Вероятно почти всеки човек на Земята поне веднъж е влизал в дискусия алтернативна енергиябъдещето, чудейки се дали има смисъл и дали си струва. Дебатът по тази тема може да бъде безкрайно дълъг. Сега развитието на алтернативни енергийни проекти на бъдещето набира скорост. Човечеството се стреми към по-комфортен и безопасен живот. А осигуряването му изисква постоянни промени, открития и иновации. Искаме да живеем в прогресивен свят, като същевременно причиняваме възможно най-малко щети на околната среда, опазваме и разумно използваме всички видове ресурси.

Алтернативните енергийни източници на бъдещето - приказка или реалност?

Алтернативна и безплатна енергия на бъдещето – това звучи като атрибут на научната фантастика или е напълно реална и постижима цел за следващите години? Човечеството се е занимавало с изследвания и разработки почти през цялото време на своето съществуване. Започвайки от изобретяването на колелото, продължавайки с електричеството и приближавайки се до използването на енергията на атома, хората не спират да търсят, създават и внедряват все нови и нови устройства, изследователски методи и начини на функциониране. Да живееш комфортно и лесно е основната цел на всички тези иновации и иновации.

Една от тези области, които могат значително да променят живота на човек, е развитието на енергията на бъдещето. Много източници вече се използват доста активно, някои са само за обща употреба, други са все още в етап на разработка.

Какво знаем за алтернативните енергийни източници на бъдещето?

• Слънчева енергия.

Слънчевите панели сега едва ли някой може да бъде наистина изненадан. В момента този ресурс се използва доста активно, макар и не навсякъде. Механизмът на работа на такова оборудване е доста прост, но цената му все още не позволява на никого да използва този вид автономно захранване с енергия.

Освен това климатичните условия играят огромна роля за производителността на слънчевите панели. Наистина, в географски ширини, където по-голямата част от годината е студена и облачна, такова оборудване ще бъде по-малко ефективно, отколкото в горещи и слънчеви региони.

• Вятърни електроцентрали.

Друг доста популярен източник на алтернативна енергия е вятърът. Такива електроцентрали често се намират в селските райони и често се намират в полетата, в равнините. Производството на електроенергия се осъществява чрез преобразуване механична енергияв електрически. Това се случва благодарение на специални генератори. Перките на вятърните мелници се въртят, получавайки вятърна енергия, след което тя се преработва в електричество, което ние използваме.

За съжаление, цената на това оборудване не е публично достъпна, а климатичните условия също играят решаваща роля.

• Енергия от геотермални източници.

Следващият вид енергийни ресурси не е толкова широко известен, колкото предишните два. Въпреки това, тя също има своето място. Парата от горещи извори е друга възможност за осигуряване на алтернативна самостоятелна енергия. Принципът на работа на оборудването за получаване на такава енергия е, че турбините се задвижват от пара, след което започват да функционират електрически генератори.

Този метод не може да се използва широко, тъй като работата му се осигурява само при наличие на геотермални източници.

В райони, където има достъп до море или океан, енергията на водата се използва успешно. По време на приливи и отливи механичната сила на водата задвижва специални турбини, инсталирани на станцията. След това се преобразува в електричество.

Такива електроцентрали не са толкова чести. Те не винаги могат да се изплащат достатъчно добре, а в някои случаи се характеризират с ниска ефективност.

Може ли алтернативната енергия да бъде ефективна за частен дом?

Ако разгледаме горните енергийни ресурси, те често се използват в индустриален мащаб за генериране на голямо количество енергия, което може да осигури работата на цяло предприятие или малко населено място. Но възможно ли е да се изберат алтернативни източници на енергия за дома, които да задоволят нуждите например на една конкретна област?

Отговорът на този въпрос безспорно е да! Ако правилно изчислите необходимото количество топлинна или електрическа енергия, тогава можете да намерите начин да задоволите тази нужда чрез автономни източници.

Какви ресурси могат да се използват в този случай?

• Източници на електроенергия могат да бъдат фотомодули или вятърни турбини. При избора на това или онова оборудване е много важно да се оцени климатът в района, където се предполага, че ще бъде инсталирана инсталацията. Също така, изчисляването на необходимото количество оборудване за задоволяване на енергийните нужди. А също и как ще се регулира работата на самите устройства.
• Що се отнася до осигуряването на топлинна енергия, струва си да се обърне внимание на слънчеви колектори или котли на твърдо гориво. В този случай, избирайки втория вариант, трябва да се погрижите за наличието на гориво. Що се отнася до резервоара, неговата продуктивност ще се промени с настъпването на определен сезон. В този случай производството на топлина ще бъде неравномерно през цялата година.

По този начин виждаме, че алтернативните източници на енергия за частен дом могат да бъдат достъпни и ефективни. Въпреки това, за това е необходимо правилно да се извършат всички предварителни проучвания на района, оценка на потреблението на енергия, анализ на производителността на даден ресурс и избор на най-подходящото оборудване за всички точки и параметри. В същото време инвестираните средства ще бъдат от полза и ще се изплатят само ако оборудването се използва правилно и целесъобразно.

Какво е бъдещето на алтернативната енергия и съществува ли?

Разбира се, високата цена на оборудването и зависимостта от климатичните условия леко забавят по-широкото навлизане на възобновяемите енергийни ресурси. Въпреки това се наблюдава напредък в тази област, при това много бърз, дори като се вземат предвид някои неудобства и трудности в ранните етапи.

Отговаряйки на въпроса „Имат ли бъдеще алтернативните източници на енергия?“, можем да кажем с увереност, че то съществува. Важно е да се отбележи, че тази област включва не само разработването на нови ресурси, но и оптимизирането на съществуващия потенциал. Производството на енергия не е прост процес в много отношения и изисква големи инвестиции и усилия. Ето защо, в допълнение към въвеждането на алтернативна енергия за дома или производството, голямо внимание се отделя на реконструкцията стара системапроизводство и доставка на електроенергия.

Има различни мнения относно развитието на енергетиката в страната. Някои виждат, че алтернативните ресурси ще бъдат все по-приложими в бъдеще, докато други са на мнение, че доказаните и тествани източници са по-надеждни и печеливши. И в двете позиции има здрава нотка, тъй като плюсовете и минусите, предимствата и недостатъците се намират във всяка област. Ето защо трябва да се отбележи, че най-компетентното решение ще бъде кумулативното и оптимизирано използване както на иновативни методи, така и на изпитани във времето и доказани ресурси.

Според тяхното проучване до средата на века въглищата и петролът ще започнат да губят значението си като енергийни източници, изкопаемите горива ще бъдат заменени от слънчевата енергия. Но за това ще е необходимо да се промени цялата парадигма на отношенията в индустрията - както технологиите, така и психологията на играчите.

Голяма енергия три

Според експертите на "Глобална енергия" (те включват 20 учени от цял ​​свят, включително напр. лауреатът Нобелова наградасвят от Родни Алъм), до 2100 г. делът на петрола и въглищата в глобалния горивен и енергиен баланс ще бъде съответно 2,1% и 0,9%, термоядрената енергия ще заема една десета от пазара и повече от една четвърт от цялата световна електроенергия ще бъдат произведени благодарение на слънцето. Причината за тези промени е постепенното намаляване на добива на въглеводороди и преориентирането към изграждане на по-чисти енергийни съоръжения.

Влиянието на различните държави на енергийния пазар също ще се промени: например до 2035 г. Съединените щати ще бъдат най-големият производител на горивни и енергийни ресурси (24%), следвани от Русия (21%) и Китай (16%). Но след 50 години, според експертите, Русия ще излезе на първо място (19%), Китай ще стане втори (18%), а САЩ ще "паднат" на трето място (17%). До 2100 г. обаче разположението отново ще се промени: Китай ще заеме първо място (20%), а Русия и САЩ ще заемат втора и трета линия на рейтинга (съответно 16% и 14%).

Експертите също така посочиха факторите, които според тях пречат на горивно-енергийния комплекс да се развива в „зелена“ посока: повече от една трета от учените, участващи в изследването, отбелязват, че докато алтернативните източници на енергия са твърде скъпи, а конкуренцията от въглеводородна и ядрена енергия е висока. В същото време образът на „традиционната“ енергия като нежелан и неекологичен се формира активно, освен това съвременната икономика изисква по-ефективно използване на наличните ресурси, развитие на обработката на отпадъци и свързаните с тях технологии. В такава ситуация, според експерти, области като биоенергетика и разработване на биогорива, както и термоядрени реактори, ще получат допълнителни стимули за развитие.

Резултатите от изследването, представено от Global Energy на Международния икономически форум в Санкт Петербург, предизвикаха оживена дискусия за бъдещето на енергетиката като цяло и енергетиката на Русия в частност. Тенденциите са си тенденции, но изходните позиции и структурата на икономиката различни страни(и различни региони на една и съща страна) все още са различни, което означава, че Русия, Китай и Съединените щати ще изминат пътя си към първите три енергийни лидера в света по различни начини.

Въглищата ще бъдат по-малко, но повече

Повечето експерти смятат, че една от предпоставките за намаляване на дела на въглеводородите в глобалния баланс са Парижките споразумения за климата, една от основните теми на които беше замразяването на въглищни проекти. Много банки и финансови институции обявиха отказа си да инвестират във въгледобива и енергетиката. Само четири страни - Виетнам, Индия, Индонезия и Китай - имат планове за мащабно изграждане на електроцентрали, работещи с въглища, въпреки че има по-малки играчи, които не искат да се откажат от развитието на този сектор на икономиката, по-специално Пакистан и Турция. В същото време има идеи и проекти за възраждане на въглищния компонент, като се вземат предвид нови, по-щадящи технологии, както и идеи за възстановяване и развитие на производството на твърдо гориво в арктическите територии.

Един от тези проекти, например, се изпълнява в Арктическата зона на Красноярския край: на полуостров Таймир се намира едно от най-големите находища на антрацит в света, чието разработване започна през 2015 г. Само в един участък, река Мала Лемберова, запасите от висококачествен антрацит възлизат на около 600 милиона тона. До 2020 г. Vostok-Ugol планира да произвежда до 30 милиона тона антрацит годишно тук и да транспортира антрацит до европейските страни по Северния морски път.

Но Парижките споразумения най-вероятно няма да имат пряко въздействие върху петролния сектор, казва Игор Лобовски, президент на Глобалната енергийна асоциация за развитие на международни енергийни изследвания и проекти.

Значителни промени ще последват с настъпването на ерата на широкото развитие на автомобилния транспорт на електричество и други енергийни източници, които не са свързани с въглеводороди, експертите прогнозират такива процеси не по-рано от 2030 г., така че се прогнозира максимално намаляване на дела на въглеводородите само до 2070 г., твърди той. - Такъв сценарий е икономически оправдан при поевтиняване на производството на електроенергия от възобновяеми източници - и това наистина трябва да се случи през следващите десетилетия. Така например носителят на Global Energy Prize за 2017 г. Michael Grätzel е изобретател на т. нар. „Grätzel клетки“ – ново поколение слънчеви клетки, чието производство е няколко пъти по-евтино от производството на силициеви батерии. Подобни изобретения ще позволят възобновяемата енергия да се развива навсякъде и в резултат на това значително да намалят разходите си.

Така че актуализираният сценарий за развитие на въглеводородните индустрии трябва да се чете по следния начин: делът на въглеводородите в енергийния сектор ще намалее, но потреблението ще расте.

Ние забравяме, че днес петролът се използва все повече в нефтохимията, в производството на потребителски стоки, - казва руският министър на енергетиката Александър Новак, - Днес имаме 9 от 10 стоки, които съдържат рафинирани продукти. И ако днес общо 11 милиона барела отиват в нефтохимията, то според най-скромните прогнози след петнадесет години в нефтохимията ще отидат 17 милиона барела, а може би дори повече, в по-ускорен режим.

Мислете за авиацията, корабоплаването, нефтохимикалите, повтаря изпълнителният директор на Royal Dutch Shell Plc Бен ван Берден. - Много процеси изискват висока температура и изключително висока температура за отопление. И, разбира се, въглеводородите ще заемат тяхното място.

Кога ще задуха вятър?

Потребителят се нуждае от евтина енергия - това е основният фактор, който пречи на развитието на алтернативната енергия. За да станат възобновяемите енергийни източници (ВЕИ) привлекателни, е необходима или висока цена на петрола, или финансова подкрепа от държавата или институциите за развитие.

Когато цената на петрола достигне 100 долара за барел, това поставя началото на развитието на нови технологии, включително възобновяема енергия, казва Патрик Пуян, президент на Total.

Досега разходите за изграждане на ВЕИ в Русия са доста високи, а коефициентът на използване на инсталираната мощност не е толкова висок, колкото бихме искали (и не само в Русия: според Агенцията по енергетика на САЩ средният коефициент на мощност на слънчевите станции е около 26%). Това означава, че цената на киловатчас за потребителя също е висока. Отново строителството е последният етап, необходимо е да развием собствено производство на слънчеви панели и други елементи. Но трябва да се признае, че слънчевата енергия в Русия вече не е стартираща, а напълно оформена индустрия. И неговото развитие зависи от приоритетите на държавата.

Съществува феномен, мрежов паритет - момент, когато цената на kW/h електроенергия, генерирана в алтернативната енергия, е равна на цената на kW/h електроенергия, генерирана в традиционната енергия. Спорът е - кога ще стане това? - казва Анатолий Чубайс, председател на борда на управляващата компания RUSNANO LLC. - Вече се случи в редица страни, в Русия ще се случи малко по-късно, но е неизбежно, дори само защото потенциалното надграждане на вятърната и слънчевата енергия е много по-голямо от потенциалното надграждане дори на технологиите с комбиниран цикъл в топлинното производство или водно производство. Определено ще стигнем до момент, в който алтернативната енергия ще стане по-евтина.

Експертите прогнозират, че това ще стане до 2050 г. Според Чубайс сега в Русия е създадена абсолютно ефективна система за подкрепа на алтернативната енергетика и няма пречки за нейното развитие. Следващото предизвикателство, което трябва да бъде разрешено, е да се намерят начини за промишлено съхранение на електроенергия. И това не е задача за дългосрочен план, а за следващите десет години.

Не всички експерти обаче споделят оптимизма относно перспективите пред възобновяемата енергия - те поне са доста резервирани в оценката на количеството възобновяеми технологии, необходими на световния енергиен сектор.

