Забавная альтернатива. ТОП-10 необычных источников альтернативной энергии
Альтернативные источники энергии постепенно выходят на первый план, а некоторые страны даже заявили, что в обозримом будущем планируют перевести свою инфраструктуру исключительно на них. Благо, помимо солнечных панелей, ветряков и гидроэлектростанций есть еще множество интересных вариантов, о которых мы и расскажем в этом обзоре.
Электростанция, работающая от шотландского виски
Helius Energy построила первую в мире электростанцию, которая работает от побочных продуктов дистилляции шотландского виски. Ведь при этом процессе остается огромное количество углеводных и белковых масс, которые и можно, сжигая, преобразовывать в энергию. В качестве партнера в этом проекте выступил конгломерат производителей Rothes Whisky.
Футбольный мяч Soccket
Компания Soccket Inc. создала футбольный мяч, который одновременно является и небольшой электростанцией, вырабатывающей энергию в те моменты, когда футболисты бьют по объекту ногой. Несколько часов игры, и работа светодиодной лампы на целый вечер обеспечена! Идеальный вариант для сельской глубинки в развивающихся странах Африки и Азии.
OTEC-электростанция у берегов Китая
Уже несколько десятилетий существует технология, позволяющая вырабатывать энергию на основе разницы между температурой воды на поверхности океана и в его глубинах. А через несколько лет у южных берегов Китая появится самая большая в мире электростанция, работающая по этой технологии (OTEC). Создаст ее всемирно известная компания Lockheed Martin.
Турбина в кровеносных сосудах
Ученые из университета в швейцарском городе Берн разработали миниатюрные турбины, которые, будучи помещенными в кровеносные сосуды человека, будут давать энергию для работы его электрического кардиостимулятора.
VolcanElectric Mask — небоскреб, получающий энергию от вулкана
В рамках конкурса eVolo 2013 группой китайских архитекторов был представлен проект небоскреба VolcanElectric Mask, который должен расположиться на склоне вулкана. Да и энергию для функционирования это здание будет получать из раскаленной магмы, подступающей к поверхности Земли.
VW Bio-Bug от Geneco — автомобиль, работающий от фекалий
Британская компания Geneco разработала технологию, позволяющую получать метан из человеческих фекалий, и оснастила ею автомобиль VW Beetle, дав ему новое имя — VW Bio-Bug.
Энергия из турникетов в общественном транспорте
Японская компания East Japan Railway Company, один из лидеров пассажирских перевозок в Стране Восходящего Солнца, решила оснастить каждый свой турникет генератором электроэнергии. Так что пассажиры, проходящие через них, сами того не осознавая, будут вырабатывать электричество.
BioWawe — энергия подводных течений
Специалисты из австралийской компании BioPower Systems, решили обратить внимание на множество подводных течений, опоясывающих Австралию. В результате этого они и создали проект электростанции BioWawe, которая будет использовать данные потоки воды для производства электроэнергии.
Giraffe Street Lamp — качели, которые питают фонарь энергией
Giraffe Street Lamp — это качели, катаясь на которых, каждый человек сможет сделать мир немного ярче и светлее. Дело в том, что эти качели являются одновременно и генератором электричества для уличного фонаря, с которым они совмещены. Впрочем, у него есть и сторонний источник энергии, питающий лампы в то время, когда объект находится в состоянии покоя.
BIQ house — первое в мире здание с энергией от водорослей
В Гамбурге несколько недель назад открылось первое в мире здание, которое получает энергию от микроскопических зеленых водорослей, которые находятся в стенах и окнах этого архитектурного сооружения. И каждое его окно представляет собой небольшой био-реактор, производящий электричество за счет фотосинтеза.
Источник: http://www.energosovet.ru/bul_stat.php?idd=493
Альтернативные источники энергии
В условиях постоянного ухудшения экологической обстановки на планете человечество вынуждено искать альтернативные источники энергии. Все больше стран делают выбор в их пользу. Конечно, перестраивать энергетическую инфраструктуру — затратное дело, но стоит рассматривать этот процесс как вклад в будущее всей планеты.
Что такое альтернативная энергия?
Энергию можно разделить на два больших класса: невозобновляемая и возобновляемая. К первой категории относится использование таких энергоносителей, как нефть и каменный уголь. Рано или поздно из запасы на планете будут исчерпаны. К тому же, их применение связано с выбросами в атмосферу углекислого газа и глобальным потеплением. Возобновляемые, или альтернативные источники энергии — неисчерпаемые ресурсы, например, ветер или солнечный свет.
Их применение имеет меньше «побочных эффектов», а риск истощения запасов отсутствует полностью. В наши дни большая часть энергии вырабатывается за счет сжигания нефти и газа, а также благодаря работе атомных электростанций. Все эти источники потенциально опасны для окружающей среды. Поэтому востребованной становится альтернативная энергетика, позволяющая получать энергию более экологичным способом, наносящим минимальный вред окружающей среде.
Энергия ветра
Ветровая энергетика — преобразование энергии движущихся воздушных масс в электричество, которое может быть использовано потребителем. Подсчитано, что запасов ветровой энергии в 100 раз больше, чем энергетических запасов всех рек нашей планеты. Основа установки для получения энергии — ветровые генераторы и ветровые мельницы.
Особенно развит этот способ в Германии, Дании и Ирландии.
Основные плюсы ветровой энергетики — экологичность и низкая стоимость получаемой энергии. Но есть и существенный минус. Предсказать силу ветра невозможно, она непостоянна и зависит от множества факторов. Поэтому приходится использовать дополнительные источники получения энергии.
Есть у ветрогенераторов еще одно неприятное свойство: они могут вызывать радиопомехи. Наконец, ветровая энергетика может потенциально оказывать влияние на климат планеты, так как ветрогенераторы забирают часть кинетической энергии движущихся воздушных масс.
Однако ученые все еще не могут определить, насколько выраженным может быть это влияние и приведет оно к позитивным или негативным последствиям.
Сила воды
Основа гидроэнергетики — преобразование энергии водных масс в электричество. В качестве примера можно привести гидроэлектростанции, которые устанавливаются на крупных реках. Движущаяся вода воздействует на лопасти турбины, вращая их. Возникающая во время вращения энергия и преобразуется в электричество. Строительство ГЭС обходится государству очень дорого.
Однако затраты быстро окупаются, так как цена полученной энергии получается сравнительно низкой (например, по сравнению с атомными электростанциями). Строить гидроэлектростанции можно только на реках, которые никогда не пересыхают и имеют быстрое течение. Для возведения ГЭС необходимо обустроить плотину, позволяющую добиться определенного напора воды.
В России доля электрической энергии, вырабатываемой гидроэлектростанциями, составляет около 20% от всей энергетической генерации, а суммарная мощность всех ГЭС составляет 48085 МВт. В последние годы появилась идея использовать энергию приливов. Строятся приливные станции, преобразующие кинетическую энергию движущейся морской воды. В России самая крупная приливная электростанция функционирует в Мурманской области.
Ее установленная мощность достигает 1,7 МВт. Наконец, есть способы генерации энергии из волн.
Эффективными оказались только три из них: поплавки, искусственные атоллы и подводные камеры. Такие электростанции передают кинетическую энергию по кабелю на станцию, где происходит выработка электричества. Есть у волновой энергетики два недостатка.
Себестоимость полученное энергии довольно высока, а позволить себе обустройство станции могут только страны, имеющие продолжительную береговую линию. По этой причине этот вид используется редко.
Геотермальная энергетика
Наша планета вырабатывает большое количество тепла. Для получения энергии, в частности, используются геотермальные источники, располагающиеся в сейсмически опасных территориях и вулканических районах. Горячая вода может быть использована для непосредственного отопления зданий. Также ее перерабатывают в электроэнергию при вращении горячим паром турбины, идущей к генератору. Больше всего таких станций во Франции, Мексике и Америке.
Энергия осмотической диффузии
Этот вид альтернативной энергии стал разрабатываться сравнительно недавно. Осмотические электростанции устанавливаются в устьях рек и извлекают энергию из энтропии жидкостей в процессе взаимодействия соленой и пресной воды. Когда концентрация солей выравнивается, возникает избыточное давление, благодаря которому вращаются лопасти турбины. Пока в мире существует только одна осмотическая электростанция, функционирующая в Норвегии.
Биотопливо
Биотопливо производится из органических продуктов, в процессе переработки которых получается электрическая энергия. Выделяют твердое и жидкое биотопливо. К первой группе относятся дрова, топливные брикеты. Жидкое биотопливо — это биодизель, биобутанол, диметиловый эфир и т. д.
Топливо можно получать непосредственно из биомассы (остатков растительного и животного происхождения), которые во время брожения выделяют горючий газ. Такие биогенераторы устанавливаются в сельских местностях.
В России в последние годы построено множество заводов, которые перерабатывают древесные отходы в топливные брикеты и пеллеты, применяемые как топливо для различных видов котлов.
Гравитационная энергетика
Гравитационная энергетика — преобразование потенциальной энергии гравитационного поля планеты в электроэнергию. На данный момент уже разработан проект гравитационной электростанции, которая представляет собой подъемный кран со стрелами. Двигатели приходят в действие, когда опускаются блоки. Подъем блоков осуществляется, когда в сеть поступает избыток энергии.
Солнечная энергия, солнечные электростанции
Солнечную энергию преобразуют в электрическую посредством солнечный батарей. Удивительно, но всей планете на год хватило бы энергии, которую Солнце отправляет на Землю в течение одного дня. При этом выработка электроэнергии солнечными батареями не превышает 2% от общего количества. Однако солнечная энергия — одна из самых экологичных, безопасных и недорогих по себестоимости.
Пожалуй, единственным недостатком солнечной энергии является зависимость ее получения от времени суток и погодных условий. В северных странах строительство солнечных электростанция экономически невыгодно. По крайней мере, на данном этапе: ученые не исключают, что удастся создать солнечные батареи, которые будут улавливать фотоны даже в пасмурные дни.
Есть еще одна проблема: фотоэлементы необходимо вовремя утилизировать, так как в них содержатся мышьяк, галлий и свинец. Далеко не все страны могут позволить себе создание производств по переработке отработанных солнечных батарей. Наиболее широкое распространение солнечное электричество получает там, где оно обходится дешевле всех других видов.
Например, солнечные электростанции устанавливаются на отдаленных фермерских участках, на комических станциях. Используется оно и в странах, где высока себестоимость других видов энергии. В качестве примера можно привести Израиль, где примерно 90% воды нагревается за счет энергии Солнца.
Солнечные батареи в последние годы активно используются для создания экологически безопасных автомобилей, самолетов и даже поездов.
Солнечными батареями нередко оснащаются так называемые «умные дома», которые самостоятельно могут регулировать мощность установки в зависимости от потребностей обитателей жилья. В нашей стране солнечная энергетика получает все большее распространение в качестве резервного источника электрической энергии.
В России суммарная мощность электростанций, работающих на энергии Солнца, составляет 400,0 МВт. Проектируются новые станции, мощность которых будет составлять 850,0 МВт. Широко обсуждается проект создания космических солнечных электростанций. В открытом космосе преграды для солнечной радиации в виде атмосферного слоя отсутствуют. Поэтому возможен запуск на орбиту установок, оснащенных солнечными батареями, улавливающими энергию Солнца и пересылающих их на землю. КПД таких станций потенциально обещает быть приближенным к 100%, однако на данный момент их создание и запуск обойдется настолько дорого, что себестоимость энергии для потребителей получится слишком высокой.
Плюсы и минусы использования
Главными плюсами использования альтернативных источников энергии являются: • возобновляемость ресурсов. Если поставить получение альтернативной энергии на поток, человечество никогда не столкнется с тем, что природные запасы исчерпают себя; • экологическая безопасность. Альтернативная энергетика предполагает отсутствие опасных выбросов в окружающую среду; • доступность по цене.
На данный момент разработано множество способов получения альтернативной энергии. Поэтому любое государство может подобрать те варианты, которым наилучшим образом соответствуют его климатическим условиям. Есть у альтернативной энергетики и минусы, затрудняющие ее широкое распространение: • высокая стоимость необходимого оборудования.
Не все государства могут позволить себе строительство и монтаж солнечных и ветровых электростанций; • зависимость от внешних условий и климата. Солнечная энергия, которая признается наиболее перспективной, недоступна в странах с невысокой продолжительностью светового дня, сейсмическая и геотермальная энергия может быть получена лишь в вулканических, сейсмически нестабильных регионах и т.д.
; • небольшая мощность установок. Единственным исключением из этого правила являются гидроэлектростанции, мощность которых можно сравнить с аналогичным показателем АЭС;
• воздействие на климат. Даже альтернативные источники энергии оказывают воздействие на климатические условия.
Например, высокий спрос на биотопливо может стать причиной уменьшения площади посевных площадей, а строительство плотин для гидроэлектростанций оказывает влияние на речные биотопы.
Перспективы в России
Россия может получать из ветра около 10% всей энергии и примерно 15% — за счет солнечного света. Однако широкого распространения альтернативные источники энергии в нашей стране не получают. Связано это с доступностью невозобновляемых ресурсов (нефти и газа). Отсутствует и экономическая стимуляция строительства альтернативных электростанций.
Во многих странах Европы имеется стимулирующий тариф, по которому государство приобретает полученную альтернативными способами энергию. В России подобный тариф не введен. Тем не менее, в России успешно реализуется ряд проектов, связанных с альтернативной энергетикой. Например, в 2017 году в Химках был запущен проект по созданию Центра альтернативной энергетики.
Задачей центра будет обеспечение энергией промышленных предприятий. В 2019 году в Мурманске начал строиться ветропарк, который начнет функционировать в 2021 году. Планируется, что мощность парка составит 201 МВт. Ученые уверены в том, что в ближайшие годы человечество вынуждено будет стремиться к полному переходу на альтернативные источники энергии.
Это даст возможность сохранить планету для будущих поколений и избежать кризиса, связанного с исчерпанием невозобновляемых ресурсов. Согласно прогнозам, будущее энергетики связано с энергией Солнца и ветра. Остается надеяться на то, что людям удастся успеть научиться полностью обходиться возобновляемыми источниками энергии до момента, когда запасы нефти и газа на планете подойдут к концу.
Компания «Реалсолар». Все права защищены. Перепечатка документа запрещена. Статья занесена в поисковые системы как уникальный текст.
Источник: https://delta-paneli.ru/blog/alternativnye-istochniki-energii/
Юрий Добровольский: «Через 50 лет вся энергия будет вырабатываться биоорганизмами»
Оформите подписку на удобную вам сумму, чтобы мы продолжали радовать вас новыми материалами Помочь ПостНауке
Разговор с химиком Юрием Добровольским о материаловедении, получении электричества и зеленой энергетике
Когда вся энергетика станет «зеленой»? Почему сжигать топливо неэффективно? В проекте «Мир вещей. Из чего сделано будущее» совместно с Фондом инфраструктурных и образовательных программ (группа РОСНАНО) рассказываем о последних открытиях и перспективных достижениях науки о материалах.
Главный редактор ПостНауки Андрей Бабицкий побеседовал с химиком Юрием Добровольским о науке о материалах, будущем энергетики и новых аккумуляторах
Электричество и будущее энергетики
— Наука о материалах — это сборная солянка математики, химии, физики или отдельная наука?
— Безусловно, это отдельная наука. Не зря в университетах, например, есть факультеты наук о материалах. Да, она касается и физики, и химии, и математики. Сегодня мононаука осталась в очень узких областях, все остальные области научного знания — на стыке наук.
— Попытаюсь изобразить способ получения электричества, как я его понимаю: сначала берешь растения желательно карбонового периода, которые с КПД 2% фотосинтезировали, потом держишь их в анаэробных условиях при большом давлении, затем сжигаешь, турбина дает электричество, и я это электричество заряжаю в свой аккумулятор. Это довольно глупый способ получать электроэнергию?
— В общем, да. Почти вся энергия, которая есть на Земле, произошла от Солнца. Вы упомянули фотосинтез — это процесс взаимодействия излучения с живым веществом, то есть исходным источником было Солнце. Ископаемые источники, безусловно, полезны, нужны, они будут использоваться в ближайшее время, но они вторичные.
Не проще ли получать энергию из других, возобновляемых источников, где происходит прямое преобразование? Самое простое решение — это Солнце; про фотовольтаические (солнечные) батареи все знают. Также мы можем использовать ветер, приливы, гидротермику — масса примеров того, когда мы ничего не сжигаем, но получаем электроэнергию.
Оговорюсь: если честно считать, то, когда мы получаем фотовольтаическую батарею, мы сначала получаем кремний, то есть тратим энергию, которая изначально бралась из сжигания углеводородного топлива.
КПД преобразования фотосинтеза довольно низкий. Вы сказали, что турбина — это достаточно высокоэффективно, но это не так. Хорошо, если мы сожгли топливо и 40% перегнали в электроэнергию.
Это должно быть централизованно: вы сожгли на электростанции, а не у себя дома, дальше гоните электричество по проводам, где происходит значительная потеря, затем оно доходит наконец до вашего устройства через ряд преобразований.
И получается, что КПД в конечном итоге крайне низкий, даже если забыть про фотопреобразования в живом организме.
Что касается КПД возобновляемых источников. Солнечные батареи дают примерно 20–25%. Чуть с большим КПД мы получаем электричество от ветра. Можно преобразовать тепловую энергию. Все эти способы будут с не очень высокими КПД, но будут давать достаточно чистую электроэнергию.
Основным толчком энергетики, о которой мы говорим, послужила забота о себе родном и о природе вокруг. Можно долго обсуждать, кто есть причина глобального потепления. Но абсолютно понятно, что чем больше углекислого газа, тем выше будет температура, откуда бы углекислый газ ни брался. А значит, любое очищение окружающей среды, то есть переход на альтернативные источники энергии, сразу же приводит к более чистой окружающей среде.
— Почему мы уже не перешли на такую энергетику?
— Если вы сравните цену электромобиля с ценой обычного автомобиля на двигателе внутреннего сгорания, вы поймете, что это дорого. В своей лекции я рассказывал, что электромобили возникли одновременно с бензиновыми двигателями. Но поскольку бензиновый все удешевлялся и совершенствовался, мы дошли до ситуации, когда электромобили не могли конкурировать в цене с бензиновыми. Сейчас электромобили быстро дешевеют.
— А чем конкретно вы занимаетесь?
— Мы с коллегами не производим ветряки и фотовольтаику. Мы производим источники для хранения энергии. Мы нужны для того, чтобы избавиться от тепловых машин. Солнце светит полдня в лучшем случае, поэтому, чтобы иметь необходимое количество энергии, ее нужно накопить.
Способов накопления энергии для городских условий очень мало, поэтому устройства должны быть компактными. Для этой цели у нас остается очень мало систем, и 90% из них электрохимические: аккумуляторы, топливные элементы, редокс-батареи.
Собственно, мы нужны для того, чтобы от альтернативных источников энергии, которые всегда зависят от различных условий, мы могли бы давать энергию хорошего качества в нужном количестве в любое время вне зависимости от внешних условий.
— Опишите идеальный мир. К чему мы могли бы прийти в энергетике?
— Общий прогноз: через 50 лет вся энергия будет вырабатываться биоорганизмами. Уже существуют микробные топливные элементы, которые пожирают отходы в окружающей среде и за счет этого генерируют энергию.
Есть бактерии, которые выделяют водород при своей жизнедеятельности, и это чистая энергия. На наш взгляд, перспективный источник энергии — это не Солнце, ветер и все остальное, а биологические системы. Да, они капризные, мы еще плохо умеем ими управлять и, наверное, не скоро научимся.
Но все, кто интересуется наукой, видят, что в этом направлении делаются огромные шаги.
Я категорический противник биотоплива, потому что человечеству не хватает пищи. А если мы занимаем под источники энергии площади, которые могли бы приносить пищу, в настоящий момент жизни человечества это очень рано и неразумно. Голодает пол-Африки, умирают люди от голода, а мы растим рапс и радуемся тому, что потом им заправляем автомобиль. В этом смысле биотехнологии мне кажутся не очень разумным выходом.
Новые материалы в производстве источников тока
— Что нужно, чтобы получить идеальные аккумуляторы, которые после тысячи циклов рециклируются? Какого рода материалы нужны?
— Очень разные, это как раз тематика РОСНАНО. Многие материалы, которые мы используем в источниках энергии, — это наноматериалы. Мы не всегда играемся с химическим составом, а работаем с морфологией, то есть с маленькими частицами. Понятно, что они быстрее изменяют свои свойства, чем крупные частицы.
Типичный пример: литий-железо-фосфат — это электрод для литийионных аккумуляторов, одни из самых безопасных. Когда я 20 лет назад читал лекции студентам про будущее литийионных аккумуляторов, то говорил, что это абсолютно бесперспективный материал для лития.
Но оказалось, что если брать его не миллиметрового размера, а наноразмера, то он обладает вполне хорошей проводимостью.
— А что самый писк в производстве литиевых аккумуляторов?
— Есть две теории, о которых все говорят. Одна правдивая, но нереалистичная, а другая просто неправдивая. Было бы фантастически хорошо, если бы мы сумели получить литий-воздушный аккумулятор: вы убрали один электрод, и аккумулятор сразу стал в разы легче и эффективнее, чем нынешние.
Мы могли бы использовать кислород как окислитель, как катодный материал. Но, к сожалению, такая система живет всего несколько циклов и быстро умирает. И пока не видно путей к усовершенствованию.
По оценке нашей экспертной группы, вероятность того, что эту технологию смогут довести до изделия, приблизительно 20–25%.
Есть совсем рекламные заявления: графеновые аккумуляторы, графеновые суперконденсаторы. Надо понимать, что это реклама и ничего больше, потому что углерод, в какой бы он форме ни был — графит, графен, алмазы, фуллерены, — имеет вполне определенные характеристики и не дает фантастических результатов, особенно по энергоемкости. В этой технологии есть определенный выигрыш, но никакого революционного открытия мы не ожидаем.
— А к чему приковано внимание ваших коллег на практике?
— Есть два разных направления, если говорить об исследованиях литийионных источников. Во-первых, необходимо понижать стоимость. Она находится уже близко к пределу. Для транспорта это достаточная цена, а для накопления энергии очень дорого.
Для снижения стоимости можно, например, заменить литий натрием — система сразу станет дешевле по компонентам. Мы, например, занимаемся магнием.
Однако если с натрием системы работают, то неизвестно, как будет взаимодействовать с магнием половина компонентов.
Во-вторых, необходимо повышать разность потенциалов. Энергия зависит от разности потенциалов между двумя электродами. Самые хорошие литийионные аккумуляторы сейчас — это приблизительно 250 ватт-часов на килограмм. Это в 5 раз больше, чем свинцовый аккумулятор. Сейчас есть популярные NMC-катоды, у которых 4,2 вольта. Хотелось бы довести до 5–5,5. Насколько мы повысим потенциал, разницу потенциалов между анодом и катодом, настолько у нас энергоемкость линейно повысится.
— Какова сверхзадача для хранения энергии? Как выглядит система, которую хочется построить?
— Идеал — это, конечно, термоядерный синтез. Это был бы огромный рывок для цивилизации. Я думаю, что почти все остальное бы закрылось с точки зрения генерации энергии: чисто, нет выбросов. Но, к сожалению, технические проблемы решаются больше 50 лет, и пока ничего нового не выходит.
Пока у энергетики понятные пути. Мы можем надеяться на еще большее развитие фотовольтаики. Она дешевеет на глазах и становится экономически оправданной. Во многих странах даже сняли государственные дотации на эту отрасль, и это вполне себе рыночный продукт. Остаются сложности, связанные с хранением энергии. КПД от фотовольтаики мы будем получать достаточно низкий с точки зрения цифр, но очень высокий, если считать по всему циклу преобразования — от фотосинтеза до сжигания топлива.
— Хочу перейти к практической части. Мне интересно, какие реально существуют, помимо Tesla, стартапы, компании, которые пытаются создать новое устройство, новый аккумулятор или хранилище на новых принципах?
— Есть огромное количество стартапов, средних и больших предприятий, которые этим занимаются ежедневно. Начнем с автомобилей. На самом деле электромобили на аккумуляторах, особенно гибриды, разрабатывает каждая уважающая себя компания.
Практически все фирмы, занимающиеся автомобилестроением, не только электромобилями, собрали свои электрические автомобили. Кстати, многие из них показывают фантастические характеристики иногда даже лучше Tesla.
Но «лучше по техническим характеристикам» не значит, что сам продукт лучше.
Второе важное направление — это мобильная связь. Благодаря ей возникли литийионные аккумуляторы в 1992 году. С точки зрения науки это вчера. Развитие технологий конструирования мобильников привело к тому, что наши телефоны стали меньше, а количество функций увеличилось, и мы стали тратить больше энергии.
И теперь рынок мобильной связи и рынок аккумуляторов подстегивают друг друга. Также у нас появилась робототехника. Раньше она была привязана к розетке либо должна была работать от двигателя внутреннего сгорания, потому что не было других источников энергии. Но здесь опять пришли на помощь новые источники энергии.
Сейчас пылесос подползает к розетке, заряжается и едет дальше. Это большой рывок в развитии техники.
Это расшифровка интервью из Рубки ПостНауки, а послушать его полностью можно здесь.
Внеси свой вклад в дело просвещения! Поддержать постнауку
Источник: https://postnauka.ru/talks/101762
Нефть, вода, биотопливо: за какими источниками энергии будущее Таджикистана
Цены на нефть продолжают расти, а альтернативные источники энергии доступны далеко не всем: можно ли рассчитывать на новые технологии в энергетике.
ДУШАНБЕ, 5 окт — Sputnik, Вадим Попов. Нефть остается главным источником энергии для промышленности и транспорта, но альтернативные технологии лишь постепенно вытесняют традиционную энергетику.
Sputnik Таджикистан поинтересовался, какое место тот или иной источник занимает в системе энергопотребления.
Цивилизацию характеризуют источники энергии
На протяжении всей истории топливно-энергетические возможности определяли уровень общего экономического развития той или иной цивилизации. Согласно современным исследованиям, среднегодовой доход населения теснейшим образом связан со среднедушевым уровнем потребления энергии.
В настоящее время энергопотребление, например в США, в несколько десятков раз превышает аналогичный показатель значительной части государств, а общепланетарные потребности в энергии продолжают расти, несмотря на создание технологий энергосбережения.
Весь транспорт, производство, обогрев и кондиционирование, электроника, полеты в космос, быт домашних хозяйств — все нуждается в энергии.
Но как это не странно, эта область хорошо известна только специалистам, от внимания других людей проблемы энергетики обычно ускользают, напоминая о себе лишь счетом за свет и отопление в квартплате.
Между тем энергетическую инфраструктуру ежедневно обслуживают тысячи профессионалов и от их деятельности напрямую зависит круглосуточный доступ к теплу и свету.
Помимо технической необходимости постоянно поддерживать энергосети в рабочем состоянии, на их существование также требуются значительные финансовые средства. Угроза дефицита и дороговизны важнейшего ресурса заставляет ученых и инженеров искать альтернативные источники энергии. Но нефть по-прежнему доминирует на рынке энергоносителей.
Есть ли альтернатива нефти?
Важнейшей характеристикой любого топлива является его энергоемкость, или теплота сгорания. По этому показателю лидируют нефть и газ.
К 2030-му по прогнозу той же компании ВР (British Petroleum) потребление нефти наряду с природным газом продолжит занимать свое лидирующее положение и составит порядка 30% в мировом энергобалансе.
Так, основную нагрузку в ЕЭС России в 2017-м несли тепловые электростанции (ТЭС), выработка которых составила 611,3 миллиардов кВт/ч. Выработка ГЭС составила 178,9 миллиардов кВт/ч. АЭС выработано 202,6 миллиардов кВт/ч.
Sputnik / Асылбек уулу Данияр Мировое потребление энергии
Например, чтобы произвести столько же энергии, сколько ее содержится в нефти, необходимо построить порядка 4 000 атомных станций по 1,5 ГВт каждая. На сегодня в мире примерно 440 действующих атомных реакторов общей мощностью около 363 ГВт. Если построить еще 4 000 атомных реакторов в соответствии с существующими технологиями, то все известные запасы урана будут израсходованы буквально за 10 лет.
Атомные станции хороши для выработки электричества, но трудно себе представить автомобили с ядерным реактором. Пока технологии не достигли такого развития. И для автомобильного транспорта нефть практически незаменима. Даже газ имеет ряд неудобных свойств. Например, водород за неделю теряет более половины своего объема в топливном баке.
Кроме того, под нефтепродукты «заточена» вся современная инфраструктура. Для ее перестройки потребуются время и деньги. Поэтому бензин, керосин и дизельное топливо еще долго будут использоваться на транспорте.
Sputnik / Асылбек уулу Данияр Топливная способность различных видов топлива
Теплотворная способность биотоплива в два раза ниже углеводородов. А для производства биогазов требуются большие посевные площади, что отнимает земельные ресурсы у традиционных сфер пищевой части аграрного сектора.
Нефть когда-нибудь закончится, но до этого момента потребление нефти, скорее всего, будет сокращаться в тех областях, где ее можно относительно просто заменить на другие источники энергии.
В частности, ряд стран увеличил свое потребление угля. Например, Таджикистан и такой индустриальный гигант, как Китай.
Использовать уголь — плохая идея
Добыча угля и сжигание его предприятиями и ТЭЦ сопровождается многосторонним негативным воздействием на окружающую среду. Чем больше масштабы и объемы добычи угля, тем больше будет экологических проблем. Это касается как деградации земель при добыче, так и загрязнения водных ресурсов и, естественно, загрязнения атмосферы.
Все больше стран заявляют о планах в ближайшие 10-20 лет полностью отказаться от угля для производства электроэнергии. В последние годы отворачиваться от угля стали и крупнейшие международные банки и фонды. Они сокращают капиталовложения или полностью изымают свои средства из угольных проектов. Инвесторы осознают, что угольный бизнес не только «грязный», но и чрезвычайно рискованный в плане экономических потерь.
Но некоторым государствам не обойтись без угольной энергетики. Таджикистан намерен повысить уровень производственных мощностей угольной промышленности к 2020-му, чтобы обеспечить не только внутренние потребности, но и наладить экспорт угля за рубеж. Это вынужденная мера, так как для покупки нефти и газа требуется дорогостоящая валюту, которую, по большей части, приходится брать в кредит. Но есть надежда на гидроэнергетику, благо, воды в Таджикистане много.
Солнце, море и ходьба — новые технологии в энергетике
Альтернативные источники энергии это не миф, но их использование пока не настолько развито. Во-первых, это сопряжено с дорогостоящими устройствами, которые не по карману многим странам. Во-вторых, альтернативные технологии не дают достаточного количества энергии, чтобы ими заменить традиционные нефть, газ и уголь.
По некоторым классификациям гидроэнергетику тоже относят к альтернативной, но ее человечество знает достаточно давно. Проблема в том, что не везде есть реки, а там, где условия позволяют использовать энергию воды, есть другие препятствия. Как, например, в Центральной Азии, где строительство ГЭС затягивается по политическим причинам, из-за претензий государств в сфере совместного водопользования.
Тем не менее, гидроэлектростанции вносят большой вклад в производство энергии во всем мире. Так, Итайпу (Парагвай) обеспечивает 90 процентов потребностей страны в энергии.
AFP 2018 / JOAO ABREU MIRANDA Волновой генератор электроэнергии, архивное фото
Наиболее перспективным направлением использования воды стала морская гидроэнергетика. В 2008-м Португалия протестировала первую в мире морскую энерго-ферму (плавающее хранилище энергии), расположенную в пяти километрах от береговой линии. Также успешно внедряются технологии извлечения энергии морских приливов.
И если ветряками, солнечными батареями и биотопливом сегодня никого уже не удивишь, то специальные тротуары, которые собирают энергию ходьбы, еще никто не видел, но они есть. Эксперимент показал, что если разместить подобные плитки на оживленной улице или в метро, то в течение дня можно будет собрать энергию, необходимую для питания небольшого торгового центра 12 часов. Ходьба, езда на велосипеде, движение автомобилей, все это может быть использовано.
В отдаленном будущем проблем с выработкой энергии у человечества наверное не будет, главное направить ее в нужное русло, а сегодня мир пока еще зависим от ограниченных ресурсов, что делает конкуренцию за них одной из главных движущих сил развития.
Где возьмет энергию Таджикистан
Одной из стратегических целей Таджикистана является переход от аграрно-индустриальной к индустриально-аграрной экономике, а для этого потребуется много энергии.
Доказанные запасы нефти (с учетом газового конденсата) в Таджикистане незначительны и составляют 1,6 миллиона тонн. Разговоры о больших месторождениях нефти и газа в республике появились едва ли не сразу после распада СССР. Данные разведки советского периода предполагали наличие 100 миллионов тонн нефти и более 800 млрд кубометров газа.
За последний десяток лет неоднократно создавались консорциумы по геологическому изучению Таджикистана и соседнего Афганистана. Но, к сожалению, безуспешно. Таджикские углеводороды залегают на большой глубине, их добыча обойдется очень дорого.
Эксперты уверены, что в Таджикистане можно обнаружить и более перспективные месторождения, но надо создать коммерчески привлекательный вариант экспорта, а эта задача до сих пор не решена. Транспортная изоляция и угроза терроризма с юга, а именно в этой части страны специалисты надеются найти большие залежи нефти и газа, остаются серьезным препятствием.
По этим причинам Российская корпорация «Газпром» прекратила геологическую разведку на направлениях Сарыкамыш и Западный Шохамбар, объявив об этом в июле.
Но в Таджикистане большие надежды возлагают на гидроэнергетику. Запуск самого известного таджикского долгостроя — Рогунской ГЭС планируется уже в ноябре. В перспективе Таджикистан сможет обеспечивать не только себя электроэнергией, но и снабжать всех соседей.
Гидроэнергетический потенциал Таджикистана оценивают в 60% всех потребностей Центральной Азии.
Главным вопросом для Таджикистана остается: где взять автомобильное топливо? Технологии внутренней переработки не позволяет производить топливо высокого класса в нужных объемах. Его республика вынуждена закупать.На черном рынке качество продаваемого бензина также оставляет желать лучшего.
Летний взлет цен на бензин и газ вызвал недовольство среди населения. К чисто техническим проблемам в этой области добавляется политический аспект. Нужно договариваться, у кого, что и за сколько покупать, чтобы сохранить дружеские отношения со всеми.
Вопрос о том, что выгоднее Таджикистану, приобретать бензин в Казахстане или России, импортировать узбекский газ или перерабатывать иранскую нефть на китайском заводе в «Дангаре» остается открытым. Но автомобильный транспорт еще долго будет оставаться основным средством передвижения в республике и потребность в топливе будет только расти.
Как бы там ни было, трудности Таджикистана в этой области не так уж и велики, а перспективы достаточно прозрачны, но энергетика — это та сфера, заниматься которой надо непрерывно, только так можно быть уверенным, что стране хватит энергии для развития.
Источник: https://eabr.org/press/news/neft-voda-biotoplivo-za-kakimi-istochnikami-energii-budushchee-tadzhikistana/
Аккумуляторные системы и альтернативная энергетика перекраивают традиционный рынок энергоуслуг
Многие домохозяйства и предприятия разных стран устанавливают у себя солнечные батареи. Это, конечно, выгоднее всего делать там, где уровень инсоляции выгоден, хотя в некоторых случаях фотоэлементы стоит устанавливать и в других регионах. Владельцы домов и квартир ставят у себя солнечные батареи для того, чтобы меньше зависеть от поставок энергии в энергосети и, конечно, экономить на оплате счетов.
Правда, полностью перейти на самообеспечение электричеством получается не у многих. Существуют дома, владельцы которых обходятся лишь фотоэлементами/биогазом/ветряками и не потребляют электричество из общей сети. Тенденция отключения становится все более заметной, и это может негативно сказаться на энергетической промышленности.
Многие энергокомпании уже задумываются, что делать, если клиенты начнут массово отказываться от их услуг. Если бы это произошло, то многие из них просто разорились бы. Аналитики стараются следить за динамикой развития этой ситуации с тем, чтобы предсказать, что будет в дальнейшем.
В частности, консалтинговая компания McKinsey проработала два возможных сценария развития событий в будущем.
Первый — когда владельцы домов будут отключаться от энергосети, становясь полностью автономными. Второй — когда отключение не производится, но подавляющий объем электричества домохозяйства генерируют сами, потребляя лишь малую толику «общей» энергии, за которую нужно платить.
На данный момент в большинстве стран, несмотря на относительно высокую стоимость электричества, полное отключение от энергосети пока не слишком экономически выгодное дело. Дело в том, что установка надежной системы, которая позволяет «собирать» и хранить электричество дома или, тем более, на предприятии — удовольствие очень недешевое.
Но с течением времени себестоимость системы и ее установки будут снижаться, так что где-то в году 2030 домохозяйствам будет более выгодно переходить на полностью автономный режим работы. Реализация же второго сценария, когда подключение к сети остается, но 80-90% нужд в энергии домохозяйства обеспечивают себе сами, будет возможной уже к 2020 году. Во всяком случае, в США.
В некоторых странах домохозяйства уже переходят на такой режим, например, в Австралии и на Гавайских островах. В ряде регионов с высоким уровнем инсоляции в США этот сценарий тоже реализуется. Речь, в первую очередь, об Аризоне, Калифорнии, Неваде и Нью-Йорке. Солнечные батареи и сопутствующее оборудование становится более качественными, эффективными и одновременно менее дорогими.
Перестройся или уйди
У традиционных же энергокомпаний в связи с отключением ряда клиентов возникает проблема, которую сложно решить. Речь идет о том, что чем меньше клиентов у таких организаций, тем выше стоимость единицы энергии, ими поставляемой. Ведь работа компании, включая техническое обслуживание линий, налогообложение, зарплата сотрудников, напрямую зависит от доходов. Падение доходов может быть стремительным, и тем более быстрым будет рост цен.
И снова-таки, чем выше цены на «традиционную» энергию, тем большее количество клиентов энергокомпании будет задумываться об отключении. Чем выше цены на энергию, тем больше отключившихся. Почти парадокс. Вполне возможна ситуация, что в будущем энергокомпании будут работать всего в течение нескольких дней или неделю в году, когда по какой-то причине генерация электроэнергии альтернативными источниками снизится.
Традиционная энергосеть будет играть роль огромной резервной линии, которая будет снабжать энергией домохозяйства лишь в крайнем случае. Но понятное дело, что модель работы энергокомпаний не предусматривает (пока) такого варианта. Стандартная схема — это зависимость дохода компании от проданных потребителям киловатт-часов. Чем больше энергии потребляется, тем больше зарабатывает копания.
Многие компании предлагают тарифы, в которых стоимость энергии зависит от времени суток. В часы пик цена электричества максимальная, ночью — минимальная. Если же клиенты не будут потреблять энергию или будут, но мало, придется разрабатывать новую бизнес-модель. И здесь, возможно, компаниям придется предлагать необычные решения.
Например, предусматривать фиксированную стоимость подключения к общей энергосети, так что клиент будет платить как бы за резервный канал доступа к энергии и от потребления здесь будет мало, что зависеть. Такую схему можно сравнить с безлимитным интернетом — клиент получает услугу за фиксированную стоимость, в большинстве случаев вне зависимости от объемов потребления трафика.
В некоторых случаях приходится доплачивать, если есть какой-то лимит на трафик. Может быть, нечто подобное стоит начинать обдумывать и энергокомпаниям.
Конец традиционной схемы их работы близок, поскольку стоимость солнечных батарей снижается тем быстрее, чем больше появляется новых фабрик по их производству.
По прогнозу Greentech Media projects, к 2020 году в домохозяйствах и компаниях общая емкость аккумуляторных батарей превысит этот показатель для энергокомпаний. Так что последним придется меняться очень быстро, от этого зависит, фактически, их выживание. Регуляторам и компаниям придется рано или поздно найти пути создания наиболее эффективной бизнес-модели в новых условиях. И лучше это сделать пораньше.
С другой стороны, некоторые организации меняют собственную стратегию работы, тоже переходя на альтернативные источники. Например, в Германии в конце апреля 85% общего объема страны было получено из возобновляемых источников, включая солнечную энергию, биогаз, ветро- и гидроэлектростанции.
В Чили ситуация еще интереснее, здесь в прошлом году в течение 113 дней цены на энергию падали в определенный момент до нуля. Дело в том, что уровень инсоляции здесь высок и много солнечных электростанций. В итоге вырабатывается очень большое количество энергии.
В Дании не так много солнечной энергии, зато часто дуют сильные ветры. В итоге в том же прошлом году ветряные турбины энергокомпаний страны сгенерировали более 40% общего объема произведенной в стране энергии. А в течение нескольких часов цены на электричество были отрицательными. То есть производители энергии платили потребителям. В Китае же правительство реализует грандиозный план по переходу от «грязных» источников энергии к альтернативным источникам. В них в течение нескольких лет вложат около $361 млрд.
Аккумуляторные системы
По мнению специалистов, современный облик энергетической индустрии меняет не только смена обычных источников на альтернативные, но и появление недорогих батарей. Та же компания Tesla выпускает решения для домохозяйств и для предприятий. Батареи помогают, во-первых, иметь энергию на случай отключения основного источника, во-вторых, накапливать энергию в то время, когда она наиболее дешевая.
Соответственно, в час пик домохозяйство или предприятие могут использовать ресурс батарей, собственные запасы, не переплачивая поставщику. Так что меняются сами энергокомпании, скорее всего, те из них, которые смогут идти в ногу со временем, будут процветать и дальше. Ну а те из них, что предпочтут работать с традиционными источниками энергии, будут постепенно исчезать с рынка.
Дополнительными решениями, кроме альтернативных источников энергии, могут быть новые типы программного обеспечения, продвинутые аналитические системы для управления нагрузкой энергосетей. Можно использовать и комбинированные решения, которые позволяют объединять традиционную модель работы с альтернативными. В развитии новой инфраструктуры энергосетей важную роль играют и другие компании, например, финансовые.
Им тоже необходимо постепенно менять модель работы с энергокомпаниями, с тем, чтобы инвесторы и владельцы мощностей могли использовать средства с максимальной эффективностью.
Безусловно, впереди у всех игроков рынка — сложный и относительно долгий (хотя и не такой, как могло бы показаться) путь развития, перехода на новые стандарты и методы работы.
С течением времени кто-то будет терпеть неудачу, кто-то — становиться сверхуспешным.
В целом, дальнейшее развитие энергетической сферы будет зависеть от четырех факторов: насколько быстро будет падать стоимость аккумуляторных систем, насколько оперативными смогут быть энергокомпании, будут ли помогать или мешать участники других сфер (финансовые институции в первую очередь) и как скоро установится баланс между желанием компаний извлекать прибыль и необходимостью вкладывать средства в модернизацию энергетической инфраструктуры. Но одно уже ясно — все меняется очень быстро, счет идет уже не на десятилетия, а на годы.
Источник: https://habr.com/ru/post/404999/
Альтернативная энергетика: солнце, воздух и вода
Постоянно повышающаяся потребность в энергии, новые, крайне прожорливые потребители электричества – гигантские дата-центры и электромобили для массового рынка – вынуждают человечество искать альтернативные источники энергии. Важно, чтобы они были не только высоко эффективными, но и экологически чистыми.
Отрасли нетрадиционной энергетики
К традиционным источникам электроэнергия относятся тепловые (уголь, газ, мазут), гидро- и атомные электростанции. Причем относительно «зелеными» считается лишь третий тип электростанций, тогда как два первых наносят ощутимый вред атмосфере и гидросфере соответственно.
Экологически чистые (опять-таки, относительно) солнечные, ветровые и геотермальные электростанции в ряде стран мира вырабатывают до половины электричества, но их до сих пор называют альтернативными. Кроме того, существует альтернативная гидроэнергетика, подразумевающая волновые, приливные и водопадные электростанции.
Самой же неоднозначной отраслью альтернативной энергетики является, пожалуй, биотопливо. На фоне вероятного глобального продовольственного кризиса засевать плодородные земли культурами, перерабатывающимися в биотопливо – преступление перед человечеством.
Но давайте же поговорим о каждой отрасли альтернативной энергетики по порядку.
Гелиоэнергетика
Солнечные электростанции (СЭС) – одни из самых распространенных на планете, так как используют неисчерпаемый источник энергии (солнечный свет). В процессе выработки электричества, а при необходимости еще и тепла для обогрева жилых помещений и подачи горячей воды, они не наносят никакого вреда окружающей среде. Но существует обратная сторона медали: утилизация отработавших свое солнечные батарей процесс затратный и уж точно не экологически чистый.
Солнечные панели зачастую встраивают прямо в крыши жилых домов
Сильно зависима гелиоэнергетика от погоды и времени суток: в дождливый день и, уж тем более, ночью электричество особо-то не покачаешь. Приходится запасаться аккумуляторными батареями, что удваивает стоимость установки солнечных панелей, например, на даче.
Лидерами в популяризации гелиоэнергетики являются Германия, Испания и Япония. Понятное дело, что преимущество тут имеют южные страны, где солнце жарко светит почти круглый год. Германия же традиционно занимает лидирующие позиции в альтернативной энергетике, поэтому даже на СЭС в этой в целом-то холодной стране делается большая ставка.
Солнечная ферма Охотниково: живописный Крым заблестел словно огромное зеркало
Приятно, что в вопросах гелиоэнергетики Украина не пасет задних. В Крыму находится сразу несколько крупных СЭС: Перово (мощность 100 МВт, 11 место в мировом рейтинге), Охотниково (80 МВт, 22 место) и Приозерная (55 МВт, 42 место). Безоговорочными же лидерами являются американские Агуа-Калиенте и Калифорнийская Долина, мощностью по 250 МВт каждая.
Мощнейшая в мире солнечная электростанция Агуа-Калиенте (штат Аризона)
Ветроэнергетика
Обуздало силу ветра человечество довольно-таки давно: ветряные мельницы много столетий верой-правдой служили для перемолки зерна в муку. Сейчас же пришло время найти «мельницам» новое применение – гигантские лопасти, гонимые силой ветра, способны вращать мощные генераторы и таким путем эффективно вырабатывать столь нужное электричество.
Ветрогенератор самостоятельно подстраивается под меняющееся направление ветра, свободно вращаясь на мачте
Тройку лидеров в мировой выработке электричества с помощью ветра составляют Китай, США и Германия. Если же сравнивать долю ветроэлекстростанций (ВЭС) в каждой конкретной стране, то лидируют Дания, Португалия и Испания.
Тут опять-таки многое зависит от климатических условий: в одних странах ветер не утихает ни на секунду, в других наоборот большую часть времени стоит штиль. Украине в этом плане повезло не очень: погода у нас мягкая и маловетреная. Хотя еще в 30-х годах в Крыму была построена первая в мире промышленная ветроэлектростанция, а в 1934 г.
под руководством Юрия Кондратюка (того самого, что рассчитал траекторию полета на Луну) разрабатывался проект постройки огромной 12-мегаваттной ветростанции на горе Ай-Петри с башней высотой 165 метров и двумя 80-метровыми турбинами, размещенными на двух уровнях.
Крупнейшая в мире ветровая электростанция London Array построена в море возле берегов Великобритании (630 МВт)
Есть у ветроэнергетики как веские преимущества, так и столь же веские недостатки.
В сравнении с солнечными панелями «ветряки» стоят недорого и не зависят от времени суток, а потому частенько встречаются на дачных участках. Существенный минус у ветрогенераторов только один – они изрядно шумят.
Установку такого оборудования придется согласовывать не только с родными, но и жителями близлежащих домов.
Альтернативная гидроэнергетика
Нетрадиционное использования водных ресурсов планеты для выработки энергии подразумевает три типа электростанций: волновые, приливные и водопадные. Причем самыми перспективными из них считаются первые: средняя мощность волнения мирового океана оценивают в 15 кВт на погонный метр, а при высоте волн выше двух метров пиковая мощность может достигать аж 80 кВт/м.
проблема волновых электростанций – сложность преобразования движения волн (вверх-вниз) во вращение лопастей колеса генератора. Впрочем, последние разработки британский (проект Oyster) и российских ученых (проект Ocean RusEnergy) должны решить данную проблему.
Oyster – высокоэффективный волновой электрогенератор, разработанный в Великобритании
Приливные электростанции имеют значительно меньшую мощность, чем волновые, зато их куда легче и удобнее строить в прибрежной зоне морей. Гравитационные силы Луны и Солнца дважды в день меняют уровень воды в море (разница может достигать двух десятков метров), что позволяет использовать энергию приливов и отливов для выработки электричества.
Во Франции почти полвека эксплуатируется приливная электростанция «Ля Ранс» (мощность 240 МВт), которая построена в устье реки Ранс рядом с городком Сен-Мало. Долгое время она удерживала мировое лидерство по мощности, но в 2011 году ее обошла южнокорейская Сихвинская ПЭС (254 МВт).
«Ля Ранс» – одна из старейших и в то же время мощнейшая в Европе ПЭС
Водопадные электростанции являются, пожалуй, самыми малоперспективными в отрасли гидроэнергетики. Дело в том, что по-настоящему мощных водопадов на планете не так уж и много. Вспомнить стоит разве что электростанции «Сэр Адам Бек 1» и «Сэр Адам Бек 2», построенные на Ниагарском водопаде, а точнее на его канадской стороне.
Комплекс электростанций «Сэр Адам Бек» (США) мощностью 2 тыс. МВт построен на границе США и Канады
Будущее альтернативной энергетики
Концепт орбитальной солнечной электростанции NASA Suntower
Учитывая подорожание энергоносителей и подорванное доверие к атомным электростанциям, развитие альтернативной энергетики постепенно ускоряется. Ну а если смотреть на совсем уж отдаленную перспективу, то стоит упомянуть космическую энергетику.
Концепт орбитальной солнечной электростанции NASA SERT
Данная отрасль подразумевает размещение солнечных батарей на земной орбите и на поверхности Луны. Это позволит добывать примерно на треть больше электроэнергии, чем это возможно в условиях земной атмосферы. На Землю же передаваться выработанное электричество будет с помощью радиоволн.
Источник: https://itc.ua/articles/alternativnaya-energetika-solntse-vozduh-i-voda/
Как заработать на альтернативных источниках энергии
Французский эксперт по альтернативным активам Жеральд Отье переехал в Россию, стал преподавателем в РАНХиГС и начал изучать поведение российских инвесторов. В книге «Из ряда вон! Как зарабатывать на альтернативных инвестициях» (издательство «Интеллектуальная литература») он рассказывает, куда инвестировать, почему это необходимо делать и как оценить всевозможные риски. «Сноб» публикует одну из глав
Niclas Dehmel/Unsplash
Возобновляемые источники энергии относится к классу инфраструктурных активов. Сюда же относится и вся остальная энергетика, а также транспорт, дороги, водоснабжение, аэропорты, телекоммуникации, больницы, депозитарии отходов.
Разработка возобновляемых источников энергии активно и успешно развивается во многих странах и по праву считается перспективным активом для инвесторов.
Возобновляемые источники энергии основаны на (практически) неисчерпаемых природных ресурсах, таких как солнечный свет, ветер, приливы, геотермальное тепло и биомасса. Рассмотрим их подробнее.
Солнечная энергия. Световое излучение Солнца можно непосредственно преобразовать в электричество с использованием так называемых солнечных панелей, эффективность которых совершенствуется с каждым годом.
Ветровая энергия. Электричество можно вырабатывать, используя кинетическую энергию ветра. Для этого используются ветряные турбины (аэрогенераторы), принцип работы которых напоминает работу ветряных мельниц.
Приливная энергия. Приливно-отливные электростанции работают на том же принципе, что и привычные нам гидроэлектростанции, но вместо течения рек они используют движение воды во время приливов и отливов. Один из аргументов за использование именно таких электростанций состоит в том, что для них не требуется перегораживать реки и затоплять большие территории, тем самым зачастую создавая экологические проблемы.
Геотермальная энергия. Еще один способ получения электричества основан на использовании высокой температуры (около 6000 градусов) ядра Земли. В зонах вулканической активности можно бурить глубокие скважины, из которых перегретые подземные воды выбрасываются наверх в виде смеси пара и воды, движущейся под большим давлением и с большой скоростью.
Энергию этих перегретых вод можно использовать напрямую, чтобы приводить в действие турбины электрогенераторов (гидротермальная энергия). Кроме того, можно делать глубокие скважины и при отсутствии подземных вод (петротермальная энергия).
С поверхности в эти скважины заливают воду, которая в глубине перегревается и выходит наверх в смеси с паром под большим давлением.
Получение энергии из биомассы. Принцип, основанный на переработке органических отходов или же на получении топлива из зеленой массы сельскохозяйственных культур (чаще всего кукурузы). То и другое ферментируется бактериями, в результате чего образуется горючий газ или спирт, которые можно использовать вместо ископаемого топлива.
Издательство: Интеллектуальная литература
По данным Международного энергетического агентства, в ближайшие двадцать лет мировое потребление энергии должно увеличиться на 40 процентов, главным образом из-за стремительного экономического роста крупных развивающихся стран, в первую очередь — Индии и Китая.
Развитие промышленности требует значительных объемов угля, нефти и газа, однако запасы ископаемого топлива на Земле ограничены; их может не хватить при ожидаемом росте потребления.
В связи с этим использование альтернативной энергетики является одной из насущных задач как для правительств крупных экономических держав, так и для компаний, ранее разрабатывавших традиционные источники энергии.
Кроме того, за несколько последних десятилетий общественность осознала опасность глобального потепления. Это побуждает частных лиц, государства и компании переходить на использование энергии из альтернативных источников.
В предстоящие годы инвестиции в возобновляемые источники энергии должны приобрести глобальные масштабы и расти быстрее, чем вложения в традиционную энергетику; нынешние инвесторы могут извлечь из этого немало выгод.
Большинство проектов в данной области требуют значительного начального капитала для создания производственной платформы. После введения этой производственной платформы в действие потребуется уже сравнительно небольшой эксплуатационный капитал.
Следовательно, инвестиции на первой стадии проекта более рискованны, чем на его активной стадии. Потенциальный инвестор должны решить, какая стратегия больше подходит лично для него.
Экономическая модель таких инвестиций легка для понимания и вполне подходит для инвесторов, стремящихся снизить риск при осуществлении долгосрочных проектов.
Интересы инвесторов
Растущая популярность инвестиций
Инвестиции в альтернативную энергетику отвечают мировым политическим, экономическим и экологическим тенденциям, в частности, переходу от ископаемого топлива на возобновляемые источники энергии. В отчете Международного энергетического агентства говорится, что к 2035 году 60 процентов производства энергии будет основано на возобновляемых источниках, следовательно, в ближайшие 20 лет нужно ожидать бурного развития обсуждаемой области.
Подобными возможностями следует пользоваться. Энергетические компании сейчас испытывают большую нужду в акционерном капитале. Создание новой энергетической инфраструктуры требует на старте значительного вложения средств.
Кроме того, кризис 2008 года привел к исчезновению некоторых крупных игроков на финансовом рынке, усилил требования банков к нормативному капиталу (так называемые Базельские стандарты 3 и 4), способствовал ужесточению надзора за банками и изменению путей финансирования.
В результате возможности для финансирования инфраструктурных активов со стороны банков сузились. Следовательно, у инвесторов на руках есть хорошие карты, которые можно разыграть прямо сейчас.
Регулярность доходов
Второе преимущество возобновляемых источников энергии — регулярные доходы, поступающие непосредственно на счет инвестора. Такая система хороша и тем, что позволяет точнее оценивать сами активы (не забудьте только про ставку дисконтирования).
Прогнозирование движения денежных средств
Инвестиции в возобновляемую энергию, как правило, обеспечивают стабильный доход, предсказуемый на несколько лет вперед. Покупатели энергии обычно готовы брать на себя обязательства закупок по заранее оговоренной цене на достаточно длительный период. Это обеспечивает стабильный доход даже в периоды нестабильности финансовых рынков.
Предсказуемость доходов в течение нескольких лет позволяет инвесторам совершать следующие сделки с использованием банковского финансирования, которое в некоторых случаях может достигать 90 процентов от общей стоимости активов.
Это означает, что инвесторы могут приобрести такие активы с первоначальным взносом всего 10 процентов от их стоимости. Регулярные денежные потоки от инвестиций позволяют безопасно погасить кредит, после чего вкладчик сможет в полной мере распоряжаться остальными доходами.
Безопасность инвестиций
Инвестиции в альтернативную энергетику сопряжены со значительными рисками лишь на начальном этапе проекта (см. выше). Когда проект уже запущен, эксплуатационные расходы легко рассчитать, а поэтому риск невыполнения обязательств со стороны контрагента очень незначителен.
Кроме того, в проектах, связанных с альтернативными источниками энергии, финансовые задолженности перед инвесторами (если они возникают) подлежат погашению в приоритетном порядке, и лишь потом наступает очередь акционеров.
Этот принцип обеспечивает инвесторам дополнительную безопасность.
Гарантии со стороны государства
Правительства многих стран уделяют переходу на возобновляемую энергетику пристальное внимание, гарантирующее контроль над выполнением таких проектов. В декабре 2015 года представители 195 государств собрались в Париже для принятия соглашения о кардинальном сокращении выбросов парниковых газов к 2050 году.
Одним из результатов этого соглашения было создание или изменение национального законодательства, способствующего развитию альтернативной энергетики.
Это означает, что, с одной стороны, производство «зеленой» электроэнергии будет в значительной мере финансироваться из государственного бюджета, а с другой стороны, в законодательстве появляются статьи, накладывающие санкции на производителей энергии, не соблюдающих национальные обязательства.
Государственные гарантии реализации проектов по внедрению возобновляемых источников энергии весьма благоприятны для инвесторов, которые благодаря этому не только получают фиксированные нормы прибыльности, но и несут гораздо меньшие риски, чем в случае других инвестиций с эквивалентной доходностью.
Подобная государственная политика отвечает растущему интересу общественности к экологическим вопросам, в том числе к проблемам, связанным с глобальным потеплением. Традиционные поставщики энергии могут в ближайшие годы столкнуться с серьезными проблемами при строительстве новых объектов по старым технологиям вместо перехода на возобновляемые источники энергии.
Снижение издержек производства
Долгое время инвесторы избегали вложений в развитие инфраструктуры, необходимой для производства экологически чистой энергии, именно потому, что стоимость таких проектов была значительно выше, чем в традиционной энергетической отрасли. В последние годы, однако, стоимость производства «зеленой» энергии значительно снизилась.
Это особенно относится к солнечным панелям и батареям, стоимость которых за прошедшее десятилетие упала на 60 процентов. За тот же период стоимость одного киловатт-часа ветряной энергии снизилась на 40 процентов. Характерно, что многие нефтяные гиганты сейчас активно инвестируют в альтернативную энергетику: это свидетельствует о серьезных намерениях развивать данную область даже со стороны ее прямых конкурентов.
Для частных инвесторов снижение себестоимости является хорошим подтверждением конкурентоспособности новых энергетических проектов.
Источник: https://snob.ru/entry/183347/
Топливо будущего: Альтернатива
Ископаемые виды топлива постигнет участь динозавров
Водородные топливные элементы все еще находятся на ранней стадии исследований. Этот источник энергии, разработанный General Motors, по‑прежнему слишком дорог для среднего потребителя. Пройдут еще годы, прежде чем он появится в наших гаражах
Водород — самый распространенный в природе элемент. BMW, например, экспериментирует с использованием водорода в традиционных двигателях. Его хранение и заправка представляют собой серьезную проблему
35 лет я потратил на разработку нетрадиционных средств передвижения. Последние десять из них я посвятил тому, чтобы у моих детей и их внуков возможности выбора были еще больше. Очень важен непредвзятый подход к технологиям. Сегодня на Земле живет более 6 миллиардов людей и только около 12% имеют автомашины.
Задумаемся, что произойдет, если даже малая часть из оставшихся 88% населения сядет за руль своего автомобиля. Очевидно, что энергетические потребности будущего не могут быть удовлетворены только за счет природных видов топлива.
Так же понятно, что сколь бы экологически чистыми ни были выпускаемые сегодня автомобили, родная планета не вынесет еще 400−500 миллионов транспортных средств, сжигающих природное топливо.
Нам нужны альтернативные, экологически чистые источники энергии, и нужны они уже сегодня. Наша компания, Energy Conversion Devices (ECD), вместе с другими фирмами, занимающимися разработками в области альтернативных источников энергии, упорно работает над тем, чтобы эти технологии вошли в жизнь.
И надо сказать, прогресс в этом направлении впечатляет. Годами обсуждались перспективы новых источников энергии, таких как водородное топливо, солнечные батареи и долговечные аккумуляторы, и это казалось фантастикой из далекого будущего.
Но сегодня эти технологии не только доказали свою состоятельность — они уже начинают внедряться в жизнь.
Эпоха водородной экономики уже наступила
Хочу поделиться с вами своими представлениями о будущем энергетики — не только энергии для транспорта, но и для домов, для портативной электроники, то есть почти всех тех видов энергии, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни. Меня часто спрашивают о так называемой водородной экономике.
Когда она наступит? На что это будет похоже? Эпоха водородной экономики уже наступила, и вы сталкиваетесь с этим ежедневно. Никель-металлогидридные (NiMH) аккумуляторы (кстати, впервые созданные EDC) сегодня используются в миллиардах изделий.
Вы найдете их в десятках миллионов портативных компьютеров и мобильных телефонов, в бесчисленном множестве других электронных устройств. Было бы удивительным, если у кого-нибудь из читателей этого журнала не оказалось бы дома ни одного устройства, использующего NiMH-аккумуляторы. Гидриды в них используются, как можно догадаться, для хранения водорода.
Эти аккумуляторы имеют вдвое большие емкость и срок эксплуатации по сравнению с их кислотно-свинцовыми предшественниками, их не надо обслуживать, и они намного безопаснее для окружающей среды.
Помните, как приходилось давать полный разряд никель-кадмиевым аккумуляторам в вашем портативном компьютере или мобильном телефоне, чтобы восстановить их емкость? Тем не менее, эта емкость была вдвое меньше, чем у NiMH. Все изменилось благодаря никель-металлогидридным технологиям. Так что эпоха водородной экономики уже началась и применение водорода в качестве важного источника энергии растет почти экспоненциально.
Топливо будущего
Практически все основные автомобилестроительные фирмы занимаются разработкой автомобилей с гибридными двигателями, и вы наверняка уже слышали о них. Они сочетают в себе небольшой двигатель внутреннего сгорания (ДВС) и электропривод с аккумуляторными батареями. Энергия от двигателя и от тормозной системы автомобиля используется для зарядки аккумуляторов, питающих электропривод.
Типичные гибридные двигатели позволяют на 20−30% эффективнее использовать топливо по сравнению с традиционными ДВС и выбрасывают в атмосферу значительно меньше вредных веществ. Это огромное достижение, если учесть, сколько миллионов долларов ежегодно тратится на едва заметное повышение экономичности автомобилей за счет улучшения аэродинамики кузовов и отдельных агрегатов.
Но это только начало. Скоро появится возможность использования водорода в качестве топлива для ДВС в составе этих гибридных двигателей, а к концу десятилетия вы, возможно, сможете купить автомобиль на так называемых топливных элементах, в котором вообще нет ДВС. В качестве источника энергии в нем будет использоваться водород, который дешев, безопасен и исключительно экологичен: единственным выбросом в атмосферу будет водяной пар, а выхлопная труба автомобиля превратится в водосточную.
Водород — самый распространенный на Земле химический элемент: он содержится в воде, в нефти, в природном газе. Но мы знаем также, что водород в газообразном состоянии крайне летуч, и годами это было самым большим барьером на пути водородной экономики.
Однажды кто-то рассказал мне об ученом Стэнфорде Овшински, который разработал способ хранения водорода в твердом виде при комнатной температуре (вообще говоря, при любой), превратив тем самым путь в будущее из петляющей тропинки в скоростное шоссе. Сейчас Стэн является президентом и исполнительным директором ECD. Недавно журнал Time назвал его «героем планеты». Его научные взгляды послужили одной из причин, по которой я пришел в ECD.
Заправка вашего автомобиля твердотельным водородом будет быстрой и простой и отнимет столько же времени, как и заправка бензином сегодня. Наши эксперименты показали, что можно разбить емкость с водородом, уронить ее, проткнуть, бросить в огонь и даже взять в руки гидридный компаунд, находящийся внутри, — и все это без вреда для человека и окружающей среды.
Не только для автомобилей
Одна из основных областей применения топливных элементов — портативные энергогенераторы. Они будут использоваться на стройплощадках. В качестве основного источника энергии их можно применять в удаленных зданиях и сооружениях, не подключенных к энергосетям.
Они подойдут в качестве запасного источника электроснабжения в домах, офисах и больницах для обеспечения непрерывного электропитания во время аварий на электросетях.
Они будут полезны в местностях, где постоянные отключения электричества или падения напряжения являются обычным делом.
В масштабах всей планеты применение топливных элементов еще более важно, чем на территории США. Сегодня в Штатах подавляющее большинство жилых домов и офисных зданий подключено к централизованным сетям энергоснабжения, в то время как в развивающихся странах число таких подключений весьма незначительно.
Я не одинок в прогнозе: эти страны вообще минуют стадию развития проводных электросетей и сразу перейдут к использованию топливных элементов и других энергопроизводящих технологий.
Это более эффективное, быстрое и дешевое решение по сравнению со строительством тысяч километров линий электропередач через труднопроходимую местность.
Наконец, я ожидаю появления топливных элементов там, где сегодня используются аккумуляторы. Топливный элемент может оказаться в вашем мобильном телефоне в самом недалеком будущем — все теоретические и практические основания для этого уже есть.
Солнечный урожай
В начале статьи я упоминал и другие новые технологии получения энергии. Фотоэлектрические системы (или солнечные батареи) — это еще одна «технология будущего», применяющаяся уже сегодня.
Многие города используют солнечные батареи в качестве основного или резервного источника электроэнергии для жилых домов и офисных зданий. Если вы недавно были на море, то могли заметить, что в навигационных буях также применяют энергию солнечных батарей. Уже давно они «взяты на вооружение» военными: во время операции «Буря в пустыне» полевые радиостанции были оснащены облегченными солнечными батареями ECD.
Как и у топливных элементов, масштабы использования солнечных батарей чрезвычайно возросли. Недавно компания ECD, в сотрудничестве с Texaco, предложила проект энергоснабжения нефтедобывающего оборудования на нефтяном месторождении площадью двести гектаров в Бейкерсфилде (Калифорния). Ранее для добычи трех баррелей нефти один сжигали в парогенераторе. Использование солнечной энергии не только приведет к снижению расхода невосполнимых ресурсов, но и уменьшит вредные выбросы и шум.
Гигантские шаги прогресса
Сорок пять лет назад люди могли только мечтать об автомобилях без выхлопа и о домах и целых городах, полностью обеспечивающих себя энергией от Солнца. Было бы забавно полистать подшивку Popular Mechanics и перечитать различные предсказания того, когда и как общество достигнет этих чудес.
Сегодня мечты сбываются. Проблемы, возникшие изза применения технологий, технологиями же и решаются. Дымящие трубы больше не олицетворяют пустую трату энергии. Выхлопные газы автомобилей не будут отравлять окружающую среду. И всего этого наше общество достигло, шагнув в будущее, а не отступив в прошлое.
Источник: https://www.popmech.ru/technologies/8798-toplivo-budushchego-alternativa/
