Вопрос ограниченности ресурсов в современном мире является

Всероссийский конкурс творческих и исследовательских работ учащихся
«ПРЕ-образование»
Перспективы развития
альтернативных источников энергии
Исследовательская работа
Выполнил:
обучающийся компьютерного
класса ГОАУ ДОД ЯО
«Центр детей и юношества»
Хрусталев Денис Владиславович
Научный руководитель:
педагог дополнительного образования ГОАУ ДОД ЯО
«Центр детей и юношества»
Капустина Ирина Борисовна
Ярославль, 2014
Содержание
Введение ..........................................................................................................................................3
Классификация природных ресурсов .......................................................................................4
Проблема «исчерпаемости» и «возобновляемости» природных ресурсов ...........................4
Проблемы традиционной энергетики .......................................................................................7
Виды альтернативных источников энергии .............................................................................8
Солнечная энергетика.................................................................................................................8
Ветровая энергетика ...................................................................................................................9
Биотопливо ................................................................................................................................10
Космическая энергетика ...........................................................................................................10
Геотермальная энергетика .......................................................................................................11
Гидроэнергетика .......................................................................................................................12
Малая гидроэнергетика ............................................................................................................13
Причины перехода к альтернативным источникам энергии ................................................14
Перспективы развития альтернативной энергетики в РФ ....................................................14
Альтернативная энергетика в мире .........................................................................................17
Заключение ....................................................................................................................................19
Приложение 1 ............................................................................................................................21
Приложение 2 ............................................................................................................................21
Приложение 3 ............................................................................................................................22
Приложение 4 ............................................................................................................................22
Введение
Вторая половина ХХ века и начало третьего тысячелетия характеризуются истощением природных ресурсов, деградацией и загрязнением природной окружающей среды, ростом общего уровня смертности и заболеваемости населения, включая и детское. Тяжелая
экологическая ситуация порождена системой нерационального, расточительного природопользования и является важной характеристикой и составным элементом социальноэкономического, политического, духовного и культурного кризиса как в нашей стране, так
и в мире в целом.
Вопрос ограниченности ресурсов в современном мире является одним из самых актуальных. Известно, что запасы многих природных ресурсов уже находятся в дефиците, а то,
что некоторые сохранились в больших количествах, не означает их нескончаемость. Так
как население земли постоянно увеличивается, а ресурсы расходуются, необходимо не
только ограничить использование традиционных ресурсов, потому что в будущем это может привести к фатальным последствиям, но и обратить пристальное внимание на возможности альтернативных источников. Таким образом, тема ограниченности ресурсов
очень актуальна и требует пристального внимания для ее решения.
Цель исследования: Изучить перспективы развития альтернативных источников энергии.
Задачи:
 Изучить
информационные источники о возможностях использования традиционных
источников энергии;
 Изучить классификацию природных ресурсов;
 Рассмотреть общие проблемы традиционной энергетики
 Рассмотреть проблему исчерпаемости и возобновлямости природных ресурсов;
 Изучить виды альтернативных источников энергии;
 Сравнить эффективность использования альтернативных и традиционных источников
энергии в России и мире;
 На основе полученных результатов сделать выводы о
преимуществе или недостатках
альтернативных источников энергии.
Методы исследования:

анализ информационных источников;

сравнение и классификация природных ресурсов;

классификация современных альтернативных источников энергии;

анализ перспектив использования альтернативных источников энергии в России;

