Что такое зеленая энергетика кратко
Обновлено: 04.07.2024
Энергетическая проблема сегодня является одной из самых актуальных для всего человечества. Традиционные источники, такие как нефть, газ и прочие ископаемые, постепенно теряют свою актуальность, становятся более дорогими и, конечно же, наносят огромный вред окружающей среде. Именно поэтому всевозможные солнечные батареи, ветровые и гидроэлектростанции, а также биореакторы становятся столь популярными сегодня. Все они относятся к альтернативным или зеленым источникам энергии, о которых и пойдет речь ниже.
Основные понятия
Зеленую энергию также называют возобновляемой или регенеративной. Ее источники по историческим меркам считаются неисчерпаемыми. Суть указанного метода заключается в получении энергии из постоянно происходящих в природе процессов с последующим применением ее в технической сфере.
Тенденции развития зеленой энергетики вполне можно назвать обнадеживающими. Так в странах Евросоюза в период с 2004 по 2013 годы доля энергии, получаемой из альтернативных источников возросла с 14 до 25%. Важно также отметить, что ведущие мировые корпорации всецело поддерживают переход на возобновляемые источники энергии, вкладывая в эту отрасль огромные суммы. Так компания Apple является крупнейшим владельцем солнечных электростанций, которые обеспечивают работу абсолютно всех ее дата-центров. Известный производитель мебели IKEA планирует уже к 2020 году полностью отказаться от традиционных источников энергии.
Что касается отдельных государств, то наиболее активную позицию в данном вопросе демонстрирует Бразилия. Уже сегодня практически пятая часть общей потребности в автомобильном топливе в этой стране удовлетворяется с помощью биоэтанола, производимого из сахарного тростника.
Ветроэнергетика
В данном случае необходимая для сельского хозяйства и промышленности энергия добывается путем преобразования кинетического потенциала воздушных масс. Для осуществления данного процесса требуется установка специальной ветровой мельницы. Мощность последней напрямую зависит от общей площади лопастей, а также в меньшей мере от высоты конструкции.
Чаще всего описанные агрегаты устанавливаются в прибрежной зоне, которая считается наиболее перспективной в данной сфере. Интересно, что ветряные мельницы практически не требуют обычного топлива для своей работы. Подсчитано, что один генератор мощностью 1 МВт за 20 лет своей работы экономит около 92 тысяч баррелей нефти или порядка 29 тысяч тонн каменного угля.
Гидроэнергетика
Как становится понятно уже из названия, основным источником в данном случае является вода, а точнее, потенциал ее потока. Причем на сегодняшний день это наиболее часто используемый тип зеленой энергии. С одной стороны, строительство гидроэлектростанций является самым дорогостоящим, но с другой окупаются они гораздо быстрее, а себестоимость генерируемой ими энергии существенно ниже по сравнению с ветровой или солнечной.
Еще одним минусом гидроэлектростанций можно назвать тот факт, что при их строительстве приходится затапливать довольно обширные территории. А это, конечно же, влияет, и не всегда благоприятно, на состояние окружающей среды.
Наиболее активно выработкой гидроэнергии занимаются Исландия, Канада и Норвегия. А начиная с 2000-х годов их активно догоняет Китай, правительство которого считает данный вид энергии наиболее перспективным для своей страны.
Следует отметить еще и приливные и волновые станции, в работе которых непосредственное участие также принимает вода. Первые используют тот обстоятельство, что уровень морей и океанов в некоторых местах Земного шара изменяется дважды в сутки. Для извлечения энергии в устье реки устанавливается плотина с вмонтированными в нее гидроагрегатами. Второй тип станций работает за счет переработки потенциала волн, возникающих на поверхности океанов.
Солнечная энергетика
В данном случае происходит превращение электромагнитного излучения в тепло или электричество. Все существующие на сегодняшний день солнечные станции могут работать как по принципу внутреннего фотоэффекта, так и с использованием кинетической энергии пара. Последние еще называют СЭС косвенного действия. Существует несколько их типов, которые отличаются по конструкции:
- Башенные. Строится высокая конструкция, на вершине которой имеется система гелиостатов, концентрирующих солнечный свет.
- Модульные. Состоят из отдельных параболо-цилиндрических зеркальных концентраторов, в фокусе которых имеется приемник. К последним подводится масло, накапливающее тепло, а затем путем испарения передающее ее воде.
- Солнечные пруды. Выглядят как своеобразные бассейны небольшого объема, стенки которых покрыты черным теплопоглощающим материалом. На дно резервуара помещается слой крутого рассола, затем его концентрация постепенно понижается. Сверху же наливается пресная вода. Плюс к этому, в нижней части бассейна имеется теплообменник, наполненный фреоном, аммиаком или другой легкокипящей жидкостью. Последняя переходит в парообразное состояние и передает свою кинетическую энергию турбине.
