей стали специального сорта и переработанного полимера с низким содержанием углерода. Верхняя поверхность изготовлена из использованных шин, благодаря этому плитка обладает прочностью и высокой устойчивостью к истиранию.

Во время проведения летней Олимпиады в Лондоне в 2012 году плитку установили на многих туристических улицах. За две недели удалось получить 20 миллионов джоулей энергии. Этого с избытком хватило для работы уличного освещения британской столицы.

Велосипед, заряжающий смартфоны

Чтобы подзарядить плеер, телефон или планшет, необязательно иметь под рукой розетку. Иногда достаточно лишь покрутить педали. Так, американская компания Cycle Atom выпустила в свет устройство, позволяющее заряжать внешний аккумулятор во время езды на велосипеде и впоследствии подзаряжать мобильные устройства. 

Продукт, названный Siva Cycle Atom, представляет собой легкий велосипедный генератор с литиевым аккумулятором, предназначенным для питания практически любых мобильных устройств, имеющих порт USB. Такой мини-генератор может быть установлен на большинстве обычных велосипедных рам в течение считанных минут. Сам аккумулятор легко снимается для последующей подзарядки гаджетов. Пользователь занимается спортом и крутит педали — а спустя пару часов его смартфон уже заряжен на 100 поцентов.

Компания Nokia в свою очередь тоже представила широкой публике гаджет, присоединяемый к велосипеду и позволяющий переводить кручение педалей в способ получегия экологически безопасной энергии. Комплект Nokia Bicycle Charger Kit имеет динамо-машину, небольшой электрический генератор, который использует энергию от вращения колес велосипеда и подзаряжает ей телефон через стандартный двухмиллиметровый разъем, распространенный в большинстве телефонов Nokia.

Польза от сточных вод

Любой крупный город ежедневно сбрасывает в открытые водоемы гигантское количество сточных вод, загрязняющих экосистему. Казалось бы, отравленная нечистотами вода уже никому не может пригодиться, но это не так — ученые открыли способ создавать на ее основе топливные элементы.

Одним из пионеров идеи стал профессор Университета штата Пенсильвания Брюс Логан. Общая концепция весьма сложная для понмания неспециалиста и построена на двух столпах — применении бактериальных топливных ячеек и установке так называемого обратного электродиализа. Бактерии окисляют органическое вещество в сточных водах и производят в данном процессе электроны, создавая электрический ток.

Для производства электричества может использоваться почти любой тип органического отходного материала – не только сточные воды, но и отходы животноводства, а также побочные продукты производств в виноделии, пивоварении и молочной промышленности. Что касается обратного электродиализа, то здесь работают электрогенераторы, разделенные мембранами на ячейки и извлекающие энергию из разницы в солености двух смешивающихся потоков жидкости.

«Бумажная» энергия

Японский производитель электроники Sony разработал и представил на Токийской выставке экологически чистых продуктов био-генератор, способный производить электроэнергию из мелко нарезанной бумаги. Суть процесса заключается в следующем: для выделения целлюлозы (это длинная цепь сахара глюкозы, которая находится в зеленых растениях) необходим гофрированный картон.

Цепь разрывается с помощью ферментов, а образовавшаяся от этого глюкоза подвергается обработке другой группой ферментов, с помощью которых высвобождаются ионы водорода и свободные электроны. Электроны направляются через внешнюю цепь для выработки электроэнергии. Предполагается, что подобная установка в ходе переработки одного листа бумаги размером 210 на 297 мм может выработать около 18 Вт в час (примерно столько же энергии вырабатывают 6 батареек AA).

Метод является экологически чистым: важным достоинством такой «батарейки» является отсутствие металлов и вредных химических соединений. Хотя на данный момент технология еще далека от коммерциализации: электричества вырабатывается достаточно мало – его хватает лишь на питание небольших портативных гаджетов.

Смотреть далее: 10 самых красивых ветряных электростанций мира

Альтернативная энергетика: солнце, воздух и вода

Постоянно повышающаяся потребность в энергии, новые, крайне прожорливые потребители электричества – гигантские дата-центры и электромобили для массового рынка – вынуждают человечество искать альтернативные источники энергии. Важно, чтобы они были не только высоко эффективными, но и экологически чистыми.

Отрасли нетрадиционной энергетики

К традиционным источникам электроэнергия относятся тепловые (уголь, газ, мазут), гидро- и атомные электростанции. Причем относительно «зелеными» считается лишь третий тип электростанций, тогда как два первых наносят ощутимый вред атмосфере и гидросфере соответственно.

Экологически чистые (опять-таки, относительно) солнечные, ветровые и геотермальные электростанции в ряде стран мира вырабатывают до половины электричества, но их до сих пор называют альтернативными. Кроме того, существует альтернативная гидроэнергетика, подразумевающая волновые, приливные и водопадные электростанции.

Самой же неоднозначной отраслью альтернативной энергетики является, пожалуй, биотопливо. На фоне вероятного глобального продовольственного кризиса засевать плодородные земли культурами, перерабатывающимися в биотопливо – преступление перед человечеством.

Но давайте же поговорим о каждой отрасли альтернативной энергетики по порядку.

Гелиоэнергетика

Солнечные электростанции (СЭС) – одни из самых распространенных на планете, так как используют неисчерпаемый источник энергии (солнечный свет). В процессе выработки электричества, а при необходимости еще и тепла для обогрева жилых помещений и подачи горячей воды, они не наносят никакого вреда окружающей среде. Но существует обратная сторона медали: утилизация отработавших свое солнечные батарей процесс затратный и уж точно не экологически чистый.

Солнечные панели зачастую встраивают прямо в крыши жилых домов

Сильно зависима гелиоэнергетика от погоды и времени суток: в дождливый день и, уж тем более, ночью электричество особо-то не покачаешь. Приходится запасаться аккумуляторными батареями, что удваивает стоимость установки солнечных панелей, например, на даче.

Лидерами в популяризации гелиоэнергетики являются Германия, Испания и Япония. Понятное дело, что преимущество тут имеют южные страны, где солнце жарко светит почти круглый год. Германия же традиционно занимает лидирующие позиции в альтернативной энергетике, поэтому даже на СЭС в этой в целом-то холодной стране делается большая ставка.

Солнечная ферма Охотниково: живописный Крым заблестел словно огромное зеркало

Приятно, что в вопросах гелиоэнергетики Украина не пасет задних. В Крыму находится сразу несколько крупных СЭС: Перово (мощность 100 МВт, 11 место в мировом рейтинге), Охотниково (80 МВт, 22 место) и Приозерная (55 МВт, 42 место). Безоговорочными же лидерами являются американские Агуа-Калиенте и Калифорнийская Долина, мощностью по 250 МВт каждая.

Мощнейшая в мире солнечная электростанция Агуа-Калиенте (штат Аризона)

Ветроэнергетика

Обуздало силу ветра человечество довольно-таки давно: ветряные мельницы много столетий верой-правдой служили для перемолки зерна в муку. Сейчас же пришло время найти «мельницам» новое применение – гигантские лопасти, гонимые силой ветра, способны вращать мощные генераторы и таким путем эффективно вырабатывать столь нужное электричество.

Ветрогенератор самостоятельно подстраивается под меняющееся направление ветра, свободно вращаясь на мачте

Тройку лидеров в мировой выработке электричества с помощью ветра составляют Китай, США и Германия. Если же сравнивать долю ветроэлекстростанций (ВЭС) в каждой конкретной стране, то лидируют Дания, Португалия и Испания. Тут опять-таки многое зависит от климатических условий: в одних странах ветер не утихает ни на секунду, в других наоборот большую часть времени стоит штиль. Украине в этом плане повезло не очень: погода у нас мягкая и маловетреная. Хотя еще в 30-х годах в Крыму была построена первая в мире промышленная ветроэлектростанция, а в 1934 г. под руководством Юрия Кондратюка (того самого, что рассчитал траекторию полета на Луну) разрабатывался проект постройки огромной 12-мегаваттной ветростанции на горе Ай-Петри с башней высотой 165 метров и двумя 80-метровыми турбинами, размещенными на двух уровнях.

Крупнейшая в мире ветровая электростанция London Array построена в море возле берегов Великобритании (630 МВт)

Есть у ветроэнергетики как веские преимущества, так и столь же веские недостатки. В сравнении с солнечными панелями «ветряки» стоят недорого и не зависят от времени суток, а потому частенько встречаются на дачных участках. Существенный минус у ветрогенераторов только один – они изрядно шумят. Установку такого оборудования придется согласовывать не только с родными, но и жителями близлежащих домов.

Геотермальная энергетика

В районах с вулканической активностью, где подземные воды нагреваются выше температуры кипения, рационально строить геотермальные теплоэлектростанции (ГеоТЭС). Пожалуй, самой известной страной, где широко применяются ГеоТЭС, является Исландия. Оно и не странно: кипяток и пар циркулирует по трубам круглый год без остановок, что позволяет в процессе выработки электричества обходиться без дорогостоящих и трудно утилизируемых аккумуляторов.

Несьявеллир (Исландия) – крупнейшая в Европе ГеоТЭС (120 МВт)

Делают ставку на геотермальную энергетику и в других странах, где удалось обуздать вулканическую активность Земли: США, Новая Зеландия, Индонезия и Филиппины. Богата термальными водами и Россия: вот только новые ГеоТЭС в Сибири давненько не строили. Последние подвижки в этом направлении датируются еще временами СССР.

Мощность ГеоТЭС «Гейзерс» (штат Калифорния, США) изначально составляла 2 тыс. МВт, но постепенно падает

Альтернативная гидроэнергетика

Нетрадиционное использования водных ресурсов планеты для выработки энергии подразумевает три типа электростанций: волновые, приливные и водопадные. Причем самыми перспективными из них считаются первые: средняя мощность волнения мирового океана оценивают в 15 кВт на погонный метр, а при высоте волн выше двух метров пиковая мощность может достигать аж 80 кВт/м.

Главная проблема волновых электростанций – сложность преобразования движения волн (вверх-вниз) во вращение лопастей колеса генератора. Впрочем, последние разработки британский (проект Oyster) и российских ученых (проект Ocean RusEnergy) должны решить данную проблему.

Oyster – высокоэффективный волновой электрогенератор, разработанный в Великобритании

Приливные электростанции имеют значительно меньшую мощность, чем волновые, зато их куда легче и удобнее строить в прибрежной зоне морей. Гравитационные силы Луны и Солнца дважды в день меняют уровень воды в море (разница может достигать двух десятков метров), что позволяет использовать энергию приливов и отливов для выработки электричества.

Во Франции почти полвека эксплуатируется приливная электростанция «Ля Ранс» (мощность 240 МВт), которая построена в устье реки Ранс рядом с городком Сен-Мало. Долгое время она удерживала мировое лидерство по мощности, но в 2011 году ее обошла южнокорейская Сихвинская ПЭС (254 МВт).

«Ля Ранс» – одна из старейших и в то же время мощнейшая в Европе ПЭС

Водопадные электростанции являются, пожалуй, самыми малоперспективными в отрасли гидроэнергетики. Дело в том, что по-настоящему мощных водопадов на планете не так уж и много. Вспомнить стоит разве что электростанции «Сэр Адам Бек 1» и «Сэр Адам Бек 2», построенные на Ниагарском водопаде, а точнее на его канадской стороне. Комплекс электростанций «Сэр Адам Бек» (США) мощностью 2 тыс. МВт построен на границе США и Канады

Биотопливо

Жидкое, твердое и газообразное биотопливо может стать заменой не только традиционным источникам электричества, но и бензину. В отличие от нефти и природного газа, восстановить запасы которых не представляется возможным, биотопливо можно вырабатывать в искусственных условиях.

Простейшим биотопливом является древесина, а точнее отходы деревообрабатывающей промышленности – щепки и стружка. Спрессованные в брикеты они прекрасно горят, а нагретая с их помощью вода позволяет вырабатывать электричество и тепло, пусть и в небольших масштабах. Кукуруза – продукт питания и в то же время сырье для биотоплива

Но будущее за жидким и газообразным биотопливом: биодизелем, биоэтанолом, биогазом и синтез-газом. Все они производятся на основе богатых сахаром или жирами растений: сахарного тростника, кукурузы и даже морского фитопланктона. Последний вариант так и вовсе имеет безграничные перспективы: выращивать водоросли в искусственных условиях дело не хитрое. Фитопланктон (крохотные морские водоросли и бактерии) – идеальное сырье для производства жидкого и газообразного биотоплива

Будущее альтернативной энергетики

Концепт орбитальной солнечной электростанции NASA Suntower

Учитывая подорожание энергоносителей и подорванное доверие к атомным электростанциям, развитие альтернативной энергетики постепенно ускоряется. Ну а если смотреть на совсем уж отдаленную перспективу, то стоит упомянуть космическую энергетику. Концепт орбитальной солнечной электростанции NASA SERT

Данная отрасль подразумевает размещение солнечных батарей на земной орбите и на поверхности Луны. Это позволит добывать примерно на треть больше электроэнергии, чем это возможно в условиях земной атмосферы. На Землю же передаваться выработанное электричество будет с помощью радиоволн.