Мисля, че човечеството ще насърчи използването на възобновяема енергия под някаква форма на държавни субсидии. Напоследък този сегмент показа значително намаляване на разходите и възможност за по-бързо внедряване, - каза председателят на комисията за присъждане на наградата Global Energy Prize, Нобелов лауреатРодни Алъм. - Възобновяемите енергийни източници ще бъдат представени от системи с ниска интензивност, изискващи огромни площи; за тях ще бъдат построени "слънчеви ферми" в пустините и офшорни вятърни паркове. Този сегмент от енергийния сектор трябва да представлява определен процент от общия обем на пазара. Мисля, че 20 процента е разумна граница.

Бъдещето принадлежи на ядрената енергия

Според авторите на доклада намаляването на дела на въглеводородите е единственият възможен сценарий за успешно развитиецивилизация, единственият въпрос е кога ще дойде тази преломна точка. Експерти от Global Energy смятат, че това може да се случи след 2050 г. Сега делът на "зелената" енергия в света е не повече от 30%. В същото време към "зелената" енергия експертите причисляват атомните централи, които генерират около 11% от електроенергията в света. В крайна сметка атомните електроцентрали се характеризират с ниски въглеродни емисии в атмосферата.

Ние сме на прага на четвъртия индустриален ред, на прага на друга революция. Това е времето на хоризонталните връзки, дигиталната информатика, изкуствения интелект, времето на продажбите и покупките. жизнени цикли, а не конкретен обект. Ядрената енергия, както никоя друга, отговаря на ролята на модератор на този процес, - смята изпълнителен директор"Росатом" Алексей Лихачов.

Един от основните проблеми на ядрената енергетика не е технологичен, а психологически: Чернобил, Фукушима, тестове на ядрени оръжия - като цяло има повод за безпокойство и недоверие.

Важно условие за развитието на ядрената енергетика е общественото приемане. За да се появи ядрена енергия в една държава, обществото трябва да я приеме, казва Юкия Амано, генерален директор на Международната агенция за атомна енергия (МААЕ).

Каквито и сценарии за развитие на енергийния сектор да се изграждат, в тях едно остава непроменено: потреблението на електроенергия в света ще расте. Населението на Земята се увеличава, нуждите на човечеството растат: през последните сто години сме изразходвали повече енергия, отколкото през цялата предишна история от създаването на света. В същото време повече от милиард души на планетата все още нямат достъп до електричество!

Според учените до 2050 г. на Земята ще живеят още 2,5 милиарда души, децентрализацията на енергията и изграждането на малки мощности ще даде достъп до този ресурс на много по-голям брой хора и ще подобри качеството им на живот. Това означава, че търсенето на електроенергия ще се увеличи отново. Тук се намесва ядрената енергия: високопроизводителна, с ниски емисии на замърсители на въздуха и неограничени запаси от гориво. В същото време говорим не само за изкопаемия уран, но и за отработеното ядрено гориво в хранилището: горивните касети са изчерпали ресурса си с не повече от четири процента, а това е огромен ресурс за рециклиране. Да не говорим за факта, че преработката на гориво от отработено ядрено гориво позволява да се реши проблемът с необратимото изхвърляне на оръжеен плутоний и да се затвори производственият цикъл, като се използва целият ресурс от ядрено гориво.

Специален начин на Сибир

Според споразумение между САЩ и Русия всяка от страните трябва да унищожи 34 тона оръжеен плутоний, като началото на тази работа беше планирано за 2018 г. Но засега само Русия разполага с технологията за производство на така нареченото MOX гориво: първият в света завод за неговото производство се намира в Железногорск (бивш Красноярск-26), в съоръженията на Минно-химическия комбинат, който е част от Росатом.

Важно е да се стандартизират изискванията за промишлена безопасност в различни юрисдикции и страни, за да се създаде безопасна индустрия за ядрена енергия, казва Пека Лундмарк, президент на енергийната корпорация Fortum Corporation. - Смятам, че ядрената енергия ще играе ключова роля, но не като отделна технология, а в комбинация със слънчева енергия, водна енергия и екологични биогорива. Въпреки това, за да остане конкурентоспособна ядрената енергия и да продължи да играе важна роля в бъдеще, тя също се нуждае от модернизация.

В същото време Сибир може да се превърне в законодател на тенденциите в ядрената енергетика. Експертите са склонни да смятат, че точно този енергиен сектор ще бъде лидер в региона.

Сибирският регион има всички възможности за развитие на ядрената енергетика, осигурявайки пълен ядрен цикъл от добива и преработката на уранови суровини и производството на горивни касети до погребването на облъчено ядрено гориво, което може да осигури и оптимизира работата на модерни атомни електроцентрали, - казва Игор Лобовски. - В дългосрочен план е възможно да се решат енергийните проблеми на Сибирския регион за сметка на ядрените източници на енергия, по-специално чрез изграждането на модерни атомни електроцентрали с реактори тип ВВЕР-1300. Да, в съответствие със споразумението между Русия и Съединените щати за спиране на производството на оръжеен плутоний, всички ядрени реактори в Сибирската АЕЦ бяха затворени през 2008 г., но Северск запази развита инфраструктура и човешки ресурси и това значително ще ускоряване и намаляване на разходите за изграждане на нова атомна електроцентрала, което в момента се отлага за 2020 г.

Ефективността, коефициентът на капацитет, себестойността, наличността, технологичността обаче далеч не са всички изисквания, които се налагат на енергията на бъдещето. И това също е предизвикателство.

Бих искал енергията на бъдещето да бъде невидима - в смисъл, че не трябва да виждаме нейните негативни последици, тя трябва да бъде безопасна, - казва Александър Шокин, президент на RSPP, председател на Надзорния съвет на Global Energy Association. - Екологичен отрицателно въздействие, включително в същата ядрена и дори хидроенергия и топлоенергия трябва да бъде минимална, а безопасността - максимална. Смятам, че основният критерий не е какъв например ще бъде делът на възобновяемите енергийни източници, а точно всички видове енергия да бъдат безопасни и ефективни.

Трудно е да се спори.

През последните години алтернативната енергия стана обект на силен интерес и ожесточени дебати. Застрашен от изменението на климата и факта, че средните глобални температури продължават да се повишават всяка година, стремежът да се намерят форми на енергия, които ще намалят зависимостта от изкопаеми горива, въглища и други замърсители околен святпроцеси, е нараснал естествено.

Въпреки че повечето от концепциите не са нови, едва през последните няколко десетилетия този въпрос най-накрая стана актуален. Благодарение на подобренията в технологията и производството, цената на повечето форми на алтернативна енергия намаля, докато ефективността се повиши. Какво е алтернативна енергия, на прости и разбираеми думи, и каква е вероятността тя да стане основната?

Очевидно остават някои спорове относно това какво означава „алтернативна енергия“ и към какво може да се приложи фразата. От една страна, този термин може да се припише на форми на енергия, които не водят до увеличаване на въглеродния отпечатък на човечеството. Следователно тя може да включва ядрени съоръжения, водноелектрически централи и дори природен газ и "чисти въглища".

От друга страна, терминът се използва и за обозначаване на това, което се разглежда в момента нетрадиционни методиенергия - слънчева, вятърна, геотермална, биомаса и други скорошни допълнения. Този вид класификация изключва методи за извличане на енергия като водноелектрически централи, които съществуват от повече от сто години и са доста разпространени в някои региони на света.

Друг фактор е, че алтернативните източници на енергия трябва да бъдат "чисти", да не произвеждат вредни замърсители. Както вече беше отбелязано, това най-често означава въглероден диоксид, но може да се отнася и за други емисии - въглероден оксид, серен диоксид, азотен оксид и др. По тези параметри ядрената енергия не се счита за алтернативен източник на енергия, тъй като произвежда радиоактивни отпадъци, които са силно токсични и трябва да се съхраняват по подходящ начин.

Във всички случаи обаче терминът се използва за обозначаване на видовете енергия, които ще заменят изкопаемите горива и въглищата като доминираща форма на производство на енергия през следващото десетилетие.

Видове алтернативни енергийни източници
Строго погледнато, има много видове алтернативна енергия. Отново, това е мястото, където определенията попадат в задънена улица, тъй като в миналото „алтернативна енергия“ се използва за обозначаване на методи, които не се считат за съществени или разумни. Но ако приемете определението в широк смисъл, то ще включва някои или всички от тези точки:

Хидроенергия. Това е енергията, генерирана от водноелектрически язовири, когато падаща и течаща вода (в реки, канали, водопади) преминава през устройство, което завърта турбини и генерира електричество.

Ядрената енергия. Енергията, която се произвежда в процеса на забавени реакции на делене. Уранови пръти или други радиоактивни елементи загряват водата, превръщайки я в пара, а парата завърта турбини, генерирайки електричество.

Енергия, която се получава директно от Слънцето; (обикновено състоящ се от силиконов субстрат, подреден в големи масиви) преобразуват слънчевите лъчи директно в електрическа енергия. В някои случаи топлината, произведена от слънчевата светлина, се използва и за генериране на електричество, това е известно като слънчева топлинна енергия.

Вятърна енергия. Енергия, генерирана от въздушния поток; гигантските вятърни турбини се въртят под въздействието на вятъра и генерират електричество.

геотермална енергия. Тази енергия се генерира от топлина и пара, произведени от геоложка дейност в земната кора. В повечето случаи тръбите се поставят в земята над геоложки активни зони, преминавайки пара през турбини, като по този начин генерират електричество.

Приливна енергия. Приливните течения по крайбрежните линии също могат да се използват за генериране на електричество. Ежедневната промяна на приливите кара водата да тече през турбините напред-назад. Електричеството се генерира и пренася в електроцентрали на сушата.

биомаса.Това се отнася за горива, които се получават от растения и биологични източници - етанол, глюкоза, водорасли, гъбички, бактерии. Те биха могли да заменят бензина като източник на гориво.

Водород.Енергия, получена от процеси, включващи водороден газ. Те включват каталитични конвертори, в които водните молекули се разпадат и рекомбинират по време на електролиза; водородни горивни клетки, в които газът се използва за захранване на двигател с вътрешно горене или за завъртане на нагрята турбина; или ядрен синтез, при който водородните атоми се сливат при контролирани условия, освобождавайки невероятни количества енергия.

Алтернативни и възобновяеми енергийни източници
В много случаи алтернативните енергийни източници също са възобновяеми. Термините обаче не са напълно взаимозаменяеми, тъй като много форми на алтернативни енергийни източници разчитат на ограничен ресурс. Например ядрената енергия разчита на уран или други тежки елементи, които първо трябва да бъдат добити.

В същото време вятърната, слънчевата, приливната, геотермалната и водноелектрическата енергия разчитат на източници, които са напълно възобновяеми. Слънчевите лъчи са най-изобилният източник на енергия от всички и, въпреки че са ограничени от времето и времето на деня, са индустриално неизчерпаеми. Вятърът също не изчезва, благодарение на промените в налягането в нашата атмосфера и въртенето на Земята.

развитие
В момента алтернативната енергия все още изживява своята младост. Но тази картина бързо се променя под влиянието на процеси на политически натиск, световни екологични бедствия (суши, глад, наводнения) и подобрения в технологиите за възобновяема енергия.

Например към 2015 г. световните енергийни нужди все още се задоволяват предимно от въглища (41,3%) и природен газ (21,7%). Водноелектрическите централи и ядрената енергия са съответно 16,3% и 10,6%, докато „възобновяемите енергийни източници“ (слънчева, вятърна, биомаса и др.) – едва 5,7%.

Това се промени много от 2013 г., когато световното потребление на нефт, въглища и природен газ беше съответно 31,1%, 28,9% и 21,4%. Ядрената и водноелектрическата енергия представляват 4,8% и 2,45%, докато възобновяемите източници представляват едва 1,2%.

Освен това се увеличи броят на международните споразумения за ограничаване на използването на изкопаеми горива и развитието на алтернативни енергийни източници. Например Директивата за възобновяема енергия, подписана от Европейския съюз през 2009 г., която определя цели за използване на възобновяема енергия за всички държави-членки до 2020 г.

В основата си това споразумение предполага, че ЕС ще посрещне поне 20% от общите си енергийни нужди с възобновяема енергия до 2020 г. и поне 10% от транспортното гориво. През ноември 2016 г. Европейската комисия преразгледа тези цели и определи 27% минимално потребление на възобновяема енергия до 2030 г.

Някои страни станаха лидери в развитието на алтернативната енергия. Например в Дания вятърната енергия осигурява до 140% от нуждите на страната от електроенергия; излишъците се изпращат до съседните страни, Германия и Швеция.

Исландия, поради местоположението си в Северния Атлантик и активните си вулкани, постигна 100% зависимост от възобновяема енергия още през 2012 г. чрез комбинация от хидроенергия и геотермална енергия. През 2016 г. Германия прие политика за постепенно премахване на зависимостта от петрола и ядрената енергия.

Дългосрочните перспективи пред алтернативната енергия са изключително положителни. Според доклад от 2014 г. на Международната агенция по енергетика (IEA), фотоволтаичната слънчева енергия и слънчевата топлинна енергия ще представляват 27% от световното търсене до 2050 г., което я прави най-големият източник на енергия. Може би, благодарение на напредъка в синтеза, източниците на изкопаеми горива ще бъдат безнадеждно остарели до 2050 г.

Идеята за използване на алтернативни енергийни източници измина дълъг път на развитие, но за тях сериозно се говори като заместител на традиционните електроцентрали сравнително наскоро. Енергия на бъдещетое двусмислено понятие. Тази област се развива активно в различни посоки. Някои от тях са на етап лабораторни изследвания, други вече се прилагат на практика.

слънчева енергия

Сред всички енергии, значителни надежди се възлагат на слънчевата енергия. Първите работещи технологии се появяват през 70-те години на миналия век. Днес слънчевите електроцентрали вече намират приложение на практика, но делът на генерираната от тях енергия не е голям. Основните предимства на слънчевата енергия са използването на възобновяеми източници и простотата на принципа на работа. Недостатъкът е значителната цена на оборудването и зависимостта от климатичните условия.

Употребата е много подходяща за захранване на отдалечени райони, където има трудности с полагането на кабели, селски райони. Малките дори могат да се използват като автономна електроцентрала за конкретна къща.

вятърна енергия

Друга посока, която може да се превърне в алтернатива на традиционната
енергия. За първи път интересът към този източник на енергия възниква през 70-те години на миналия век, във връзка с петролната криза. Измина десетилетие и в селските райони на Европа, Индия, Китай бяха пуснати вятърни генератори.

Производството на електроенергия в такива електроцентрали се извършва поради въртенето на лопатките, свързани към генератора. Голяма електроцентрала, оборудвана с мощни турбини, е в състояние да осигури основните енергийни нужди. Малки турбини и вятърни мелници могат да се използват като автономни генератори на електроенергия. Недостатъците на вятърната енергия са същите като на слънчевата – зависимост от климатичните условия, висока цена на оборудването.

Честно казано, трябва да се отбележи, че се работи много успешно за преодоляване на климатичната зависимост на алтернативните електроцентрали. Вече са разработени електроцентрали, които могат да съхраняват енергия дори при условия на слаба светлина.

Основата е използването на горещи извори. Изходната пара се изпраща към турбината, която чрез своето движение задвижва електрическите генератори. Подобни станции вече работят в 24 страни по света. Първият от тях е открит през далечната 1904 г. в град Лардерело в Италия. Тъй като геотермалните източници са източник на енергия в такива станции, те могат да се използват само в местонахождението на последните, което е значително ограничение, за да се счита този метод за енергията на бъдещето.

Енергията на океаните

Океаните покриват значителна част от повърхността на земното кълбо и възможността за използване на този огромен неизчерпаем ресурс може да бъде отлична алтернатива на традиционната въглеводородна енергия. Принципът на работа на приливните електроцентрали е следният. Приливната зона е разделена от язовира на две зони. По време на прилив и отлив водата се движи през тези зони, въртейки турбини.

С всичките си предимства приливната енергия има ограничения в използването си. Изграждането на електроцентрала в зоната на приливите ще изисква значителни капиталови инвестиции. За да може една сериозна инвестиция да се изплати, станцията трябва да генерира голямо количество енергия, което означава, че разстоянието между двата басейна трябва да бъде поне пет метра. Това ограничение веднага прави невъзможно широкото изграждане на електроцентрали на брега на моретата и океаните, тъй като според критерия за икономическа осъществимост на изграждането на земята има само около 40 места, където електроцентралата наистина ще бъде ефективна.

Някога възможността за използване на водород като източник на енергия се смяташе почти за панацея за развитието на индустрията. Това отношение определя предимствата на водородната енергия. Основата за получаване на енергия е реакцията на водород, по време на която се отделят топлина и вода, генерира се електричество. Методът е екологичен. Източникът на енергия е достъпен и неизчерпаем. Водородната енергетика се характеризира с висока ефективност.

Проблемът, както винаги, са огромните инвестиции, необходими за реализирането на такива проекти. Друг важен проблем е липсата на технология за контрол на температурата, генерирана по време на водородните реакции. Докато не бъдат разработени такива технологии, не е необходимо да се говори за широкото използване на водорода като източник на енергия.

Какво предстои в бъдещето

Горните отрасли далеч не са единствените области, в които тече активно развитие. Към днешна дата те са най-проучени и въведени в практиката, за разлика например от сложните технологии за термоядрен синтез, студен ядрен синтез и др. Някои области, напротив, отдавна се използват успешно като автономни източници, но разработките няма технологии, които да им позволят да се превърнат в алтернатива на традиционната енергия. Пример за такива области са вихровите генератори, които със завидна редовност се обявяват за псевдонаука, въпреки значителния опит в практическата употреба.

Във всеки случай не е необходимо да се казва, че сега има технологии, които могат напълно да изместят въглеводородите като основен източник на енергия. В САЩ и европейските страни има дълга (повече от 20 години) практика за въвеждане на енергийни технологии, базирани на енергийни технологии, но не е необходимо да се говори за пълна замяна на традиционните технологии със „зелени“. В момента алтернативните енергийни сектори са перфектно решениеза захранване на дистанционни и труднодостъпни места, провинция.

Най-големият проблем при прилагането на алтернативни методи е огромната инвестиция в изграждането на станции, необходимостта от използване на високотехнологично, скъпо оборудване за улавяне на потока от енергия и нейното преобразуване и акумулиране.

В момента е невъзможно да се интегрират алтернативни електроцентрали в съществуващата електрическа мрежа. Все още не са разработени методи за координиране на производството и потреблението на енергия. Слънчеви, вятърни, приливни и други подобни електроцентрали са нерегулирани, така че те не трябва да представляват повече от 15% от общия капацитет на електроенергийната мрежа. В общия дял на световния енергиен баланс нетрадиционните енергийни източници заемат около 3%. Тези цифри изглеждат много скромни, но именно с такива електроцентрали бъдещето на енергията все повече се свързва.

В случай, че има преход от базовото към разпределеното натоварване на електроенергия, алтернативната енергия ще заеме своето достойно място. Децентрализацията на енергийното производство и енергоснабдяването не само ще повиши конкурентоспособността на алтернативните източници, но ще им позволи да заемат основно място в системата.

Идеята за използване на вълните на морето за генериране на енергия не е съвсем нова: заявка за патент за вълнова мелница е подадена още през 1799 г. В края на 19-ти век те се научиха как да преобразуват кинетичната енергия на вълните в електричество - и едва през 2008 г. в Португалия беше пусната първата вълнова електроцентрала. Капацитетът му беше малък - само 2,25 MW - но потенциалът на вълновата енергия беше оценен и сега подобни проекти се създават в дузина страни, включително Русия.

Според учените в бъдеще енергията на вълните ще бъде по-изгодна от енергията на вятъра (специфичната мощност на вълните е с порядък по-висока от специфичната мощност на вятъра), а страните, съседни на моретата, ще могат да генерират до до 5% от електричеството чрез вълни.

Вирусна енергия

Представете си, вирусите - микроскопични вредители, които пренасят болести - могат да бъдат добър източник на енергия. Учени от Националната лаборатория Лорънс (САЩ) успяха да ги адаптират за такава употреба. Модифицираният от тях вирус бактериофаг, наречен M13, създава електрически заряд при докосване на повърхност, „заразена“ с него. С други думи, за да получите електричество от него, е достатъчно да плъзнете пръста си например по екрана на смартфон - това е бизнес! Вярно е, че максималният заряд, който учените успяха да постигнат от M13, беше една четвърт от AAA батерия. Това обаче беше само първият пробив в микроенергията: учените смятат, че нейният потенциал е много по-голям.

Биогориво от водорасли

Друго също толкова изобретателно решение беше използването на водна растителност като гориво. Енергията, получена по този начин, трудно може да се сравни по обем с енергията, получена от добива на нефт и газ, но ще може да реши проблема със замърсяването на водоемите, който става все по-остър в редица страни с всеки изминал ден. година. Да кажем Япония. Правителството на страната ежегодно отделя значителни суми за почистване на бреговете от водорасли - тяхната обработка поне ще възстанови изразходваните пари.

Как водораслите се превръщат в гориво? На първо място, събраната растителност се поставя в резервоар. След това с помощта на специални бактерии в него започва процесът на ферментация. По време на ферментацията се отделя метан, който в крайна сметка се изпраща към електрически генератор.

Както разбирате, енергията, получена от водорасли, не е достатъчна, за да се опитате да я осигурите с жилищни сгради - тя обаче е многократно по-голяма от енергията на всички други източници на биологично гориво и е относително лесна за извличане. Това означава, че ще се използва все по-често.

Енергиен потенциал на океаните

Енергията на вълните и водораслите са само част от източниците на енергия, налична от океана. Останалите са по-малко популярни - но не по-малко обещаващи:

Приливна енергия. За производството му се използват приливни електроцентрали. Подобни инсталации вече има в дузина страни, включително Русия. Според учените този източник е малко по-нисък от вълновата енергия.

Текуща енергия. Можете ли да си представите колко енергия може да генерира, да речем, Гълфстрийм? И не се опитвайте: много. Засега Великобритания и САЩ развиват тази посока. В Съединените щати, между другото, вече е разработена турбина с мощност 400 kW.

Енергията на температурния градиент на морската вода. Или просто енергия, получена от разликата между температурата на водата на повърхността и в дълбочина. Сравнително нов източник, изследван главно от САЩ. Потенциалът все още не е напълно проучен.

осмотична енергия. Наричана още енергия на дифузия на течности, тя се получава в точките на смесване на сол и прясна вода. Единствената подобна централа за момента е построена в Норвегия.

Не забравяйте за така наречената енергия на водния поток. Нищо ново: водноелектрическите централи, които познавате, го произвеждат.

Енергията на земните недра

Нефтът и газът не са единствените неща, които си струва да се пробиват в земята: геотермалната енергия или енергията на земните недра може един ден да се конкурира с тях. За получаването му се използват геотермални станции. Инсталирани в близост до вулкани, такива инсталации успешно доставят енергия на Исландия, Япония, Индонезия и редица други страни. В същото време те не използват самата магма: вряща вода, като тази, която избухва на повърхността в гейзерите, осигурява енергия.

Енергийният потенциал на недрата не е толкова висок, колкото този на горните източници. Но този вид енергия е подходящ за страни без излаз на море.

Ядрена енергия

Без значение колко алтернативна енергия използва естествени процесислучващи се на планетата, най-мощният източник на енергия ще бъде изцяло създаден от човека. Това ще бъде ITER - международният експериментален термоядрен реактор, способен да пресъздаде процесите, протичащи вътре в звездите.

Първоначално стартирането на ITER беше планирано за 2016 г., но сега датите са изместени в началото на 30-те години. Освен това инсталацията ще бъде възможно да се свърже към електрическата мрежа в най-добрия случай до 2040 г. Резултатът обаче си струва да се изчака: енергията, освободена по време на термоядрения синтез, трябва да е достатъчна за няколко държави.