17.5 Використання альтернативних джерел енергії

Енергія вітру. За оцінками вчених, загальний вітроенергетич­ний потенціал Землі в 30 разів перевищує річне споживання енергії людством. Однак використовується лише мізерна частка цієї енергії. Так було не завжди. За даними статистики, до рево­люції в кожному другому селі України працював вітряк. Але парова машина, а потім двигун внутрішнього згоряння витіснили цих скромних трудівників. Добре відомо також, що до появи па­роплавів усі морські перевезення здійснювалися вітрильниками.

Можливості використання енергії вітру в різних місцях Землі неоднакові. Для нормальної роботи вітроелектричних двигунів швидкість вітру в середньому за рік має бути не меншою ніж 4-5 м/с, а краще, коли вона становить 6-8 м/с. В Україні до таких зон належать узбережжя Чорного моря, особливо Крим, а також Карпати й південні степові райони.

Піонером будівництва вітроелектростанцій (ВЕС) був видат­ний український учений та інженер, один з основоположників космонавтики Ю.Кондратюк. Побудована ним у 1931 р. поблизу Севастополя ВЕС потужністю 100 кВт більш як 10 років забезпе­чувала місто електроенергією.

У донецькому Приазов'ї споруджується найбільша в Україні ВЕС – Новоазовська. Цього цілком достатньо, щоб забезпечити електроенергією найбільший в області Новоазовський сільськогосподарський район, де розташовано більш як сто оздоровниць і баз відпочинку.

Услід за Новоазовською планується спорудження подібних ВЕС у Володарському й Першотравневому районах.

Вітроелектростанції не забруднюють довкілля.

Єдиний негативний фактор:

• низькочастотний шум (гудіння) під час роботи ВЕС,

• та ще одиничні випадки загибелі птахів, які потрапляють у лопаті вітродвигунів.

Енергія морів та океанів. Світовий океан містить колосальні запаси енергії.

По-перше, це енергія сонячного випромінювання, поглинута океанською водою, яка виявляється в енергії морських течій, хвиль, прибою, різниці температур різних шарів води.

По-друге, це енергія тяжіння Місяця й Сонця, що спричинює морські припливи й відпливи. Використовується цей екологічно чистий потенціал іще дуже мало.

Першими об'єктами такої енергетики можна вважати морські хвильові електростанції, які акумулюють енергію вертикальних коливань води. Хвиля метрової висоти забезпечує від 25 до 35 кВт енергії, навіть хвиля заввишки всього 35см може обертати спеціальну турбіну й давати електричний струм.

♦ Одна з перших хвильових електростанцій потужністю 350 кВт ось уже близько 30 років успішно діє поблизу норвезького міста Бергена.

♦ Збудовано також перші морські електростанції, що утилізують енергію припливів і відпливів, – на узбережжі Ла-Маншу у Франції потужністю 240 тис. кВт і в Кольській затоці (Росія) потужністю 400кВт.

♦ А на тихоокеанському острові Науру діє електростанція потужністю 100 кВт, яка використовує різницю температур нагрітого тропічним сонцем поверхневого шару води й холодного придонного.

Енергія внутрішнього тепла Землі. З глибиною підвищується температура в земній корі (в середньому на 30°С на 1км).

За оцінками геологів, до глибин 7-10 км загальна кількість теплоти в 5000 разів перевищує теплоємність усіх видів мінерального палива, що є на Землі.

Теоретично лише 1% цього тепла достатньо, аби забезпечити людство енергією на найближчі 4000 років.

Та на практиці це джерело енергії використовується ще дуже мало. Найкращі результати досягаються в районах активної вулканічної діяльності (Ісландія, Камчатка, Гавайські острови), де близько до поверхні є термальні води. Крізь свердловини гаряча водяна пара надходить у турбіни, що виробляють електроенергію. Відпрацьована гаряча вода йде на обігрівання теплиць, житла тощо. В холодній Ісландії в таких оранжереях вирощують овочі й навіть банани, а столиця країни Рейк'явік уже понад 40 років уся забезпечується теплом за рахунок цього джерела.

В Україні досі немає установок такого типу, хоч у нас є перспективні зони для застосування геотермальної енергії – Карпати, Закарпаття та Крим.

Енергія Сонця. Сонце – найпотужніше джерело екологічно чистої енергії, і людство має зосередити свої зусилля на розробці методів її утилізації.

