59. ХАр ка нетрадиционной энергетики и ее потенциал

Л.Браун (2003) и Г.Шеер (2002) считают возможным в обозримом будущем обеспечить мир за счет ВИЭ, в первую очередь - солнца и ветра. Эксперты МИРЭС, стоящие на пози¬циях поли энергетического сценария, также возлагают большие надежды на развитие нетрадиционной энергетики на основе но¬вых ВИЭ (солнце, ветер, тепло Земли, приливы и отливы, энер¬гия малых водотоков и т.д.). Рассмотрим перспективы различ¬ных вариантов нетрадиционной энергетики.

Гелиоэнергетика.

При физическом варианте энергия аккумулируется солнечными коллекторами, солнечными элементами на полупроводниках или концентрируется системой зеркал. У физической гелиоэнергетики есть ограничения, которые сдерживают ее развитие.

Недостатком СЭС (солнечных электростанций) являются очень большие затраты металла на их сооружение: в пересчете на единицу производимой энергии они в 10-12 раз выше, чем при производстве энергии на ТЭС или АЭС. Затраты цемента при этом еще выше - в 50-70 раз. СЭС занимают большие площади,и потому их строительство перспективно только в пуСТынях. Есть проекты сооружения СЭС в пустынях Гоби и Сахара с использованием водорода в качестве энергоносителя. Л.Браун (2003) говорит даже о гелио-водородной энергетике как о новом перспективном направлении развития отрасли.

Поскольку строительство СЭС экономически рентабельно в случае, если число часов солнечного сияния не ниже 2000 в год, а интенсивность поступления солнечного света составляет 600-800 Вт/м , в условиях РФ возможно строительство СЭС лишь в некоторых районах (Астраханская, Волгоградская и Ростовская области, Ставрополье, Калмыкия, Северный Кавказ, Читинская область, Бурятия, Тыва).

Использование солнечных элементов сдерживается отсутствием рентабельной технологии получения химически чистого кремния, который пока стоит столько же, сколько и уран для АЭС.

При биологическом варианте гелиоэнергетики использу¬ется солнечная энергия, накопленная в процессе фотосинтеза в органическом веществе растений (обычно в древесине). Коли¬чество диоксида углерода, которое выделяется при сжигании растительной массы, равно его усвоению при росте растений (так называемые «суммарные нулевые выбросы»). По сей день 55% древесины, которая используется человеком, - это топливо, причем, в странах третьего мира древесина сжигается в оча¬гах для приготовления пищи и обогрева помещений.

Австрия планирует в ближайшие годы получать от сжи¬гания древесины до 1/3 необходимой ей электроэнергии. Для этих же целей в Великобритании планируется засадить лесом около I млн. га земель, непригодных для сельскохозяйственно¬го использования. Высаживаются быстрорастущие породы, та¬кие, как тополь, срезку которого производят уже через 3 года после посадки (высота деревьев около 4 м, диаметр стволиков больше 6 см). В Бразилии из отходов сахарного тростника по¬лучают этиловый спирт, который используют в качестве топли¬ва; в США работают электростанции, сжигаютпие отходы куку¬рузы.

Биологическим вариантом гелиоэнергетики является по¬лучение биогаза из органических остатков, в первую очередь навоза. Несложные установки для получения биогаза широко распространены в Китае и Индии. Уже в 80-х гг. в Индии дей¬ствовало 50 тысяч таких установок. В Германии работают бо¬лее 2000 биогазовых установок, в которых перерабатываются органические отходы, получаемые в результате сортировки му¬сора. В мире есть опьгг утилизации «свалочного» газа, который образуется в результате гниения органических отходов на свал¬ках.

Ветроэнергетика.

В настоящее время наибольшего разви¬тия ветроэнергетика достигла в Германии, Англии, Голлан¬дии, Дании, США (только в штате Калифорния работает 15 тыс. ветряков). Наиболее оправданны небольшие ветряные энергетические установки (ВЭУ) мощностью до 15 кВт, хотя сооружаются и установки мощностью 100-500 кВт. Обычно на одной площадке устанавливается большое число ВЭУ, обра¬зующих так называемую ветровую ферму. Самая большая фер¬ма сооружена в Калифорнии и состоит почти из 1000 ВЭУ, ее общая мощность 100 МВт.