Интересно заметить, что любая солнечная батарея, использующаяся в быту, относится к СЭС прямого действия. А крупнейшая из них носит название Topaz Solar Farm и расположена в Соединенных Штатах Америки. Ее мощность составляет порядка 550 МВт.
Геотермальная энергия
В данном случае в качестве носителя используется вода, добываемая из горячих источников. Подобные станции считаются гораздо более выгодными в экономическом плане по сравнению с обычным ТЭС. Это объясняется тем, что для их работы нет необходимости дополнительно нагревать воду. Чаще всего геотермальные станции устанавливаются в вулканических районах, где вода нагревается до необходимой температуры на сравнительно небольших глубинах. Наиболее оптимальный вариант – это использование носителя, полученного из гейзера. Но если таковых поблизости нет, приходится прибегать к бурению.
Биоэнергетика
В данном случае энергия, как электрическая, так и тепловая, производится из топлива органического происхождения. Последние разделяют на три поколения. К первому из них относят продукты, получаемые в результате переработки отходов. Такой вариант считается наиболее доступном, но и самым неэффективным.
К биотопливу второго поколения относят продукты, полученные путем пиролиза, то есть быстрого превращения массы в жидкость. Последнюю гораздо легче транспортировать, а впоследствии превращать в топливо для автомобилей или электростанций. Источниками описанного сырья могут выступать водоросли, а также некоторые виды культурных растений, таких как кукуруза, сахарный тростник, рапс и прочие.
Критики биоэнергетики заявляют, что из-за высокого спроса на подобное топливо, фермерские хозяйства все чаще отдают предпочтения выращиваю топливных культур.
Преимущества
Основным плюсом абсолютно всех альтернативных источников энергии является их экологичность. Другими словами, во время работы подобных станций не происходит никаких вредных выбросов в окружающую атмосферу. Даже авария на ветряной, солнечной или любой другой альтернативной электростанции приведет только к материальным потерям ее владельцев, но не станет причиной глобального экологического бедствия, как это может случиться, к примеру, с АЭС.
Также следует отметить, что установка большинства типов станций не вредит окружающему ландшафту. Если говорить о ветровых ЭС, то они занимают минимальные площади и даже могут сочетаться с некоторым другими видами хозяйственной деятельности.
Еще один неоспоримый плюс альтернативных источников энергии – их неисчерпаемость. То есть, установка любой станции будет гарантированно обеспечивать необходимым количеством электроэнергии тут или иную территорию в течение неограниченного времени.
Также существует возможность установки станции малой мощности. Она может обеспечивать энергией небольшие поселки или даже частные хозяйства.
Необходимость максимального внедрения "зелёной энергетики", или энергогенерации на основе возобновляемых источников энергии (ВИЭ), наряду с повесткой "Великой перезагрузки", стала одной из догм энергетической политики глобальных элит. О ней не перестают говорить такие "отцы" "Великой перезагрузки", как директор ВЭФ Клаус Шваб и наследник британского престола принц Чарльз. Не отстают от них и сошки помельче. И преследуют этим вполне конкретные и отнюдь не филантропические цели.
"Процент от процента" – какова доля человечества в парниковом эффекте
Тема экологии и "глобального потепления" не сходит с первых полос газет и из новостных выпусков телеканалов – кому-то очень важно убедить всех в том, что нужно отказаться от недорогих и проверенных способов получения энергии в пользу дорогих и низкоэффективных "зелёных" способов генерации. Причём проверенные временем гидроэлектростанции (ГЭС) в этот новомодный мейнстрим не попадают – речь только о солнечных и ветроэлектростанциях.
Два из пяти пунктов плана принца Уэльского Чарльза в рамках "Великой перезагрузки" посвящены отказу от нефти и развитию "зелёной энергетики":
Переход к экономике без использования нефти на глобальном уровне;
Необходимость изменения структуры баланса инвестиций. Следует увеличить долю "зелёных инвестиций" и создать рабочие места в области "зелёной энергии", циклической экономики и биоэкономики, развивать экотуризм и "зелёные" публичные инфраструктуры.
Что же так озаботило мировые элиты в привычных способах получения энергии? Ведь в реальности история с "парниковыми газами" и "глобальным потеплением" не проходит проверки научными методами и является "отвлечением на негодный объект". И вот почему.
Человечество в ходе своей хозяйственной деятельности выбрасывает, по разным оценкам, от 33 до 50 млрд тонн углекислого газа. Это лишь 10% в производстве всего планетарного СO2. По мнению фронтменов глобальных элит, "человеческие" 10% мирового СО2 настолько опаснее для мирового климата, чем 450–550 млрд тонн, выделяющиеся каждый год Мировым океаном и при гниении растений на суше, что они предлагают отказаться от основы энергетики всего мира – тепловых электростанций, а также обложить всех производителей промышленной продукции и животноводства "климатическим" налогом. Но ещё труднее объяснить, почему СО2, составляющий, по разным оценкам, лишь от 5% до 26% в парниковом эффекте, оказывается более опасен для климата планеты, чем находящийся в атмосфере водяной пар, дающий более 70% парникового эффекта. То есть речь идёт о влиянии доли в проценты от процентов, каких-то десятитысячных или тысячных, но этому придаётся значение самого главного фактора.
