Сообщение о новых источниках энергии

Обновлено: 04.07.2024

Энергетика стремительно развивается. С точки зрения обеспечения комфортного проживания будущих поколений на нашей планете, наибольший интерес вызывает альтернативная энергетика, базирующаяся на экологической безопасности и безвредности для здоровья людей.

Итак, давайте рассмотрим наиболее интересные и перспективные источники энергии, которые могут служить основой энергетики будущего.

1. Энергия солнца.

Один из современных трендов в области генерации "экологически чистой" энергии. Главное достоинство - неисчерпаемость ресурса.

Недостатки: сильная зависимость от длительности светового дня и погодных условий, занимание огромных площадей, низкий КПД и высокие издержки, как на внедрение, так и на эксплуатацию. Последний нюанс и тормозит стремительное развитие солнечной энергетики. Тем не менее, данное направление остаётся одним из самых перспективных.

На текущий момент суммарная мощность генерации превысила отметку в 500 ГВт.ч и в ближайшее десятилетие данное значение продолжит стремительно расти. Для сравнения, потребление электроэнергии в Москве составляет около 6 ГВт.ч, что составляет всего 1,2% от установленной мощности солнечных панелей.

Среди стран наибольший вклад в развитие данного направления энергетики вносят Германия, Саудовская Аравия, Италия, Китай и США (по данным "BP Statistical Review of World Energy").

2. Энергия ветра.

Практически неисчерпаема, возобновляема и связана с перемещением воздушных масс. Уже на текущий момент суммарная выработка ветрогенераторов превысила значение в 600 Гвт.ч. Лидерами генерации являются Германия, Италия, Испания, Дания, Великобритания, США и Китай.

Недостатки ветряной энергетики очевидны: высокая себестоимость генерации (связана с дороговизной применяемого оборудования и работ по монтажу). Стоимость генерации напрямую зависит от скорости ветра. Чем она выше, тем больше мощности может выдать установка в сеть.

К тому же добавляется проблема с зависимостью генерации от погодных условий. Данный недостаток можно компенсировать, устанавливая ветрогенераторы в офшорную (прибрежную) зону или добавляя аккумуляторные станции, которые будут запасать электроэнергию с последующей подачей из резерва в безветренное время.

Сочетание солнечной и ветряной энергетики в комплексе выглядит весьма перспективным и привлекательным.

3. Биоэнергия.

Речь идёт о получении энергии из растительного или животного сырья, а также продуктов их жизнедеятельности. В биоэнергетике источником является твёрдое (пеллеты из дров, щепок, стружки, спрессованной соломы), жидкое (биодизель, метанол, этанол) или газообразное (водород, биогаз, метан, этан) биотопливо.

Получают топливо из насыщенных жирами и углеводами сельскохозяйственных культур (сои, бобов, свеклы, тростника), травы, древесины и древесных отходов, а также водорослей. Последняя разновидность на текущий момент является наиболее перспективной и привлекательной, т.к. характеризуется высокой отдачей и не занимает земельных ресурсов.

Биотопливо может использоваться для заправки автотранспорта (биодизель, водород и прочие органические соединения, полученные в ходе комплекса биохимических реакций), отопления жилых и нежилых объектов (пеллеты, топливные гранулы, газ), а также генерации электрической энергии (водород, биогаз).

К недостатку данного направления можно отнести необходимость использования плодородных площадей для нужд энергетики, что ведёт к повышению цен на продукты питания. Исключение - водоросли, массовое применение свойств и полезных качеств которых ожидается в будущем. Подробнее об этом читайте в нашей статье .

4.Энергия волн

Ещё один неиссякаемый источник энергии. Средняя удельная мощность генерации составляет 15 кВт с 1 метра морской (или океанской) волны, а при высоте более 2 метров данное значение достигает 80 кВт/м.

Основной принцип генерации энергии волн - это преобразование поступательных движений качения (вверх-вниз) во вращательное с помощью специального механизма - редуктора. Чем выше интенсивность, тем больше отдача на генератор.

На текущий момент энергию волн рассматривают, как для передачи в сеть обычным потребителям, так и для движения судов. Оснастив плавательные средства генератором волновой энергии, можно самостоятельно обеспечивать текущую потребность в электроэнергии.

Энергия волн активно используется в прибрежных странах. Лидерами по генерации электроэнергии являются Великобритания и Ирландия (обеспечивают 5% от всей потребности в энергии).

5. Энергия гроз

Экспериментальное направление, обладающее огромным потенциалом в будущем. Об использовании энергии гроз уже давно размышляли известные ученые, а именно: Фарадей, Максвелл, Тесла. Это не удивительно, ведь молнии являются источником "экологически чистой" энергии.

Процесс получения энергии гроз делится на 2 этапа:

захват молний;
накопление с последующей отдачей в сеть.

Основные трудности заключаются в том, что это непостоянный источник энергии и в том, что нельзя с высокой точностью предугадать где, куда и в какое время произойдёт очередная вспышка. К тому же один разряд может быть напряжением в миллион вольт с силой тока в 100 тысяч ампер. Запасти такую энергию практически мгновенно довольно сложно.

Тем не менее уже есть целый ряд экспериментальных установок, которые на текущий момент проходят испытания на практике (в основном, курируют и ведут проект в США). Для этого были выбраны наиболее молниеактивные участки нашей планеты (с помощью специальной карты грозовой активности, разработанной "NASA") и построен целый комплекс сооружений (ферм) для захвата гроз, преобразования их энергии и последующей отдачи в сеть. Себестоимость кВт.ч энергии составляет при переводе на наши "деревянные" всего 30 копеек.

Жаль только, что данный источник не может работать постоянно.

Это далеко не все источники энергии будущего, однако, намой взгляд наиболее актуальные и привлекательные с точки зрения экологической безопасности.

Подписывайтесь на наш канал и будьте всегда в курсе новых интересных идей, новых событий и новинок в hi-tech отрасли в самых различных направлениях!

Пять видов энергии, которые начнут вытеснять нефть и газ в 2022 году

2022 год станет рекордным по масштабам перехода от ископаемого топлива к возобновляемым источникам, пишет эксперт. | 02.03.2022, ИноСМИ

Сегодня почти все согласны: чтобы свести к минимуму ущерб нашей планете и окружающей среде, мы должны отказаться от ископаемого топлива. А для этого потребуются научные и деловые новшества, пока мы ищем экологичные и возобновляемые альтернативы углю, нефти и газу.Мысль, что каждый захочет внести свою лепту в спасение мира, конечно, греет, но есть и мощные финансовые стимулы. Ожидается, что объем рынка возобновляемых источников энергии вырастет к 2030 году с 880 миллиардов долларов до почти 2 триллионов. А поскольку власти все яснее осознают важность экологического и социального управления (ESG), то и политические стимулы тоже крепнут.2022 год станет рекордным по масштабам перехода от ископаемого топлива к возобновляемым источникам. В этом году мы увидим, как новые, пока еще экзотические источники энергии, появившиеся в результате лабораторных исследований и пилотных проектов, постепенно входят в повседневную жизнь. Итак, давайте ознакомимся со списком главных трендов в энергетическом секторе на ближайший год…ИИ в энергетикеИскусственный интеллект (ИИ) в корне меняет энергетику и коммунальные услуги. В этой отрасли он используется для прогнозирования спроса и распределения ресурсов, чтобы обеспечить доступность электроэнергии в нужное время и в нужном месте с минимальными потерями. Это особенно важно для энергии из возобновляемых источников: она не может долго хранится, и ее необходимо использовать быстро и недалеко от места выработки.Всемирный экономический форум прогнозирует, что ИИ сыграет важную роль в мировом переходе к экологически чистой энергии. Эффективность повысится за счет более точного прогнозирования спроса и предложения. Кроме того, происходит переход от централизованных моделей производства и распределения электроэнергии к децентрализованным, где больше энергии вырабатывают небольшие энергосети на местах (например, солнечные фермы), а как раз для их координации и интеграции и потребуются сложные алгоритмы искусственного интеллекта. Стратегия здесь заключается в создании "интеллектуальной координации" между энергетической инфраструктурой и домами и предприятиями, где электроэнергия непосредственно потребляется.В 2021 году мы увидим больше новшеств от стартапов с творческим подходом к ИИ. Например, немецкая компания Likewatt создала сервис под названием Optiwize, который рассчитывает энергопотребление и выбросы углекислого газа. С его помощью потребители смогут отслеживать свое энергопотребление в режиме реального времени и принимать осведомленные решения об источниках энергии. Другие компании разрабатывают технологии профилактического обслуживания, чтобы повысить эффективность производства возобновляемой энергии."Зеленый" водородВодород – самый распространенный элемент во Вселенной и при сгорании почти не выделяет парниковых газов. Благодаря этим двум качествам он – крайне перспективный источник энергии. Однако исторически главная загвоздка заключалась в том, что для его сжигания требуется ископаемое топливо – а это, в свою очередь, означает выбросы углерода. Например, из угля получают "коричневый" водород, а из природного газа – "серый".С другой стороны, "зеленый" углерод вырабатывается в ходе электролиза из воды, а выработка необходимой электроэнергии из возобновляемых источников – например, ветровой или солнечной – по сути переводит процесс на безуглеродные рельсы. В этом году ряд крупных европейских энергетических компаний, среди которых Shell и RWE, взяли на себя обязательство создать первый крупный трубопровод "зеленого" водорода от ветряных электростанций в Северном море в континентальную Европу. Хотя проект завершится лишь к 2035 году, Европейский Союз также взял на себя обязательства по ряду более мелких проектов – выработать к 2030 году 40 ГВт возобновляемой энергии, которая пойдет на производство "зеленого" водорода. Это означает, что в течение десятилетия следует ждать инноваций и новых проектов в этом направлении. Один из примеров тому – первый в мире электровелосипед на водородном приводе от голландской студии дизайна MOM и австралийского стартапа LAVO. Еще один – домашние решения для зарядки электромобилей на основе водородного топлива от американского стартапа ElektrikGreen.Интернет энергииИнтернет вещей (IoT) связан с производством и распределением энергии. В его основе лежит идея децентрализации энергии – тяга к более устойчивой инфраструктуре, где энергия используется как можно скорее и ближе к месту выработки.Новая концепция энергетической инфраструктуры предполагает значительный уровень автоматизации для управления новыми технологическими платформами, а также более современную финансовую структуру рынков для облегчения торговли и распределения энергии. Ключевую роль здесь сыграет искусственный интеллект – как и другие технологические новшества (например, блокчейн), которые обеспечат прозрачную и безопасную документацию сделок и платежей. Как и Интернет вещей, Интернет энергии включает в себя область граничных вычислений и облачную архитектуру, а датчики и сканеры обрабатывают информацию как вблизи источника (то есть в точке, где электроэнергия непосредственно вырабатывается или используется), так и через удаленные центры данных. Этот технологический уровень позволит коммунальщикам принимать решения в режиме реального времени и заранее планировать необходимое обслуживание – эффективность повысится, качество обслуживания улучшится, а клиенты будут довольны.Передовые разработки в сфере возобновляемых источников энергииТехнология производства возобновляемой энергии постоянно совершенствуется благодаря запросу на экономию, эффективность и безопасность. В 2022 году мы увидим новые технологические достижения – более мощные и адаптируемые фотоэлектрические панели для выработки солнечной энергии, и лопасти турбин для гидроэнергетики и ветроэнергетики. Например, в лопастях от американского стартапа Helicoid используются структурные волокна новой конструкции, более прочные и устойчивые к повреждениям, которым не страшна ни эрозия, ни структурная усталость. Это повышает эффективность: сокращается время простоя, поскольку замена и ремонт требуются реже.В области солнечной энергетики компании вроде голландского стартапа Lusoco проектируют новые фотоэлектрические панели с использованием различных отражающих и преломляющих материалов (в том числе флуоресцентных чернил) – ускоряется процесс поглощения энергии. Панели становятся легче, дешевле и менее энергоемки в производстве и установке. Также разрабатываются новые материалы, более эффективно преобразующие энергию. Например, слитки монокристаллического кремния от Norwegian Crystals производятся с помощью гидроэнергетического процесса со сверхнизким уровнем выбросов углерода. В 2022 году совершенствование инженерных процессов станет на широкую ногу – это повысит эффективность и надежность возобновляемой энергетики.БиоэнергетикаИз биомассы или биотоплива можно получить гораздо больше потребительской энергии, чем сегодня, и в последние годы мы наблюдаем мощные попытки раскрыть ее потенциал. Для создания более эффективных видов топлива из биологических материалов (например, древесины, сельскохозяйственных культур вроде сахарного тростника или даже отходов) используются термические, химические и биологические процессы – вплоть до ферментации для производства биоэтанола и биодизеля.Хотя классификация возобновляемых источников несколько противоречива, Международное энергетическое агентство прогнозирует, что к 2023 году на биоэнергетику будет приходиться 30% производства возобновляемой энергии. Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) считает, что это гарантирует, что глобальное потепление в течение века не превысит 1,5 градуса цельсия.В 2022 году проектов, посвященных новым методам преобразования биологического вещества в энергию, а также ее практическому применению, прибавится. Так, пивоварня Heineken планирует запитать свое производство в камбоджийской столице Пномпене отходами рисовой шелухи с местных ферм. В рамках проекта Группы действий по Балтийскому морю сточные воды с грузовых судов превратятся в биогазовое топливо для транспортной отрасли. А французский стартап BeFC создал бумажные биотопливные элементы, которые преобразуют глюкозу и кислород в электричество для создания новых видов нетоксичных, подлежащих переработке и экологически чистых батарей для устройств с низким энергопотреблением – например, датчиков и передатчиков Интернета вещей.