Сонячну енергію можна застосовувати для:

• добування електроенергії,

• побутового тепла,

• високотемпературного тепла в промисловості,

• на транспорті.

Найбільших успіхів досягнуто в таких країнах, як США, Франція, Туркменистан.

Для добування електроенергії від Сонця застосовується кілька методів.

▲ Найперспективніший – це перетворення сонячного випромінювання на електрику за допомогою напівпровідникових фотоелектричних генераторів (сонячних батарей). Через високу вартість такі батареї поки що використовуються мало – на космічних супутниках і станціях, у ретрансляторах, навігаційних маяках, телефонних станціях у пустельних місцевостях, для живлення невеликих радіостанцій, у мікрокалькуляторах, електронних іграшках тощо.

▲ Електроенергію від Сонця добувають також за допомогою паротурбінних генераторів.

Одну з таких сонячних електростанцій (СЕС) потужністю 1200кВт споруджено в Криму поблизу Керчі. Принцип роботи: В центрі круга діаметром 500м установлено 70-метрову башту з парогенератором на верхівці. Її оточують 1600 рухомих дзеркал (геліостатів). Стежачи за допомогою ЕОМ за рухом Сонця, вони відбивають його промені на парогенератор, нагріваючи в ньому воду до утворення пари температурою 300 °С. Пара подається на турбіну з електрогенератором. СЕС не забруднюють довкілля.

Сонячна енергія використовується:

♦ Для добування побутового тепла (100-150°С), яке йде на опалювання приміщень, приготування їжі, опріснення води тощо.

♦ Розроблено досить зручні пристрої для таких потреб:

наприклад, параболічне дзеркало-піч діаметром 1,5м, у фокусі якого вода в трилітровому чайнику закипає за 10 хв.

♦ Для промислових цілей: плавлення проб металів, може застосовуватися й на транспорті (для енергоживлення автомобілів, невеликих суден і навіть літаків.

Принцип роботи: із площі в кілька квадратних метрів (дах мікроавтобуса) можна зібрати енергію для живлення автомобільного акумулятора. В 1982 р. такий автомобіль, не витративши й краплі бензину, перетнув Австралію, подолавши за два місяці відстань у 4000км.

Біоенергетичні технології. Життя та діяльність людей супроводжуються утворенням великої кількості органічних відходів: побутове сміття, каналізаційні стоки, відходи виробництва сільськогосподарської продукції (солома, лушпиння й т. д.), деревообробки (тирса, обрізки, гілки, хвоя тощо). Звалища навколо великих міст забирають величезні площі, забруднюють повітря й воду. А тим часом розроблено технології, що дають змогу добувати з цих відходів енергію.

Сконструйовано, наприклад, установки, в яких відходи спалюються, даючи тепло й електроенергію, а також різні корисні матеріали. Є й інша перспективна технологія переробки відходів – за допомогою метанобактерій. Ці мікроорганізми активно розмножуються в будь-яких органічних рештках, продукуючи в результаті своєї життєдіяльності цінну енергетичну сировину – біогаз (суміш метану й чадного газу).

Технологія добування біогазу дуже проста. Бетонні місткості або колодязі будь-якого об'єму заповнюють гноєм, сміттям, листям, тирсою й т. п. Місткість має бути щільно закритою, щоб не було доступу кисню. Газ, який утворюється в результаті бродіння, відводиться в приймальний пристрій або безпосередньо в газову плиту. Після процесу бродіння залишається добриво – знезаражене, без запаху, цінніше за гній.

Сьогодні така технологія широко застосовується в Китаї та Індії, де функціонують мільйони подібних установок. А в Румунії проведено успішні досліди з використання біогазу як палива для тракторів.

Останнім часом дедалі ширше розробляються технології добування палива для двигунів внутрішнього згоряння з органічних речовин, що продукуються рослинами.

♦ Так, у Бразилії з відходів виробництва цукру з цукрової тростини добувають технічний спирт, що використовується як паливо для автомобілів (причому вартість цього палива нижча, ніж бензину, а забруднення повітря в результаті його згоряння – менше).

♦ В Австралії успішно виготовляють так звану «зелену нафту» – продукт переробки спеціальних мікроскопічних водоростей, які вирощуються в штучних басейнах.

♦ Для України особливе значення має технологія добування палива з ріпакової олії. Ріпак, ця невибаглива рослина, дає до 1 т олії з гектара, причому його можна вирощувати на землях, непридатних ні для чого іншого.