обобщение полученных результатов и формулировка выводов.
Классификация природных ресурсов
В основу классификации природных ресурсов положены три признака.
Первый — по источникам происхождения: биологические, минеральные и энергетические. Второй — по использованию в качестве производственных ресурсов: земельный
фонд; лесной фонд; водные ресурсы; гидроэнергетические ресурсы; обитатели вод, лесов,
степей (фауна); полезные ископаемые. Последние подразделяются на рудные, топливноэнергетические ресурсы, запасы минерально-химического сырья, редких металлов промышленного назначения и строительных материалов. Третий признак — по степени истощаемости ресурсов:
1)неисчерпаемые — атмосферный воздух, осадки, солнечная радиация, энергия ветра,
энергия морских приливов и отливов, энергия земных недр;
2)исчерпаемые — расходуются при использовании человеком и в дальнейшем исчезают; они подразделяются на возобновляемые и невозобновляемые.
Деление природных ресурсов на неисчерпаемые и исчерпаемые становится все более
условным. Многие виды ресурсов в настоящее время переходят из первой категории во
вторую.
При оценке запасов ресурсов среди них выделяют две большие группы - невозобновимые и возобновимые. Первые, практически не восполняются, и их количество постоянно
уменьшается по мере использования. Возобновимые ресурсы либо способны к самовосстановлению (биологические), либо непрерывно поступают к Земле извне, либо, находясь в
непрерывном круговороте, могут использоваться повторно (вода). Разумеется, возобновимые ресурсы, как и невозобновимые, не бесконечны, но их возобновимая часть может постоянно использоваться. В условиях, когда масштабы антропогенного воздействия на
окружающую среду достигли таких размеров, что под угрозу поставлена жизнь на планете,
охрана окружающей среды и рациональное природопользование выходят на передний
план.
Проблема «исчерпаемости» и «возобновляемости» природных ресурсов
Одной из самых сложных и ответственных проблем, с которыми столкнулось человечество, является проблема «исчерпаемости» и «возобновляемости» природных ресурсов.
Особенно остро данный вопрос начал обсуждаться с середины прошлого столетия, когда
учеными были получены результаты о лимите природных ресурсов и их исчерпываемости
в течение 50-100 последующих лет. В рыночной экономике, как и в плановой, нерациональное использование приводило к их последовательному разрушению. В обоих случаях
это объяснялось недооценкой стоимости таких ресурсов, когда доступ к ним либо покупался дёшево, либо предоставлялся практически бесплатно. Природа уничтожалась не
только из-за плохого контроля над эксплуатацией общественной собственности на землю и
другие природные ресурсы, но также из-за практического отсутствия их стоимостной
оценки, т. е. платности. Всякая недооценка ресурса ведет к его истощению, а в конечном
итоге - к уничтожению.
На протяжении длительной истории люди могли всерьез не задумываться над последствиями своих действий по изъятию ресурсов из природных запасов для нужд производства и быта. Предполагалось, что человеческое вмешательство в природу несоизмеримо
мало по сравнению с её потенциалом. Сегодня такое предположение не соответствует действительности, и при выработке решений, обращенных в перспективу, невозможно игнорировать факторы экологии, как во многом предопределяющие судьбы народов.
Каждый вид ресурсов имеет определенную характеристику. Первой из таких характеристик является их ограниченность и возможность повторного использования. Интерес к
природно-ресурсному дефициту не нов. Многие авторы, говоря об ограниченности ресурсов, делят их на абсолютную (ресурсы вообще невозможно увеличить) и относительную
(факторы можно умножить, но в меньшей степени по сравнению с ростом потребностей).
В своих исследованиях ученые отмечают, что в связи с редкостью и ограниченностью возникает проблема эффективного их использования. Этот вопрос становится еще более важным, если всегда помнить, что потребности имеют свойство постоянно расти, т. е. они безграничны.
Ограниченные невозобновимые ресурсы – это ресурсы, темпы, восстановления которых так низки, что не представляют интереса в перспективе. Ограниченные энергоресурсы,
такие, как уголь, нефть, газ, уран относятся к исчерпаемым, невосстанавливаемым энергетическим ресурсам: однажды сгорев, и превратившись в тепловую энергию, рассеянную в
атмосфере, они становятся невосстановимыми. Энергия заслуживает особого внимания как
один из важнейших ресурсов: без нее жизнь прекратится.
Рециклируемые ресурсы – это ресурсы, которые используются повторно. Например,
медная проволока с автомобиля может использоваться вторично.
Возобновимые ресурсы отличаются от ограниченных тем, что природное восстановление пополняет поток возобновимых ресурсов высокими темпами. Солнечная энергия,
растения (злаки), рыба, леса и животные - это все примеры возобновимых ресурсов. Таким
образом, возможно, что поток этих ресурсов может поддерживаться постоянно. Но даже
возобновимые ресурсы в конечном счете ограничены, потому что их возобновление зависит от энергии Солнца, а Солнце предполагается как источник энергии только на следующие 5 или 6 млрд. лет. Учитывая этот факт, возникает потребность распределением ресурсов.
Развитие мировой экономики, несмотря на прогресс науки и технологий, сопровождается все возрастающим потреблением природных ресурсов. По данным профессора Е. А.
Козловского, из добытых за последние сто лет более 185 млрд. т. угля и 45-50 млрд. т. железной руды свыше половины приходится на 1960-2000 гг. Потребление других видов минерального сырья, в особенности цветных и легирующих металлов, увеличилось за этот же
период в 3-5 раз и более, сырья для производства удобрений - в 3-3,5 раза. По числу добываемых минералов лидируют США, Китай и Россия, занимая соответственно первое, второе и третье места, и на них приходится около 41% всей мировой добычи минерального
сырья. Ожидается, что в предстоящие 50 лет мировое потребление нефти увеличится в 22,2 раза, природного газа - в 3-3,2, железной руды - в 1,4-1,6, первичного алюминия - в 1,52, меди - в 1,5-1,7, никеля - в 2,6-2,8, цинка - в 1,2-1,4, других видов минерального сырья - в
2,2-3,5 раза.
По оценкам специалистов, существующих запасов нефти в России хватит на 45 лет
добычи, газа - на 70 лет, при этом при существующих темпах добычи рентабельные запасы
российской нефти будут исчерпаны через 10 лет, а запасы газа - через 20 лет. Поэтому в
России все более остро встает проблема экономического роста в условиях ограниченности
природных ресурсов.
Развитие человечества и каждого государства зависит от наличия природных ресурсов. Эффективное природоиспользование предполагает:
- извлечение и переработку природных ресурсов;
- использование и охрану природных условий среды жизни;
- поддержание, воспроизводство и рациональное изменение экологического баланса
природных систем. Все это служит основой сохранения природно-ресурсного потенциала
развития общества.
В наше время, как известно, многие страны, богатые природными ресурсами, находятся в бедственном положении (причина этого, видимо, в неэффективном использовании
ресурсов), в то время как некоторые бедные ресурсами страны стали экономически богатыми. Владимир Путин прекрасно сформулировал эту идею для своей страны: «Наша
страна богата, но её люди бедны».
Рост мировых потребностей в природных ресурсах предопределен следующими факторами:
- продолжающимся ростом народонаселения земли,
- возросшим уровнем жизни в большинстве развитых стран,
- стремлением человека к повышению качества жизни и т.д.
Ресурсная составляющая мировой политики в условиях глобализации является центром изменений, проблемой, определяющей безопасность отдельных стран и мира в целом.
Это вызвано проблемой энергетической безопасности, стремлением Запада поставить под
контроль нефтедобывающие регионы, быстрым ростом гигантов нового тысячелетии (иКтай, Индия, Бразилия). наконец. истощимостью основного энергоносителя – нефти.
Поэтому каждая страна мира должна понять, что только едиными усилиями, взаимопониманием, осознанием ответственности перед будущими поколениями, можно предотвратить последствия расточительного и необдуманного использования ресурсов, а значит
сохранить жизнь на Земле.
Проблемы традиционной энергетики

