"Зёленые" технологии

В современном мире в условиях постоянно растущего энергопотребления можно наблюдать активный сдвиг в сторону использования альтернативных источников энергии. В нашем новом материале речь пойдет о так называемой «зелёной энергии». Другое её называние - это возобновляемая или регенеративная энергия, т.е. это энергия, получаемая из неисчерпаемых, по человеческим масштабам, и возобновляемых источников. Главный принцип использование этого вида энергии - извлечение энергетических ресурсов из непрерывно происходящих в окружающей среде процессов. К возобновляемым источникам энергии относятся: солнечный свет,  водные потоки, ветер, приливы, геотермальная теплота.  Но солнечная энергия, биотопливо и ветроэнергетика являются самыми распространёнными видами «зелёной энергии».

Солнечная энергетика                                                                                      

Светофоры, рекламные щиты, уличные фонари и даже электрочайники. Знали ли вы, что всё это может работать от энергии солнца? Одним из преимуществ данного источника энергии является то, что использование солнечных батарей не вредит окружающей среде. Но этот способ имеет ряд недостатков. Из-за маленького КПД для солнечных батарей требуются гигантские площади. Для выработки такого же количества энергии, как при использовании АЭС, необходимо увеличить площадь элементов в 10 раз! И ещё, поскольку солнечная энергетика требует развитой инфраструктуры, это, как ни странно, самый дорогой из всех альтернативных видов энергии. Также использовать этот способ добычи энергии можно не везде, а только в странах с большим количеством солнечных дней в году. Но, несмотря на все недостатки, такая «зелёная энергия», по оценкам экспертов Международного энергетического агентства (IEA), уже через 40 лет, при условии необходимого уровня распространения современных технологий, будет вырабатывать примерно 9 тысяч тераватт-часов – или 20-25% всей необходимой электроэнергии, что позволит сократить  на 6 млрд. тонн ежегодно выбросы углекислого газа.

На данный момент лидерами по использованию этого вида энергии являются Германия (5,76 тыс. МВт), Индия (4,13 тыс. МВт) и Испания (2,3 тыс. МВт), а самая крупная солнечная станция находится  в пустыне Мохаве, мощность которой составляет 354 МВт.

Биотопливо

Самый доступный вид биотоплива известен с древнейших времен – это древесина. Биотопливо рассматривается как альтернатива нефти, углю и газу. Суть получения такого типа энергии состоит в переработке сахарного тростника, семян кукурузы, рапса или сои. Биотопливо используют для автомобилей, что позволяет существенно сократить количество вредных выхлопов по сравнению с применением нефтепродуктов. Так в Бразилии большинство производимых автомобилей работают на смеси бензина с этанолом (этанол – этиловый спирт, в Бразилии его получают из сахарного тростника). Но и здесь существуют ограничения для некоторых стран. Необходимы большие посевные площади и плодородные почвы и, желательно, чтобы урожай можно было собирать несколько раз в год. Странами-лидерами по использованию биотоплива являются США, Бразилия и Франция.

Ветроэнергетика

Энергию ветра человек научился приручать давно. Ветер использовали парусные суда, мельницы. Теперь эта природная стихия служит решением более глобальных проблем, таких как выработка энергии в промышленных масштабах. Сейчас на долю ветровых электрогенераторов приходится примерно 2% от общего количества вырабатываемой электроэнергии в мире. Ветряки представляют собой гигантские сооружения. Ветрогенератор мощностью 2,3 МВт имеет высоту 80 м, длину лопасти 40 м, а вес 82,5 т. Устанавливают их на открытом пространстве, чаще всего на полях, отданных под сельскохозяйственные угодья. Минимальная скорость ветра, необходимая для работы этого устройства, составляет 3 м/с. Но и здесь существует ряд проблем, связанных с их использованием. Во-первых, необходимо предусмотреть альтернативные источники энергии на случай безветрия. Во-вторых, не все природные ландшафты подходят для размещения ветряных электростанций. Но в целом многие страны довольно успешно используют энергию ветра. В США мощность вырабатываемой энергии на ветряных электростанциях в 2010 г. составила 22,3 тыс. МВт, в Германии – 16,3 тыс. МВт, в Китае – 15,9 тыс. МВт.

На данный момент примерно 18% потребляемой энергии во всем мире – это энергия возобновляемых энергетических источников. И, по мнению многих специалистов в данной области,  с каждым годом «зелёная энергетика» будет обеспечивать всё бóльшую часть потребностей в энергоресурсах ведущих экономик мира. И правительство многих стран это понимает. Например, в Швеции используют «зелёные сертификаты», которые выдаются квалифицированным организациям за производство «зелёной энергии», что позволяет привлечь определённые денежные ресурсы. Согласно энергетической стратегии, принятой в ЕС, уже к 2020 году страны-члены Содружества должны обеспечить 20%-е сокращение выбросов парниковых газов, увеличение до 20% доли возобновляемой энергии и 20%-е повышение энергоэффективности. В более отдалённой перспективе многие страны идут существенно дальше. Как сообщает Федеральное министерство окружающей срелы, охраны природы и безопасности ядерных реакторов Германии, их страна планирует достичь к 2050 году 60%-й доли ВИЭ в общем энергобалансе страны и 80%-й – в производстве электроэнергии.

Стоит отметить, некоторые крупные компании инвестируют проекты по использованию регенерируемой энергии. Так IKEA планирует к 2020 году обеспечивать свои энергетические потребности за счёт «зелёной энергии». Инвестиции Google в возобновляемую энергетику превышают $2 млрд. в год, что обеспечивает 35% потребляемой компанией энергии. За счёт солнечных электростанций работают все дата-центры компании Apple.

Зелёная энергетика по-русски

Ситуация в нашей стране немного иная. Сейчас доля «зелёной энергии» в России составляет менее 1,5%. Мы занимаем 54-е место из 84 стран, использующих возобновляемую энергию. По словам заместителя директора Ассоциации «Совет производителей энергии» Белова Алексея Васильевича, в стране на сегодняшний день около 950 традиционных электростанций, в то время как «зелёную энергию» производят лишь 27:

- Из этих 27 энергию солнца — десять, ветра — три, на малую гидрогенерацию приходится девять, а на биотопливо (биомассу и биогаз) — пять. Существуют ещё две станции, функционирующие на геотермальных источниках…  Стоит отметить, что проекты ВИЭ активно развиваются в изолированных зонах, где нет доступа к централизованной генерации электроэнергии. Такие объекты уже есть в Якутии и на Дальнем Востоке, в Белгородской и Оренбургской областях, в Башкирии и на Алтае. Кстати, чаще всего регионы сами поддерживают альтернативную энергетику за счёт прямых субсидий и покупки энергии.

Также в последнее время появляется всё больше государственных программ, направленных на развитие этой отрасли. 28 мая 2013 года Правительство РФ приняло Постановление №449 «О механизме стимулирования использования возобновляемых источников энергии на оптовом ранке электрической энергии и мощности», тем самым разработчики пытались обеспечить максимальное проникновение «зелёной энергии» на рынок электроэнергетики. Кроме того, энергостратегия РФ до 2035 г. отводит значимую роль развитию возобновляемой энергии. К 2024 году по планам государственной политики потребление «зелёной энергии»  должно составить порядка 4,5-5% от общего потребляемого объёма электроэнергии на территории России.  

И действительно, использование «зелёной энергии» может решить многие российские проблемы, существенно облегчить и улучить жизнь населения. Например, это может решить проблему поставки электроэнергии и топлива в отдаленные населённые пункты, сделать безопасным энергообеспечение юга страны, а также снизить затраты на энергию в целом, что является, пожалуй, одним из самых весомых фактов, подтверждающих важность развития этой отрасли экономики. 

Есть, кем гордиться

Научные сотрудники Пермского государственного национально-исследовательского университета (ПГНИУ) идут в ногу со временем. Пермский университет стал первым российским вузом, в котором используются альтернативные источники энергии. О «зелёной энергии» в ПГНИУ рассказал Дмитрий Николаевич Андреев, заведующий лабораторией экологии и охраны природы ПГНИУ, кандидат географических наук: 

- В университете работают три системы. Первая система была установлена на крыше восьмого корпуса. Это гибридная ветросолнечная электростанция номинальной мощностью 3,5 киловатт. Система состоит из ветрового генератора и нескольких фотоэлектрических модулей. Она используется для освещения университетского городка, и в качестве резервного источника питания для бесперебойной работы высокоточного микроскопа, расположенного  в одной из лабораторий  геологического факультета. Система вырабатывает около 1000 киловатт.

Вторая система – это вакуумная гелиоустановка для горячего водоснабжения 5 корпуса, состоящая из  шести панелей солнечных коллекторов. Это вакуумные трубки, в которых подогревается энергоноситель от рассеянной солнечной радиации. В свою очередь подогретый теплоноситель нагревает в бойлере воду, которая используется для нужд столовой. Раньше корпус обеспечивали горячей водой электрические котлы, которые потребляли много электрической энергии. Эта система показала себя хорошо в плане эффективности, она нагревает около 30 кубометров воды в месяц. Нам удалось сократить потребление традиционной электроэнергии в 10 раз. Единственный минус – это необходимость постоянного обеспечения системы холодной водой, особенно в летний период.

Также в заказнике «Педуралье» установлен эко-дом, по концепции автономного дома, в котором, помимо ветреной и солнечной электроэнергии, ещё работает система геотермальных тепловых насосов, т.е. здание отапливается от недр земли. Мы поставили эту систему осенью в прошлом году,  и всю зиму там поддерживалась комфортная плюсовая температура абсолютно на альтернативных источниках. Но это только начало, мы будем рассчитывать эффективность установок, насколько дом автономен, сколько ещё нужно альтернативной энергии, чтобы обслуживать его круглый год. В планах также поставить еще несколько систем и, самое главное, сделать сбор и анализ информации более удобным, чтобы можно было с рабочего стола в Перми анализировать результаты, которые получает система.

Не всё так гладко

Несмотря на все достоинства использования «зелёной энергии», существует и ряд недостатков. Первым и основным из них Дмитрий Николаевич считает высокую стоимость оборудования, которая, по мнению специалиста, и не позволяет массово внедрять эти системы в повседневную жизнь, особенно там, где они крайне необходимы. Вторая проблема – это сложность в обслуживании.

- Возможен выход из строя оборудования, за системами нужно постоянно следить и проводить профилактические мероприятия, не просто забыть и бросить, - поясняет Дмитрий Николаевич. - Сложность представляет и хранение зарядов энергии, её аккумулирование. Владельцы вынуждены приобретать дорогостоящие аккумуляторные батареи большого объёма для того, чтобы поддерживать систему в рабочем состоянии.

Но всё же Дмитрий Николаевич уверен, что использование «зелёной энергии» будет развиваться в России, ведь без этого никуда. Низкие темпы развития альтернативных источников энергии обусловлены, по словам учёного, дешёвой стоимостью газа, электроэнергии и воды в нашей стране. Но те, кто уже используют возобновляемую энергию, ощутили её эффективность и существенную выгоду в сравнении с традиционными источниками энергии.

Автор: Ксения Десяткова

Фото: stene.ru; lentaregion.ru; mtdata.ru; perm.kp.ru; kp.by

Рецензия на фильм «Притяжение»

Как выжить, если ты фотограф?

Чудесный кофе

«Придётся ли ходить пешком?»