Почему замёрз Техас. И не раз
Давайте рассмотрим применение "зелёной энергетики" в промышленно развитом регионе на примере штата Техас в США, где доля солнечной и ветровой генерации достигла 20% энергобаланса.
Устойчивость и надёжность энергосистемы проверяется во время пиковых нагрузок при общих неблагоприятных условиях. Какие условия могут быть неблагоприятны для ветровой генерации? Прежде всего, отсутствие ветра, либо, в зимних условиях – обмерзание лопастей ветрогенераторов. А какие условия неблагоприятны для солнечной генерации? Прежде всего – ночь, облачность, а для зимних условий ещё и снежный покров на солнечных батареях. Могут сложиться такие условия? Как показала практика – могут! Даже в южном солнечном Техасе.
Американцы умудрились получить локдаун не только этой зимой, во время рекордных холодов и снегопадов, но и летом 2019 года – в жару и ясную солнечную погоду. Да-да, не удивляйтесь, 12 августа 2019 года во время сильной жары при слабом ветре энергосистема штата Техас не справилась с резко выросшей из-за массового включения кондиционеров нагрузкой и произошли массовые отключения потребителей от энергоснабжения, а цена одного киловатта превысила 6 долларов США! 6 долларов за 1 киловатт! Для сравнения, цена в 5 рублей за киловатт в Подмосковье считается высокой.
В феврале 2021 года в Техасе случился новый локдаун – опыт 2019 года ничему не научил ни власти, ни энергокомпании. Из-за обледенения лопастей ветрогенераторов и снежного покрова на солнечных панелях вся "зелёная энергетика" штата вышла из строя. В тот самый момент, когда население больше всего нуждалось в стабильном и надёжном электроснабжении для отопления своих домов. Нештатная ситуация в энергетике штата началась ещё 10 февраля, тогда же резко подорожала электроэнергия, но пика ситуация достигла 16 февраля, когда из-за нехватки газа стали останавливаться дублирующие тепловые электростанции. И цена киловатта достигла тогда 9 долларов США.
Маловато соломки подстелили
Да, дублирующие тепловые электростанции (ТЭС) необходимы в энергосистеме с высокой долей нестабильной и ненадёжной "зелёной энергетики" для балансировки энергогенерации: когда нет ветра, они своей мощностью компенсируют "выпадение" мощности ветрогенераторов, а в ночное время – неработающие солнечные электростанции. Только адепты "зелёной энергетики" никогда не говорят об этих балансирующих тепловых мощностях, так как иначе картина "прекрасного безуглеродного будущего" просто рушится. А поскольку тепловые мощности в штате являются балансирующими, для них не предусмотрено больших запасов газа, и когда энергосистема штата столкнулась с необходимостью в течение недели непрерывно компенсировать "выпавшие" "зелёные" мощности, газа для ТЭС просто не хватило, и случилась катастрофа.
Раньше таких катастрофических ситуаций не возникало: в штате было достаточно угольных ТЭС, которые к нашим дням оказались выдавлены с энергорынка государственными дотациям на "зелёную энергетику". Ведь без дотаций от государства ветро- и солнечные электростанции конкурировать с традиционными ТЭС и АЭС не в состоянии. Это означает, что каждый киловатт "зелёной энергетики" оплачен из кармана налогоплательщиков по тарифу, кратно превышающему тарифы ТЭС и АЭС.
Кроме того, при расчёте себестоимости "зелёного киловатта" необходимо учитывать стоимость постройки и эксплуатации тех самых балансирующих мощностей ТЭС. Альтернативой балансирующих ТЭС в "зелёной энергетике" могут быть гигантские и в несколько раз более дорогие аккумуляторные батареи, но это настолько дорого, что США предпочли постройку "грязных" газовых ТЭС, выделяющих СО2. А если учесть, что срок жизни аккумуляторов не более пяти лет, то проблемы их последующей переработки и утилизации заставят забыть о "зелёном киловатте" навсегда.
Балансирующие ТЭС способны генерировать необходимые мощности сами по себе – без ветро- и солнечных станций, таким образом, вся "зелёная генерация" становится ненужным балластом на шее у традиционной энергетики. При таком подходе становится ясно, что ветро- и солнечные электростанции не окупятся никогда, и это сугубо идеологические проекты глобалистов.
"Зелёная энергетика" – дорога к вымиранию человечества
В головах представителей глобальных элит давно и прочно поселились мысли о сокращении человечества до 1 миллиарда человек и установлении тотальной диктатуры корпораций. Естественно, само человечество сокращаться не хочет – вы же сами добровольно не станете лезть в петлю ради исполнения желаний такого милого человека, как Билл Гейтс? Поэтому вопрос отсечения человечества от благ цивилизации, к которым относятся комфортные условия жизни, социальные блага и транспортная доступность, возможные только при наличии недорогих и доступных энергоносителей, становится для глобалистов предельно актуальным.
