Кладовые Природы не бездонны. В последней трети двадцатого века человечество впервые осознало, что традиционные энергетические запасы Земли истощены. Сведение лесов и сжигание органических видов топлива привело к глобальным экологическим проблемам, в том числе к изменению климата и парникового эффекта. Поэтому переход к возобновляемым источникам энергии стал одной из наиболее насущных проблем двадцать первого века. От ее решения зависит не только благосостояние отдельных стран, но и в перспективе выживания человечества.
Виды альтернативных источников энергии.
Энергия ветра, солнца, воды, биотопливо, тепло Земли относительно неисчерпаемые и возобновляемые. Преимущества альтернативных источников энергии неоспоримые, поскольку они сохраняют природные ресурсы. Кроме того, они в гораздо большей степени отвечают требованиям экологической безопасности.
Ветровая энергетика.
Принцип использования силы ветра заключается в преобразовании кинетической энергии в электрическую, тепловую, механическую. Для получения электрической энергии используют ветровые генераторы. Они могут иметь различные технические параметры, размеры, конструкции, горизонтальную или вертикальную ось вращения. Паруса – классический пример использования силы ветра в морском транспорте, а ветряную мельницу – преобразование в механическую энергию.
Диаметр лопастей и высота их расположения определяют мощность ветрогенератора. При силе ветра от 3 м / с генератор начинает вырабатывать ток и достигает максимальной величины при 15 м / сек. Сила ветра более 25 м / с является критической – генератор отключается.
Гелиоэнергетика – дар Солнца.
Солнечная энергия как альтернативный источник энергии – естественное продолжение життєтворчій миссии Солнца на нашей планете. Но пока человечество не научилось использовать ее непосредственно. В настоящее время в качестве преобразователей солнечной энергии в электрическую применяют солнечные батареи, а для тепловой энергии – солнечные коллекторы. Кроме того, в некоторых случаях используют сочетание двух видов.
Геліотехнологія заключается в нагревании поверхности солнечными лучами и в использовании нагретой воды для горячего водоснабжения, отопления или использования в паровых электрогенераторах. Для преобразования энергии солнца в тепловую используют солнечные коллекторы. Их общая мощность зависит от количества и мощности отдельных устройств, которые включены в систему солнечной или тепловой станции.
Солнечные батареи делятся на:
- кремниевые
- пленочные
Наибольшим спросом в настоящее время пользуются батареи с использованием кристаллов кремния, а наиболее удобные – пленочные. Кремниевые панели являются одним из лучших вариантов для частного дома.
ГЭС – использование силы воды.
Принцип действия турбин на гидроэлектростанциях заключается в воздействии силы воды на лопасти гидротурбины, которая вырабатывает электричество. Иногда к альтернативным видам энергии относят лишь те ГЭС, где не использованы мощные плотины, а выработка тока происходит под воздействием естественного течения воды. Это связано со значительным негативным влиянием мощных ГЭС на природные речные ландшафты, их обмелением и катастрофическими наводнениями.
Не вызывает возражений экологов использования природной энергии морских и океанических приливов. Преобразования кинетической энергии в электрическую в этом случае происходит на специальных приточных станциях.
Геотермальная энергетика – тепло Земли.
Поверхность Земли излучает тепло не только в местах выброса горячих сейсмических источников, как, например, на Камчатке, но и практически во всех регионах планеты. Для получения тепла земли используют специальные тепловые насосы, а потом его преобразуют в электрическую энергию или используют как тепловую. Принцип действия установок основан на законах термодинамики и физических законах поведения жидкостей и газа, в частности, фреона.
Тип конструкции насоса определяет первичный источник энергии, например, «грунт — воздух» или «грунт – вода».
Биотопливо.
Принцип получения биотоплива основан на переработке органических продуктов с помощью специальных установок. В ходе переработки производится тепловая или электрическая энергия. Виды биотоплива могут иметь жидкое, твердое или газообразное состояние. К твердым, например, относятся топливные брикеты, жидких – биоэтанол, в газообразных – биогаз. К его разновидностям относится свалочный газ, образующийся на свалках. Использование биогаза старых свалок помогает решить проблемы переработки отходов.
Преимущества и недостатки альтернативных источников энергии.
Альтернативные источники получения энергии объединяют общие достоинства:
- они являются возобновляемыми природными ресурсами;
- доступны и могут быть широко использованы;
- отвечают требованиям экологической безопасности;
- обладают нулевой стоимостью и низкой себестоимостью получения энергии.
Общие минусы:
- низкий КПД;
- дорогостоящее оборудование и большие затраты на строительство и монтаж;
- зависимость работы оборудования от погоды и других природных факторов.
Перспективы использования альтернативных источников энергии.
Экологическая чистота и безопасность альтернативных источников электроэнергии является главным, но далеко не единственным аргументом в пользу альтернативных источников энергии. Во многих странах разработаны программы по переходу к возобновляемой энергетике. Альтернативная энергия продолжает укреплять свои позиции. В некоторых странах разработаны государственные программы со значительными денежными вложениями в возобновляемые источники энергии. По сравнению с 2009 годом стоимость солнечной энергии уже снизилась на 60%, а на энергию ветра – в два раза и стала более доступной.
