Альтернативная энергетика – пока еще экспериментальная научная область, не завоевавшая прочного места в мире. Но уже сейчас имеющих знаний и сведений хватает, чтобы пока штучно, но все же строить объекты, целиком и полностью обеспечиваемые альтернативными видами энергии.
Вот пример: многофункциональный стадион в Сиэтле, США – Amazon’s Climate Pledge Arena. Этот крайне дорогой проект поражает своей нацеленностью на будущие технологии. Так, там планируется создавать собственную циркуляцию воды, переработку мусора до максимально возможных значений, на которые только способна цивилизация. Но самое главное – стадион сможет полностью обеспечивать свои нужды за счет установленных на нем солнечных батарей и ветряков (альтернативная энергетика). Используемые два самых распространенных типа альтернативной энергии позволяют называть этот проект «зданием будущего». Однако обратим внимание и на другой аспект. Почему тогда альтернативная энергетика не используется повсеместно? А потому что положиться на нее всецело пока невозможно. Даже тот самый стадион в Сиэтле только на бумаге полностью независим от внешней среды и экологически безопасен. На деле, у него есть выделенная линия питания, которая соединена с городской системой электрификации.
Официально все это для перестраховки. Но понятно, что полноценно питаться только за счет солнца и ветра стадион пока не сможет: слишком много факторов «если», а спортивные события откладывать сегодня не очень принято. В то же время в городской системе, как уже стало понятно, не все так радужно и экологично – там превалируют традиционные способы получения электричества и тепла с помощью атомной энергетики, угольной промышленности и гидроэлектростанций.
Тем не менее, когда-то и автомобили были чудом техники и редкой вещью. То же электричество поначалу считали «работой дьявола» и боялись внедрять в жизнь. А что же мы видим теперь, в наши дни?
Поэтому альтернативная энергетика станет делом будущего, даже если сейчас эту отрасль можно назвать молодой и малоэффективной. Это можно утверждать хотя бы потому, что традиционная энергетика целиком и полностью базируется на невозобновляемых ресурсах планеты. А какие-то из них раньше, какие-то позже, но обязательно подойдут к концу. Альтернативная же энергетика базируется на цикличных и постоянных процессах, происходящих в нашей природе. Плюс действует правильно любых научных открытий. Сегодня человек постоянно развивает свои технологии, делает их более мощными и надежными. Для альтернативной энергетики это значит, что будущие электростанции будут крайне эффективны, а потребители электроэнергии (гаджеты, автомобили и компьютерные системы) – наоборот, очень экономичны.
В какой-то степени – основа основ всех альтернативных видов энергетики. На долю ветряных электростанций приходятся очень серьезные цифры, а именно: около 12% от всей производимой человеком электрической энергии. Но самое важно и другое. Сегодня большинство развитых стран активно продвигают строительство именно ветряных электростанций – так проще всего. И сразу пример. Если в начале 2000-х Китай только-только активно строил планы по увеличению доли ветряной энергии в энергосистеме всей страны, называя скромные цифры в 20-30 ГВт выработки, то уже к 2020 темпы КНР точно впечатляют. Сегодня Китайская народная республика вырабатывает до 36% всей энергии, полученной человеком из ветра на всей планете. А это не меньше 237 ГВт электричества в год! А работы в этом направлении ведутся, причем не только на территории лидера – Китая.
Та же Европа строит планы, что в обозримом будущем, а именно в течение 10-15 предстоящих лет, не меньше половины ее электричества будет вырабатываться ветряками. Что очень даже неплохо. Но еще более важно и другое. Эти планы выглядят такими впечатляющими не только на бумаге, но, судя по современному распространению ветряков, еще и вполне реальным делом.
Тем не менее, ученым и инженерам предстоит решить еще множество проблем. Если с одной стороны ветряные электростанции в принципе не вредят птицам (по статистике, от ветряков гибнет 1 птица на 10 000 особей), крайне экологичны и безопасны. То с другой расположились негативные моменты. Например, ветряные электростанции пока еще не очень эффективны в плане вырабатываемой мощности (в данном случае самые серьезные ветряки сегодня вырабатывают максимум 2-3 МВт/ч). Также, если речь идет о единичных установках, то, как правило, бюджет проекта не поражает воображение. Но когда переключать внимание на целые комплексы и электростанции, то на их реализацию приходится закладывать миллиарды долларов трат. Например, в Европе планируется создавать целый искусственный остров в Северном море – все для удаленного расположения ветряков (плюс там часто дуют сильные ветры, что пойдет на пользу мощностям будущей станции). Однако понятно, что искусственный остров – дело крайне затратное и сложное.
Еще один из главных способов получения электроэнергии альтернативными методиками – использование солнечного света. На сегодняшний день до 8-9% мощностей на планете работают по такой технологии. Есть страны, где этот показатель еще больше, достигает даже 12-13% от всего электричества, произведенного в стране (например, Испания).
Существуют два способа преобразования тепла солнца в электрическую энергию. Первый – использование панелей, в которых за счет химических процессов происходит выделение электрической энергии. Самые простые варианты использования методики можно наблюдать в примитивных батарейках, которые, например, знакомы всем уже на протяжении десятилетий в стандартных калькуляторах.
Второй способ – концентрирование солнечных лучей в одной точке. А дальше на первостепенные роли выходит хорошо известный и крайне популярный метод нагрева воды и вращение турбины с помощью выделяемого при этом физическом процессе пара.
На сегодняшний день применяются обе методики, а какой из них все же отдать предпочтение еще не до конца ясно. Например, в случае использования панелей, приходится брать во внимание факт, что при нагреве они серьезно теряют в эффективности. Потому их необходимо охлаждать в течение дня, что требует затрат производимой электроэнергии на нужды самой станции. Плюс панели необходимо протирать и очищать от пыли, грязи и других видов поверхностных отложений.
А в случае с тепловыми солнечными электростанциями, приходится обращать внимание на другую нерешенную проблему (а может и нерешаемую), так как в районе такой электростанции возникает серьезное повышение температуры и тепловой парниковый эффект.
В этом направлении можно сразу сделать небольшое исключение. Существующие в мире в больших количествах электростанции на реках – гидроэлектростанции уже давно и прочно вошли в обиход и вряд ли могут считаться альтернативными источниками энергии. Тем более, у них есть серьезный недостаток, который делает их в какой-то степени «вредными» видами получения энергия. Взять хотя бы перекрывание рек с помощью платин и даже изменение русла этих самых. Все это вряд ли можно назвать безвредным для природы действием, так как безвозвратно меняются пути миграции животных, меняется экосистема региона из-за затопления огромных площадей искусственными водохранилищами.
Но энергия заключена в водной стихии не только на реках. Человек давно заметил, какие колоссальные запасы энергии есть в приливах и отливах, просто морских течениях (которые, кстати, «работают» на постоянной основе в течение года). Но уже в данный момент должно стать понятно, насколько дорогие эти технологии сами по себе. К примеру, обустройство с нуля простейшей приливно/отливной станции выходит в миллиарды долларов инвестиций.
Плюс к негативным моментам можно отнести сильную зависимость от расположения станции. Большую роль играет колебания уровня моря: чем они больше в конкретном регионе, тем больше общая выработка электричества. К тому же, серьезным недостатком можно назвать отслеживаемую нелинейность работы. Когда-то выработка максимальна, а в определенные часы падает до минимальных значений. Потому ПЭС можно рассматривать только как часть энергетической системы континента/страны/города/поселения.
Зато себестоимость производимой электроэнергии является одной из самых низких среди всех известных человеку аналогичных альтернативных способов.
Активно экспериментировали в этой направлении Россия, Европа, Китай. Но самыми успешными проектами по количеству станций можно назвать китайские начинания. А самая мощная приливная электростанция на сегодняшний день расположена в акватории Южной Кореи. Она выдает до 254 МВт энергии. Недостроенная еще со советских времен Пенжинская ПЭС могла бы с огромным запасом являться самой мощной приливной станцией в мире. Только по проектным документам она должна была вырабатывать до 87 ГВт электрической энергии. Однако даже такая крупная страна как Россия, не смогла осилить столь грандиозное решение.
Также существует мнение, что чрезмерное «увлечение» человека приливными электростанциями может привести к торможению вращения земли. Это мнение не доказано (и вряд ли это может быть правдой – скорее лишь только частично), однако опасения все же имеют место быть.
В целом, на электричество, полученное из той энергии или силы, которая заключена в водную стихию, сегодня добывается до четверти всего электричества на планете. Однако если выделить из этого числа речные гидроэлектростанции, то становится понятно, что приливные электростанции и станции, использующие энергию крупнейших морских течений на планете, пока в общей доле энергетики едва занимают больше 2-3%, что очень скромно.
Наверняка многие прекрасно знают о том, что колоссальная энергия заключается и в земных недрах тоже. Отчетливо это можно увидеть в естественном происхождении гейзеров, горячих источников, вулканов. Естественно, человек обратил внимание на такую особенность и потому научился направлять это тепло в правильное русло.
Например, в Исландии, которая, как известно, богата горячими источниками, вулканическими породами и геотермальными источниками, уже давно и устойчиво применяется природное тепло для обогрева жилищ. А огромные температуры гейзеров применяются для преобразования тепла в электричество. Примерно 25% энергетики Исландии – это геотермальное направление.
Но тут же становится понятно, что использовать геотермальные источники у человека получится далеко не в каждом регионе планеты. Вероятно, потребуется бурить крайне глубокие скважины (это уже делается в той же Исландии, некоторые скважины достигают полутора километров в глубину). Однако такие проекты становятся существенно более дорогими для строительства, чем обустройство поверхностно залегающих геотермальных источников.
Среди альтернативной энергетики также можно выделить использование биотоплива. Однако такие станции не могут называться сколько-нибудь важными в энергетической системе здесь и сейчас, так как для их работы требуется огромное количество энергии, которую нужно получить из больших запасов биотоплива. Пока для большинства стран намного дешевле и быстрее отдавать предпочтение ветровым электростанциям или солнечным батареям.
В целом, движение в сторону альтернативной энергетики уже заметно. Пусть использование невозобновляемых ресурсов пока пользуется активным спросом (в разных странах на них приходится от 55 до 75% производства всей электроэнергии), все же новые способы получения электричества с каждым годом выходят все больше в сторону лидирующих позиций. Человек приходит к этому пониманию в том числе и вынужденно. Ведь невозобновляемые источники энергии, сколько бы они ни были дешевыми и доступными, рано или поздно перестанут быть актуальными. Так что альтернативная энергетика со временем определенно станет уже ключевой и основной для человека. Нужно только время.
