Одна из основных статей расхода семейного бюджета – оплата коммунального отопления или приобретение горючего для обогрева дома. Каждый разумный хозяин наверняка задумывается о реальных и эффективных способах снижения этих затрат. А ведь сократить их можно буквально до минимума, используя альтернативные энергетические источники. Что они представляют собой и как используются? Согласитесь, это стоит узнать.
Все о том, как устроить альтернативное отопление частного дома, вы узнаете из представленной нами статьи. С нашей помощью вы без труда определитесь с наиболее подходящим для вас вариантом. Подробное описание принципов действия схем “зеленой энергетики” предоставит возможность решить, каким технологическим способом лучше воспользоваться для получения тепла.
В статье детально описаны виды источников бесплатной энергии, приведены методы генерации тепла для применения в быту. В помощь самостоятельным домашним мастерам и рачительным собственникам загородных владений прилагаются фото-подборки, схемы и весьма полезные видео-инструкции.
Плюсы и минусы альтернативной энергетики
От традиционных источников тепла, многие годы используемых для отопления, можно отказаться. Как это ни удивительно, но вполне реально. Многие ярые противники утверждают о невозможности заменить природные ресурсы экологически чистыми аналогами.
Альтернативой становится энергия солнца, сила ветра, тепло, скрытое в недрах земли, отходы производства и жизнедеятельности человека. Такие варианты актуальны в современном мире, учитывая общую загрязненность окружающей среды.
Альтернативные источники способны обеспечить загородный дом электричеством и тепловой энергией
Еще одно существенное преимущество – ощутимая экономия при использовании экологических источников самопроизвольно возобновляемой энергии. На первый взгляд кажется, что это неоправданно дорого и вряд ли окупится.
Детальнее разобравшись с особенностями каждого способа, можно увидеть, что эко проект окупается через 4-7 лет, а далее остаются лишь текущие расходы на поддержание используемых механизмов в рабочем состоянии.
Возможность полноценной замены привычного топлива альтернативным доказана не одним реальным примером. Домовладельцы в разных странах мира прибегают к экологическим вариантам отопления. У нас – лишь единицы решаются кардинально сменить привычное топливо, дорожающее с каждым годом.
Галерея изображенийВоздух, относящийся к одним из активно востребованных источников альтернативной энергии, привлекает неисчерпаемыми запасамиКолоссальное количество энергии можно извлечь из недр земли, расположив приемную часть теплового насоса в грунтеБезграничными запасами зеленой энергии обладают грунтовые воды, для использования которых бурят скважины, и воды открытых водоемовВ отличие от тепловых насосов ветрогенераторы вырабатывают электроэнергию, а не перерабатывают природные тепловые ресурсы в тепловую энергиюУстановки, перерабатывающие навоз и бытовые отходы в биогаз, позволяют решить проблему утилизации и получить бесплатное газообразное топливоНебольшая электростанция, состоящая из солнечных батарей, послужит источником для работы бытовой техники и зарядки мобильных устройствСолнечные коллекторы с водой, воздухом или антифризом в качестве теплоносителя обеспечат им отопительные системы загородных домовСооружения, вырабатывающие альтернативную энергию, чаще всего используются в комплексе или служат дополнением к традиционным вариантам получения электроэнергии и теплаВнешний блок теплового насоса воздух-водаВнешняя часть теплового насоса земля-водаТеплоприемник теплового насоса вода-воздухВырабатывающие электроэнергию ветрогенераторыУстановка для получения биогаза из навозаМини электростанция на крыше загородного домаСолнечный коллектор — поставщик контуров отопленияКомплексное использование эко источников
Основная проблема применения эко топлива – значительные капиталовложения на начальном этапе. Ведь сначала нужно детально просчитать количество необходимой энергии для определенного дома или коттеджа. Затем выяснить, какой тип эко ресурсов наиболее выгодный в конкретной местности.
Далее предстоит составить план расположения оборудования, генерирующего энергию, купить все необходимое и установить.
Если всеми этими вопросами будут заниматься соответствующие специалисты, то конечная стоимость эко отопления будет очень высокой. Чтобы сэкономить, можно попытаться обойтись своими силами.
Для этого предстоит с головой погрузиться в тему альтернативных источников энергии, чтобы отказаться от привлечения посторонней помощи. В этом случае стоимость проекта окажется в разы дешевле.
Именно второй вариант выбирают многие хозяева частных домов. Их практика доказывает, что стать энергонезависимыми вполне реально. Можно полностью или частично заменить традиционное топливо – все зависит от размеров домовладения, финансовых возможностей на начальном этапе, выбранного варианта отопления.
Сферу применения “зеленой энергии” продемонстрирует фото-подборка:
Галерея изображенийЭнергия, вырабатываемая тепловыми насосами, используется в отопительных системах, реже в контурах ГВСТепловые насосы производят подготовку теплоносителей всех типов для паровых, воздушных и водяных отопительных системГолубое топливо, получаемое в результате действия установок по переработке навоза и бытовых отходов, обеспечит газом котлы и газовые плитыЭлектроэнергия, поставляемая солнечными батареями и ветрогенераторами, потребуется в работе бытовой техникиИспользование энергии тепловых насосовВнутренний блок теплового насосаПрименение биотоплива на практикеСолнечные батареи в мини электростанции
Виды возобновляемых источников для отопления
Для обогрева дома можно успешно использовать энергию ветра, солнца, земли. А также биотопливо. Разберем детальнее, как именно это сделать и что для этого потребуется.
Вид #1 – сила ветра
Весьма успешно в качестве альтернативного источника для отопления загородного дома можно использовать энергию ветра. Этот ресурс невозможно исчерпать. Он имеет свойство возобновляться. Чтобы использовать силу ветра, потребуется специальное приспособление, называемое ветряк.
Принцип использования энергии ветра
Для преобразования силы ветра в альтернативный источник отопления потребуется ветрогенератор. Они бывают вертикальными и горизонтальными в зависимости от оси вращения. Существует много производителей, предлагающих свои модели клиентам.
Ветроэнергетические установки бывают с горизонтальной и вертикальной осью вращения. Большая производительность у горизонтально ориентированных
Стоимость зависит от материала, размера самой установки и мощности. Также можно соорудить ветряной генератор своими силами, используя подручные материалы.
Любой ветряк состоит из таких составляющих:
- лопастей;
- мачты;
- флюгера, чтобы улавливать направление ветра;
- генератора;
- контроллера;
- аккумуляторных батарей;
- инвертора.
Принцип работы ветроэнергетической установки основан на силе ветра, вращающего лопасти ветряка. Лопасти, закрепленные на мачте, находятся высоко над землей. Чем выше, тем выше производительность. Так, для снабжения одного дома достаточно высоты 25 м.
Вращающиеся лопасти приводят в движение ротор генератора. Он начинает вырабатывать трехфазный переменный ток, требующий дальнейшего изменения. Этот ток поступает к контроллеру, где преобразуется в постоянный. Он используется для зарядки аккумуляторных батарей.
Пройдя через батареи, ток выравнивается и поступает на инвертор, где происходит его преобразование в однофазный переменный ток частотой 50 Гц и напряжением 220 Вольт. Теперь его можно использовать для бытовых нужд, в системе электрического отопления.