Строительство мощных ВЭУ на суше себя не оправдало, г.к. они являются источником сильного шума, поэтому крупные ВЭУ устанавливают в море. В целом по морским ВЭУ пока ли¬дирует Дания. Лидерство же в разработке проектов принадле¬жит ФРГ, где разработан проект морской ВЭУ с диаметром ротора 100 м и мощностью 5 МВт.

Небольшие ВЭУ - идеальные источники энергии для сельскохозяйственных ферм. Они могут быть подключены к центральной системе энергоснабжения, дшощей ферме энергию в период безветрия и, напротив, принимающей излишки энергии от ВЭУ в особо ветреную погоду.

По мощности ВЭУ Россия отстала от развитых стран За¬пада и даже Индии на несколько порядков. Так, установленная мощность ВЭУ, подключенных к электрическим сетям, в 2000 г. в некоторых странах мира составляла (в МВт): Германия -6113, Испания - 2250, США - 2554, Дания - 2140, Индия -1167. В России мощность ветроустановок составляет всего 5 МВт.

Геотермальная энергетика.

Доля геотермальной энерге¬тики на Филиппинах составляет 19%, в Мексике - 4%, в США (с учетом использования «напрямую» для отопления, т.е. без переработки в электрическую энергию) — около 1%. Геотер¬мальная энергия обеспечивает теплом столицу Исландии Рей¬кьявик. В РФ на Камчатке работает Г'еоТЭС мощностью 11 МВт и строится еще одна мощностью 200 МВт. Перспектив¬ным районом для развития геотермальной энергетики являет¬ся также Северный Кавказ.

Приливно-отливная энергетика.

Приливно-отливные электростанции (ПЭС) подобны обычным ГЭС на реках, но «водохранилище» заполняется во время прилива. При этом ло¬пасти турбины вращаются и при повышении уровня воды, и при понижении. В настоящее время ПЭС ограниченной мощно¬сти распространены во многих странах мира (сооружено около 30 ПЭС). Первая ПЭС в России создана в Кислой губе Белого моря и имеет мощность 400 кВт, В конце 60-х годов ПЭС по¬строена в Магаданской области.

Приливно-отливная энергетика - не единственный вари¬ант использования энергии океана^ Уже появились первые электростанции, использующие энергию волн, в Японии, Вели¬кобритании, Норвегии (наиболее крупная из них создана в Норвегии и имеет мощность 500 кВт). Разрабатываются проек¬ты использования тепловой энергии мирового океана и энергии крупных течений (Гольфстрим, Куросио).

Использование малых водотоков.

Экологические недос¬татки, которые сопровождают строительство крупных ГЭС на равнине или в горах, отсутствуют при сооружении малых ГЭС. Возможно создание экологически безопасных ГЭС на больших реках, но при особом варианте свободиопроточных ГЭС с мощностью от нескольких десятков до нескольких сотен кВт, позволяющих обходится без строительства плотин. Кроме того, сооружаются рукавные микро-ГЭС. В Китае построено 60 ты¬сяч,мини-ГЭС, которые снабжают электроэнергией населенные пункты.

Программы строительства малых ГЭС ныне приняты в ря¬де регионов РФ, т.к. с малыми реками связано до 1/3 энергети¬ческого потенциала ее водных ресурсов. Малые ГЭС позволяют децентрализовать производство энергии и решить проблемы энергетики Севера, Камчатки и других районов, где сегодня ос¬новным источником энергии остается завозное дизельное топ¬ливо, что очень дорого. Стоимость электроэнергии, получаемой на малых ГЭС, выше, чем на больших, однако малые ГЭС бо¬лее экологичны.

В целом, по прогнозам ООН, предполагается, что в 2020 г. доля энергии из нетрадиционных, источников достигнет 3% общего энергопотребления. В программе, принятой на форуме в Йоханнесбурге, намечено к 2015 г. довести долю этой энерге¬тики до 5%. Сейчас она составляет 2%.