Ухудшение экологии и истощение природных ресурсов заставляет задумываться о том, как получать электричество и тепло из возобновляемых источников.

В этой статье рассказываем, как работает альтернативная энергия и почему многие страны делают выбор в её пользу.

Что такое альтернативная энергия?

Энергия бывает возобновляемой (альтернативной) и невозобновляемой (традиционной).

Невозобновляемые источники – это нефть, природный газ и уголь. Им ищут замену, потому что они могут закончиться. Ещё их использование связано с выбросом углекислого газа, парниковым эффектом и глобальным потеплением.

Человечество получает энергию, в основном за счёт сжигания ископаемого топлива и работы атомных электростанций. Альтернативная энергетика – это методы, которые отдают энергию более экологичным способом и приносят меньше вреда. Она нужна не только для промышленных целей, но и в простых домах для отопления, горячей воды, освещения, работы электроники.

Ресурсы возобновляемой энергии

Солнечный свет
Водные потоки
Ветер
Приливы
Биотопливо (топливо из растительного или животного сырья)
Геотермальная теплота (недра Земли)

Альтернативные виды энергии

1. Солнечная энергия

Один из самых мощных видов альтернативных источников энергии. Чаще всего её преобразуют в электричество солнечными батареями. Всей планете на целый год хватит энергии, которую солнце посылает на Землю за день. Впрочем, от общего объёма годовая выработка электроэнергии на солнечных электростанциях не превышает 2%.

