Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение “Средняя образовательная школа № 4 г. Лиски имени Героя Советского союза Виктора Ивановича Великого” Индивидуальный проект Тема: «Альтернативная электроэнергетика» Выполнил: Русанов Иван Сергеевич Руководитель проекта: Волошин Андрей Геннадьевич Учитель физики г. Лиски 2024 Оглавление 1. Введение……………………………………………………… 3 2. История развития альтернативной энергетики…………… 4 3. Солнечная энергетика …………………………...……......... 5 4. Гипотетические возможности солнечной энергетики…….. 5 5. Геотермальная энергетика ………………………..……....... .5 6. Ветроэнергетика……………………………………….…..… 6 7. Волновая ………………………………………………….… 7 8. Градиент - температурная энергетика ………………..….... 8 9. Биомассовая энергетика…………………………………….. 8 10.Трудности и перспективы развития альтернативной энергетики …………………………………………………. 9 11.Гидроэнергетика ……………………………………………..9 12.Альтернативная энергетика стран мира ……………………11 13.Развитие альтернативной энергетики в России ……….…...12 14.Заключение ………………………………………………….12 15.Список литературы ………………………………………….16 16.Приложения ………………………………………………….17-26 2 Введение На пороге XXI века человек все чаще стал задумываться о том, что станет основой его существования в новой эре. Люди прошли путь от первого костра до атомных электростанций, однако энергия была и остается главной составляющей жизни человека. Существуют «традиционные» виды альтернативной энергии: энергия Солнца и ветра, морских волн и горячих источников, приливов и отливов. На основе этих природных ресурсов были созданы электростанции: ветряные, приливные, геотермальные, солнечные. Сейчас, как никогда остро встал вопрос, о том, каким будет будущее планеты в энергетическом плане. Что ждет человечество - энергетический голод или энергетическое изобилие? В газетах и различных журналах все чаще и чаще встречаются статьи об энергетическом кризисе. Из-за нефти возникают войны, расцветают и беднеют государства, сменяются правительства. К разряду газетных сенсаций стали относить сообщения о запуске новых установок или о новых изобретениях в области энергетики. Разрабатываются гигантские энергетические программы, осуществление которых потребует громадных усилий и огромных материальных затрат. Если в конце XIX века энергия играла, в общем, вспомогательную и незначительную роль в мировом балансе, то уже в 1930 году в мире было произведено около 300 миллиардов киловатт-часов электроэнергии. С течением времени - гигантские цифры, огромные темпы роста! И все равно энергии будет мало - потребности в ней растут еще быстрее. Потому ныне перед всеми учеными мира стоит проблема нахождения и разработки новых альтернативных источников энергии. В работерассмотрен вопросы исторического развития альтернативной энергетики, предложена характеристикавидов альтернативной электроэнергетики, перспектив развития альтернативной энергетики в мире и в Российской Федерации. Приведены возможные причины развития возобновляемых источников энергии или наоборот, торможения их распространения. 3 История развития альтернативной энергетики Альтернативная энергетика –это нетрадиционные способы получения, передачи и использования энергии. Альтернативная энергетика известна также как «зелёная» энергия», которая базируется на трёх принципах: 1. Возобновляемость. 2. Экологичность. 3. Экономичность. Альтернативная энергетика должна решить несколько остро стоящих в мире проблем: трата полезных ископаемых и выделение в атмосферу углекислого газа (это происходит при стандартных способах добычи энергии через газ, нефть и т.д.), что влечёт за собой глобальное потепление, необратимое изменение экологии и парниковый эффект.Поэтому основным направлением альтернативной энергетики является поиск и использование альтернативных (нетрадиционных) источников энергии, возобновляемых или практически неисчерпаемых природных ресурсов и явлений. Виды альтернативной энергетики: солнечная энергетика, геотермальная энергия, ветроэнергетика, волновая энергетика, градиент-температурная энергетика, биомассоваяэнергетика,эффект запоминания формы, Направление альтернативной энергетики считается новым, хотя попытки использовать энергию ветра, воды и солнца предпринимались ещё в 18 веке. Стоит вспомнить, что в 1774 году был издан первый научный труд по гидротехническому строительству – «Гидравлическая архитектура» (рис.1) Автор работы – французский инженер Бернар Форест де Белидор (рис.2). После издания труда почти на 50 лет развитие зелёного направления застыло. И вот некоторые факты начала развития альтернативной электроэнергетики: 1846 – первая ветроустановка, проектировщик датчанин – Пол ла Кур (рис. 3). 1861 – патент на изобретение солнечной электростанции. 1881 – постройка гидроэлектростанции на Ниагарском водопаде (рис.4). 1887 - первый ветряк, использующийся для производства электроэнергии, был построен в Шотландии профессором Джеймсом Блит ( рис.5-6). 1888 - Чарльз Браш сконструировал и построил первую автоматически управляемую ветровую турбину для производства электроэнергии(рис.7). 1913 – сооружение первой геотермальной станции, инженер – итальянец Пьеро Джинори Конти(рис.8). 1931 – постройка первой промышленной ветряной станции в Крыму (рис .9). 1957 – установка в Нидерландах мощной ветротурбины(200 кВт), подключённой к государственной сети. 1966 – строительство первой станции, вырабатывающей энергию на основе волн (Франция). 4 Новый толчок в развитии альтернативная энергетика получила в период жёсткого кризиса 1970 годов. С 90-ых годов по начало 21 века в мире зафиксировано критическое количество аварий на электростанциях, что стало тоже дополнительным стимулом разработки зелёной энергии. И так, кратко дам характеристику альтернативных видов электроэнергетики. Солнечная энергетика (рис 10). – преобразование солнечной энергии в электроэнергию фотоэлектрическим и термодинамическим методами. Для фотоэлектрического метода используются фотоэлектрические преобразователи (ФЭП) с непосредственным преобразованием энергии световых квантов (фотонов) в электроэнергию. Термодинамические установки, преобразующие энергию солнца вначале в тепло, а затем в механическую и далее в электрическую энергию, содержат "солнечный котел", турбину и генератор. Однако солнечное излучение, падающее на Землю, обладает рядом характерных особенностей: низкой плотностью потока энергии, суточной и сезонной цикличностью, зависимостью от погодных условий. Поэтому изменения тепловых режимов могут вносить серьезные ограничения в работу системы. Подобная система должна иметь аккумулирующее устройство для исключения случайных колебаний режимов эксплуатации или обеспечения необходимого изменения производства энергии во времени. При проектировании солнечных энергетических станций необходимо правильно оценивать метеорологические факторы: среднегодовую мощность солнечного излучения на м² (рис 11). Гипотетические возможности солнечной энергетики Теоретически покрытие относительно совсем небольшой площади пустынь северной и южной Африки, Америки, Австралии и Азии современными фотоэлементами и объединение этих электростанций в мировую сеть может в избытке обеспечить человечество чистой и, в силу глобальности, стабильной энергией. Для реализации проекта необходимо решение всего двух проблем, одной технической и одной политической. Вопервых, надо обеспечить доставку этой энергии ко всем местам её потребления. Во-вторых, необходимо одно мировое правительство для всего человечества. Геотермальная энергетика (рис 12) – способ получения электроэнергии путем преобразования внутреннего тепла Земли (энергии горячих пароводяных источников) в электрическую энергию. Этот способ получения электроэнергии основан на факте, что температура пород с глубиной растет, и на уровне 2–3 км от поверхности Земли превышает 100°С. Существует несколько схем получения электроэнергии на геотермальной электростанции. Прямая схема: природный пар направляется по трубам в турбины, соединенные с электрогенераторами. Непрямая схема: пар предварительно (до того как попадает в турбины) очищают от газов, вызывающих разрушение 5 труб. Смешанная схема: неочищенный пар поступает в турбины, а затем из воды, образовавшийся в результате конденсации, удаляют не растворившиеся в ней газы. Стоимость "топлива" такой электростанции определяется затратами на продуктивные скважины и систему сбора пара и является относительно невысокой. Стоимость самой электростанции при этом невелика, так как она не имеет топки, котельной установки и дымовой трубы. К недостаткам геотермальных электроустановок относится возможность локального оседания грунтов и пробуждения сейсмической активности. А выходящие из-под земли газы могут содержать отравляющие вещества. Кроме того, для постройки геотермальной электростанции необходимы определенные геологические условия. Ветроэнергетика (рис13-14) – это отрасль энергетики, специализирующаяся на использовании энергии ветра (кинетической энергии воздушных масс в атмосфере). Ветряная электростанция – установка, преобразующая кинетическую энергию ветра в электрическую энергию. Состоит она из ветродвигателя, генератора электрического тока, автоматического устройства управления работой ветродвигателя и генератора, сооружений для их установки и обслуживания. Для получения энергии ветра применяют разные конструкции: многолопастные «ромашки»; винты вроде самолетных пропеллеров; вертикальные роторы и др. Существуют ветрогенераторы с вертикальной и горизонтальной осью вращения ротора. Конструкция первых проще, но вторые имеют больший КПД, достигающий 30-40 %. Поэтому для промышленной ветроэнергетики используются генераторы с горизонтально осью ротора в основном с мощностями от 1 до 2.5 МВт и диаметром ротора от 50 до 80 м. Существуют и ветрогенераторы мощностью 8 МВт. Затраты на ветроэнергетику сводятся почти исключительно к строительству, а стоимость энергии постепенно приближается к стоимости «традиционной» энергии. В силу шума и вибрации ветрогенераторы ставят на удалении от жилых домов 300 и более метров, но непосредственно под ветрогенераторами можно продолжать сельскохозяйственное производство. Пока существует множество перспективных площадок для размещения мощностей на берегу и в море. В частности, Германия, Дания и Нидерланды собираются создать на банке Северного моря остров для большой ветроэлектростанции. В 2014—2015 годах (рис 15) в Дании с помощью ветрогенераторов производилось 42 % всего электричества( рис 12);в Португалии 27 %; в Никарагуа 21 %, в Испании 20 %, в Ирландии 19 %, в Германии 8 %, а в Европейском союзе 7,5 %. К началу 2016 года общая установленная мощность всех ветрогенераторов составила 432 гигаватта и 6 превзошла суммарную установленную мощность атомной энергетики. Однако, существует так называемый capacityfactor (Коэффициент использования установленной мощности - КИУМ), который определяет эффективность работы электрогенератора. По данным US Energy Information Administration (EIA), на 2015 год этот коэффициент для атомных электростанций составлял 92.3% от установленной мощности, для ветрогенераторов - 32,2% от установленной мощности. Применять эти значения для генерирующих мощностей во всем мире не совсем правильно, но отношение вряд ли будет сильно отличаться. На сегодняшний день ветроэнергетика это экономически наиболее перспективный вид ВИЭ и развивается по экспоненте. Её потенциал весьма велик. Ветреная береговая линия континентов протяжённа. Станции можно строить не только на берегу, но и в море. Итак, подведем итог: производство ветряных электростанций очень дешево, но их мощность мала, и их работа зависит от погоды. К тому же они очень шумны, поэтому крупные ветряные электростанции даже приходится на ночь отключать. Помимо этого, ветряные электростанции создают помехи для воздушного сообщения, и даже для радиоволн. Применение ветряных электростанций вызывает локальное ослабление силы воздушных потоков, мешающее проветриванию промышленных районов и даже влияющее на климат. Наконец, для использования ветряных электростанций необходимы огромные площади, много больше, чем для других типов электрогенераторов (рис 13). Волновая энергетика (рис 16) – способ получения электрической энергии путем преобразования потенциальной энергии волн в кинетическую энергию пульсаций и оформлении пульсаций в однонаправленное усилие, вращающее вал электрогенератора. По сравнению с ветровой и солнечной энергией энергия волн обладает гораздо большей удельной мощностью. Так, средняя мощность волнения морей и океанов, как правило, превышает 15 кВт/м. При высоте волн в 2 м мощность достигает 80 кВт/м. То есть, при освоении поверхности океанов не может быть нехватки энергии. В механическую и электрическую энергию можно использовать только часть мощности волнения, но для воды коэффициент преобразования выше, чем для воздуха – до 85 процентов. Приливная энергетика, как и прочие виды альтернативной энергетики, является возобновляемым источником энергии. Для выработки электроэнергии электростанции такого типа используют энергию прилива. Для устройства простейшей приливной электростанции (ПЭС) нужен бассейн – перекрытый плотиной залив или устье реки. В плотине имеются водопропускные отверстия и установлены гидротурбины, которые вращают генератор. 7 Во время прилива вода поступает в бассейн. Когда уровни воды в бассейне и море сравняются, затворы водопропускных отверстий закрываются. С наступлением отлива уровень воды в море понижается, и, когда напор становится достаточным, турбины и соединенные с ним электрогенераторы начинают работать, а вода из бассейна постепенно уходит. Считается экономически целесообразным строительство приливных электростанций в районах с приливными колебаниями уровня моря не менее 4 м. Проектная мощность приливной электростанции зависит от характера прилива в районе строительства станции, от объема и площади приливного бассейна, от числа турбин, установленных в теле плотины. Недостаток приливных электростанции в том, что они строятся только на берегу морей и океанов, к тому же они развивают не очень большую мощность, да и приливы бывают всего лишь два раза в сутки. И даже они экологически не безопасны. Они нарушают нормальный обмен соленой и пресной воды и тем самым – условия жизни морской флоры и фауны. Влияют они и на климат, поскольку меняют энергетический потенциал морских вод, их скорость и территорию перемещения. Градиент-температурная энергетика (рис 17). Этот способ добычи энергии основан на разности температур. Он не слишком широко распространен. С его помощью можно вырабатывать достаточно большое количество энергии при умеренной себестоимости производства электроэнергии. Большинство градиент-температурных электростанций расположено на морском побережье и используют для работы морскую воду. Мировой океан поглощает почти 70% солнечной энергии, падающей на Землю. Перепад температур между холодными водами на глубине в несколько сотен метров и теплыми водами на поверхности океана представляет собой огромный источник энергии, оцениваемый в 20-40 тысяч ТВт, из которых практически может быть использовано лишь 4 ТВт. Вместе с тем, морские теплостанции, построенные на перепаде температур морской воды, способствуют выделению большого количества углекислоты, нагреву и снижению давления глубинных вод и остыванию поверхностных. А процессы эти не могут не сказаться на климате, флоре и фауне региона (рис 14). Биомассовая энергетика рис 18). При гниении биомассы (навоз, умершие организмы, растения) выделяется биогаз с высоким содержанием метана, который и используется для обогрева, выработки электроэнергии и пр. Существуют предприятия (свинарники и коровники и др.), которые сами обеспечивают себя электроэнергией и теплом за счет того, что имеют несколько больших "чанов", куда сбрасывают большие массы навоза от животных. В этих герметичных баках навоз гниет, а выделившийся газ идет на нужды фермы. 8 Еще одним преимуществом этого вида энергетики является то, что в результате использования влажного навоза для получения энергии, от навоза остается сухой остаток, являющийся прекрасным удобрением для полей. Также в качестве биотоплива могут быть использованы быстрорастущие водоросли и некоторые виды органических отходов (стебли кукурузы, тростника и пр.). Эффект запоминания формы – физическое явление, впервые обнаруженное советскими учеными Курдюмовым и Хондросом в 1949 году. Эффект запоминания формы наблюдается в особых сплавах и заключается в том, что детали из них восстанавливают после деформации свою начальную форму при тепловом воздействии. При восстановлении первоначальной формы может совершаться работа, значительно превосходящая ту, которая была затрачена на деформацию в холодном состоянии. Таким образом, при восстановлении первоначальной формы сплавы вырабатывают значительно количество тепла (энергии). Трудности и перспективы развития альтернативной энергетики Что касается альтернативных источников энергии, тоне все они одинаково доступны и выгодны. Энергия приливов и геотермальная энергия жёстко локализованы и ограничены, поэтому реальную экономически реализуемую альтернативу сжиганию топлива сегодня могут составить только ветер и солнечная радиация. Биотопливо, например этанол из сахарного тростника, может иметь некоторое значение для обеспечения транспорта при высоких ценах на нефть, но не для энергетики в целом. Следует, впрочем, отметить, что для основной части территории России ветровая и солнечная энергетика также являются достаточно жёстко локализованными и ограниченными. Свое место в развитии отечественной электроэнергетики в предстоящей перспективе найдет и генерация электроэнергии на базе нетрадиционных энергоресурсов, которые со временем перестанут быть нетрадиционными. Большая часть территории России находится в достаточно высоких северных широтах, а средняя скорость ветра на ней около 5.5 м/c, что в разы увеличивает себестоимость ветровой энергии по сравнению с западным побережьем Европы и США. Среди относительно населённых регионов России рентабельное развитие современной ветроэнергетики возможно на Сахалине и в Мурманской области, где средняя скорость ветра достигает 8 м/с; наКамчатке и Чукотке ввиду малой заселённости и застроенности. Несколько ветрогенераторов имеется в Крыму (рис 19). Источники солнечной энергии в совокупности превышают то количество ресурсов, которые производятся путём переработки нефти и газа, – наиболее благоприятны в этом отношении Краснодарский и Ставропольский края, Дальний Восток, Северный Кавказ и др.Развитие относительно рентабельной солнечной энергетики возможно в Крыму, где построено 6 и работает 5 фотоэлектростанций, в Калмыкии и Астраханской области (рис 20). 9 Гидроэнергетика Традиционная гидроэнергетика (гидроэлектростанции на реках) также относится к ВИЭ, но в силу своей масштабности и традиционности обычно оставляется за скобками, когда речь идёт об альтернативных источниках энергии. Если же применять термин возобновляемая энергетика, то о ГЭС забывать нельзя. И при таком подходе оказывается, что Россия является одним из мировых лидеров в области возобновляемой энергетики, занимая пятое место в мире по генерации энергии гидроэлектростанциями (рис 2122)(после КНР, Канады, Бразилии и США, 2014). При этом ряд российских ГЭС относятся к числу крупнейших в мире. На ГЭС вырабатывается электроэнергия, использующая естественную гидравлическую энергию рек, а также энергию, искусственно аккумулированную в водохранилищах. ГЭС дают около пятой части электроэнергии, производимой в России. Полная мощность ГЭС реализуется лишь в теплые месяцы и только в многоводные годы. Самые крупные ГЭС в нашей стране входят в состав Ангаро Енисейского каскада: Саяно-Шушенская (рис 23) (6.4 млн. кВт), Красноярская (рис 24) (6.0 млн квт), Иркутская (рис 25) (4.0 млн. квт), Братская (рис 26) (4.5 млн. квт), Усть-Илимская (рис 27) (4.3 млн. квт), сооружается Богучанская ГЭС (4 млн. квт). В европейской части страны создан крупнейший ВолжскоКамский каскад ГЭС, в состав которого входят Иваньковская, Угличская, Рыбинская, Воткинская, Городецкая, Чебоксарская, две Волжские (возле Самары и Волгограда), Саратовская. Средняя мощность этих ГЭС около 2.4 млн. квт. ГЭС занимают второе место по количеству вырабатываемой электроэнергии. Гидроэлектростанции являются весьма эффективным источником энергии, поскольку используют возобновимые ресурсы, они просты в управлении (количество персонала на ГЭС в 15–20 раз меньше, чем на ГРЭС) и имеют высокий КПД – более 80%. В результате производимая на ГЭС энергия – самая дешевая. К достоинствам ГЭС относится: использование неисчерпаемых ресурсов; просты в запуске и управлении; имеют высокий КПД; производят самую дешевую электроэнергию; улучшают условия судоходства на реках; облегчают условия орошения близлежащих сельскохозяйственных угодий. К недостаткам ГЭС относятся: требуют больших капиталовложений на строительство; их возведение на равнинах связано со значительными потерями земель, причем лучших – пойменных, отличающихся высоким плодородием; при сооружении водохранилищ неизбежным является переселение жителей из затапливаемых населенных пунктов, что требует очень больших расходов; выработка электроэнергии зависит от климатических условий и меняется по сезонам. 10 Альтернативная энергетика стран мира Поскольку возобновляемые источники энергии (ВИЭ) не только возобновляемы, но также экологичны и безопасны, некоторые развитые страны мира взяли курс на ускоренное развитие альтернативной энергетики. Сегодня на долю альтернативной электроэнергетики приходится всего 2% (534 млрд. кВт.ч) от мирового производства электроэнергии (рис 28). Из них на биомассовою энергетику и утилизацию мусора приходится 47% (253 млрд. кВТ.ч); на ветряную энергетику – 39% (210 млрд. кВт.ч); на геотермальную энергетику – 11% (60 млрд. кВт.ч); на солнечную и приливную энергетику – порядка 2% (11 млрд. кВт.ч). Наиболее динамично развивается гидроэнергетика (ввиду доступности водных ресурсов). Ветровая и солнечная энергия значительно отстают, хотя некоторые страны предпочитают двигаться именно в этих направлениях. Так, с помощью ветряных установок добывается энергии (от общего числа): 28% в Дании; 18% в Португалии; 17% в Филиппинах; 15% в Ирландии 12% в Испании, Финляндии, Германии 0,9% в России (рис 29). Спрос на солнечную энергию ниже, чем предложение: устанавливается половина источников от того числа, которое могут обеспечить производители. ТОП-5 лидеров по производству зелёной энергии (данные портала вести.ру): 1. США (24,7%) – (все типы ресурсов, более всего задействован солнечный свет). 2. Германия – 11,7% (все виды альтернативных ресурсов). 3. Испания – 7,8% (ветряные источники). 4. Китай – 7,6% (все типы источников, половина из них – ветряная энергетика). 5. Бразилия – 5% (биотопливо, солнечные и ветряные источники). Одна из наиболее труднорешаемых проблем – финансы. Зачастую пользоваться традиционными источниками энергии дешевле, чем устанавливать новое оборудование. Одним из потенциально позитивных решений этой задачи является резкое поднятие цен на свет, газ и т.д., чтобы вынудить людей экономить и со временем полностью перейти на альтернативные источники. Прогнозы развития сильно варьируются. Так, WindEnergyAssociation обещает, ч то к 2020 году доля зелёной энергии вырастет до 12%, а EREC предполагает, что в 2030 году уже 35% энергопотребления в мире будет обеспечиваться из возобновляемых источников. 11 Развитие альтернативной энергетики в России В нашей стране также ведутся работы по развитию альтернативной электроэнергетики (рис 30). Так, летом 2013 года в селе Яйлю Турочакского района Республики Алтай началась эксплуатация автономной дизельсолнечной электростанции мощностью 100 кВт. В дневное время электроснабжение ведется за счет фотоэлектрических батарей, в ночное — от аккумулятора и дизельного электрогенератора. Этот проект интересен автономностью, опыт которого позволит надежно электрифицировать отдаленные поселения. Самой большой солнечной электростанцией в России считается «Каспийская», проектная мощность которой оценивается в 5 МВт. Помимо энергии солнца используется и сила ветра, в частности, Куликовская (Зеленоградская) ВЭС, построенная в Калининградской области, имеет мощность 1 МВт и состоит из 21 ветрогенератора. Доля альтернативной энергетики в нашей стране занимает сейчас примерно 1% (по данным Минэнерго), но к 2020 году планируется увеличить этот показатель до 4,5%. Заключение Представляемый футурологами мир будущего – это всегда мир, живущий в гармонии с природой, где достигнут баланс между технологиями и окружающей средой, потребностями человека и возможностями планеты (рис 29). Использование альтернативных источников энергии – обязательный элемент цивилизации будущего, и уже в наше время различные страны прилагают множество усилий для развития альтернативной энергетики. Так, Китай планирует вложить к 2020 г. порядка 361 млрд. долл. в альтернативную энергетику – возобновляемые источники энергии. Правительство страны планирует постепенно уходить от «грязных» источников энергии вроде угля к возобновляемым: солнечной энергии, энергии ветра и др. Стимулом к этому является не только катастрофическая ситуация с экологией внутри страны (показатели загрязненности многих регионов превышают все допустимые нормы), но и значительное удешевление строительства необходимых станций, а также перспектива создания новых рабочих мест. Производители «зеленой» энергии всегда оказываются в плюсе даже при минусовых ценах – здесь следует учитывать субсидии на производство чистой энергии. Проблема еще в том, что, зачастую, излишки энергии девать просто некуда – «экспортные» линии могут оказаться слишком «узкими», а отправлять энергию куда-то нужно. Поэтому производители энергии рады избавиться от излишков даже с учетом доплаты. По сравнению с Китаем, США и странами Евросоюза, 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. Поэтому кажется невыгодным устанавливать достаточно дорогие 12 солнечные панели или ветряки там, где уже проведены линии газа и электроэнергии. Без достаточных субсидий или налоговых послаблений будет тяжело достичь необходимого уровня использования альтернативных источников электроэнергии. А ведь это – отличный способ получать энергию там, куда невыгодно проводить линию электропередач или вести газовые трубы. Многие города и поселки не обеспечены газом и электричеством или имеют проблемы с поставками именно по причине труднодоступности. Локальное расположение источников альтернативной энергии решает эту проблему. Например, крупнейшая в России солнечная электростанция Кош-Агачская оснащена солнечными панелями, уровень удельной выработки которых достигает 1400кВТ-ч на квадратный метр в год. Мощность станции, занимаемой 13 га – 5МВт, при этом весь КошАгачскийрайон потребляет до 3,5МВт. Важно упомянуть, что солнечные модули произведены в России компанией «Хевел». Дополнительной особенностью их модулей является также то, что они способны вырабатывать электричество даже в пасмурную погоду, что очень полезно в России. В планах компании – до конца 2020 г. построить станции суммарной мощностью более 500 МВт. Учитывая стоимость доставки энергоресурсов в труднодоступные северные регионы, установка солнечных панелей или ветряных станций уже не кажется такой дорогой и нерациональной идеей. Важно, что обслуживание подобного оборудования несет меньше рисков, нежели работа с атомной электростанцией. Когда частные компании или государство не занимаются решением подобной проблемы, за нее берутся сами люди. По оценке участников рынка возобновляемых источников энергии, в России в 2015 г. было установлено 8 МВт автономных солнечных панелей на крышах частных домовладений. Это означает, что более полутора тысяч домов за год перешли на экологически чистый вид электроэнергии. Основной причиной установки подобных систем является то, что к этим домам очень дорого или технологически невозможно подвести линии электропередач. В апреле 2016 г. Россией было подписано Парижское соглашение по борьбе с глобальным потеплением. По нему к 2020 г. наша страна снизит выбросы парниковых газов на 25 % от уровня 90-х годов, а в 2030 г. – еще на 5 %. Выполнять эту задачу, естественно, предстоит предприятиям энергетической отрасли. По словам Александра Новака, главы министерства энергетики Российской Федерации, к 2035 г. доля возобновляемых источников энергии в энергобалансе страны должна достичь 3–4 % без учета гидрогенерации (при нынешних двух). Не такие уж и большие цели, казалось бы, но и их достаточно для оказания значительного влияния на окружающую среду. Развивая возобновляемые источники энергии в России, необходимо учитывать особенности каждого региона. Нельзя допускать изменения климата и ландшафта появлением крупных ГЭС, необходимо разумно 13 подходить к выбору расположения солнечных панелей или ветряков. Так, солнечные панели будут рациональнее использоваться на юге, либо за полярным кругом в течение полугода, а ветряки – в околоморских областях и на побережьях. Последние годы являются самыми теплыми в северном полушарии за прошедшие 120 лет. Большой вклад в сложившуюся ситуацию сделали именно выбросы парниковых газов, которые образуются при сжигании топлива, используемого для выработки тепловой и электрической энергии. Развитие возобновляемых и альтернативных источников энергии – причина не только улучшения экологической ситуации, но и усиления энергетической независимости. И если в рамках России это лишь интерес отдаленных регионов, то для европейских и других стран - вопрос экономической и энергетической независимости. В том числе именно поэтому в странах евросоюза так активно происходит развитие зеленой энергетики. В свою очередь для России это является сигналом к вероятному снижению экспорта нефтяного и газового сырья, которое приведет к их постепенному удешевлению, что следом за собой повлечет также заинтересованность в использовании экономически выгодных альтернативных источников энергии. Ставка на альтернативные источники энергии – это международная тенденция, и стоять в стороне у России просто не получится. Выбрасывая большое количество вредных веществ в воздух, страна несет ответственность, в том числе и перед мировой общественностью. Для того чтобы выглядеть в глазах соседей хорошо, необходимо считаться с общими правилами. Стремясь быть инновационным и эффективным государством, Россия должна создавать рабочие места и инвестировать в подобную инновационную деятельность. К сожалению, пока что нефть, уголь и газ являются более интересными как с позиции государства, так и с позиции бизнеса. Тем не менее их запасы не бесконечны. Постановление Правительства РФ № 449 от 28.05.2013 г. «О механизме стимулирования использования возобновляемых источников энергии на оптовом рынке электрической энергии и мощности» сильно подтолкнуло к строительству новых станций на возобновляемых источниках энергии. Далее необходимо последовательно развивать это направление, чтобы заложить в России прочный фундамент энергетики будущего, свободной от зависимости от истощающихся ископаемых видов топлива. Несомненно, решать вопрос нужно на разных уровнях, в том числе и законодательном. Необходимо государственное регулирование частных энергетических компаний, а также конкретное решение нюансов вроде продажи частными лицами излишков вырабатываемой энергии. Учитывая постоянное удешевление производства и повышение КПД «зеленого» оборудования, все яснее становится рациональность выбора источников возобновляемой энергии. И однажды альтернативные источники энергии станут безальтернативным выбором. 14 В заключение можно сделать вывод, что современный уровень знаний, а также имеющиеся и находящиеся в стадии разработок технологии дают основание для оптимистических прогнозов: человечеству не грозит тупиковая ситуация ни в отношении исчерпания энергетических ресурсов, ни в плане порождаемых энергетикой экологических проблем. Есть реальные возможности для перехода на альтернативные источники энергии (неисчерпаемые и экологически чистые). С этих позиций современные методы получения энергии можно рассматривать как своего рода переходные. Вопрос заключается в том, какова продолжительность этого переходного периода и какие имеются возможности для его сокращения. Что же касается России, то наша страна единственная в мире, которая обладает наибольшими возможностями использования альтернативной электроэнергетики и эти возможности надо развивать во благо людей. 15 Список литературы 1. https://ru.wikipedia.org/wiki/Альтернативная_энергетика 2. https://сезоны-года.рф/альтернативная%20энергетика.html 3. http://www.dom-spravka.info/_alt_energo/obz_01.html 4. https://ruxpert.ru/Альтернативная_энергетика 5. http://stroychik.ru/raznoe/alternativnaya-energiya 6. https://svpressa.ru/energy/ 7. http://mirznanii.com/a/322811-4/sovremennoe-sostoyanie-i-tendentsiirazvitiya-elektroenergetiki-rossii 8. http://www.dom-spravka.info/_alt_energo/obz_01.html 16 Приложения рис.1 Первый научный труд по гидротехническому строительству – «Гидравлическая архитектура» рис. 2 Французский инженер Бернар Форест де Белидор рис.3 Первая ветроустановка, проектировщик датчанин – Пол ла Кур рис 4 Постройка гидроэлектростанции на Ниагарском водопаде 17 рис.5 Чарльз Браш сконструировал и построил первую автоматически управляемую ветровую турбину для производства электроэнергии рис 6-7 Первый ветряк, построен в Шотландии профессором Джеймсом Блит. 18 рис.8Сооружение первой геотермальной станции, инженер – итальянец Пьеро Джинори Конти. рис 9 Постройка первой промышленной ветряной станции в Крыму рис 10 Солнечная электростанция 19 рис 11 Среднегодовая мощность солнечного излучения на м² (с учётом погоды и рельефа местности) рис 12 Геотермальная электростанция 20 рис 13Ветрогенераторы в Дании рис 14 Ветроэлектростанции в России Доля производства электроэнергии с помощью ветрогенераторов от всего электричества в стране (на 2014-2015г.) 8 19 7,5 Дания Португалия 42 Никарагуа Испания 20 21 27 Ирландия Германия Европейский союз рис 15 21 рис 16 Волновая (приливная) электростанция рис 17 Градиент-температурная электростанция 22 рис 18 Биомассовая электростанция рис 19 Перспективные районы размещения ВЭС в России рис 20 Перспективные районы размещения СЭС в России 23 рис 21 Гидроэнергетика в мире рис 22 Структура генерации электроэнергетики в странах мира 24 рис 23 Саяно-Шушенская ГЭС рис 24 Красноярская ГЭС 25 рис 25 Иркутская ГЭС рис 26 Братская ГЭС 26 рис 27 Усть-Илимская ГЭС Доля альтернативной электроэнергетики в мировой электроэнергетике 2% биомассовая 11% 47% 39% ветряная геотермальная солнечная, приливная рис 28 27 рис 29 рис 30 Потенциал возобновляемой энергетики России рис 31 Представляемый футурологами мир будущего 28