Структурные

Технологические

Экономические

Экологические
Структурные проблемы традиционной энергетики:
Большое число частных энергокомпаний со своими интересами.
 Существующая модель рынка несовершенна и заставляет потребителей отказываться от этой энергетики.
 Стратегии развития отдельных энергокомпаний слабо координируются, приводят к
несистемному развитию энергетики.
 Отсутствует единый координирующий орган развития энергетики.
 Неравномерное развитие энергетики в различных территориях страны и ее чрезмерная централизация.
 Большая зависимость энергетики от поставляемых топливных ресурсов.
Технологические проблемы традиционной энергетики:
 Высокая доля изношенности основных фондов.
 Использование устаревших технологий при производстве
и транспорте электро-
энергии.
 Низкие
показатели энергоэффективности при производстве и транспорте электро-
энергии.
 Отсутствие опыта проектирования и эксплуатации энергообъектов на основе инновационных технологий.
Экономические проблемы традиционной энергетики:
 Низкая привлекательность для инвестиций.
 Недостаток средств для устранения высокой
фондов.
степени износа производственных
 Высокие
уровни тарифов на производство и транспорт электроэнергии, особенно
для энергоемких потребителей.
 Низкая мотивация для снижения издержек на транспорт электроэнергии.
 Нерентабельность распределительных сетей в районах с низкой
плотно-
стью потребления.
Экологические проблемы традиционной энергетики:
В результате работы ТЭС, в связи с недостаточной очисткой топочных газов и сжиганием низкосортного топлива, в атмосферу поступают различные газообразные загрязнители. После Чернобыльской катастрофы главную опасность АЭС стали связывать с возможностью аварий. Радиоактивные отходы образуются на всех стадиях топливноэнергетического цикла и требуют специальных методов обращения с ними. Наиболее
опасным является отработанное в реакторе топливо. Технология захоронения очень сложная и дорогостоящая. Срок эксплуатации АЭС составляет около 30 лет. Значительные затраты требуются для вывода АЭС из эксплуатации. Основное решение этого вопроса заключается в устройстве саркофага над ними и дальнейшего обслуживания его в течение
длительного времени.
Основные экологические проблемы ГЭС связаны с созданием водохранилищ и затоплением значительных площадей плодородных земель. С созданием водохранилищ нарушается миграция проходных рыб к своим обычным нерестилищам. Много рыбы погибает при
попадании в лопасти турбин. При создании водохранилищ снижается приток пресной воды
в моря, озера, куда впадают эти реки, это приводит к снижению уровня воды в морях, увеличению солености воды, гибели многих видов рыб.
Виды альтернативных источников энергии
Наиболее популярными, экологически чистым источникам энергии, среди альтернативных
источников являются солнечная, ветровая и биоэнергетика.
Солнечная энергетика
Солнечная энергетика - направление нетрадиционной энергетики, основанное на
непосредственном использовании солнечного излучения для получения энергии в какомлибо виде. Солнечная энергетика использует неисчерпаемый источник энергии и является
экологически чистой, то есть не производящей вредных отходов. Производство энергии с
помощью солнечных электростанций хорошо согласовывается с концепцией распределённого производства энергии.
Способы получения электричества и тепла из солнечного излучения:
- фотовольтаика - получение электроэнергии с помощью фотоэлементов;
- гелиотермальная энергетика - нагревание поверхности, поглощающей солнечные
лучи, и последующее распределение и использование тепла (фокусирование солнечного
излучения на сосуде с водой для последующего использования нагретой воды в отоплении
или в паровых электрогенераторах). В качестве особого вида станций гелиотермальной
энергетики принято выделять солнечные системы концентрирующего типа (CSP Concentrated solar powerй энергии для нагрева рабочей жидкости, которая расходуется для
электрогенерации по аналог). В этих установках энергия солнечных лучей с помощью системы линз и зеркал фокусируется в концентрированный луч солнца. Этот луч солнца используется как источник теплового или с обычными ТЭЦ или накапливается для сохранения энергии. Преобразование солнечной энергии в электричество осуществляется с помощью тепловых машин:
- паровые машины (поршневые или турбинные), использующие водяной пар, углекислый газ, пропан-бутан, фреоны;
- двигатель Стирлинга;
- термовоздушные электростанции (преобразование солнечной энергии в энергию
воздушного потока, направляемого на турбогенератор).
- солнечные аэростатные электростанции (генерация водяного пара внутри баллона
аэростата за счет нагрева солнечным излучением поверхности аэростата, покрытой селективно-поглощающим покрытием). Преимущество - запаса пара в баллоне достаточно для
работы электростанции в темное время суток и в ненастную погоду.
На карте «Солнечная энергия» (см. Приложение 1) можно наглядно увидеть потенциал использования энергии солнца в России.
