Альтернати́вная энерге́тика — совокупность перспективных способов получения, хранения, передачи и использования энергии из источников (как правило, возобновляемых), которые используются не так широко, как традиционные, однако представляют интерес из-за выгодности их использования при, как правило, низком риске причинения вреда окружающей среде. Также в большинстве случаев альтернативные источники энергии более локализованы и в связке с традиционными энергоресурсами обеспечивают более высокий уровень энергетической безопасности.
Доли в % различных источников в мировом производстве электроэнергии в 2019 году (IEA, 2021)[1] Уголь/Торф (36,7 %) Природный газ (23,5 %) Гидро (16,0 %) Ядерная (10,3 %) Ветровая (5,3 %) Нефть (2,8 %) Солнечная (2,6 %) Биотопливо и энергия из отходов (2,4 %) Геотермальная, приливная и прочие (0,5 %)
Направления альтернативной энергетики
правитьАльтернативные источники энергии
правитьОсновным направлением альтернативной энергетики является поиск и использование альтернативных (нетрадиционных) источников энергии. Источники энергии — «встречающиеся в природе вещества и процессы, которые позволяют человеку получить необходимую для существования энергию»[2]. Альтернативный источник энергии является возобновляемым ресурсом, он заменяет собой традиционные источники энергии, функционирующие на нефти, добываемом природном газе и угле, которые при сгорании выделяют в атмосферу углекислый газ, способствующий росту парникового эффекта и глобальному потеплению. Причина поиска альтернативных источников энергии — потребность получать её из возобновляемых или практически неисчерпаемых природных ресурсов и явлений. Так же во внимание может браться экологичность и экономичность.
Классификация источников
править| Способ использования | Энергия, используемая человеком | Первоначальный природный источник |
|---|---|---|
| Солнечные электростанции | Электромагнитное излучение Солнца | Солнечный ядерный синтез |
| Ветряные электростанции | Кинетическая энергия ветра | Солнечный ядерный синтез,
Движения Земли и Луны |
| Традиционные ГЭС
Малые ГЭС |
Движение воды в реках | Солнечный ядерный синтез |
| Приливные электростанции | Движение воды в океанах и морях | Движения Земли и Луны |
| Волновые электростанции | Энергия волн морей и океанов | Солнечный ядерный синтез,
Движения Земли и Луны |
| Геотермальные станции | Тепловая энергия горячих источников планеты | Внутренняя энергия Земли |
| Сжигание ископаемого топлива | Химическая энергия ископаемого топлива | Солнечный ядерный синтез в прошлом. |
Сжигание возобновляемого топлива
|
Химическая энергия возобновляемого топлива | Солнечный ядерный синтез |
| Атомные электростанции | Тепло, выделяемое при ядерном распаде | Ядерный распад |
- Зелёным шрифтом обозначены нетрадиционные способы использования энергии.
- Зелёным цветом залиты возобновляемые источники энергии.
Ветроэнергетика
правитьВ последнее время многие страны расширяют использование ветроэнергетических установок (ВЭУ). Больше всего их используют в странах Западной Европы (Дания, ФРГ, Великобритания, Нидерланды), в США, в Индии, Китае.
Согласно Ассоциации ветроэнергетики Европы (WindEurope), по результатам 2019 года, в Европе лидерами в ветроэнергетике стали Дания (48 % электричества из ветра), Ирландия (33 %), Португалия (27 %), Германия (26 %) и Великобритания (22 %)[3].
- Автономные ветрогенераторы
- Ветрогенераторы, работающие параллельно с сетью
Биотопливо
править- Жидкое: Биодизель, биоэтанол.
- Твёрдое: древесные отходы и биомасса (щепа, гранулы (топливные пеллеты) из древесины, лузги, соломы и т. п., топливные брикеты)
- Газообразное: биогаз, синтез-газ.
Гелиоэнергетика
правитьСолнечные электростанции (СЭС) работают более чем в 80 странах.
- Солнечный коллектор, в том числе Солнечный водонагреватель, используется как для нагрева воды для отопления, так и для производства электроэнергии.
- Энергетическая башня, совмещает солнечную и ветроэнергетику. Есть два варианта. Первый — охлаждение нагретого солнцем воздуха на высоте нескольких сотен метров и преобразование кинетической энергии нисходящих потоков воздуха в электроэнергию. Второй — нагревание солнцем почвы и воздуха в очень большом парнике и преобразование кинетической энергии восходящего потока воздуха в электроэнергию.
- Фотоэлектрические элементы
- Наноантенны
Альтернативная гидроэнергетика
править
«Ocean 160»
- Приливные электростанции (ПЭС) пока имеются лишь в нескольких странах — Франции, Великобритании, Канаде, России, Индии, Китае, Южной Корее, Норвегии
- Волновые электростанции.
- Мини и микро ГЭС (устанавливаются в основном на малых реках).
- Энергия температурного градиента морской воды
- Аэро ГЭС (конденсация влаги из атмосферы, в том числе из облаков)[4][5] — работают опытные установки[6].
Используется как для нагрева воды для отопления, так и для производства электроэнергии. На геотермальных электростанциях вырабатывают немалую часть электроэнергии в странах Центральной Америки, на Филиппинах, в Исландии; Исландия также являет собой пример страны, где термальные воды широко используются для обогрева, отопления.
- Тепловые электростанции (принцип отбора высокотемпературных грунтовых вод и использования их в цикле)
- Грунтовые теплообменники (принцип отбора тепла от грунта посредством теплообмена)
Мускульная сила человека
правитьХотя мускульная сила является самым древним источником энергии, и человек всегда стремился заменить её чем-то другим, в настоящее время она продолжает использоваться для транспортных средств на мускульной тяге — велосипед, самокат, веломобиль и т. п.
Грозовая энергетика — это способ использования энергии путём поимки и перенаправления энергии молний в электросеть. Компания Alternative Energy Holdings в 2006 году объявила о создании прототипа модели, которая может использовать энергию молнии. Предполагалось, что эта энергия окажется значительно дешевле энергии, полученной с помощью современных источников, и срок окупаемости установки составит от 4 до7 лет[7][8]. Но для эффективной работы нужны установки большой площади в местах грозовой активности с мощными преобразователями и конденсаторами больших размеров, которые на 2023 год не производятся[9][неавторитетный источник].
Синтез более тяжёлых атомных ядер из более лёгких с целью получения энергии, который носит управляемый характер. До сих пор не применяется.
Получение электроэнергии в фотоэлектрических элементах, расположенных на околоземной орбите или на Луне. Электроэнергия будет передаваться на Землю в форме микроволнового излучения[10]. Может способствовать глобальному потеплению. До сих пор не применяется.
Направления альтернативной энергетики помимо использования нетрадиционных источников энергии
правитьНовая тенденция в энергетике, связанная с производством тепловой и электрической энергии.
На сегодняшний день для производства водорода требуется больше энергии, чем возможно получить при его использовании, поэтому считать его источником энергии нельзя. Он является лишь средством хранения и доставки энергии.
- Водородные двигатели (для получения механической энергии)
- Топливные элементы (для получения электричества)
- Биоводород
Согласно оценке HydrogenCouncil (ассоциация крупных международных компаний, куда входят Total, Toyota, BP, Shell и другие, в основном европейские и японские, корпорации), в 2050 году доля водорода в потреблении энергии составит 18 %.
Криоэнергетика — это способ аккумулирования избыточной энергии посредством сжижения воздуха.
В промышленной зоне Слау построена первая в мире 300-киловаттная криогенная аккумулирующая электростанция[англ.][11].
В феврале 2011 года от Highview Power Storage отсоединился стартап Dearman Engine, занимающийся разработкой криогенных двигателей [12].
В ВМФ Швеции субмарины типа «Готланд» стали первыми серийными лодками с двигателями Стирлинга, которые позволяют им находиться под водой непрерывно до 20 суток. В настоящее время все подводные лодки ВМС Швеции оснащены двигателями Стирлинга, а шведские кораблестроители уже хорошо отработали технологию оснащения этими двигателями подводных лодок, путём врезания дополнительного отсека, в котором и размещается новая двигательная установка. Двигатели работающие на жидком кислороде, который используется в дальнейшем для дыхания, имеют очень низкий уровень шума.
Гравитационная энергетика — аккумулирование избыточной энергии посредством запасания её в виде потенциальной энергии гравитационного поля.
Компания Energy Vault разработала проект гравитационной аккумулирующей электростанции, представляющей собой подъёмный кран с шестью стрелами, электродвигатели которого работают как электрогенераторы при спуске блоков, и поставленные друг на друга блоки. Когда в электросеть поступает избыточная энергия, она тратится на поднятие блоков. А в часы-пик, при спуске блоков кранами, энергия возвращается в сеть[13].
Перспективы
правитьПерспективы использования возобновляемых источников энергии связаны с их экологической чистотой, низкой стоимостью эксплуатации и ожидаемым топливным дефицитом в традиционной энергетике.
Евросоюз в рамках «Стратегии 2030» (основных направлений политики в области климата и энергетики) планирует увеличить к 2030 году долю возобновляемой энергетики в конечном потреблении до 32%[14]. Весь рынок возобновляемой энергии оценивают на 2024 год в 4,24 тераватт и, по прогнозам, достигнет 5,98 тераватт к 2029 году, со среднегодовым ростом в 7,09%[15].
По оценкам МЭА, для достижения нулевого суммарного выброса углекислого газа к 2050 г. с целью предотвращения потепления на Земле более чем на 1,5 градуса по Цельсию, две трети всей энергии и 90% электроэнергии на планете будет производить зелёная энергетика. К 2030 году развитие зеленой энергетики позволит создать 14 миллионов новых рабочих мест[16][17].
Инвестиции
правитьИнформация в этом разделе устарела. |
Согласно отчёту ООН, в 2008 году во всём мире было инвестировано $140 млрд в проекты, связанные с альтернативной энергетикой, тогда как в добычу угля и нефти было инвестировано $110 млрд.
Во всём мире в 2008 году инвестировали $51,8 млрд в ветроэнергетику, $33,5 млрд в солнечную энергетику и $16,9 млрд в биотопливо. Страны Европы в 2008 году инвестировали в альтернативную энергетику $50 млрд, страны Америки — $30 млрд, Китай — $15,6 млрд, Индия — $4,1 млрд[18].
В 2018 году инвестиции в сектор возобновляемой энергетики достигли показателя $288,9 млрд. На глобальном уровне солнечная энергетика по-прежнему осталась основным направлением инвестиций с показателем $139,7 млрд в 2018 году (сокращение на 22 %). Инвестиции в сферу ветроэнергетики в 2018 году увеличились на 2 % и достигли показателя в $134,1 млрд. На остальные секторы пришёлся значительно меньший объём инвестиций, хотя инвестиции в биоэнергетику и производство энергии путём сжигания отходов увеличились на 54 % и составили $8,7 млрд[19].
Распространение
правитьСогласно данным BP, в 2019 году доля альтернативных возобновляемых источников энергии (без ГЭС) составила 10,8 % в мировой генерации электричества, впервые обойдя атомную энергию по этому показателю[20]. По состоянию на 2020 год суммарная мировая установленная мощность возобновляемой энергии (без гидроэнергетики) 1 668 ГВт. На 2020 год суммарная мировая установленная мощность солнечной энергетики достигает 760 ГВт[21]. На 2020 год суммарная мировая установленная мощность ветроэнергетики достигает 743 ГВт[21]. На 2020 год суммарная мировая установленная мощность биоэнергетики достигает 145 ГВт[21]. На 2020 год суммарная мировая установленная мощность геотермальной энергетики 14,1 ГВт[21].
В первичной энергии (общем энергобалансе) доля альтернативной энергетики выросла до 5 %, поднявшись с 4,5 % в 2018 году и также обойдя атомную энергию.
По состоянию на 2017 год альтернативные источники энергии выработали 9,6 % электроэнергии в США, включая 6,3 % из ветровых и 1,3 % из солнечных электростанций.
За первую половину 2020 года в Германии альтернативные источники энергии выработали рекордные 52 % электричества. Ветер занял первое место среди источников электроэнергии, выработав 30,6 % электричества, а солнце дало 11,4 %[22].
См. также
правитьСсылки
правитьЛитература
править- Нетрадиционная энергетика : [арх. 19 октября 2022] / С. В. Алексеенко // Большая российская энциклопедия : [в 35 т.] / гл. ред. Ю. С. Осипов. — М. : Большая российская энциклопедия, 2004—2017.
Примечания
править- ↑ World gross electricity production, by source, 2019 – Charts – Data & Statistics - IEA. Дата обращения: 13 августа 2021. Архивировано 13 августа 2021 года.
- ↑ Источники энергии // Научно-технический энциклопедический словарь. Научно-технический энциклопедический словарь
- ↑ Wind energy in Europe. 2020/p. 19. Дата обращения: 3 августа 2020. Архивировано 21 февраля 2021 года.
- ↑ Air Hydro Electric Station (AirHES, АэроГЭС). Дата обращения: 29 мая 2022. Архивировано 28 марта 2022 года.
- ↑ Передача об АэроГЭС Архивная копия от 28 марта 2022 на Wayback Machine на НТВ
- ↑ Публикация об Аэро ГЭС Архивная копия от 18 октября 2012 на Wayback Machine // Мембрана
- ↑ Молниевая ферма поймает энергию небесных разрядов Архивная копия от 23 февраля 2011 на Wayback Machine membrana.ru
- ↑ Холдинг альтернативной энергетики объявляет о развитии грозовой энергетики Архивировано 5 июня 2014 года.
- ↑ Электричество из молнии, топливо из бактерий и другие идеи, время которых пока не пришло. Энергия. Журнал об энергетике. Дата обращения: 1 июля 2024. Архивировано 8 декабря 2023 года.
- ↑ Японские компании запустят солнечную электростанцию в космос Архивная копия от 22 сентября 2009 на Wayback Machine.
- ↑ Официальный сайт компании «Highview Power Storage». Дата обращения: 23 ноября 2018. Архивировано 20 ноября 2018 года.
- ↑ Официальный сайт стартапа «Dearman Engine». Дата обращения: 23 ноября 2018. Архивировано 26 ноября 2018 года.
- ↑ Официальный сайт компании «Energy Vault». Дата обращения: 25 ноября 2018. Архивировано 19 ноября 2018 года.
- ↑ Стратегия Европейского союза в области использования возобновляемых источников энергии. Cyberleninka. Дата обращения: 1 июля 2024. Архивировано 1 июля 2024 года.
- ↑ Размер рынка возобновляемых источников энергии Source: https://www.mordorintelligence.com/ru/industry-reports/global-renewable-energy-market-industry. MordorIntelligence. Дата обращения: 1 июля 2024. Архивировано 1 июля 2024 года.
- ↑ Deutsche Welle. МЭА: Новые месторождения нефти и газа человечеству больше не понадобятся. DW.COM (18 мая 2021). Дата обращения: 18 мая 2021. Архивировано 18 мая 2021 года.
- ↑ Net Zero by 2050. A Roadmap for the Global Energy Sector. Дата обращения: 20 мая 2021. Архивировано 20 мая 2021 года.
- ↑ Green energy overtakes fossil fuel investment, says UN
- ↑ В 2018 году инвестиции в сектор возобновляемой энергетики значительно превысили инвестиции в отрасль ископаемых видов топлива. ООН. Программа по окружающей среде. Дата обращения: 1 июля 2024. Архивировано 5 июля 2021 года.{{подст:нет в источнике}}
- ↑ Архивированная копия. Дата обращения: 13 августа 2021. Архивировано 15 августа 2021 года.
- ↑ 1 2 3 4 Архивированная копия. Дата обращения: 12 августа 2021. Архивировано 15 июня 2021 года.
- ↑ Nettostromerzeugung im 1. Halbjahr 2020: Rekordanteil erneuerbarer Energien von 55,8 Prozent - Fraunhofer ISE (нем.). Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE. Дата обращения: 28 июля 2020. Архивировано 29 июля 2020 года.
Для улучшения этой статьи желательно:
|