Что такое Возобновляемые источники энергии (ВИЭ)

Возобновляемая энергия (Зеленая энергия ) — энергия из постоянных источников

Возобновляемая или регенеративная энергия (Зеленая энергия) – Renewable energy – энергия из источников, которые по человеческим понятиям являются неисчерпаемыми.
Основной принцип использования возобновляемой энергии заключается в её извлечении из постоянно происходящих в окружающей среде процессов и предоставлении для технического применения.


Возобновляемую энергию получают из природных ресурсов – таких как солнечный свет, ветер, дождь, приливы и геотермальная теплота , которые пополняются естественным путем.
Ориентировочно, около 18 % мирового потребления энергии было удовлетворяется из возобновляемых источников энергии, причем 13 % из традиционной биомассы, таких, как сжигание древесины.


Гидроэлектроэнергия является очередным крупнейшим источником возобновляемой энергии, обеспечивая 3 % мирового потребления энергии и 15 % мировой генерации электроэнергии.
Использование энергии ветра растет примерно на 30 %/ год, по всему миру с установленной мощностью 196600 МВт в 2010 г и широко используется в странах Европы и США.
Ежегодное производство в фотоэлектрической промышленности достигло 6900 МВт в 2008 году.


Солнечные электростанции популярны в Германии и Испании.
Солнечные тепловые станции действуют в США и Испании, а крупнейшей из них является станция в пустыне Мохаве мощностью 354 МВт.
Крупнейшей в мире геотермальной установкой, является установка на гейзерах в Калифорнии, с номинальной мощностью 750 МВт.
Бразилия проводит одну из крупнейших программ использования возобновляемых источников энергии в мире, связанную с производством топливного этанола из сахарного тростника.
Этиловый спирт в настоящее время покрывает 18 % потребности страны в автомобильном топливе.
Топливный этанол также широко распространен в США.


Ветроэнергетика преобразует кинетическую энергию воздушных масс в атмосфере в электрическую, тепловую и любую другую форму энергии.
Гидроэнергетика специализируется на использовании потенциальной энергии водного потока рек, формируемых осадками, выпавшими на возвышенности.
Приливная энергетика использует энергию приливов, а фактически кинетическую энергию вращения Земли.
Энергетика морских волн использует потенциальную энергию волн переносимую на поверхности океана.

Мощность волнения оценивается в кВт/м.

По сравнению с ветровой и солнечной энергией энергия волн обладает большей удельной мощностью. 

Несмотря на схожую природу с энергией приливов, отливов и океанских течений волновая энергия представляет собой отличный от них источник возобновляемой энергии.

Перекрыв плотиной залив, пролив, устье впадающей в море реки (образовав водоём, называют бассейном ПЭС), можно при достаточно высокой амплитуде прилива (более 4 м) создать напор, достаточный для вращения гидротурбин и соединённых с ними гидрогенераторов, размещенных в теле плотины. 

При одном бассейне и правильном полусуточном цикле приливов ПЭС может вырабатывать электроэнергию непрерывно в течение 4-5 час с перерывами соответственно 2-1 час 4 раза/ сутки (такая ПЭС называется 1-бассейновой 2-стороннего действия).
Солнечная энергетика преобразует электромагнитное солнечное излучение в электрическую или тепловую энергию.


Геотермическая энергия использует в качестве теплоносителя воду из горячих геотермальных источников. В связи с отсутствием необходимости нагрева воды ГеоТЭС являются в значительной степени более экологически чистыми, нежели ТЭС.


Биоэнергетика специализируется на производстве энергии из биологического сырья.

Будущее энергетики | «Шелл» в России

Среда обитания людей и жизненные ресурсы, экономики стран и населения зависят от поставок энергоресурсов. Надежные поставки энергоносителей и их доступность необходимы для их роста и развития. Никогда ранее не существовало столь тесных взаимосвязей между людьми. Все больше и больше людей живет в мире огромных возможностей, высоких стандартов здравоохранения и жизни.


Большая часть энергии, которую мы используем сегодня, получается из нефти и угля, но растут и объемы энергии, получаемой из природного газа. Эти углеводороды дают нам энергию, согревают наши дома и рабочие места, обеспечивают топливом транспортные системы, которые доставляют нас на работу, в школу или туда, куда нам нужно. Они являются движущей силой отраслей, которые обеспечивают нашу жизнь. Углеводороды — это сырье для химических веществ, необходимых для производства большинства товаров, которые мы покупаем, например, для производства устройства, которое вы используете для того, чтобы прочитать эту страницу.

Глобальный спрос на энергию повышается вместе с ростом населения и уровнем жизни.

Ожидается, что к 2050 году число жителей нашей планеты увеличится до 9 млрд — это почти на 2 млрд человек больше, чем сегодня. Множество людей в развивающихся странах повысят уровень своей жизни и станут частью среднего класса. Они будут покупать холодильники, компьютеры и прочие устройства, потребляющие энергию. Также многие купят машины, число которых на дорогах вырастет более чем вдвое.

Главной движущей силой мировой экономики все в большей и большей степени становятся города. К середине этого века около трех четвертей мирового населения будет жить в городах. Это окажет свое воздействие на поставки продовольствия, водных и энергетических ресурсов, жизненно необходимых для нашего общего благополучия и процветания.

Ознакомьтесь с брошюрой «Шелл», посвященной будущему городов!

Эксперты говорят, что глобальный спрос на энергию, скорее всего, удвоится к 2050 году в сравнении с 2000 годом. В то же самое время сейчас, как никогда остро, стоит проблема изменения климата, вызванная выбросами в атмосферу двуокиси углерода (CO2) и прочими неблагоприятными воздействиями на экологию.

Решение этих проблем потребует радикального изменения глобальной энергосистемы, а также целого ряда новых источников энергии. Масштабы мировой энергосистемы столь огромны, а спрос на энергию растет столь быстро, что решение этих вопросов потребует огромных совместных усилий.

Нетрадиционные источники энергии

Нетрадиционные источники энергии

Энергетический кризис способствовал повышению интереса к новым видам энергоресурсов, которые получили название нетрадиционных или альтернативных. Доля их в структуре мирового потребления первичных энергоресурсов заметно растет. К нетрадиционным источникам энергии относят энергию Солнца, ветра, приливов, морских волн, геотермальную и термоядерную энергию. Особые надежды возлагают на водород, так как он является наиболее перспективным энергоносителем. Однако его промышленное получение обходится пока очень дорого.

Все более глубокий интерес в современном мире проявляется к практическому применению геотермальной энергии, использованию тепла Земли. Она находит двоякое применение. Во-первых — подача горячих подземных вод для обогрева зданий и теплиц. В наши дни наибольшее значение этот путь имеет для Исландии. Для этой цели в столице государства Рейкьявике начиная с 30-х годов создана система трубопроводов, по которым вода подается потребителям. Благодаря геотермальной энергии, которая идет на отопление теплиц, Исландия полностью обеспечивает себя яблоками, помидорами и даже дынями и бананами. Во-вторых, применять геотермальную энергию можно путем строительства геотермальных станций. Самые крупные из них построены в США, на Филиппинах, в Мексике, Италии, Японии, Новой Зеландии, России (в Долине Гейзеров на Камчатке).

Трудно представить себе жизнь человечества без Солнца. Хорошо известно, что современная энергетика мира в значительной степени базируется на запасенной в процессе фотосинтеза солнечной энергии, аккумулированной в минеральном топливе. Однако создание солнечных электростанций позволило человечеству использовать энергию в гораздо большем объеме. Наиболее преуспели в гелиоэнергетике (от греч. helios — солнце) США, Франция, Япония, Италия, Бразилия. Построена солнечная электростанция в Крыму (Украина).

С давних пор служила человечеству энергия ветра. Примитивные ветряные двигатели применялись еще 2 тыс. лет назад. Появление интереса человека к энергии ветра сегодня объясняется энергетическими затруднениями, возникшими в последние годы. Небольшие ветровые электростанции работают почти во всех странах мира. Конструированием и промышленным выпуском современных ветряных установок занимаются сейчас Франция, Дания, США, Великобритания, Италия. Очень важной проблемой в использовании энергии ветра является малое содержание энергии в единице объема, непостоянство силы и направления ветра, поэтому перспективно использовать ветер в странах, находящихся в районах постоянных направлений ветра.

Использование энергии волн находится пока еще в основном на стадии эксперимента.

Энергия приливов успешно используется во Франции, США, Канаде, России и Китае. Здесь построены приливные электростанции.

К нетрадиционным источникам энергии можно отнести также получение синтетического горючего на основе угля, сланцев, нефтеносных песков.

Профессор ЮУрГУ использует альтернативные источники энергии

По прогнозам ученых Южно-Уральского государственного университета, через каких-нибудь полвека уклад жизни человечества изменится навсегда. Запасы нефти и газа будут исчерпаны. Если заранее не позаботиться об альтернативных источниках энергии, нашим потомкам придется перебираться в пещеры и влачить первобытное существование.

Профессор ЮУрГУ Евгений Соломин уже давно и успешно занимается разработками в этом направлении. Область его научных интересов – ветроэнергетика и солнечная энергетика. Наш разговор сегодня об экологии и о возобновляемых источниках энергии.

Из досье

Евгений Соломин родился в Челябинской области (село Маслово). Учился в ЧПИ, окончил Будапештский технический университет  (специализация «Роботы и робототехнические комплексы»),  получив специальность «инженер-электромеханик». Доктор технических наук, профессор кафедры «Электрические станции, сети и системы электроснабжения» ЮУрГУ. Директор Международного инновационного центра «Альтернативная энергетика». Эксперт экспертной группы по энергетике Еврокомиссии (Брюссель, Бельгия). Автор более 200 научных работ, включая публикации в международных топовых журналах, и  более 30 патентов. За научные разработки награжден 33 дипломами и двумя медалями. Женат, есть сын.

Зеленая энергетика

– Что вас подвигло заняться зеленой энергетикой?

– Триумфальное шествие углеводородов по планете не может длиться вечно. Полезные ископаемые, к сожалению, исчерпаемы. Наступит день (причем в обозримом будущем), когда на Земле закончится последний баррель нефти. Мы со студентами подсчитали: нефти осталось лет на 55, газа – на 50, урана – на 35. Если до того времени, когда природные ресурсы закончатся, мы не научимся использовать солнце и ветер, перспектива незавидная – каменный век, пещеры, отсутствие связи. А если освоим зеленую энергетику – будем с телевизорами, компьютерами, телефонами.

Исследования, разработки и создание различных подходов по использованию возобновляемых источников энергии важны и своевременны. Очевидно, что без тепла, света и энергопитания технических средств техногенная система обречена. Дальнейшее развитие альтернативных направлений получения энергии актуально, стратегически верно и экономически оправдано. Кроме того, основываясь на проведенных испытаниях, могу сказать, что успех внедрения таких разработок  не вызывает сомнений.

– А что вам нравится больше в научном плане: солнце или ветер?

– Ветер, мы в основном в этом направлении работаем. Но если разобраться, то солнце первично. Ветер – следствие действия солнечных лучей. Солнечные батареи – удобный источник электроэнергии, не требующий серьезного обслуживания. Однако у них есть два существенных недостатка – отсутствие энергоснабжения в ночное время и низкий КПД в местах, удаленных от экватора в связи с большим отклонением солнечных лучей от вертикали. Кроме того, в районах, где наблюдаются снегопады, практика использования этих источников показывает, что их обслуживание в зимний период достаточно трудоемко, так как солнечные батареи подвержены обледенению и в связи с этим практически непригодны для 3/4 территории планеты.

Ветроэнергетические установки также не могут рассматриваться как постоянный источник энергоснабжения в связи с периодическим отсутствием ветра, временными затратами на ремонт и обслуживание. Однако именно ветроэнергетические установки в совокупности с аккумулирующими емкостями являются на сегодня, пожалуй, самым выгодным и надежным капиталовложением в регионах, где солнечные батареи не эффективны. А это – большая часть нашей планеты. Более того, выбор источников энергии на территории морских и океанических акваторий также будет именно за ветроустановками по целому ряду причин. Наш ветроэнергетический комплекс, к слову, запатентован в 47 странах мира, установки успешно работают в США и Японии.

Между тем челябинские ученые пошли дальше, команда под руководством Евгения Соломина  создала гибридные экологически чистые ветро-солнечные установки, которые дают практически гарантированный вариант бесперебойного энергоснабжения. Но основное и очень перспективное направление все же ветроэнергетика. Евгений Викторович ею всерьез занялся еще в конце 90-х годов прошлого века.

По окончании Будапештского технического университета он жил несколько лет в США, работал по специальности «Робототехника». Потом совместно с партнерами организовал в России научно-инженерный  центр. Были интересные разработки. В частности, двигатель привода марсохода «Кьюриосити», генератор супермаховика «НАСА», а также электродвигатели для погружения в вулкан. Устройство работает буквально несколько секунд до сгорания, но за это время исследователи могут получить много полезной информации. Сегодня Евгений Викторович увлечен устройствами, которые позволяют получать возобновляемую энергетику и преобразовывать ее в нужные виды энергии – тепловую и электрическую.

Как спасти планету

– Ваши разработки – один из путей выхода из экологического кризиса, о котором так много говорят. Правда, путь неблизкий…

– Мы со студентами рассчитали вероятность глобального потепления. Если мы будем продолжать засорять планету точно так же, как мы это делаем сейчас, таяние льдов наступит через 200-300 лет. Но нефть и газ закончатся гораздо быстрее, поэтому потом нам уже нечем будет планету засорять. То есть, как такового, кризиса экологического не будет. Он возможет только в случае ядерной войны.

– Хотите сказать, что сейчас у нас с экологией все нормально?

– Да. Не вижу реальной острой проблемы загрязнения планеты. Приведу пример. Я как-то в Дюссельдорфе выступал с докладом. Рассказал о том, что мы разработали абсолютно экологически чистую ветровую установку, которую даже белки не боятся. Все похлопали, порадовались. Выступает представитель «Гринпис»: «Так вы еще хуже сделали, чем было раньше! Животные прежде убегали от установок, а теперь они их не чувствуют». И опять стали рисовать апокалиптическую картину.

По словам профессора Соломина, США – главный поставщик парниковых газов в атмосферу. Штаты загрязняют природу больше примерно в шесть раз, чем весь остальной мир. Такого количества содержания углеродных частиц в воздухе не было с тех  доисторических времен, когда атмосфера Земли была заполнена углекислотой.

«В калифорнийской академии наук демонстрируется огромный плакат с ландшафтом, отражающим последствия глобального потепления. Когда все льды растают, знаете, что будет самой высокой  точкой планеты?» – спрашивает профессор.

– Джомолунгма?

– Таганай! Джомолунгма на карте затоплена, поскольку водные массы будут сконцентрированы у экватора.   Неудивительно,  что в 90-х годах американцы начали скупать землю на Урале. Но если мы подойдем к этому рубежу, система станет неуправляемой. И обретет ли она устойчивое равновесие, мы не узнаем. Некому будет узнавать. Так вот, чтобы не усугублять процесс глобального  потепления, мы и разрабатываем ветроэнергетические установки различных конструкций. Но в основном – вертикально-осевые. В отличие от горизонтальных работа таких установок не зависит от направления ветра. А в периоды безветрия используем гибридную установку с солнечным модулем.

– А если нет ни ветра, ни солнца?

– Проблема (смеется). Тогда  в дело идут аккумуляторы. Мы пользуемся многими технологиями. С итальянцами совместно разработали систему водородного замкнутого цикла. За счет ветра и солнца вырабатываем водород, а потом его используем для выработки энергии. Правда, система эта неэффективна, но в Арктике, к примеру, вполне может работать. Там, кстати, есть наш ветроэнергетический комплекс, который был установлен по запросу НИИ космического приборостроения. Институт также закупил штук 20 зарубежных аналогов. Там теперь весь берег усыпан лопастями иностранных установок. Все ветром разнесло, а  наша  – до сих пор работает.

– Вы, наверное, как и многие ученые, мечтаете спасти планету?..

– В Таиланд съездить в отпуск мечтаю (смеется). Если честно, глобальных задач перед собой не ставлю. Мы просто работаем.

Электрическое хобби

«Умный» дом профессора Соломина укомплектован альтернативными источниками энергии и всевозможной самодельной электроникой. Перебои с электричеством ученому не страшны. А еще Евгений Викторович уже давно изобрел гиперболоид для домашнего применения.  Жарит на солнечной энергии  шашлыки, причем привод питается также от Солнца. Получается очень вкусно! Сейчас профессор работает над системой распознавания величины кусочков мяса, чтобы скорость привода регулировалась автоматически.  Но это – хобби, в свободное, так сказать, от основной научной деятельности время.

СМИ о нас:

Где искать «зеленую» энергию на Южном Урале и зачем это делать?

Первый в мире ветрогенератор был изобретен в нашей стране. Солнечный модуль, которому как источнику энергии на космических спутниках до сих пор нет альтернативы, — тоже отечественная разработка.

Первый в мире ветрогенератор был изобретен в нашей стране. Солнечный модуль, которому как источнику энергии на космических спутниках до сих пор нет альтернативы, — тоже отечественная разработка. Силу речного течения в гидроэлектростанциях мы используем еще с демидовских времен. Однако если в Европе около четверти всего объема энергии производится за счет тех самых альтернативных источников, то в России доля «зеленых» мощностей в энергетике не превышает и одного процента.

О будущем альтернативной энергетики мы поговорили с Ириной Кирпичниковой, заведующей кафедрой «Электротехника и возобновляемые источники энергии» Южно-Уральского государственного университета.

 Финский пример

— Неужели наша богатая газом, нефтью и углем страна когда то развивала альтернативную энергетику?

— Да, наша страна когда то была на передовых позициях по развитию возобновляемой энергетики. Но после войны, когда требовалось восстанавливать народное хозяйство, и для этого нужно было много энергии, по СССР бросили клич о строительстве крупных электростанций. Так малая энергетика была отодвинута на второй план. В какой то мере даже обоснованно. Если у государства так много ископаемого сырья, зачем развивать альтернативные технологии? Но не тут- то было. Все это ископаемое невозобновляемое сырье, которое рано или поздно закончится. Мы не можем до бесконечности использовать наши карьеры и нефтяные месторождения. Кроме того, работа тепловых электростанций связана с загрязнением воздуха. Выбрасывается углекислый газ, что влияет на состояние планеты. Условия Киотского протокола заставляют снижать производство энергии на тепловых электростанциях. Так что Россия все равно рано или поздно придет к «зеленым» технологиям в в энергетике. Европейские страны могут быть для нас источником опыта в этом направлении.

 — Но на Урале солнечных дней, понятно, меньше, чем в той же Испании. Подходит ли нам европейский опыт?

— Челябинск расположен на отметке в 55 градусов северной широты, а те же Стокгольм, Хельсинки — это примерно 62 градуса, то есть там значительно холоднее и меньше солнца. Тем не менее в Финляндии и Швеции бурно развивается солнечная энергетика. В Финляндии есть целая государственная программа. Называется «Солнечная экономика». Но альтернативные источники — это ведь не только солнце. В той же Финляндии находят пути получения тепловой и электрической энергии из биомассы, поскольку у них много отходов деревопереработки. В Стокгольме мне довелось побывать на мусороперерабатывающем заводе. Это просто невероятно, но у них ни одной бумажки нет на улицах города. Поскольку тот мусор, который скапливается в мегаполисе в течение суток, ночью перерабатывается в энергию и в виде тепла поступает в тепловые сети Стокгольма.

 — В нашей стране представители большой энергетики относится к «альтернативщикам» с определенной долей скепсиса. А как за границей выстраиваются отношения на энергетическом рынке, где, судя по цифрам, малая энергетика уже конкурирует с большой? Насколько выгодно там развивать альтернативные технологии?

 — В этих странах вопрос вообще так не стоит — выгодно или нет. В Финляндии, как и у нас, есть крупные тепловые электростанции. Они, кстати, работают на угле, который везут из Кемеровской области, и на российском газе. Но им невыгодно работать на газе из-за больших налогов. Этими налогами им буквально перекрывают доступ к ресурсу. Кроме того, программы Евросоюза обязывают участников рынка использовать именно возобновляемые, экологически чистые источники энергии. Поэтому хотят энергетики этого или нет — они просто вынуждены переходить на «зеленые» технологии. Простой пример: в Стокгольме на 5 семей власти выделяют одно парковочное место в черте города. Люди вынуждены пересаживаться на велосипеды, но постепенно привыкают к таким ограничениям. Так и в энергетике. Но наш менталитет, как известно, немножко другой.

 Ветер могуч, но винтовка сильнее

— Какие разработки в этом направлении уже есть на вашей кафедре?

— У меня 13 аспирантов, и все они занимаются каждый своим направлением. Например, использованием энергии солнца для освещения помещений — солнечные световоды, для очистки воды, ее обессоливания. В Курганской области, оказывается, такая проблема — много соленых озер, а пресной воды нет. Они обратились к нам с такой просьбой — помочь обессоливать воду с помощью альтернативной энергии. Но основным нашим направлением является ветроэнергетика. В этом направлении у нас есть разработки, которые могут составить конкуренцию имеющимся в мире. К примеру, у ветрогенераторов традиционной конструкции с вращающимися лопастями есть неприятное свойство издавать ультразвук и вибрации, губительные для всего живого. Не так давно в Ханты-Мансийске закупили по лизингу такие ветроустановки в Германии, но оленеводы, которые считают, что установки пугают их стада свистом и размахом крыльев, стали их расстреливать из винтовок. Сейчас большинство ветрогенераторов там просто стоят. Наши, южноуральские, сконструированы иначе и не распугивают живность. Предназначены они для автономного электроснабжения, к примеру, одного поселка. Кроме ветроустановок, в вузовской лаборатории монтируются солнечные модули для получения электрической энергии и солнечные коллекторы для производства тепловой энергии для горячего водоснабжения.

 — Ветра на Урале все же не такие, как в тундре. Какие разработки перспективны для нашего региона?

— В Челябинской области около 10 тысяч рек и 98 процентов из них относится к очень малым, протяженностью менее 10 километров. Крупных гидроэлектростанций здесь нет и негде их строить. Так что наш формат — это малая гидроэнергетика. Это и микроэлектростанции, и мини- и даже наноГЭС мощностью до 10 киловатт.

Основные направления исследований в малой гидроэнергетике — это либо разработка новых конструкций электростанций, либо восстановление существующих. Таких, к примеру, как Зюраткульская ГЭС. Была также Шершневская гидроэлектростанция.

Вы знаете, Порожская ГЭС — это уникальное сооружение, которому уже 102 года, но целая деревня до сих пор получает энергию от этой электростанции. Проектировал ее Александр Бахметьев, уникальный специалист, который за свою жизнь построил всего три электростанции — у нас в Порогах, в Нью-Йорке и Финляндии.

Небольших ГЭС было очень много по территории Южного Урала, и если их восстанавливать, то можно обеспечить энергией отдельные населенные пункты.

Кроме этого, были защиты диссертаций по использованию низкопотенциального тепла, то есть тепла воды и грунта, которые имеют определенную температуру, и ее с помощью тепловых насосов можно отбирать. Разницу температур в 5-6 градусов между нижним и верхним слоем можно превращать в энергию до температуры 65-70 градусов и подавать с помощью теплообменников в систему отопления. Мы, к примеру, просчитывали, что если использовать тепло от промышленных сбросов в реку Миасс, можно получать энергию для отопления и освещения домов, которые стоят на набережной.

 — В России есть примеры альтернативной энергетики?

— Да, в Башкортостане есть правительственная программа поддержки возобновляемой энергетики. Их ветропарк Тюпкильды то стоит, то работает, но тем не менее входит в топ ветроэлектростанций России. Но сейчас в республике больше развивают индивидуальные ветряные и солнечные установки. Курганская область с помощью немецких компаний строит ветропарк на 50 мегаватт. В Екатеринбурге планируется построить некие «зеленые острова», где электроснабжение будет за счет возобновляемых источников энергии. В Челябинской области пока таких планов нет.

 Пятым будешь?

— Что, на ваш взгляд, необходимо сделать, чтобы дать толчок развитию альтернативной энергетики в нашей стране?