"Зелёная энергетика" и пропаганда "угрозы глобального потепления" – это и есть средства отсечения населения развитых стран от дешёвых и доступных благ цивилизации. Без угля и газа будет невозможно существование современного мегаполиса в умеренных широтах, а уголь и газ – это выделение ненавистного глобалистам СО2, из-за которого якобы наступит "глобальное потепление", и неважно, что наступает период снижения солнечной активности, чреватый. глобальным похолоданием.
В условиях доминирования "зелёной энергетики" вымирание миллиардов людей практически гарантировано из-за дороговизны и недоступности ресурсов, пищи и социальных благ. "Зелёная" экономика не сможет прокормить столько населения.
Одиозный бизнесмен и глобалист Билл Гейтс в своей недавно вышедшей книге "Как избежать климатической катастрофы" предлагает лишить человечество естественных источников животного белка – свинины и говядины, так как животные тоже выделяют СО2, а это. совсем нельзя. В качестве альтернативы Билл Гейтс предлагает "плебсу", недостойному настоящего мяса, растительный белок из сои и рапса, а животный – из молотых мучных червей.
"Счастье" глобальной нищеты
Но как же глобалисты смогут заставить нормального человека отказаться от куска хорошо приготовленного мяса и есть растительный суррогат? Нищетой! В планах директора ВЭФ Клауса Шваба присутствует намерение сделать нищету тотальной, а голод – обыденным явлением даже в развитых странах. Ещё осенью 2020 года он предупреждал о возможности голода уже в перспективе самого ближайшего времени, возможно, нескольких месяцев:
Всемирный экономический форум работает с администрацией Байдена, чтобы гарантировать, что большинство людей переживут грядущую нехватку продовольствия. Граждане, которые имеют документы о сделанных прививках, будут регулярно получать пакеты белковых продуктов растительного происхождения.
Для этого и нужны "ковидные локдауны" в странах Западной Европы.
Спасибо. Не надо.
Подписывайтесь на канал "Царьград" в Яндекс.Дзен
и первыми узнавайте о главных новостях и важнейших событиях дня.
Зеленая энергия – это любой вид энергии, который вырабатывается из природных ресурсов, таких как солнечный свет, ветер или вода. Часто это происходит из возобновляемых источников энергии, хотя есть некоторые различия между возобновляемой и зеленой энергией, которые мы рассмотрим ниже.
Ключ к этим энергетическим ресурсам заключается в том, что они не наносят вред окружающей среде из-за таких факторов, как выбросы парниковых газов в атмосферу.
Как работает зеленая энергия?
В качестве источника энергии зеленая энергия часто исходит из технологий возобновляемых источников энергии, таких как солнечная энергия, энергия ветра, геотермальная энергия, биомасса и гидроэлектроэнергия. Каждая из этих технологий работает по-разному, будь то получение энергии от солнца, как солнечные панели, или использование ветряных турбин или потока воды для выработки энергии.
Для чего это нужна зеленая энергия?
Чтобы считаться зеленой энергией, ресурс не может производить загрязнение, такое как ископаемое топливо. Это означает, что не все источники, используемые в возобновляемой энергетике, являются экологически чистыми. Например, выработка электроэнергии, сжигающая органические материалы из устойчивых лесов, может быть возобновляемой, но не обязательно экологически чистой из-за CO2, образующегося в процессе сжигания.
Источники зеленой энергии обычно пополняются естественным образом, в отличие от источников ископаемого топлива, таких как природный газ или уголь, на восстановление которых могут уйти миллионы лет. Зеленые источники также часто избегают операций по добыче или бурению, которые могут нанести ущерб экосистемам.
Типы зеленой энергии.
Основными источниками являются энергия ветра, солнечная энергия и гидроэлектроэнергия (включая энергию приливов и отливов, в которой используется энергия океана, получаемая из морских приливов). Солнечная и ветровая энергия может производиться в небольших масштабах в домах людей или, альтернативно, они могут вырабатываться в более крупных промышленных масштабах.
Шесть наиболее распространенных форм зеленой энергии:
1. Солнечная энергия.
Этот распространенный возобновляемый источник зеленой энергии обычно производится с использованием фотоэлементов, которые улавливают солнечный свет и превращают его в электричество. Солнечная энергия также используется для обогрева зданий и горячего водоснабжения, а также для приготовления пищи и освещения. Солнечная энергия теперь стала достаточно доступной для использования в домашних целях, включая освещение сада, хотя она также используется в более крупных масштабах для питания целых кварталов.
2. Ветроэнергетика.
Ветровая энергия, особенно подходящая для морских и высокогорных объектов, использует энергию воздушного потока по всему миру, чтобы раскручивать турбины, которые затем вырабатывают электроэнергию.
3. Гидроэнергетика.
Этот вид зеленой энергии, также известный как гидроэлектростанция, использует потоки воды в реках, ручьях, плотинах или других местах для производства энергии. Гидроэнергетика может работать даже в небольших масштабах, используя поток воды по трубам в доме, или может поступать от испарения, дождя или приливов в океанах.
4. Геотермальная энергия.
Этот вид зеленой энергии использует тепловую энергию, которая хранится прямо под земной корой. Хотя для доступа к этому ресурсу требуется бурение, что ставит под сомнение воздействие на окружающую среду. Геотермальная энергия использовалась для купания в горячих источниках в течение тысяч лет, и этот же ресурс можно использовать для пара, который вращает турбины и генерирует электричество.
5. Биомасса.
6. Биотопливо.
Вместо сжигания биомассы, как упоминалось выше, эти органические материалы можно преобразовать в топливо, такое как этанол и биодизель. В 2010 году на биотопливо было поставлено всего 2,7% мирового топлива для транспорта, а к 2050 году его мощность, по оценкам экспертов, сможет удовлетворить более 25% мирового спроса на топливо для транспорта.
Почему зеленая энергетика так важна.
Зеленая энергия важна для окружающей среды, поскольку она заменяет негативное воздействие ископаемого топлива более экологически чистыми альтернативами. Зеленая энергия, получаемая из природных ресурсов, также часто является возобновляемой и чистой, что означает, что они не выделяют парниковых газов или выделяют их в небольшом количестве и часто легко доступны.
Даже если принять во внимание полный жизненный цикл источников зеленой энергии, они выделяют гораздо меньше парниковых газов, чем ископаемое топливо, а также мало или низкие уровни загрязнителей воздуха. Это не только хорошо для планеты, но также лучше для здоровья людей и животных, которым приходится дышать воздухом.
Зеленая энергия также может привести к стабильным ценам на энергоносители, поскольку эти источники часто производятся на местном уровне и не так сильно подвержены влиянию геополитического кризиса, скачков цен или сбоев в цепочке поставок. Экономические выгоды также включают создание рабочих мест при строительстве объектов, которые часто обслуживают сообщества, в которых работают рабочие. В 2019 году в мире возобновляемой энергетики было создано 11 миллионов рабочих мест, и это число будет расти по мере того, как мы стремимся достичь таких целей, как чистый ноль.
Из-за местного характера производства энергии за счет таких источников, как солнечная и ветровая энергия, энергетическая инфраструктура является более гибкой и менее зависимой от централизованных источников, которые могут привести к сбоям, а также менее устойчивы к изменению климата, связанному с погодой.
Зеленая энергия также представляет собой недорогое решение для удовлетворения энергетических потребностей многих частей мира. Ситуация будет только улучшаться по мере дальнейшего снижения затрат, что еще больше повысит доступность зеленой энергии, особенно в развивающихся странах.
Примеры использования зеленой энергии.
Сегодня существует множество примеров использования зеленой энергии – от производства энергии до теплового отопления зданий, внедорожников и транспорта. Многие отрасли промышленности исследуют зеленые решения и вот несколько примеров:
1. Отопление и охлаждение в зданиях.
Зеленые энергетические решения используются для зданий, начиная от больших офисных зданий и заканчивая домами людей. К ним относятся солнечные водонагреватели, котлы на биомассе и прямое тепло от геотермальных источников, а также системы охлаждения, работающие на возобновляемых источниках.
2. Промышленные процессы.
Возобновляемое тепло для промышленных процессов может быть запущено с использованием биомассы или возобновляемой электроэнергии. Водород в настоящее время является крупным поставщиком возобновляемой энергии для цементной, черной, стальной и химической промышленности.
3. Транспорт.
Устойчивое биотопливо и возобновляемая электроэнергия все шире используются для транспортировки во многих отраслях промышленности. Автомобильная промышленность является очевидным примером того, как электрификация продвигается вперед, чтобы заменить ископаемое топливо, но аэрокосмическая промышленность и строительство – это другие области, которые активно исследуют электрификацию.
Может ли зеленая энергия заменить нефть и газ?
Зеленая энергетика способна заменить ископаемое топливо в будущем, однако для достижения этой цели может потребоваться различное производство с использованием различных средств. Геотермальная энергия, например, особенно эффективна в тех местах, где этот ресурс легко использовать, в то время как энергия ветра или солнечная энергия могут лучше подходить для других географических мест.
Однако, объединяя многочисленные зеленые источники энергии для удовлетворения наших потребностей, а также с учетом достижений в области производства и разработки этих ресурсов, есть все основания полагать, что ископаемое топливо может быть постепенно выведено из употребления.
Мы все еще находимся на расстоянии нескольких лет от этого события, но факт остается фактом: это необходимо для уменьшения изменения климата, улучшения состояния окружающей среды и перехода к более устойчивому будущему.
Насколько выгодна зеленая энергия?
Понимание экономической жизнеспособности зеленой энергии требует сравнения с ископаемым топливом. Дело в том, что по мере того, как легкодоступные ископаемые ресурсы начинают иссякать, стоимость этого типа энергии будет только расти из-за дефицита.