Ветровая энергетика
Как известно, мы живем на дне воздушного океана, в мире ветров. Энергия движущихся воздушных масс огромна. Запасы энергии ветра более чем в сто раз превышают запасы гидроэнергии всех рек планеты. Постоянно и повсюду на земле дуют ветры. Климатические условия позволяют развивать ветроэнергетику на огромной территории.
На
первый
взгляд
ветер
кажется
одним
из
самых
доступных
и возобновляемых источников энергии. В отличие от Солнца он может "работать" зимой и
летом, днем и ночью, на севере и на юге. Но ветер - это очень рассеянный энергоресурс. Ветровая энергия практически всегда "размазана" по огромным территориям. Основные параметры ветра - скорость и направление, которые меняются подчас очень быстро
и непредсказуемо, что делает его менее надежным, чем Солнце. Таким образом, встают две
проблемы, которые необходимо решить для полноценного использования энергии ветра.
Во-первых, это возможность "ловить” кинетическую энергию ветра с максимальной площади. Во-вторых, еще важнее добиться равномерности, постоянства ветрового по-
тока. Вторая проблема пока решается с трудом.
На карте (см. Приложение 3) можно
наглядно увидеть возможности использования ветряной энергии в нашей стране.
Биотопливо
Биотопливо является достаточно обширным понятием, охватывающим целый ряд
различных видов топлива, получаемых специальным способом из биомасс. Различают
твердую биомассу, жидкое топливо и биогазы. Биотопливо получает все большую популярность среди общественности и ученых из-за повышения цен на нефть, необходимости
увеличения энергетической обеспеченности и из-за проблемы парникового эффекта, вызываемого использованием ископаемых видов топлива.
Наиболее яркими примерами биотоплива являются:
Биоэтанол – спирт, полученный методом брожения сахара и крахмала, которые содержатся в растениях. В настоящий момент развивается технология получения этанола из целлюлозных биомасс, таких как деревья и трава. Этанол можно использовать как чистое топливо для автомобилей, однако зачатую его применяют лишь как добавку к бензину для увеличения октанового числа и уменьшения вредных выбросов в атмосферу. Данный вид топлива широко используется в США и Бразилии. ·Биодизель – дизельное топливо, полученное из растительного масла или животного жира (включая повторно переработанный). Подобно биоэтанолу, биодизель пригоден для использования как чистого топлива для автомобилей, но в наше время его добавляют в «обычный» дизель, чтобы сократить объем выхлопных газов. Биодизель распространен в Европе. Биогаз – производится благодаря анаэробному перегниванию органического материала анаэробными микроорганизмами. Биогаз может быть получен из биологически разложимых отходов либо из специальных растений, помещенных в метантенки (резервуары значительной вместимости для биологической
переработки с помощью бактерий). При этом, побочные продукты такого рода производства могут также использоваться как биотопливо либо как удобрение. Твердое биотопливо – пожалуй, самый доступный и распространенный вид биотоплива: дерево, опилки,
скошенная трава, бытовые отходы, древесный уголь, сельскохозяйственные отходы, непищевые растения и высушенный навоз.
Космическая энергетика
Под космической энергетикой понимается использование солнечного излучения в
космосе как источника энергии. Пока этот вид энергетики является скорее идеей будущего,
проекты в этой сфере только планируются. Тем не менее, вопрос энергетической безопасности стоит у человечества довольно остро. Мировые нефтяные, газовые, угольные запасы
истощаются, сокращаются даже запасы урана с торием. Туманно и будущее термоядерной
энергетики. Однако есть замечательный и совершенно бесплатный реактор термоядерного
синтеза, который рассеивает энергию налево и направо – это наше Солнце. Да, на Земле
очень бурно развивается солнечная энергетика. Но на поверхности нашей планеты, где бы
ни находилась солнечная электростанция, существует один недостаток – ночь, кроме этого
облака и пыль, а также другие неудобства.
Космическая энергетика - вид альтернативной энергетики, предусматривающий использование энергии Солнца для выработки электроэнергии, с расположением энергетической станции на Луне или земной орбите. Космический спутник по сбору солнечной энергии по существу состоит из трех частей:
- средства сбора солнечной энергии в космическом пространстве, например, через
солнечные батареи или тепловой двигатель Стирлинга.
- средства передачи энергии на землю, например, через СВЧ или лазер.
- средства получения энергии на земле, например, через ректенны.
Космическому аппарату не нужно поддерживать себя против силы тяжести, он также
не нуждается в защите от наземного ветра или погоды, но будет иметь дело с космическими опасностями, такими как микрометеориты и солнечные бури.
Геотермальная энергетика
Существует ещё один исключительно перспективный энергоресурс: это так называемая геотермия, то есть тепловые процессы в недрах Земли. Это тепло имеется повсюду и
доступно круглосуточно. Достаточно привести такие цифры: 99 процентов всего вещества,
образующего нашу планету, имеют температуру выше 1000 градусов Цельсия, а доля вещества с температурой ниже ста градусов и вовсе составляет лишь 0,1 процента от массы
Земли. И пусть даже реальному использованию поддаётся лишь очень незначительная
часть этой энергии, но и она при таких масштабах практически неисчерпаема. Геотермальная энергетика - направление энергетики, основанное на производстве электрической энергии за счёт энергии, содержащейся в недрах земли, на геотермальных станциях. Обычно
относится к альтернативным источникам энергии, использующим возобновляемые энергетические ресурсы.
В вулканических районах циркулирующая вода перегревается выше температуры кипения на относительно небольших глубинах и по трещинам поднимается к поверхности,
иногда проявляя себя в виде гейзеров. Доступ к подземным тёплым водам возможен при
помощи глубинного бурения скважин.. Высокие горизонты пород с температурой менее
100 °C распространены и на множестве геологически малоактивных территорий, потому
наиболее перспективным считается использование геотерм в качестве источника тепла.
Хозяйственное применение геотермальных источников распространено в Исландии и
Новой Зеландии, Италии и Франции, Литве, Мексике, Никарагуа, Коста-Рике, Филиппинах, Индонезии, Китае, Японии, Кении.
Геотермальная энергетика подразделяется на два направления: петротермальная
энергетика и гидротермальная энергетика. Перспективными источниками перегретых вод
обладают множественные вулканические зоны планеты, в том числе Камчатка, Курильские, Японские и Филиппинские острова, обширные территории Кордильер и Анд.
На карте(см. Приложение 4) показан потенциал геотермальных источников энергии в
России
Гидроэнергетика
Гидроэнергетика - область хозяйственно-экономической деятельности человека, совокупность больших естественных и искусственных подсистем, служащих для преобразования энергию водного потока в электрическую энергию. На 2006 год гидроэнергетика
обеспечивает производство до 88 % возобновляемой и до 20 % всей электроэнергии в мире, установленная гидроэнергетическая мощность достигает 777 ГВт.
Абсолютным лидером по выработке гидроэнергии на душу населения является Исландия. Кроме неё этот показатель наиболее высок в Норвегии (доля ГЭС в суммарной выработке -- 98 %), Канаде и Швеции. В Парагвае 100 % производимой энергии вырабатывается на гидроэлектростанциях.
Наиболее активное гидростроительство на начало 2000-х ведёт Китай, для которого
гидроэнергия является основным потенциальным источником энергии. В этой стране размещено до половины малых гидроэлектростанций мира, а также крупнейшая ГЭС мира
«Три ущелья» на реке Янцзы и строящийся крупнейший по мощности каскад ГЭС. Ещё
более крупная ГЭС «Гранд Инга» мощностью 39 ГВт планируется к сооружению международным консорциумом на реке Конго в Демократической Республике Конго (бывший
Заир).
Водородная энергетика - развивающаяся отрасль энергетики, направление выработки
и потребления энергии человечеством, основанное на использовании водорода в качестве
средства для аккумулирования, транспортировки и потребления энергии людьми, транспортной инфраструктурой и различными производственными направлениями. Водород
выбран как наиболее распространенный элемент на поверхности земли и в космосе, теплота сгорания водорода наиболее высока, а продуктом сгорания в кислороде является вода
(которая вновь вводится в оборот водородной энергетики). Водородная энергетика относится к нетрадиционным видам энергетики.
На карте(см. Приложение 2) показаны все возможности источников гидроэнергетики
в России
Малая гидроэнергетика
Малые и микро-ГЭС - объекты малой гидроэнергетики. Эта часть энергопроизводства занимается использованием энергии водных ресурсов и гидравлических систем с помощью
гидроэнергетических установок малой мощности (от 1 до 3000 кВт). Малая энергетика получила развитие в мире в последние десятилетия, в основном из-за стремления избежать
экологического ущерба, наносимого водохранилищами крупных ГЭС, из-за возможности
обеспечить энергоснабжение в труднодоступных и изолированных районах, а также, из-за
небольших капитальных затрат при строительстве станций и быстрого возврата вложенных
средств (в пределах 5 лет).
Малые и микро-ГЭС - объекты малой гидроэнергетики. Эта часть энергопроизводства
занимается использованием энергии водных ресурсов и гидравлических систем с помощью
гидроэнергетических установок малой мощности (от 1 до 3000 кВт). Малая энергетика получила развитие в мире в последние десятилетия, в основном из-за стремления избежать
экологического ущерба, наносимого водохранилищами крупных ГЭС, из-за возможности
обеспечить энергоснабжение в труднодоступных и изолированных районах, а также, из-за
небольших капитальных затрат при строительстве станций и быстрого возврата вложенных
средств (в пределах 5 лет).
Преимущества микро- и мини-ГЭС:

отсутствует нарушение природного ландшафта и окружающей среды в процессе
строительства и на этапе эксплуатации;

отсутствует отрицательное влияние на качество воды: она не теряет первоначаль-
ных природных свойств и может использоваться для водоснабжения населения;

практически отсутствует зависимость от погодных условий;

обеспечивается подача потребителю дешевой электроэнергии в любое время года;

отсутствуют проблемы, характерные крупной гидроэнергетике (строительство
сложных и дорогостоящих гидросооружений, затопление местности и т.п.).
Источники энергии для малой гидроэнергетики являются:

небольшие реки, ручьи,

естественные перепады высот на озерных водосбросах и на оросительных каналах
ирригационных систем,

технологические водотоки (промышленные и канализационные сбросы),

перепады высот питьевых трубопроводов, систем водоподготовки и других трубо-
проводов, предназначенных для перекачки различных видов жидких продуктов.
Причины перехода к альтернативным источникам энергии
Основные причины, указывающие на важность скорейшего перехода к альтернативным
источникам энергии (АИЭ):
Глобально-экологическая: сегодня общеизвестен и доказан факт пагубного влияния на
окружающую среду традиционных энергодобывающих технологий (в т.ч. ядерных и термоядерных), их применение неизбежно ведет к катастрофическому изменению климата
уже в первых десятилетиях XXI веке.
Политическая: та страна, которая первой в полной мере освоит альтернативную энергетику, способна претендовать на мировое первенство и фактически диктовать цены на топливные ресурсы;
Экономическая: переход на альтернативные технологии в энергетике позволит сохранить
топливные ресурсы страны для переработки в химической и других отраслях промышленности. Кроме того, стоимость энергии, производимой многими альтернативными источниками, уже сегодня ниже стоимости энергии из традиционных источников, да и сроки окупаемости строительства альтернативных электростанций существенно короче. Цены на
альтернативную энергию снижаются, на традиционную - постоянно растут;
Социальная: численность и плотность населения постоянно растут. При этом трудно
найти районы строительства АЭС, ГРЭС, где производство энергии было бы рентабельно и
безопасно для окружающей среды. Общеизвестны факты роста онкологических и других
тяжелых заболеваний в районах расположения АЭС, крупных ГРЭС, предприятий топливно-энергетического комплекса, хорошо известен вред, наносимый гигантскими равнинными ГЭС, - всё это увеличивает социальную напряженность.
Эволюционно-историческая: в связи с ограниченностью топливных ресурсов на Земле, а
также экспоненциальным нарастанием катастрофических изменений в атмосфере и биосфере планеты существующая традиционная энергетика представляется тупиковой; для
эволюционного развития общества необходимо немедленно начать постепенный переход
на альтернативные источники энергии.
Перспективы развития альтернативной энергетики в РФ
Как известно, интерес к альтернативной энергетике в мире вызван, в первую очередь,
истощением природных ресурсов. В Российской Федерации, к счастью, нет дефицита традиционных энергоносителей — наша страна на долгие годы вперед обеспечена ископаемым топливом. Однако использование альтернативных и возобновляемых источников
энергии интересно и для России.
На территории РФ альтернативные источники могут применяться в разных областях.
Во-первых, ВИЭ позволяют обеспечить энергией северные районы, а также другие труд-
нодоступные и удаленные уголки страны, не подключенные к централизованным энергосистемам. Завоз топлива в такие районы очень дорог и проблематичен, в связи с чем стоимость электроэнергии, выработанной на основе привозного топлива, становится неприемлемо высокой.
Другой сферой возможного применения альтернативных источников энергии в РФ
может стать создание генерирующих мощностей в энергодефицитных районах, где постоянно происходят аварийные отключения электричества. В таких регионах сегодня проживает более 15 миллионов россиян. Ненадежное электроснабжение не только создает неудобства для жителей, но и наносит серьезный ущерб промышленности и сельскому хозяйству. Использование альтернативных источников — в первую очередь, энергии ветра,
микро-ГЭС и биомассы — позволило бы существенно сократить потери.
В перспективе нетрадиционные ВИЭ — солнечные коллекторы, биогенераторы, тепловые насосы, ветроустановки — смогут снабжать электричеством и теплом отдаленные
изолированные поселения, семейные фермы и загородные дома. В число потребителей
альтернативных источников в будущем могут войти предприятия лесной и рыбной промышленности, нефтяные и газовые платформы, радары и маяки, а также метеорологические, коммуникационные, археологические и геологические станции.
По мнению экспертов, наша страна обладает значительными ресурсами ВИЭ: энергия
ветра, солнца, биомассы, геотермальная энергия и гидроэнергетические ресурсы малых
рек. Ученые считают, что практически в каждом регионе России имеется хотя бы один тип
альтернативных источников, использование которого может быть целесообразным
и оправданным с коммерческой точки зрения.
К сожалению, несмотря на огромный потенциал ВИЭ в России, практическое применение альтернативных источников пока что сильно затруднено. По словам отечественных
экспертов, сегодня в России на базе нетрадиционных ВИЭ получают лишь 4% тепла. Что
касается производства электроэнергии, то, согласно данным за 2008 год, посредством альтернативных источников в нашей стране вырабатывается менее 1% от общего объема произведенной электроэнергии. Другими словами, по темпам развития альтернативной энергетики Россия сильно уступает многим странам мира. Россия может получать 10 % энергии
из ветра по сравнению с США и странами ЕС, использование возобновляемых источников
энергии (ВИЭ) в России находится на низком уровне. Сложившуюся ситуацию можно объяснить доступностью традиционных ископаемых энергоносителей. Один из основных барьеров для строительства крупных электростанций на ВИЭ — отсутствие положения о
стимулирующем тарифе, по которому государство покупало бы электроэнергию, производимую на основе ВИЭ.
Сегодня основной сферой интересов российских ученых и производителей в области
альтернативной энергетики является биотопливо, получаемое из растительной целлюлозы, — целлюлозный этанол. Сырьем для него служат трава, опилки, солома и прочие
непищевые отходы. Себестоимость целлюлозного этанола существенно выше, чем зернового. Но прогресс не стоит на месте, и производство биоэтанола постепенно дешевеет.
1,5
76,5
1413
млрд, кВт.ч
8,41
2,8
0,0097
0,00002
0
0,4
5,2
Доля в совокупном производстве, %
0,9
0,3
0
0
0
0
0,5
биогаз
0,02
Биомасса и
12
ные
Приливные
Объем производства
Геотермаль-
Солнечные
683
до 25 МВт
ВЭС
мощность, МВт
всего
2186,5
ВИЭ
Установленная
Малые ГЭС,
Таблица использования АИЭ в Росси
Источник: «Агентство по прогнозированию балансов в электроэнергетики»
На основе представленной выше таблицы можно построить сравнительную диаграмму « Объем производства альтернативных источников энергии в России». На долю биомассы и биогаза приходится 62%, малых ГЭС- 32%, около 5% суммарно на солнечные,
ветряные, приливные, геотермальные станции.
Малые ГЭС; 2,8
Приливные; 0
Биомассса и
биогаз; 5,2
Ветряные ; 0,0097
ГеотермальСолнечные;
ные
0,00002
0,4
Малые ГЭС
Ветряные
Солнечные
Приливные
Геотермальные
Биомассса и
биогаз
Альтернативная энергетика в мире
Динамика развития альтернативной энергетики по-настоящему впечатляет. Так, совокупный мировой объем установленных мощностей ВИЭ к началу 2010 года достиг 1230
ГВт, увеличившись почти на 7% с 2008 года. Такая ситуация дает прекрасный повод для
оптимизма для сторонников развития «зеленой» энергетики. Правда, основную долю установленных мощностей возобновляемой энергетики составляет гидроэнергетика — 980
ГВт. Что касается мирового производства электроэнергии, то ВИЭ, без учета гидроэнергетики, составляла лишь 3% (с учетом гидроэнергетики - 18%).
Развитие таких видов возобновляемых источников энергии, как ветровая и солнечная
энергетика, а также производство энергии, основанной на использовании биотоплива и
биомассы, приковывает к себе основное внимание. Причем именно данные три направления «зеленой» энергетики требуют особой административной и финансовой поддержки со
стороны властей для того, чтобы успешно развиваться.
• Ветровая энергетика. Среди других видов ВИЭ к настоящему времени уже занимает наиболее весомые позиции среди других видов «зеленой» энергетики (без учета гидрогенерации) и продолжает демонстрировать уверенные темпы роста. Так, в конце 2010 года
общая установленная мощность всех ветрогенераторов составила 196,6 ГВт. В том же году
количество электрической энергии, произведённой всеми ветрогенераторами мира, составило 430 ТВт/часов (2,5% всей произведённой человечеством электрической энергии). Некоторые страны особенно интенсивно развивают ветроэнергетику, в частности, в
2011 году в Дании с помощью ветрогенераторов производилось 28 % всего электричества, в Португалии — 19%, в Ирландии — 14% , в Испании — 16% и в Германии — 8%.
• Солнечная энергетика. По данным Ассоциации предприятий солнечной энергетики, суммарная мощность всех установок в мире на конец 2011 года составила 65 ГВт. Рост
к 2010 году составил 51%. Однако сейчас, в солнечной энергетике спрос отстает от предложения – за год устанавливается не более половины мощности, которую могут обеспечить производители. Прогноз роста спроса на оборудование составляет 10-15% в год.
• Биоэнергетика. К настоящему времени производство биотоплива и топливных гранул является одним из наиболее развитых сегментов рынка ВИЭ. Объем мирового производства биотоплива в 2011 году достиг показателя в 1,819 млн. баррелей, что немного ниже показателя предыдущего года. Объем производства топливных гранул достиг 8-10 млн
тонн. Прирост по отношению к 2008 году составил около 20%. Суммарный объем производственных мощностей достиг показателя в 12 млн. тонн пеллет в год.
Довольно внушителен и объем инвестиций, который был направлен за последние годы в развитие альтернативной генерации. По оценкам International Energy Agency (IEA) и
исследовательской компании New Energy Finance, совокупный объем вложений в «зеленую» энергетику составил в 2010 году 211 млрд долл. США, что примерно на треть больше
инвестиций 2009 года. Правда кризис внес в динамику инвестиций в ВИЭ свои коррективы. По сравнению с предыдущим периодом объем капиталовложений сократился на 6%.
Кроме того, ухудшилось финансовое положение компаний, которые работали на рынке