— В России нет закона, который бы разрешал продавать в сеть энергию, получаемую от альтернативных систем. Для себя — пожалуйста. Но сейчас, насколько мне известно, идет работа над изменениями в законодательстве. А вот в Испании наоборот — закон обязывает владельцев малых установок отдавать энергию государству, а потом из центральных сетей они получают ее по льготной цене.

В нашей стране должно быть решение на государственном уровне. Если строить крупные электростанции на возобновляемых источниках энергии, например, ветропарки, то нужно разрешить продавать энергию государству, для централизованных сетей. Небольшие ветроустановки можно использовать по-другому. Договориться с соседом и купить одну установку на двоих. В Германии, например, так и делают — покупают ветроустановку на 3-4 дома, а если есть лишнее — то берут в долю пятого соседа.

 — Что же победит — традиционные источники или альтернативные?

— Здесь не может быть особой конкуренции или борьбы. Безусловно, большая энергетика для нашей страны остается главной. Однако около 10 миллионов россиян еще проживает в зоне децентрализованного электроснабжения, то есть там, где вообще нет электричества. Вот там место альтернативным источникам.

Хотя рано или поздно все известные источники энергии уйдут в историю. Человечеству нужны и будут даны совершенно новые экологичные источники энергии, более мощные, чем все вместе взятые тепловые, атомные и гидроэлектростанции.

 — Вы имеете в виду источники из Космоса?

— Да, сознание человека еще к ним не готово, но они будут нам даны.

фото Вячеслава Шишкоедова

 

Мнение

Сергей Комарь, председатель комитета ЮУТПП по энергоэффективности и развитию топливно-энергетического комплекса:

— Перспективными сегодня являются все разработки, которые связаны с так называемыми «зелеными» технологиями. К таковым относятся и технологии получения энергии из альтернативных источников: солнца, ветра, приливов-отливов и так далее. Однако внедрение такого рода разработок в России возможно лишь при условии соответствующей государственной поддержки. При этом нет никаких оснований предполагать, что представители большой энергетики видят в «альтернативщиках» конкурентов. По большому счету, спрос на подобные технологии в той или иной территории зависит от того, испытывает ли эта территория дефицит энергомощностей. К примеру, Челябинская область относится к энергодефицитным регионам, и на местном энергетическом рынке еще много пространства для новых игроков. Думаю, альтернативные системы будут жизнеспособны там, куда в силу разных причин не зашла большая энергетика.

Источники энергии – Управление энергетической информации США (EIA)

Большая часть нашей энергии невозобновляема

В США и многих других странах большинство источников энергии для выполнения работы являются невозобновляемыми источниками энергии:

Эти источники энергии называются невозобновляемыми, потому что их запасы ограничены количеством, которое мы можем добыть или извлечь из земли. Уголь, природный газ и нефть образовались за тысячи лет из захороненных останков древних морских растений и животных, живших миллионы лет назад.Вот почему мы также называем эти источники энергии ископаемым топливом .

Большая часть нефтепродуктов, потребляемых в США, производится из сырой нефти, но жидкие углеводороды также могут производиться из природного газа и угля.

Ядерная энергия производится из урана, невозобновляемого источника энергии, атомы которого расщепляются (посредством процесса, называемого ядерным делением) для получения тепла и, в конечном итоге, электричества. Ученые считают, что уран был создан миллиарды лет назад, когда формировались звезды.Уран встречается повсюду в земной коре, но большую его часть слишком сложно или слишком дорого добывать и перерабатывать в топливо для атомных электростанций.

Существует пять основных возобновляемых источников энергии

Основными видами или источниками возобновляемой энергии являются:

Их называют возобновляемыми источниками энергии, потому что они пополняются естественным путем. День за днем ​​светит солнце, растут растения, дует ветер и текут реки.

Возобновляемая энергия была основным источником энергии на протяжении большей части истории человечества

На протяжении большей части истории человечества растительная биомасса была основным источником энергии, которую сжигали для получения тепла и корма для животных, используемых для транспортировки и вспашки.Невозобновляемые источники начали заменять большую часть возобновляемых источников энергии в Соединенных Штатах в начале 1800-х годов, а к началу 1900-х годов ископаемое топливо стало основным источником энергии. Использование биомассы для отопления домов оставалось источником энергии, но в основном в сельской местности и для дополнительного тепла в городских районах. В середине 1980-х использование биомассы и других форм возобновляемой энергии начало расти в основном из-за стимулов к их использованию, особенно для производства электроэнергии. Многие страны работают над увеличением использования возобновляемых источников энергии, чтобы уменьшить или избежать выбросов углекислого газа.

Узнайте больше об истории использования энергии в США и графиках источников энергии.

На приведенной ниже диаграмме показаны источники энергии в США, их основное использование и их процентная доля в общем потреблении энергии в США в 2020 году.

Скачать изображение Потребление энергии в США по источникам, 2020 г. потребление энергии по источникам, 2020 г.биомассавозобновляемая энергиятепло, электричество, транспорт4,9%гидроэнергетикавозобновляемаяэлектроэнергия2,8%ветервозобновляемаяэлектроэнергия3.2%солнечное возобновляемое отопление, электричество1,3%геотермальное возобновляемое отопление, электричество0,2%нефтьневозобновляемаятранспорт, производство, электричество34,7%природный газневозобновляемое отопление, производство, электричество, транспорт33,9%угольневозобновляемая электроэнергия, производство9,9%ядерная (из урана)невозобновляемая электроэнергия8,9%небольшой сумма источников, не включенных выше, представляет собой чистый импорт электроэнергии и угольного кокса. Сумма отдельных процентов может не равняться 100% из-за независимого округления. Источник: U.S. Управление энергетической информации, Ежемесячный обзор энергетики, таблица 1.3, апрель 2021 г., предварительные данные

Последнее обновление: 7 мая 2021 г.

Преобразование отходов в энергию (ТБО) — Управление энергетической информации США (EIA)

Энергия из твердых бытовых отходов

  • Биомасса или биогенные (растительные или животные продукты), такие материалы, как бумага, картон, пищевые отходы, скошенная трава, листья, древесина и изделия из кожи
  • Горючие материалы, не являющиеся биомассой, такие как пластмассы и другие синтетические материалы, изготовленные из нефти
  • Негорючие материалы, такие как стекло и металлы

В 2018 году около 12% из 292 млн тонн ТБО, произведенных в США, было сожжено на мусороперерабатывающих заводах.

Установки по переработке отходов в энергию производят пар и электричество

ТКО обычно сжигают на специальных заводах по переработке отходов в энергию, которые используют тепло от пожара для производства пара для выработки электроэнергии или для обогрева зданий. В 2020 году 65 электростанций США выработали около 13,5 млрд киловатт-часов электроэнергии за счет сжигания около 25 млн тонн горючих ТБО для выработки электроэнергии. Материалы биомассы составляют около 61% веса горючих ТБО и около 45% вырабатываемой электроэнергии.Остальная часть горючих ТБО представляла собой горючие материалы, не относящиеся к биомассе, в основном пластмассы. Многие крупные свалки также вырабатывают электроэнергию, используя газообразный метан, который образуется при разложении биомассы на свалках.

Преобразование отходов в энергию — это вариант обращения с отходами

Производство электроэнергии – это только одна из причин сжигания ТБО. Сжигание отходов также уменьшает количество материалов, которые, вероятно, будут захоронены на свалках.

Установки по переработке отходов в энергию превращают 2000 фунтов мусора в золу весом от 300 до 600 фунтов, а также уменьшают объем отходов примерно на 87%.

Энергия из отходов во всем мире

Многие страны используют установки по переработке отходов в энергию для получения энергии из ТБО. Использование заводов по переработке отходов в энергию в некоторых европейских странах и в Японии относительно велико, отчасти потому, что в этих странах мало места для мусорных свалок.

Последнее обновление: 26 ноября 2021 г.

Гидроэнергетика объяснила – Ю.S. Управление энергетической информации (EIA)

Гидроэнергетика – это энергия движущейся воды

Люди издавна используют силу воды, текущей в ручьях и реках, для производства механической энергии. Гидроэнергетика была одним из первых источников энергии, используемых для производства электроэнергии, и до 2019 года гидроэнергетика была крупнейшим источником общего годового производства электроэнергии из возобновляемых источников в США.

В 2021 году на гидроэнергетику приходилось около 6.3% от общего объема производства электроэнергии в масштабе 1 коммунальных предприятий США и 31,5% от общего объема производства электроэнергии из возобновляемых источников в масштабах коммунальных предприятий. Доля гидроэлектроэнергии в общем производстве электроэнергии в США со временем уменьшилась, в основном из-за увеличения производства электроэнергии из других источников.

Гидроэнергетика зависит от круговорота воды

  • Солнечная энергия нагревает воду на поверхности рек, озер и океанов, что приводит к испарению воды.
  • Водяной пар конденсируется в облака и выпадает в виде осадков — дождя и снега.
  • Осадки собираются в ручьях и реках, которые впадают в океаны и озера, где испаряются и снова начинают свой цикл.

Количество осадков, стекающих в реки и ручьи в географической области, определяет количество воды, доступной для производства гидроэлектроэнергии. Сезонные колебания количества осадков и долгосрочные изменения в характере осадков, такие как засухи, могут иметь большое влияние на доступность производства гидроэлектроэнергии.

Источник: адаптировано из проекта развития национального энергетического образования (общественное достояние)

Источник: Управление долины Теннесси (общественное достояние)

Производство гидроэлектроэнергии с движущейся водой

Поскольку источником гидроэлектроэнергии является вода, гидроэлектростанции обычно располагаются на источнике воды или рядом с ним. Объем водного потока и изменение высоты — или падения, часто называемого напором — от одной точки к другой определяют количество доступной энергии в движущейся воде.В целом, чем больше расход воды и чем выше напор, тем больше электроэнергии может произвести гидроэлектростанция.

На гидроэлектростанциях вода течет по трубе или напорному штоку , затем толкает и вращает лопасти в турбине, чтобы раскрутить генератор для производства электроэнергии.

Обычные гидроэлектростанции включают:

  • Русловые системы , в которых сила течения реки оказывает давление на турбину.Объекты могут иметь водослив в водотоке для отвода потока воды к гидротурбинам.
  • Системы хранения , в которых вода скапливается в резервуарах, созданных плотинами на ручьях и реках, и сбрасывается через гидротурбины по мере необходимости для выработки электроэнергии. Большинство гидроэнергетических объектов США имеют плотины и водохранилища.

Гидроаккумулирующие сооружения представляют собой тип гидроаккумулирующей системы, в которой вода перекачивается из источника воды в водохранилище на большей высоте и выпускается из верхнего водохранилища для питания гидротурбин, расположенных ниже верхнего водохранилища.Электроэнергия для перекачки может поставляться гидротурбинами или другими типами электростанций, включая электростанции, работающие на ископаемом топливе, или атомные электростанции. Обычно они перекачивают воду в хранилище, когда спрос на электроэнергию и затраты на ее выработку и/или когда оптовые цены на электроэнергию относительно низки, и выпускают накопленную воду для выработки электроэнергии в периоды пикового спроса на электроэнергию, когда оптовые цены на электроэнергию относительно высоки. Гидроаккумулирующие гидроэлектростанции обычно используют больше электроэнергии для перекачки воды в верхние водохранилища, чем они производят с накопленной водой.Таким образом, ГАЭС имеют чистый отрицательный баланс выработки электроэнергии. Управление энергетической информации США публикует выработку электроэнергии на гидроаккумулирующих электростанциях как отрицательную выработку.

История гидроэнергетики

Гидроэнергетика является одним из старейших источников энергии для производства механической и электрической энергии, и до 2019 года она была крупнейшим источником общего годового производства возобновляемой электроэнергии в США.Тысячи лет назад люди использовали гидроэнергию, чтобы вращать гребные колеса на реках для измельчения зерна. До того, как в Соединенных Штатах появились паровая энергия и электричество, зерновые и лесопилки работали напрямую от гидроэнергии. Первое промышленное использование гидроэнергетики для выработки электроэнергии в Соединенных Штатах было в 1880 году для питания 16 дуговых ламп на фабрике стульев Росомахи в Гранд-Рапидс, штат Мичиган. Первая в США гидроэлектростанция по продаже электроэнергии открылась на реке Фокс недалеко от Эпплтона, штат Висконсин, 30 сентября 1882 года.