Галерея изображенийВ стандартной схеме ветряка присутствует ротор с лопастями, генератор и редуктор. Для установки необходима высокая мачта и аккумулятор для сбора полученной энергииПо расположению оси вращения ветряки подразделяются на горизонтальные и вертикальные. У горизонтальных вариантов с противоположной стороны крепится «хвост»Ветряной генератор с вертикальным расположением оси вращения отлично работает при любом направлении и силе ветра, но требует более мощной и устойчивой конструкции мачтыИспользуя двигатели от ненужной беспроводной техники и практически бесплатные подручные средства, можно сделать эффективную самодельную электростанциюТиповое устройство и стандарты конструкции ветрякаВетрогенератор с горизонтальной осью вращенияВетрогенератор с вертикальной осью вращенияГенератор для сборки самодельного ветряного генератора
Особенности расположения ветряков
Ветряные установки способны работать при определенных условиях. Во-первых, ветрогенератор – довольно объемное сооружение, требующее внушительной площади для устройства. Маленький прибор не способен удовлетворить потребности в энергии.
Его высота должна превышать минимум на 10 м окружающие дома, деревья и прочие строения, а линии электропередач и прочие объекты должны находится в 100 м от ветряка. Это требование не всегда выполнимо – не все владельцы частных домов имеют приусадебные участки достаточной площади.
Ветряки лучше всего располагать на возвышенности, холме, подальше от деревьев и зданий – минимум в 100 метрах
Во-вторых, хорошо, когда рассматриваемая местность обладает хорошим ветропотенциалом – возвышенность или степная зона. Для запуска генератора потребуется скорость ветра от 2 м/с.
Многие модели ветряных систем, предназначенные для использования частными домохозяйствами, способны полностью покрыть потребности в электроэнергии.
Так, ветряк мощностью 1,5 кВт может в месяц генерировать, в зависимости от времени года, 100-200 кВт час. Если высоту мачты увеличить, то производительность станет больше в 2 раза.
Но это потребует дополнительных затрат на монтаж и расходные материалы. Срок службы ветряных электростанций составляет в среднем 20 лет.
Также у нас на сайте есть другие материалы по устройству, разновидностям ветрогенератора, расчету и изготовлению своими руками, и по установке.
Предлагаем вам ознакомиться с ними:
Как сэкономить на внедрении “зеленой энергетики”?
Проанализировав финансовую составляющую альтернативных видов отопления, можно прийти к неутешительному выводу – потребуются значительные средства на первоначальном этапе.
Вот спустя 3-7 лет, в зависимости от выбранного способа отопления, станет заметна существенная экономия благодаря энергонезависимой системе.
Выгодно и удобно использовать комбинированные источник альтернативного отопления. Для этого можно подобрать наиболее оптимальную комбинацию для своего дома
Сэкономить на использовании и установке альтернативных установок для выработки тепла можно. Многие домашние мастера с большим энтузиазмом подходят к созданию своими руками аналогов фабричным приборам преобразования альтернативной энергии.
Так, достаточно просто и недорого можно собрать гелиоустановку из шланга, которая послужит дополнительным источником нагрева воды.
Успешно собираются в домашних условиях небольшие ветряки из подручных средств. Также начитанные фермеры, проживающие в сельской местности, сооружают установки по преобразованию биологических отходов растительного и животного происхождения в биогаз.
Самодельные ветрогенераторы вполне работоспособны. Но для их сборки потребуется произвести предварительные расчеты, приобрести расходные материалы, потратить свое время
В дальнейшем он используется для потребностей хозяйства. В зависимости от размера резервуара для сбраживания отходов и площади частного дома, возможно полностью обеспечить хозяйство биогазом для удовлетворения всех нужд.
Выводы и полезное видео по теме
Видео о комбинировании альтернативных источников для получения электричества в небольшом загородном доме:
Ролик об изготовлении ветрогенератора своими руками поможет легко разобраться в принципах устройства:
Небольшое видео об использовании теплового насоса:
Видео ролик о получении биогаза:
Отказаться от традиционных источников отопления вполне реально. Для этого нужно внимательно подобрать альтернативу или скомбинировать несколько, исходя из особенностей местности, площади своего загородного дома и придомовой территории.
Энергия солнца, земли, сила ветра, утилизация бытовых отходов растительного и животного происхождения вполне способны стать достойной заменой газу, углю, дровам и платному электричеству.
Вы используете один из альтернативных источников энергии для домашних целей? Поделитесь, в какую сумму вам обошлась сборка установки и как быстро она окупилась.
Или может кто-то из ваших знакомых обустроил свой загородный дом на возобновляемых источниках? Использовав систему солнечных батарей или тепловой насос в качестве независимого источника для получения тепла, ГВС и электроэнергии?
Расскажите об этом опыте в комментариях под статьей – наглядный пример будет полезен домовладельцам, все еще сомневающимся в реальности альтернативной энергетики.
Содержаниескрыть
Представлены сравнительные экологические характеристики энергетических установок различного типа. Показаны преимущества нетрадиционных энергетических установок. Указаны стоимости зарубежных и отечественных солнечных водонагревательных и фотоэлектрических установок и их потенциальные потребители в Приморском крае.
В сельской местности России инженерные системы централизованного теплоснабжения охватывают только около 8% домов. При централизованном теплоснабжении теплоноситель поступает в систему отопления и горячего водоснабжения от котельных иногда удаленных от потребителей на десятки километров, что приводит к большим потерям производимой теплоты (до 50%) [1]. Анализ зарубежных концепций теплоснабжения показал, что в большинстве европейских стран от централизованного отопления отказались 30…40 лет назад. Теплоснабжение зданий не только в сельской местности, но и в городах, обеспечивается автономными котельными на одно или группу зданий с короткими теплотрассами. Ориентировочная мощность тепловых потерь зданий индивидуальной застройки в России составляет 0,143 кВт на квадратный метр общей площади. Таким образом, для среднего коттеджа требуемая мощность теплоисточника достигает 50…100 кВт тепловой мощности.
Следует отметить, что качество теплоизоляции наших домов уступает зарубежным. Так, удельный расход тепловой энергии финскими домами, по данным [2], составляет 45…50 кВт.ч/(м3.год). В России, в этих же условиях (Выборг, Петрозаводск), энергопотребление составляет 80…120 кВт.ч/(м3.год).
В настоящее время АО «Сибтепломаш» (г. Братск) готовит к выпуску серию автоматизированных универсальных мини-котельных (табл. 1) для отопления коттеджей. Рабочее давление теплоносителя — 0,4 МПа, температура 70…95оС.
Таблица 1
Основные технические данные мини-котельной
| Типоразмер котла | Производи-тельность, кВт | Отапливаемый объем, м3 | Габариты котла, мм | ||
| длина | Ширина | высота | |||
| КЧМ-2М — 5 | 29,5 | 675 | 540 | 475 | 1070 |
| КЧМ-2М — 6 | 36,0 | 830 | 650 | 475 | 1070 |
| КЧМ-2М — 7 | 42,5 | 1000 | 760 | 475 | 1070 |
| КЧМ-2М — 8 | 49,0 | 1200 | 870 | 475 | 1070 |
Цена теплового центра мощностью 50 кВт производства Финляндии составляет 23 тыс. долл. США. С учетом доставки в Россию, привязки к проекту, монтажа и наладки эта сумма достигает 38…43 тыс. долл. США.
Переход на децентрализованные системы теплоснабжения открывает новые перспективы перед использованием нетрадиционных возобновляемых источников энергии. Преимуществом нетрадиционных энергетических установок является их экологичность. Сравнение различных типов энергетических установок, по данным [3, 17], представлено в таблице 2.
В последнее время во всем мире большое внимание уделяется охране окружающей среды. В декабре 1997 г. Россия подписала «Киотский протокол» и взяла на себя обязательства по сокращению выбросов СО2 и других парниковых газов.
Основную долю электрической и тепловой энергии в России, да и во всем мире производят угольные ТЭС, дающие наибольшее количество вредных выбросов (табл. 3).
С другой стороны, по данным Мирового энергетического совета (МИРЭС), запасов нефти, угля и газа, при нынешнем уровне потребления, хватит, соответственно на 40, 250 и 60 лет [5]. Недостаточные электрофикация и механизация личных подсобных хозяйств (процессов кормоприготовления, обработки участков, отопления жилых и производственных помещений, подогрева воды, приготовления пищи и т.п.) обуславливают большие затраты труда сельской семьи на эти нужды. Такие затраты в 2,5 раза превышают затраты труда в общественном секторе сельскохозяйственного производства [6]. В среднем затраты труда одной семьи на ведение личного подсобного хозяйства составляют 5,4 ч. Затраты времени только на обслуживание источников теплоты на газе и жидком топливе составляют 0,1…0,3 ч., твердом топливе — 1,5…2 ч. [7].
Таблица 2
Сопоставительные эколого-экономические показатели энергетического производства
| Показатель | Угольная ГЭС | Газомазутная ГЭС | ГЭС | АЭС | Нетрадиционные источники энергии | |||
| солнечная | ветровая | геотермальная | биомасса | |||||
| 1. Объем вредных выбросов в атмосферу, кг/(МВт.ч) | 20…25 | 2…15 | — | — | — | — | менее1 | 3…10 |
| 2. Потребление свежей воды, м3/(МВт.ч) | 40…60 | 25…35 | — | 70… 90 | — | — | — | 20 |
| 3. Сброс загрязненных сточных вод, м3/(МВт.ч) | 0,5 | 0,2 | — | до 0,5 | 0,02 | 0,01 | 0,1 | 0,2 |
| 4. Объем твердых отходов, кг/(МВт.ч) | 200… 500 | 0,2 | — | 0,2 | — | — | — | 0,2 |
| 5. Изъятие земель, га/(МВт.ч) | 1,5 | 0,5… 0,8 | 100 | 2,0 | 2…3 | 1…10 | 0,2 | 0,2… 0,3 |
| 6. Затраты на охрану природы, руб./кВт установленной мощности | 70… 160 | 10…80 | 1,5 | 400 | — | 1,0 | 0,5… 1,0 | 15…20 |
| 7. Прогнозируемое увеличение себестоимости, 1 кВт.ч электроэнергии под влиянием природоохранных затрат, % | 20…30 | 8…25 | 1,0 | 15… 40 | 1,0 | 1…3 | 3…10 | — |
| 8. Количество сбрасываемой с охлаждающей водой теплоты, ГДж/(МВт.ч) | ~7500 | ~ 4500 | — | 7300 | — | — | — | 1500 |
| 9. Стоимость энергии, долл./(кВт.ч ) | 0,02… 0,04 | 0,025 | — | 0,1 | 1,0 … 2,0 | 0,05… 0,1 | — | 0,01 |
| 10. Удельные капитальные вложения, долл./кВтФЭС Солнечная ТЭС (LUZ) | 1000… 1500 | 1000… 1500 | 1500 | 2000 | 1500 | 2000 | — |
Основную долю электрической и тепловой энергии в России, да и во всем мире производят угольные ТЭС, дающие наибольшее количество вредных выбросов (табл. 3).
С другой стороны, по данным Мирового энергетического совета (МИРЭС), запасов нефти, угля и газа, при нынешнем уровне потребления, хватит, соответственно на 40, 250 и 60 лет [5]. Недостаточные электрофикация и механизация личных подсобных хозяйств (процессов кормоприготовления, обработки участков, отопления жилых и производственных помещений, подогрева воды, приготовления пищи и т.п.) обуславливают большие затраты труда сельской семьи на эти нужды. Такие затраты в 2,5 раза превышают затраты труда в общественном секторе сельскохозяйственного производства [6]. В среднем затраты труда одной семьи на ведение личного подсобного хозяйства составляют 5,4 ч. Затраты времени только на обслуживание источников теплоты на газе и жидком топливе составляют 0,1…0,3 ч., твердом топливе — 1,5…2 ч. [7].
Перечисленные причины, а также тенденция к повышению стоимости органического топлива и тарифов на электрическую и тепловую энергию, приводят к более широкому использованию возобновляемых источников энергии. Использование солнечной энергии для горячего водоснабжения в Европе выросло с начала 80-х годов на 18% [8]. Сейчас площадь остекленных коллекторов для нагрева воды составляет 23 млн. м2, а неостекленных для подогрева воды в бассейнах — 5 млн.м2. Стоимость самых простых солнечных установок горячего водоснабжения (термосифонных) во Франции составляет 8…10 тыс. франков, тогда как электроустановок той же тепловой мощности — 4…5 тыс. франков. В среднем, стоимость солнечных металлических плоских коллекторов для получения тепловой энергии составляет 350…1000 долл./м2 (включая затраты на монтаж). Ожидается, что к 2020 г. их стоимость снизится до 50…400 долл./м2 [9].
Таблица 3
Вредные выбросы при производстве энергии на традиционных ТЭС [4]
|
Вид вырабатываемой энергии |
Вредные выбросы |
|||||
|
SO2 , т |
NOх , т |
CO2 , т |
Зола, шлак, т |
Тепловое заг- рязнение, МДж |
Потребление кислорода, т |
|
| 1. Электрическая энергия (на 1000 МВт.ч) |
31,8 |
3,0 |
870,0 |
73,0 |
(6…8)×106 |
633,0 |
| 2. Тепловая энергия (на 1000 Гкал) |
18,0 |
1,7 |
492 |
41 |
(3…4)×106 |
358,0 |
Американской компанией Heliodyne, Inc. выпускается ряд коллекторов Gobi площадью 2,24, 3,00 и 3,74 м2 при стоимости 388, 519 и 647 долл. США соответственно (данные 1998 г.). Удельная стоимость собственно коллекторов 173 долл./м2. Этой же компанией выпускаются и солнечные водонагревательные установки одноконтурные (летний вариант) и двухконтурные, которые могут работать круглый год. В комплект установки входит 1 коллектор Gobi 308 площадью 3 м2, бак-аккумулятор емкостью 240 л, насос, система контроля и управления. Стоимость одноконтурной установки — 1096 долл., двухконтурной — 1689 долл. Удельная стоимость 365,3 долл./м2 и 563 долл./м2 соответственно.
Кроме небольших установок, обеспечивающих потребности в горячей воде отдельных коттеджей, в США разработан и смонтирован ряд крупных установок (табл.4).
Таблица 4
Солнечные водонагревательные установки большой тепловой мощности
| Местоположение | Год запуска | Общее теплопотребление здания, Гкал(МДж) | Теплопроизводи-тельность солнечной установки, Гкал(МДж) | Площадь солнечной установки, м2 | Стоимость (с учетом монтажа), долл. США | Удельная стоимость, долл./м2 |
| State Transportation Building (Boston MA) | 1982 | 205(862·103) | 171(0,7·106) | 371,6 | 250000 | 672 |
| University, California, Los Angeles | 1984 | 3273(13,7·106) | 1964(8,2·106) | 2267 | 940800 | 415 |
| Saint Rose Hospital,Texas | 1990 | 378(1,58·106) | 302(1,27·106) | 465 | 145000 | 311,8 |
| The Greenview Condominium Honolulu,Hawaii | 1994 | 322(1,35·106) | 209(0,876·106) | 223 | 156000 | 699,5 |
По разработкам лаборатории нетрадиционной энергетики ИПМТ ДВО РАН [10, 11, 12] в г. Уссурийске налажен серийный выпуск солнечных водонагревательных установок. Стоимость солнечного коллектора КС-3, площадью 3 м2 составляет (в ценах на 1.10.1999 г.) 12357 руб. Стоимость солнечной водонагревательной установки площадью 24 м2с баком-аккумулятором емкостью 2 м3 составляет 180000 руб. Сравнение с данными табл.4 показывает целесообразность развития производства солнечных водонагревательных установок на отечественных предприятиях.
Решение проблемы обеспечения потребителей горячей водой заданной температуры от гелиосистемы в условиях неравномерного поступления солнечной энергии возможно путем включения в схему дублирующего источника энергии, например, мини-котельной.
Удельный расход условного топлива в мелких котельных [10] превышает 71 кг у.т./ГДж при удельном теплопотреблении, в среднем по Дальневосточному региону, — 58,5 ГДж/(чел.год) и потреблении электроэнергии — 1570 кВт.ч/(чел.год).
Производство теплоты солнечной водонагревательной установкой в Приморском крае может достигать 3,5 ГДж/(м2·год). Таким образом, каждый квадратный метр солнечной водонагревательной установки может экономить в год до 200…250 кг у.т.
В общем случае, экономию органического топлива за счет использования солнечной энергии в (кг/год) можно рассчитать по выражению
где Q — суммарное количество теплоты, выработанное солнечной водонагревательной установкой за год, ГДж/год; hзам— КПД замещаемого источника теплоты; Qн — низшая теплота сгорания органического топлива, кДж/кг.
Потенциал потребителей солнечных водонагревательных установок в Приморском крае довольно высок. В крае насчитывается (по данным на 1.12.1999 г.) 140816 индивидуальных домов, 153033 дачных участков и 2525 фермерских хозяйств.
Для обеспечения горячей водой индивидуальной семьи достаточно СВНУ площадью 4…6 м2 и бак-аккумулятор емкостью 300 л; дачного участка — 2 м2; фермерского хозяйства — 15…25 м2 и бак- Суммарная потребность Приморского края в солнечных коллекторах может составить до 1 млн.м2. При этом может быть обеспечена экономия органического топлива в объеме 71000 т у.т., снижение выброса вредных веществ. Кроме этого, улучшаются социально-бытовые условия жизни населения и экономятся непроизводительные затраты труда на отопление и горячее водоснабжение.
В настоящее время электроснабжение автономных потребителей за счет фотоэлектрического преобразования солнечной энергии используется слабо и, в основном, как маломощные источники для электронной аппаратуры. Считается [15], что электроснабжение за счет солнечной энергии экономически целесообразно при суточном энергопотреблении до 4 кВт.ч. Расчеты показывают, что, в зависимости от состава семьи, времени года, наличия домашних электроприборов расход электроэнергии составляет от 0,5 до 4 кВт.ч/сут.
Освоенные отечественной промышленностью солнечные фотоэлектрические модули позволяют получить с 1 м2 при КПД = 12% до 120 кВт.ч электроэнергии в год.
Таким образом, площадь солнечных фотоэлектрических модулей для обеспечения потребностей средней семьи составит от 1,5 до 12 м2. При стоимости 10 долл. США за 1 Вт установленной мощности стоимость фотоэлектрической станции составит 2000…16000 долл. США в ценах 1999 г.
Потенциальные потребности в фотоэлектрических станциях для обеспечения электроэнергией фермерских хозяйств, индивидуальных застройщиков и дачных участков (из расчета 4 кВт.ч/сут.) могут достигнуть 35000…50000 кВт.
В США и Германии существуют и проводятся в жизнь государственные программы по использованию фотоэлектрических станций для электроснабжения автономных объектов («миллион» и «сто тысяч солнечных крыш», соответственно).
Приморский край относится к благоприятным районам России по потенциальным ресурсам солнечной энергии. Практические ресурсы солнечной энергии с учетом экологических и других ограничений составляют: при получении только тепловой энергии — 16,0 млн.кВт электрической энергии — 4,9 млн.кВт [16], в то время как установленная электрическая мощность оборудования электростанций в крае по данным [18] составляет 2,7 млн.кВт. Таким образом, мощность электростанций и ресурс солнечной энергии при получении электрической величины одного порядка.
Широкое внедрение нетрадиционной энергетики в России сдерживается дороговизной и большой материалоемкостью оборудования, а также неустойчивостью внутриполитического и экономического положения. Существующее законодательство не создает стимулов для производителей и пользователей возобновляемых источников энергии. Привлечь внимание к нетрадиционным видам энергии может сеть демонстрационных установок различного назначения, а также постоянное повышение стоимости органического топлива и тарифов на электрическую и тепловую энергию, что приводит к росту конкурентоспособности возобновляемых источников энергии.
- Поляков В.А. Автономное теплоснабжение // Энергетическое строительство, № 10, 1994, с. 11-14.
- Никкинен Рейо Энергетическое сравнение систем централизованного теплоснабжения России и Финляндии // Теплоэнергетика, 1999, № 4, с. 75-78.
- Перспективы развития альтернативной энергетики и ее воздействие на окружающую среду / В.В.Алексеев, Н.А.Рустамов, К.В.Чекарев, Л.А.Ковешников. М.: МГУ им. М.В. Ломоносова, 1999, с. 152.
- Благородов В.Н. Проблемы и перспективы использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии // Энергетик, 1999, № 10, с. 16-18.
- Долгов В.Н. Перспективы создания подземных атомных электростанций на базе корабельных технологий // Судостроение, № 5, 1999, с. 32-36.
- Стребков Д.С., Тихомиров А.В. Задачи энергообеспечения и энергосбережения в сельскохозяйственном производстве в условиях многоукладной экономики // Энергетическое строительство, № 8, 1994, с. 20-25.
- Братенков В.Н., Хаванов П.А., Вэскер Л.Я. Теплоснабжение малых населенных пунктов. М.: Стройиздат, 1988, 223с.
- Chauffe eau et piscines tirent le marche du sobairethermu // Usine non , 1998, № 2638, p 74-76.
- Solar energy utilization on the verge of market introduction — facts and figures / Rasch W., Sanchez F., Winter C.-J // 15th Congr. World Energy Counc., Madrid, Sept. 20-25, 1992. Div. 3. Pt.1-(Madrid)- P. 279-300.
- А.С. 1814003. Солнечный водонагреватель / Ильин А.К., Ковалев О.П., Волков А.В. Бюлл. № 17. 1993.
- Патент 2037107. Солнечный жидкостный нагреватель / Ильин А.К., Ковалев О.П., Лощенков В.В. Бюлл. № 16, 1995.
- Патент № 2086864. Солнечная водонагревательная установка / Ильин А.К., Ковалев О.П., Лощенков В.В. Бюлл. № 22, 1997.
- Апполонов Ю.Е., Миклашевич И.В. О комплексном использовании нетрадиционных возобновляемых источников энергии // Энергетическое строительство, № 1, 1994. С. 15-18.
- Смирнов П.Н., Наседкин С.П. К оценке экономической эффективности солнечных установок горячего водоснабжения // Технология судостроения, 1991, № 5. С. 86-88.
- Солнечные фотоэлектрические системы // Возобновляемая энергия, 1997, № 1, с. 15-17.
- Ильин А.К., Ковалев О.П. Нетрадиционная энергетика в Приморском крае: ресурсы и технические возможности. Владивосток: ДВО РАН, 1994. 40 с.
- Reality check on renewables // ECOal, 1999. № 29, p 4-5.
- Башаров Ю.Д., Штым А.М., Манякин Ю.И. Обоснование и выбор направления совершенствования сжигания твердого топлива на станциях АО «Дальэнерго» // Материалы 35 научно-технической конференции. ч.2. Владивосток: ДВГТУ, 1995. С. 51-53.
Эта статья прочитана 346 раз(а)!
Продолжить чтение
- Система с вакуумным коллектором и баком с теплообменником Suntask WAC-EСистема с вакуумным коллектором и баком с теплообменником Suntask WAC-E Мы отказались от продаж таких систем из-за их невысокой надежности. Такие системы пользовались спросом из-за невысокой цены, но конструкция с водой внутри трубок показала свою ненадежность. Через несколько лет появляется…
- Установка солнечных коллекторовПодготовка к работе и монтаж солнечных коллекторов Требования к расположению коллектора На месте эксплуатации коллекторы устанавливаются так, чтобы их остекление было направлено на юг с возможными отклонениями на восток до 20o, а на запад – до 30o. Превышение допускаемых отклонений…
- Солнечные коллекторы: комплекты для установки на крышеСистема с вакуумными коллекторами для установки на крыше дома Двухконтурная система c принудительной циркуляцией. В комплект входят: коллектор с вакуумными трубками, бак для хранения воды, контроллер, циркуляционный насос, температурные датчики, расширительный бачок, манометр, предохранительный клапан. Принцип работы: Коллектор поглощает солнечное…
- Плоские солнечные коллекторы и системы для нагрева воды и воздухаПлоские солнечные коллекторы Отличительной особенностью плоских солнечных коллекторов является большая площадь застекления и абсорбера, что обеспечивает эффективное использования солнечной энергии, попадающей на поверхность гелиоколлектора. Абсорбционная поверхность плоских солнечных коллекторов образована из высоко селективного покрытия, имеющего повышенную способность поглощения солнечного излучения.…
- Гелиоустановки горячего водоснабжения Гелиоустановки горячего водоснабжения: расчеты, контрукции солнечных коллекторов, экономическая и энергетическая целесообразность В. А. БУТУЗОВ, канд. техн. наук, ЗАО «Южно-русская энергетическая компания» (г. Краснодар); А. А. ЛЫЧАГИН, инж., Ковровский механический завод (г. Ковров) Краснодарский край — типичный южный регион России,…
- Тепловые насосы — типы и особенностиТепловые насосы Основная масса тех кто ищет дешевое отопление, хотят приблизится по стоимости ежемесячных платежей к магистральному газу. Немаловажно и минимальное обслуживание системы отопления. Конкурентов геотермальному тепловому насосу в этом отношении нет. Воздушные ТН, газгольдеры, салярка и т. п. дороже…
Когда запасы традиционных источников энергии, таких как нефть, газ и уголь, неумолимо уменьшаются и их стоимость достаточно высока, а использование приводит к образованию парникового эффекта на планете, все большее количество стран в своей энергетической политике, обращают свои взоры в сторону альтернативных источников энергии.
Что это такое
Альтернативные источники энергии – это экологически чистые, возобновляемые ресурсы, при преобразовании которых, человек получает электрическую и тепловую энергию, используемую для своих нужд.
К таким источникам относятся энергия ветра и солнца, воды рек и морей, тепло поверхности земли, а также биотопливо, получаемое из биологической массы животного и растительного происхождения.
Виды альтернативной энергетики
В зависимости от источника энергии, который в результате преобразования позволяет получать человеку электрическую и тепловую энергии, используемые в повседневной жизни, альтернативная энергетика классифицируется на несколько видов, определяющих способы ее генерации и типы установок служащих для этого.
Энергия солнца
Солнечная энергетика основана на преобразовании энергии солнца, в результате которого получается электрическая и тепловая энергии.
Получение электрической энергии основано на физических процессах, происходящих в полупроводниках под воздействием солнечных лучей, получение тепловой – на свойствах жидкостей и газов.
Для генерации электрической энергии комплектуются солнечные электростанции, основой которой служат солнечные батареи (панели), изготавливаемые на основе кристаллов кремния.
Основой тепловых установок — служат солнечные коллекторы, в которых энергия солнца преобразуется в тепловую энергию теплоносителя.
Мощность подобных установок зависит от количества и мощности отдельных устройств, входящих в состав тепловых и солнечных станций.
Энергия ветра
Ветровая энергетика основана на преобразовании кинетической энергии воздушных масс в электрическую энергию, используемую потребителями.
Основой ветровых установок служит ветровой генератор. Ветровые генераторы различаются по техническим параметрам, габаритным размерам и конструкции: с горизонтальной и вертикальной осью вращения, различным типом и количеством лопастей, а также по месту их расположения (наземное, морское и т.д.).
Сила воды
Гидроэнергетика основана на преобразовании кинетической энергии водных масс в электрическую энергию, которая также используемую человеком в своих целях.
К объектам данного вида относятся гидроэлектростанции различной мощности, устанавливаемых на реках и иных водных объектах. В таких установках, под воздействием естественного течения воды, или путем создания плотины, вода воздействует на лопасти турбины вырабатывающей электрический ток. Гидротурбина, является основой гидроэлектростанций.
Еще один способ получения электрической энергии путем преобразования энергии воды – это использование энергии приливов, посредством строительства приливных станций. Работа таких установок основана на использовании кинетической энергии морской воды в период приливов и отливов, происходящих в морях и океанах под воздействием объектов солнечной системы.
Тепло земли
Геотермальная энергетика, основана на преобразовании тепла, излучаемого поверхностью земли, как в местах выброса геотермальных вод (сейсмически опасные территории), так и в иных регионах нашей планеты.
Для использования геотермальных вод используются специальные установки, посредством которых внутреннее тепло земли преобразуется в тепловую и электрическую энергии.
Использования теплового насоса позволяет получать тепло из поверхности земли, вне зависимости от места его расположения. Его работа основана на свойствах жидкостей и газов, а также законах термодинамики.
Тепловые насосы различаются по мощности и своей конструкции, зависящей от первичного источника энергии, определяющей их тип, это системы: «грунт-вода» и «вода-вода», «воздух-вода» и «грунт-воздух», «вода-воздух» и «воздух-воздух», «фреон-вода» и «фреон-воздух».
Биотопливо
Виды биотоплива различаются по способам его получения, его агрегатному состоянию (жидкое, твердое, газообразное) и видам использования. Объединяющим все виды биотоплива показателем, служит то, что основой для их производства служат органические продукты, посредством переработки которых получается электрическая и тепловая энергии.
Твердые виды биотоплива — это дрова, топливные брикеты или пеллеты, газообразные – это биогаз и биоводород, а жидкие – биоэтанол, биометанол, биобутанол, диметиловый эфир и биодизель.
Плюсы и минусы использования
Как у каждого конкретного источника энергии, вне зависимости от того, к какому типу он относится, традиционному или альтернативному, свойственны относящееся именно к нему достоинства и недостатки использования.
Кроме этого, в каждой группе энергоресурсов свойственны общие плюсы и минусы. Для альтернативных источников, к таковым относятся:
- Плюсами использования являются:
- Возобновляемость альтернативных источников энергии;
- Экологическая безопасность;
- Доступность и возможность использования в широком спектре применения;
- Низкая себестоимость энергии, получаемой в результате преобразования.
- Минусы использования:
- Высокая стоимость оборудования и значительные материальные затраты на этапах строительства и монтажа;
- Низкий КПД установок;
- Зависимость от внешних факторов, как-то: погодные условия, сила ветра и т.д.;
- Относительно не большая установленная мощность генерирующих установок, за исключением гидроэлектростанций.
Альтернативные источники энергии в России
В нашей стране, как и во многих технически развитых странах мира, использованию альтернативных источников энергии уделяется особое внимание. Это обусловлено большими территориями, на которых и в настоящее время нет централизованных источников энергии, а также общемировой тенденцией, связанной с борьбой за экологию планеты и экономией традиционных видов топлива.
В разных регионах страны получили развитие разные виды альтернативной энергетики. Это связано с географическим положением и возможностью использования того или иного первичного источника получения энергии.
Солнечная энергетика
Солнечные электростанции в настоящее время, получают все большее распространение среди различных слоев населения, как альтернативный или резервный источник электрической и тепловой энергии.
В промышленных масштабах, данный вид энергетики, также присутствует в нашей стране.
Общая установленная мощность солнечных электростанций превышает 400,0 МВт, из них наиболее крупными являются:
- Орская им. А. А. Влазнева, установленной мощностью 40,0 МВт в Оренбургской области;
- Бурибаевская, мощностью 20,0 МВт и Бугульчанская, мощностью 15,0 МВт, в Республике Башкортостан;
- На полуострове Крым функционирует более десяти солнечных электростанций мощностью 20,0 МВт каждая.
На стадии разработки проектной документации и различных этапах строительства, находятся более 50 объектов солнечной генерации, расположенных в различных регионах, от Дальнего Востока и Сибири, до центральных и южных областей нашей страны.
Общая мощность проектируемых и строящихся объектов составляет более 850,0 МВт.
Ветровая энергетика
Ветровые энергетические установки, работающие для получения электрической энергии в промышленных масштабах, также существуют на территории нашей страны, хотя их доля, в общей мощности энергетической системы, значительно ниже, чем солнечных электростанций.
Общая установленная мощность ветровых генераторов составляет немногим больше 100,0 МВт, из них наиболее мощные, это:
- Зеленоградская ветровая установка, мощностью 5,1 МВт, расположенная в Калининградской области;
- Останинская (25,0 МВт), Тарханкутская (22,0 МВт) и Сакская (20,0 МВт) – на полуострове Крым.
На стадии проектирования и строительства, находятся 22 ветровые энергетические установки, общей мощностью более 2500,0 МВт.
Гидроэнергетика
Этот вид альтернативной энергетики наиболее распространен на территории России. В настоящее время доля вырабатываемой электрической энергии ГЭС установленными на реках, в разных регионах страны, превышает 20,0 % от общей генерации всей энергосистемы РФ.
Суммарная установленная мощность гидроэлектростанций, на начало 2017 года, составляет 48085,94 МВт, а их количество – 191объект генерации, различной мощности и конструкции.
Энергию приливов также используют в нашей стране, для производства электрической энергии. В Мурманской области со второй половины ХХ века работает Кислогубская приливная электростанция, которая в 2007 году была реконструирована и в настоящее время, ее установленная мощность составляет 1,7 МВт.
В настоящее время ведется разработка экономического обоснования и проектной документации по строительству подобных станций в Охотском (Пенжинская и Тугурская ПЭС) и Белом (Мезенская) морях.
Геотермальная энергетика
Энергия недр нашей планеты, ее тепло, широко используется в ряде стран, где присутствует вулканическая деятельность. В нашей стране, этот вид энергетики, в силу ее особенностей, распространен на Дальнем Востоке.
В настоящее время успешно работает 5 геотермальных электрических станций установленной мощностью 80,1 МВт, три из которых расположены на Камчатке (Мутновская, Паужетская и Верхне-Мунтовская) и по одной на островах Кунашир (Менделеевская) и Итуруп (Океанская).
Использование биотоплива
Данный вид энергоресурсов не так широко распространен, как традиционные виды топлива или гидроэнергетика. Тем не менее, в связи с тем, что в нашей стране развита лесная и деревообрабатывающая промышленности и большие территории заняты выращиванием сельскохозяйственных культур, то и на этот вид энергетики обращается все большее внимание.
Последние годы построено большое количество заводов по переработке отходов древесины, из которых изготавливаются топливные брикеты и гранулы (пеллеты). Брикеты и пеллеты, в свою очередь, используются в качестве топлива для различного типа котлов в результате сжигания которых, вырабатывается тепловая и электрическая энергии.
Из отходов сельскохозяйственных культур производится биогаз и жидкое топливо для дизельных двигателей и установок, где они сжигается, в результате чего осуществляется производство тепловой и электрической энергий.
Данный вид топлива не получил широкого распространения в нашей стране, но тем не менее перспективы его развития, достаточно обширны и успешны.
Использование для частного дома
Использование альтернативных источников для отопления загородного дома или дачи, а также для его электроснабжения, может быть осуществлено достаточно успешно. В этом случае все зависит от региона проживания пользователя и места расположения объекта потребления энергии.
Способность вырабатывать электрический ток солнечными станциями и ветровыми установками зависит от активности солнца и скорости ветра в месте их размещения, а также прочих погодных явлений, характеризующих этот регион.
Устройство микро ГЭС возможно только при наличии вблизи объекта потребления реки или иного водоема, а геотермальной станции – при присутствии близко расположенных к поверхности земли геотермальных вод.
Биотопливо в виде дров и продуктов отходов деревопереработки, возможно в регионах страны богатых лесами, с развитой промышленностью данного направления.
Получение биогаза и жидкого топлива — доступно там, где большие территории отведены под выращивание сельскохозяйственных культур, что позволяет иметь большой запас биомассы, используемой для производства этих видов топлива.
Можно ли сделать своими руками в домашних условиях
При наличии свободного времени, желания, а также умения работать ручным инструментом, можно создать установки, с помощью которых использовать альтернативные источники для своих нужд, как в виде электрической, так и тепловой энергии.
Это касается всех выше перечисленных видов альтернативной энергетики, так для:
- Солнечных электростанций – можно самостоятельно изготовить солнечные батареи, используя фотоэлементы заводского производства, а также собрать контроллер заряда и инвертор, являющиеся элементами таких установок.
- Ветровых установок – также, как и для солнечных станций, электронные устройства (контроллер, инвертор) собираются достаточно просто с использованием существующих электрических схем и из элементов заводского производства. Самый важный элемент, ветрогенератор – можно изготовить из имеющихся запасных частей и материалов.
- Микро ГЭС – изготовить и смонтировать может каждый, если есть река или водоем, где можно соорудить плотину. Конструкция и вид гидротурбины, зависят от типа водоема и рельефа местности.
- Биогазовую установку – создать не составит труда любому сельскому жителю, условиями для этого будут – наличие необходимого количества биомассы и температура окружающего воздуха, позволяющая происходить процессу ее брожения.
Ухудшение экологии и истощение природных ресурсов заставляет задумываться о том, как получать электричество и тепло из возобновляемых источников.
В этой статье рассказываем, как работает альтернативная энергия и почему многие страны делают выбор в её пользу.
Что такое альтернативная энергия?
Энергия бывает возобновляемой (альтернативной) и невозобновляемой (традиционной).
Альтернативные источники энергии – это обычные природные явления, неисчерпаемые ресурсы, которые вырабатываются естественным образом. Такая энергия ещё называется регенеративной или «зелёной».
Ресурсы возобновляемой энергии
- Солнечный свет
- Водные потоки
- Ветер
- Приливы
- Биотопливо (топливо из растительного или животного сырья)
- Геотермальная теплота (недра Земли)
Альтернативные виды энергии
1. Солнечная энергия
Один из самых мощных видов альтернативных источников энергии. Чаще всего её преобразуют в электричество солнечными батареями. Всей планете на целый год хватит энергии, которую солнце посылает на Землю за день. Впрочем, от общего объёма годовая выработка электроэнергии на солнечных электростанциях не превышает 2%.
Основные недостатки – зависимость от погоды и времени суток. Для северных стран извлекать солнечную энергию невыгодно. Конструкции дорогие, за ними нужно «ухаживать» и вовремя утилизировать сами фотоэлементы, в которых содержатся ядовитые вещества (свинец, галлий, мышьяк). Для высокой выработки необходимы огромные площади.
Солнечное электричество распространено там, где оно дешевле обычного: отдалённые обитаемые острова и фермерские участки, космические и морские станции. В тёплых странах с высокими тарифами на электроэнергию, оно может покрывать нужны обычного дома. Например, в Израиле 80% воды нагревается солнечной энергией.
Батареи также устанавливают на беспилотные автомобили, самолёты, дирижабли, поезда Hyperloop.
2. Ветроэнергетика
Запасов энергии ветра в 100 раз больше запасов энергии всех рек на планете. Ветровые станции помогают преобразовывать ветер в электрическую, тепловую и механическую энергию. Главное оборудование – ветрогенераторы (для образования электричества) и ветровые мельницы (для механической энергии).
Этот вид возобновляемой энергии хорошо развит – особенно в Дании, Португалии, Испании, Ирландии и Германии. К началу 2016 года мощность всех ветрогенераторов обогнала суммарную установленную мощность атомной энергетики.
Недостаток в том, что её нельзя контролировать (сила ветра непостоянна). Ещё ветроустановки могут вызывать радиопомехи и влиять на климат, потому что забирают часть кинетической энергии ветра – правда, учёные пока не знают хорошо это или плохо.
3. Гидроэнергия
Чтобы преобразовать движение воды в электричество нужны гидроэлектростанции (ГЭС) с плотинами и водохранилищами. Их ставят на реках с сильным потоком, которые не пересыхают. Плотины строят для того, чтобы добиться определённого напора воды – он заставляет двигаться лопасти гидротурбины, а она приводит в действие электрогенераторы.
Строить ГЭС дороже и сложнее относительно обычных электростанций, но цена электричества (на российских ГЭС) в два раза ниже. Турбины могут работать в разных режимах мощности и контролировать выработку электричества.
4. Волновая энергетика
Есть много способов генерации электричества из волн, но эффективно работают только три. Они различаются по типу установок на воде. Это камеры, нижняя часть которых погружена в воду, поплавки или установки с искусственным атоллом.
Такие волновые электростанции передают кинетическую энергию морских или океанических волн по кабелю на сушу, где она на специальных станциях преобразуется в электричество.
Этот вид используется мало – 1% от всего производства электроэнергии в мире. Системы тоже дорогие и для них нужен удобный выход к воде, который есть не у каждой страны.
5. Энергия приливов и отливов
Эту энергию берут от естественного подъёма и спада уровня воды. Электростанции ставят только вдоль берега, а перепад воды должен быть не меньше 5 метров. Для генерации электричества строят приливные станции, дамбы и турбины.
Приливы и отливы хорошо изучены, поэтому этот источник более предсказуем относительно других. Но освоение технологий было медленным и их доля в глобальном производстве мала. Кроме того, приливные циклы не всегда соответствуют норме потребления электричества.
6. Энергия температурного градиента (гидротермальная энергия)
Морская вода имеет неодинаковую температуру на поверхности и в глубине океана. Используя эту разницу, получают электроэнергию.
Первая установка, которая даёт электричество за счёт температуры океана была сделана ещё в 1930 году. Сейчас есть океанические электростанции закрытого, открытого и комбинированного типа в США и Японии.
7. Энергия жидкостной диффузии
Это новый вид альтернативного источника энергии. Осмотическая электростанция, установленная в устье реки, контролирует смешение солёной и пресной воды и извлекает энергию из энтропии жидкостей.
Выравнивание концентрации солей даёт избыточное давление, которое запускает вращение гидротурбины. Пока есть только одна такая энергетическая установка в Норвегии.
8. Геотермальная энергия
Геотермальные станции берут внутреннюю энергию Земли – горячую воду и пар. Их ставят в вулканических районах, где вода у поверхности или добраться до неё можно пробурив скважину (от 3 до 10 км.).
Извлекаемая вода отапливает здания напрямую или через теплообменный блок. Ещё её перерабатывают в электричество, когда горячий пар вращает турбину, соединённую с электрогенератором.
Недостатки: цена, угроза температуре Земли, выбросы углекислого газа и сероводорода.
Больше всего геотермальных станций в США, Филиппинах, Индонезии, Мексике и Исландии.
9. Биотопливо
Биоэнергетика получает электричество и тепло из топлива первого, второго и третьего поколений.
- Первое поколение – твёрдое, жидкое и газообразное биотопливо (газ от переработки отходов). Например, дрова, биодизель и метан.
- Второе поколение – топливо, полученное из биомассы (остатков растительного или животного материала, или специально выращенных культур).
- Третье поколение – биотопливо из водорослей.
Биотопливо первого поколения легко получить. Сельские жители ставят биогазовые установки, где биомасса бродит под нужной температурой.
Самый традиционный способ и древнейшее топливо – дрова. Сейчас для их производства сажают энергетические леса из быстрорастущих деревьев, тополя или эвкалипта.
Плюсы и минусы альтернативной энергии
Главная перспектива альтернативных источников – существования человечества даже в условиях жёсткого дефицита нефти, газа и угля.
Преимущества:
- Доступность – не нужно обладать нефтяными или газовыми месторождениями. Правда, это относится не ко всем видам. Страны без выхода к морю не смогут получать волновую энергию, а геотермальную можно преобразовывать только в вулканических районах.
- Экологичность – при образовании тепла и электричества нет вредных выбросов в окружающую среду.
- Экономия – полученная энергия имеет низкую себестоимость.
Недостатки и проблемы:
- Траты на этапе строительства и обслуживание – оборудование и расходные материалы дорогие. Из-за этого повышается итоговая цена электроэнергии, поэтому она не всегда оправдана экономически. Сейчас главная задача разработчиков снизить себестоимость установок.
- Зависимость от внешних факторов: невозможно контролировать силу ветра, уровень приливов, результат переработки солнечной энергии зависит от географии страны.
- Низкий КПД и маленькая мощность установок (кроме ГЭС). Вырабатываемая мощность не всегда соответствует уровню потребления.
- Влияние на климат. Например, спрос на биотопливо привёл к сокращению посевных площадей для продовольственных культур, а плотины для ГЭС изменили характер рыбных хозяйств.
Возобновляемая энергия в мире
Главный потребитель возобновляемых источников энергии – Евросоюз. В некоторых странах альтернативная энергетика вырабатывает почти 40% от всей электроэнергии. Там уже прижились разные меры поддержки: скидочные тарифы на подключение и возврат денег за покупку оборудования. Не отстают страны Востока и США.
Германия
40% электроэнергии в Германии дают возобновляемые источники. Она лидер по числу ветровых установок, которые генерируют 20,4 % электричества. Оставшаяся доля приходится на гидроэнергетику, биоэнергетику и солнечную энергетику. Немецкое правительство поставило план: вырабатывать 80% энергии за счёт альтернативных источников к 2050 году, но закрывать атомные электростанции пока не хочет.
Исландия
У Исландии очень много горячей воды, потому что она расположилась в зоне вулканической активности. Страна обеспечивает 85% домов отоплением из геотермальных источников и покрывает ими 65% потребностей населения в электроэнергии. Мощность источников настолько велика, что они хотят наладить экспорт энергии в Великобританию.
Швеция
После нефтяного кризиса 1973 года страна стала искать другие источники энергии. Началось всё с ГЭС и АЭС. Из-за атомных станций шведов часто критиковали Greenpeace, но с конца 80-х доля энергии от АЭС не растёт.
Начиная с 90-х Швеция строит оффшорные ветропарки в море. На выбросы предприятиями углерода в атмосферу введён дополнительный налог, а для производителей ветровой, солнечной и биоэнергии есть льготы.
Ещё Швеция активно использует энергию от переработки мусора и даже планирует его закупать у соседних стран, чтобы отказаться от нефти. Некоторые города получают тепло от мусоросжигательных заводов.
Китай
В Китае самая мощная ГЭС в мире – «Три ущелья». По состоянию на 2018 год – это крупнейшее по массе сооружение. Её сплошная бетонная плотина весит 65,5 млн тонн. За 2014 станция произвела рекордные для мира 98,8 млрд кВт⋅ч.
Крупнейшие ветровые ресурсы тоже здесь (три четверти из них поставлены в море). К 2020 году страна планирует выработать при их помощи 210 ГВт.
Ещё тут 2 700 геотермальных источников и делают 63% устройств для преобразования солнечной энергии. Китай занимает третье место в производстве биотоплива на основе этанола.
Альтернативная энергия в России
Разное географическое положение регионов и специфика климатических поясов в России не позволяют развивать эту отрасль равномерно. Нет инвестиций и есть пробелы в законе.
Виды возобновляемой энергии в России
Солнечная энергия
Используется и в промышленных масштабах, и у местного населения как резервный или основной источник тепла и электричества. Мощность всех солнечных установок – 400 МВт, из них самые крупные в Самарской, Астраханской, Оренбургской областях и Крыму. Самая мощная СЭС – «Владиславовка» (Крым). Ещё разрабатываются проекты для Сибири и Дальнего Востока.
Ветровая энергетика
Ветровая возобновляемая энергия в России представлена чуть хуже, чем солнечная, хотя и здесь есть промышленные установки. Общая мощность ветровых генераторов в нашей стране – 183,9 МВт (0,08 % от всей энергосистемы). Больше всего установок – в Крыму, а мощнейшая находится в Адыгее – «Адыгейская ВЭС».
Гидроэнергетика
Это самый популярный вариант альтернативного источника энергии в России. Около 200 речных ГЭС вырабатывают до 20% от всей энергии в стране. В заливе Кислая губа в Мурманской области с 1968 года есть приливная электростанция – «Кислогубская ПЭС». Самая крупная ГЭС стоит на реке Енисей – «Саяно-Шушенская».
Геотермальная энергетика
За счёт обилия вулканов этот вид энергетики распространён на Камчатке. Там 40% потребляемой энергии генерируется на геотермальных источниках. По данным учёных, потенциал Камчатки оценивается в 5000 МВт, а вырабатывается только 80 МВт энергии в год. Ещё геотермальные станции есть на Курилах, Ставропольском и Краснодарском крае.
Биотопливо
Наша страна входит в тройку экспортёров пеллет на европейском рынке. В России есть заводы, создающие из остатков древесины пеллеты и брикеты, которыми топят котлы и печки.
Сельскохозяйственные отходы преобразуют в жидкое топливо и биогаз для дизельных двигателей. А вот свалочный газ не используется вообще, его просто выбрасывают в атмосферу, нанося ущерб окружающей среде.
Компании, которые занимаются возобновляемыми источниками энергии
Рост инвестиций в возобновляемую энергетику и поддержка правительства помогает многим компаниям успешно вести бизнес.
First Solar Inc.
Эта американская компания была образована в 1990 году и стала известной благодаря производству солнечных батарей. Сейчас это крупнейшая фирма, которая продаёт солнечные модули, поставляет оборудование и отвечает за технический сервис.
Vestas Wind Systems A/S
Старейший производитель ветрогенераторов из Дании. Компания основана в 1898 году и на сегодняшний день ей удалось установить более 60 тысяч ветровых турбин в 63 странах. Vestas продаёт отдельные генераторы, комплексные станции и обслуживает устройства.
Atlantica Yield PLC
Эта компания с офисом в Лондоне владеет классическими линиями электропередач, солнечными и ветровыми станциями в Северной Америке, Испании, Алжире, Южной Америке и Южной Африке.
ABB Ltd. Asea Brown Boveri
Шведско-швейцарская компания, известная автомобильными двигателями, генераторами и робототехникой. С 1999 года бренд занимается преобразованием солнечной и ветровой энергии. В 2013 году компания стала мировым лидером в области оборудования фотоэлектрической энергии.
Читайте: Персональный мир и полная автоматизация. Что такое четвёртая промышленная революция?
Используемые источники:
- https://sovet-ingenera.com/eco-energy/eko-dom/alternativnoe-otoplenie-chastnogo-doma.html
- https://www.solarhome.ru/biblio/biblio-heat/volkov.htm
- https://alter220.ru/news/alternativnye-istochniki-energii.html
- https://invlab.ru/texnologii/alternativnaya-energiya/
