Использование только бензинового транспорта использование альтернативных источников энергии егэ

Муниципальное автономное образовательное учреждение

«Школа №13г. Благовещенска»

Итоговый индивидуальный проект

Альтернативные источники энергии

Выполнил:

Тулупов Дмитрий Артемович,

ученик 9 «Г» класса

Руководитель:

Семенихина Марина Николаевна, учитель физики

г. Благовещенск, 2019.

Содержание

Введение ………………………………………………………..…………… 3 Глава 1. Альтернативные источники энергии…………….………………….. 5

1.1 Определение, потенциал и направление развитие альтернативной энергетики…………………………………………………………………….. 5

1.2 Перспективы развития и стимулирование альтернативной энергетики………………………………………………………………………………………… 9

1.3 Возможности и проблемы развития малой и нетрадиционной энергетики в России………………………………………………………….. 11

1.4 Условия развития альтернативной энергетики в Амурской области……………………………………………………………………………………………. 13

Глава 2.Практическая часть .……………………………………………….. 17

Эксперимент №1. Найти зависимость напряжения от объёма картофеля. ………………………………………………………………………………… 17

Эксперимент №2: Определить зависимость напряжения от массы картофеля

………………………………………………………………………………… 17

Эксперимент №3: Найти зависимость напряжения между сырым клубнем и вареным……………………………………………………………………….. 18

Эксперимент №4: Зависимость напряжения от площади погруженного в клубень проводника………………………………………………………… 18

Эксперимент №5: Увеличить напряжение картофеля из подручных средств. Создание биотоплива ……………………………………………………………. 19

Заключение ………………………………………………………………… 21

Список используемой литературы………………………………………… 23

Приложение………..………………..……………………………………… 24

Введение

Электрическая энергия играет в нашей жизни важную роль. Если в доме нет света, мы оказываемся практически беспомощны. Работа предприятий, транспорта и связи, основаны на использовании электроэнергии. Электричество настолько глубоко проникло в нашу жизнь, что мы порой и не задумываемся, что это за волшебник помогает нам в работе. Но при всей простоте происходящего, производство электроэнергии, наносит существенный вред окружающей среде, счерпывая ее ресурсы. Поэтому моя работа посвящена альтернативным источникам энергии.

Актуальность работы. Экологическая обстановка – пожалуй, самая актуальная проблема 21 века. Ученые предупреждают о возможном исчерпании известных и доступных для производства энергии запасов нефти, газа и других ископаемых. Теперь перед всеми учеными мира стоит проблема нахождения и разработки новых, доступных альтернативных источников энергии. Мой проект направлен на то, чтобы показать простому человеку, что добыча электричества из подручных материалов возможна и совсем не сложна.

Цель работы: представить экологически чистый способ добычи электрической энергии из подручных средств в бытовых условиях.

Задачи:

1) Познакомиться с альтернативными источниками энергии.

2) Изготовить альтернативный источник энергии в бытовых условиях из подручных материалов.

3) Экспериментально определить напряжение полученного источника тока.

4) Создать из подручных материалов источник питания для светодиодной лампы.

5) Изучить условия развития альтернативных источников энергии в Амурской области.

Объект исследования — альтернативные источники энергии.

Предмет-актуальность альтернативной энергетики.

Методы исследования:

• поисковый: чтение книг, газет, журналов; работа с

компьютером в сети Интернета.

• обобщение: изготовить альтернативный источник энергии в бытовых условиях из подручных материалов.

• анализ: подведение итогов проделанной работы.

• информационно-коммуникационный: создание презентации.

Гипотеза: можно ли найти дешёвую экологически чистую электроэнергию

Новизна работы: Расширение знаний об альтернативных источниках энергии и их использование в Амурской области, изготовление альтернативного экологически чистого источника энергии из подручных средств.

Практическая значимость: исследование заключается в том, что результаты работы могут быть использованы на практике в качестве основы для разработки проектов по теме «Энергетика в Амурской области», «Использование альтернативных источников энергии». Материал работы можно использовать на уроке экономической географии в 9 классе, при изучении темы «энергетика мира» и уроках физики в 9 и 11 классах, при изучении темы «Производство электроэнергии».

Глава 1. Альтернативные источники энергии

1.1. Определение, потенциал и направления развития альтернативной энергетики.

Альтернативная энергия— совокупность перспективных способов получения энергии, которые распространены не так широко, как традиционные, однако представляют интерес из-за выгодности их использования при низком риске причинения вреда экологии района.

 Альтернативный источник энергии — способ, устройство или сооружение, позволяющее получать электрическую энергию (или другой требуемый вид энергии) и заменяющий собой традиционные источники энергии, функционирующие на нефти, добываемом природном газе и угле.[2]

К ним относятся:

1)Малая гидроэнергетика— электростанции до 10 МВт, расположенные на

малых реках, каналах, водопадах. Технически представляет собой запруды

(каскады запруд), обеспечивающие падающий поток на генератор, либо

последовательно установленные генераторы, опущенные в мощный водный

поток, способный дать достаточную кинетическую энергию для ее

преобразования в электрическую.

2)Гелиоэнергетика – это новый вид альтернативной энергетики перерабатывающий энергии излучения солнца в электрическую энергию.

Использование солнечной энергии через:

1. плоские коллектора со стекольным или пластиковым покрытием и

оптическим КПД не менее 60-88%. Используются в основном для

производства горячей воды;

2. модульные гелиоприемники с полупроводниковым покрытием

необходимых размеров и конфигурации. Используются для производства

электроэнергии.

3)Ветровая энергия — используется энергия ветра посредством

ветротурбин, представляющих двух-трех лопастную силовую установку с

горизонтальным приводом и поворотным (по ветру) устройством,

размещаемым на мачте. Возможности использования в виде небольших

коттеджных установок до создания масштабных ветровых парков.[5]

4)Биотопливо – это топливо из биологического сырья, получаемое, как правило, в результате переработки стеблей сахарного тростника или семян рапса, кукурузы, сои.

Используется посредством переработки:

1. клетчатки древесного происхождения, другой растительной органики

и ее производных для производства моторного и бытового топлива

(биоэтанол, биодизель);

2. рециркуляционной переработки бытовых, коммунальных и

промышленных отходов, а также органических отходов животных и человека

в биогаз.

5).Геотермика – вынос тепла геотермальной и вулканической деятельности

посредством тепловых насосов.

6).Энергия мирового океана – приливные и волновые ГЭС.

