2.9.7.  Альтернативні джерела енергії

На тлі енергетичної  кризи  актуальним є питання  переходу  від традиційних джерел енергії до нових, альтернативних (фр. – «один з двох», вибір однієї можливості), які екологічно  менш небезпечні. Передусім це теплова, світлова енергія Сонця. За прогнозом до 2020 р. такі джерела замінять  близько  2,5 млрд т палива,  їх частка у ви- робництві  електроенергії і тепла складе не менше 8%. Передусім це енергія Сонця, якої поступає  на поверхню Землі  в 14–20  тис. разів більше, чим виробляють всі техногенні джерела планети.

Сонце – джерело енергії дуже великої потужності. В середньому енергетичний еквівалент  22 днів сонячного  сяйва  за сумарною по- тужністю, що приходить  на Землю,  дорівнює всім запасам органіч-


ного палива на Землі. За день на Землю  надходить сонячної енергії більше, ніж 6,5 млрд жителів  планети  можуть спожити  за 30 років. Сонячна  енергія, що надходить за рік тільки на Аравійський півост- рів, більше ніж в два рази перевищує  запаси енергії всіх нафтових родовищ світу.

Вже в світі експлуатуються три типи перетворювачів сонячної енергії: а) використання енергії рідини, нагрітої сонячними променя- ми; б) пряме фотоелектричне перетворення сонячної  енергії в елек- тричний  струм; в) використання дзеркал, фокусуючи  теплову  енер- гію Сонця на поверхню парових котлів теплових електростанцій.

Всі три типи геліостанцій вже працюють в різних країнах світу – у Франції,  Німеччині,  США, Ізраїлі. В установці використовують син- тетичне масло, що тече по чорних трубах, які нагріваються параболіч- ними дзеркалами, що, рухаючись за Сонцем, фіксують його промені. Масло в трубах нагрівається до 3900  С і перетворює  воду в пару, яка крутить турбіни.

У деяких країнах – США, країнах Аравійського півострова існу- ють установки прямого перетворення світла Сонця в електроенергію за допомогою фотоелементів або фокусування тепла за допомогою параболічних  дзеркал. На півострові  Крим працює єдина в Україні невелика  експериментальна геліостанція.

При сучасних технологіях вартість фотоелектрики складає 25–30 центів  за кіловат-годину; сонячно-термічної електрики – 12 центів; енергії теплових  електростанцій – 4 центи; гідроелектростанцій – 3 центи. Така відносно висока ціна фотоелектрики пояснюється низь- ким ККД  – до 10 відсотків  і високою вартістю  установок.  Однак  ці установки  не забруднюють  навколишнього середовища,  прості в за- стосуванні, безшумні, можуть мати різні розміри.

Вітроенергетика.  Загальна потужність  вітрів  на планеті  скла- дає близько  2000 млрд кВт. Вже працюють  вітроенергетичні уста- новки  потужністю  від 1 до 1000 квт. Фактично це вітряний  млин, об’єднаний  з  електрогенератором. Негативним  може  бути  – від- сутність вітру, неможливість управління повітряними потоками.  З кінця  XVIII  на початку  XIX  ст. у США  було встановлено більше як 8 млн електровітрових генераторів.  Ці машини  припинили ви- користовувати в 40-х рр. у зв’язку з виникненням недорогої енергії, одержуваної  при спалюванні органічних видів палива.

В 70-х рр., у зв’язку з дефіцитом  нафти,  використання вітрової енергії відновилося. Тепер у США потужність всіх вітрогенераторів


складає 1600 МВт, які виробляють близько 3 млрд кВт/годин елек- троенергії щорічно.

Вітрові турбіни складаються з ротора (лопаті), енергетичної  осі і генератора для перетворення вітрової кінетичної  енергії в елек- тричну. Для збільшення потужності  вітрові турбіни  розташовують на високих щоглах до 30 метрів, щоб швидкість вітру була не менше

5 м/с. Національні програми освоєння енергії вітру розгорнуті в Ка- наді, ФРН, США, Франції,  Швеції та інших країнах.

В Україні найбільш  потужні вітроелектростанції працюють в Новоазовському районі Донецької області, під Євпаторією  в Криму, причому на вітчизняних агрегатах, які виготовляє Дніпропетров- ський завод «Південмаш». Енергія вітру – одне з екологічно чистих джерел енергії. Але незважаючи на переваги, турбіни все-таки впли- вають на навколишнє середовище. Одна із гострих проблем – шум.

Морські припливи і тепло Землі. Це більш постійні джерела енер- гії. Вже тепер працюють екологічно безпечні, чисті припливні елек- тростанції  у Франції,  Росії.  Загальна потужність  хвиль  Світового океану складає 90 000 млрд кВт. У багатьох країнах – США, Японії, Італії, Ісландії,  Росії використовується енергія  гарячих  природних джерел – гейзерів.

Відомо, що на глибині 10 км температура  сягає 140–150  граду- сів за шкалою Цельсія  і цю енергію можна відводити  за допомогою пари, використовуючи її для опалення.

Геотермальна  енергетика  розвивається досить інтенсивно  в США, на Філіппінах, у Мексиці, Італії, Японії, Росії. Найпотужніша геотес (50 Мвт)  побудована  в США – геотес Хебер. Запаси  геотер- мальної енергії складають 200 ГВт. Геотермальні ресурси розподіле- ні нерівномірно й основна їхня частина зосереджена в районі Тихого океану.

Вторинні енергетичні ресурси. Це енергія, що залишається в технологічних процесах,  використання якої не є обов’язковим  для здійснення основного технологічного  процесу. В даний час особли- во великі втрати теплоти на електростанціях, в металургійній, хіміч- ній, нафтовидобувній і нафтопереробній галузях  промисловості, в сільському господарстві. Тільки  в Росії з 1,7 млрд т умовного пали- ва втрати складають 60%, корисно використовується приблизно 700 млн т.

Майбутнє  – за альтернативними джерелами енергії, бо вони май- же безплатні (природні вітри, енергія Сонця, земного тепла), безпечні


і не пов’язані із шкідливими викидами. Ще одна перевага – автоном- ність, відсутність необхідності передавати енергію на великі відстані, що супроводжується її великими  втратами  та забрудненням довкіл- ля, наприклад електромагнітним при транспортуванні електроенергiї високоi напруги. Проблема  альтернативних джерел енергії особливо актуальна  на фоні повідомлень  про те, що запаси нафти, газу будуть вичерпані  через 30–50  років, вугілля  – через 200–300  років. Енерге- тичні джерела – основа незалежності будь-якої держави. Це особливо актуально для України, промисловість якої витрачає в 4–5 разів біль- ше енергії, ніж будь-яка країна Європи, що робить продукцію некон- курентоспроможності. Враховуючи  низькі  запаси  природного  газу в Україні,  економне  використання електроенергiї та впровадження альтернативних джерел енергii надактуальні.

Закон  України  «Про енергозбереження» визначає  правові, еко- номічні, соціальні та екологічні  основи енергозбереження, дає тлу- мачення цього визначення. Це діяльність, спрямована  на раціональ- не одержання  енергії та економне її використання. В законі йдеться про нетрадиційні джерела  енергії періодичної  дії – енергії Сонця, Землі, енергії морів, океанів, річок. Закон відводить місце для на- вчання  та виховання населення в сфері  енергозбереження. Отже вже  тепер  існують  альтернативні джерела  енергії,  які  на  відміну від інших, традиційних джерел  – теплових,  гідравлічних,  атомних електростанцій екологічно  безпечні, не мають шкідливих  відходів, забруднюючих атмосферу, землю, води, тому за ними майбутнє.

Питання

1.   Чим небезпечна теплоенергетика?

2.   Джерелом яких небезпечних і шкідливих речовин є гідроенер- гетика?

3.   Охарактеризуйте  небезпечні і  шкідливі чинники атомних електростанцій.

4.   Охарактеризуйте альтернативнi  джерела  енергіїi,  їх екологiчне значення.

5.   Як  залежить розвиток людства від  одержання і викорис- тання енергії?

6.   Які Ви знаєте сучасні, найбільш уживані джерела енергії?

7.   Які джерела енергії найбільш небезпечні і чому  ?

8.   Що таке альтернативні джерела енергії і які з них екологіч- но найбільш безпечні?