Возобновляемые источники энергии

текст Петр Харатьян
иллюстрации Галя Панченко

Энергия Солнца

Путь к освоению добычи солнечной энергии начался с Альберта Эйнштейна: в 1921 г. он получил Нобелевскую премию за объяснение законов фотоэффекта. Однако первые попытки получить электроэнергию от Солнца были предприняты лишь несколькими десятилетиями позднее и поначалу были приняты скептически.

Солнечная энергетика безвредна, если не учитывать вред окружающей среде при производстве и утилизации элементов солнечной станции. Есть также мнение, что глобальное внедрение солнечной энергетики повлияет на отражательную способность земной поверхности и таким образом изменит климат.

Основное препятствие для развития солнечной электроэнергетики — зависимость от состояния атмосферы и времени суток.

Энергия волн

Кинетическая энергия морских волн гораздо больше энергии приливов. Однако добыча волновой электроэнергии сопряжена с вредом рыбакам, вытесняемым из-за нее с продуктивных рыбопромышленных участков. С другой стороны, волновые электростанции зачастую играют роль волногасителей, уберегая порты и берега от разрушений.

Электроэнергия получается из морских волн преобразованием движения по вертикали во вращательное для передачи энергии на вал электрогенераторов.

Первая волновая электростанция была построена относительно недавно в Португалии, недалеко от поселка Агусадора на расстоянии 5 км от береговой линии, начала работу в 2008 г.

Энергия ветра

Первые ветряные мельницы, появившиеся в Персии, Европе и Китае предположительно еще во втором тысячелетии до нашей эры, использовали энергию ветра, чтобы молоть зерно или, позднее, чтобы качать воду. Получать электроэнергию при помощи силы ветра научились в конце XIX века.

Количество вырабатываемой ветряной установкой энергии зависит от скорости ветра: если скорость удваивается, энергия, сообщаемая ротору, возрастает в восемь раз (зависимость кубическая, поскольку возрастание скорости не только квадратично увеличивает кинетическую энергию единицы массы, но и линейно увеличивает объем воздуха, проходящий через сечение ветряка).

Чрезвычайно удобно строить ветряные электростанции в море, на расстоянии 8-12 км от берега, где они не занимают землю и показывают лучший результат, благодаря регулярности морских ветров.

Энергия рек

Гидроэлектростанции работают по сравнительно простой схеме: ряд примыкающих друг к другу гидротехнических сооружений дает нужный напор воды, которая поступает в гидротурбины, приводящие в действие генераторы, вырабатывающие электроэнергию.

ГЭС не выбрасывают никаких отходов в атмосферу (в отличие от тепловых станций), но их постройка приводит к затоплению соседних земель и радикально меняет окружающую среду, нанося вред флоре и фауне.

Россия занимает второе место в мире по общему потенциалу гидроэнергоресурсов, по степени их освоения (20%) уступает многим странам.

Энергия Земли

Тепло недр Земли, доставляющееся на поверхность в виде пара или горячей воды (гейзеры) используется для получения электроэнергии на геотермальных станциях. Оно также используется и для обогрева зданий.

Исландия располагается на стыке литосферных плит, это остров, образованный вулканической деятельностью, благодаря чему геотермический градиент чрезвычайно высок: температура быстро нарастает с глубиной — это создает благоприятные условия для добычи геотермальной энергии. В Исландии геотермальная электроэнергетика — основной вид добычи электроэнергии.

Энергия приливов и отливов

Для работы простой приливной электростанции необходим перекрытый плотиной залив или устье реки. Водопропускные отверстия и гидротурбины, установленные в плотине, во время прилива пропускают воду в бассейн, во время отлива — обратно, приводя в движение гидротурбины, вращающие генератор.

Приливная станция не угрожает человеку и не производит существенных изменений в районе эксплуатации; недостатком же является то, что мощность в течение суток изменяется, поэтому станция может работать только в составе энергосистемы.

Первая в России приливная электростанция — Кислогубская ПЭС — была построена в 1968 году на побережье Баренцева моря, изначально она была экспериментальной, но успешно работает до сих пор.

Биоэнергетика

Биоэнергетика занимается получением электроэнергии в основном при сжигании биотоплива. Под биотопливом понимаются пригодные для получения энергии твердые, жидкие и газообразные вещества, получаемые из растительного или животного сырья либо иных биологических источников (например, органических промышленных отходов).