ВИЭ, что привело даже к банкротствам некоторых из них.
Тем не менее, несмотря на определенное торможение динамики капиталовложений в
«зеленую» энергетику, эксперты дают весьма благоприятные прогнозы ее дальнейшего
развития. В частности, к 2035 году, как считают в IEA, треть мировой электроэнергии будет вырабатываться ВИЭ, а суммарные инвестиции в них к этому периоду составят около
5,7 триллиона долларов. Применение биотоплива возрастет более чем в четыре раза и, таким образом, будет удовлетворять 8% спроса на топливо для транспортных средств (в
настоящее время доля биотоплива составляет около 3%). При этом суммарные инвестиции
в развитие возобновляемых источников, по прогнозу IEA, составят почти 5,7 триллиона
долларов. Согласно другому прогнозу IEA, основная часть электроэнергии в мире следующие 50 лет будет производиться за счёт солнечной генерации.
Сейчас все чаще встречаются скептические оценки относительно будущего «зеленой»
энергетики. В частности, в ноябре 2010 года были обнародованы результаты исследования
Калифорнийского университета в Дэвисе, согласно которым человечеству потребуется 130
лет для полной замены нефти и нефтепродуктов на новые альтернативные виды
энергии, включая биотопливо. При этом задержка с переходом на новую энергетику связана и с тем, что некоторые из ее видов представляют более значительную опасность для
экологии, чем нефть и нефтепродукты.
В 2010 году альтернативная энергия (не считая гидроэнергии) составляла 4,9% всей
потребляемой человечеством энергии. В том числе для отопления и нагрева воды (биомасса, солнечный и геотермальный нагрев воды и отопление) 3,3%; биогорючее 0,7%; производство электроэнергии (ветровые, солнечные, геотермальные электростанции и биомасса
в ТЕС) 0,9%
Несколько подрывают доверие к развитию «зеленой» энергетики и то, что по отношению к будущей динамике ее развития изначально была заложена чрезмерно высокая
планка, и, несмотря на все обещания, ей так и не удалось к настоящему времени сравняться
по стоимости производимой энергии с традиционной генерацией.
Заключение
Таким образом, можно сделать вывод, что продвижение альтернативных источников
энергии с одной стороны, сталкивается с множеством проблем, а с другой - на «зеленую»
энергетику возлагают большие надежды, а необходимость внедрения АИЭ считается цивилизованным и прогрессивным. Перспективы использования возобновляемых источников
энергии связаны с их экологической чистотой, низкой стоимостью эксплуатации и ожидаемым топливным дефицитом в традиционной энергетике.
Сторонники альтернативных видов топлива говорят о неизбежности «зеленой» революции в энергетике. Так по оценке Wind Energy Association, к 2020 году более 12% мирового спроса на электроэнергию будет обеспечиваться именно из этого источника. Еще
больший
оптимизм в отношении
развития альтернативной энергетики проявля-
ет European Renewable Energy Council (EREC), согласно прогнозам которого, в 2030 году
возобновляемые источники будут обеспечивать 35% мирового энергопотребления.
Развитие альтернативной энергетики в нашей стране сдерживается не только высокой себестоимостью энергии, получаемой с помощью ВИЭ, но и отсутствием в стране необходимой нормативно-правовой базы, а также хорошо проработанных федеральных
и региональных программ поддержки. Информированность россиян о современных ресурсах, технологиях и возможностях возобновляемых источников энергии, по мнению экспертов, тоже оставляет желать лучшего.
В настоящее время отношение нашего государства к альтернативной энергетике
и роли
ВИЭ
в энергетике
будущего
стало
меняться.
Экологические
требования
к традиционным электростанциям становятся жестче, совершенствуется оборудование для
производства энергии путем внедрения нетрадиционных технологий, в результате чего
альтернативная энергия становится все более конкурентоспособной и перспективной.
Большой вклад в формировании «правильного мышления» к вопросам экономии энергии,
воспитанию культуры энергопользования, перспективам АИЭ у подрастающего поколения, вносят разнообразные конкурсы, организаторами которых являются, к примеру, Департамент энергетики и регулирования тарифов Ярославской области.
Неотложность предотвращения экологического кризиса, обеспечения экологически
безопасного развития человеческой цивилизации, являются объективной основой возникновения общих интересов различных стран для скорейшего перспективного развития альтернативных источников энергии.
Информационные источники
1. Борисов С.В., Ограниченность ресурсов и проблемы их использования (Режим доступа
12.03.14).
2. http://chitai-vsegda.ru/-Borisov-SV-Ogranichennost-resursov-i-problemy-ih-ispolzovanija.html (Режим доступа 12.03.14).
3. http://getenergy.com.ua/home/45-renewable-energy-development.html.
(Режим
доступа
15.10.14).
4. http://alt-energetic.ucoz.ru/index/alternativnaja_ehnergetika_v_mire/0-14 (Режим доступа
23.11.14).
5. http://www.spbenergo.com/publ/639-alternative (Режим доступа 23.11.14)
6. http://institutiones.com/general/1102-vybor-modeli-razvitiya-rossii.html
(Режим
доступа
28.11.14)
7. http://forexaw.com/TERMs/Nature (Режим доступа 28.11.14)
8. https://ru.wikipedia.org/wiki/ - Альтернативная энергетика Википедия (Режим доступа
30.11.14)
Приложение 1
Приложение 2
Приложение 3
Приложение 4