7).Водородная энергетика – производство водородного топлива

посредством выделения его из воды и/или углеводородов (природного газа).

Альтернативная энергетика опирается, в основном, на воспроизводимые

источники энергии (ВИЭ), которые, в зависимости от технологий применения, подразделяются на традиционные и нетрадиционные.

К традиционным источникам ВИЭ относится крупная гидроэнергетика,

традиционной биомассы (дрова, гузапоя, кизяк и т.п.).

По методологии МЭА (Международное Энергетическое Агентство) к

нетрадиционным ВИЭ относятся:

· гидроэнергетические ресурсы малой гидроэнергетики до 10 МВт

которые преобразуют кинетическую энергию воды в электроэнергию (вода при этом никуда не исчезает);

· геотермальные источники, естественным образом поступающие

из земной коры в виде горячей воды, тепла или пара;

· энергия солнца;

· энергия океана (приливная, волновая, течений и пр.);

· энергия ветра;

· промышленные и коммунальные отходы (твердые, жидкие,газообразные), способные дать электроэнергию при сжигании, биологическом разложении или иных способах переработки;

· биомасса различного происхождения, как продукт переработки

продукции сельского и лесного хозяйства, а также специально

культивируемых для этих целей растений (возможно ежегодное

воспроизводство ресурсов).

Кроме этого в последнее время огромное внимание стало уделяться

новому направлению нетрадиционной энергетики – водородной энергетике.

Также к альтернативной энергетике относятся атомная энергетика и

термоядерный синтез. В принципе, к альтернативным источникам энергии

могут относиться любые, самые экзотические источники, которые могут

заменить традиционное углеводородное сырье. [6]

Преимуществами альтернативной энергетики является воспроизводимый характер основного ресурса для производства энергии, а также высокая экологичность.

В числе основных недостатков– ограниченный доступ к

отдельным видам ресурсов (не все страны имеют доступ к морю,

гидроресурсам рек, достаточный уровень ветров, достаточное количество

солнечных дней в году, достаточное количество земельных и водных ресурсов для выращивания ресурсов для биоэнергетики и т.п.), а также пока еще высокая стоимость создания установок.

Кроме того, альтернативные источники, работающие на природных

процессах (ветер, солнечные дни и т.п.), не всегда совпадают по времени

производства электроэнергии с периодом потребности в ней, что делает эти

источники уязвимыми с позиции сезонности и ритмичности

производства, а также требует их комбинирования с традиционными

источниками.

Вместе с тем, перспективы альтернативной энергетики связываются с их устойчивостью в долгосрочном плане, поскольку их потенциал огромен и в обозримом будущем по ряду видов практически безграничен. При этом на долю нетрадиционных источников энергии приходится лишь 5% в мире.

Существует очень большой разрыв между теоретическим потенциалом альтернативных источников (теоретическая оценка ресурсов альтернативной энергетики) и фактически используемым потенциалом.[4]

1.2. Перспективы развития и стимулирования

альтернативной энергетики

В основе стратегий развития альтернативной энергетики в развитых и

отдельных развивающихся зарубежных странах лежит понимание того, что:

— жизненно необходимо заблаговременно создать альтернативу

исчерпаемым источникам энергии. Их дефицит в странах, обладающими

запасами нефти, газа, угля будет усиливаться в период 2020-2030 гг. с резким

обострением к 2050 году. Это приведет к резкому росту цен на энергоресурсы;

— альтернативные источники энергии наиболее экологичны с точки зрения выбросов парниковых газов и становятся существенным условием для

предотвращения климатической катастрофы;

— обеспечение источниками энергии населенных пунктов, отдаленных

от городов, практически полностью зависит от распространения малых

альтернативных источников энергии.[1]

Наш сосед, Китай, планирует вложить к 2020 г. порядка 361 млрд. долл. в альтернативную энергетику – возобновляемые источники энергии. Стимулом к этому является не только катастрофическая ситуация с экологией внутри страны, но и значительное удешевление строительства станций, а также перспектива создания новых рабочих мест.

В 2016 г. 8 мая Германия побила рекорд в генерации энергии из возобновляемых источников. Благодаря солнечной и одновременно ветреной погоде совокупное производство энергии солнечными, ветро-, гидро- и биоэнергостанциями составило около 55 ГВт. Всего же в стране в этот день было потреблено 63 ГВт энергии. Таким образом, доля возобновляемых источников составила около 87%.

В последнее время такая ситуация уже не является чем-то уникальным. По всей Европе подобные всплески производства энергии случаются все чаще.

По использованию альтернативных источников энергии в настоящее время в тройку стран-лидеров входят США, Китай и Германия и двигаются в существенном отрыве от остальных. Россия по этому показателю находится на 51-м месте.

1.3. Возможности и проблемы развития малой и нетрадиционной энергетики в России

В России использование возобновляемых источников энергии находится на низком уровне. Проблема кроется в том, что наша страна сама по себе богата собственными ресурсами, и электричество получается из сжигания земных недр: угля, газа и нефти. Многие города и поселки не обеспечены газом и электричеством или имеют проблемы с поставками именно по причине труднодоступности. Эти отдалённые и труднодоступные окраинные

регионы страны — Крайний Север, Дальний Восток, Сибирь, Камчатка,

Бурятия, Якутия, Курильские острова, Алтай. Локальное расположение источников альтернативной энергии решает эту проблему. [6] Например, крупнейшая в России Орская солнечная электростанция оснащена солнечными панелями. Мощность станции, занимаемой 80 гектар-25МВт. Важно упомянуть, что солнечные модули производятся в России компанией «Хавел». Дополнительной особенностью их модулей является также то, что они способны вырабатывать электричество даже в пасмурную погоду, что очень полезно в России. Учитывая стоимость доставки энергоресурсов в труднодоступные

северные регионы, установка солнечных батарей или ветряных станций уже не кажется такой дорогой и нерациональной идеей. Важно, что обслуживание подобного оборудования несет меньше рисков, нежели работа с атомной электростанцией.

Доля использования возобновляемых энергоресурсов (в основном, это ГЭС) оценивается в 10%.

Нетрадиционная энергетика составляет менее 0,5% по производству электроэнергии и примерно 4% — по теплу.

Страна располагает значительными возобновляемыми ресурсами,

которые оцениваются в 300 млн. т.у.т. в год. Ветрогенератор (ВЭУ) мощностью 1 МВт при среднегодовой скорости ветра 6 м/сек экономит 1 тыс. т.у.т., а геотермальная установка такой же мощностью 18 или МГЭС — до 3 тыс. т.у.т. в год. Солнечный батареи площадью 1 м² в средней полосе России позволяет сэкономить до 150 кг. условного топлива в год. Тепловые насосы в 3-4 раза эффективнее электрокотлов.

Развитие малой и нетрадиционной энергетики затрудняется изменением

в последние годы порядка финансирования капитального строительства.

1.4. Условия развития альтернативной энергетики в Амурской области

В Амурской области можно применить четыре альтернативных источника энергии – малые ГЭС, гелиоэнергетика, ветровая энергия и биотопливо.

Радиационные факторы. Территория Амурской области располагается в умеренных широтах, где в течение года, в связи с изменением высоты солнца над горизонтом, изменяется продолжительность дня, а следовательно, и поступление солнечной радиации. На приход солнечной радиации влияет состояние атмосферы: чем больше повторяемость ясных дней, тем больше приток солнечной энергии. Высота местности и ориентация склонов также сказываются на распределении и величине радиации.

Одним из условий, определяющих величину солнечной радиации, является продолжительность солнечного сияния. Продолжительность солнечного сияния, выраженная в часах за год, на севере области составляет величину 1900-2000, а на юге – более 2500. В Благовещенске средняя величина солнечного сияния – 2266 часов, на метеостанции Бысса – 2817. Это довольно высокий показатель. Так, например, в Москве продолжительность солнечного сияния – 1600 часов за год. Вследствие большой протяженности области с севера на юг, разнообразия подстилающей поверхности и неодинаковой продолжительности солнечного сияния величина суммарной солнечной радиации изменяется от 90-95 ккал/см² в год на севере и до 110 – 117 ккал/см² в год на юге области.

По годовым показателям годовой радиационный баланс области характеризуется положительными величинами и составляет 25 ккал/см² на севере и 40 ккал/см² на юге. [10]

Об этой теме высказал свое мнение руководитель компании «Энергия Солнца» Андрей Евтушенко.

«Вы не задумывались, почему крупнейший в России космодром «Восточный» создается в Приамурье? Да потому что в Амурской области насчитывается наибольшее количество солнечных дней – 310 в году, что, само по себе, очень благоприятно для запуска космических аппаратов. Для сравнения – в курортных Сочи и Анапе количество таких дней едва превышает 280. То есть, наша область обладает значительным потенциалом для развития солнечной энергетики. Этот климатический феномен грех не использовать. Мы не стоим на месте. Идет работа над некоторыми проектами. О них читатели узнают в самом скором времени. В идеале видится, что на возобновляемые источники электричества могут перейти муниципальные учреждения, находящиеся на бюджетном финансировании. Главным образом потому, что альтернативная энергия стоит намного дешевле, чем у традиционных производителей. Кроме того, мы считаем, что установка солнечных батарей в Тынде и на трассе БАМа будет способствовать и улучшению

экологической ситуации в регионе. Установка солнечных батарей в строящимся жилом HYPERLINK «http://pandia.ru/text/category/zhilie_kompleksi/»комплексе «Чигири» на территории города Благовещенск приведет к созданию экологически чистого района и не как не повлияет на экологическую ситуацию в целом.»[7]

Энергия ветра. Ветер – это перемещение воздуха из области высокого давление в область низкого и его появление связано с неодинаковым прогреванием земной поверхности. Чем больше разница в атмосферном давлении, тем сильнее ветер. Область не отличается сильным ветрами. Но в переходные сезоны, особенно с февраля по май, с октября по ноябрь когда происходит смена сезонной циркуляции и активизируются циклоны, происходит резкое возрастание скорости ветра и частая смена его направлений. Ветер становится порывистым и порой бывает очень сильным и даже штормовым.

Зимние месяцы характеризуются меньшим числом ветреных дней, чем в остальные сезоны года, а также малым скоростям и довольно большим количеством дней со штилем (40% от всех дней в месяце).

Штили обычно наблюдаются в сильно морозные дни с туманом. Преобладающее направление ветра зимой – северо-западное, со средней скоростью 2,4 м/c в январе.

В переходные сезоны года, особенно весной, средняя скорость ветра увеличивается до 4-5 м/c, например, в апреле, в самом ветреном месяце, скорость ветра в среднем достигает 4,3 м/с, а в полдень еще и выше – до 6 м/с. В это время помимо северо – западных ветров растет доля и других направлений. Число штилей уменьшается по сравнению с зимними месяцами в 2 – 2,5 раза (в апреле доля штилей составляет 17%). В апреле и мае в отдельные дни ветер бывает сильным и штормовым, со скоростью более 15 – 20 м/c. Обычно таких дней в апреле не более 4 – 7, но в отдельные годы бывает и до 13 – 14.

Летом основное направление ветров юго – восточное и наблюдается уменьшение числа северных и северо – западных ветров. Связано это с приходом воздушных масс с океана – с юга и юго – востока. Так как Азиатский максимум трансформировался в область низкого давление, то в нее устремляется воздух с океана, где давление выше. Скорости ветра несколько снижается по сравнению с переходными сезонами, но все же выше, чем зимой. Наибольшая скорость в июле наблюдается у юго – восточных ветров, и она достигает в среднем – 3,8 м/с, а общая среднемесячная равна 3,05 м/c. Летом количество штилей среднее, около 25% от общего количества в месяц (в июле). [3]

Использование ветрогенератора экономически эффективно в местности со среднегодовой скоростью ветра от 4 м/с. В Амурской области можно установить ветрогенератоты. Подходящие для этого время года – весна. В это время года можно получить максимальное количество энергии.

Максимальная скорость ветра наблюдается в следующих районах области: Михайловский-30м/с, Белогорский-28м/с, Бурейский-25м/с, Зейский-25м/с, Тындинский район-25м/с, Тыгда-23м/с. Минимальная скорость ветра: г. Тында-17м/с, Октябрьский-19м/с, Селемджинский-19м/с, Магдагачи-21м/с, Черняево-20м/с.

Установка ветрогенераторов на северной территории Амурской области может привести к бесперебойной подачи энергии в отдаленные населенные пункты Амурской области. Но так же на севере области развито скотоводство, а ветрогенераторы влияют на животных не благоприятно, что может привести уменьшению популяции скота.

Установка биоэнергостанции в Амурской области актуально в частности на территории Ивановского, Тамбовского, Белогорского районов так как это районы переработки сои, а также в лесоизбыточных районах области: Зейском, Магдагачинском, Бурейском, Селемджинский, Сковородинский, Шимановский, Тындинский. Позволит утилизировать канализационные и бытовые отходы в крупных населенных пунктах.

По моему мнению, строительство малых ГЭС на территории Амурской области актуально, так как в области достаточно много благоприятных рек для строительства на

не больших реках с активным течением. Благоприятными места в Амурской области для размещения малых ГЭС являются притоки Зеи, Гилюй, Усть — Нюкжа, Мая., особенно густа речная сеть на севере.

Глава 2.Практическая часть.

Эксперимент №1. Найти зависимость напряжения от объёма картофеля.

Приборы: измерительный цилиндр, вода, картофель, пластины из цинка и меди, вольтметр.

План работы:

1. Определить объём клубня

2. Измерить напряжение в клубнях разного объёма

4. Сделать вывод

№ образца	Объём, V (m3)	Напряжение, U (В)
Образец №1	260	0.85
Образец №2	230	0,84
Образец №3	145	0,8
Образец №4	100	0,87

Вывод: Зависимость напряжения от объёма картофеля, выработанного им, прямая. Чем больше объем, тем больше напряжение.

Эксперимент №2: Определить зависимость напряжения от массы картофеля.

Приборы: весы, клубни, пластины из цинка и меди, вольтметр.

План работы:

1. Определить массу клубня

2. Измерить напряжение в клубнях разной массы

3. Сделать вывод

2	Масса, m (кг)	Напряжение, U (B)
Образец № 1	0,6	0.85
Образец № 2	0,5	0,84
Образец № 3	0,3	0.8
Образец № 4	0,2	0,87

Вывод: Зависимость напряжения от массы клубня, сорта и площади пластины. Чем больше масса, тем выше напряжение.

Эксперимент №3: Найти зависимость напряжения между сырым клубнем и вареным. Приборы: клубни картофеля, вода, кастрюля, пластины из цинка и меди, вольтметр.

План работы:

1. Измерить напряжение в сыром клубне

2. Сварить картофель

3. Измерить напряжение в варёном картофеле

4. Сделать вывод

№ Образец	Напряжение в сыром картофеле, U (B)	Напряжение в варёном картофеле, U (B)
Образец № 1	0,84	0,97
Образец № 2	0,85	0,89
Образец № 3	0,8	0,79
Образец № 4	0,87	1,1

Вывод: В вареном картофеле напряжение выше, чем в сыром. Это объясняется тем, что в вареном клубне меняется структура соединений.

Эксперимент № 4: Зависимость напряжения от площади погруженного в клубень проводника.

Приборы: картофель, линейка, пластины из цинка и меди, вольтметр.

План работы:

1. Погрузить в клубень проводник с Х площадью

2. Измерить напряжение.

3. Погрузить в клубень проводник с Y площадью

4. Измерить напряжение.

5. Сделать вывод

Найдём площадь первую (S1): S= ab Найдём площадь вторую (S2): S= ab

a= 48 мм = 0,048 м a= 23 мм = 0,023м

b= 59мм = 0,059 м b= 34мм = 0,034м

S=0,048*0,059=0,002832 S=0,023*0,034=0,000782

№ Образец	Площадь первая S1 (м²)	Площадь вторая S2 (м²)	Напряжение первое U1 (B)	Напряжение второе U2(B)
Образец № 1	0,002832	0,000782	0,84	0,97
Образец № 2	0,002832	0,000782	0,85	0,89
Образец № 3	0,002832	0,000782	0,8	0,79
Образец № 4	0,002832	0,000782	0,87	1,1

Вывод: Чем больше площадь погружённой части проводника, тем выше напряжение и сила тока.

Эксперимент №5: Увеличить напряжение картофеля из подручных средств. Создание биотоплива.

Приборы: клубни, сода, зубная паста, пластины из цинка и меди, вольтметр.

План работы:

1. Измерить напряжение клубня

2. Добавить в картофель зубную пасту с содой.

3. Измерить силу тока в полученном экземпляре.

Я взял один клубень картофеля и измерил его напряжение. Затем разрезал клубень пополам, ложкой в одной из половинок сделал ямку. Туда положил зубную пасту, смешанную с содой. Соединил две половинки клубня и измерил напряжение. Результаты записаны в таблице.

№ Образец	Напряжение, U (B)	Масса, m (кг)
Картофель без пасты	0,84	0,5
Картофель с пастой	1,2	0,5

Вывод: Практически без изменения массы, было увеличено напряжение. Я создал биотопливо. Таким образом мы доказали, что при смешивании определённых компонентов, можно добиться увеличения напряжения. Приложение прилагается.

Подведём итог проведённых экспериментов. Чем больше объём и масса тела, тем выше будет напряжение. Варёные продукты дают больше электричества, чем сырые. Лимоны даёт больше всего электричества. Если смешивать определённые компоненты, можно добиться увеличения напряжение. Из проведённых экспериментов, можно сделать выводы и продолжать работу над выделением экологически чистой энергии. Мы можем засаливать картофель и добывать больше тока. Мы можем смешивать измельченные вещества друг с другом, тем самым увеличивая количество кислот в полученном продукте. Актуальность моей работы в том, что в современном мире учёные занимаются проблемой нахождения новых экологически чистых источников энергии. К примеру, ученые из бывшего СССР в Израиле придумали систему, основанную на давлении машин на дорожное полотно. Принцип их изобретения в том, что когда машина проезжает по определенному участку, она давит на маленькие генераторы, которые вырабатываю электричество.

Заключение

Человечество на данном этапе развития не может существовать без энергетики. Все процессы так или иначе связаны с ней. И неизменно то, что доля потребления энергии всегда возрастает. Традиционные источники энергии уже не способны удовлетворить бесконечные энергетические потребности без помощи нетрадиционных. Ученые из Франции научились добывать из огурцов специальное вещество, которое мощнее тротила в 4 раза. Если им заправлять современные аккумуляторы, то они будут работать в 3-4 раза дольше.

 За время существования нашей цивилизации много раз происходила смена традиционных источников энергии на новые, более совершенные. И не только потому, что старый источник был исчерпан, а еще по причине того, что он переставал быть выгодным для человека.

Моя работа только первый шаг в изучении данной проблемы. Но мои исследования можно и сейчас использовать в повседневной жизни. К примеру, осветить себе дорогу карманным фонариком на картофельной батарейке. Исследования в данной сфере можно продолжать, т.к. они актуальны и просты.

         Поэтому стремительно наступает эра экологически чистых, бесконечных по запасами недорогих источников энергии. Ветер, Солнце, геотермальные ресурсы, биомасса – все это уже сейчас используется эффективно и действенно в энергетике. И необходимо понимать, что нельзя останавливаться в освоении и нахождении возобновляемых способов энергии, иначе, во-первых, их потенциал не раскроется, и, во-вторых, рано или поздно произойдет энергетический кризис.

        Итак, можно однозначно утверждать, что альтернативные источники энергии заменят традиционные. Некоторые развитые страны, не располагая изначально природными ископаемыми, уже получают более 50% энергии из альтернативной энергетики. Совсем скоро они перестанут вообще зависеть от нефти, природного газа и др. Именно в таком направлении необходимо двигаться и остальным странам, в том числе и России.

Список используемой литературы:

Баланчевадзе В. И., Барановский А. И. и др.; Под ред. А. Ф. Дьякова. «Энергетика сегодня и завтра.» — М.: Энергоатомиздат, 1990. — 344 с.

Учёные в Израиле ссылка

Электричество из картофеля с зубной пастой ссылка

Коротаев Г.В «Тайны климата Амурской области» — Благовещенск: БГПИ, 1990.-42с

Шейдлин А. Е. «Новая энергетика.» — М.: Наука, 1997. — 463 с.

Шефтер Я.И. «Использование энергии ветра» 2 издание.., перераб, и доп. Энергоатомиздат.

Юдасин Л. С. «Энергетика: проблемы и надежды.» — М.: Просвещение, 1990. — 207с.

«Альтернативные источники энергии в Приамурье» [Электронный ресурс].-Режим доступа: http://www.teleport2001.ru/news/2016-07-07/80839-alternativnye-istochniki-energii-v-priamure.html

«Перспективы развития альтернативной энергетики в России». [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/v/perspektivy-razvitiya-alternativnoy-energetiki-v-rossii

«Солнечная энергетика России: перспективы и проблемы развития». [Электронный ресурс].- Режим доступа: https://gisee.ru/articles/solar-energy/24510/

Википедия – АЭС.

Википедия – ГЭС

Википедия – электричество

Приложение

23

Содержание:

• Зачем нам «альтернатива»?
• Электротранспорт — это ближайшее будущее?
• Водородный автомобиль: есть ли перспективы?
• (Не)экологичное биотопливо
• Что будет дальше?

Зачем нам «альтернатива»?

Тенденция к декарбонизации захватывает мир: о планах по сокращению выбросов СО2 заявили США, страны Европы и Азии. Важной вехой стало принятие Парижского соглашения в 2015 году — оно породило движение за углеродную нейтральность. 

Евросоюз одним из первых заявил о планах по сокращению выбросов и представил «дорожную карту» — «Зеленый пакт для ЕС» (EU Green Deal). Поскольку на долю автотранспорта приходится около 14% парниковых газов, было принято решение о сокращении на 15% производства автомобилей с двигателями внутреннего сгорания (ДВС) к 2025 году, а к 2030 г. — на 55%. К 2035 г. страны Евросоюза и вовсе хотят отказаться от производства автомобилей с ДВС. 

Отказ от «неэкологичного» транспорта обеспечивается внедрением «зеленых» технологий в производство. Появляются электрические двигатели, водородные, двигатели на биотопливе. В зависимости от типа транспортного средства выбирается своя технология. Например, в перспективе до 2030 года для крупнотоннажных тягачей наиболее оптимальным будет использование водородного двигателя, а для легковых автомобилей в крупных городах — электрического. 

---

15 марта состоится встреча инвесторов и проектов по AltEnergy.
Инвесторы из АФК «Система», АХ «СТЕПЬ», «Центр водородных технологий», МТС, Электрозавод (ERSO), группа «Черкизово» и другие ищут стартапы и технологии по альтернативной энергетике.
Заявки принимаются до 7 марта на сайте.
Встреча подготовлена RB.RU совместно с АХ «СТЕПЬ» при поддержке АФК «Система».

---

Несмотря на богатые запасы углеводородного сырья, Россия также взяла курс на переход к экологичному транспорту. В прошлом году был подготовлен проект «Стратегии долгосрочного развития Российской Федерации с низким уровнем выбросов парниковых газов до 2050 года». Базовый сценарий стратегии предполагает, что к 2050 году будут уменьшены выбросы парниковых газов до объема 60% от уровня 2019 года и на 80% от уровня 1990 года. К 2060 году планируется достичь углеродной нейтральности.

Отдельное место в программе отводится снижению уровня выбросов, производимых автомобильных транспортом. В 2021 году была принята «Транспортная стратегия до 2030 года», где акцент делается на сокращение выбросов СО2. В соответствии с ней будут поэтапно вводить ограничения на транспортные средства «низких экологических классов». Например, планируется создать специальные зоны, куда въезд автомобилей с неэкологичными двигателями будет запрещен. К слову, соответствующий дорожный знак был официально принят в ПДД в 2017 году, но до сих пор не применялся.

Электротранспорт — это ближайшее будущее?

Если говорить о транспорте с нулевым выбросом углерода, то внимание мирового сообщества сфокусировано на электротранспорте. Некоторые европейские страны на законодательном уровне регулируют развитие рынка электромобилей: например, власти Норвегии планируют прекратить продажу автомобилей с ДВС уже к 2025 году. В 2021 году на электрокары пришлось 65% (114,5 тыс. единиц) всех продаж автомобилей. 

Крупнейшие мировые автоконцерны объявляют о переходе на выпуск электротранспорта в ближайшие 10-20 лет. Например, General Motors планирует к 2025 году показать 30 новых электрокаров. Предполагается, что к этому моменту они будут занимать до 40% всего модельного ряда.

Параллельно европейские страны занимаются развитием инфраструктуры: к 2025 году в ЕС планируется построить 1 млн зарядных станций для электромобилей и 3 млн — к 2035 г. В течение 10 лет за счет государственных и частных инвестиций планируется вложить в эту отрасль около 50 млрд евро. 

Россию «электромобилизация» тоже коснулась, причем началось все не с автотранспорта, а общественного. В 2020 году Мосгортранс заявил, что в течение десяти лет в Москве завершится переход на электробусы, сейчас в Москве их около 600 — по доле электробусов в автопарке Москва находится на уровне европейских городов. 

А 2021 год стал «переломным» для рынка электротранспорта: Правительство РФ утвердило «Концепцию по развитию производства и использования электроавтомобильного транспорта в РФ до 2030 года». В ее основе — расчеты экспертно-аналитического доклада «Перспективы развития рынка электротранспорта и зарядной инфраструктуры в России», подготовленного группой экспертов — мной в том числе. Главная особенность «Концепции» в том, что делается ставка на собственное производство в России и электромобилей, и ключевых компонентов: батарей, двигателей.

Почему государство уделяет внимание развитию электромобилей, а не других видов альтернативного транспорта? Дело в том, что технологии производства электрокаров достаточно освоены, чтобы запустить массовое производство. Есть большое количество поставщиков компонентов, а также можно сделать конкретный прогноз стоимости электрического автомобиля. 

Кроме того, эксплуатация и обслуживание электромобиля значительно дешевле, чем любого другого транспорта, в том числе дизельного или бензинового. Экономия идет за счет дешевизны электроэнергии, а также отсутствия компонентов, которые нуждаются в техническом обслуживании — не требуется замена масла, фильтров, свечей зажигания и прочего. Их просто нет.

Однако нельзя не отметить, что инфраструктура сейчас все же недостаточно развита, что делает использование электромобиля комфортным только в крупных городах — где есть сеть зарядных станций. В соответствии с Транспортной стратегией, в России будет создано 144 тыс. зарядных станций к 2030 году. Пока же перемещение, например, из Москвы в Минск может вызвать затруднения. 

Эксплуатация электромобиля также меняет пользовательский опыт. Мы привыкли к периодической заправке «железного коня», но на дозарядку электромобиль должен ставиться чаще — быть подключенным к электросети, когда не находится в движении, если не используются станции быстрой зарядки. Для такой модели эксплуатации необходимо обеспечить зарядными станциями парковки торговых и деловых центров, жилищные массивы и т.п.

Таким образом, электромобиль как вид транспорта с нулевыми выбросами имеет ряд особенностей, но благодаря преимуществам постепенно занимает свою нишу. На данный момент это самый экологичный вид транспорта, и не только из-за нулевого выброса СО2: аккумуляторы электромобилей уже сейчас можно перерабатывать, например, до 96% лития можно повторно использовать в новых батареях. 

Технологии развиваются стремительно, емкость батареи увеличивается, а цена на электромобили снижается — по моим прогнозам, к концу десятилетия число электромобилей составит 25-30 % от общего количества. 

Водородный автомобиль: есть ли перспективы?

Перспективным направлением в декарбонизации транспорта может стать разработка автомобилей на водородном топливе. В сущности, это тот же электромобиль, но источником энергии для электромотора является не батарея, а водородный топливный элемент, превращающий водород в электричество. То есть и в том, и другом случае мы имеем дело с электричеством, а углеродный выброс равен нулю. 

С точки зрения традиционной эксплуатации такой автомобиль привычнее, чем электромобиль: он заправляется не от розетки, а почти так же, как бензиновый или дизельный аналог — на заправочной станции. Однако водородный автомобиль очень зависим от температуры окружающей среды: с понижением на каждые 10 градусов скорость химической реакции падает в 2-4 раза, что снижает энергоэффективность топлива. Для России такой вариант пока не подходит, но разрабатываются технологии обогрева двигателя. 

Несмотря на то, что водородный транспорт перспективен, поскольку отвечает запросу на декарбонизацию, технологические особенности не дают быстро развивать этот тип транспорта. Компоненты водородного автомобиля очень дорогостоящие, и позволить их себе могут только крупные концерны, а это тормозит и развитие технологии, и спрос. 

Кроме того, сейчас топливная система водородного автомобиля занимает очень много пространства. Это ведет к увеличению объемов транспортного средства, но при этом пространство для водителя сокращается. Поэтому наиболее оптимальным будет использование водородного топлива в коммерческом или грузовом транспорте, например, в автобусах. 

Так что ответ на вопрос «Есть ли надежда на распространение водородного транспорта?» однозначно утвердительный. Да, есть. Вполне вероятно, что в ближайшие два десятилетия технологии совершенствуются, но пока для массового распространения водородный автомобиль не подходит.

(Не)экологичное биотопливо

Биологическое топливо, созданное на основе органических компонентов, — этанол, FlexFuel, биодизель, биогаз — представляет из себя практически полноценную альтернативу бензину или дизелю, но производится из возобновляемых природных ресурсов. Растения, сельскохозяйственные отходы, даже отходы жизнедеятельности человека могут стать основой для биотоплива. Оно может использоваться как вместе с бензином (смесь Е85), так и отдельно — в таком случае потребуются модификации двигателя. 

Использовать чистый этанол в обычном автомобиле не рекомендуется — он является растворителем и окислителем, и все соприкасающиеся с ним детали должны быть изготовлены либо из нержавеющей стали, либо из пластика. Автомобили, двигатель которых создан для биотоплива, уже не смогут использовать бензин или дизель — при сгорании 1 литра этилового спирта выделяется на 34% меньше энергии, чем при сгорании того же объема бензина. 

Один из главных недостатков биологического топлива в том, что транспортное средство продолжает выделять СО2, поэтому выброс нулевым не будет. Хотя углеродный баланс планеты такие выбросы не нарушают — они компенсируются поглощением углекислого газа растениями, которые используются при производстве топлива. 

Но чтобы обеспечить потребности в топливе при массовом переходе, потребуется большое количество биомассы, и тут могут возникнуть проблемы: нужны колоссальные земельные ресурсы для выращивания сырья — кукурузы, тростника, картофеля и т.д. Например, в Бразилии сейчас налажено производство этанола, но для выращивания сахарного тростника, необходимого для его производства, пришлось вырубить деревья в лесах Амазонии, а это тяжелейший удар по экосистеме. 

Тем не менее, технология совершенствуется. Уже появляются варианты производства топлива из водорослей, которые проще вырастить и переработать.

Самым большим преимуществом «биологической альтернативы» перед дизелем или бензином является тот факт, что для использования биотоплива не требуется перестройка инфраструктуры или серьезная модификация всей конструкции автомобиля. Оно вливается в баки традиционным способом, привычно расходуется и т.п. Биоэтанол, например, можно сжигать в двигателях с большей степенью сжатия, что открывает новые перспективы развития технологии производства: могут быть созданы более экономичные и более мощные двигатели. 

При этом углеродная нейтральность достигается за счет производства, но не эксплуатации. То есть в глобальном смысле это способствует декарбонизации, но не решает проблему загазованности в городах, а, значит, не делает качество жизни отдельного человека лучше. 

Что будет дальше? 

На данный момент в России подавляющее число продаж автомобилей приходится на транспорт с двигателем внутреннего сгорания. Альтернативные источники энергии еще не пользуются массовым спросом, хотя государство постепенно вводит льготы для владельцев транспорта с нулевым углеродный следом. Например, в ряде регионов отсутствует транспортный налог для владельцев электротранспорта, а в Москве для них созданы бесплатные места на парковках. 

Электромобиль постепенно перестает быть «дорогой игрушкой» и начинает занимать свою нишу: по итогам 2020 года россияне приобрели почти в два раза больше электромобилей, чем в 2019 году (687 единиц против 353), а в прошлом году продажи выросли уже в 3,1 раза, до 2254 единиц. 

Водородные автомобили пока представлены штучно и недоступны для массового пользователя. Однако «Концепция по развитию электрического транспорта» включает в себя строительство первых 100 заправочных станций для водородных автомобилей к 2025 году. По заявлениям Минэнерго, к 2050 году Россия будет поставлять на мировой рынок от 7,9 до 33,4 млн тонн экологически чистого водородного топлива.

Переход на биотопливо в России возможен лишь частично, и попытки предпринимались. Еще в 2008 году три «Лады Калины», заправленные смесью биобутанола и бензина, проехали 4 тысячи километров от Иркутска до Тольятти. Год назад создана и биотопливная «Лада Гранта».

Еще один вариант — это гибридные автомобили. Они используют и нефтепродукты, и электричество, поэтому могут рассматриваться как переходный вариант между автомобилями на дизеле и бензине и транспортом с нулевыми выбросами. 

По моему прогнозу, в ближайшие 5-10 лет мы перейдем в новую эру, где будут существовать разные виды транспорта. Автомобили с двигателем внутреннего сгорания однозначно никуда не исчезнут, но их доля снизится. Свою нишу займут электромобили, водородный транспорт и транспорт на биотопливе, гибриды. Они перестанут восприниматься как «диковинка», и возникнет более четкое разделение по целям эксплуатации. 

Автомобили с «альтернативным топливом» не заменят классические машины, но станут важной частью транспортного рынка. 

Фото на обложке и в тексте: Pixabay

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).

Альтернативные источники энергии – это обычные природные явления, неисчерпаемые ресурсы, которые вырабатываются естественным образом. Такая энергия ещё называется регенеративной или «зелёной».

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%.

Основные недостатки – зависимость от погоды и времени суток. Для северных стран извлекать солнечную энергию невыгодно. Конструкции дорогие, за ними нужно «ухаживать» и вовремя утилизировать сами фотоэлементы, в которых содержатся ядовитые вещества (свинец, галлий, мышьяк). Для высокой выработки необходимы огромные площади.

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

---

В Китае самая мощная ГЭС в мире – «Три ущелья». По состоянию на 2018 год – это крупнейшее по массе сооружение. Её сплошная бетонная плотина весит 65,5 млн тонн. За 2014 станция произвела рекордные для мира 98,8 млрд кВт⋅ч.

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

---

Используется и в промышленных масштабах, и у местного населения как резервный или основной источник тепла и электричества. Мощность всех солнечных установок – 400 МВт, из них самые крупные в Самарской, Астраханской, Оренбургской областях и Крыму. Самая мощная СЭС – «Владиславовка» (Крым). Ещё разрабатываются проекты для Сибири и Дальнего Востока.

---

Ветровая энергетика

---

Ветровая возобновляемая энергия в России представлена чуть хуже, чем солнечная, хотя и здесь есть промышленные установки. Общая мощность ветровых генераторов в нашей стране – 183,9 МВт (0,08 % от всей энергосистемы). Больше всего установок – в Крыму, а мощнейшая находится в Адыгее – «Адыгейская ВЭС».

---

Гидроэнергетика

---

Это самый популярный вариант альтернативного источника энергии в России. Около 200 речных ГЭС вырабатывают до 20% от всей энергии в стране. В заливе Кислая губа в Мурманской области с 1968 года есть приливная электростанция – «Кислогубская ПЭС». Самая крупная ГЭС стоит на реке Енисей – «Саяно-Шушенская».

---

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.

---

Читайте: Персональный мир и полная автоматизация. Что такое четвёртая промышленная революция?

---

Пивоварова Юлия Васильевна, преподаватель специальных дисциплин

ГПОУ «Енакиевский
металлургический техникум»

Перспективы использования альтернативных
источников энергии

Для своих нужд человеку нужна электрическая, тепловая энергия. И с
давних пор для получения этой энергии человек использует такие не
возобновляемые ресурсы как уголь, нефть, газ. Кроме того, что эти ресурсы не
возобновляемые, цена таких ресурсов постоянно увеличивается и отрицательно
влияет на планету — приводит к
образованию парникового эффекта на планете. [1]

Сейчас всё большее количество стран
обращают внимание в сторону альтернативных источников энергии. Альтернативные
источники энергии – возобновляемые, экологически чистые ресурсы, которыми
человек может пользоваться для своих нужд без вреда для окружающей среды. К
таким источникам энергии относятся:

— энергия ветра и солнца;

— энергия воды рек и морей;

— энергия тепла поверхности земли;

— биотопливо, получаемое из
биологической массы животного и растительного происхождения.
        
Общими
перспективами использования альтернативных источников энергии является:

— возобновляемость этих источников энергии;

— безопасность экологии;

— доступность;

— низкая себестоимость энергии, получаемой в результате преобразования.

Рассмотрим перспективы использования альтернативных источников энергии.

Возможности энергетики, основанной на использовании солнечного
излучения, чрезвычайно велики. Ведь потенциал солнечной энергии просто огромен.
Например, Земля облучается 120 000 ТВт солнечного света, а это в
20 000 раз больше общей мировой потребности в нём. Кроме того, энергия
солнечного света постоянна и неисчерпаема, её нельзя потратить сверх нормы на
нужды человечества, и её с лихвой хватит для наших будущих поколений. Помимо
выше перечисленного, энергия солнечного света — она доступна на любом месте нашего
мира, в любой точке на глобусе, то есть её можно использовать не только в
районе экватора, но и на самом северном полюсе.

 Если прейти на солнечные батареи, используя их как
автономный источник энергии, то собственники частых домов получат весомую
экономию. Не стоит упускать из виду и то, что обслуживание таких систем энергоснабжения
характеризуется малыми затратами — нужно только несколько раз в год чистить
элементы солнечных батарей, а гарантия от производителя на них, обычно,
составляет в пределах 20-25 лет.

Однако в настоящее время солнечная
энергетика относится к наиболее материалоёмким видам производства энергии.
Крупномасштабное использование солнечной энергии влечет за собой гигантское
увеличение потребности в материалах, а, следовательно, и в трудовых ресурсах
для добычи сырья, его обогащения, получения материалов, изготовление
гелиостатов, коллекторов, другой аппаратуры, их перевозки. Также
из-за того, что солнечный свет отсутствует во время ночи, и в пасмурные и
дождливые дни, то есть зависит от погоды, солнечная энергия не может являться
основным источником электроэнергии. Отрицательным фактором является также то,
что некоторые технологические процессы для изготовления солнечных панелей идут
вместе с выбросом парниковых газов, трифторида азота и гексафторида серы.
[2]

Рассмотрим перспективы использования
энергии ветра. Можно выделить ряд достоинств ветроэнергетики:

— совсем не загрязняет окружающую среду – процесс
производства энергии из ветра не приводит к выбросам вредных веществ в
атмосферу или образованию отходов;

—  использование восстанавливаемого,
неисчерпаемого источника энергии, экономия на горючих, в процессе его добычи и
транспортировки;

—  территория, которая находится вблизи с
местом производства энергии может быть полностью использована для целей
сельского хозяйства;

—  стабильность расходов на единицу
получаемой энергии, а также рост экономической конкурентоспособности по
сравнению с обычными для нас источниками энергии;

—  максимально малые потери при передаче
энергии – ветряная электростанция может быть построена как лично у потребителя,
так и в местах отдаленных, которые в случае с традиционной энергетикой требуют
специальных подключений к сети;

—  простое обслуживание, быстрая
установка, низкие затраты на обслуживание техники и эксплуатацию оборудования.

Наряду с достоинствами существуют также
такие недостатки использования энергии ветра:

 — высокие инвестиционные
затраты — они имеют тенденцию к снижению в связи с новыми разработками и
технологиями. Ещё стоимость энергии из ветра постоянно падает в цене;

—  изменчивость мощности во времени —
производство электроэнергии зависит, к несчастью, от того насколько сильно дует
ветер, на что человек не может никак повлиять;

—  шум – исследования шума, выполненные с
использованием новейшего диагностического оборудования, не подтверждают негативного
влияния ветряных турбин;

— угроза для птиц — в соответствии с последними
исследованиями, вероятность столкновения лопастей ветряка с птицами не больше,
чем в случае столкновения птицы с высоковольтными линиями традиционной
энергетики;

—  возможность искажения приема сигнала телевидения –
крайне мала;

—  изменения в ландшафте.

Геотермальная энергетика является одной из наиболее
перспективных возобновляемых источников энергии. [3] Она использует
теплоэнергетический потенциал Земли, представленный в трех видах:

1) Пароводородные смеси — с температурой на устье
200–300°С. Это идеальное сырье для выработки электроэнергии через обычную
систему с турбинными генераторами. Геотермальные месторождения такого типа
приурочены к зонам разлома земной коры, районам молодого горообразования и
районам, где магма глубоко внедрилась в осадочный чехол земли.

2) Теплоэнергетические воды — с температурой на устье
80–120°С. Они могут использоваться для производства электроэнергии путем
установки бинарных станций с легкокипящими газами замкнутого цикла. Такая
технология позволяет использовать геотермальные ресурсы Земли сначала для
получения электроэнергии, а затем — для обогрева и горячего водоснабжения.
Остывший теплоноситель закачивается потом в реинжекционные скважины,
расположенные выше сброса подземного потока. Вода, проходя сквозь горячий
участок земной коры, снова нагревается — таким образом, этот источник тепла
можно использовать практически без потерь.

3) Субтермальные воды — с температурой 40–70°С используются
для обогрева и горячего водоснабжения с применением тепловых насосов.

Использование геотермальной энергии имеет такие
положительные факторы:

—
она возобновляется и практически неиссякаемая;

— не зависит от времени суток, сезона, погоды;

— универсальна — с помощью её можно обеспечить
водоснабжение и теплоснабжение, а также электричество;

— эти источники энергии не загрязняют окружающую среду;

— не вызывают парникового эффекта; станции для производства
не занимают много места.

При этом есть и ряд недостатков использования энергии тепла
Земли:

— геотермальная энергия не считается абсолютно безвредной
из-за выбросов пара, в состав которого может входить сероводород, радон и
другие вредные примеси;

— если использовать воды с глубоких горизонтов, то
появляется вопрос ее утилизации после использования – из-за химического состава
такую воду нужно сливать либо обратно в глубокие слои земли, либо в океан;

— постройка станции относительно дорога – это увеличивает
стоимость энергии в итоге.

На сегодняшний день во всём мире можно пронаблюдать
растущую тенденцию не только к производству биотоплива, но рост его
потребления. Этому способствовали рост цен на нефть, а также идеи
энергобезопасности. [5] Использование биотоплива имеет такие преимущества:

— мобильность
по сравнению с другими альтернативными источниками энергии;

— снижение
стоимости;

— возобновляемые
источники;

— сокращение
выбросов парниковых газов.

Из
недостатков использования биологического топлива можно выделить такие:

— ограничения
региональной пригодности;

— продовольственная
безопасность;

— ограничение
на изменение землепользования;

— проблемы,
связанные с выращивание монокультуры.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Мы
проживаем в регионе, где возможно использовать все вышеперечисленные источники
энергии. Для развития использования альтернативных источников энергии нужны
значительные финансовые вложения со стороны производителей и, соответственно,
заинтересованность со стороны потребителей.

 

Перечень
ссылок:

1. https://infourok.ru/proekt-racionalnoe-ispolzovanie-energeticheskih-resursov-455361.html
— Проект “Рациональное использование энергетических ресурсов”.

2. М.В. Голицын, А.М. Голицын,
Н.В. Пронина. «Альтернативные
энергоносители». – М.: Наука, 2004. -159 с.

3. Алхасов А.Б. «Повышение эффективности использования
геотермального тепла» Теплоэнергетика-2003-№3

4. https://ru.eko_print.org

5. Смородин Г. С. Анализ использования
биотоплива при производстве электрической энергии // Молодой ученый. — 2016. —
№20.