Возобновляемые источники энергии.

По терминологии, принятой в ООН, все виды энергии, в основе которых лежит солнечная энергия, называются возобновляемыми источниками энергии (ВИЭ).

На саммите «большой восьмерки» в Генуе в июле 2001 г. поставлена задача за десять лет обеспечить 2 млрд человек электроэнергией с помощью ВИЭ и предложена концепция электрификации сельского хозяйства развивающихся стран. Общая стоимость проекта оценивается в 200— 250 млрд долл. США. Для сравнения затраты этих 2 млрд человек в собственную неэффективную и невозобновляемую энергетику (свечи, керосиновые лампы, печи на твердом и жидком топливе, бензиновые и дизельные электростанции) составляют за такое же время около 400—500 млрд долл.

В настоящее время наибольший вклад в топливно-энергетический баланс планеты из возобновляемых источников энергии вносит гидроэнергетика (до 4%).

Эксперты Международного энергетического агентства считают, что гидроэнергетический потенциал движущейся воды в реках составляет 8 ТВт, но используется только на 30%. Наибольшее использование данного потенциала имеет место в Канаде (85%). Гидроэнергетический потенциал России составляет примерно 0,72 ТВт, а используется всего на 23%. Мощность гидроэнергоресурсов Республики Беларусь невелика и составляет около 860 МВт, установленная мощность действующих гидроэлектростанций (ГЭС) только 10,3 МВт.

В мире построены достаточно мощные ГЭС, установленная мощность каждой из которых достигает несколько тысяч МВт. На сегодняшний день наиболее крупные ГЭС в России: Саяно-Шушенская ГЭС (6400 МВт), Красноярская (6000 МВт) и Братская (4100 МВт). Авария на Саяно-Шушенской ГЭС — техногенная катастрофа, произошедшая 17 августа 2009 г. В результате аварии погибло 75 человек, оборудованию и помещениям станции нанесен серьезный ущерб. Авария на данный момент является крупнейшей в истории катастрофой на гидроэнергетическом объекте России и одной из самых значительных в истории мировой гидроэнергетики. До настоящего времени идут восстановительные работы. В 2010 г. были пущены гидроагрегаты № 6 (который в момент аварии находился в ремонте и получил наименьшие повреждения), № 5 (остановленный во время аварии аварийной защитой), № 3 и 4. В 2011 г. был пущен агрегат № 1, в 2012 г. — агрегат № 7, 8 и 9 и в 2013 г. — агрегат № 10 и 6. В 2014 г. должен быть введен в строй гидроагрегат № 2, а также заменены ранее восстановленные гидроагрегаты № 3 и 4 (выведенные в реконструкцию в 2013 г.).

Самая большая ГЭС в США — Грэнд-Кули — имеет мощность 6480 МВт, она занимает второе место в мире, уступая лишь станции Итайпу (12 ГВт), построенной в 1980-х гг. на реке Парана в Бразилии. В Беларуси самой мощной является Осиповичская ГЭС мощностью 2,17 МВт.

Учитывая, что потенциал строительства крупных ГЭС в развитых странах давно исчерпан или близок к исчерпанию, во многих регионах активизировалось строительство гидроаккумулирующих электростанций (ГАЭС). ГАЭС — гидроэлектростанция, которая перекачиванием воды из нижнего бассейна в верхний накапливает (аккумулирует) избыточную энергию, вырабатываемую другими электростанциями, когда спрос на электрическую энергию мал (например, ночью), и преобразует потенциальную энергию запасенной воды в электрическую в часы пиковых нагрузок в энергосистеме.

Строительство ГЭС и ГАЭС на равнинных реках приносит ощутимый экологический вред: затапливаются достаточно большие площади лесов и сельхозугодий, разрушаются сложившиеся за тысячи лет водные экосистемы, гигантские водохранилища оказывают влияние на климат. Кроме того, в искусственных водохранилищах помимо биогенных веществ аккумулируются тяжелые металлы, радиоактивные элементы и многие ядохимикаты с длительным периодом распада. Продукты аккумуляции делают проблематичным использование в агроэкосистемах территорий, занимаемых водохранилищами после их ликвидации. С этой точки зрения экологически более безопасными являются ГЭС на горных реках.

Достаточно большой интерес представляет собой энергия волн, возникающих на поверхности морей и океанов. Энергия волн значительно выше энергии приливов и достигает 6 ТВт. Целесообразность использования энергии воли определяется ее высокой удельной мощностью. В открытом море при высоте волны более 10 м удельная мощность может достигать 2 МВт/м, но использовать эту энергию технически сложно, поэтому сейчас используют энергию волн лишь в прибрежных зонах, где удельная мощность не превышает 80 кВт/м. Страны с большой протяженностью нобережья и постоянными сильными ветрами могут производить за счет энергии волн до 5% требуемой электроэнергии.

В основе работы волновых энергетических станций (ВЭС) лежит воздействие волн на рабочие органы, выполненные в виде поплавков, маятников, лопастей, оболочек и т.п. Механическая энергия их перемещения или перемещения упругого рабочего тела внутри них с помощью механического привода и генератора преобразуется в электрическую. Идея получения электроэнергии за счет использования потенциала морских волн принадлежит К. Э. Циолковскому (1935).

В мире в настоящее время около 400 маяков и навигационных буев получают питание от волновых установок. Выработка электроэнергии с использованием энергии волн в промышленных масштабах пока не осуществляется, так как волновые электростанции имеют ряд недостатков. Энергия волн носит случайный характер и непостоянна во времени. Мощность волновой установки зависит от размера волн и частоты их появления. Для обеспечения необходимого режима потребления надо использовать аккумуляторы или резервные мощности ТЭС, работающей в единой энергосистеме. Волновые электростанции подвержены разрушению во время шторма. Противостоять этой стихии достаточно сложно, а находящиеся ВЭС на кромке прибоя особенно уязвимы. Некоторые экологи также отмечают, что при массовом использовании волновых установок возможно неблагоприятное их воздействие на морскую фауну и флору. Они будут гасить волны, которые способствуют обогащению поверхностного слоя воды кислородом и питательными веществами.

Вместе с тем необходимо отметить, что процесс преобразования волновой энергии в электрическую экологически чист. Волновые установки не требуют изъятия земельных угодий, что свойственно всем существующим электростанциям и котельным. При расположении волновых электростанций в береговых зонах морей будет снижаться размывающее воздействие волн, что в какой-то мере позволит заменить дорогостоящие защитные гидротехнические сооружения.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >