8 (495) 988-61-60

Без выходных
Пн-Вск с 9-00 до 21-00

Экологически чистые источники энергии


«Какой источник энергии самый экологичный и почему?» – Яндекс.Кью

Сочетание экологичности и энергоэффективности в современном строительстве, безусловно, в приоритете у архитекторов и строителей нашего времени, приносящей огромную пользу, по большей части природе.

Экологичность в строительстве предполагает собой применение природных материалов, не приносящих вред планете и окружающей среде. Такие материалы были под рукой у людей большую часть жизни. Одними из самых распространенных являются: дерево, силикатный или глиняный кирпич, а также натуральный камень. Они довольно часто применяются в строительстве коттеджей, частных домов, а также общественных зданий, не являются по большей части дорогими, их довольно легко приобрести на рынке, а также эти материалы хорошо сочетаются между собой в современных дизайнерских решениях.

Энергоэффективность показывает насколько эффективно здание расходует различные виды энергии, чаще всего это тепловая и электрическая, в процессе эксплуатации. Направить энергию в «нужное русло» помогут несколько способов.

Во-первых, это правильное ориентирование по сторонам света, в холодном климате необходимо направлять окна на юг, для того, чтобы большую часть времени дом освещался и использовал энергию солнца, в жарком климате, наоборот. Также теплопотери дома можно избежать засчет применения правильной теплоизоляции в доме, как на крыше, так и в стенах, также подобрать оптимальную толщину стен, обратить внимание на мостики холода (стыки балконных плит и подвальных перекрытий).

Во вторых, необходимо обратить внимание на вентиляцию  в помещении, установить вытяжные устройства и вентканалы, как минимум в санузле, ванной комнате, кухне. Заложенные в процессе строительства вентканалы помогают избежать лишние затраты на электроэнергию в будущем. Иначе, придется покупать электрическое вытяжное устройство.
В-третьих правильное использование электрических приборов, для освещения дома лучше всего использовать лампы на основе LED технологии (светодиодная лампа) это экологически чистые источники света и потребляют меньше энергии.

Также необходимо обратить внимание на пассивное использование энергии: к примеру, энергию солнца, воды, ветра. Можно установить солнечные батареи на крышу, если климат довольно жаркий, ветряные мельницы, и систему сбора дождевой воды, с дальнейшим преобразованием в необходимую энергию.

Существует еще множество способов для создания энергоэффективного и экологичного дома, это самые основные правила, которым придерживаются чаще всего. Зачастую строительство такого дома может дорого стоить, засчет закупки дорогостоящего оборудования и материалов, требует большой проработки в архитектурном проекте, но в будущем это принесет большую пользу природе и человеку.

Солнечная энергетика — Википедия

Карта солнечного излучения

Солнечная энергетика — направление альтернативной энергетики, основанное на непосредственном использовании солнечного излучения для получения энергии в каком-либо виде. Солнечная энергетика использует возобновляемый источник энергии[1] и является «экологически чистой», то есть не производящей вредных отходов во время активной фазы использования[2]. Производство энергии с помощью солнечных электростанций хорошо согласовывается с концепцией распределённого производства энергии. Гелиотермальная энергетика — нагревание поверхности, поглощающей солнечные лучи, и последующее распределение и использование тепла (фокусирование солнечного излучения на сосуде с водой или солью для последующего использования нагретой воды для отопления, горячего водоснабжения или в паровых электрогенераторах). В качестве особого вида станций гелиотермальной энергетики принято выделять солнечные системы концентрирующего типа (CSP — Concentrated solar power). В этих установках энергия солнечных лучей с помощью системы линз и зеркал фокусируется в концентрированный луч света. Этот луч используется как источник тепловой энергии для нагрева рабочей жидкости.

Карта солнечного излучения — Европа

Поток солнечного излучения, проходящий через площадку в 1 м², расположенную перпендикулярно потоку излучения на расстоянии одной астрономической единицы от центра Солнца (на входе в атмосферу Земли), равен 1367 Вт/м² (солнечная постоянная). Из-за поглощения, при прохождении атмосферной массы Земли, максимальный поток солнечного излучения на уровне моря (на Экваторе) — 1020 Вт/м². Однако следует учесть, что среднесуточное значение потока солнечного излучения через единичную горизонтальную площадку как минимум в π раза меньше (из-за смены дня и ночи и изменения угла солнца над горизонтом). Зимой в умеренных широтах это значение в два раза меньше.

Возможная выработка энергии уменьшается из-за глобального затемнения — уменьшения потока солнечного излучения, доходящего до поверхности Земли.

Достоинства[править | править код]

  • Перспективность, доступность и неисчерпаемость источника энергии в условиях постоянного роста цен на традиционные виды энергоносителей.
  • 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[править | править код]

  • Зависимость от погоды и времени суток[3].
  • Сезонность в средних широтах и несовпадение периодов выработки энергии и потребности в энергии. Нерентабельность в высоких широтах, необходимость аккумуляции энергии.
  • При промышленном производстве — необходимость дублирования солнечных энергетических установок традиционными сопоставимой мощности.
  • Высокая стоимость конструкции, связанная с применением редких элементов (к примеру, индий и теллур).
  • Необходимость периодической очистки отражающей/поглощающей поверхности от загрязнения.
  • Нагрев атмосферы над электростанцией.
  • Необходимость использования больших площадей[3].
  • Сложность производства и утилизации самих фотоэлементов в связи с содержанием в них ядовитых веществ, например, свинец, кадмий, галлий, мышьяк и т. д.[3].
Годовая выработка электроэнергии в мире на СЭС
Год Энергия ГВт·ч Годовой прирост Доля от всей
2004 2,6 0,01 %
2005 3,7 42 % 0,02 %
2006 5,0 35 % 0,03 %
2007 6,8 36 % 0,03 %
2008 11,4 68 % 0,06 %
2009 19,3 69 % 0,10 %
2010 31,4 63 % 0,15 %
2011 60,6 93 % 0,27 %
2012 96,7 60 % 0,43 %
2013 134,5 39 % 0,58 %
2014 185,9 38 % 0,79 %
2015 253,0 36 % 1,05 %
2016 301,0 33 % 1,3 %
Источник — BP Statistical Review of World Energy, 2015, 2017[4][5][6]

В 1985 году все установленные мощности мира составляли 0,021 ГВт.

В 2005 году производство фотоэлементов в мире составляло 1,656 ГВт.

На начало 2010 года общая мировая мощность фотоэлементной солнечной энергетики составляла лишь около 0,1 % общемировой генерации электроэнергии[7].

В 2012 году общая мощность мировых гелиоэнергетических установок выросла на 31 ГВт, превысив 100 ГВт.

Крупнейшие производители фотоэлементов в 2012 году[8]:

  1. Yingli — 2300 МВт
  2. First Solar — 1800 МВт
  3. Trina Solar — 1600 МВт
  4. Canadian Solar — 1550 МВт
  5. Suntech — 1500 МВт
  6. Sharp — 1050 МВт
  7. Jinko Solar — 900 МВт
  8. SunPower — 850 МВт
  9. REC Group — 750 МВт
  10. Hanwha SolarOne — 750 МВт

В 2013 году глобально было установлено 39 ГВт фотоэлектрических мощностей. В результате общая мощность фотоэлектрических установок на начало 2014 года оценивалась в 139 ГВт[9].

Лидером по установленной мощности является Евросоюз[10], среди отдельных стран — Китай. По совокупной мощности на душу населения лидер — Германия.

В 2010 году 2,7 % электроэнергии Испании было получено из солнечной энергии[11].

В 2011 году около 3 % электроэнергии Италии было получено из фотоэлектрических установок[12].

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[13]. 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 — 80-мегаваттная электростанция Охотниково в Сакском районе Крыма.

В 2018 г. Саудовская Аравия заявила о намерении построить крупнейшую в мире солнечную электростанцию мощностью 200 ГВт[14].

Рабочие места[править | править код]

В середине 2011 года в фотоэлектрической промышленности Германии было занято более 100 тысяч человек. В солнечной энергетике США работали 93,5 тысяч человек[15].

Перспективы солнечной электроэнергетики[править | править код]

В мире ежегодный прирост энергетики за последние пять лет составлял в среднем около 50 %[16]. Полученная 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[7].

Перспективы использования солнца для получения электричества ухудшаются из-за высоких издержек. Так, СТЭС Айвонпа обходится вчетверо дороже, а генерирует гораздо меньше электроэнергии, по сравнению с газовыми электростанциями. По подсчётам экспертов, в будущем электроэнергия, вырабатываемая этой станцией, будет стоить вдвое дороже, чем получаемая от обычных источников энергии, а расходы, очевидно, будут переложены на потребителей[17].

Тем не менее, по прогнозам, себестоимость генерации электроэнергии солнечными электростанциями к 2020 году снизится до себестоимости генерации с использованием ископаемого топлива и переход к использованию солнечных электростанций станет экономически выгодным[18].

Из-за своей низкой эффективности, которая в лучшем случае достигает 20 процентов, солнечные батареи сильно нагреваются. Остальные 80 процентов энергии солнечного света нагревают солнечные батареи до средней температуры порядка 55 °C. С увеличением температуры фотогальванического элемента на 1°, его эффективность падает на 0,5 %. Эта зависимость не линейна и повышение температуры элемента на 10° приводит к снижению эффективности почти в два раза. Активные элементы систем охлаждения (вентиляторы или насосы) перекачивающие хладагент, потребляют значительное количество энергии, требуют периодического обслуживания и снижают надёжность всей системы. Пассивные системы охлаждения обладают очень низкой производительностью и не могут справиться с задачей охлаждения солнечных батарей[19].

С помощью солнечного света можно освещать помещения в дневное время суток. Для этого применяются световые колодцы. Простейший вариант светового колодца — отверстие в потолке юрты. Световые фонари применяются для освещения помещений, не имеющих окон: подземные гаражи, станции метро, промышленные здания, склады, тюрьмы, и т. д. Световой колодец диаметром 300 мм способен освещать площадь 8 м². Один колодец позволяет в европейских условиях предотвратить ежегодный выброс в атмосферу до 7,4 тонн СО2. Световые колодцы с оптоволокном разработаны в 2004 году в США. В верхней части такого колодца применяются параболические коллекторы. Применение солнечных колодцев позволяет сократить потребление электроэнергии, в зимнее время — сократить дефицит солнечного света у людей, находящихся в здании[20].

Солнечная энергия широко используется как для нагрева воды, так и для производства электроэнергии. Солнечные коллекторы производятся из доступных материалов: сталь, медь, алюминий и т. д., то есть без применения дефицитного и дорогого кремния. Это позволяет значительно сократить стоимость оборудования, и произведенной на нём энергии. В настоящее время именно солнечный нагрев воды является самым эффективным способом преобразования солнечной энергии.

В 2001 году стоимость электроэнергии, полученной в солнечных коллекторах составляла $0,09—$0,12 за кВт·ч. Департамент Энергетики США прогнозирует, что стоимость электроэнергии, производимой солнечными концентраторами снизится до $0,04—$0,05 к 2015—2020 г.

В 2007 году в Алжире началось строительство гибридных электростанций. В дневное время суток электроэнергия производится параболическими концентраторами, а ночью из природного газа.

На начало 2010 года общая мировая мощность солнечной термальной энергетики (концентраторных солнечных станций) достигла одного гигаватта[7]. К 2020 году страны Евросоюза планируют построить 26,3 ГВт солнечных термальных мощностей[21].

Солнечная жаровня

Солнечные коллекторы могут применяться для приготовления пищи. Температура в фокусе коллектора достигает 150 °С. Такие кухонные приборы могут широко применяться в развивающихся странах. Стоимость материалов необходимых для производства простейшей «солнечной кухни» составляет $3—$7.

Традиционные очаги для приготовления пищи имеют термическую эффективность около 10 %. В развивающихся странах для приготовления пищи активно используются дрова. Использование дров для приготовления пищи приводит к массированной вырубке лесов и вреду для здоровья. Например, в Индии от сжигания биомассы ежегодно поступает в атмосферу более 68 млн тонн СО2. В Уганде среднее домохозяйство ежемесячно потребляет 440 кг дров. Домохозяйки при приготовлении пищи вдыхают большое количество дыма, что приводит к увеличению заболеваемости дыхательных путей. По данным Всемирной организации здравоохранения в 2006 году в 19 странах южнее Сахары, Пакистане и Афганистане от заболеваний дыхательных путей умерло 800 тысяч детей и 500 тысяч женщин.

Существуют различные международные программы распространения солнечных кухонь. Например, в 2008 г. Финляндия и Китай заключили соглашение о поставках 19 000 солнечных кухонь в 31 деревню Китая. Это позволит сократить выбросы СО2 на 1,7 млн тонн в 2008—2012 гг. В будущем Финляндия сможет продавать квоты на эти выбросы.

Использование солнечной энергии в химическом производстве[править | править код]

Солнечная энергия может применяться в различных химических процессах. Например:

  • Израильский Weizmann Institute of Science в 2005 году испытал технологию получения неокисленного цинка в солнечной башне. Оксид цинка в присутствии древесного угля нагревался зеркалами до температуры 1200 °С на вершине солнечной башни. В результате процесса получался чистый цинк. Далее цинк можно герметично упаковать и транспортировать к местам производства электроэнергии. На месте цинк помещается в воду, в результате химической реакции получается водород и оксид цинка. Оксид цинка можно ещё раз поместить в солнечную башню и получить чистый цинк. Технология прошла испытания в солнечной башне канадского Institute for the Energies and Applied Research.
  • Швейцарская компания Clean Hydrogen Producers (CHP) разработала технологию производства водорода из воды при помощи параболических солнечных концентраторов. Площадь зеркал установки составляет 93 м². В фокусе концентратора температура достигает 2200°С. Вода начинает разделяться на водород и кислород при температуре более 1700 °С. За световой день 6,5 часов (6,5 кВт·ч/кв.м.) установка CHP может разделять на водород и кислород 94,9 литров воды. Производство водорода составит 3800 кг в год (около 10,4 кг в день).

Водород может использоваться для производства электроэнергии, или в качестве топлива на транспорте.

Беспилотный самолёт NASA Pathfinder Helios с фотоэлементами на крыльях

Фотоэлектрические элементы могут устанавливаться на различных транспортных средствах: лодках, электромобилях и гибридных автомобилях, самолётах, дирижаблях и т. д.

Фотоэлектрические элементы вырабатывают электроэнергию, которая используется для бортового питания транспортного средства или для электродвигателя электрического транспорта.

В Италии и Японии фотоэлектрические элементы устанавливают на крыши железнодорожных поездов. Они производят электричество для кондиционеров, освещения и аварийных систем.

Компания Solatec LLC продаёт тонкоплёночные фотоэлектрические элементы для установки на крышу гибридного автомобиля Toyota Prius. Тонкоплёночные фотоэлементы имеют толщину 0,6 мм, что никак не влияет на аэродинамику автомобиля. Фотоэлементы предназначены для зарядки аккумуляторов, что позволяет увеличить пробег автомобиля на 10 %.

В 1981 году летчик Paul Beattie MacCready совершил полет на самолёте Solar Challenger[en], питающемся только солнечной энергией, преодолев расстояние в 258 километров со скоростью 48 км/час[22]. В 2010 году солнечный пилотируемый самолет Solar Impulse продержался в воздухе 24 часа. Военные испытывают большой интерес к беспилотным летательным аппаратам (БПЛА) на солнечной энергии, способным держаться в воздухе чрезвычайно долго — месяцы и годы. Такие системы могли бы заменить или дополнить спутники.

  1. Калифорнийская электростанция «Million Solar Roofs» суммарной мощностью 3 ГВт Архивная копия от 6 октября 2014 на Wayback Machine 15.12.2005
  2. ↑ Геополитика солнца (неопр.). Частный Корреспондент. chaskor.ru (22 ноября 2008). Дата обращения 22 ноября 2008. Архивировано 22 августа 2011 года.
  3. 1 2 3 Лапаева Ольга Федоровна. Трансформация энергетического сектора экономики при переходе к энергосберегающим технологиям и возобновляемым источникам энергии (рус.) // Вестник Оренбургского государственного университета. — 2010. — Вып. 13 (119).
  4. ↑ BP Statistical Review of World Energy June 2015, Renewables section, BP (июнь 2015).
  5. ↑ BP Statistical Review of World Energy June 2015, Electricity section, BP (июнь 2015).
  6. ↑ Статистическое обозрение Всемирной энергетической организации 2017 года, BP (июнь 2017).
  7. 1 2 3 BFM.RU Солнечные технологии обеспечат четверть электричества.
  8. ↑ Graph of the Day: World’s top ten solar PV suppliers. 15 April 2013// RE neweconomy
  9. ↑ http://www.ren21.net/Portals/0/documents/Resources/GSR/2014/GSR2014_full%20report_low%20res.pdf
  10. Геро Рютер, Андрей Гурков. Мировая солнечная энергетика: переломный год (неопр.). Deutsche Welle (29 мая 2013). Дата обращения 15 июня 2013. Архивировано 19 июня 2013 года.
  11. Paul Gipe Spain Generated 3 % of its Electricity from Solar in 2010 28 Январь 2011 г
  12. Paul Gipe Italy Passes 7,000 MW of Total Installed Solar PV 22 Июль 2011 г.
  13. ↑ Activ Solar построила в Крыму крупнейшую солнечную электростанцию в мире (неопр.) (недоступная ссылка). Дата обращения 2 марта 2012. Архивировано 19 июня 2013 года.
  14. ↑ Deutsche Welle 30.03.2018 Саудовская Аравия заменит нефть солнечными батареями
  15. Stephen Lacey Green Jobs Are Real: German and American Solar Industry Both Employ More People Than U.S. Steel Production 17 Июнь 2011 г.
  16. Дмитрий Никитин. Трудный путь к солнцу: согреет ли Россию солнечная энергетика (неопр.). РБК (17 июня 2013). Дата обращения 15 июня 2013. (недоступная ссылка)
  17. Кассандра Суит (перевёл Алексей Невельский). Гигантская солнечная электростанция в Калифорнии убивает птиц.. Гелиотермальная станция стоимостью $2,2 млрд может стать последним таким проектом: она нагревает воздух до 540 градусов по Цельсию, регуляторы и биологи считают это причиной смерти десятков птиц (рус.). Ведомости, перевод из The Wall Street Journal (13 февраля 2014). Дата обращения 6 июня 2016.
  18. ↑ Органическое топливо — на свалку истории? (рус.) // Наука и жизнь. — 2018. — № 3. — С. 65.
  19. David Szondy. Stanford researchers develop self-cooling solar cells. (англ.). gizmag.com (25 July 2014). Дата обращения 6 июня 2016.
  20. ↑ BBC News — Alfredo Moser: Bottle light inventor proud to be poor
  21. Tildy Bayar Solar Thermal Holds Steady in Europe 15 Октябрь 2012 г.
  22. ↑ Britannica Book of the Year 2008: «MacCready, Paul Beattie», page 140
  • Д. Мак-Вейг Применение солнечной энергии. — М.: Энергоиздат, 1981. — Тираж 5 600 экз. — 210 с.
  • Умаров Г. Я.; Ершов А. А. Солнечная энергетика. — М.: Знание, 1974. — 64 с.
  • Алексеев В. В.; Чекарев К. В. Солнечная энергетика. — М.: Знание, 1991. — 64 с.

Отрасли промышленности

Урок 12. традиционная и альтернативная энергетика. экологически безопасные источники получения электроэнергии - Экология - 11 класс

Экологические проблемы электроэнергетики и пути их решения

Традиционная и альтернативная энергетика. Экологически безопасные источники получения электроэнергии

Необходимо запомнить

ВАЖНО!

Энергоснабжение охватывает все сферы нашей жизни. Главным источником энергии на нашей планете является Солнце. Человек использует тепло и свет, исходящие от Солнца, а также накопленную в течение миллионов лет энергию фотосинтеза в виде полезных ископаемых – исчерпаемых природных ресурсов: угля, нефти и газа. Наибольшее количество электроэнергии в России вырабатывается на тепловых электростанциях (ТЭС), где энергию получают путём сжигания природного газа, угля, торфа или мазута. Сжигание топлива – не только основной источник энергии, но и источник выбросов загрязняющих веществ в атмосферу (углекисный газ, двуокись серы, оксиды азота, пылевые частицы).

Гидроэнергетика также получила достаточно широкое распространение. Одно из важнейших её воздействий на окружающую среду связано с отчуждением значительных площадей плодородных земель под строительство водохранилищ.

Атомная энергетика стала развиваться относительно недавно и рассматривается как наиболее перспективная. 0,5 кг ядерного топлива позволяет получать столько же энергии, сколько сжигание 1000 тонн каменного угля. Экологические проблемы этой отрасли энергетики связаны с захоронением отработанного ядерного топлива, ликвидацией самих АЭС после окончания сроков эксплуатации и опасностью радиационного заражения в случае аварийных ситуаций.

Однако, при постоянно возрастающих потребностях современной цивилизации все традиционные источники энергии, возможно, будут исчерпаны. На современном этапе развития, человечество старается найти новые, экологически чистые и восполняемые источники энергии. Эти способы получения, передачи и использования энергии получили название альтернативных. К ним относят солнечную, геотермальную и ветровую энергию, а также энергию биомассы и океана. Наиболее прогрессивная технология – сочетание в одном устройстве генераторов двух видов энергетических установок, например, ветрогенератора и солнечных батарей. Развитие альтернативной энергетики ведётся и в России. Например, функционируют геотермальные электростанции (Камчатка), на Крымском полуострове широко применяется получение электроэнергии с помощью солнечных батарей, возведено несколько сотен ветроэлектростанций, запланированы к строительству приливно-отливные электростанции.

Традиционные способы получения электроэнергии

Экологические аспекты применения возобновляемых источников энергии

Библиографическое описание:

Юмаев, Н. Р. Экологические аспекты применения возобновляемых источников энергии / Н. Р. Юмаев. — Текст : непосредственный, электронный // Современные тенденции технических наук : материалы VI Междунар. науч. конф. (г. Казань, май 2018 г.). — Казань : Молодой ученый, 2018. — С. 16-21. — URL: https://moluch.ru/conf/tech/archive/300/14145/ (дата обращения: 28.04.2020).



В статье рассмотрено влияния возобновляемых источников энергии на окружающею среду. Даны экологические параметры работы и эмиссия различных электростанций по циклу производства электроэнергии, штрафной экологический балл для различных видов источников электроэнергии.

Ключевые слова: солнечная энергия, энергия ветра, энергия биомассы, гидроэнергия, геотермальная энергия, штрафной экологический балл.

Увеличение население мира приводит к увеличению потребления различных видов энергии от традиционных до возобновляемых.

Возобновляемые источники энергии всё шире применяются в энергетике и поэтому всё пристальнее внимание к аспекту их взаимодействия с окружающей средой.

По сравнению с другими видами возобновляемые источники энергии (ВИЭ) являются одним из наиболее безопасных в экологическом отношении.

Несмотря на то, что возобновляемые источники использовались еще в прошлом, но вопросу экологической безопасности их применения, тогда уделялось мало внимания, т. к. считалось, что они являются экологически чистыми.

Основной целью данной статьи является изучения экологических аспектов применения возобновляемых источников энергии на окружающею среду.

Солнечная энергия

Солнце в целом является одним из наиболее чистых в экологическом отношении видов энергии. Однако известно, что потенциальный вред от солнечной энергетики на окружающею среду может наблюдаться при производстве и захоронений (или утилизации) отходов. Источником загрязнения окружающей среды является заводы производящие полупроводниковые материалы солнечных элементов, а не солнечная энергия, которая является «чистой». Кроме того, в то время как использование солнечной энергии не загрязняет среду, то изготовление определенных типов солнечных устройств вполне может.

Серьёзных претензий к солнечным водонагревательным и отопительным установкам у экологов нет, к тому же они маломасштабные. Могут быть проблемы при вытекании антифризов из 2-х, 3-х контурных систем. Касательно солнечных электростанций (СЭС), солнечных электроцентралей (СЭЦ) и солнечных фотоэлектрических станций (СФЭС), то условно экологически чистой можно назвать лишь их эксплуатацию.

Кремний является стабильным материалом и по существу не представляет опасности для окружающей среды. В производстве кремниевых солнечных элементов вредные вещества выделяются также как и в электронной промышленности, в целом и в этих случаях мониторинг и контроль, как на заводах, так и в окружающей среде осуществляется постоянно [1].

При производстве солнечных элементов на основе диселенида меди и индия, а также теллурида кадмия потенциальный вред может иметь место из-за использования селенида и кадмия. В таблице 1 приведены данные по эмиссии различных вредных веществ и соединений при производстве, солнечных элементов и модулей.

Наиболее перспективным направлением использования солнечной энергии является ее использование в солнечных системах теплоснабжения.

Таблица 1

Эмиссия вредных веществ при производстве ииспользовании солнечных элементов имодулей*

Материал

Эмиссия при производстве

Эмиссия при использовании

Захоронение

(утилизация)

Кремний

Кремниевая пыль,

Силаны,

Диборан,

Фосфин,

Растворители,

Диселенид меди

Селенид водорода, Окись кадмия,

Селен,

Растворители

Кадмий,

Селен

(в огне)

Кадмий,

Селен

(если не утилизируется)

Теллурид кадмия

Окись кадмия, Кадмиевая пыль,

Теллур,

Растворители

Кадмий,

Теллур

(если не утилизируется)

*Источник: Ахмедов Х. М., Каримов Х. С. Солнечная электроэлектричество. Душанбе, Дониш, 2007, с.145.

Энергия ветра

При использовании ветроэлектрических установок (ВЭУ) вредных выбросов в атмосферу не происходит, однако реально работающие ВЭУ позволили обнаружить ряд отрицательных явлений:

‒ Вред, наносимый птицам и животным;

‒ Создание механического и аэродинамического шумов и мощных инфразвуковых колебаний;

‒ Помехи для воздушного сообщения и для радио- и телевещания.

При близком расположении к населенным пунктам у людей возникает болезни сердца, звон в ушах, головокружение, мигрень. Создаваемый ветротурбинами инфразвук вызывает вибрацию костей.

В таблице 2 для сравнения приведены уровни шумов от различных источников.

Таблица 2

Сравнительная оценка шума от различных источников*

Вид деятельности

Уровень звукового давления, дБа

Реактивный самолет на расстоянии 250 м

105

Шум в оживленном офисе

60

Автомобиль, движущийся со скоростью 64 км/ч (расстояние 100 м)

55

Ветровая электростанция (10 турбин) (расстояние 350 м)

35–45

Тихая спальня

35

Болевой порог человеческого слуха

120

*Источник: Успехи в химии и химической технологии. Т. XXV, 2011, № 11, с.31.

По оценкам годовая смертность птиц от столкновения с ВЭС равна 0,0285 млн. особей [2].

Энергия биомассы

Производство электроэнергии из биомассы считается наиболее экологически безопасной отраслью энергетики, так как она способствует снижению загрязнения окружающей среды всевозможными отходами (животноводческими, бытовыми, лесной и деревообрабатывающей промышленности и т. д.).

Вместе с тем при ферментационных процессах по переработке биомассы в этанол возникает значительное количество побочных продуктов (промывочные воды и остатки перегонки), существенно загрязняющих окружающую среду [3]. Например, при производстве одного литра этанола образуется 13 литров жидких отходов [4]. Кроме того, происходит тепловое загрязнение, обеднение почвенной органики, истощение и эрозия почв [5].

Использование в качестве топлива для автомобилей биоэтанола повлечет за собой рост объемов выбрасываемого в атмосферу углекислого газа, а также приведет к увеличению площадей вырубаемого леса.

С ростом потребности стран в биотопливе вырастет и площадь полей, используемых для посева кукурузы и тростника, что приведет к вырубке леса. Уменьшающиеся лесные массивы, в свою очередь, будут перерабатывать в кислород меньшие объемы углекислого газа.

Переход предприятия на биогаз связан с некоторыми аспектами, положительно влияющими на экологию:

‒ Переработка биомассы в биогаз — экологичный способ переработки органических отходов;

‒ Получение биогаза и использование его вместо природного газа избавляет от необходимости использовать дорогостоящий невозобновляемый ресурс;

‒ Переработка органических отходов даёт (в зависимости от характера перерабатываемого сырья) кормовые добавки или эффективные биоудобрения;

‒ Антропогенная нагрузка на экосистемы снижается;

‒ Предприятие эффективно использует возобновляемые ресурсы.

Гидроэнергия

Гидроэлектростанции (ГЭС) используют возобновляемую энергию падающего потока воды, которая потом преобразуется в электрическую.

Основные экологические проблемы ГЭС связаны с созданием водохранилищ и затоплением значительных площадей плодородных земель.

В результате повышения уровня воды происходит подтопление прилегающих к водохранилищам территорий, заболачивание, дополнительное выведение из сельскохозяйственного оборота земель. Особенно эти проблемы характерны для равнинных рек.

В горных районах воздействия на окружающую среду ГЭС значительно меньше, где водохранилища обычно занимают небольшие территории. В некоторых странах с горным рельефом значительную часть энергии получают за счет гидроэнергетики (в Таджикистане ГЭС обеспечивают более 90 % электроэнергии).

Безопасность гидротехнических сооружений определяется не только наведенной сейсмичностью, но и просчетами в проектировании, а также воздействием стихии [6].

Геотермальная энергия

Основное негативное воздействие на окружающею среду геотермальные установки оказывают в период разработки месторождения, строительства водопроводов и зданий, но оно обычно ограничено ареалом месторождения. Одно из неблагоприятных проявлений- загрязнение поверхностных и грунтовых вод в случае выброса растворов высокой концентрации при бурении скважин.

Экологические и социальные последствия, связанные с геотермальной энергией, как правило, зависят от конкретного места и конкретной технологии. По большей части их можно устранить или смягчить и минимизировать негативные экологические воздействия.

Серьезной проблемой может стать необходимость отчуждения больших земельных площадей. К примеру, в Долине гейзеров (США) дебит каждой скважины обеспечивает в среднем 7 МВт полезной мощности. Для работы станции мощностью 1000 МВт требуется 150 скважин, которые занимают территорию более 19 км.

Потенциальными последствиями геотермальных разработок являются оседание почвы и сейсмические эффекты, происходит снижение дебитов термальных источников и гейзеров. Так, при эксплуатации месторождения Вайрокей (США) с 1954 по 1970 гг. поверхность земли просела почти на 4 м, а площадь зоны, на которой произошло оседание грунта, составила около 70 км2, продолжая ежегодно увеличиваться [7].

Высокая сейсмическая активность является одним из признаков близости геотермальных месторождений, и он используется в поисках ресурсов.

На ГеоТЭС не происходит сжигания топлива, поэтому объем токсичных газов, выбрасываемых в атмосферу, значительно меньше, чем на ТЭС, и они имеют другой химический состав. В водяном паре, добываемом из геотермальных скважин часто, содержатся газовые примеси, состоящие на 80 % из двуокиси углерода и содержащие небольшие доли метана, водорода, азота, аммиака и сероводорода. Как видно, СО2 является основным парниковым газом при выбросах из геотермальных источников. Прямые выбросы СО2, при этом лежат в пределах от 4 до 740 грамм на 1 кВт-ч произведенной энергии в зависимости от технологии, применяемой при разработке геотермы и физико- химических характеристик термальной жидкости, находящейся в подземном резервуаре.

Потребность ГеоТЭС в охлаждающей воде (на 1 кВт-ч электроэнергии) в 4–5 раз выше, чем ТЭС, из-за более низкого КПД. В ранних проектах отработанная геотермальная вода сбрасывалась в ближайший водоём и, если она содержала различные соли, в том числе и тяжелых металлов, происходило, кроме теплового и химическое загрязнение водоёмов. Проблема снята обратной закачкой отработанной воды в пласт. Современные проекты геотермальных установок в обязательном порядке содержат обратную закачку. Однако применение технологии с гидроразрывом пласта зачастую приводит к порче подземных вод, просадкам грунта и может спровоцировать землетрясения.

Кроме рассмотренных воздействий геотермальной энергетики, возможны другие негативные проявления:

‒ изменение уровня грунтовых вод, заболачивание;

‒ выброс отравленных вод и конденсата, загрязненных в небольших количествах аммиаком, ртутью, кремнеземом;

‒ загрязнение подземных вод и водоносных слоев, засоление почв;

‒ выбросы больших количеств рассолов при разрыве трубопроводов.

Таблица 3

Экологические параметры работы электростанций*

Вид

электростанции

Объем выбросов ватмосферу, м3/МВт-Ч

Расход

свежей

воды,

м3/МВт-Ч

Сброс

сточных

вод,

м3/МВт-Ч

Объем

твердых

отходов,

кг/МВт-Ч

Изъятие

земель,

га/МВт-Ч

Затраты на охрану природы,% общих затрат

Солнечная

-

-

0,02

-

2–3

-

Ветровая

-

-

0,01

-

1–10

1

Геотермальная

1

-

-

-

0,2

1

Энергия биомассы

2–10

20

0,2

0,2

0,2–0,3

-

ТЭС

уголь

20–35

40–60

0,5

200–500

1,5

30

газ

2–15

2–5

0,2

0,2

0,5–0,8

10

ГЭС

-

-

-

-

100

2

АЭС

-

70–90

0,2

0,2

2,0

50

* Источник: Экологическая характеристика работы солнечных и ветровых электростанций. Бекиров Э., Фурсенко Н. Motrol, 2013, vol 15, № 5, p. 147.

В таблице 3 показаны данные экологических параметров производства электроэнергии различными методами, а в таблице 4 приведены данные эмиссии различных электростанции по полному циклу производства электроэнергии.

Таблица 4

Эмиссия различных электростанции по полному циклу производства электроэнергии (г/кВт *ч) [6]

Электростанции

Выбросы

СO2

SO2

NOx

Большие ГЭС

9

0.03

0,07

Малые ГЭС

3,6–11.6

0,009–0.024

0,003–0.006

Солнечные фотоэлектростанции

98–167

0,20–0,34

0.18–0,30

Солнечные тепловые станции

26–38

0.13–0,27

0,06–0,13

Ветро электростанции

14,9

0.02–0,09

0,02–0,06

Геотермальные станции

79

0,02

0,28

Электростанции на угле

1026

1,2

1.8

Электростанции на природном газе (комбинированный цикл)

402

0,2

0.3

Таблица 5

Штрафной экологический балл для различных видов используемого источника электроэнергии*

Топливо

Штрафной экологический балл

Бурый уголь

1735

Нефть

1398

Каменный уголь

1356

Ядерное топливо

672

Солнечные фотоэлектрические элементы

461

Природный газ

267

Ветер

65

Малые ГЭС

5

*Источник: Виссарионов В. И., Дерюгина Г. В., Кузнецова В. А., Малинин Н. К., солнечная энергетика: учеб. пособие для вузов / под ред. В. И. Виссарионова. — М.: Издательский дом МЭИ, 2008. — 320 с.

Для учета отрицательного влияния различных типов энергоустановок на окружающею среду в настоящее время предложено несколько различных методик предусматривающий штрафной экологический балл [8]. В таблице 7 приведен штрафной экологический балл для различных видов используемого источника электроэнергии. Эти баллы рассчитаны с учетом фактором воздействия на природу. От количества баллов, полученных каждым из способов производства энергии, зависит его воздействие на окружающую среду. Чем больше баллов, тем более вредное его воздействие на природу.

Выводы

Каждый из рассматриваемых в статье видов энергии по-своему влияет на экологию окружающей среды и людей. Воздействие на экологию различных видов энергии зависит от того на каком этапе своего существования они находятся: производство, эксплуатация или утилизация. Таким образом, экологические характеристики различных видов энергии, описанные в статье, проявляются в размещении электростанций, захоронении отходов, загрязнении атмосферы и литосферы продуктами сгорания. Образование электрических, магнитных и электромагнитных полей, затрудняющих связь и создающих угрозу для человека и биосферы. Радиоактивные и химические загрязнения, воздействия на климат, флору и фауну, возникновение землетрясений при создании гидроэлектростанций.

Сравнивая экологические показатели различных видов энергии можно сделать вывод, наименьший ущерб на экологию при получении энергии происходит при использовании возобновляемых источников. Возобновляемые источники энергии имеют наименьший штрафной экологический балл по сравнению с традиционными источниками энергии. Из возобновляемых источников энергии минимальный уровень загрязнения приходит на малые-ГЭС, а максимальный уровень загрязнения — для солнечных энергоустановок.

Литература:

  1. Ахмедов Х. М., Каримов Х. С. Солнечная электроэнергетика. Душанбе, Дониш, 2007, с. 179.
  2. Wind Energy Factsheets. European Wind Energy Association, 2010.
  3. Говорушко С. М. Влияние хозяйственной деятельности на окружающую среду. Владивосток: Дальнаука, 1999, с. 172.
  4. Pimentel D. Ethanol fuels: Energy, economics and environmental impacts // International Sugar Journal. 2001. Vol. 103. P. 491–494.
  5. Агеев В. А. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. МРСУ, 2004, с.174.
  6. Сравнительная оценка экологического влияния разных систем энергоснабжения. Б. Д. Бабаев, В. В. Волшаник. Электроэнергетика. 2014, № 4, с.31.
  7. Малоземов В. Н., Эстриным И. А., Е. А. Малоземова Е. А. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии: учеб.-метод. пособие. Ростов-на-Дону. Ростовский Государственный Университет Путей Сообщения, — 2011, с. 53.
  8. Васильев Ю. С., Хрисанов Н. И. Экология использования возобновляющихся энергоисточников. — Л. Изд-во Ленинградского ун-та., 1991, с. 343.

Основные термины (генерируются автоматически): окружающая среда, возобновляемый источник энергии, штрафной экологический балл, солнечная энергия, различный вид энергии, вод, природный газ, источник, геотермальная энергия, энергия биомассы.

Переход к «чистым» источникам энергии

Содержание статьи[развернуть]

По прогнозам, к 2030 году ВИЭ станут лидерами генерации электроэнергии в мире.

Переход на экологически чистые источники энергии

В России уже намечены основные направления государственной политики в сфере использования альтернативных источников энергии — в перспективе до 2024 года их доля должна составить 4,5% объема производства и потребления электрической энергии.

Другой немаловажной тенденцией рынка ВИЭ является снижение затрат на производство энергии: например, стоимость модуля солнечной батареи за последние 10 лет упала на 90%, что сделало солнечные электростанции даже более рентабельными, чем нефтяные и угольные.

Технологически возобновляемые источники энергии (ВИЭ) становятся все более востребованными в мире. К странам — лидерам по развитию «зеленой» энергетики, особенно, основанной на использовании ветра, относятся Дания, Германия, Португалия, Испания, Китай, Кения, Исландия. К 2024 году в этих государствах ожидается рост энергообеспечения от возобновляемых источников до 35%, что почти в 8 раз выше прогнозов в нашей стране – 4,5%. Чтобы не отставать от Запада, наша страна в сентябре 2019 года ратифицировала Парижское соглашение по климату и до 2050 года собирается реализовать проекты долгосрочного развития промышленного производства с низким уровнем выбросов парниковых газов: снижения их уровня на 70−75% при условии максимально возможного сохранения лесов.

Первые шаги в использовании чистых источников энергии

Один из способов достичь снижения выбросов в атмосферу – переход на «зеленую энергетику», то есть использование возобновляемых источников энергии. В 2019 году в нашей стране уже сделаны такие значимые шаги, как введение в работу двух крупнейших солнечных электростанций России (в Оренбургской области) общей мощностью в 105 МВт, строительство Кольской ветряной электростанции с 57 турбинами, которая сможет вырабатывать порядка 750 ГВт⋅ч в год, избегая при этом выброса в атмосферу около 600 тыс. тонн СО2 в год.

Сложности внедрения чистых источники энергии

Пока мир, и Россия в частности, не готовы к полному переходу на альтернативные источники энергии – они просто не смогут полностью обеспечить потребности цивилизации в электричестве и тепле, заменив традиционные энергоносители. Преимущества ВИЭ, такие как обеспечение энергетической безопасности страны и стабильности цен на электричество, отсутствие экологических издержек при добыче, переработке и транспортировке топлива обеспечили возобновляемым источникам 10-процентную долю в производстве электроэнергии России.

Этот показатель в 2019 году мог бы составить 15-18%, но из-за непостоянства погодных условий, от которых напрямую зависят ВИЭ, слабой проработанной законодательной базы в РФ и сравнительной дороговизны производства снизилась инвестиционная привлекательность альтернативных источников энергии в нашей стране.

ВИЭ в России

Россия обладает огромным потенциалом для использования ВИЭ, поэтому в последние годы необходимость интенсивного перехода к зеленой энергетики стала все более активно признаваться в Правительстве нашей страны. Мировой опыт показывает достойный пример эффективного использования ВИЭ, однако, в силу географических и экономических характеристик нашей страны, внедрение опыта, аналогичного западному, невозможен.

Поэтому, находясь в составе Международного агентства по ВИЭ, Россия будет постепенно внедрять наиболее успешные технологии в сферу ТЭК. Это коснется, прежде всего, регионов, где погодные условия наиболее пригодны для использования ВИЭ: Южный и Северо-Кавказский федеральные округа, заполярные территории Северо-Западного, Уральского, Сибирского и Дальневосточного ФО, а также прибрежные зоны северо-востока страны, Камчатки и Сахалина для развития ветроэнергетики, Калмыкия, Ставропольский и Краснодарский края, Ростовская, Волгоградская, Астраханская области, Алтай, Приморье, Бурятия, Читинская область – для солнечной и ветроэнергетики.

Экология и альтернативные источники энергии

Управление образования администрации города Ачинска

Муниципальное бюджетное учреждение дополнительного образования

«Центр творчества и развития «Планета талантов»

Муниципальный этап краевого конкурса

исследовательских краеведческих работ «Моё Красноярье»

Экологическое краеведение

Экология и альтернативные источники энергии

Пиляев Константин Денисович

14.05.2004

662159 г. Ачинск, ул. Комсомольская дом 2

8-905-975-33-24

e-mai: [email protected]

МБОУ средняя школа №4

9А класс

662150, Красноярский край, г. Ачинск, ул. Ленина,12.

Тел/факс: 8(39151) 4-12-29

E-mail: [email protected]

Буленкова Оксана Владимировна

учитель биологии

МБОУ средняя школа №4

Тел: 8-963-184-76-92

почта: [email protected]

Ачинск, 2019-2020

Введение

Человек сегодня без применения энергии не может обойтись. К сожалению, запасы природных топлив ограничены.

На сегодняшний день, очень актуальна проблема использования возобновляемых источников энергии. К ним относят следующие формы энергии: солнечная, ветровая, энергия биомассы, гидроэнергия и т.д.

Потребление энергии увеличивается ежегодно, поэтому практическая значимость применения других источников энергии приобретает большую популярность.

Экологичная энергия солнца, ветра и воды — основа энергетики будущего. По мнению ученых, экологические инновации будут способствовать предотвращению негативного воздействия на окружающую среду [1 с. 70-72].

Энергетика сегодня является одним из главных загрязнителей атмосферы. Электростанции, работающие на традиционных видах топлива, вносят до 3 % объема вредных выбросов воздуха, загрязняют почву и воду продуктами сгорания и сточными водами. Переработка органического топлива влечет за собой опасные экологические последствия. [2 с. 5-7]

Отсюда вытекает проблема– традиционные источники энергии не бесконечны и могут вызвать необратимые процессы в экологии.

Гипотеза– допустим, что альтернативные источники энергии экологически безопасны.

Предмет исследования: альтернативные источники энергии.

Объектом исследования – является альтернативные источники энергии такие как: ветровая, солнечная и энергия биомасс.

Цель работы: Исследовать влияние альтернативных источников энергии на экологическую обстановку.

Из поставленной цели, вытекают следующие задачи:

  1. Изучить альтернативные источники энергии;

  2. Проанализировать их влияние на окружающую среду;

Методы исследования:

– сбор и информации из литературных источников, ресурсы интернет;

– анализ собранной информации.

Основная часть

Сегодня человеческая деятельность совсем не может без использования энергии. Использование электроэнергии — существенный показатель жизненного уровня. Поэтому использование альтернативных источников энергии очень перспективно. До тех пор, пока у нас есть солнечный свет, ветер и вода, у нас будет доступ к мощной энергии, заключённой в этих источниках.

В августе 2003 года Правительство РФ была утверждена программа «Энергетическая стратегия России на период до 2020 года». Одна из целей программы снижение экологической нагрузки от энергетического комплекса. Как известно, любой способ получения энергии сопровождается влиянием на окружающую среду. Тепловая энергетика использует, как правило, каменного угля при производстве больше, чем других видов топлива. В свою очередь именно уголь оказывает основной негативный экологический эффект. Тепловые электростанции выбрасывают в атмосферу продукты сжигания и сбрасывают в водоемы отходы [3].

Поэтому сегодня во всем мире все больше прибегают к использованию альтернативной энергии [2 с. 35].

Основу современной энергетики России составляют:

- тепловые электростанции - 67%

- гидроэлектростанции - 15%

- атомные электростанции - 17%

- возобновляемые источники энергии <1%

Структура энергопотребления в России значительно отличается от общей мировой структуры потребления. На западе очень активно внедряются альтернативные источники энергии. Хотя в нашей стране тоже есть яркие примеры использования, например: в Крыму имеются солнечные электростанции мощностью в 440МВт, таким образом, возобновляемая энергетика может обеспечить до половины потребностей полуострова. Конечно, это хорошо, однако на подстраховке все же должны быть традиционные источники.

Рисунок 1 – Развитие альтернативных источников энергии в России

Достоинства энергии ветра:

  1. Экологически чистая энергия;

  2. Низкая стоимость эксплуатации;

  3. Стабильные расходы на единицу полученной энергии.

Недостатки энергии ветра:

  1. Являются источником шума;

  2. Большая стоимость установки.

Рисунок 2– Среднегодовая скорость ветра [7]

Как видно из рис.2, наш регион попадает в зону с ветрами от 3 до 5 м/с. Наиболее сильные ветра будут в прибрежных регионах. Отсюда следует, что ветровую энергию вполне можно использовать в комплексе с традиционной энергией.

Солнечная энергетика тоже одна из перспективных направлений. Ведь для солнечной батареи необходимо солнце, а не окружающая температура воздуха, но и у нее есть свои плюсы и минусы [2 с.15-16].

Рисунок 3– Схема работы солнечной батареи [5]

Достоинства:

Недостатки:

  1. Экологически чистая энергия;

  2. Низкая стоимость эксплуатации;

  3. Длительный срок эксплуатации установки.

Большая стоимость установки;

Малая плотность мощности[4].

Рисунок 4 – Схема суммарной солнечной радиации на горизонтальную поверхность (год) для территории Красноярского края [7]

На рисунке 4 приведена схема суммарной солнечной радиации на горизонтальную поверхность (год) для территории Красноярского края. Цветовой шкалой описывается средняя за период сумма солнечной радиации, кВт∙ч/кв.м за день.

Существует множество вариантов применения солнечной энергии для дома. Один вариант применения это подсветка клумб или тропинок. Одна из крупных компаний производителей солнечных батарей «Хевел» определила перспективные территории края, где целесообразна реализация проектов по модернизации дизельных электростанций с применением технологий использования солнечной энергии, − в Эвенкийском, Енисейском Туруханском, Кежемском и Мотыгинском района.

Одно из наиболее перспективных направлений энергетического использования биомассы – производство из нее биогаза. Биогаз получают путем брожения. Это возобновляемая энергия, которая не усиливает концентрацию углекислого газа в воздухе, разрешает проблему использования отходов (мусора).

Достоинства:

  1. Экологически чистая энергия;

  2. Электростанции способны работать непрерывно;

  3. Переработка органического мусора в биогумусные удобрения.

Недостатки:

  1. Большая стоимость установки;

  2. Производство биогаза может сопровождаться неприятными запахами.

Пока ученые во всем мире спорят о плюсах и минусах альтернативных источников энергии, их индийские коллеги пополнили список энергетических альтернатив картофельными очистками.

Они предлагают использовать фрукты, овощи и отходы от них, при производстве источников питания для несложной бытовой техники с низким потреблением энергии. Внутри необычных батареек — паста из переработанных бананов, апельсиновых корок и других овощей — фруктов и электроды из цинка и меди. Одновременное действие четырех таких батареек позволяет запустить стенные часы, пользоваться электронной игрой и карманным калькулятором, а для ручных часов и одной батарейки хватает. Новинки индийской электроники рассчитана, прежде всего, на жителей сельских районов страны, которые могут сами заготавливать фруктово-овощные ингредиенты для подзарядки биобатареек.

Фрукты и овощи могут служить источниками тока. Я считаю, что альтернативными источника тока могут быть апельсины, лимоны, грейпфруты на Кавказе. В Сибири - картофель, лук, а центральных районах России — яблоки.

  • Электронные часы могут работать на соке овощей и фруктов, что и предлагают ученые Великобритании.

  • Ученые Индии решили использовать фрукты, овощи и отходы от них для производства альтернативных источников питания для несложной техники с низким потреблением энергии.

  • Японский производитель электроники Sony Corp разработал экологически чистые батарейки, которые работают на сахаре. Энергии таких батареек хватит для работы плеера или диктофона.

Рассмотрев достоинства и недостатки альтернативных источников энергии, можно сделать вывод, что они не оказывают отрицательного воздействия на экологию, значит поставленная гипотеза подтвердилась [6].

Заключение

Я изучил альтернативные источники энергии, выяснил, что они экологически чистые и поэтому можно сделать вывод о том, что возобновляемую энергетику надо внедрять в жизнь. Ветровую и солнечную энергии вполне можно использовать в комплексе с традиционными источниками, даже на территории Красноярского края.

На сегодняшний день, яркий пример использования солнечной энергии – крупная солнечная электростанция в г. Абакане. Сейчас наступает инновационный этап в использовании энергетики. Должна появится энергетика «чистая», человек должен позаботиться о поврежденной биосфере. Разрешение этих вопросов требует комплексного подхода на национальном и международном уровне, а также требует более глубокого научного исследования новых видов энергии [8].

В заключении, хотелось бы отметить, что моя работа может быть использована на уроках экологии при изучении глобальных проблем человечества.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Салимьянова И.Г. Использование альтернативных источников энергии как инновационное направление для развития энергопотребления Российской Федерации// Известия Санкт-Петербургского государственного экономического университета. 2016. № 4.– с.70-75

  2. Городов Р.В. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии: учебное пособие.– Томск, 2009.– 294с.

  3. http://allalternativeenergy.com/content/raschyot-vetrogeneratora// Расчет ветрогенератора (дата обращения 20.11.2019)

  4. Энергетические ресурсы мира. Под редакцией Непорожнего П.С., Попкова В.И. — М.: Энергоатомиздат. 2005 г.

  5. http://megaobuchalka.ru/5/44986.html (дата обращения 20.11.2019)

  6. Германович В. Альтернативные источники энергии и энергосбережение.- СПб.: Наука и техника, 2014.– 320с.

  7. http://www.apxu.ru/article/nontradit/almternativnye_icto4niki_energii.htm /Альтернативные источники энергии (дата обращения 20.11.2019)

  8. Алексеенко С.В. Нетрадиционная энергетика и ресурсосбережение. Инновации. Технологии. Решения. http://www.sibai.ru/ (дата обращения 20.11.2019)

Ветровая энергетика - экологичный и перспективный источник получения энергии

By David Suzuki

December 11, 2014

Источник: http://www.piquenewsmagazine.com/whistler/wind-offers-a-healthy-way-to-generate-power/Content?oid=2634662, перевод: В.Костромин

Не существует абсолютно безвредных способов получения энергии. Даже самые экологичные источники оказывают влияние на окружающую среду. Материалы для любых генерирующих энергию сооружений нужно где-то получить и привезти, соответствующая инфраструктура должна быть создана, поддерживаться и в конце концов выведена из эксплуатации. Ветровые турбины занимают значительные площади и вредят дикой природе. Водохранилища ГЭС затапливают сельхозугодья и изменяют водные циклы.

Поэтому сбережение энергии — это наилучший способ уменьшить вредные последствия потребления энергии. Сокращение использования энергии и вложения в энергосберегающие технологии настолько важны, что международное энергетическое агентство называет энергосбережение «главным топливом».

Однако, как бы мы не экономили энергию, ее вначале нужно получить, так что необходимо искать наиболее безвредные технологии и уменьшать вредные последствия. Самый дешевый и наиболее распространенный в мире метод получения энергии — сжигание ископаемого топлива, такого как газ,нефть или каменный уголь, — является наиболее разрушительным, вызывающим загрязнения, глобальное потепление и наносящим значительный  ущерб окружающей среде в процессе добычи, транспортировки, очистки и использования. Кроме того, добыча такого топлива становится все более трудоемкой и запасы его истощаются.

В противоположность этому ветровая энергия не вызывает загрязнения окружающей среды или глобального потепления, является доступной и никогда не иссякнет. Увеличение мощности, эффективности и доступности ветровой генерации приводит к возрастанию ее доли в общем объеме получаемой энергии. Но необходимо выбирать места размещения и использовать методы, которые уменьшают негативное воздействие на человека и дикую природу.

Благодаря продолжающимся исследованиям и испытаниям ветровая энергия прошла длинный путь в относительно короткий промежуток времени. Изучение поведения представителей дикой природы вкупе с технологическими усовершенствованиями существенно уменьшили вред, наносимый птицам и летучим мышам, а лучшее размещение сократило влияние на других представителей дикой природы и обитателей. Генерация ветровой энергии значительно безопаснее для птиц, мышей и других животных, чем сжигание ископаемого топлива.

А как насчет главного аргумента оппонентов — влияния ветровых турбин на человека? Турбины, особенно старых моделей, могут издавать сильный шум и некоторые люди находят их неприглядными — хотя я предпочитаю видеть ветровые установки вместо дымовых труб и смога. Многие проблемы, впрочем, могут быть решены размещением менее шумных турбин достаточно далеко от человеческих жилищ, чтобы уменьшить неприятные последствия.

Что касается влияния на здоровье, недавно проведенное Управлением здравоохранения Канады всестороннее изучение подтвердило результаты предыдущих исследований: хотя люди и недовольны соседством с ветровыми установками, не существует измеряемой связи между шумом от ветровых турбин и нарушениями сна, расстройствами, заболеваниями, хроническими болезнями или стрессовыми состояниями. В австралийском отчете 2013 года тоже сделан вывод о том, что проблемы среди людей, живущих неподалеку от ветровых электростанций и активно участвующих в пртестных кампаниях, носят скорее психологический характер.

Управление здравоохранения Канады утверждает, что нужны еще дополнительные исследования и не следует преуменьшать раздражающие факторы. Но улучшения технологии и правильное размещение помогут преодолеть многие проблемы. И нет сомнения, что добыча и использование ископаемых видов топлива — от извлечения битума, глубоководного бурения, вскрышных работ и технологии гидроразрыва до расточительного сжигания в автомобилях, везущих только одного человека, — раздражают значительно больше и наносят гораздо больше вреда здоровью, чем ветровые электростанции и другие технологии возобновляемой энергетики.

Кроме того, ветровая энергетика становится все более доступной и надежной. Дания получает 34 процента электроэнергии от ветра, а Испания 21 процент, Португалия больше 20 процентов, Ирландия 16 и Германия 9 процентов. Во всех этих странах плотность населения гораздо выше, чем в Канаде. Да и во всем мире ветровая энергия составлят примерно 4 процента от всей вырабатываемой электроэнергии.

Совершенствование технологии доставки и хранения энергии тоже приводит к тому, что ветровая и другие возобновляемые виды энергии становятся все более востребованными, в особенности потому, что их стоимость постоянно снижается. Инвестиции в ветроэнергетику и другие средства получения возобновляемой энергии также полезны с точки зрения занятости населения и экономики и могут привести к большей стабильности в ценах на электроэнергию, чем если полагаться на изменчивый рынок ископаемого топлива.

Общемировые вложения в ветровую энергетику в 2012 году составили более 80 миллиардов долларов, что позволило создать 670 000 рабочих мест. Согласно отчету Blue Green Canada 1,3 миллиарда долларов ежегодных инвестиций в возобновляемые источники энергии и энергосбережение могут создать от 18 000 до 20 000 рабочих мест, а такие же вложения в сферу нефти и газа — только менее 3000 рабочих мест. И не следует игнорировать побочные последствия, связанные с разработками ископаемого топлива, на состояние здоровья и инфраструктуру.

Чтобы уменьшить выбросы парниковых газов в той степени, которая по мнению экспертов необходима для того, чтобы избежать катастрофического эффекта глобального потепления, мы должны переходить к использованию возобновляемых источников энергии. И ветровая энергия будет играть в этом большую роль.

Доктор Дэвид Сузуки — учёный, телеведущий, писатель и соучредитель Фонда Дэвида Сузуки. Статья написана при участии Яна Ханингтона, старшего редактора David Suzuki Foundation.

К 2050 году мир может полностью перейти на экологически-чистые источники энергии

Исследователи заявляют, что американские электросети в будущем могут полностью полагаться на ветер, воду, солнце и прочие возобновляемые, дешевые и экологически-чистые источники энергии.

Результаты недавнего исследования показали, что к 2050 году не только США, но и весь мир сможет на 100% обеспечивать себя “зеленой” энергией.

Но не стоит забывать о том, что солнце и ветер - это непостоянные источники: солнце не всегда светит достаточно ярко, а ветер не всегда дует достаточно сильно. Это наводит на мысль о создании электростанций, работающих на природном топливе и способных компенсировать непостоянство природной энергии, чтобы не допустить нестабильности в работе электросетей.

Чтобы понять, сколько энергии может быть получено из природных источников за 2050-2055 годы, ученые создали масштабную 3D-погодную модель Соединенных Штатов. Заодно с этим было также спроектировано несколько способов хранения ее предполагаемых объемов.

Созданная модель - это страна, полностью переведенная на электричество: это значит, что от него работает абсолютно все, начиная с автомобилей и заканчивая промышленностью. Исследователи предполагают, что США могут обойтись без таких источников энергии как уголь, нефть, природный газ, биотопливо или атомная энергия, и полностью заменить их на ветер, солнце и воду.

Ученые также заявляют, что в будущем энергохранилища, обычно занимающие огромную площадь, тоже будут не нужны, поскольку производимые объемы энергии будут точно соответствовать спросу на нее, а не превышать его. Кроме того, потребители будут получать финансовые стимуляции за своевременное отключение энергии в случае необходимости балансировки электросетей или ограничений энергопоставок.

Солнечное тепло может храниться в воде или почве и использоваться, например, для зимнего отопления жилых помещений. Избытки энергии можно задействовать для создания льда для последующего охлаждения, поднятия воды на высоту для последующей выработки гидроэнергии или для создания водородного топлива для автомобилей. Такие способы хранения могут сгладить нерегулярность спроса на энергию и стабилизировать электросети будущего. Кроме того, хранение энергии в почве обходится в сотни раз дешевле, чем с помощью современных электростанций.

“Предубеждение о том, что на экологически-чистых источниках энергии невозможно создать такие стабильные и надежные электросети как на традиционных видах топлива, в корне не верно”,- уверяет ведущий автор исследования и ученый в области наук об атмосфере Стэнфордского университета Марк Якобсон.

На эту работу Якобсона вдохновило так называемое канадское солнечное сообщество Drake Landing, расположенное близ Калгари. Сообщество прославилось тем, что в течение лета солнце нагревало воду, которую закачивали под землю по специальным изолированным трубам и затем использовали полученное таким образом тепло для отопления 52 домов в течение всей зимы.

“Такой тип хранения энергии, в отличие от газовых скважин и электростанций, по сути, не требует никакой наземной инфраструктуры, поскольку находятся под землей. Кроме того, это гарантирует полную безопасность “хранилищ” и позволяет намного эффективнее управлять распределением энергии”,- рассказал Якобсон.

Исследователи заявляют, что такое глобальное изменение способов электроснабжения никоим образом не увеличит цены на топливо. В то же время электродвигатели славятся большей эффективностью по сравнению с двигателями внутреннего сгорания, а это значит, что в будущем объемы необходимой энергии для снабжения США могут сократиться на 30%.

Аналитики отметили, что предложенная командой Якобсона стратегия применима практически в любой точке земного шара. “Мы проверяем возможность использования схожей стратегии в 20 регионах мира и в 139 странах”,- поделился ученый.

Что такое – природные источники энергии? Виды возобновляемых источников энергии

Под выражением «возобновляемая энергия» либо регенеративная, то есть «зеленая энергия», подразумевается энергия источников, неисчерпаемая по человеческим меркам. В окружающей среде она представлена в широком спектре – солнечная, ветровая, водная, включая морские волны и течения, силы приливов и отливов океана, биомассы, геотермального тепла.

Возобновляемые природные ресурсы в жизни человека

В последние годы широкое развитие получила альтернативная энергетика. Она представлена самыми разнообразными видами ВИЭ, которые постоянно возобновляются.

Под формулировкой «возобновляемые источники энергии» подразумеваются определенные формы энергии, вырабатываемые в естественных условиях, за счет происходящих на поверхности Земли природных процессов.

Условно они делятся на классы – возобновляемые и невозобновляемые:

  • к первому классу относятся источники, которые имеют неисчерпаемые источники энергии по человеческим меркам. Они постоянно пополняются естественным путем в ходе прохождения планетой определенного цикла;
  • второй класс представлен невозобновимыми природными ресурсами, в число которых входит газ, нефть, уголь, уран. Они относятся к энергоресурсам, сокращающимся с истечением времени без возобновления до прежних размеров.

Возобновляемый источник энергии предоставляют ресурсы, в число которых входит солнечный свет, водный поток, приливы и геотермальная теплота. Их возобновлению способствует круговорот воды в природе, цикличность его определяется временем года. Явление способствует постоянному восполнению энергии естественным путем.

ВИЭ подразделяется на группы – традиционные и нетрадиционные источники

В первую группу входит:

  • гидравлическая энергия воды, которая преобразуется в электрическую энергию. Каждая энергетическая станция вырабатывает ее посредством действия гидросилового оборудования, устанавливаемого на ней;
  • энергия биомассы, получаемая в ходе сжигания древесного угля, дров, торфа. Она применяется в основном для выработки тепла, подаваемого в отопительную систему жилых и нежилых зданий;
  • геотермальная энергия, являющаяся результатом естественного гниения и поглощения минералами, находящимися в недрах земли, солнечной энергии. В сущности, солнце есть неисчерпаемый источник энергии. Его тепловое излучение преобразовывается в электрическую энергию с применением фотоэлементов, тепловых машин.

Вторая группа состоит из энергии, которая существует в природе, окружающей человека:

  • солнечной;
  • ветровой;
  • морских волн и течений;
  • приливов и отливов океана;
  • биотоплива;
  • низкопотенциальной тепловой.

Принцип использования возобновимой энергии заключается в ее извлечении из постоянно происходящих в окружающей среде геологических процессов. Она предоставляется потребителю, который использует ее для решения технических задач и удовлетворения своих нужд.

Характеристики отдельных ВИЭ

Многие нетрадиционные и возобновляемые источники энергии без затруднений устанавливаются в жилых зданиях. Отдельные его виды можно применять в тяжелой и легкой промышленности, установив в производственных зданиях. В их число входят возобновляемые ресурсы, предоставляемые человеку самой природой.

Наибольшую популярность обрела энергия биомассы, являющаяся одним из видов «зеленой энергии». Она позволяет рационально использовать природные ресурсы планеты. Ресурсами являются отходы деревообрабатывающей и бумажной промышленности, отраслей сельского хозяйства, включая бытовой и строительный мусор, из которого вырабатывается естественным путем метан.

Воздушные массы атмосферы есть своего рода вечный неиссякаемый источник, потому что обладают огромной кинетической энергией. Они перемещаются под воздействием геологической деятельности ветра. Его сила преобразуется в электрическую энергию с помощью ветровых установок. Несмотря на довольно высокую стоимость, они успешно используются в районах со спокойным ландшафтом.

Еще один вечный источник энергии – Солнце. Солнечная энергетика является одним из направлений НВИЭ, основанной на непосредственном применении солнечного излучения для получения энергии. Она является бесплатным источником, который возобновляется. Помимо того, ее относят к категории «чистая энергетика», не производящей вредных отходов. Но солнечные установки применимы только в тех широтах планеты, где достаточно солнечного света для выработки электрической энергии.

Водный поток есть неиссякаемый источник, обладающий потенциальной и кинетической энергией. Она в ходе работы преобразуется в электрический ток. Ярким примером использования гидравлической энергии рек, воды является строительство малых и микро ГЭС, а также крупных ГЭС с большими мощностями.

Малые и микро ГЭС обрели популярность во многих странах, использующих энергию возобновляемых источников малых водотоков с целью выработки электрического тока. Нужно заметить, что в последние годы строительство крупных гидроэлектростанций сократилось до минимума.

«Зеленая энергетика» представлена энергией приливов и отливов океанов, морских волн и течений. Для их использования на берегу морей и океанов строятся приливные станции. Они преобразуют кинетическую энергию вращения Земли, возникающую за счет гравитационных сил Луны и Солнца, которые два раза в сутки изменяют уровень воды.

Достоинства и недостатки ВИЭ

Основное преимущество заключается в том, что возобновляемые ресурсы являются дешевым источником энергии. Это неиссякаемый источник энергии, который предоставлен в неограниченном количестве в окружающей среде, не являясь следствием целенаправленной деятельности человека.

Нужно заметить, что возобновляемые источники энергии имеют один недостаток. Он заключается в низкой степени концентрации, поэтому нельзя получаемую энергию передать на большие расстояния. Как правило, ВИЭ подлежит использованию вблизи потребителя.

Возобновляемая энергетика будущего

Учеными планеты ведутся дальнейшие разработки технологии водородного топлива, которая выделяет энергию при помощи синтеза атомов водорода в атом гелия. В будущем они намерены получать возобновляемые ресурсы не только с применением наземных конструкций, но и спутников Земли, чтобы использовать находящуюся в черных дырах космическую энергию.

Основные предпосылки для развития ВИЭ в Российской Федерации:

  • обеспечение энергетической безопасности страны;
  • сохранение окружающей среды, что позволит обеспечить экологическую безопасность;
  • достижение нового уровня на мировом рынке возобновляемой энергии, что обозначено в общем стратегическом плане развития государства;
  • претворение в жизнь мер, способствующих сохранить собственные возобновляемые ресурсы для будущих поколений;
  • увеличение размеров потребления сырья, которое используется в качестве топлива.

В перспективе использование возобновляемых источников энергии позволит человечеству восполнить топливный дефицит, удешевить добычу топлива, тепла и моторного масла. Кроме того, их использование очищает атмосферу, что, несомненно, поможет улучшить экологическую обстановку планеты.

И в заключение необходимо отметить, что возобновляемые источники электроэнергии обладают несомненным преимуществом. Оно заключается в их неисчерпаемости и экологической чистоте. Человек может использовать их без каких-либо опасений, потому что они не нарушают энергетический баланс планеты. К тому же возобновляемые ресурсы находятся вокруг него всюду.

'; blockSettingArray[0]["setting_type"] = 6; blockSettingArray[0]["elementPlace"] = 2; blockSettingArray[1] = []; blockSettingArray[1]["minSymbols"] = 0; blockSettingArray[1]["minHeaders"] = 0; blockSettingArray[1]["text"] = '

'; blockSettingArray[1]["setting_type"] = 6; blockSettingArray[1]["elementPlace"] = 0; blockSettingArray[3] = []; blockSettingArray[3]["minSymbols"] = 1000; blockSettingArray[3]["minHeaders"] = 0; blockSettingArray[3]["text"] = '


Смотрите также