В США работает около 1450 обычных и 40 гидроаккумулирующих гидроэлектростанций. Старейшим действующим гидроэнергетическим объектом США является электростанция Уайтинга в Уайтинге, штат Висконсин, которая начала работу в 1891 году и имеет общую генерирующую мощность около 4 мегаватт (МВт). Большая часть гидроэлектроэнергии в США производится на крупных плотинах на крупных реках, и большинство этих гидроэлектростанций были построены до середины 1970-х годов федеральными государственными учреждениями. Самый большой У.Гидроэлектростанция Южной Америки и крупнейшая электростанция США по выработке электроэнергии – это гидроплотина Гранд-Кули на реке Колумбия в Вашингтоне с общей генерирующей мощностью 6765 МВт.

Последнее обновление: 16 марта 2022 г.

Объяснение солнечной энергии – Управление энергетической информации США (EIA)

Энергия солнца

Солнце производило энергию миллиарды лет и является основным источником всех источников энергии и топлива, которые мы используем сегодня. Люди использовали солнечные лучи (солнечное излучение) на протяжении тысячелетий для обогрева и сушки мяса, фруктов и зерна. Со временем люди разработали технологии сбора солнечной энергии для получения тепла и преобразования ее в электричество.

Лучистая энергия солнца питала жизнь на Земле на протяжении многих миллионов лет.

Источник: НАСА

Сбор и использование тепловой (тепловой) энергии солнца

Примером раннего устройства для сбора солнечной энергии является солнечная печь (коробка для сбора и поглощения солнечного света).В 1830-х годах британский астроном Джон Гершель использовал солнечную печь для приготовления пищи во время экспедиции в Африку. В настоящее время люди используют множество различных технологий сбора и преобразования солнечного излучения в полезную тепловую энергию для самых разных целей.

  • Вода для использования в домах, зданиях или бассейнах
  • Внутри домов, теплиц и других зданий
  • Жидкости для высоких температур в солнечных тепловых электростанциях

Солнечные фотоэлектрические системы, преобразующие солнечный свет в электричество

Солнечные фотоэлектрические (PV) устройства или солнечные элементы преобразуют солнечный свет непосредственно в электричество. Небольшие фотоэлементы могут питать калькуляторы, часы и другие небольшие электронные устройства. Расположение многих солнечных элементов в фотоэлектрических панелях и расположение нескольких фотоэлектрических панелей в фотоэлектрических массивах может производить электроэнергию для всего дома. Некоторые фотоэлектрические электростанции имеют большие массивы, которые покрывают много акров для производства электроэнергии для тысяч домов.

Солнечная энергия имеет преимущества и некоторые ограничения

  • Солнечные энергетические системы не производят загрязнителей воздуха или углекислого газа.
  • Системы солнечной энергии на зданиях оказывают минимальное воздействие на окружающую среду.
  • Количество солнечного света, попадающего на поверхность земли, непостоянно. Количество солнечного света варьируется в зависимости от местоположения, времени суток, сезона года и погодных условий.
  • Количество солнечного света, достигающего квадратного фута земной поверхности, относительно невелико, поэтому для поглощения или сбора полезного количества энергии необходима большая площадь поверхности.

Последнее рассмотрение: 6 декабря 2021 г.

Почему будущее за альтернативными источниками энергии?

В США ископаемое топливо производит до 80% всей энергии, которую мы потребляем. Наш нынешний уровень зависимости от ископаемого топлива ведет нас к быстрому истощению этих ограниченных материалов. Это означает, что если мы не будем осторожны, у нас закончатся наши драгоценные невозобновляемые ресурсы. Это означает, что больше не будет нефти, природного газа и даже угля.

Сжигание ископаемого топлива на электростанциях наносит вред окружающей среде. Мы говорим обо всем, от загрязнения океана и воздуха до разрушения целых экосистем.

Хорошая новость заключается в том, что теперь мы можем уменьшить нашу зависимость от ископаемых видов топлива, таких как нефть, уголь и природный газ, благодаря росту использования альтернативных источников энергии. В этой статье мы обсудим, что такое альтернативная энергия и почему так важно перейти от нашей зависимости от ископаемого топлива к альтернативным источникам энергии. Мы также рассмотрим разницу между альтернативными и возобновляемыми источниками энергии, а также то, какие источники энергии мы используем сегодня для удовлетворения наших энергетических потребностей.

Что такое альтернативная энергия?  

Ископаемые виды топлива (нефть, уголь и природный газ) являются нашим наиболее традиционным источником для производства электроэнергии. Следовательно, энергия, произведенная из любого источника, кроме ископаемого топлива, является альтернативной энергией. Другими словами, альтернативная энергия – это любое количество энергии, полученное из неископаемых источников топлива.Вообще говоря, использование альтернативной энергии оказывает незначительное воздействие на окружающую среду.

В чем разница между возобновляемыми и альтернативными источниками энергии?  

Теперь мы знаем, что альтернативных источников энергии — это любые источники, которые мы используем для дополнения или даже замены традиционных источников энергии, используемых для производства электроэнергии. Почти то же самое можно сказать и о возобновляемых источниках энергии. Но между ними есть одно тонкое различие. Все возобновляемые источники энергии подпадают под категорию альтернативных источников энергии, но наоборот это не работает.

Это потому, что возобновляемые источники энергии получены из естественных источников или процессов на Земле, таких как солнце, ветер и вода. Мы называем эти ресурсы возобновляемыми или устойчивыми (как в устойчивой энергетике), поскольку, в отличие от ископаемого топлива, это естественное постоянное обновление делает их неисчерпаемыми. Однако возможны альтернативные источники энергии, которые являются исчерпаемыми и, следовательно, невозобновляемыми. В этом разница. Так какой же альтернативный источник энергии является исчерпаемым? Вам придется продолжить чтение, чтобы узнать.

Каковы лучшие типы альтернативных источников энергии?  

Оборудование, необходимое для использования энергии из альтернативных источников, раньше было настолько дорогим, что было непрактично для бытового использования. Однако благодаря возросшему спросу, более опытным разработчикам энергии, конкурентоспособным цепочкам поставок, улучшенным технологиям использования возобновляемых источников энергии и расширенным возможностям повышения энергоэффективности это уже не так.

На самом деле, Международное агентство по возобновляемым источникам энергии (IRENA) еще в 2020 году опубликовало отчет, показывающий, что возобновляемая энергия в настоящее время становится все более дешевой, чем ископаемое топливо для производства электроэнергии.Давайте рассмотрим несколько лучших альтернативных источников энергии, которые мы используем сегодня.

Каковы наиболее доступные варианты производства энергии?  

источник

Наземная ветровая энергия и солнечная фотоэлектрическая энергия, соответственно, в настоящее время являются наиболее доступными вариантами, когда речь идет о производстве энергии. Использование этих двух природных ресурсов вместо угля может сэкономить до 23 миллиардов долларов в год на расходах энергосистемы. Это также может снизить ежегодные выбросы углекислого газа на 1.8 гигатонн. Биоэнергетика, геотермальная энергия, гидроэлектроэнергия и ядерная энергия также находятся в центре внимания с точки зрения финансовой конкуренции, в значительной степени в зависимости от местоположения.

Какой альтернативный источник энергии самый эффективный?  

источник

Что касается энергоэффективности, то лидером среди возобновляемых источников энергии является энергия ветра. За ветром идет геотермальная энергия, гидроэнергетика, атомная энергия, а затем солнечная энергия.

Какие источники энергии самые надежные?  

источник

Из всех известных источников энергии атомная энергетика на сегодняшний день имеет самый высокий коэффициент использования мощности.Атомные электростанции способны производить максимальную мощность более 93% времени в течение года. Следующим на очереди идет геотермальная энергия, за которой следует природный газ.

Природный газ считается наиболее экологически чистым и надежным ископаемым топливом, но он все же не является чистым энергетическим ресурсом. Однако есть альтернатива, называемая возобновляемым природным газом (RNG). RNG также называется биометаном и производится из домашнего скота, отходов свалок и других органических материалов путем анаэробного сбраживания.Хотя это не ископаемое топливо, RNG полностью идентичен обычному природному газу по химическому составу, что позволяет использовать ту же систему распределения.

Какой альтернативный источник энергии наносит наименьший ущерб окружающей среде?  

источник

Как оказалось, энергия ветра, использующая турбины для получения энергии от ветра, является одной из самых чистых и устойчивых форм производства электроэнергии. Он способен производить энергию без каких-либо загрязняющих веществ или выбросов глобального потепления.Кроме того, воздействие ветряных турбин на землю и животных минимально.

Каковы 9 наиболее часто используемых альтернативных источников энергии?  

Вот краткий справочный список некоторых из наиболее распространенных устойчивых энергетических ресурсов, которые мы используем сегодня.

1. Энергия ветра  

За последние 10 лет мощность ветра в Соединенных Штатах увеличилась в три раза, что сделало энергию ветра номером один по величине возобновляемых источников энергии в стране. Энергия ветра является одним из альтернативных источников энергии, который обслуживает как отдельных людей, так и целые сообщества.Он универсален и может производиться от небольших ветряных мельниц или ветряных турбин на жилых объектах до крупных морских ветряных электростанций в океане.

2. Солнечная энергия  

Солнечная энергия чаще всего относится к использованию фотогальванических элементов (или солнечных элементов) для производства энергии. В небольшом масштабе вы можете увидеть несколько солнечных панелей на крыше дома, используемых для производства энергии только для этого дома. В более широком масштабе вы можете увидеть солнечную ферму, используемую в качестве электростанции для производства электроэнергии для своих потребителей.

3. Гидроэнергетика

Генерируемая из энергии движущейся воды гидроэлектроэнергия (также известная как гидроэлектроэнергия) вырабатывается, когда вода за плотиной заставляет лопасти турбины двигаться, проходя через водозабор. Затем лопасти турбины вращают генератор для выработки электроэнергии, которая направляется в дома и предприятия.

4. Геотермальная энергия

Мы вырабатываем геотермальную энергию, используя подземные резервуары горячей воды и пара.Геотермальное электричество может напрямую нагревать и охлаждать здания.

5. Биоэнергетика

Мы производим биоэнергию из органических материалов, известных как биомасса или биотопливо. Некоторыми примерами могут быть недавно жившие животные или побочные продукты растений и древесина. Например, метан можно улавливать на свалках для производства биоэнергии, которую мы затем используем для производства электроэнергии и тепла. Этанол является одним из примеров биотоплива, с которым знакомы многие люди.

6. Ядерная энергия

Ядерная энергия создается в виде тепла в процессе деления атомов.Первоначальный процесс деления создает энергию и запускает цепную реакцию, которая повторяет процесс и генерирует больше энергии. На атомных электростанциях тепло, выделяемое при делении, создает пар. Затем пар вращает турбину, что приводит к производству электроэнергии.

7. Водородная энергия

Водород используется в качестве экологически чистого топлива, что приводит к меньшему количеству загрязняющих веществ и более чистой окружающей среде. Мы также используем его для топливных элементов. Они похожи на батареи и используются для питания электродвигателей.

8. Энергия приливов  

При движении приливов мы получаем приливную энергию, когда кинетическая энергия движения воды преобразуется в электрическую энергию. Конечно, это один из местных источников энергии, но очень эффективный. Энергия приливов является возобновляемой и производит большое количество энергии даже при низких скоростях приливов.

9. Волновая энергия  

Энергия волн — это альтернативный источник энергии, получаемый от волн, движущихся по воде. Энергия волн использует электрические генераторы, размещенные на поверхности океана. Высота волны, длина волны, скорость волны и плотность воды определяют выход энергии. Энергия волн является экологически чистой, возобновляемой и безвредной для атмосферы.

Какие альтернативные источники энергии являются невозобновляемыми?  

источник

Хотя ядерная энергия сама по себе является возобновляемым источником энергии, мы не относим ее к категории возобновляемых источников. Материал, используемый на атомных электростанциях для создания ядерного деления, обычно представляет собой редкий тип урана, который не является возобновляемым.

Другим альтернативным источником энергии, который иногда считается невозобновляемым источником, является энергия биомассы, которая зависит от сырья биомассы (растения, которые перерабатываются и сжигаются для производства электроэнергии). Сырье биомассы включает такие культуры, как кукуруза и соя. Если вы не пересадите растения достаточно быстро, энергия биомассы превратится в невозобновляемый источник энергии.

Каковы преимущества использования альтернативных источников энергии?  

Другими названиями возобновляемой энергии, которые вы можете услышать, являются чистая энергия или зеленая энергия.Когда мы используем возобновляемые ресурсы для производства энергии, это намного бережнее для окружающей среды, чем сжигание ископаемого топлива.

