Альтернативные источники энергетики - OXFORDST.RU

Альтернативные источники энергетики

В чем проблема альтернативной энергетики

И в какие компании в этой сфере можно попробовать инвестировать

На бирже только и разговоров, что об экологичности и ESG.

Мы уже писали большую статью про ESG — этичные инвестиции с точки зрения экологичности, социального эффекта и менеджмента. В этой статье поговорим об экологичности подробнее.

Когда говорят об экологии, первым делом задумываются о снижении выбросов углекислого газа — декарбонизации. Но кроме декарбонизации есть множество других различных направлений: например, сохранение пресной воды, борьба с глобальным потеплением, сохранение популяций животных.

Многие из этих проблем частично решает использование альтернативных источников энергии. В статье я рассмотрю те виды альтернативной энергетики, которые не подразумевают прямого влияния на экологию, — например, большие гидроэлектростанции не подходят: хоть они и считаются альтернативной энергетикой, но непосредственно влияют на всю экосреду рек, преграждая пути для рыб и животных. Еще я исключу источники, у которых невелика перспектива распространения, — например, в мире есть не так много мест, где можно использовать энергию термальных источников или энергию приливов и отливов.

Поговорим о том, какие сильные и слабые места есть у каждого из выбранных источников, — а потом рассмотрим эмитентов на бирже, которые могут заинтересовать инвесторов.

Основная идея тут в том, чтобы заменить традиционное топливо на биологическое. На первый взгляд, все прекрасно: биотопливо при сгорании практически не выбрасывает в атмосферу вредных веществ. Но есть другая проблема.

Для производства биотоплива используются либо продукты жизнедеятельности сельскохозяйственных животных, либо сахаросодержащие и масличные растения. При этом мы видим намечающийся тренд на экологичное сельское хозяйство, в том числе и на внедрение в наш рацион искусственного мяса.

Для ведения классического сельского хозяйства необходимо огромное количество воды. По нормам водопотребления в среднем на одну голову крупного рогатого скота необходимо от 70 до 100 литров воды в сутки. А для производства 50—65 м³ биогаза необходимо около тонны навоза крупного рогатого скота. Если брать растительное сырье, то приблизительно с тонны масла получается 200 кг метанола или этанола. К примеру, для функционирования среднестатистического современного комбайна необходимо 5 кг/га топлива. То есть тонны масла хватит примерно на 40 га.

Ниже я привел таблицу производства масла из различного сырья. Увеличение сельхозугодий грозит нам вырубкой лесов, загрязнением подземных вод удобрениями и отходами животноводства. Плюс запас хода автомобиля на таком виде топлива сокращается в среднем на 20—25% .

В итоге можно сделать вывод, что биотопливо или биогаз — это более чистый вид топлива, чем традиционный бензин или дизель, но при его производстве мы сталкиваемся с рядом проблем вроде увеличения посевов или ухудшения эксплуатационных качеств машин, что также влияет на экологию.

В Бразилии очень развито использование таких источников энергии, потому что страна сталкивалась с нефтяными кризисами, а это неплохая альтернатива. Но в Бразилии хорошие климатические условия для выращивания практически всех видов культур. И все равно при этом Бразилию сильно критикуют за проблемы с голодом населения и использование сельхозугодий в неэтичных целях.

Это еще один вид альтернативной энергии, у которого на первый взгляд отличные экологические показатели — в первую очередь полное отсутствие углеводородов при выработке электроэнергии.

Но, во-первых , использование ветряных мельниц возможно не везде, а во-вторых , КПД такой станции оставляет желать лучшего: в среднем он составляет около 30%. По закону Беца максимальный коэффициент использования энергии ветра равен 0,593. Если учесть затраты на преобразование и транспортировку энергии, максимально возможный КПД получится в районе 35—45%.

Это обусловлено длинной цепочкой производства энергии: для питания какого-либо объекта нужна сеть 380/220 вольт переменного тока, а ветряная мельница сама по себе вырабатывает 24 вольт постоянного тока — то есть нужен инвертор, чтобы этот ток преобразовать.

А еще нужно сохранить энергию в моменты, когда она не потребляется, — для этого понадобится аккумуляторная батарея. В каждом из этих звеньев теряется энергия. Одна мельница высотой 10 метров и диаметром ротора 1,5 метра вырабатывает всего около 0,6—0,7 кВт·ч/сутки энергии, в зависимости от интенсивности ветра. Для примера: обычный бытовой холодильник потребляет около 0,3 кВт·ч .

Негативное влияние на окружающую среду тоже есть:

  1. Для ветропарка нужна большая площадь — это может повлечь за собой вырубку лесов, выравнивание ландшафта.
  2. От работы мельниц создаются вибрации на определенной частоте, от которых черви глубже уходят в землю. За счет этого птицам нечем питаться — нарушаются пищевые цепочки.
  3. Необходимо огромное количество батарей для сохранения энергии. Для производства батарей требуются редкоземельные металлы — а добыча этих металлов очень грязная и вредная для окружающей среды.
  4. Кладбище изношенных ветряных лопастей — это огромная проблема. Утилизировать лопасти ветрогенераторов нормально пока не научились.

По мнению многих, это один из самых экологичных существующих сейчас видов энергии. Суть заключается в принципе фотоэлемента: когда на фотоэлемент попадает свет — не обязательно солнечный, — вырабатывается электроэнергия. Кажется, ну куда уж чище? Но нет. С солнечными электростанциями есть такая же проблема, как и с ветряными.

КПД солнечных электростанций не превышает 25—30% за счет такой же цепочки, как и у ветропарков: нужны инверторы, аккумуляторные батареи для накопления. Еще необходимы большие площади для строительства станций. Одна солнечная панель площадью 7 м² вырабатывает всего 6—7 кВт·ч/сутки . Как мы рассматривали выше, это не так много. Плюс у них существует та же проблема с сохранением энергии, что и у «ветряков».

Еще есть проблемы с эксплуатацией этих станций: град может побить сами панели; полупроводниковые элементы могут перегреваться; необходимо увеличивать сечения проводов — панели нужно ставить в солнечных местах, где температура может быть высокой, а чем выше температура, тем больше сопротивление проводников.

Что с этим всем делать

Я считаю, что наши технологии в альтернативной энергетике еще не готовы к масштабной декарбонизации. Необходимо инвестировать прежде всего в развитие технологий, а не во внедрение существующих во всемирную энергосистему.

В связи с этим я вижу перспективу в атомной энергетике, потому что это один из самых чистых видов энергии, если не считать экстремальных случаев. По данным МЭА, рост использования атомной энергетики к 2040 году составит 28—62% , а по прогнозам BP к 2050 году он составит 42—164% . Разброс большой, так как часть стран, например Китай и Индия, сильно наращивают объемы выработки и вводят новые реакторы в эксплуатацию, а другие страны, например Япония, наоборот, снижают.

Еще большую перспективу я вижу в развитии газовых электростанций. Газ намного чище, чем уголь или нефть, плюс переход ТЭЦ с другого вида топлива на газ наиболее прост в практическом исполнении. Замена угольных мощностей на газовые дает снижение выбросов углекислого газа на 50—70% .

В нашей статье про альтернативную энергетику были представлены графики, по которым видно, что по прогнозам к 2040 году одним из основных источников энергии будет газ, а остальные чистые источники энергии в совокупности будут отставать.

С другой стороны, каждый из перечисленных источников альтернативной энергии очень перспективен в узконаправленных сегментах.

Например, биодизель отлично подойдет для сельскохозяйственной техники, биогаз — для отопления теплиц или помещений для содержания животных, а солнечные панели хороши для электромобилей: электроника в автомобиле работает от постоянного тока 12—24 вольт — КПД такой установки существенно повышается, потому что убираются несколько звеньев цепочки производства.

Обзор компаний

В завершение приведу примеры компаний из каждого рассмотренного в этой статье сегмента альтернативной энергетики. Буду рассматривать только те компании, которые может купить российский инвестор без статуса квалифицированного инвестора и которые я посчитал интересными.

NextEra Energy (NEE) — крупнейшая энергетическая компания по объемам вырабатываемой солнечной и ветровой энергии. Наверное, главный бенефициар от будущей программы Байдена по развитию инфраструктуры, если она будет принята.

Это коммунальная компания — она не производит инновационных вещей и не разрабатывает программное обеспечение. Ее бизнес очень прост, но требует серьезных вложений для расширения. Именно поэтому долг составляет 130% от капитала. Чистая рентабельность, по последним данным, около 14% — это отличный показатель для коммунальщиков, но он существенно снижается: в 2018 году чистая рентабельность составляла порядка 40%, а в 2019 году — 20%.

Вероятно, это связано с ценой на углеводороды, ведь чем выше цена на нефть, газ, уголь, тем выгодней смотрится электричество в качестве их альтернативы. При нынешней цене на нефть у компании неплохие перспективы вновь нарастить свою маржу.

По мультипликаторам компания очень дорогая для сектора коммунальных услуг: P / E = 52,5; P / S = 8,49. При всем этом компания постоянно выпускает новые акции, размывая долю акционеров.

SolarEdge Technologies Inc (SEDG) — израильская компания, которая разрабатывает и производит оборудование для солнечных панелей. Когда Байден только пришел к власти и все альтернативщики полетели в космос, это затронуло компанию, но с каким-то чрезмерным рвением.

Компания стоит 100 годовых прибылей и 9 выручек — и это даже после просадки на 30% от максимумов. Плюс маржа 10% — это, конечно, неплохо, но для компаний с такой оценкой безумно мало. В целом у SolarEdge Technologies хороший планомерный рост от года к году. Выручка и акционерный капитал растут, долг около 60% от капитала. В целом это хороший растущий бизнес, который, скорее всего, и дальше будет развиваться, но уж очень дорого все это стоит.

First Solar Inc (FSLR) — по моему мнению, это та самая компания, в которую пойдет львиная доля вложений от плана Байдена. Она создает тонкопленочные солнечные панели, и это в целом довольно перспективная технология. У компании очень нестабильные финансовые потоки, но при этом нет долгов.

Уже в этом году они показали маржу 15%, а если добавить сюда госзаказы, получится очень хорошая схема. P / E = 21, тут все неплохо, но немного высоковат P / S — 3,12. Если руководство компании сможет выиграть тендеры и заключить хорошие контракты с государством, то и финансовые показатели улучшатся, и капитализация компании будет расти. Но здесь много рисков: на этом рынке появляется много игроков.

Renewable Energy Group Inc (REGI) занимается производством биодизеля. За год компания сделала уже более 200%, а на мартовских пиках и вовсе показывала прирост более 350%. Даже сейчас по мультипликаторам компания не выглядит сильно дорогой: P / E = 23, P / S = 1,35. Net Profit Margin около 6%, что тоже является средним по рынку.

С 2014 года у компании росла выручка, и только в 2020, коронавирусном году она снизилась, но компания осталась прибыльной. На самом деле это очень нишевый бизнес, и любой сельскохозяйственный производитель может создавать для себя биодизель — например, Archer Daniels Midland Company (ADM) так и делают. Потребление биодизеля, скорее всего, сильно расти не будет, но свою нишу Renewable Energy заняли и уже из нее никуда не уйдут.

TPI Composites (TPIC) производят лопасти для ветрогенераторов. Компания убыточна, но выручка растет большими темпами. По P / E мы ее оценить не сможем, но P / S = 1,17 — это хороший показатель. Капитализация компании всего 2 млрд долларов — и если вы верите в этот стартап, то можно надеяться на хороший результат. И это еще одна американская компания, которая должна выиграть, если план Байдена будет принят. На данный момент компания в просадке на 30% от максимумов февраля, и, возможно, это хороший момент для входа.

Как Европа доказала всему миру бесперспективность развития альтернативной энергетики на собственном примере.

Европа многие столетия была центром технологического прогресса человеческой цивилизации. На неё долгое время приходилось 2/3 всех потребляемых человечеством энергоресурсов.

И в 20 веке Европа всё ещё оставалась мощным экономическим центром благодаря углеводородным энергоресурсам.

Например, знаменитое Гронингенское газовое месторождение на севере Нидерландов (находится на десятом месте по величине в мире), открытое в 1959 году, дало мощный экономический толчок развитию газовой инфраструктуры Европы и её энергетической безопасности. Поэтому это месторождение часто называют «кормильцем Европы».

Читайте также  Категория качества ссуды

Германии в своё время даже заключила с СССР газовый договор, согласно которому, в обмен на поставки труб для газопроводов, гарантировала себе доступ к газовым ресурсам месторождений Западной Сибири (по схеме «трубы и прочие оборудование в обмен на газ»). В историю эта сделка века вошла под названием «Газ — трубы».

Однако в начале 1990-х годов Европа в целом начинает разворот в сторону освоения возобновляемых источников энергии (солнце, ветер, геотермальная энергия), аргументируя это необходимостью снижения своей углеводородной зависимости, которая к тому времени уже была существенной.

С 2000 по 2005 года официальная причина использования возобновляемых источником энергии (ВИЭ) сменились с «энергетической независимости» на «сохранение климата». Забегая вперёд, скажу, что под этим лозунгом альтернативная энергетика развивается и сегодня.

С этого момента стратегия использования ВИЭ начинает своё бурное развитие и всячески поддерживается субсидированием со стороны государств Европы.

К 2010 году появилась мнимая иллюзия того, что возобновляемой энергетикой можно заменить до 80% всех энергетических потребностей человечества. И дивный мир будущего будет зелен и прекрасен.

Чтобы не быть голословным, и чтобы вы не подумали, что это какая-то шутка, приведу слова Бориса Шульца (бывший глава оператора систем передачи электроэнергии в Германии «50Hertz»), который официально заявлял, что «для альтернативной энергетики в энергосистеме Германии доля в 80% — совершенно не проблема».

С 2015 года в сети начали появляться прогнозы различных экспертов о закате нефтегазовой эры вследствие её невостребованности. По тем же прогнозам уже к 2050 году всё должно работать на энергии от «ветряков и солнечных панелей».

Исследования европейских и американках учёных, которые доказывали несостоятельность энергетического перехода на альтернативную энергетику путём отказа от газовой, угольной, нефтяной и атомной энергетик, попросту высмеивались теми «экспертами», да и нередко даже в научных кругах.

Речь идёт о научно-исследовательских работах европейских учёных «Energy intensities, EROIs, and energy payback times of electricity generating power plants» и Американских — «Energy, EROI and quality of life».

В 2016 году швейцарские учёные, проанализировав прямые и косвенные издержки и затраты на солнечную генерацию в Швейцарии и Германии, пришли к выводу, что за последние 20 лет солнечная энергетика даже не окупила энергетических затрат на производство солнечных панелей, став в итоге не источником энергии, а её поглотителем.

Но данное исследование словно не заметили. Более того, оно было удалено с большинства ресурсов.

Некоторые особо привилегированные «эксперты» пророчили конец «Газпрома» уже в 2020 году!

Громом среди ясного неба стала зима 2021 года, когда альтернативная энергетика проявила свою несостоятельность, на которую указывали ранее высмеянные европейские учёные.

Так как доля солнечно-ветровой генерации в Германии к 2021 году достигла уровня в 33%, массовый её отказ в январе и февраля 2021 года чуть ли не поставил пол-Европы на грань энергетической катастрофы. Вернее, катастрофа уже началась, но ситуацию спас критикуемый европейцами «Газпром», который в кратчайшие сроки увеличил поставки газа в Европу до величины физического предела пропускной способности европейских газопроводов.

Экспорт российского газа в Германию был увеличен на 32,4%, в Италию — на 221,5% (да-да, это не опечатка, именно на двести двадцать один с половиной процент), в Турцию — на 20,8%, во Францию — на 77,3%, в Нидерланды — на 21,2% и в Польшу — на 89,9%.

Японии и США (в особенности, штату Техас) повезло куда меньше: российских газопроводов там нет, поэтому без жертв не обошлось. Люди, в отсутствие доступа к теплу и электроэнергии, замерзали в своих собственных домах. А некоторые жители северных префектур Японии калечились вплоть до летального исхода, пытаясь очистить солнечные панели на крышах своих домов от снега и льда.

После подобной зимовки в мышлении европейцев что-то «щёлкнуло». Вдруг начали появляться статьи о неразумности отказа от атомной энергетики, а в риторике экоактивистов всё больше стала фигурировать идея «декарбонизации» источников энергии.

Декарбонизированными источниками энергии считаются такие источники, которые имеют минимальный углеродный след в виде выбросов СО2/СО на протяжении всего периода эксплуатации (от производства до утилизации).

Примером такого источника является атомная энергетика.

Выводы Европейского научного центра, которые подтвердили две другие независимые группы экспертов ЕС по радиационной безопасности и здоровью человека, следующие: «Атомная энергетика по экологическому воздействию на окружающую среду аналогична солнечно-ветровой энергетике, а по уровню выбросов СО2 — превосходит её».

Согласно 378-страничному исследованию научного центра ЕС, за жизненный цикл АЭС выбрасывает в атмосферу всего 6 граммов СО2 на 1 выработанный киловатт-час, в то время как выбросы в ветроэнергетике составляют уже 11 граммов, а солнечные панели могут похвастаться величиной выбросов в 80 граммов на кВт*ч.

Для полноты картину добавлю, что самые современные газовые турбины в Германии имеют уровень выбросов в 420 г на кВт*ч, ну а угольные станции — все 820 г СО2 на кВт*ч. Экологичненько.

Холодную зиму 2021 года ЕС с горем пополам пережило. Но следом наступило сухое и жаркое лето, самое безветренное за последние 20 лет наблюдений, что снизило долю в выработке электроэнергии альтернативными источниками энергии (конкретно — ветрогенераторами) до рекордного минимума в 4%, вместо привычных 15-19% в целом по странам ЕС.

Спотовые цены на газ, которому разного рода «эксперты» в 2015-2020-х годах пророчили забвение, обновили абсолютные рекорды, достигнув на момент выхода данной статьи 950 долларов за 1000 кубометров. На азиатском рынке цены на СПГ достигли 1400 долларов за кубометр.

Что сказать — свободный рынок. И этот рынок молниеносно реагирует на острую нехватку энергоресурсов подорожанием электроэнергии в разы. Так, например, в Германии, Испании и Англии цена за МВт*ч с 40 евро прошлым летом поднялась до 130, 152 и 331 евро соответственно.

  • В американском штате Калифорния, где солнечная энергетика превысила 30%-ный порог в выработке электроэнергии, вообще стали ограничивать энергопотребление для домохозяйств, о чём я писал в статье « В США электромобилям не хватает энергии для зарядки, теперь всё по расписанию ». Причём ограничения касаются не только времени зарядки электромобилей, но и даже температуры, которую можно выставить на кондиционерах для охлаждения помещений.

Удивительно, что главной угрозой человечества стали не фантастические предсказания о восстании машин, вторжении инопланетян и т.п., нет. Глобальной угрозой для человеческой цивилизации стал бездумный и бесперспективный переход на альтернативную энергетику с целью заместить ею все остальные источники энергии.

Но «зелёные» так просто не сдаются. Их последователи есть везде, в том числе и России.

«Друзья» России в лице Чубайса и Дерипаски постоянно пустозвонят в микрофон, «предсказывая» завершение нефтегазовой эпохи и коллапс экономики России, если мы не перейдём на водород, ветряки и солнечные панели в ближайшее время.

Вот только если энергетическая рентабельность газовых электростанций оценивается теми же европейскими экспертами в 28 единиц (EROI = 28), то производство, хранение, и использование водорода в качестве энергоносителя имеет EROI, равный 0,65, что 43 раза меньше, чем у газа. Обуславливается это тем, что газ можно добыть из недр земли, затратив на это минимальное количество энергии, а водород нужно производить из первичных ресурсов в виде воды или метана, что сопровождается большими энергетическими затратами.

Соответственно, если бы сегодня вместо газа мы использовали водород, то погодные условия зимы и лета 2021 года спровоцировали бы энергетический дефицит в 43 раза больше, чем мы имеем сегодня.

Сегодня средняя стоимость электроэнергии в России находится на отметке 3,6 рубля за 1 кВт*ч. Давайте умножим данную цену на 43, как если бы мы жили в эпоху водородной энергетики. Посчитали? Ну,
кто там последний в очереди за свечками?

Человечеству, чтобы выжить и не столкнуться с негативными прогнозами, придётся приложить массу усилий и выжать все соки как из альтернативной, так и из традиционной энергетики, иначе к середине этого века энергодефицит достигнет таких масштабов, что энергопотребление на душу населения человека деградирует до уровня 1900 года.

Но об этом и о перспективах традиционной и альтернативной энергетики поговорим в следующих статьях.

Ярый экоактивист Борис Шульц почувствовал запах жареного ещё в 2019 году и внезапно переметнулся на сторону атомной энергетики, став руководителем в «URENCO Group» — крупнейшей Европейской компании по обогащению и продаже урана в качестве топлива для АЭС в Европе.

Делаем выводы, дамы и господа.

Если Вам нравится контент, вы всегда можете отблагодарить меня, нажав кнопку «палец вверх» (нравится), и оставив комментарий. Спасибо, друзья!

Список источников можно скачать тут « Ссылки на источники «.

Альтернативные источники энергии

Некоторые виды возобновляемых источников энергии использовались людьми на протяжении многих веков. Но только к концу XX столетия развитие альтернативной энергетики приняло промышленные масштабы. Причиной этому стал курс на постепенный отказ от ископаемого, а в перспективе и атомного топлива. Исходя из того, что такое альтернативные источники энергии, выделяют семь основных направлений получения неиссякаемой и экологически чистой энергии. На каждом из них мы остановимся подробно.

1. Энергия солнца. Что это и как используется

Является наиболее быстро развивающимся видом возобновляемой энергетики. Такой интерес именно к этому направлению легко объясним. Солнце – наиболее мощный источник энергии на планете. Количество излучения, падающее на поверхность земли, в 6000 раз превосходит нужды всего человечества в энергопотреблении.

Существует несколько технологий улавливания потока фотонов и преобразования его в электрический ток или тепло. «Приемниками» солнечной энергии выступают:

  • Солнечные коллекторы. В промышленном масштабе чаще всего конструктивно представляют собой башню с емкостью-водонагревателем, которая нагревается за счет фокусирования лучей от концентрической системы зеркал. Образовавшийся пар вращает турбины, чем способствует трансформации солнечной энергии в тепловую, а затем электрическую. Существуют и другие варианты термоэлектрических станций – в частности, параболоцилиндрические и солнечно-вакуумные. Вакуумные солнечные коллекторы – наиболее распространенный вариант для частного пользования с интеграцией их в системах отопления и теплоснабжения дома или квартиры.
  • Фотоэлектрические батареи. Создаются на базе полупроводниковых материалов, генерирующих электрический ток из электромагнитного потока света. В первых поколениях панелей использовался кристаллический кремний. Во втором появились редкоземельные металлы. Третье обещает стать наиболее дешевым и экологически безопасным, поскольку создается на основе органики и полимеров.

Сегодня СЭС активно устанавливаются в большинстве стран мира – от небольших станций на крышах частных домов до огромных гелио ферм, занимающих сотни гектаров. Крупнейшие из них, мощностью более 1 ГВт каждая, строятся в Китае, США, странах Африки и на Ближнем Востоке.

Солнечная электростанция — инфографика

Где и как используется. Во всех сферах жизни – от обеспечения светом и теплом миллионов домохозяйств до потребностей автолюбителей и туристов во время многодневных походов.

Лидеры: Германия, КНР, ОАЭ, Марокко.

2.Энергия потока воды. Что это и как используется.

Гидроэнергетика – один из старейших альтернативных источников, используемых человеком. Мини ГЭС масштабно применялись в Древнем Риме, средневековой Европе и императорском Китае.

С первой половины 20 века по всему миру стали строиться гидроэлектростанции большой мощности, способные снабжать энергией целые города. В 2020 году энергия падающей воды обеспечивала более 20% всех энергетических потребностей планеты, и составляла около 75% всей альтернативной генерации. Общая мощность гидроустановок сегодня превышает 800 ГВт.

Конструктивно общий принцип работы таких станций предельно прост. Кинетическая энергия воды при падении на лопасти любых механизмов преобразовывается в механическую. Далее вращение колес или турбин позволяет совершать определенную работу или осуществлять дальнейшее преобразование в электрический ток.

Энергия потока воды — принцип действия

Где и как используется. Наиболее широко применяется в местностях, изобилующих крупными и мелкими реками, а также водопадами. Это обуславливает и перечень стран, где ГЭС являются превалирующим, а иногда и единственным видом энергогенерации.

  • Парагвай – 100%;
  • Норвегия, Швеция – 98%;
  • Канада – 97%.
Читайте также  Как мода пришла в Россию

По генерации на душу населения вне конкуренции находится «страна гейзеров и водопадов» Исландия.

Крупнейшая в мире ГЭС – «Три ущелья» на реке Янцзы – расположена в Поднебесной. Здесь же, в Китае, вырабатывается почти 50% всей гидроэнергии планеты.

По числу мини ГЭС в первых рядах идут Германия, Австрия, Ирландия, Швеция и некоторые другие.

3. Энергия приливов и отливов. Что это и как используется.

Приливы и отливы – довольно экзотический, но абсолютно надежный и неисчерпаемый альтернативный источник энергии. Данное явление существует на нашей планете благодаря наличию у нее спутника – Луны. В одни и те же промежутки времени, дважды в сутки, ее притяжение заставляет гигантские массы воды отступать или наступать на побережья морей и океанов. Уровень колебаний составляет более 18 метров.

Энергия приливов и отливов — принцип действия

Для получения максимальной генерации необходимо строить вдоль берегов как можно более длинные плотины. Чемпионами среди приливных электростанций сегодня являются:

  • ПЭТ «Сих вин» (Южная Корея) – 254 МВт;
  • ПЭТ «Ля Ренс» (Франция) с длиной плотины 804 метра – мощность 240 МВт;
  • ПЭТ «See Jan» (Великобритания) – 210 МВт;
  • ПЭТ «Annapolice» (Канада) и «Хаммерфест» (Норвегия) – по 200 МВт.

Общий объем генерации от этого альтернативного источника энергии уступает другим возобновляемым видам. Однако на океанских побережьях, особенно в устьях крупных рек, строительство ПЭТ чрезвычайно выгодно.

4. Энергия морских волн. Что это и как используется.

Очень мощный, но пока не получивший широкого применения способ получения электроэнергии. Основным препятствием его развития является сложность передачи генерации с морских платформ или специальных суден на берег.

Энергия морских волн — принцип действия

По этой причине объем выработки в основном используется прямо на месте для следующих целей:

  • опреснения морской воды;
  • получения чистого водорода путем электролиза;
  • участия в производстве алюминия.

В перспективе ситуация может измениться, но для этого необходимы рост емкости и удешевление стоимости накопительных аккумуляторов.

Среди всех альтернативных источников энергия морских волн позволяет получить самый высокий КПД. Связано это с высокой удельной мощностью колеблющихся водяных масс, достигающей 80 кВт/м при высоте волн всего около двух метров. Поскольку вода намного плотнее воздуха, КПД преобразующих установок достигает 85%. Даже при незначительном количестве генерирующих платформ вдоль побережья такая страна как Германия получает около 5% объема общей выработки электроэнергии именно от них.

Лидеры: Таковыми сегодня выступают практически все развитые страны c большой протяженностью береговой океанской линии. Наибольшим числом волновых генераторов обладает Великобритания, Ирландия, Германия, Норвегия и Дания.

5.Энергия ветра. Что это и как используется.

Ветроэнергетика – третий по распространенности и объемам выработки альтернативный источник после ГЭС и СЭС. В древнейшие времена человек нашел первый способ использования кинетической энергии ветра, изобретя парус. Следующим шагом стало строительство ветряных мельниц. Но только в прошлом столетии появились возможности преобразования этой силы в электричество, что привело к строительству современных ВЭС.

Энергия ветра — принцип действия

Уже сегодня ветряки функционируют более чем в 100 странах мира и производят больше электроэнергии, чем АЭС – свыше 1 000 тераватт-часов. К 2025 году ожидаемый объем ветрогенерации должен выйти на уровень 8-10% от общего энергопотребления планеты, а к 2050 составить от 20% до 25%.

Наиболее мощные ветряки устанавливаются вдоль морских побережий и в горах, достигают высоты 150-200 метров. КПД этих устройств достигает 40%, а эффективность при силе ветра от 10 м/с и выше превышает таковую у любых других энергогенерирующих установок.

К главным достоинствам ВЭС, как альтернативного источника энергии, относятся:

  • круглосуточное функционирование;
  • высокая производительность;
  • могут использоваться параллельно с сетью.

Из недостатков следует отметить:

  • высокие расходы на монтаж;
  • резкое снижение КПД при скорости ветра менее 3-4 м/с;
  • сравнительно небольшой срок эксплуатации без обслуживания и ремонта;
  • шумность;
  • необходимость замены смазки в холодное время года на незамерзающие модификации.

Лидеры – по доле полученного от ветра электричества первые места занимают:

  • Дания – 52%;
  • Ирландия – 36%;
  • Португалия – 30%;
  • Германия – 29%;
  • Великобритания – 24%.

По состоянию на 2020 год в отрасли занято около 1,2 млн. человек.

6. Геотермальная энергия. Что это и как используется.

Существует две разновидности установок, которые используют этот естественный альтернативный источник. Первые представляют собой грунтовые теплообменники, работающие за счет разницы температур на поверхности земли и достаточно большой глубине. Эффективность их невысока, но низкий КПД компенсируется минимальными затратами на оборудование и чрезвычайно длительным сроком его службы.

Геотермальная энергия — принцип дейтсвия

Более широко распространена вторая разновидность, где источником тепла являются высокотемпературные грунтовые термальные воды. В Центральной Америке и на Филиппинах с их помощью получают электричество, а в Японии и Исландии применяют для отопления.

Последняя из перечисленных стран является абсолютным мировым лидером по использованию горячих источников — гейзеров. При среднегодовой температуре воздуха этого островного государства около нуля, потребности в обогреве жилищ и промышленных предприятий покрываются геотермальной энергетикой на 99,8%.

Наконец, Исландия занимает второе место в рейтинге RISE мирового банка по доле альтернативной энергетики в общем энергобалансе страны в целом. ВИЭ в этом государстве обеспечивают более 85% потребностей промышленности и населения в энергии. Выше в рейтинге располагается только Дания – 87%. Для сравнения, высокотехнологичная Германия, идущая третьей, получает от солнца, ветра, энергии морских волн и биомассы лишь немногим более 52%.

7.Энергия биомассы. Что это и как используется.

Представляет собой один из самых критикуемых и одновременно многофункциональных альтернативных источников, поскольку используется далеко не только для выработки электроэнергии. Интересна и история развития этого вида «альтернативки».

Изначально сырьем для биомассы выступали преимущественно с/х культуры с большим содержанием жира, крахмала и сахара. Из них в результате переработки получали биодизель и этилированный спирт, которые становились вторичным источником энергии. Однако выращивание подобных культур наносило непоправимый ущерб почвам, и на сегодняшний день подобный путь получения биомассы практически не применяется.

Следующим поколением биологически чистого сырья стала древесина и жмых обычных культивируемых растений. К сожалению, удельная эффективность их использования в качестве альтернативного источника энергии была невелика. Кроме того, объем биомассы по-прежнему зависел от посевных площадей.

Сегодня все крупные мировые производители биомассы перешли на третье поколение – водяные водоросли. Этот вид растений характеризуется рядом важных преимуществ:

  • выращивание производится в специальных искусственных бассейнах, строительство которых возможно где угодно;
  • производство не требует выделения почв сельскохозяйственного назначения;
  • финансовые затраты минимальны, а скорость воспроизводства максимальна в сравнении с любым другим видом растительности;
  • удельная масса водорослей на единицу объема – а, значит, и конечный выход энергии – выше, чем у предыдущих поколений биомассы.

Значительно проигрывая по распространенности солнцу и ветру, биотопливо, тем не менее, занимает достойное место в перечне источников альтернативной энергии.

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.

Читайте также  Лазеры и их применение в медицине 2

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.

Альтернативная энергетика: типы, роль, плюсы и минусы нетрадиционных источников энергии

  1. Виды, преимущества и недостатки разных альтернативных источников энергии
  2. Солнечная энергия
  3. Геотермальная энергетика
  4. Ветровая энергетика
  5. Волновая энергетика
  6. Градиент-температурная энергетика
  7. Биомассовая энергетика
  8. Энергия молнии
  9. Роль и значение альтернативной энергетики
  10. Альтернативные источники энергии в России

Альтернативные, или нетрадиционные источники энергии — это ресурсы природы, которые можно использовать для получения электричества. Сюда относятся солнце, ветер, и даже энергия земли, биомасс, сточных вод и отходов. По прогнозам, с помощью биогенного горючего можно получать до 49% электроэнергии, а также 16-22% — от энергии ветра и воды.

Виды, преимущества и недостатки разных альтернативных источников энергии

У каждого типа нетрадиционной энергетики есть свои плюсы и минусы, а также особенности организации процесса для получения электричества.

Солнечная энергия

Преобразование энергии солнца происходит с помощью особых технологий. Сложность обработки солнечной энергии выступает в качестве недостатка этого источника:

  • излучение имеет низкую плотность и непостоянно, поэтому существующие технологии имеют ряд ограничений;
  • в некоторых странах из-за низкого уровня солнечного излучения реализовать методику нецелесообразно.

Среди преимуществ можно выделить абсолютную экологическую безопасность солнечной энергии и отсутствие вмешательства в геологию Земли.

На солнечной энергии работают космические станции и спутники. Широкое распространение получили солнечные панели в некоторых странах – ими оснащают крыши домов.

Геотермальная энергетика

Геотермальный метод получения энергии построен на принципе преобразования тепла мантии и ядра Земли (чаще всего источником служат пароводяные резервы). Преобразование природного пара – процесс трудоемкий, так как требуется строительство труб и турбин, проводящих его с глубины от 2-3 км. Однако стоимость электроэнергии на выходе получается не слишком высокой.

Недостаток метода – вероятность оседания грунта и повышения сейсмической активности, поэтому в опасных районах этот источник альтернативной энергии неприменим.

Ветровая энергетика

Для реализации метода требуется ветряная электростанция. Одно из преимуществ такого источника энергии – это дешевое оснащение. Но недостаток – сильная зависимость от погодных условий, требуется постоянный контроль состояния. А еще ветровые электростанции могут создавать помехи для радиоволн.

Важно! Обширное использование ветряных электростанций может стать причиной недостаточной вентиляции промышленных районов, что приведет к ухудшению экологической обстановки.

Также для ветряных станций требуются большие площади, поэтому реализация в густонаселенных регионах затруднена. Однако ветряные источники энергии используются в некоторых странах Европы и Америки для снабжения небольших поселений.

Волновая энергетика

В этом способе для получения электричества используется энергия волн. В отличие от альтернативных источников, описанных выше, волновая энергия отличается большей ударной мощностью. Это самый многообещающий способ получения энергии в перспективе освоения океанов.

Важно! Все виды естественной энергии – ветер, солнце, волны – относятся к возобновляемым источникам.

Самый яркий пример традиционного использования волновой энергии – гидроэлектростанции, но он не единственный. Целесообразно строительство волновых станций в районах с мощными приливами (колебание больше 4 м).

Среди недостатков можно выделить небольшую мощность, строительство только возле побережья, а также цикличность работы – всего 2 раза в сутки. Экологическая безопасность такого способа получения энергии под вопросом, ведь станции нарушают баланс соленой и пресной воды, что несет угрозу морской жизни.

Новейшая технология получения энергии волновым путем – аэро ГЭС. Они работают по принципу конденсации влаги из атмосферы, однако до внедрения этой технологии в жизнь еще далеко.

Градиент-температурная энергетика

В основе этого метода лежит баланс температур. Для строительства станций требуется морское побережье. Поглощая до 70% солнечной энергии, мировой океан становится отличным источником температурных ресурсов. Однако нагрев и выделение углекислой кислоты при обработке морской воды нарушают экологическую обстановку. Среди преимуществ можно выделить только то, что ресурс крайне обширен.

Биомассовая энергетика

Под этим понятием скрывается процесс гниения биологических отходов и ресурсов – в результате выделяется биологический газ с большим содержанием метана. Его можно использовать для обогрева помещений и выработки электричества.

Больше всего такой источник энергии используется в сельскохозяйственных предприятиях. Это безотходное производство, так как гниющие продукты потом используются для удобрения. Кроме растений и навоза, можно использовать быстрорастущие водоросли.

Главный недостаток теплового источника – КПД не превышает 6% и для обеспечения нужд мегаполиса энергией такой метод не подойдет.

Энергия молнии

Один из самых новых альтернативных методов получения электричества – сбор энергии молний, попадающих в землю. Пока что проект находится на стадии разработки – установки для улавливания молнии еще не готовы.

Это дорогостоящий, но окупающийся метод, ведь 1 молния способна обеспечить целый район крупного города энергией на некоторое время. Но уже сейчас можно выделить главный недостаток – зависимость от частоты гроз.

Роль и значение альтернативной энергетики

Поиск альтернативных источников энергии – одна из самых актуальных задач, так как человечество чудовищными темпами поглощает газ, нефть и другие виды топлива, чтобы производить энергию. Научная «мечта» — получение альтернативы электричеству, но она пока что недостижима. Кризис топливных ресурсов неизбежен, и нетрадиционные источники энергии должны помочь предотвратить его.

Альтернативные источники энергии в России

В России в разных регионах интегрируется практическое использования следующих альтернативных источников энергии:

  • Солнечная энергия. Самая большая трудность – это законодательное и финансовое обеспечение станций, собирающих солнечную энергию. Наибольший потенциал такого способа получения энергии сосредоточен в южных регионах, а также на севере – в Якутии и Магаданской области.
  • Гидроэнергетика. ГЭС после АЭС занимают 2 место по способам производства электроэнергии, и перспективы у этого метода достаточно большие.
  • Геотермальная энергетика. Геотермальные ресурсы России в 10 раз богаче, чем залежи нереализованного угля. Самый перспективный край – Камчатка, где на глубине чуть больше 3 км заложен пар температурой 200 градусов. Большим потенциалом также обладает Кавказ и Краснодарский край.
  • Биогаз. Активно развивающаяся отрасль энергетики, востребованная в России. Есть даже предприятия, которые начали производство установок.
  • Приливная энергетика. Наиболее перспективны города, расположенные на побережье.
  • Ветроэнергетика. На территории России ветрогенные установки используются со времен СССР: на территории Калининграда, в заполярье, Башкортостане и Чувашии. Потенциал у этого метода в РФ обширен, поэтому ветроэнергетика активно развивается.

Альтернативные источники энергии – один из вопросов сохранения окружающей среды и ресурсов планеты, который изучается тысячами специалистов. Каждый день ищутся новые решения и разрабатываются методы для получения энергии из ветра, солнца, воды. Но сфера изучена недостаточно и многие задачи только предстоит решить.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: