В статье авторы рассматривают использование возобновляемых источников электроэнергии, их преимущества и недостатки.
Ключевые слова: возобновляемые источники энергии, солнечные батареи, гидроэлектростанции, ветрогенераторы.
Возобновляемая энергия — это энергия, произведённая из неисчерпаемых или возобновляемых природных ресурсов. За счет цикличности процессов, протекающих в природе, некоторые источники пополняются при прохождении полного цикла, что позволяет использовать их регулярно в энергетической отрасли.
Возобновляемые источники электроэнергии отличаются от альтернативных. Альтернативные источники электроэнергии включают в себя возобновляемые источники и другие неископаемые виды энергии. Основное назначение альтернативных источников электроэнергии является поиск нетрадиционных способов получения электроэнергии.
Нетрадиционные источники классифицируют по виду источника и явлению. Первая классификация содержит три источника:
— Механическая;
— Химическая;
— Тепловая.
Вторая классификация разделяет по явлениям:
— Солнце;
— Ветер;
— Вода.
Лидирующие положение среди возобновляемых источников электроэнергии занимают источники, основанные на преобразовании солнечной энергии. Потенциальные возможности использования солнечной радиации определяются географическими и климатическими характеристиками района, косвенно характеризуемые продолжительностью солнечного сияния. Наиболее пригодными для использования солнечной радиации в экономических целях являются территории, расположенные на экваторе и в ближних к нему широтах. Для России это Сочи, Астрахань, чуть восточнее — Кызыл и Владивосток.
Солнечная батарея — объединение фотоэлектрических преобразователей преобразующих солнечную энергию в постоянный электрический ток. Пример солнечной батареи приведён на рис 1. Для получения электроэнергии используют панели, на которых концентрируется солнечные лучи, за счет происходит их нагревание и последующая выработка электроэнергии из-за взаимодействия элементов солнечной панели: фосфора и бора.
Рис. 1. Солнечная батарея
Панели чаще всего используют при производстве космических аппаратов и для электроснабжения зданий.
Основными недостатками солнечной энергии является её стоимость, производство солнечных панелей, использование больших площадей и низкий коэффициент полезного действия, достигающий в лучшем случае 20 %. Преимущества солнечной энергии — автономность использования, возможность наращивания мощности, экологически безопасно.
Помимо энергии солнца, широко используют и энергию ветра. Ветер — это перемещение воздушной массы, возникающее за счёт разницы атмосферного давления и неравномерного распределения тепла. Ветер обладает кинетической энергией. Это используется при работе ветроэнергетических установок. При размещении установок учитывают скорость ветра в регионе. На территории РФ наиболее благоприятные районы для размещения ветрогераторов располагаются вдоль северных морей — Охотского, Баренцева и Карского.
Ветроэнергетическая установка представляет собой башню с вращающимися лопастями (рис. 2). Фундаменты башен погружают в грунт на глубину до 30 метров. Целесообразна установка конструкций под водой и с плавающими основаниями. Скорость и часто изменяется, из-за чего может снизиться выработка всего ветропарка.
Рис. 2. Ветроэнергетические установки
К недостаткам ветровой электроэнергетики можно отнести непостоянство ветра, влияние на климат и шум. К преимуществам — сбережение топлива и простая эксплуатация, дешевая электроэнергия.
В качестве еще одного возобновляемого источника энергии используют энергию воды. Основным источником в гидроэнергетике является энергия напора. Энергию воды преобразуют гидроэлектростанции (рис. 3), строящиеся на руслах рек. Необходимый напор воды образуется из-за разницы уровней воды, обеспеченных посредством сооружения плотины и водохранилища. В гидроагрегате вода поступает на лопасти гидротурбины, которая приводит в действие гидрогенератор, вырабатывающий непосредственно электроэнергию.
Рис. 3. Нижне-Бурейская ГЭС
К недостаткам использования энергии воды можно отнести повреждение экосистем и потери земли. Большие резервуары, необходимые для работы гидроэлектростанций, приводят к затоплению обширных земель выше по течению от плотины, уничтожая долины и леса. Помимо этого, у ГЭС есть и положительные стороны. Вода из водоёмов может идти на полив сельскохозяйственных культур, в ней можно разводить рыбу. Плотины помогают предотвратить наводнения.
Исходя из выше сказанного, можно прийти к выводу, что возобновляемые источники энергии обладают рядом преимуществ и недостатков. К преимуществам можно отнести снижение расхода топлива, незначительное влияние на экологию, возобновляемость. К недостаткам относят высокую стоимость, низкий КПД, занимание больших территорий.
Литература:
- Б. В. Лукутин Возобновляемые источники электроэнергии: учебное пособие. — Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2008. — 187 с.
- Д. де Рензо, В. В. Зубарев Ветроэнергетика. Москва. Энергоатомиздат, 1982
- Алибек Алхасов. Возобновляемая энергетика. — 2010. — 257 с
- Ушаков, В. Я. Возобновляемая и альтернативная энергетика: ресурсосбережение и защита окружающей среды. — Томск: СПБ Графикс, 2011. — 137 с.
- D. W. Keith,J. F. DeCarolis,D. C. Denkenberger,D. H. Lenschow,S. L. Malyshev,S.Pacala,P. J. Rasch. The influence of large-scale wind power on global climate (англ.) // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. — 2004. — Iss. 46.