Как правительства, так и отдельные потребители имеют возможность существенно сократить свой углеродный след, напрямую влияя на глобальное потепление и изменение климата, путем поиска альтернативных источников энергии. Давайте посмотрим на экологические преимущества чистой энергии, а также на экономические преимущества, которые она может предложить:  

  • Экономия ископаемого топлива: Мы вырабатываем возобновляемую энергию, используя практически неисчерпаемые ресурсы.Когда мы используем эти природные ресурсы, нам разрешается сохранять и продлевать наше время с помощью невозобновляемых ископаемых видов топлива, которые опасно близки к истощению.
  • Медленное и обратное изменение климата: Основной причиной выбросов двуокиси углерода в США является производство электроэнергии на электростанциях, работающих на ископаемом топливе. Углекислый газ и дополнительные выбросы парниковых газов являются основными причинами изменения климата и глобального потепления. Альтернативные источники энергии имеют гораздо меньший углеродный след, чем природный газ, уголь и другие ископаемые виды топлива.Переход на возобновляемые источники энергии для производства электроэнергии поможет планете, замедлив и обратив вспять изменение климата.
  • Спасение жизней: Переход только на гидроэнергию, энергию ветра и солнечную энергию потенциально может спасти до 7 миллионов жизней каждый год за счет сокращения загрязнения воздуха.
  • Уменьшение суровой погоды: Замедляя последствия изменения климата и в конечном итоге обращая их вспять, мы можем ожидать снижения экстремальных погодных явлений, таких как засухи, наводнения и штормы, вызванных глобальным потеплением.
  • Свести к минимуму зависимость от топлива: Мы можем диверсифицировать наше энергоснабжение, внедряя широкомасштабные технологии использования возобновляемых источников энергии и сводя к минимуму нашу зависимость от импортного топлива.
  • Развитие экономики и рабочих мест: Производство еще большего количества энергетических систем коммунального масштаба может обеспечить экономический рост, а также рабочие места в монтажной и производственной отраслях, не говоря уже об устойчивой энергетике.

Могут ли альтернативные источники энергии эффективно заменить ископаемое топливо?  

источник

Поскольку технологии альтернативной энергетики продолжают совершенствоваться, их стоимость одновременно снижается. Солнечная и ветровая энергия раскрыли потенциал для создания достаточного запаса энергии, чтобы удовлетворить мировой спрос. Когда вы смотрите на то, насколько доступными, эффективными и экономически выгодными являются эти электростанции, вы начинаете понимать, как мы можем вытеснить ископаемое топливо в течение следующих 30 лет.

Большинство потребителей согласны с тем, что преимущества использования альтернативных источников энергии намного перевешивают любые недостатки. Не говоря уже о том, что постоянно появляются усовершенствованные технологии для устранения недостатков различных возобновляемых ресурсов.

Теперь вы понимаете важность перехода на альтернативные источники энергии и почему это так важно для здорового будущего, но как вы можете осуществить это необходимое изменение? Когда будете готовы, обратитесь к поставщику энергии. Сообщите им, что вы хотели бы выбрать новый тарифный план на электроэнергию или природный газ в рамках ваших усилий по энергосбережению. Узнайте о продуктах экологически чистой энергии и спланируйте варианты, чтобы начать свой новый устойчивый образ жизни.

Предоставлено вам justenergy.ком

Все изображения предоставлены по лицензии Adobe Stock.
Избранное изображение:

Источники энергии, возобновляемая энергия, нефть, уголь

СВОБОДА! Я стою в захламленной комнате, окруженной обломками электроэнтузиазма: обрезками проводов, кусками меди, желтыми разъемами, изолированными клещами. Для меня это инструменты свободы. Я только что установил дюжину солнечных панелей на крыше, и они работают. Счетчик показывает, что 1 285 ватт энергии льются прямо от солнца в мою систему, заряжая мои батареи, охлаждая мой холодильник, гудя в моем компьютере, освобождая мою жизнь.

Эйфория свободы энергии вызывает привыкание. Не поймите меня неправильно; Я люблю ископаемое топливо. Я живу на острове, где нет коммунальных услуг, но в остальном у нас с женой нормальная американская жизнь. Нам не нужны пропановые холодильники, керосиновые лампы или биотуалеты. Нам нужно много розеток и кофеварка для капучино. Но когда я включаю эти панели, вау!

Может быть, это потому, что для меня, как и для большинства американцев, тот или иной энергетический кризис омрачил большую часть последних трех десятилетий.От кризиса ОПЕК 1970-х годов до стремительного роста цен на нефть и бензин сегодня мировая озабоченность по поводу энергетики преследовала президентские речи, кампании в Конгрессе, книги о катастрофах и мое собственное чувство благополучия с той же грызущей тревогой, которая характеризовала холодная война.

Как сообщал National Geographic в июне 2004 года, нефть, уже не дешевая, может вскоре упасть. Нестабильность в тех местах, где находится больше всего нефти, от Персидского залива до Нигерии и Венесуэлы, делает этот спасательный круг хрупким.Природный газ может быть трудно транспортировать, и он подвержен дефициту. В ближайшее время у нас не кончатся уголь или почти неиспользованные залежи битуминозных песков и горючих сланцев. Но ясно, что углекислый газ, выбрасываемый углем и другими видами ископаемого топлива, нагревает планету, как сообщил этот журнал в сентябре прошлого года.

Заманчиво избавиться от этого беспокойства. С моими новыми панелями ничто не стоит между мной и безграничной энергией — ни иностранное государство, ни энергетическая компания, ни вина за выбросы углерода. Я свободен!

Ну, почти.Вот идет облако.

Тень скользит по моим панелям и моему сердцу. Счетчик показывает всего 120 Вт. Мне нужно запустить генератор и сжечь еще немного бензина. В конце концов, это будет непросто.

Проблема свободы энергии в том, что она вызывает привыкание; когда получаешь мало, хочешь много. В микрокосме я похож на людей в правительстве, промышленности и частной жизни во всем мире, которые попробовали немного этой любопытной и неотразимой свободы и полны решимости найти больше.

Некоторые эксперты считают это занятие даже более важным, чем война с терроризмом. «Терроризм не угрожает жизнеспособности сердца нашего высокотехнологичного образа жизни», — говорит Мартин Хофферт, профессор физики Нью-Йоркского университета. «Но энергия действительно работает».

Энергосбережение может отсрочить час расплаты, но, в конце концов, нельзя сохранить то, чего у тебя нет. Так что Хофферт и другие не сомневаются: пришло время активизировать поиски следующего отличного топлива для голодного двигателя человечества.

Есть такое топливо? Короткий ответ: нет. Эксперты говорят это как мантру: «Серебряной пули не существует». Хотя некоторые истинно верующие утверждают, что между нами и нескончаемой энергией из космического вакуума или ядра Земли стоят только обширные заговоры или нехватка средств, правда в том, что в основе уравнения или на конце сверла.

Энтузиазм по поводу водородных автомобилей может создать неверное впечатление. Водород не является источником энергии.Его можно найти вместе с кислородом в старой доброй воде, но его там нельзя взять. Водород должен быть высвобожден, прежде чем он будет полезен, а это требует больше энергии, чем водород возвращает. В наши дни эта энергия поступает в основном из ископаемого топлива. Серебряной пули там нет.

Однако длинный ответ о нашем следующем топливе не такой уж мрачный. На самом деле, уже есть множество претендентов на энергетическую корону, принадлежащую ископаемому топливу: ветер, солнечная энергия, даже ядерная энергия, и это лишь некоторые из них. Но преемником должен быть конгресс, а не король.Практически каждый эксперт по энергетике, которого я встречал, делал что-то неожиданное: продвигал не только свою специальность, но и всех остальных.

«Нам понадобится все, что мы можем получить из биомассы, все, что мы можем получить от солнца, все, что мы можем получить от ветра», — говорит Майкл Пачеко, директор Национального центра биоэнергетики, входящего в состав Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии ( NREL) в Голдене, Колорадо. «И все же вопрос в том, сможем ли мы насытиться?»

Большая проблема – большие числа. В мире ежедневно потребляется около 320 миллиардов киловатт-часов энергии.Это равно примерно 22 лампочкам, непрерывно горящим на каждого человека на планете. Неудивительно, что блеск виден из космоса. По оценкам команды Хофферта, в течение следующего столетия человечество может использовать в три раза больше. Ископаемые виды топлива удовлетворяют растущий спрос, потому что они упаковывают миллионы лет солнечной энергии в компактную форму, но мы больше не найдем им подобных.

Воодушевленный вкусом свободы энергии, я отправился на поиски технологий, способных справиться с этими цифрами. «Если у вас есть большая проблема, вы должны дать серьезный ответ», — говорит гениальный энергетический гуру по имени Герман Шеер, член немецкого парламента.«Иначе люди не верят».

Ответы есть. Но все они требуют от нас, людей, толпящихся вокруг костра ископаемого топлива, еще одного: нам придется совершить большой скачок — к другому миру.

Солнечная энергия: бесплатная энергия по цене

В пасмурный день недалеко от города Лейпциг в бывшей Восточной Германии я шел по полю свежей травы мимо пруда, где кормились дикие лебеди. Поле также было засеяно 33 500 фотогальваническими панелями, посаженными рядами, как серебряные цветы, обращенными к солнцу, плавно изгибающимися по контуру земли.Это одна из самых больших солнечных батарей. Когда выходит солнце, поле производит до пяти мегаватт энергии, и в среднем этого достаточно для 1800 домов.

Рядом зияют карьеры, где поколениями добывали уголь для питания электростанций и фабрик. Раньше небо было коричневым от дыма и едким от серы. Теперь шахты превращаются в озера, а энергия, которая когда-то вырабатывалась из угля, вырабатывается в печи на расстоянии 93 миллионов миль (150 миллионов километров).

Солнечные электрические системы улавливают энергию непосредственно от солнца — без огня, без выбросов.Некоторые лаборатории и компании испытывают взрослую версию детского увеличительного стекла: гигантские зеркальные чаши или желоба для концентрации солнечных лучей, производя тепло, которое может привести в действие генератор. Но на данный момент солнечная энергия в основном означает солнечные батареи.

Идея проста: солнечный свет, падающий на слой полупроводника, толкает электроны, создавая ток. Тем не менее, стоимость клеток, когда-то астрономическая, по-прежнему высока. Моя скромная система стоила более 15 000 долларов (США), около 10 долларов за ватт мощности, включая батареи для хранения энергии, когда солнце не светит.

Как и большинство электронных устройств, солнечная энергия дешевеет. «Тридцать лет назад спутники были рентабельны, — говорит Даниэль Шугар, президент PowerLight Corporation, быстрорастущей калифорнийской компании, которая построила солнечные установки для таких клиентов, как Toyota и Target. «Сегодня это может быть рентабельно для электроснабжения домов и предприятий», по крайней мере, там, где электроэнергия стоит дорого или недоступна. Завтра, по его словам, это будет иметь смысл почти для всех.

Мартин Рошайзен, генеральный директор компании Nanosolar, видит это будущее в наборе пузырьков с красной крышкой, наполненных крошечными частицами полупроводника. «Я нанес немного этого на палец, и оно исчезло прямо у меня под кожей», — говорит он. Он не говорит точно, что это за частицы, но слово «нано» в названии компании является намеком: их диаметр меньше ста нанометров — размером с вирус, и они настолько малы, что проникают сквозь кожу.

Рошайсен считает, что эти частицы обещают недорогой способ создания солнечных элементов. Вместо того, чтобы делать ячейки из пластин кремния, его компания нанесет частицы на материал, похожий на фольгу, где они будут самособираться, создавая полупроводниковую поверхность.Результат: гибкий материал для солнечных батарей в 50 раз тоньше, чем современные солнечные панели. Рошайзен надеется продавать его листами примерно по 50 центов за ватт.

«Пятьдесят центов за ватт — это святой Грааль», — говорит Дэвид Пирс, президент и исполнительный директор Miasolé, одной из многих других компаний, работающих над «тонкопленочными» солнечными элементами. При такой цене солнечная энергетика могла бы конкурировать с коммунальными службами и могла бы стать популярной. Если бы цены продолжали падать, солнечные батареи могли бы полностью изменить представление об энергии, сделав ее дешевой и простой для людей, собирающих ее для себя.Это то, что технические специалисты называют «подрывной технологией».

«Автомобили подорвали рынок лошадей и повозок, — говорит Дэн Шугар. «ПК произвели революцию в индустрии пишущих машинок. Мы считаем, что солнечные электрические системы будут революционными для энергетической отрасли».

Однако цена — не единственное препятствие для солнечных граней. Есть такие мелочи, как облака и темнота, которые требуют лучших способов хранения энергии, чем громоздкие свинцово-кислотные батареи в моей системе. Но даже если эти препятствия будут преодолены, сможет ли солнечная энергия действительно производить столько энергии, сколько нам нужно?

Поскольку сейчас солнечная энергия обеспечивает менее одного процента мировой энергии, это потребует «масштабного (но не непреодолимого) масштабирования», — говорится в статье Хофферта из Нью-Йоркского университета и его коллег в журнале Science . При нынешнем уровне эффективности для удовлетворения всех потребностей Соединенных Штатов в электроэнергии потребуется около 10 000 квадратных миль (25 900 квадратных километров) солнечных панелей — площадь, превышающая площадь Вермонта. Но требования к земле звучат более устрашающе, чем есть на самом деле: открытая местность не должна быть покрыта. Все эти панели могли уместиться менее чем на четверти крыш и тротуаров в городах и пригородах.

Ветер: пир или голод

Ветер, приводимый в движение нагретым солнцем воздухом, — это просто еще один способ сбора солнечной энергии, но он работает в пасмурные дни.Однажды днем ​​я стоял в поле недалеко от западного побережья Дании под таким темным и тяжелым небом, что мои собственные солнечные батареи впали бы в кому. Но прямо надо мной мегаватт выдавал чистую энергию. Лопасть длиннее крыла самолета медленно поворачивалась под сильным южным ветром. Это был ветряк.

Ленивая работа турбины вводила в заблуждение. Каждый раз, когда одно из трех 130-футовых (40-метровых) лезвий проносилось мимо, оно шипело, рассекая воздух. Скорость наконечника может быть более 100 миль (161 км) в час.Эта единственная башня была способна производить два мегаватта, почти половину всей мощности солнечной фермы в Лейпциге.

В Дании вращающиеся лезвия всегда на горизонте, небольшими или большими группами, как спицы колес, катящиеся к странному новому миру. Общая установленная мощность ветра в Дании в настоящее время составляет более 3000 мегаватт, что составляет около 20 процентов потребностей страны в электроэнергии. По всей Европе щедрые стимулы, призванные сократить выбросы углекислого газа и отучить экономику от нефти и угля, привели к буму ветроэнергетики.Континент лидирует в мире по ветроэнергетике, имея почти 35 000 мегаватт, что эквивалентно 35 крупным угольным электростанциям. Северная Америка, несмотря на то, что она обладает огромным потенциалом ветровой энергии, остается далекой второй, имея чуть более 7000 мегаватт. За исключением гидроэлектроэнергии, которая приводила в движение машины на протяжении столетий, но в развитых странах у нее мало возможностей для роста, в настоящее время ветер является самым успешным примером использования возобновляемых источников энергии.

«Когда я начинал в 1987 году, я проводил много времени, просиживая в фермерских домах до полуночи и разговаривая с соседями, продав всего одну турбину», — говорит Ханс Буус.Он директор по развитию проектов в датской энергетической компании Elsam. «Я даже представить себе не мог, на каком уровне сейчас».

Он имеет в виду не только количество турбин, но и их размер. В Германии я видел прототип из стекловолокна и стали высотой 600 футов (183 метра), с лопастями длиной 200 футов (61 метр) и мощностью пять мегаватт. Это не только памятник инженерной мысли, но и попытка преодолеть новые препятствия на пути развития ветроэнергетики.

Один эстетический. Озерный край Англии представляет собой захватывающий ландшафт покрытых папоротником холмов и уединенных долин, в основном охраняемых как национальный парк. Но на хребте сразу за парком, хотя и не за пределами великолепия, запланировано 27 башен, каждая размером с двухмегаваттную машину в Дании. Многие местные жители протестуют. «Это высококачественный пейзаж», — говорит один из них. «Они не должны класть эти вещи сюда».

Датчане, похоже, больше любят турбины, чем британцы, возможно, потому, что многие датские турбины принадлежат кооперативам местных жителей.Труднее сказать «не на моем заднем дворе», если вещь на вашем заднем дворе помогает оплачивать ваш дом. Но противодействие окружающей среде — не единственная проблема, с которой сталкивается развитие ветроэнергетики. По всей Европе многие из самых ветреных участков уже заняты. Таким образом, пятимегаваттная немецкая машина предназначена для того, чтобы помочь перенести энергию ветра с пейзажа на множество новых мест в море.

Многие береговые линии имеют обширные участки мелководья на континентальном шельфе, где ветер дует более стабильно, чем на суше, и где, как выразился один эксперт по ветру, «чайки не голосуют».(Однако настоящие избиратели иногда все еще возражают против вида башен на горизонте.) Строительство и обслуживание турбин на море обходится дороже, чем на суше, но подводный фундамент для пятимегаваттной башни дешевле на мегаватт, чем меньшая фундамент. Отсюда немецкий гигант.

Есть и другие проблемы. Как и парусники, ветряные турбины можно успокоить на несколько дней. Чтобы сеть продолжала гудеть, другие источники, такие как угольные электростанции, должны быть готовы принять Но когда сильный ветер сбрасывает мощность в сеть, другие генераторы приходится выключать, а установки, работающие на топливе, не могут быть быстро отрегулированы.Золотое дно ветроэнергетики может стать перенасыщением. Дания, например, иногда вынуждена сбрасывать электроэнергию по невыгодным ценам соседям, таким как Норвегия и Германия.

Для ветряных и солнечных электростанций необходим способ хранения больших излишков энергии. Уже существуют технологии, позволяющие превращать его в топливо, такое как водород или этанол, или использовать его для сжатия воздуха или вращения маховиков, накапливая энергию, которая впоследствии может производить электричество. Но большинству систем еще предстоит пройти десятилетия, прежде чем они станут экономически целесообразными.

Положительным моментом является то, что и ветер, и солнечная энергия могут обеспечивать так называемую распределенную энергию: они могут производить энергию в небольшом масштабе рядом с пользователем. У вас не может быть частной угольной электростанции, но вы можете иметь свой собственный ветряк с батареями для спокойных дней. Чем больше домов или населенных пунктов производят собственную энергию ветра, тем меньше и дешевле могут быть центральные электростанции и линии электропередач.

В условиях стремления Европы к ветроэнергетике число турбин продолжает расти. Но во Флагстаффе, штат Аризона, компания Southwest Windpower производит турбины с лопастями, которые можно взять одной рукой.Компания продала около 60 000 небольших турбин, большинство из них для автономных домов, парусных лодок и удаленных объектов, таких как маяки и метеостанции. При мощности 400 Вт каждая они не могут питать больше нескольких ламп.

Но Дэвид Гэлли, президент Southwest, чей отец построил свой первый ветряк из деталей стиральной машины, тестирует новый продукт, который он называет энергетическим прибором. Он будет стоять на башне высотой с телефонный столб, производить до двух киловатт при умеренном ветре и поставляться со всей электроникой, необходимой для подключения к дому.

Многие коммунальные службы США обязаны платить за электроэнергию, которую отдельные лица возвращают в сеть, поэтому любой человек, находящийся в относительно ветреном месте, может установить электроприбор во дворе, использовать электроэнергию, когда это необходимо, и подавать ее обратно в сеть. когда это не так. За исключением большой нагрузки на отопление и кондиционирование воздуха, эта установка может снизить годовой счет за электроэнергию в доме почти до нуля. Если, как надеется Гэлли, он сможет в конечном итоге продать электроприбор менее чем за 3000 долларов, он окупит себя за счет экономии энергии в течение нескольких лет.

Где-то в этой смеси великого и личного могут быть и большие числа ветра.

Биомасса: выращивание топлива

В Германии, когда я ехал от гигантской ветряной турбины недалеко от Гамбурга до Берлина, я регулярно ощущал странный запах: своего рода аппетитный запах фаст-фуда. Это было загадкой, пока не проехала автоцистерна с надписью «биодизель». Запах был горелого растительного масла. Германия использует около 450 миллионов галлонов (1,7 миллиарда литров) биодизеля в год, что составляет около 3 процентов от общего потребления дизельного топлива.

Энергия биомассы имеет древние корни. Бревна в вашем костре — это биомасса. Но сегодня биомасса означает этанол, биогаз и биодизельное топливо — топливо, сжигаемое так же легко, как нефть или газ, но производимое из растений. Эти технологии проверены. Этанол, произведенный из кукурузы, используется в бензиновых смесях в США; этанол из сахарного тростника обеспечивает 50 процентов автомобильного топлива в Бразилии. В США и других странах биодизель из растительного масла сжигается в чистом виде или в смеси с обычным дизельным топливом в немодифицированных двигателях. «Биотопливо — это топливо, которое проще всего встроить в существующую топливную систему», — говорит Майкл Пачеко, директор Национального центра биоэнергетики.

Что ограничивает биомассу, так это земля. Фотосинтез, процесс, который улавливает солнечную энергию в растениях, гораздо менее эффективен на квадратный фут, чем солнечные батареи, поэтому улавливание энергии растениями поглощает еще больше земли. По оценкам, заправка всех транспортных средств в мире биотопливом означает удвоение площади земли, предназначенной для сельского хозяйства.

В Национальном центре биоэнергетики ученые пытаются сделать топливное хозяйство более эффективным. Современное топливо из биомассы основано на растительных крахмалах, маслах и сахарах, но центр испытывает организмы, способные переваривать древесную целлюлозу, которой много в растениях, чтобы из нее тоже можно было получить жидкое топливо.Также могут помочь более продуктивные топливные культуры.

Одним из них является просо, произрастающее в прериях Северной Америки, которое растет быстрее и нуждается в меньшем количестве удобрений, чем кукуруза, источник большей части этанолового топлива, производимого в США. корма для животных, что еще больше снижает нагрузку на сельскохозяйственные угодья.

«Предварительные результаты выглядят многообещающе, — говорит Томас Фуст, технический менеджер центра. «Если вы повысите эффективность автомобиля до уровня гибрида и будете использовать смесь проса, вы сможете удовлетворить две трети U.S. потребность в транспортном топливе без дополнительной земли».

Но технически возможно не означает политически осуществимо. От кукурузы до сахарного тростника, у всех культур есть свои лоббисты. «Мы ищем много путей», — говорит Пачеко. «И в каждом переулке есть своя группа интересов. Откровенно говоря, одна из самых больших проблем с биомассой заключается в том, что существует так много вариантов.”

Ядерная энергия: все еще претендент

Ядерное деление, казалось, лидировало в гонке в качестве альтернативы энергии несколько десятилетий назад, когда страны начали строить реакторы.Во всем мире около 440 электростанций в настоящее время производят 16 процентов электроэнергии планеты, а некоторые страны перешли на атомную энергетику. Франция, например, получает 78 процентов своей электроэнергии от ядерного деления.

Привлекательность ясна: богатая мощность, отсутствие выбросов углекислого газа, никаких пятен на ландшафте, за исключением случайного защитного купола и градирни. Но наряду со знакомыми бедами — авариями на Три-Майл-Айленде и в Чернобыле, плохой экономикой по сравнению с заводами, работающими на ископаемом топливе, и проблемой утилизации радиоактивных отходов — ядерная энергия далека от возобновляемых источников энергии.Доступного уранового топлива хватит не более чем на 50 лет.

И все же энтузиазм возрождается. Китай, столкнувшись с нехваткой электроэнергии, начал быстрыми темпами строить новые реакторы — по одному-два в год. В США, где некоторые производители водородных автомобилей рассматривают атомные электростанции как хороший источник энергии для производства водорода из воды, вице-президент Дик Чейни призвал «по-новому взглянуть» на атомную энергетику. А Япония, которой не хватает собственной нефти, газа и угля, продолжает поощрять программу ядерного деления. Юми Акимото, старейший японский государственный деятель в области ядерной химии, еще мальчиком видел вспышку атомной бомбы в Хиросиме, но описывает расщепление ядер как «столп следующего века».

В городе Роккасё на самой северной оконечности острова Хонсю Япония работает над тем, чтобы обойти ограничения поставок урана. Внутри нового комплекса стоимостью 20 миллиардов долларов США рабочие носят бледно-голубые рабочие костюмы и терпеливо торопятся. Заглянул на цилиндрические центрифуги для обогащения урана и бассейн, частично заполненный стержнями отработавшего ядерного топлива, охлаждающий.Отработавшее топливо богато плутонием и остатками урана — ценным ядерным материалом, который завод должен утилизировать. Он будет «перерабатывать» отработанное топливо в смесь обогащенного урана и плутония, называемую МОХ, для смешанного оксидного топлива. МОХ-топливо можно сжигать в некоторых современных реакторах, что может растянуть запасы топлива на десятилетия и более.

