Использование энергии ветра
Использование энергии ветра имеет многовековую историю. Идея преобразования энергии ветра в электрическую возникла в конце Х1Хв.
В СССР первая ветровая электростанция (ВЭС) мощностью 100 кВт была построена в 1931 г. у города Ялта в Крыму. Тогда это была крупнейшая ВЭС в мире. Среднегодовая выработка станции составляла 270 МВт/час. В 1942 г. станция была разрушена.
В период энергетического кризиса 70-х годов интерес к использованию энергии возрос. Началась разработка ВЭС как для прибрежной зоны, так и для открытого океана. Океанские ВЭС способны вырабатывать энергии больше, чем расположенные на суше, поскольку ветры над океаном более сильные и постоянные.
К главным факторам, определяющим возможность использования энергии ветра, относятся:
метеорологические условия,
выбор оптимального расположения ВЭС,
метод преобразования кинетической энергии ветра в электрическую,
ее использование в общей системе энергоснабжения,
экономическая эффективность,
цена земли,
отрицательные воздействия на окружающую среду, такие, как шум, искажение ландшафта и помехи для приема радио- и телепередач.
Строительство ВЭС малой мощности (от сотен ватт до десятков киловатт) для энергоснабжения приморских поселков, маяков, опреснителей морской воды считается выгодным при среднегодовой скорости ветра 3,5-4 м/с.
Возведение ВЭС большой мощности (от сотен киловатт до сотен мегаватт) для передачи электроэнергии в энергосистему страны оправдано там, где среднегодовая скорость ветра превышает 5,5-6 м/с.
Так, в Дании – одной из ведущих стран мира в области ветроэнергетики действует уже около 2500 ветровых установок общей мощностью 200 МВт.
На тихоокеанском побережье США в Калифорнии, где скорость ветра 13 м/с и больше наблюдается в продолжение более 5 тыс, ч в году, работает уже несколько тысяч ветровых установок большой мощности.
ВЭС различной мощности действуют в Норвегии, Нидерландах, Швеции, Италии, Китае, России и других странах.
В связи с непостоянством ветра по скорости и направлению большое внимание уделяется созданию ветроустановок, работающих с другими источниками энергии. Энергию крупных океанских ВЭС предполагается использовать при производстве водорода из океанской воды или при добыче полезных ископаемых со дна океана.
Существует проект прибрежной электростанции, использующей энергию ветра и прибоя одновременно.
Использование возобновляемых источников энергии требует гигантских первоначальных затрат традиционных энергоносителей. Поэтому, попытки использовать только нетрадиционные источники энергии в современных условиях, обречены на неудачу.
И именно поэтому, несмотря на провозглашенную политику экономии топлива, добыча традиционных энергоносителей постоянно возрастает.
Новые идеи в обеспечении Земли энергией
Когда-нибудь нам придется жить без нефти. Скорее всего, нефть не исчезнет полностью, но ее добыча и использование будет стоить слишком дорого.
Сейчас мир производит около 75 миллионов баррелей нефти в сутки. Согласно пессимистическим вариантам прогноза, производство нефти в мире достигнет пика около 2015 года – 90 миллионов баррелей нефти в день, затем около 30 лет продержится на таком уровне, после чего начнет сокращаться.
Так что с альтернативными источниками энергии придется определиться уже лет через 30. И это будет суровый переход – ведь 90% мирового транспорта зависят от нефти, большая часть продукции химической промышленности тоже вырабатывается из нефтепродуктов.
Российские ученые считают, что луна лет может обеспечить человечество энергией на тысячи. Запасы гелия-3 в верхних слоях поверхности Луны достигают около 500 млн т.
На Земле этот изотоп практически отсутствует, в недрах планеты его не более нескольких сотен килограммов.
Гелий-3 является идеальным экологически чистым топливом для термоядерного синтеза. При его использовании не возникает радиации, поэтому проблема захоронения ядерных отходов, так остро стоящая перед миром, отпадает сама собой.
Гелий-3 на Луну в течение миллиардов лет приносит солнечный ветер. Ученые узнали о его существовании на Луне, проводя анализы грунта, доставленного со спутника Земли советскими автоматическими станциями и американскими астронавтами.
Министерство экологии Японии приступает к тестированию биоэтанола в качестве автомобильного топлива.
Топливо "будущего" будет производить специальный завод. Его, согласно планам, возведут на острове Мияко.
Биоэтанол – побочный продукт при производстве сахара, планируется добывать из сахарного тростника.
Уже сейчас смесь бензина и биоэтанола используется в качестве автомобильного топлива в Бразилии и США.
В Японии этот проект встретил сопротивление со стороны автомобильных гигантов и нефтяной промышленности.
Правительство и экологи подсчитали, что внедрение даже трехпроцентной смеси этанола позволит снизить объемы загрязнения в Японии до 3 % в год.
Природоохранные издержки.
Предельные природоохранные издержки
Производственный процесс приводит к возникновению экологических издержек двух видов:
экономический ущерб, вызываемый выбросами вредных веществ в окружающую среду,
природоохранные издержки, т. е. затраты на реализацию природоохранных мероприятий.
Две составляющие издержек, таким образом, взаимозаменяют или взаимодополняют друг друга.
Экономя на природоохранных издержках, мы терпим убытки из-за того, что природная среда стала хуже.
Предотвращая ущерб, мы несем затраты по природоохранной деятельности.
Рассмотрим природоохранные издержки.
Если мы знаем, сколько отходов образуется в результате производственного процесса и какая их доля обезвреживается, то нам несложно определить количество вредных примесей, попавших в окружающую среду.
Обезвреживание отходов достается нам не бесплатно. За каждую тонну предотвращенных выбросов придется платить. При этом, чем выше будет степень очистки, тем больше будут затраты.
Опыт показывает, что обезвреживание выбросов до нуля, как правило, технически невозможно. Поэтому считается, что затраты на такую очистку выбросов равны бесконечности.
Говоря о природоохранных издержках, необходимо различать следующие категории:
а) общие или суммарные издержки, характеризующие размеры средств, затраченных в целом на реализацию природоохранного мероприятия;
б) средние издержки, получаемые делением суммарных затрат на объем предотвращенного загрязнения (объема уловленных примесей). Они показывают, сколько мы должны в среднем затрачивать средств, чтобы уловить 1 т загрязнения;
в) предельные природоохранные издержки определяются как приростная величина и характеризуют дополнительные затраты, которые израсходует предприятие на обезвреживание дополнительной тонны выбросов.
Стоимость очистки растет непропорционально быстро с увеличением объема обезвреживаемых отходов. Каждая дополнительная тонна выбросов обходится все дороже и дороже. Дополнительные (или приростные) издержки на утилизацию выбросов возрастают.
На рис. 1 изображена кривая предельных природоохранных издержек.
Рис. 1
W – это объем вредных веществ, образовавшихся в процессе производства;
х – объем улавливаемых примесей;
V – объем выбросов.
Если выбросы составляют V0, то объем уловленных примесей будет равен х0.
При этом предельные природоохранные издержки равняются Z(x0), а суммарные природоохранные издержки равны площади S.