2.10. Экологические характеристики альтернативных источников энергии

Развитие энергетики в настоящее время в основном базируется на невозобновляемых источниках энергии – углесодержащем или урановом топливе. Их экологические недостатки приводят к разработке и все более широкому применению нетрадиционных возобновляемых источников энергии. С этой точки зрения перспективной является энергетика, основанная на использовании солнечной энергии, энергии ветра, малых рек, приливов и волн, морских течений, геотермальной энергии, энергии биомассы и т.д.

Под воздействием солнечного света на культуру быстрорастущих микроводорослей или других растений можно накапливать органическую биомассу, а затем с помощью специальных бактерий перерабатывать ее в высококалорийное топливо, например метан.

Одним из наиболее перспективных в будущем представляется процесс разложения воды на водород и кислород под действием солнечной радиации. Дело в том, что запасы воды на Земле практически неограничены, а водород – ценный химический продукт, который можно использовать в виде экологически чистого топлива, не дающего вредных отходов. По теплотворности на единицу массы он в 2,6 раза превосходит природный газ и более чем в 3 раза уголь, нефть или бензин. Кроме того, он может передаваться по трубам на большие расстояния с затратами, близкими к стоимости передачи электрической энергии. Извлечь водород из воды можно как электролитическим путем, что довольно дорого, так и прямым химическим (или фотохимическим) путем. Однако видимая часть солнечного света воду практически не разлагает. Поэтому вся проблема сводится к тому, чтобы найти соответствующие катализаторы. Отдельные стадии этого процесса в той или иной степени уже разработаны. Ближайшая задача состоит в соединении этих каталитических систем в единый законченный фотохимический преобразователь, что позволит со временем сделать этот метод экономически выгодным для широкого применения.

Все большее внимание привлекает использование энергии ветра, поскольку в масштабах всей планеты энергия ветра в 1000 раз превышает гидроэнергию. В Дании с 1977 г. вращаются лопасти 4000 электростанций, использующих энергию ветра. Они обеспечивают 3,7% общего объема потребления электроэнергии страны.

Однако к 2030 г. производство электроэнергии на основе энергии ветра, Солнца и биогаза должно увеличиться до 50% общего производства. В итоге планируется вдвое уменьшить выбросы вредных веществ в атмосферу. В настоящее время разработаны ветроустановки мощностью 500…600 кВт. Стоимость производства ветроэнергии сейчас составляет 20 центов за 1 кВт/ч, что сопоставимо со стоимостью производства электроэнергии на АЭС и ТЭС. Дания является ведущей страной по применению энергии ветра.

Национальные программы освоения энергии ветра развернуты также в Нидерландах, Канаде, Германии, Франции, Швеции и Китае. В США с помощью энергии ветра получают около 2% от всей производимой электроэнергии, а в Нидерландах – не менее 10%. Страны Европейского сообщества планируют довести получение ветровой энергии до такого же уровня к 2030 г.

В качестве главного экологического недостатка ветровых электростанций отмечают генерацию ими инфразвукового излучения, вызывающего у человека постоянное угнетенное состояние, чувство дискомфорта и беспокойства. Территории, где размещаются ветровые электростанции большой мощности, оказываются практически непригодными для проживания.

В России построено 1500 ветровых установок разной мощности. Исследования показали, что у нас наиболее благоприятными территориями для развития ветроэнергетики являются:

- Калининградская область;

- побережья Каспийского и Черного морей;

- побережье озера Байкал;

- остров Сахалин;

- полуостров Камчатка;

- побережье Северного Ледовитого океана;

- побережье Тихого океана.

Геотермальная энергетика на базе горячих подземных вод развивается достаточно интенсивно в США, на Филиппинах, в Мексике, Италии, Японии, где построены геотермальные электростанции. В России большие ресурсы геотермальной энергии имеются на Камчатке, Сахалине и Курильских островах, меньшие – на Ставрополье (Северный Кавказ).

Геотермальная энергия может применяться в сельском (обогрев теплиц) и коммунальном (горячее водоснабжение) хозяйствах.

Океаны содержат огромный потенциал в виде тепловой энергии температурного градиента по глубине толщи воды (разница температур верхнего и нижележащих слоев воды), а также энергии океанических течений, приливов и морских волн. Приливные электростанции построены и функционируют во многих странах. Например, во Франции еще в 1966 г. была построена приливная электростанция, вырабатывающая 500 млн кВт/ч электроэнергии в год. С 1968 г. в России стала функционировать Кислогубская приливная электростанция на Кольском полуострове. В 1984 г. в Канаде введена в строй приливная электростанция мощностью 20 МВт.

Перспективно производство энергии из биомассы, получаемой в результате переработки органических отходов. Разработаны технологии производства биогаза и этанола из органических отходов животноводческих комплексов, птицефабрик, городских сточных вод, бытовых отходов и отходов деревообрабатывающей промышленности.