Заводы по переработке в других странах также превращают отработавшее топливо в МОКС. Но эти заводы изначально производили плутоний для ядерного оружия, поэтому японцы любят говорить, что их завод, который должен быть запущен в 2007 году, является первым подобным заводом, построенным исключительно для мирного использования.Чтобы заверить мир в том, что так и останется, комплекс Роккасё включает в себя здание для инспекторов Международного агентства по атомной энергии, органа Организации Объединенных Наций по ядерному надзору, которые следят за тем, чтобы плутоний не использовался для производства оружия.

Это не устраивает противников ядерной энергии. Оппозиция усилилась в Японии после несчастных случаев со смертельным исходом на атомных электростанциях страны, в том числе одного, в результате которого погибли двое рабочих и другие подверглись облучению. Вскоре после моего визита в Роккасё около сотни протестующих прошли маршем возле завода в снежную бурю.

Большее противоречие вызовет то, что некоторые сторонники ядерной энергии считают важным следующим шагом: переход к реакторам-размножителям. Размножители могут производить больше топлива, чем они потребляют, в виде плутония, который можно извлечь путем переработки отработавшего топлива. Но экспериментальные реакторы-размножители оказались капризными, и полномасштабная программа размножения может стать кошмаром для контроля над вооружениями из-за всего количества плутония, которое она пустит в оборот.

Акимото, например, считает, что общество должно привыкнуть к переработке топлива, если оно хочет рассчитывать на ядерную энергию.Он говорил со мной через переводчика, но, чтобы подчеркнуть этот момент, перешел на английский: «Если мы собираемся принять ядерную энергию, мы должны принять всю систему. Иногда мы хотим получить первый урожай, но забываем, как это сделать. выращивать деревья».

Fusion: The Fire Some Time

Fusion — самая безвкусная из надежд, огонь звезд в человеческом очаге. Произведенная, когда два атома сливаются в один, энергия синтеза могла бы удовлетворить огромные куски будущего спроса. Топлива хватит на тысячелетия.Термоядерный синтез не будет производить долгоживущих радиоактивных отходов и ничего, что террористы или правительства могли бы превратить в оружие. Для этого также требуется одно из самых сложных механизмов на Земле.

Несколько ученых заявили, что холодный синтез, который обещает энергию из простого сосуда вместо высокотехнологичного тигля, может сработать. Пока что вердикт: не повезло. Горячий синтез, скорее всего, увенчается успехом, но это будет многолетний поиск, который обойдется в миллиарды долларов.

Горячий синтез сложен, потому что топливо — разновидность водорода — должно быть нагрето до 180 миллионов градусов по Фаренгейту (100 миллионов градусов по Цельсию) или около того, прежде чем атомы начнут синтезироваться.При таких температурах водород образует бурлящий неуправляемый пар электрически заряженных частиц, называемый плазмой. «Плазма — самое распространенное состояние материи во Вселенной, — говорит один физик, — но оно также самое хаотичное и трудно поддающееся контролю». Создание и удержание плазмы настолько сложно, что ни один эксперимент по термоядерному синтезу еще не вернул более 65 процентов энергии, необходимой для запуска реакции.

Сейчас ученые в Европе, Японии и США совершенствуют процесс, изучают лучшие способы управления плазмой и пытаются увеличить выход энергии.Они надеются, что испытательный реактор стоимостью шесть миллиардов долларов под названием ИТЭР заставит пылать термоядерный костер — то, что физики называют «зажиганием плазмы». Следующим шагом будет демонстрационная установка для фактического производства электроэнергии, за которой через 50 лет или около того последуют коммерческие установки.

«Я на 100% уверен, что мы сможем зажечь плазму», — говорит Джером Памела, руководитель проекта термоядерной установки под названием «Joint European Torus», или JET, в британском научном центре Калхэма. «Самая большая проблема — это переход между плазмой и внешним миром.” Он имеет в виду поиск подходящих материалов для облицовки плазменной камеры ИТЭР, где они должны будут выдерживать бомбардировку нейтронами и передавать тепло электрическим генераторам. в магнитном поле в форме пончика — стандартная конструкция для большинства термоядерных экспериментов, включая ИТЭР. градусов Цельсия, недостаточно для начала термоядерного синтеза, но достаточно для создания плазмы.

Эксперимент длился четверть секунды. Его зафиксировала видеокамера, снимающая 2250 кадров в секунду. Пока он проигрывался, в зале расцвело слабое свечение, заколебалось, превратилось в дымку, видимую только на его остывающих краях, и исчезло.

Это было… ну, разочарование. Я ожидал, что плазма будет выглядеть как кадр взрывающегося автомобиля. Это было больше похоже на призрак в английской обшитой панелями библиотеке.

Но этот фантом был воплощением энергии: универсальной, но неуловимой магии, которую все наши разнообразные технологии — солнечная, ветровая, биомасса, деление, синтез и многие другие, большие или малые, основные или сумасшедшие — пытаются заставить служить нам.

Приручение этого призрака — не просто научная задача. Проект ИТЭР остановился из-за, казалось бы, простой проблемы. С 2003 года страны-участницы, в том числе большая часть развитого мира, зашли в тупик, не зная, где построить машину. Выбор остановился на двух сайтах, один во Франции и один в Японии.

Как вам скажут все эксперты по энергетике, это подтверждает хорошо зарекомендовавшую себя теорию. Есть только одна сила, с которой сложнее справиться, чем с плазмой: политика.

Хотя некоторые политики считают, что разработка новых энергетических технологий должна быть возложена на рыночные силы, многие эксперты с этим не согласны.Это не только потому, что запускать новую технологию дорого, но и потому, что правительство часто может пойти на риск, на который частные предприятия пойти не могут.

«Большая часть современных технологий, движущих экономикой США, не возникла спонтанно благодаря рыночным силам», — говорит Мартин Хофферт из Нью-Йоркского университета, отмечая реактивные самолеты, спутниковую связь, интегральные схемы, компьютеры. «Интернет поддерживался в течение 20 лет военными и еще 10 лет Национальным научным фондом, прежде чем его нашел Уолл-стрит.

Без сильного давления со стороны правительства, говорит он, мы можем быть обречены полагаться на все более грязные ископаемые виды топлива по мере того, как иссякают более чистые, такие как нефть и газ, что приведет к ужасным последствиям для климата. энергетическая политика, — говорит он, — мы просто перейдем на уголь, затем на сланцы, затем на битуминозные пески, и отдача будет постоянно уменьшаться, и в конце концов наша цивилизация рухнет. Но это не должно так заканчиваться. У нас есть выбор.»

Это вопрос личного интереса, говорит член немецкого парламента Герман Шеер.«Я не призываю людей менять свою совесть», — сказал он в своем берлинском офисе, где в окне лениво вращалась маленькая модель ветряной турбины. «Ты не можешь ходить как священник». Вместо этого его идея заключается в том, что развитие новых форм энергии необходимо для экологически и экономически безопасного будущего. «Альтернативы нет».

Уже сейчас изменения происходят снизу. В США правительства штатов и местные органы власти продвигают альтернативные источники энергии, предлагая субсидии и требуя, чтобы коммунальные предприятия включали возобновляемые источники в свои планы. А в Европе финансовые стимулы как для ветровой, так и для солнечной энергии пользуются широкой поддержкой, даже несмотря на то, что они увеличивают счета за электроэнергию.

Альтернативная энергетика также завоевывает популярность в тех частях развивающегося мира, где это необходимость, а не выбор. Например, солнечная энергия проникает в африканские общины, где не хватает линий электропередач и генераторов. «Если вы хотите преодолеть бедность, на чем люди должны сосредоточиться?» — спрашивает министр окружающей среды Германии Юрген Триттин. «Им нужна пресная вода и им нужна энергия.Для удовлетворения потребностей отдаленных деревень возобновляемая энергия очень конкурентоспособна».

В развитых странах есть ощущение, что альтернативная энергетика — когда-то считавшаяся причудливым энтузиазмом хиппи — больше не является альтернативной культурой. Она становится мейнстримом. энергетическая свобода кажется заразной

Однажды днем ​​в прошлом году недалеко от деревни к северу от Мюнхена небольшая группа горожан и рабочих открыла солнечную установку, которая скоро превзойдет Лейпцигское месторождение как самое большое в мире с мощностью шесть мегаватт .

Около 15 человек собрались на небольшом рукотворном холме рядом с солнечной фермой и посадили на вершине четыре вишневых дерева. Мэр соседнего опрятного городка вынес сувенирные бутылки шнапса. Почти все выпили по глотку, включая мэра.

Затем он сказал, что споет прорабу проекта и художнику-пейзажисту, американкам. Две женщины стояли вместе, ухмыляясь, а поле солнечных батарей поглощало энергию позади них. Немецкий мэр поправил свой темный костюм, а остальные мужчины оперлись на лопаты.

Пятьдесят лет назад, думал я, в городах Европы еще остались разбомбленные руины. Советский Союз планировал спутник. Техасская нефть стоила 2,82 доллара США за баррель. Самое большее, у нас есть 50 лет, чтобы сделать мир заново. Но люди меняются, приспосабливаются и заставляют работать сумасшедшие новые вещи. Я подумал о Дэне Шугаре, говорящем о прорывных технологиях. «Есть чувство волнения», — сказал он. «Есть ощущение срочности. Есть ощущение, что мы не можем потерпеть неудачу».

На вершине холма мэр глубоко вздохнул.Он спел раскатистым тенором, не пропуская ни ноты, ни слова, всю песню «O Sole Mio». Все обрадовались.

Местные преимущества и ресурсы возобновляемой энергии

На этой странице:

Обзор

Местные органы власти могут значительно сократить свой углеродный след, покупая или напрямую вырабатывая электроэнергию из чистых возобновляемых источников.

Наиболее распространенные технологии использования возобновляемых источников энергии включают:

  • Солнечная (фотоэлектрическая, солнечная тепловая)
  • Ветер
  • Биогаз (например,g., свалочный газ/дигесторный газ для очистки сточных вод)
  • Геотермальная
  • Биомасса
  • Гидроэнергетика с низким уровнем воздействия
  • Новые технологии – энергия волн и приливов

Местные органы власти могут подавать пример, вырабатывая энергию на месте, покупая экологически чистую энергию или приобретая возобновляемую энергию. Использование комбинации вариантов возобновляемой энергии может помочь в достижении целей местных органов власти, особенно в некоторых регионах, где доступность и качество возобновляемых ресурсов различаются.

Варианты использования возобновляемых источников энергии включают:

  • Производство возобновляемой энергии на месте с использованием системы или устройства в месте, где используется электроэнергия (например, фотоэлектрические панели в государственном здании, геотермальные тепловые насосы, комбинированное производство тепла и электроэнергии на биомассе).

  • Покупка зеленой энергии с помощью сертификатов возобновляемой энергии (REC), также известных как зеленые бирки, сертификаты зеленой энергии или товарные сертификаты возобновляемых источников, которые представляют технологии и экологические характеристики электроэнергии, вырабатываемой из возобновляемых ресурсов.

  • Покупка возобновляемой энергии у электроэнергетики в рамках программы «зеленого ценообразования» или «зеленого маркетинга», когда покупатели платят небольшую надбавку в обмен на электроэнергию, произведенную на месте из экологически чистых источников энергии.

Преимущества использования возобновляемых источников энергии

Экологические и экономические преимущества использования возобновляемых источников энергии включают:

  • Производство энергии без выбросов парниковых газов при сжигании ископаемого топлива и снижение некоторых видов загрязнения воздуха
  • Диверсификация энергоснабжения и снижение зависимости от импортного топлива
  • Создание экономического развития и рабочих мест в производстве, установке и т. д.

Реализация проектов по возобновляемым источникам энергии на месте

Производство электроэнергии на месте обеспечивает местным органам власти самый прямой доступ к возобновляемым источникам энергии.В дополнение к общим преимуществам, проекты на месте также обеспечивают защиту от финансовых рисков и улучшают качество электроэнергии и надежность поставок.

Однако местные органы власти, рассматривающие возможность производства электроэнергии на месте, могут столкнуться с возможными техническими, финансовыми и нормативными проблемами. Для преодоления этих проблем органы местного самоуправления могут:

  • Оценка доступности местных возобновляемых ресурсов
  • Рассмотрите затраты на различные возобновляемые технологии
  • Изучите совокупные затраты и выгоды местной экологически чистой энергии
  • Рассмотреть требования к разрешениям для мест, где может быть размещен объект
  • Привлечь местные заинтересованные стороны, особенно в отношении размещения
  • Оценка доступных источников финансирования и других стимулов

Инструменты и ресурсы

.

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.