19.08.2019

Альтернативные источники энергии - 20 наиболее интересных и перспективных

Сейчас в это сложно поверить, но еще в XVIII веке появились разработки, связанные с использованием альтернативной энергии. Именно в то время французский инженер де Белидор заложил основы гидротехнического строительства. Вслед за ними последовали описания фотоэффекта и создание ветроустановки. Патент на установку, извлекающую энергию из солнечного света, был получен 160 лет назад!

uaEnergy

1357

2

Альтернативные источники энергии - 20 наиболее интересных и перспективных

Такие изобретения хоть и были прорывом, внедрялись в жизнь минимально. Однако сегодня мы можем наблюдать настоящий бум в переходе от теории к практике использования альтернатив традиционным источникам энергии.

Альтернативный источник энергии: что это и зачем он нужен

По сей день энергетика базируется на отлично разработанных и проверенных путях добычи электричества. Ими являются всем известные ядерные, электро - и гидростанции. Все они работают с применением ресурсов нашей планеты, которые рано или поздно будут исчерпаны, либо задействуют реакции, способные принести непоправимый вред.

В 2017 году процент использования этих ресурсов распределился так:

  • 39,3% - уголь;
  • 22,9% - природный газ;
  • 16% - вода;
  • 10,6% - ядерная энергия;
  • 4,1% - нефть.

Альтернативные источники энергии в современной мире - это способы получения, поставки и использования энергии, которые максимально выгодны в эксплуатации и не приносят вреда окружающей среде. 

Сегодня эта перспективная сфера проводит поиски веществ и процессов в окружающем мире, способных:

  • возобновлять свой ресурс (т.е. быть неисчерпаемыми); 
  • представлять полную замену традиционным по качеству;
  • быть экономичными;
  • не вредить экологии.

Что не так с традиционными источниками энергии?

Уголь, нефть и газ пока не находят себе полной замены в производстве необходимой человечеству энергии. Однако их запасы ограничены и не восстанавливаются. 

Например, для создания нефти и газа наша Земля потратила до 350 миллионов лет, а мы исчерпали их ресурс  с куда большей скоростью.

Около 90% энергии на планете в 2010 году производилось путем сжигания ископаемого и биотоплива из растительного или животного сырья. И до 2040 года доля такого производства не упадет ниже 80%. При этом растет энергопотребление: до 40-го года - на 56%.

Еще в 2012 году ученые обозначили: весь запас газа на планете закончится к 2052 году, а нефть продержится чуть дольше - до 2060 года. То есть уже наши дети могут застать время, когда нефтетанкер или газопровод не пригодятся, а леса будут вырублены.

Вредные выбросы в атмосферу, связанные с продуктами горения и выработкой ядерной энергии, являются уничтожителями озонового слоя и проводниками глобального потепления.

Таким образом, вся современная цивилизация, как бы ни отмахивались от этого политики и нефтедобытчики, стоит перед глобальным вопросом - какой источник энергии заменит традиционные, сохраняя окружающую среду.

Альтернативные источники электроэнергии: популярная тройка

Остаться без снежных шапок на полюсах и озонового слоя, в полной темноте, рассказывая детям о белых медведях только по картинкам, является непривлекательной перспективой для человечества. Неутешительные прогнозы специалистов заставляют все больше государств задумываться о том, как производить и использовать энергию так, чтобы незадействованные в должной мере ресурсы планеты работали на нас.

Уже определены основные возобновляемые ресурсы:

  • солнечное излучение;
  • кинетическая энергия ветров;
  • движение морских, океанических и речных вод;
  • энергия горячих источников (тепловая);
  • энергия возобновляемого топлива (химическая).

Наибольшее распространение получили гелио-, геотермальная и ветроэнергетика, которые используют силу солнца, горячих источников Земли и ветра соответственно.

Солнечный ресурс: гелиоэнергетика

Пожалуй, самый популярный в мире и обсуждаемый в Украине ресурс - солнечное излучение. Гелиоустановки используются, чтобы снабжать дома теплом и светом. 

Излучение является возобновляемым, не производит шума, выбросов вредных веществ в атмосферу и отлично перерабатывается как в отопление, так и в электричество.

К сожалению, такой альтернативный вид энергии существенно зависит от интенсивности солнца в разное время суток и сезон. Кроме того, строительство гелиоэлектростанций требует огромных площадей. Частично страдает и экология. Чтобы производить фотоэлектрические элементы, способные перевести энергию в электричество, требуется использовать токсичные вещества, сложные в утилизации.

Любопытно! США уже строят солнечную станцию, мощность которой сопоставима с реактором атомной станции - гигаватт. 

Можно ли установить такой альтернативный источник энергии для дома?

Дорогое оборудование не останавливает эко-потребителей от попыток получать энергию с помощью этого возобновляемого и безграничного ресурса. 

Система для установки модуля солнечных батарей давно разработана, четко прописана и соответствует стандартам. Главное - сбалансировать элементы между собой и договориться с представителями органов управления.

Геотермальные ресурсы

Еще одним альтернативным источником энергии, примеры использования которого общеизвестны, является энергия геотермальных электростанций. Они традиционно распространены в Исландии, Центральной Америке и на Филиппинах.

Посредством теплообмена между горячими источниками или прогретым грунтом с системой переработки, такие установки отапливают помещение и производят энергию. Геотермальные источники - возобновляемый ресурс, который никак не зависит от времени суток или сезонности.

В домашних условиях, если рядом с вами нет гейзера и сложного оборудования, использовать этот ресурс будет затруднительно.

Ветроэнергетические установки

Использовать ветер: что может быть проще и доступнее? Ветер и энергия воздушных масс в отличие от некоторых традиционных видов энергии доступны в любой точке планеты, являются возобновляемым ресурсом и прекрасно используются в сельском хозяйстве. 

Так, Дания производит почти половину электроэнергии с помощью ветряных электростанций, что является отличным показателем эффективности. Ветер используется для выработки электричества в Португалии, Испании, Германии, Ирландии и других странах.

Если сравнивать запасы энергии ветра с гидроэнергией всех рек Земли, ветер побеждает. Его сила мощнее в 100 раз. Только представьте, за 20 лет работа одного ветрогенератора с мощность в 1 МВт сэкономит 29 000 тонн угля!

К сожалению, это еще один альтернативный источник энергии с примером неоднозначного влияния на экологию. Ветряки изымают часть энергии из движущихся масс воздуха, вследствие чего те замедляются. Это приводит к изменению климата и влажности.

Использовать силу ветра в быту чаще всего считается нецелесообразным из-за высокой стоимости оборудования и сложности преобразования энергии ветра в электроэнергию нужного качества. Лучше всего использовать ветер для отопления помещений и нагрева воды.

Новаторы не дремлют: еще 17 нетрадиционных способов получить энергию

Поиск и использование источников альтернативной энергии в быту и промышленности не ограничивается очевидными солнцем и ветром. Ученые и энтузиасты всего мира выявляют все новые процессы, которые могут послужить на благо нашим потребностям в электричестве и тепле.

1. Солнечные окна

Дорогие материалы для установки солнечных батарей сужают круг людей, которые могли бы пользоваться энергией солнца. SolarWindow - технология, разработавшая особый пластик. Одновременно он может выступать как оконное стекло и солнечная панель. Стоимость такого солнечного окна доступна, а установка - проста. 

2. Солнечная черепица от TESLA

Замыслам Илона Маска нет конца. Solar Roof - черепица, позволяющая заменить не самые эстетичные солнечные панели на крышах домов. Черепица из солнечного излучения аккумулирует электроэнергию и выглядит совершенно естественно. Заказчики даже могут выбрать текстуру: шифер и три вида стекла.

3. Приливы

Сила океанов и морей неисчерпаема. Приливы и отливы могут использоваться в качестве возобновляемых источников энергии. Шотландия, например, обеспечивает энергией до 80 домов с помощью всего одного волнового генератора Oyster.

4. Водоросли

Перспективная технология по выработке энергии из водорослей связана с выделяемым ими биогазом. Всего 1 гектар поверхности воды с водорослями способен создать энергию для небольшого поселения.

Водоросли растут очень быстро, любой их вид пригоден для использования. Таким образом, водоросли - идеальный продукт для биотоплива, которым уже пользуются несколько домов в Германии.

5. Генератор микроволн

Спорный проект английского инженера. Пока исключительно теоретический, но безусловно новаторский. Роберт Шоер предлагает использовать резонирующие микроволны в качестве топлива для космических аппаратов. По мнению британца такие волны могут создавать реактивную тягу и запускать космические корабли в просторы Вселенной.

6. Вирусы

М13 - безвредный вирус, который способен генерировать электроэнергию, деформируя материалы. Вирус живет - энергия выделяется. Как ни странно, уже сейчас ею питаются экраны некоторых смартфонов и ноутбуков. 

7. Биотопливо

Традиционное биотопливо - дрова, торф, сушеный навоз - и в XXI веке использует почти 40% населения Земли, несмотря на то, что истребление лесов является настоящей угрозой: ресурс возобновляется крайне медленно.

Не только водоросли становятся альтернативным биотопливом, но и масла некоторых растений. При переработке их можно использовать как топливо для электростанций.

8. Радиоактивный торий

Вещество, способное переплюнуть уран? Да, это радиоактивный торий, который щедро отдает энергию (в 90 раз больше урана), имеет большие запасы и сможет давать энергию еще много лет после того, как запасы урана истощатся.

9. Надувная турбина

Еще один способ использовать ветер - поймать его там, где его сила огромна и постоянна. Правильно, на большой высоте. Турбина, которую наполняют гелием и поднимаются на высоту в 600 метров, способна генерировать энергию, а кроме того дешева.

10. «Лежачие полицейские» 

Как оказалось, это средство контролировать скорость мчащихся автомобилей способно вырабатывать энергию. Особые рампы, расположенные под ними, и электрогенератор дают электричество при проезде над ними машины. Чем больше она весит, тем больше энергии. Такая технология уже работает в Англии и Бахрейне. 

11. Вулканическая энергия

Это брат геотермальных гейзеров, используемых в Исландии. Ресурсы жара Земли огромны и неисчерпаемы, пока существует земное ядро. Даже спящий вулкан может обеспечить электричеством десятки тысяч домов. Закачиваемая туда вода превращается в пар, который, пройдя через турбину, является источником электроэнергии.

Геологическая служба США уверяет: 50% электричества, необходимого стране, может быть добыто из вулканов.

Также рядом с вулканами геологи обнаруживают источники воды максимально высоких температур. Она также может быть использована как источник энергии.

12. Тепло человеческого тела

Разница температур позволяет работать термоэлектрическим генераторам. Теперь, исходя из этого принципа, человек может заряжать мелкие приборы (фитнес-браслет или фонарик, например): тело нагревается, контрастирует с окружающей средой, энергия выделяется, прибор ловит ее. 

13. Велосипед

Небольшой генератор, крепящийся к велосипеду, преобразует механическую энергию в электрическую. Мощности такого устройства будет достаточно, чтобы заряжать мобильные устройства. 

14. Сточные воды

Казалось бы, от сточных вод один вред: загрязнение экосистемы, уничтожение некоторых видов фауны, попросту неприятный запах. Однако существуют способы преобразовать органику сточных вод в электроэнергию с помощью бактерий. К сточным водам в рамках выработки электричества можно подключить продукты животноводства, виноделия и др.

15. Бумага

По разработкам компании Sony мелко нарезанная бумага и глюкоза, содержащаяся в ней, под влиянием определенных ферментов высвобождают свободные электроны, которые переводятся в электричество. Установка, перерабатывающая небольшой лист бумаги, может выдать 18 Вт/ч. Для подпитки гаджета вполне достаточно.

16. Энергия растений

И снова японцы впереди всех. Из листьев шпината профессор Такахаси извлек хлорофилл, пропустил сквозь него солнечную энергию и успешно преобразовал ее в электрическую. При достаточной степени разработки для перевода энергии солнца в электричество потребуется только хлорофилл или несколько бактерий (исследования с ними также ведутся).

16. Грозовая энергетика

В поисках альтернатив традиционным источникам энергии можно ловить не только ветер, но и молнии. Во время грозы энергия молний перенаправляется в электросети, что буквально ничего не стоит, но обеспечивает большие мощности. 

Установка « ловца молний» по мнению ученых сможет окупиться полностью всего за 4 года.

Существуют наработки, которые совершенствуют и развивают альтернативные источники энергии,  подыскивают для традиционных новую базу. Некоторые из них уже внедряются в жизнь, другие - на стадии эксперимента или теории. 

Подводя итог

Что такое альтернативные источники энергии? Это способ не только сэкономить на оплате электроэнергии, добытой традиционным образом, но и первый шаг по охране нашей планеты от загрязнения и истощения ресурсов. 

Самыми яркими примерами альтернатив газу и нефти становятся энергия солнца, земного ядра и ветра. Приливы и обитающие в мировых водах водоросли и микроорганизмы, тепло человеческого тела и новые радиоактивные элементы, простая бумага или биотопливо могут заменить электростанции, работающие на угле.

Выдающиеся умы планеты выискивают способы поймать энергию, преобразовать ее в электричество и провести к нашим домам. До того, как исчезнут последний уголь и нефть на планете, у них еще есть время. Каких-то 40 лет.



Комментарии 2
Александр
2019-08-20 в 15:13
Александр
2019-08-20 в 15:13
Грозовая энергетика - это лучший вариант альтернативных источников энергии!
Ответить
Анастасия
2019-08-20 в 15:19
Анастасия
2019-08-20 в 15:19
Сточные воды! По всему миру миллионы мест где можно поставить коллекторы для генерации электроэнергии.
Ответить

Написать комментарий