Солнечное электричество распространено там, где оно дешевле обычного: отдалённые обитаемые острова и фермерские участки, космические и морские станции. В тёплых странах с высокими тарифами на электроэнергию, оно может покрывать нужны обычного дома. Например, в Израиле 80% воды нагревается солнечной энергией.

Батареи также устанавливают на беспилотные автомобили, самолёты, дирижабли, поезда Hyperloop .

2. Ветроэнергетика

Запасов энергии ветра в 100 раз больше запасов энергии всех рек на планете. Ветровые станции помогают преобразовывать ветер в электрическую, тепловую и механическую энергию. Главное оборудование – ветрогенераторы (для образования электричества) и ветровые мельницы (для механической энергии).

Этот вид возобновляемой энергии хорошо развит – особенно в Дании, Португалии, Испании, Ирландии и Германии. К началу 2016 года мощность всех ветрогенераторов обогнала суммарную установленную мощность атомной энергетики.

Недостаток в том, что её нельзя контролировать (сила ветра непостоянна). Ещё ветроустановки могут вызывать радиопомехи и влиять на климат, потому что забирают часть кинетической энергии ветра – правда, учёные пока не знают хорошо это или плохо.

3. Гидроэнергия

Чтобы преобразовать движение воды в электричество нужны гидроэлектростанции (ГЭС) с плотинами и водохранилищами. Их ставят на реках с сильным потоком, которые не пересыхают. Плотины строят для того, чтобы добиться определённого напора воды – он заставляет двигаться лопасти гидротурбины, а она приводит в действие электрогенераторы.

Строить ГЭС дороже и сложнее относительно обычных электростанций, но цена электричества (на российских ГЭС) в два раза ниже. Турбины могут работать в разных режимах мощности и контролировать выработку электричества.

4. Волновая энергетика

Есть много способов генерации электричества из волн, но эффективно работают только три. Они различаются по типу установок на воде. Это камеры, нижняя часть которых погружена в воду, поплавки или установки с искусственным атоллом.

Такие волновые электростанции передают кинетическую энергию морских или океанических волн по кабелю на сушу, где она на специальных станциях преобразуется в электричество.

Этот вид используется мало – 1% от всего производства электроэнергии в мире. Системы тоже дорогие и для них нужен удобный выход к воде, который есть не у каждой страны.

5. Энергия приливов и отливов

Эту энергию берут от естественного подъёма и спада уровня воды. Электростанции ставят только вдоль берега, а перепад воды должен быть не меньше 5 метров. Для генерации электричества строят приливные станции, дамбы и турбины.

Приливы и отливы хорошо изучены, поэтому этот источник более предсказуем относительно других. Но освоение технологий было медленным и их доля в глобальном производстве мала. Кроме того, приливные циклы не всегда соответствуют норме потребления электричества.

6. Энергия температурного градиента (гидротермальная энергия)

Морская вода имеет неодинаковую температуру на поверхности и в глубине океана. Используя эту разницу, получают электроэнергию.

Первая установка, которая даёт электричество за счёт температуры океана была сделана ещё в 1930 году. Сейчас есть океанические электростанции закрытого, открытого и комбинированного типа в США и Японии.

7. Энергия жидкостной диффузии

Это новый вид альтернативного источника энергии. Осмотическая электростанция, установленная в устье реки, контролирует смешение солёной и пресной воды и извлекает энергию из энтропии жидкостей.

Выравнивание концентрации солей даёт избыточное давление, которое запускает вращение гидротурбины. Пока есть только одна такая энергетическая установка в Норвегии.

8. Геотермальная энергия

Геотермальные станции берут внутреннюю энергию Земли – горячую воду и пар. Их ставят в вулканических районах, где вода у поверхности или добраться до неё можно пробурив скважину (от 3 до 10 км.).

Извлекаемая вода отапливает здания напрямую или через теплообменный блок. Ещё её перерабатывают в электричество, когда горячий пар вращает турбину, соединённую с электрогенератором.

Недостатки: цена, угроза температуре Земли, выбросы углекислого газа и сероводорода.

Больше всего геотермальных станций в США, Филиппинах, Индонезии, Мексике и Исландии.

9. Биотопливо

Биоэнергетика получает электричество и тепло из топлива первого, второго и третьего поколений.

Первое поколение – твёрдое, жидкое и газообразное биотопливо (газ от переработки отходов). Например, дрова, биодизель и метан.

Второе поколение – топливо, полученное из биомассы (остатков растительного или животного материала, или специально выращенных культур).

Третье поколение – биотопливо из водорослей.

Биотопливо первого поколения легко получить. Сельские жители ставят биогазовые установки, где биомасса бродит под нужной температурой.

Самый традиционный способ и древнейшее топливо – дрова. Сейчас для их производства сажают энергетические леса из быстрорастущих деревьев, тополя или эвкалипта.

Плюсы и минусы альтернативной энергии

Главная перспектива альтернативных источников – существования человечества даже в условиях жёсткого дефицита нефти, газа и угля.

Преимущества:

Доступность – не нужно обладать нефтяными или газовыми месторождениями. Правда, это относится не ко всем видам. Страны без выхода к морю не смогут получать волновую энергию, а геотермальную можно преобразовывать только в вулканических районах.

Экологичность – при образовании тепла и электричества нет вредных выбросов в окружающую среду.

Экономия – полученная энергия имеет низкую себестоимость.

Недостатки и проблемы:

Траты на этапе строительства и обслуживание – оборудование и расходные материалы дорогие. Из-за этого повышается итоговая цена электроэнергии, поэтому она не всегда оправдана экономически. Сейчас главная задача разработчиков снизить себестоимость установок.

Зависимость от внешних факторов: невозможно контролировать силу ветра, уровень приливов, результат переработки солнечной энергии зависит от географии страны.

Низкий КПД и маленькая мощность установок (кроме ГЭС). Вырабатываемая мощность не всегда соответствует уровню потребления.

Влияние на климат. Например, спрос на биотопливо привёл к сокращению посевных площадей для продовольственных культур, а плотины для ГЭС изменили характер рыбных хозяйств.

Возобновляемая энергия в мире

Главный потребитель возобновляемых источников энергии – Евросоюз. В некоторых странах альтернативная энергетика вырабатывает почти 40% от всей электроэнергии. Там уже прижились разные меры поддержки: скидочные тарифы на подключение и возврат денег за покупку оборудования. Не отстают страны Востока и США.

Германия

40% электроэнергии в Германии дают возобновляемые источники. Она лидер по числу ветровых установок, которые генерируют 20,4 % электричества. Оставшаяся доля приходится на гидроэнергетику, биоэнергетику и солнечную энергетику. Немецкое правительство поставило план: вырабатывать 80% энергии за счёт альтернативных источников к 2050 году, но закрывать атомные электростанции пока не хочет.

Исландия

У Исландии очень много горячей воды, потому что она расположилась в зоне вулканической активности. Страна обеспечивает 85% домов отоплением из геотермальных источников и покрывает ими 65% потребностей населения в электроэнергии. Мощность источников настолько велика, что они хотят наладить экспорт энергии в Великобританию.

Швеция

После нефтяного кризиса 1973 года страна стала искать другие источники энергии. Началось всё с ГЭС и АЭС. Из-за атомных станций шведов часто критиковали Greenpeace, но с конца 80-х доля энергии от АЭС не растёт.

Начиная с 90-х Швеция строит оффшорные ветропарки в море. На выбросы предприятиями углерода в атмосферу введён дополнительный налог, а для производителей ветровой, солнечной и биоэнергии есть льготы.

Ещё Швеция активно использует энергию от переработки мусора и даже планирует его закупать у соседних стран, чтобы отказаться от нефти. Некоторые города получают тепло от мусоросжигательных заводов.

Китай

Крупнейшие ветровые ресурсы тоже здесь (три четверти из них поставлены в море). К 2020 году страна планирует выработать при их помощи 210 ГВт.

Ещё тут 2 700 геотермальных источников и делают 63% устройств для преобразования солнечной энергии. Китай занимает третье место в производстве биотоплива на основе этанола.

Альтернативная энергия в России

Разное географическое положение регионов и специфика климатических поясов в России не позволяют развивать эту отрасль равномерно. Нет инвестиций и есть пробелы в законе.

Виды возобновляемой энергии в России

Солнечная энергия

Ветровая энергетика

Гидроэнергетика

Геотермальная энергетика

За счёт обилия вулканов этот вид энергетики распространён на Камчатке. Там 40% потребляемой энергии генерируется на геотермальных источниках. По данным учёных, потенциал Камчатки оценивается в 5000 МВт, а вырабатывается только 80 МВт энергии в год. Ещё геотермальные станции есть на Курилах, Ставропольском и Краснодарском крае.

Биотопливо

Наша страна входит в тройку экспортёров пеллет на европейском рынке. В России есть заводы, создающие из остатков древесины пеллеты и брикеты, которыми топят котлы и печки.

Сельскохозяйственные отходы преобразуют в жидкое топливо и биогаз для дизельных двигателей. А вот свалочный газ не используется вообще, его просто выбрасывают в атмосферу, нанося ущерб окружающей среде.

Компании, которые занимаются возобновляемыми источниками энергии

Рост инвестиций в возобновляемую энергетику и поддержка правительства помогает многим компаниям успешно вести бизнес.

First Solar Inc.

Эта американская компания была образована в 1990 году и стала известной благодаря производству солнечных батарей. Сейчас это крупнейшая фирма, которая продаёт солнечные модули, поставляет оборудование и отвечает за технический сервис.

Vestas Wind Systems A/S

Старейший производитель ветрогенераторов из Дании. Компания основана в 1898 году и на сегодняшний день ей удалось установить более 60 тысяч ветровых турбин в 63 странах. Vestas продаёт отдельные генераторы, комплексные станции и обслуживает устройства.

Atlantica Yield PLC

Эта компания с офисом в Лондоне владеет классическими линиями электропередач, солнечными и ветровыми станциями в Северной Америке, Испании, Алжире, Южной Америке и Южной Африке.

ABB Ltd. Asea Brown Boveri

Шведско-швейцарская компания, известная автомобильными двигателями, генераторами и робототехникой. С 1999 года бренд занимается преобразованием солнечной и ветровой энергии. В 2013 году компания стала мировым лидером в области оборудования фотоэлектрической энергии.

Что такое альтернативные источники энергии

Возобновляемую энергию получают из устойчивых источников, таких как гидроэнергия, энергия ветра, солнечная энергия, геотермальная энергия, биомасса и энергия приливов и отливов. В отличие от ископаемых видов топлива — например, нефти, природного газа, угля и урановой руды, эти источники энергии не истощаются, поэтому их называют возобновляемыми. Только за 2019 год по всему миру установлено объектов возобновляемых источников энергии (ВИЭ) общей мощностью 200 ГВт.

Виды альтернативных источников энергии

1. Солнечная энергия

Солнце — главный источник энергии на Земле, ведь около 173 ПВт (или 173 млн ГВт) солнечной энергии попадает на нашу планету ежегодно, а это более чем в 10 тыс. раз превышает общемировые потребности в энергии. Фотоэлектрические модули на крыше или на открытых территориях преобразуют солнечный свет в электрическую энергию с помощью полупроводников — в основном, кремния. Солнечные коллекторы вырабатывают тепло для отопления и производства горячей воды, а также для кондиционирования воздуха.

Солнечные панели могут вырабатывать энергию и в пасмурную погоду, и даже в снегопад. Для наибольшей эффективности их стоит устанавливать под определенным углом — чем дальше от экватора, тем больше угол установки панелей.

2. Энергия ветра

Использование ветра в качестве движущей силы — давняя традиция. Ветряные мельницы использовались для помола муки, лесопильных работ) и в качестве насосной или водоподъемной станции. Современные ветрогенераторы вырабатывают электроэнергию за счет энергии ветра. Сначала они превращают кинетическую энергию ветра в механическую энергию ротора, а затем в электрическую энергию.

Ветроэнергетика является одной из самых быстроразвивающихся технологий возобновляемой энергетики. По последним данным IRENA, за последние два десятилетия мировые мощности по производству энергии ветра на суше и на море выросли почти в 75 раз — с 7,5 ГВт в 1997 году до примерно 564 ГВт к 2018 году.

3. Энергия воды

Еще в древнем Египте и Римской империи энергия воды использовалась для привода рабочих машин, в том числе мельниц. В средние века водяные мельницы применялись в Европе на лесопильных и целлюлозно-бумажных предприятиях. С конца XIX века энергию воды активно используют для получения электроэнергии.

4. Геотермальная энергия

Геотермальная энергия использует тепло Земли для производства электричества. Температура недр позволяет нагревать верхние слои Земли и подземные водоемы. Извлекают геотермальную энергию грунта с помощью мелких скважин — это не требует больших капиталовложений. Особенно эффективна в регионах, где горячие источники расположены недалеко к поверхности земной коры.

5. Биоэнергетика

Биоэнергетика универсальна. Тепло, электричество и топливо могут производиться из твердой, жидкой и газообразной биомассы. При этом в качестве возобновляемого сырья используются отходы растительного и животного происхождения.

6. Энергия приливов и отливов

Приливы и волны — еще один способ получения энергии. Они заставляют вращаться генератор, который и отвечает за выработку электричества. Таким образом для получения электроэнергии волновые электростанции используют гидродинамическую энергию, то есть энергию, перепад давления и разницу температур у морских волн. Исследования в этой области еще ведутся, но специалисты уже подсчитали — только побережье Европы может ежегодно генерировать энергии в объеме более 280 ТВт·ч, что составляет половину энергопотребления Германии.

Как разные страны мира выполняют планы по энергопереходу

Страны по всему миру поставили себе амбициозные задачи по переходу на возобновляемую энергию. Цели стали частью и Парижского соглашения — к 2030 году решения с нулевым выбросом углерода могут быть конкурентоспособными в секторах, на которые приходится более 70% глобальных выбросов. Сделать это планируется за счет энергетического перехода — процесса замены угольной экономики возобновляемой энергетикой. В 2020 году, несмотря на пандемию и экономическую рецессию, многие города, страны и компании продолжали объявлять или осуществлять планы по декарбонизации.

Ожидается, что в 2021 году Индия внесет самый большой вклад в развитие возобновляемой энергетики. Здесь планируют запустить ряд ветряных и солнечных проектов.

В Евросоюзе также прогнозируется скачок в приросте мощностей в 2021 году. Здесь даже в условиях пандемии не забывают о Green Deal — крупнейшей в истории ЕС коррекции экономического курса. Цель проекта — сформировать в ЕС углеродно-нейтральное пространство к 2030 году. Для этого планируется сократить на 40% объем выбросов парниковых газов от уровня 1990 года и увеличить долю энергии из возобновляемых источников до 32% в общей структуре энергопотребления. Как посчитала Еврокомиссия, достичь этих задач можно будет с помощью ежегодных инвестиций в размере €260 млрд. Доля ВИЭ в энергосистеме ЕС также постоянно растет. Так, около 40% электроэнергии в первом полугодии 2020 года в ЕС было произведено из возобновляемых источников.

Пока же в лидерах инвестиций в развитие возобновляемой энергетики — Китай, США, Япония и Великобритания. С тех пор, как BloombergNEF начал отслеживать эти данные, глобальные инвестиции в ветровую и солнечную энергетику, биотопливо, биомассу и отходы, малую гидроэлектроэнергетику увеличились почти на порядок. В годовом выражении вложения в чистую энергию выросли с $33 млрд до более чем $300 млрд за 20 лет.

Китай за десять лет стал главным производителем оборудования для возобновляемой энергетики. В первую очередь, речь идет о солнечных панелях. Семь из десяти крупнейших мировых производителей солнечных батарей — это китайские компании. В целом развитие технологий удешевило стоимость строительства новых объектов ВИЭ. Это приближает планы Китая стать углеродно нейтральным к 2060 году.

Серьезных шагов в сторону энергоперехода ожидают и от президента США Джо Байдена. Он не только вернул страну в Парижское соглашение, но и заявил о том, что намерен добиться чистых выбросов парниковых газов и перехода на 100% экологичной энергии к 2050 году.

Также к 2050 году планируют использовать только ВИЭ Япония, Южная Корея, Новая Зеландия и Великобритания. Прошедший 2020 год уже стал самым экологичным для энергосистемы Великобритании со времен промышленной революции. Страна целых 67 дней смогла обходиться без угля. От традиционных источников энергии Британия планирует отказаться уже к 2025 году.

Активно развиваются ВИЭ в Испании — по прогнозам, сектор только солнечной энергетики в стране будет расти примерно вдвое быстрее, чем в Германии.

Этот же год выбран временем полного отказа от традиционной энергетики для Австрии, а Саудовская Аравия запланировала к 2030 году получать 50% электроэнергии от ВИЭ.

Геотермальная энергия в Рейкьявике и солнечные батареи для Берлина

Отдельные города по всему миру также стремятся стать климатически нейтральными. По данным CDP, из более чем 570 городов мира, по которым ведется статистика, более 100 получают по крайней мере 70% электроэнергии из возобновляемых источников — энергии воды, геотермальной, солнечной и ветровой энергии.

В списке присутствуют такие города, как Окленд, Найроби, Осло, Сиэтл, Ванкувер, Рейкьявик, Порту, Базель, Богота и другие.

Например, Берлингтон (штат Вермонт, США) уже получает 100% электроэнергии от ветра, солнца, воды и биомассы. Вся электроэнергия Рейкьявика производится за счет гидроэлектростанций и геотермальных источников. К 2040 году весь общественный и личный транспорт столицы должен стать свободным от ископаемого топлива.

100% энергии из возобновляемых источников для швейцарского Базеля обеспечивает собственная энергоснабжающая компания. Большая часть электроэнергии поступает от гидроэнергетики и 10% — от ветра. В мае 2017 года Швейцария проголосовала за постепенный отказ от атомной энергетики в пользу ВИЭ.

Как бизнес формирует положительный имидж, инвестируя в ВИЭ

Так, новые серверы Facebook, а также компания General Motors будут получать энергию от солнечной электростанции. Ее строят в штате Кентукки в рамках масштабной программы Green Invest.

IKEA запланировала производить больше электроэнергии на основе возобновляемых источников, чем она потребляет, к 2030 году. В 14 странах на магазинах размещены 920 тыс. солнечных панелей, а также более 530 ветряных турбин. Ingka, материнская компания IKEA, инвестировала около $2,8 млрд в различные проекты ВИЭ и стала владельцем 1,7 ГВт мощностей. Она также продолжит вкладывать средства в строительство ветропарков и солнечных электростанций.

Химический концерн BASF будет постепенно переходить на возобновляемые источники энергии, а также планирует инвестировать в ветропарки.

Компания Intel получает энергию от ветра, солнца, воды и биомассы. С 2012 года Intel инвестировал $185 млн в 2 000 проектов по энергосбережению, а 100% электроэнергии, потребляемой корпорацией в США и ЕС, поступает из ВИЭ.

Apple также ставит перед собой цель стать углеродно нейтральной. Она приобрела несколько солнечных ферм, обеспечивая устойчивую энергию для своих центров обработки данных. С 2018 года все розничные магазины, офисы и центры обработки данных Apple работают на 100% возобновляемой энергии.

На сегодняшний день среди альтернативных источников энергии Солнце представляется одним из наиболее очевидных и надёжных. Однако самые распространённые варианты его использования - солнечные батареи - остаются довольно дорогостоящими в производстве, поэтому специалисты продолжают совершенствовать системы подобного рода действия.

Одной из наиболее перспективных на этом пути считается концепт SolarWindow. Технология этого проекта такова, что позволяет использовать в качестве панелей солнечных батарей прозрачные пластиковые стёкла, которые вполне реально установить фактически на любое окно. Среди явных достоинств этого концепта выделяют высокую эффективность, приемлемую цену производства таких панелей, а также возможность установить их там, где не получится поставить традиционные батареи.

2. Солнечная батарея Betaray

Параллельно с новыми концептами использования солнечной энергии учёные активно занимаются разработкой более совершенных батарей. Наиболее любопытной и перспективной в этом направлении можно считать установку для аккумулирования солнечного света под названием Betaray. Её также называют концентратором или сферическим генератором.

Betaray имеет весьма оригинальную конструкцию - по сути, представляет собой сферу, заполненную жидкостью и обтянутую улавливающими тепло панелями, которая расположена на подставке. Несмотря на то, что её производство трудно назвать дешевым, в сравнении с теми же вышеупомянутыми оконными панелями, однако эффективность концентратора действительно поражает: так, она способна вырабатывать в четыре раза больше энергии, чем стандартные солнечные батареи.

3. Геотермальные станции

4. Ветряная электростанция в виде надувной турбины

Ветряные электростанции уже активно строятся по всему миру, однако учёные решили не останавливаться на достигнутом и выйти на новый уровень создания подобных установок. И для одного такого концепта разработчики обратились к опыту авиации. Их надувная турбина, которая наполняется гелием, по внешнему виду очень напоминает самолётную.

А принцип её работы состоит в том, чтобы, поднявшись на высоту до 600 метров, где потоки ветра постоянны и довольно сильные, генерировать энергию прямо с воздуха. Среди плюсов подобного концепта можно выделись низкую себестоимость, быструю окупаемость по энергии и устойчивость к любой непогоде.

5. Биотопливо

Ещё один очень перспективным источником энергии считается биотопливо. Его неоспоримым достоинством является тот факт, что его можно буквально вырастить на полях, а всё потому, что генерирования энергии необходимы растительные масла, причём подойдут для этого в том числе наиболее распространённые культуры – например, соя или кукуруза.

Однако наиболее многообещающими в качестве альтернативного источника энергии считаются, как ни странно, водоросли. Причин этому, как минимум, две: во-первых, именно водные растения отдают намного больше ресурсов, чем наземные. А во-вторых, их легко можно подвергнуть вторичной обработке, если их отходы использовать в качестве удобрений.

6. Радиоактивный торий

Справедливости ради, следует отметить, что в ядерных реакторах торий уже давно используется, но на сегодняшний день он в энергетике, что называется, на вторых ролях, так как его применение более трудоёмкое, чем урана. И всё-таки, специалисты не собираются бросать разработки по торию, ведь согласно данным геологических разведок, мировые запасы этого элемента в земной коре превышают запасы урана в 3-4 раза, так что перспективность этого потенциального источника энергии очевидна.

7. Энергия приливов

На сегодняшний день генератор Oyster не просто завершён и был испытан, но и успешно эксплуатируется. Так, две волновые установки были запущены в Шотландии, и их работы достаточно для обеспечения энергией 80 жилых домов. Поэтому у проекта есть все шансы развиваться и питать энергией сооружения по всему миру.

8. Международный экспериментальный термоядерный реактор

При всех недостатках, которые могут возникнуть при работе с атомными станциями, они продолжают оставаться одними из наиболее мощных источников энергии, доступных на сегодняшний день человечеству. Поэтому нет ничего удивительного в том, что это направление также продолжают разрабатывать. И, пожалуй, самым перспективным подобным концептом можно считать проект ITER, которым занимаются специалисты стран ЕС, РФ, США, КНР, Южной Кореи, Японии и Казахстана.

Разработка представляет собой создание международного экспериментального термоядерного реактора, который должен будет наглядно продемонстрировать возможности коммерческого использования термоядерной реакции синтеза. Этот проект задумали давно - ещё в восьмидесятых годах прошлого столетия, однако только 11 лет назад было начато строительство объекта. Непосредственно реактор стали собирать только в прошлом году, а закончить планируют примерно через пять лет.

9. Генератор микроволн

Весьма амбициозный проект двигателя под названием EmDrive некоторое время назад представил британский инженер Роберт Шоер. Причём он настолько поражающий воображение, что многие учёные вообще не верят в его работоспособность. А всё потому, что разработка Шоера фактически опровергает, как минимум, третий закон Ньютона.

Первоначально инженер предлагал применять своё изобретение как альтернативу для привычного топлива космических аппаратов и искусственных спутников. Принцип его работы заключается в использовании резонирующих микроволн, которые гипотетически должны создавать мощную реактивную тягу. Пока что даже проведённые испытания в NASA не дали конкретного ответа на вопрос - а работает ли этот двигатель. Но если концепт Шоера окажется не шарлатанством, а реальным источником энергии, то это совершит революцию во всей физике.

10. Вирусы

Столь необыкновенный альтернативный источник энергии не так давно представили учёные из Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли. Произошло это так: специалисты обнаружили вирус, который способен генерировать электроэнергию за счёт деформации модифицированных материалов. Такие уникальные свойства были замечены у безвредных вирусов-бактериофагов M13. Разработка этой технологии продолжается, однако уже сегодня её успешно используют для питания экранов ноутбуков и смартфонов.

Автодвигатели - не менее важная вещь, и порой их производят настолько эффективными, что они входят в историю

Читайте также: