Проект "Альтернативные источники энергии"

Альтернативные источники энергии

                                                            Автор - Булыгин Данил 11 «А»класс

                                                              МБОУ СОШ №6 пгт. Высокий

                                                               г. Мегион

                                                              Предмет – физика

                                                              Руководитель –

                                                              Шиман Татьяна Николаевна

                                                                                                     2022г.

Оглавление

Введение.....................................................................................................3

Глава 1:

История АИЭ..............................................................................................5                                                                                

Глава 2: Виды альтернативной энергетики                                                                                                      

2.1 Ветроэнергетика....................................................................................7

2.2 Грозовая энергетика10

2.3 Геотермальная энергетика..................................................................12

2.4 Водородная энергетика.......................................................................14

Глава 3:

Развитие альтернативной энергетики в РФ.............................................18

Подведение итогов.....................................................................................18

Заключение..................................................................................................22

Список Литературы и ссылки на сайты....................................................23

Введение

Производство энергии – это необходимое средство для существования и дальнейшего развития человечества, которое также воздействует на природу и окружающую среду обитания человека. Невозможно представить нашу жизнь без тепла и электроэнергии, соответственно мы потребляем огромное количество исчерпаемых полезных ископаемых из которых получаем энергию. Добыча полезных ископаемых и дальнейшая их обработка или преобразования их в энергию – это довольно дорогостоящий процесс, поэтому все чаще человечество подходит к этому вопросу также с экономической точки зрения, чтобы получение энергии было более дешевым, чем добыча подземных залежей ископаемых. Многих также заботит и экологический фактор добычи энергии, потому что все то, что мы используем в 21 в. зачастую не является экологически чистым, к примеру, сжигание мазута для получения тепла. Все это говорит о необходимости решения комплекса вопросов: перераспределение средств на покрытие нужд человечества, поиск новых альтернативных технологий для получения тепла и электроэнергии и т.д.

Во второй половине XX веке возникла огромная потребность в поисках оптимальных источников энергии. Актуальность данной темы заключается в том, что население земли стремительно растет, и проблема потребности людей в энергии растет соответственно. Ученые всяческим образом стараются найти альтернативные источники энергии. Углеводородные топливные источники по прогнозам аналитиков исчерпаются в ближайшие 10-25 лет, то есть при таких темпах потребления через 50 лет человечество обречено увязнуть в энергетическом кризисе. Хотя добыча и переработка таких ископаемых дает большое количество энергии, но сразу же возникает другая более актуальная проблема нечистой добычи этой энергии, т.е. происходит загрязнение и загазованность биосферы, в следствие чего приведет к ухудшению её состояния с каждым днём все больше и больше. В связи с тем, возникает множество вещей, которые пагубно влияют на состояние всего живого на планете, к примеру, кислотные дожди, различные заболевания растений и животных, а также новые никому не известные болезни. Все это побуждает людей к поискам такого источника энергии, который мог бы с легкостью заменить уголь, нефтяные продукты и т.п. По тем или иным объективным причинам некоторые виды альтернативных источников энергии способны привести к разрушительным последствиям, к примеру, эксплуатация ядерной энергии. Как показывает практика при любой малейшей ошибке при добыче огромного количества энергии возникают необратимые процессы, которые могут привести к картине «Чернобыльской АЭС.

Однако, интерес к альтернативным источникам энергии все же не угасает, а даже дает многообещающие мотивы для поиска замены углю, нефтяным продуктам и т.д. Сейчас человечество всяческим образом пытается оттянуть энергетический коллапс и пытается сделать ставку на альтернативную энергетику и на энергосберегающие технологии. На сегодняшний день существует множество различных альтернативных источников энергии, но зачастую они требуют небольшой модификации и массового внедрения их в активное использование. Если «альтернативную энергию» использовать и направлять в нужное русло, тогда человечество сможет сократить количество выбросов вредных веществ в атмосферу и продлить себе жизнь, сохраняя естественный ход природных процессов. Если не продолжать работу в разработке новых альтернативных источников энергии, тогда земля для наших детей и внуков превратиться в сущий ад с непрекращающимися войнами за полезные ископаемые, с непрерывной борьбой за выживание, тем самым это возможно приведет к принудительному сокращению населения земли и, в следствие, полному исчезновению людского рода на планете Земля.

Главная цель: показать насколько реально будет отказаться человечеству от использования традиционных источников энергии, из-за которых возникло множество глобальных проблем таких как: глобальное потепление, проблема Мирового океана, парниковый эффект, вулканическая активность, параметры орбиты Земли, автоколебания в системе атмосфера-океан, и замещения их альтернативными источниками энергии.

Задача: выявить основные перспективы развития индустрии альтернативной энергетики, привести статистические данные о том, сколько количества энергии возможно получать от использования альтернативной энергетики и рассмотреть возможности замены традиционных методов получения энергии альтернативными.

Необходимо найти источники энергии, которые будут выделять достаточное количество энергии из природных ископаемых, химических элементов таблицы Менделеева или различных физических процессов, протекающих в природе, и оказывать позитивный фактор влияния на экологию.

Глава 1

История создания

Альтернативная энергетика –это нетрадиционные способы получения, передачи и использования энергии. Альтернативная энергетика известна также как «зелёная» энергия», которая базируется на трёх принципах:

1. Возобновляемость.
2. Экологичность.
3. Экономичность.

Альтернативная энергетика должна решить несколько остро стоящих в мире проблем: трата полезных ископаемых и выделение в атмосферу углекислого газа, что влечёт за собой глобальное потепление, необратимое изменение экологии и парниковый эффект. Поэтому основным направлением альтернативной энергетики является поиск и использование альтернативных (нетрадиционных) источников энергии, возобновляемых или практически неисчерпаемых природных ресурсов и явлений.

Виды альтернативной энергетики: геотермальная энергия, ветроэнергетика, грозовая энергетика, водородная энергетика.

Направление альтернативной энергетики считается новым, хотя попытки использовать энергию ветра, воды и солнца предпринимались ещё в 18 веке. Стоит вспомнить, что в 1774 году был издан первый научный труд по гидротехническому строительству – «Гидравлическая архитектура» Автор работы – французский инженер Бернар Форест де Белидор. После издания труда почти на 50 лет развитие зелёного направления застыло.

И вот некоторые факты начала развития альтернативной электроэнергетики:

• 1846 – первая ветроустановка, проектировщик датчанин – Пол ла Кур.
• 1861 – патент на изобретение солнечной электростанции.
• 1881 – постройка гидроэлектростанции на Ниагарском водопаде.
• 1887 - первый ветряк, использующийся для производства электроэнергии, был построен в Шотландии профессором Джеймсом Блит.
• 1888 - Чарльз Браш сконструировал и построил первую автоматически управляемую ветровую турбину для производства электроэнергии.
• 1913 – сооружение первой геотермальной станции, инженер – итальянец Пьеро Джинори Конти.
• 1931 – постройка первой промышленной ветряной станции в Крыму.
• 1957 – установка в Нидерландах мощной ветротурбины(200 кВт), подключённой к государственной сети.
• 1966 – строительство первой станции, вырабатывающей энергию на основе волн во Франции.

Новый толчок в развитии альтернативная энергетика получила в период жёсткого кризиса 1970 годов. С 90-ых годов по начало 21 века в мире зафиксировано критическое количество аварий на электростанциях, что стало тоже дополнительным стимулом разработки зелёной энергии. И так, кратко дам характеристику альтернативных видов электроэнергетики.

Глава 2. Виды АИЭ.

Ветроэнергетика

Ветроэнергетика— отрасль энергетики, специализирующаяся на преобразовании кинетической энергии воздушных масс в атмосфере в электрическую, механическую, тепловую или в любую другую форму энергии, удобную для использования в народном хозяйстве. Такое преобразование может осуществляться такими агрегатами, как ветрогенератор (для получения электрической энергии), ветряная мельница (для преобразования в механическую энергию), парус (для использования в транспорте) и другими. Станции классифицируются по различным признакам, например, по функциональности:

• мобильные,
• стационарные.

По расположению:

• прибрежные
• офшорные
• наземные
• плавающие.

По типу конструкции:

• роторные,
• крыльчатные.

Наибольшее распространение в мире получили крыльчатные станции. Они имеют большую эффективность и способны производить достаточно большое количество электроэнергии, чтобы обеспечивать ею потребителей в масштабах целой энергетической отрасли. При этом, распространение таких станций имеет специфическую конфигурацию и встречается не повсеместно.

Принцип работы

Как уже говорилось, ВЭС имеют роторную или крыльчатую конструкцию. Роторные станции, как правило, имеют устройства с вертикальной осью вращения. Они во многом удобнее, чем крыльчатые, так как не издают при работе сильный шум и не требовательны к установке по направлению ветра. При этом, роторные конструкции менее эффективны и могут использоваться на небольших частных станциях.

Крыльчатые устройства способны выдавать максимальный эффект. Они используют получаемую энергию намного эффективнее, чем роторные образцы, но нуждаются в правильном ориентировании по отношению к потоку, что означает присутствие дополнительных приспособлений или оборудования.

Все виды действуют по одному принципу — поток ветра раскручивает подвижную часть, которая передает вращение на генератор, вследствие чего в системе образуется электроток. Он заряжает аккумуляторы, от которых питаются инверторы, преобразующие полученный ток в стандартное напряжение и частоту, подходящие для приборов потребления.

Для обеспечения большого числа потребителей отдельные ветрогенераторы соединяются в систему, образуя станции — ВЭС.

Плюсы и минусы

Плюсы

• Бесплатная возобновляемая энергия. Энергия ветра является возобновляемой и бесплатной. Ветряки не выделяют CO2 или других вредных веществ. Ветер является идеальным и бесконечным источником энергии. Строительство большего количества ветряных электростанций приводит к сокращению возникновения электростанций, которые выбрасывают в атмосферу вредные вещества.
• Разнообразие. Использование энергии ветра, способствует разнообразию источников энергии и позволяет минимизировать зависимость от обычных электростанций или других типов получения энергии.
• Снижающиеся затраты. Затраты на получение энергии от ветра значительно снизились в последние годы. За последние двадцать лет стоимость снизилась на целых 80%, что делает этот вид энергии в настоящее время наиболее прибыльным из всех типов электростанций.
• Эффективность. Процесс эксплуатации ветровых станций довольно прост, время сборки очень короткое, а также затраты на эксплуатацию и обслуживание также довольно низкие. Электростанция производит в 85 раз больше энергии, чем потребляет. Также она имеет относительно небольшие потери при транспортировке энергии.
• Минусы
• Опасность для птиц. Ветряные электростанции неблагоприятно воздействуют на окружающую среду, и на живые организмы. Они имеют мощные движущиеся элементы, которые могут убивать птиц и летучих мышей. Особенно это опасно в периоды миграции птиц. Однако это происходит редко, а также существует правило, которое гласит, что нельзя строить ветряные электростанции на миграционных маршрутах.
• Шум. Ветряные электростанции могут создавать шумы. Они являются источниками постоянных низкочастотных шумов. Эти низкочастотные шумы, создаваемые турбинами (около 40 дБ) и неслышимый инфразвук, могут вызывать у человека усталость.
• Помехи. Некоторые ветряные электростанции с большим диаметром лопастей и высокой скоростью вращения могут вызывать радиолокационные помехи, а также влиять на телевизионный сигнал.
• затраты на размещении. Одно из наиболее подходящих мест для размещения ветряных электростанций это недалеко от берега. Но земля у побережья, как известно, обычно очень дорогая.
• Нуждаются в поддержке. Ветряные электростанции производят электроэнергию около 30% времени и должны поддерживаться электростанциями, работающими, например, на угле, которые в свою очередь продуцируют вредные выбросы.

Грозовая энергетика

• Грозовая энергетика — это способ получения энергии путём поимки и перенаправления энергии молний в электросеть. Данный вид энергетики предполагает использовать возобновляемый источник энергии и относится к альтернативным источникам энергии. Огромные молнии через все небо, пугающие наших предков и удивляющие ученых XXI века, не раз навевали мысли о практическом использовании пропадающих впустую киловаттов энергии. Но, несмотря на отдельные попытки реализовать задуманное, грозовая энергетика пока носит больше теоретический, чем практический характер. Тем не менее ряд стран выделяет немало средств на изучение данного направления и решение отдельных сложностей, связанных с «отловом» молний и их перенаправлением в централизованную сеть электроснабжения с помощью высоковольтных систем оборудования.
• Принцип работы
• Принцип действия основан на все том же процессе, что и другие электростанции: преобразование энергии источника в электричество. По сути, молния содержит то же электричество, то есть ничего преобразовывать не надо. Однако указанные выше параметры “стандартного” грозового разряда настолько велики, что если это электричество попадет в сеть, то все оборудование просто сгорит в считанные секунды. Поэтому в систему вводят мощные конденсаторы, трансформаторы и различного рода преобразователи, подстраивающие данную энергию под требуемые условия применения в электросетях и оборудовании.
• Конструкция, позволяющая улавливать молнию и преобразовывать ее под параметры энергосетей, была впервые сконструирована в 2006 году и представлена научной аудитории в виде небольшого макета. Заслуга принадлежит компании Alternative Energy Holdings, заложившей первый камень в основание грозовой энергетики будущего. Согласно проведенным расчетам, оборудование окупится за 5-7 лет, бесперебойно производя электричество стоимостью не более 0,005 долларов. Однако масштабные эксперименты в практических условиях не подтвердили работоспособность предложенной схемы, и проект был свернут. В 2013 году в университете Саутгемптона удалось смоделировать искусственный разряд, полностью повторяющий разряд молнии по уровню напряжения. С помощью несложной системы оборудования удалось уловить его и направить на зарядку смартфона, аккумулятор которого был пополнен до 100% за две минуты.
• Плюсы
• Если говорить об энергии молний, то в одном разряде собрано пять миллиардов джоулей чистейшей энергии, эквивалентной 145 литрам бензина. Ученые рассчитали, что один разряд молнии может обеспечить энергией население Соединенных Штатов на 20 минут. А если учесть, что каждый год по всей Земле ударяет полтора миллиарда разрядов (от 40 до 50 разрядов за секунду), то перспективы открываются поистине потрясающие.
• минусы
• Молнии являются не очень надёжным источником энергии, так как заранее нельзя предугадать, где и когда случится гроза.
• Ещё одна проблема грозовой энергетики состоит в том, что разряд молнии длится доли секунд и, как следствие, его энергию нужно запасать очень быстро. Для этого потребуются мощные и дорогостоящие конденсаторы.
• Молния является сложным электрическим процессом и делится на несколько разновидностей: отрицательные — накапливающиеся в нижней части облака и положительны — собирающиеся в верхней части облака. Это тоже надо учитывать при создании молниевой фермы.

   Геотермальная энергетика

• Геотермальная энергетика — направление энергетики, основанное на использовании тепловой энергии недр Земли для производства электрической энергии на геотермальных электростанциях, или непосредственно, для отопления или горячего водоснабжения. Обычно относится к альтернативным источникам энергии, использующим возобновляемые энергетические ресурсы.
• Запасы тепла Земли практически неисчерпаемы — при остывании только ядра Земли на 1 °C выделится 2*1020 кВт⋅ч энергии, что в 10000 раз больше, чем содержится во всем разведанном ископаемом топливе, и в миллионы раз больше годового энергопотребления человечества. При этом температура ядра превышает 6000  C, а скорость остывания оценивается в 300-500 °C за миллиард лет.
• Тепловой поток, текущий из недр Земли через её поверхность, составляет 47±2 ТВт тепла, а тепловая мощность, вырабатываемая Землей за счет радиоактивного распада урана, тория и калия-40 оценивается в 33±20 ТВт, т.е. до 70% теплопотерь Земли восполняется. Использование даже 1% этой мощности эквивалентно нескольким сотням мощных электростанций. Однако, плотность теплового потока при этом составляет менее 0,1 Вт/м2, что затрудняет её использование.

Типы используемых ресурсов

Для добычи геотермальной энергии используют следующие типы ресурсов:

• тепло поверхности планеты на расстоянии до сотен метров к ядру;
• гидротермальные (природные резервуары с водой) и парогидротермальные (места появления пара и смеси водяного пара) системы;
• энергия от сухой горной породы (петротермальная);
• магма.

Гидротермальная энергетика

Этот вид энергетики направлен на производство электроэнергии из теплоты подземных вод. Источники теплоты бывают следующими:

• водяные — для существования необходим пласт горной породы для передачи тепла, при этом давление выше атмосферного;
• пароводяные — между двумя пластами находится вода, через нижний происходит передача теплоты, а верхний слой не дает воде просочиться наружу, для получения теплоты нужно высвободить воду или пар, для этого нужно бурить скважину;
• паровые — схема работы аналогичная с предыдущим, но при этом тепло переносит только пар.

Геотермальные электростанции

Температура тем выше, чем глубже буровая скважина. Однако в сейсмически опасных зонах температура при погружении в скважину поднимается быстрее в силу разрыва тектонических плит. Высокое значение геотермического градиента удешевляет добычу энергию, так как приходится бурить не так глубоко. Лучший вариант — гейзеры, у которых воды на поверхности и так достигают необходимой температуры.

Устройство и конструкция

Схему электростанции можно представить так: воду закачивают в недры Земли, жидкость, просачиваясь в трещины, нагревается до появления водяного пара, а после поднимается по второй скважине, расположенной параллельно. По устройству эти электростанции бывают:

• на парогидротермах — для добычи энергии эксплуатируют нагретую еще в природе воду;
• двухконтурная на водяном паре — специальный парогенератор создает дополнительный пар.

Принцип работы

В геотермальной энергетике используется несколько способов работы.

• Прямой способ. Для этого метода берут сухой пар, который поступает через турбину;
• Непрямой способ. Метод подразумевает работу с водяным паром при температуре выше 180 градусов Цельсия. Вызываемое давление заставляет воду течь через скважину, а последующее его уменьшение приводит к образованию пара в турбине. Остатки водного ресурса стекает обратно в скважину;
• Бинарный (смешанный) способ. Воды применяют с дополнительной жидкостью, к примеру, хладагентом.

• Плюсы
• Внушительные запасы геотермальной энергии. Один из главных плюсов геотермальной энергии заключается в том, что при грамотной эксплуатации этот источник можно назвать возобновляемым.
• Экономия на топливе. ГеоТЭС не нуждается в дополнительных поставках топлива для своего функционирования.
• Экологичность. Геотермальные источники и станции, их эксплуатирующие, не выбрасывают вредные вещества. А те вредные вещества, которые могут возникать во время добычи энергии, собираются и перерабатываются (например, нефть или природный газ).
• Само обеспечение. Дополнительное топливо из сторонних источников требуется только для первого запуска станции. В дальнейшем ГеоТЭС может обеспечивать электричеством сама себя. Его вырабатывается достаточно и для поставок, и для само обеспечения.
• Минусы
• Сложности при утверждении проекта. Проблемы возникают на всех этапах проектирования: поиска подходящего места, тестирования, получения разрешения от властей и местного населения.
• Остановка работы в любой момент. Сложно предугадать извержение вулкана или землетрясение. Работа станции может остановиться даже из-за естественных изменений в земной коре. Неудачный выбор места для возведения ГеоТЭС тоже не способствует долгой стабильной работе. Еще одна причина остановки — превышение нормы закачки воды в породу.
• Если не использовать фильтры для выбросов из источника, в окружающую среду могут попасть вредные вещества.

Водородная энергетика

• Водородная энергетика — отрасль энергетики, основанная на использовании водорода в качестве средства для аккумулирования, транспортировки, производства и потребления энергии. Водород выбран как наиболее распространенный элемент на поверхности земли и в космосе, теплота сгорания водорода наиболее высока, а продуктом сгорания в кислороде является вода (которая вновь вводится в оборот водородной энергетики). Водородная энергетика относится к альтернативной энергетике.
• Принцип работы
• С одной топливной ячейки снимается напряжение порядка 0,7 В, поэтому ячейки объединяют в массивные топливные элементы с приемлемым выходным напряжением и током. Теоретическое напряжение с водородного элемента может достигать 1,23 В, но часть энергии уходит в тепло.
  
  С точки зрения «зеленой» энергетики у водородных топливных элементов крайне высокий КПД — 60%. Для сравнения: КПД лучших двигателей внутреннего сгорания составляет 35-40%. Для солнечных электростанций коэффициент составляет всего 15-20%, но сильно зависит от погодных условий. КПД лучших крыльчатых ветряных электростанций доходит до 40%, что сравнимо с парогенераторами, но ветряки также требуют подходящих погодных условий и дорогого обслуживания.
  
  Как мы видим, по этому параметру водородная энергетика является наиболее привлекательным источником энергии, но все же существует ряд проблем, мешающих ее массовому применению. Самая главная из них — процесс добычи водорода.
• Общемировая структура производства водорода распределена по трём основным источникам: 18% приходится на переработку угля, 4% обеспечивается за счёт «зелёного» водорода, получаемого посредством возобновляемых источников энергии, главным образом при электролизе воды. Наконец, подавляющий объём — а это 78% — составляет переработка природного газа и нефти.
• На настоящий момент наиболее экономически выгодным считается производство водорода из ископаемого сырья. Снизить уровень выбросов углерода в производственных отраслях можно за счет водорода, полученного с использованием низко углеродных технологий, для этого можно применять технологии улавливания и хранения углекислого газа, а также электролиза воды, «в первую очередь с помощью энергии объектов атомной, гидро, ветряной и солнечной энергетики».
  Цветовая градация водорода зависит от способа его выработки и углеродного следа, то есть количества вредных выбросов:
• «зеленый» — произведён с помощью энергии из возобновляемых источников методом электролиза воды, считается самым чистым;
• «голубой» — произведенный из природного газа; в этом случае углекислый газ накапливается в специальных хранилищах;
• «розовый/красный» — произведенный при помощи атомной энергии.
• при производстве «серого» водорода вредные выбросы идут в атмосферу.
• Плюсы
• Является экологически чистым продуктом. Применение водорода в качестве топлива не наносит вред окружающей среде. Учёные выявили, что при использовании природного водорода в окружающую среду не выделяется никаких вредных веществ, что нельзя сказать про топливо на другой основе. Именно поэтому водородное топливо становится ведущей идеей учёных. Но, увы, пока не получается распространить использование водородной энергетики по всему миру.
• Автомобили на водородном топливе проезжают в 2-3 раза больше километров, чем автомобили на другом топливе. Подобное связано с тем, что водородное топливо меньше расходуется, но позволяет извлекать из себя такое же количество энергии.
• Перевозка водорода осуществляется без проблем. Водород хранится в газообразном состоянии, поэтому его легко перевозить по трубам или большим ёмкостям.
• Больший срок хранения. Условия хранения также проще, чем у другого топлива.
• Минусы
• Нет единого механизма по добыче. Получение водорода всё ещё представляет собой трудоёмкий процесс, который ничем не регламентирован. Существует несколько способов получения водорода. Но каждый из них не приобрёл должного распространения. Такое связано с тем, что каждый способ (указаны выше) имеет свои преимущества и недостатки. Но, как правила, недостатки перевешивают количество плюсов. Из-за этого не выбран единый способ по добыче водорода.
• Для получения используются природные ресурсы (нефть, газ и другие природные материалы). Природные ресурсы не вечны и имеют свойство заканчиваться. Поэтому учёные считают, что использовать природные ресурсы для выделения водорода нецелесообразно. Природные ресурсы лучше направить на развитие другой сферы.
• При добыче существует вероятность взрыва, так как этот элемент имеет повышенную взрывоопасность. При получении должны применяться специальные инструкции, малейшее нарушение которых может повлечь за собой большие проблемы. Но даже при соблюдении всех условий существует вероятность возникновения взрыва.

Водородное будущее

Сейчас водородные топливные элементы обеспечивают энергией и портативные пауэр-банки, и городские автобусы с автомобилями, и железнодорожный транспорт. Водородные топливные элементы неожиданно оказались отличным решением для квадрокоптеров — при аналогичной с аккумулятором массе запас водорода обеспечивает до пяти раз большее время полета. При этом мороз никак не влияет на эффективность. Экспериментальные дроны на топливных элементах производства российской компании AT Energy применялись для съемок на Олимпиаде в Сочи.

Стало известно, что на грядущих Олимпийских играх в Токио водород будет использоваться в автомобилях, при производстве электричества и тепла, а также станет главным источником энергии для олимпийской деревни. Для этого по заказу Toshiba Energy Systems & Solutions Corp. в японском городе Намиэ строится одна из крупнейших в мире станций по производству водорода. Станция будет потреблять до 10 МВт энергии, полученной из «зеленых» источников, генерируя электролизом до 900 тонн водорода в год.

Водородная энергетика — это наш «запас на будущее», когда от ископаемого топлива придется окончательно отказаться, а возобновляемые источники энергии не смогут покрывать нужды человечества. Согласно прогнозу Markets&Markets объем мирового производства водорода, который сейчас составляет $115 млрд, к 2022 году вырастет до $154 млрд. Но в ближайшем будущем массовое внедрение технологии вряд ли произойдет, необходимо еще решить ряд проблем, связанных с производством и эксплуатацией специальных энергоустановок, снизить их стоимость. Когда технологические барьеры будут преодолены, водородная энергетика выйдет на новый уровень и, возможно, будет так же распространена, как сегодня традиционная или гидроэнергетика.

• Развитие альтернативной энергетики в России
• В нашей стране также ведутся работы по развитию альтернативной электроэнергетики. Так, летом 2013 года в селе Яйлю Турочакского района Республики Алтай началась эксплуатация автономной дизель-солнечной электростанции мощностью 100 кВт. В дневное время электроснабжение ведется за счет фотоэлектрических батарей, в ночное — от аккумулятора и дизельного электрогенератора. Этот проект интересен автономностью, опыт которого позволит надежно электрифицировать отдаленные поселения.
• Куликовская (Зеленоградская) ВЭС, построенная в Калининградской области, имеет мощность 1 МВт и состоит из 21 ветрогенератора.
• Доля альтернативной энергетики в нашей стране занимает сейчас примерно 1% (по данным Минэнерго), но к 2020 году планируется увеличить этот показатель до 4,5%.
• Подведение итогов
• Представляемый футурологами мир будущего – это всегда мир, живущий в гармонии с природой, где достигнут баланс между технологиями и окружающей средой, потребностями человека и возможностями планеты. Использование альтернативных источников энергии – обязательный элемент цивилизации будущего, и уже в наше время различные страны прилагают множество усилий для развития альтернативной энергетики. Так, Китай планирует вложить к 2020 г. порядка 361 млрд. долл. в альтернативную энергетику – возобновляемые источники энергии. Правительство страны планирует постепенно уходить от «грязных» источников энергии вроде угля к возобновляемым: солнечной энергии, энергии ветра и др. Стимулом к этому является не только катастрофическая ситуация с экологией внутри страны (показатели загрязненности многих регионов превышают все допустимые нормы), но и значительное удешевление строительства необходимых станций, а также перспектива создания новых рабочих мест.
• Производители «зеленой» энергии всегда оказываются в плюсе даже при минусовых ценах – здесь следует учитывать субсидии на производство чистой энергии. Проблема еще в том, что, зачастую, излишки энергии девать просто некуда – «экспортные» линии могут оказаться слишком «узкими», а отправлять энергию куда-то нужно. Поэтому производители энергии рады избавиться от излишков даже с учетом доплаты. По сравнению с Китаем, США и странами Евросоюза, в России использование возобновляемых источников энергии находится на низком уровне. Проблема кроется в том, что наша страна сама по себе богата собственными ресурсами, и электричество получается из сжигания земных недр: угля, газа и нефти. Поэтому кажется невыгодным устанавливать достаточно дорогие солнечные панели или ветряки там, где уже проведены линии газа и электроэнергии. Без достаточных субсидий или налоговых послаблений будет тяжело достичь необходимого уровня использования альтернативных источников электроэнергии. А ведь это – отличный способ получать энергию там, куда невыгодно проводить линию электропередач или вести газовые трубы.
• Многие города и поселки не обеспечены газом и электричеством или имеют проблемы с поставками именно по причине труднодоступности. Локальное расположение источников альтернативной энергии решает эту проблему. Например, крупнейшая в России солнечная электростанция Кош-Агачская оснащена солнечными панелями, уровень удельной выработки которых достигает 1400кВТ-ч на квадратный метр в год. Мощность станции, занимаемой 13 га – 5МВт, при этом весь Кош-Агачский район потребляет до 3,5МВт. Важно упомянуть, что солнечные модули произведены в России компанией «Хевел». Дополнительной особенностью их модулей является также то, что они способны вырабатывать электричество даже в пасмурную погоду, что очень полезно в России. В планах компании – до конца 2020 г. построить станции суммарной мощностью более 500 МВт. Учитывая стоимость доставки энергоресурсов в труднодоступные северные регионы, установка солнечных панелей или ветряных станций уже не кажется такой дорогой и нерациональной идеей. Важно, что обслуживание подобного оборудования несет меньше рисков, нежели работа с атомной электростанцией.
• Когда частные компании или государство не занимаются решением подобной проблемы, за нее берутся сами люди. По оценке участников рынка возобновляемых источников энергии, в России в 2015 г. было установлено 8 МВт автономных солнечных панелей на крышах частных домовладений. Это означает, что более полутора тысяч домов за год перешли на экологически чистый вид электроэнергии. Основной причиной установки подобных систем является то, что к этим домам очень дорого или технологически невозможно подвести линии электропередач.
• В апреле 2016 г. Россией было подписано Парижское соглашение по борьбе с глобальным потеплением. По нему к 2020 г. наша страна снизит выбросы парниковых газов на 25 % от уровня 90-х годов, а в 2030 г. – еще на 5 %. Выполнять эту задачу, естественно, предстоит предприятиям энергетической отрасли. По словам Александра Новака, главы министерства энергетики Российской Федерации, к 2035 г. доля возобновляемых источников энергии в энергобалансе страны должна достичь 3–4 % без учета гидрогенерации (при нынешних двух). Не такие уж и большие цели, казалось бы, но и их достаточно для оказания значительного влияния на окружающую среду.
• Развивая возобновляемые источники энергии в России, необходимо учитывать особенности каждого региона. Нельзя допускать изменения климата и ландшафта появлением крупных ГЭС, необходимо разумно подходить к выбору расположения солнечных панелей или ветряков. Так, солнечные панели будут рациональнее использоваться на юге, либо за полярным кругом в течение полугода, а ветряки – в около морских областях и на побережьях.
• Последние годы являются самыми теплыми в северном полушарии за прошедшие 120 лет. Большой вклад в сложившуюся ситуацию сделали именно выбросы парниковых газов, которые образуются при сжигании топлива, используемого для выработки тепловой и электрической энергии. Развитие возобновляемых и альтернативных источников энергии – причина не только улучшения экологической ситуации, но и усиления энергетической независимости. И если в рамках России — это лишь интерес отдаленных регионов, то для европейских и других стран - вопрос экономической и энергетической независимости. В том числе именно поэтому в странах Евросоюза так активно происходит развитие зеленой энергетики. В свою очередь для России это является сигналом к вероятному снижению экспорта нефтяного и газового сырья, которое приведет к их постепенному удешевлению, что следом за собой повлечет также заинтересованность в использовании экономически выгодных альтернативных источников энергии.
• Ставка на альтернативные источники энергии – это международная тенденция, и стоять в стороне у России просто не получится. Выбрасывая большое количество вредных веществ в воздух, страна несет ответственность, в том числе и перед мировой общественностью. Для того чтобы выглядеть в глазах соседей хорошо, необходимо считаться с общими правилами. Стремясь быть инновационным и эффективным государством, Россия должна создавать рабочие места и инвестировать в подобную инновационную деятельность. К сожалению, пока что нефть, уголь и газ являются более интересными как с позиции государства, так и с позиции бизнеса. Тем не менее их запасы не бесконечны.
• Постановление Правительства РФ № 449 от 28.05.2013 г. «О механизме стимулирования использования возобновляемых источников энергии на оптовом рынке электрической энергии и мощности» сильно подтолкнуло к строительству новых станций на возобновляемых источниках энергии. Далее необходимо последовательно развивать это направление, чтобы заложить в России прочный фундамент энергетики будущего, свободной от зависимости от истощающихся ископаемых видов топлива. Несомненно, решать вопрос нужно на разных уровнях, в том числе и законодательном. Необходимо государственное регулирование частных энергетических компаний, а также конкретное решение нюансов вроде продажи частными лицами излишков вырабатываемой энергии. Учитывая постоянное удешевление производства и повышение КПД «зеленого» оборудования, все яснее становится рациональность выбора источников возобновляемой энергии. И однажды альтернативные источники энергии станут безальтернативным выбором.

Заключение

Человечеству, безусловно, нужны источники энергии, как лёгким кислород. Потому что на энергетике держится   промышленность, а вместе с ней и цивилизация. С каждым поколением численность людей увеличивается, и уменьшается количество свободных мест на планете. А это значит человечеству нужно находить источники энергии, которые будут безопаснее и их КПД будет на порядок выше, чем у традиционных источников энергии. Конечно, что все виды альтернативной энергетики — это весь список, который можно предложить миру. Я затронул только те, которые по моему скромному мнению, самые перспективные в ближайшее время. Эти источники энергии постепенно вытеснят (хоть и ни без сопротивления) нефть и уголь, как станки вытеснили ручной труд. Но не стоит думать, что все ТИЭ уйдут в небытие. Например: АЭС и ГЭС будут использоваться и дальше. Мирный атом по-прежнему считается одним из самых эффективных источников энергии и глупо предполагать, что АЭС так и будут стоять без дела. Будем надеется, что самые эффективные источники энергии появятся в мире. И будем надеяться, что их появлению ничего не помешает.

Список литературы и ссылки на сайты

• Соломин Е.В., Юнусов П.А., Ковалёв А.А., Долгошеев В.В., Ян Ю., Рявкин Г.Н., Майоров М.А., Косарев А.Ю. Обоснование грядущих глобальных энергетических проблем. Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). 2021;(4-6):48-60. https://doi.org/10.15518/isjaee.2021.04-06.048-060
• https://mydocx.ru/11-28233.html
• https://ru.wikipedia.org/wiki
• https://altenergiya.ru/novosti/mozhno-li-ispolzovat-energiyu-molnij-sovremennye-dostizheniya-i-realnye-perspektivy.html
• https://plusiminusi.ru/plyusy-i-minusy-vetrovyx-elektrostancij/
•  https://energo.house/veter/vetryanye-elektrostantsii.html

https://habr.com/ru/company/toshibarus/blog/428511/