В результате зеленая энергия может стать не только экономически жизнеспособной, но и предпочтительным вариантом.
Какой тип энергии эффективнее?
Эффективность зеленой энергии немного зависит от местоположения, так как при наличии подходящих условий, таких как частый и сильный солнечный свет, легко создать быстрое и эффективное энергетическое решение.
Однако, чтобы по-настоящему сравнить различные виды энергии, необходимо проанализировать полный жизненный цикл источника энергии. Это включает в себя оценку энергии, используемой для создания ресурса зеленой энергии, определение того, сколько энергии может быть преобразовано в электричество, и любую очистку окружающей среды, которая потребовалась для создания энергетического решения.
В настоящее время ветряные электростанции считаются наиболее эффективным источником зеленой энергии, поскольку они требуют меньше переработки и обработки, чем, например, производство солнечных панелей. Достижения в области технологии и тестирования композитов помогли увеличить срок службы и, следовательно, польза ветряных турбин очевидна. Однако то же самое можно сказать и о солнечных батареях, которые также активно развиваются.
Решения в области зеленой энергии также имеют то преимущество, что не требуют значительных дополнительных затрат энергии после того, как они были построены, поскольку они, как правило, используют легко возобновляемые источники энергии, такие как ветер.
Фактически, общий КПД используемой энергии для угля составляет всего 29% от его первоначальной энергетической ценности, в то время как энергия ветра обеспечивает возврат на 1164% от первоначальных энергозатрат.
Возобновляемые источники энергии в настоящее время классифицируются по эффективности (хотя это может измениться по мере продолжения разработки):
- Сила ветра.
- Геотермальная.
- Гидроэнергетика.
- Ядерная.
- Солнечная энергия.
Как зеленая энергия поможет окружающей среде?
Зеленая энергия приносит реальную пользу окружающей среде, поскольку энергия поступает из природных ресурсов, таких как солнечный свет, ветер и вода. Эти постоянно пополняемые источники энергии являются прямой противоположностью неустойчивому ископаемому топливу с выбросом углерода, которое использовалось нами более века.
Создание энергии с нулевым углеродным следом – большой шаг к более экологически безопасному будущему. Если мы сможем использовать его для удовлетворения наших энергетических, промышленных и транспортных потребностей, мы сможем значительно снизить наше воздействие на окружающую среду.
Полный гайд по истории возобновляемых источников энергии
Полный гайд по истории возобновляемых источников энергии
Автор текста: Олеся Викулова
Рисовала картинки Полина Ильина
История опубликована 11/08/2021 0 Comments --> 11 минут
Сегодня тема возобновляемых источников энергии (ВИЭ ) интересует не только профессионалов, но и обычных людей. О ней много говорят в новостях, а экологи призывают глав стран в кратчайшие сроки перейти на зелёные технологии, чтобы приостановить климатический кризис. Многие страны, включая Европейский Союз , уже начали реализовывать собственные программы зелёного курса, где ВИЭ играют ключевую роль.
И если на западе, да и во многих других странах этот этап уже пройден, то для России ВИЭ зачастую воспринимается как что-то новое.
Новое или хорошо забытое старое
На самом деле возобновляемая энергетика — самый древний и безопасный способ получения энергии. На протяжении веков возобновляемая энергия была единственным доступным источником энергии для жителей Земли, если не брать мускульную силу самого человека и животных. А вот ископаемые источники энергии взяли верх только во время промышленной революции — всё дело в том, что они просто оказались выгоднее на определённом этапе развития цивилизации. Однако в то время никто не предполагал, что уголь, нефть, а затем и газ нанесут непоправимый урон климату планеты буквально за какую-то сотню лет. Так, ископаемое топливо оказалось бомбой замедленного действия, а проверенное веками ВИЭ — на долгие годы ушло на второй план.
Чтобы разобраться во всех тонкостях темы возобновляемой энергетики, мы подготовили для вас серию материалов, первый из которых мы посвящаем истории возникновения ВИЭ. В нём обсудим историю трёх самых широко упоминаемых видов возобновляемой энергетики — солнечной, ветряной и гидроэнергетики, чтобы увидеть, какой огромный путь проделала наша цивилизация в сфере зелёных технологий.
Ветроэнергетика
История ВИЭ — это история больших открытий, начавшихся ещё до начала нашей эры. На протяжении тысячелетий люди искали способы получения энергии новыми способами. Использование человеком ветра берёт своё начало из древности. Давайте вспомним парусные суда Древнего Египта, Греции и других цивилизаций, которые люди использовали ещё 5500 тысяч лет назад. Позже начали появляться мельницы и естественная вентиляция.
Ветряные мельницы веками использовались на Востоке (в Китае, Персии и других странах) и только к X—XII веку перекочевали в Европу, где особое распространение получили на территории современных Нидерландов и ряде других северных стран. В странах с низкими температурами такой способ получения энергии имел серьёзное преимущество перед использованием кинетической энергии воды, которая могла замерзать в зимний период. Мельницы использовали веками без серьёзных модификаций.
Только в 1854 году Дэниел Халладей придумал саморегулирующийся ветряной насос и систему, при которой мельница могла автоматически поворачиваться по направлению ветра. Тогда же деревянные лопасти заменили на металлические.
Поворотным также стал и 1887 год, когда была создана первая в мире ветряная турбина, которую можно было использовать для производства электроэнергии. Шотландский учёный Джеймс Блит использовал её для освещения собственного дома (излишки электроэнергии он даже предлагал жителям своей улицы, но они отказались). Таким образом он стал первым человеком в мире, который автономно обеспечил себя электричеством за счёт энергии ветра. Уже на следующий год первый ветрогенератор появился и в США. Чарльз Браш сконструировал уже более сложный и крупный ветрогенератор, чтобы так же провести электричество в свой дом. Его компания Brush Electric в штате Огайо была продана в 1889 году, а уже в 1892 году объединена с Edison General Electric Company в легендарную компанию General Electric.
В 1891-1895 датский учёный Пол Ля Кур занимался разработкой и усовершенствованием этой технологии представил обществу ветрогенератор, который обеспечивал стабильное напряжение. В дальнейшем он создал прототип электростанции для освещения не одного дома, а уже целой деревни.
В двадцатых годах прошлого века французский учёный Джордж Дарье изобрёл первую вертикальную турбину (в США её запатентовали только в 1931 году). Форма лопастей довольно сильно отличалась от лопастей современных вертикальных турбин. Их ещё называют ортогональными ветрогенераторами.
И уже в 1930-х годах учёные Джо и Марселлус Джейкобс из США открыли первую фабрику по производству и продаже небольших ветряных турбин в Миннеаполлисе — Jacobs Wind (сейчас это самая старая компания в США, которая создаёт оборудование для возобновляемой энергетики). В сельских районах США фермеры использовали их преимущественно для освещения.
Кстати, предшественником современных ветряков часто называют ялтинский ветряной двигатель, который обладал серьёзной мощностью не только для того времени, но и для сегодняшних дней. Более того, его производительность была весьма близка к той, что показывают современные ветрогенераторы.
В 1941 году была запущена первая в мире ветряная турбина мощностью в один мегаватт (в штате Вермонт, США). Конструкция была подключена к местной электросети. К 1957 году та самая компания Jacobs Wind продала уже 30 000 турбин в самые разные уголки планеты. Но поворотным годом в развитии ветряной энергетики стал 1973 год, когда было объявлено нефтяное эмбарго поставщиками нефти, и цены на нефть взлетели вверх. Это вызвало большой интерес к альтернативным источникам энергии. И уже в 1980 году открылась первая в мире ветряная электростанция на 20 турбин (США).
В дальнейшем ветряная энергетика развивалась намного стремительнее. К 1980-м годам США при поддержке Национального научного фонда и Министерства энергетики уже проводили серьёзные исследования в области ветрогенерации. Именно в этот период появились новые технологии в постройке ветрогенераторов, а их единичная мощность достигла мегаваттного класса. Этого удалось добиться, изучая аэродинамику ветряных установок. Тогда стало понятно, что получение энергии с помощью ветра может стать по-настоящему масштабным. И уже в 1991 году открылась первая в мире морская плавучая ветряная электростанция в Дании, а в Великобритании береговая ветряная электростанция.
В 2019 энергетическая компания Equinor получила разрешение на строительство крупнейшей в мире плавучей морской ветряной электростанции в районе Тампена в Северном море. Ожидается, что такая электростанция сможет обеспечить электричеством не менее 4,5 млн домов.
Солнечная энергетика
Если ветроэнергетика скорее модифицировалась и совершенствовалась, то с солнечной энергией дела обстоят иначе. Здесь открытия учёных в течение последних десятилетий кардинально изменили способы использования солнечного света.
Древние люди использовали солнечный свет для нагревания пищи, отопления домов и розжига. В первые века нашей эры — 100-400 годы — стал популярен солнечный нагрев воды. Римский архитектор Ветрувий после поездки в Грецию, где уже строили дома на южную сторону для дополнительного отопления за счёт нагревания стены и всего здания солнечными лучами, решил применить эту идею и в Риме. Так были усовершенствованы римские бани, которые тоже нагревались с помощью солнца.
Сложно оценить, когда человечество подошло к идее использовать солнечную радиацию для получения электрической энергии. Если уходить к самым истокам направления, то стоит вспомнить Александра Беккереля, который ещё в 1839 году изучал влияние света на электролиты. Кстати, для изучения использовались зеркала и линзы. Он сумел с помощью специального раствора (на базе хлорида серебра и кислотного раствора) создать ячейку, которая не просто нагревалась, а производила электрическую энергию.
Первым же, кто открыл солнечные батареи, стал Чарльз Фритц, который в 1883 году создал собственную настольную электростанцию: она работала от небольшой позолочёной селеновой пластинки. И уже через год он установил солнечные батареи на крыше в Нью-Йорке.
В 1916 году химик Ян Чохральский изобрёл метод создания монокристаллов металла. Это стало основой для создания полупроводниковых пластин, которые до сих пор используются в электронике, включая фотоэлементы.
И в 1954 году компания продаёт свой первый эффективный кремниевый солнечный элемент. Конечно, он не был таким производительным, как современные солнечные панели (КПД — всего 6 процентов), но они всё равно стали популярны настолько, что началось стремительное развитие отрасли: уже через несколько лет был создан первый космический корабль на солнечных батареях, по Лондону проехал первый автомобиль с солнечными батареями на крыше. Более того, всего через 8 лет Bell laboratories уже обеспечивали питание первого спутника связи, работающего на солнечной энергии.
В начале 1960-х годов Жорес Алфёров и Герберт Крёмер независимо предложили научное решение, позволившее резко поднять КПД солнечных панелей за счёт полупроводниковых гетероструктур. В 2000 году учёные были удостоены Нобелевской премии за развитие физики полупроводниковых гетероструктур. Возможно, не все знают, но советский космический корабль Союз-1 стал первым космическим кораблём на солнечных батареях , на борту которого находился человек.
На данный момент такие страны как США, Китай и многие другие активно развивают солнечную энергетику. Одним из драйверов такой поддержки стал вопрос климатических изменений. Постоянные климатические аномалии, которые влияют как на жизнь людей, так и на экономику целых стран заставили обратиться к энергии солнца, которую использовали столетиями и которая даёт потенциал для дальнейшего развития.
Гидроэнергетика
Гидроэнергетика — направление энергетики, связанная с преобразованием кинетической энергии водного потока в механическую и электрическую энергию. Использование энергии воды также берёт своё начало из древних времён.
Всё началось около I века до нашей эры, когда древние греки начали использовать первое водяное колесо, чтобы молоть пшеницу. Параллельно в это же время аналогичное изобретение появилось и в Китае.
Конечно, это была самая простая форма использования энергии воды, но именно она послужила предпосылкой для современных технологических достижений в области гидроэнергетики.
Водяное колесо с рядом модификаций использовалось на протяжении десятков веков.
К XIII веку его использовали уже в производстве пороха и стали, что помогло Средневековой Европе стать лидером в военной сфере. К XVII веку этот вид энергетики сыграл решающую роль в американской и европейской технологической революции, его использовали уже на многочисленных предприятиях: в лесопильной, текстильной промышленности и многих других.
В 1878 году пока учёные совершенствовали модели турбин, английский инженер и промышленник Уильям Армстронг объединил работы своих предшественников и построил первую в мире малую гидроэлектростанцию.
Уже через десятилетие, в 1891 году произошёл настоящий научный переворот в передаче электрической энергии и гидроэнергетике после того, как русский изобретатель Михаил Осипович Доливо-Добровольский (работал в Германии) создал работы по передаче трёхфазного тока. Его конструкция трансформатора до сих пор используется без существенных изменений. Первая передача электрической энергии с высоковольтным трёхфазовым током произошла на выставке во Франкфурте. Там был установлен фонтан, который приводился в движение гидравлическим насосом и двигателем Доливо-Добровольского. Это был самый мощный на то время трёхфазный асинхронный двигатель в мире (с этого открытия началась и современная история электрификации).
1913 г. Австрийский профессор Виктор Каплан изобретает турбину Каплана, турбину пропеллерного типа с регулируемыми лопастями.
Также серьёзным прорывом стало преобразование приливной энергии Мирового океана в электричество — в 1966 году во Франции открылась первая в мире приливная электростанция Ля-Ранс.
Greenpeace в части ГЭС на реках поддерживает развитие только малых ГЭС.
Всё дело в том, что крупные плотинные ГЭС на реках (с установленной мощностью 25 МВт и более) не только меняют речные экосистемы в худшую сторону, ведут к исчезновению популяций ценных рыб, но и обостряют конкуренцию между водопользователями. Кроме того, искусственные водохранилища, создаваемые для функционирования гидроэлектростанций, могут быть значительным источником выбросов парниковых газов.
Согласно существующим оценкам, в некоторых случаях такие водохранилища в средних широтах могут выделять столько же парниковых газов, сколько их аналоги в тропических широтах. Поэтому, несмотря на то, что эмиссии парниковых газов могут сильно различаться от одной ГЭС к другой, наличие потенциала серьёзных выбросов с водохранилищ крупных ГЭС также не позволяет отнести такие проекты к низкоуглеродным.
Что будет дальше
У ВИЭ была долгая история становления, но только в последнее десятилетие они стали развиваться стремительно в связи с глобальной борьбой с климатическим кризисом.
Однако в России современные ВИЭ пока находятся на начальном этапе развития.
Читайте также: