Альтернативная энергетика — совокупность
перспективных способов получения энергии, которые
распространены не так широко, как традиционные,
однако представляют интерес из-за выгодности
их использования и, как правило, низком
риске причинения вреда окружающей среде в районе.
Направления:
- Ветроэнергетика
- Гелиоэнергетика
- Гидроэнергетика
- Геотермальная энергетика
- Космическая энергетика
- Водородная энергетика
- Биотопливо
- Квантовая энергетика
Гелиоэнергетика
Солнечная энергетика — направление нетрадиционной энергетики,
основанное на непосредственном использовании солнечного
излучения для получения энергии в каком-либо виде. Солнечная энергетика
использует неисчерпаемый источник энергии и является
экологически чистой, то есть не производящей
вредных отходов.
Способы
получения электричества и тепла
из солнечного излучения:
- Фотовольтаика — получение электроэнергии с помощью фотоэлементов;
- Гелиотермальная энергетика — нагревание поверхности, поглощающей солнечные лучи, и последующее распределение и использование тепла (фокусирование солнечного излучения на сосуде с водой для последующего использования нагретой воды в отоплении или в паровых электрогенераторах). В качестве особого вида станций гелиотермальной энергетики принято выделять солнечные системы концентрирующего типа (CSP). В этих установках энергия солнечных лучей с помощью системы линз и зеркал фокусируется в концентрированный луч солнца. Этот луч солнца используется как источник тепловой энергии для нагрева рабочей жидкости, которая расходуется для электрогенерации по аналогии с обычными ТЭЦ или накапливается для сохранения энергии[3]. Преобразование солнечной энергии в электричество осуществляется с помощью тепловых машин:
- Паровые машины (поршневые или турбинные), использующие водяной пар, углекислый газ, пропан-бутан, фреоны;
- термовоздушные электростанции (преобразование солнечной энергии в энергию воздушного потока, направляемого на турбогенератор).
- солнечные аэростатные электростанции (генерация водяного пара внутри баллона аэростата за счет нагрева солнечным излучением поверхности аэростата, покрытой селективно-поглощающим покрытием). Преимущество — запаса пара в баллоне достаточно для работы электростанции в темное время суток и в ненастную погоду.
Достоинства.
- Общедоступность и неисчерпаемость источника.
- Теоретически, полная безопасность для окружающей среды, хотя существует вероятность того, что повсеместное внедрение солнечной энергетики может изменить альбедо (характеристику отражательной (рассеивающей) способности) земной поверхности и привести к изменению климата (однако при современном уровне потребления энергии это крайне маловероятно).
Недостатки
- Зависимость от погоды и времени суток.
- Как следствие необходимость аккумуляции энергии.
- При промышленном производстве -- необходимость дублирования солнечных ЭС маневренными ЭС сопоставимой мощности.
- Высокая стоимость конструкции, связанная с применением редких элементов (к примеру, индий и теллур).
- Необходимость периодической очистки отражающей поверхности от пыли.
- Нагрев атмосферы над электростанцией.
Распространение солнечной энергетики
В 2010 году 2,7 % электроэнергии Испании было получено из солнечной энергии[9].
В 2010 году 2 % электроэнергии Германии было получено из фотоэлектрических
установок.
В 2011 году около 3 % электроэнергии Италии было получено из фотоэлектрических
установок.
В декабре 2011 года на Украине завершено
строительство последней, пятой, 20-мегаваттной
очереди солнечного парка в Перово, в результате чего его суммарная установленная
мощность возросла до 100 МВт. Солнечный
парк Перово в составе пяти очередей стал крупнейшим
парком в мире по показателям установленной
мощности. За ним следуют канадская электростанция Sarnia (97 МВт), итальянская Montalto di Castro (84,2 МВт) и немецкая Finsterwalde (80,7 МВт). Замыкает мировую пятерку крупнейших
фотоэлектрических парков другой проект
на Украине - 80-мегаваттная электростанция Охотниково в Сакском районе Крыма.
Первая в России солнечная электростанция
мощностью 100 кВт была запущена в
сентябре 2010 года в Белгородской области.
Перспективы солнечной энергии
Сгенерированная на основе солнечного
излучения энергия гипотетически
сможет к 2050 году обеспечить 20-25 % потребностей человечества
в электричестве и сократит выбросы углекислоты.
Как полагают эксперты Международного
энергетического агентства (IEA), солнечная
энергетика уже через 40 лет при соответствующем
уровне распространения передовых технологий
будет вырабатывать около 9 тысяч тераватт-часов —
или 20-25 % всего необходимого электричества,
и это обеспечит сокращение выбросов углекислого
газа на 6 млрд. тонн ежегодно. Однако эксперты указанного агентства
не учитывают либо сознательно замалчивают
тот факт, что через 40 лет ожидается общемировой
энергетический кризис, связанный с исчерпанием
не возобновляемых источников энергии,
главным образом нефти. На этом фоне перспективы
солнечной энергетики не столь радужны.
Это связано с тем, что вся промышленность,
в т.ч. и электронная, выпускающая солнечные
элементы не является самодостаточной
и не может существовать без углеводородного
топлива и сырья. Иными словами выброс
углекислоты неизбежно сократится через
40 лет, но отнюдь не благодаря достижениям
передовых технологий. Солнечная энергия
действительно сможет обеспечить четверть
потребностей человечества, но лишь в
результате неизбежной грядущей мировой
депопуляции. При этом потребность будет
покрыта лишь на ближайшие 30 лет, до выхода
из строя всех солнечных энергоустановок,
после чего заменить их будет нечем.