Возобновляемые источники энергии

Было время, когда возобновляемые источники энергии назывались альтернативной энергетикой. Возобновляемые источники энергии нашли свое место в энергосистеме, они перестали быть маргинальным развлечением для “фриков” или для ученых, которые ищут и находятся в постоянном исследовании того, как можно по-другому, и их, в общем-то, постепенно начали принимать энергетики.

Наверное, основная тема, которая касается возобновляемой энергетики - это новые разработки в генерации, которые в силу того, что они новые, в силу того, что они построены на других принципах, имеют совершенно другие по сравнению с обычной энергетикой принципы экономической эффективности. Это объекты, которые имеют достаточно жесткие географические и метеорологические факторы. Очень учитывается местность, широтность, погода и, собственно говоря, их эффективность очень зависит от того, где мы их располагаем. В большинстве мест на Земле мы не можем их расположить, но тем не менее они являются для нас очень важным вариантом, потому что фактически они являются прямым преобразованием энергии солнца в электрическую энергию и тепло. Потому что солнечные электростанции могут вырабатывать тепло и обеспечивать горячим водоснабжением, хотя, как правило, эти объекты строятся все-таки для обеспечения горячего водоснабжения поселков или даже устанавливаются на отдельных домах. Теплоснабжение солнечных электростанций пока не играет такой большой роли, как электроснабжение, но тем не менее тоже имеет свои определенные перспективы.

Тут все сталкивается с важным моментом, который связан с другими принципами построением систем, большей их фрагментарностью. Эти объекты подразумевают распределенность, фрагментарность, возможность установки этих объектов в частных домовладениях и, соответственно, они вызвали определенные изменения в тех договоренностях, которые существовали в энергетике. В частности появилась такая интересная история, как просьюмеры, те потребители, которые могут и вырабатывать электроэнергию, и в какой-то момент потребляют, а в какой-то момент генерируют. Это конечно, существенное изменение правил, существенное изменение договоренности и даже приличное дополнение в структурах того, как мы работаем с энергетикой.

Основными моментами, которые делают альтернативную энергетику возобновляемой энергетикой и переводит ее из маргинального слоя является соображение баланса между экономикой и экологией. И все-таки учет тех долгосрочных эффектов, которые образуются если мы перерабатываем энергию, и фактически это учет в нашей оценке того, как влияет след выработки энергии на наше следующее житие-бытие и на нашу экономику. Также важным моментом было то, что за последнее время энергоносители, энерготарифы в мире существенно подорожали, что тоже открывает возможность для более дорогих с точки зрения выработки и мощности установок возобновляемой энергетики.

Одним из важных факторов, который дал толчок возобновляемой энергетике - это политика энергонезависимости Европы, отказа от ископаемых видов топлива и от зависимости от стран, которые производят топливо, особенно в тех местах, где это экспортная история, соответственно для них импортная. Ряд предпосылок привел к тому, что в Европе были поставлены долгосрочные цели по выходу на цифры порядка 50% выработки от возобновляемых источников энергии. Это также возможно благодаря достаточно разветвленной береговой линии, на Севере Европы достаточно приличные возможности по ветровой генерации.

(автор Anette Bjerg, лицензия Pixabay)

Соответственно, на Севере говорить о солнечной энергетике, как правило не стоит, потому что можно посчитать, это достаточно легко, что не смотря на то, что для нашего глаза солнечная освещенность выглядит одинаково в разных широтах, тем не менее она может различаться в десятки раз по энергетической своей составляющей. И если с бытовой точки зрения мы не замечаем эту разницу, то с точки зрения энергетики это очень важный фактор. Соответственно основные типы генерации - это солнечная и ветряная электростанция.

(автор atimedia, лицензия Pixabay)

Они прежде всего представлены достаточно крупными объектами, если мы говорим о электростанциях, это солнечные поля, там существуют свои проблемы связанные со слежением за Солнцем, с загрязнением солнечных панелей, с тем, что высокий КПД (коэффициент полезного действия) для солнечных панелей достигается на относительно дорогих материалах.

(автор masumol, лицензия Pixabay)

Тема материаловедения и достижения высокого КПД одновременно с достаточно низкой себестоимостью является одной из проблем переднего края для этого типа энергетики. Тем не менее это интересная и перспективная, в чем-то даже интересная с точки зрения некоторых экзотических тем энергетика. Потому что один из материалов, который я видел в бытности руководителем проектных институтов, это затемнение на окна для жарких экваториальных стран, которые одновременно являются солнечной батареей, то есть прозрачной солнечной батареей. Даже такие истории бывают, и в общем это достаточно широкое поле. Мы еще не знаем до конца, что и как будем применять, и в частности наш стенд - это интересная возможность того, как можно поиграть в применение этих возобновляемых источников энергии, и в этой игре обнаружить для себя те способы взаимодействия с ними, о которых мы не предполагали до этого. Пока это генерация будущего. В ней еще много разработок как с технической, так и с инженерной точки зрения, с точки зрения того, как мы применяем ее в комплексах, и того, как мы используем ее в социально техническом плане.

Также стоит сказать пару слов о ветрогенерации, о которой я уже немного говорил. Она является для Европы базовой опорой, но тем не менее она тоже не лишена своих особенностей, которые стоит учитывать, когда мы работаем с ней. Прежде всего ветер - это диапазон, и для ветрогенерации существует две проблемы: когда ветра мала и когда ветра много. И обе эти истории приводят к тому, что мы снижаем свою генерацию до нуля. Пока мы не можем стартовать турбину, мы не получаем энергию, и когда ветра слишком много, нам нужно устанавливать турбину и лопасти во флюгерный режим, чтобы их не повредить. Также особенностью этой энергетики является то, что она привязана к определенным ветровым условиям. Как правило мы ограничены тем, что ветер устойчивый - это побережье либо как минимум степные районы. Районы заселенные, районы гористые представляют из себя достаточно проблемные зоны в силу не только отсутствия ветра, но и в силу неустойчивости ветровых потоков, к котором эта генерация не слишком устойчива.

Если говорить о перспективе, то можно смотреть на интересные моменты, которые связаны с высотными особенностями распределения ветра, достаточно устойчивыми ветрами на высотах, которые достаточно удалены от земли. Это могут быть не очень большие высоты, но тема “змеев” и других носителей, которых поднимают существует. Соответственно существуют проекты высотных ветровых установок, которые обеспечивают возможность работы с теми потоками, которые меньше зависят от особенности встречи ветра с земной поверхностью и соответственно являются более устойчивыми даже на близких к Земле высотах. Если вы занимаетесь парусным спортом, то можете обнаружить, что парус высотой более 10 метров может быть более гораздо устойчивее, чем обычный, но проблема, что можно перевернуться.

Возобновляемые источники энергии - это еще одна из тем интернета энергии, поскольку озабоченность потребителей экологии, готовность платить повышенный тариф за зеленую энергетику приводит к тому, что если мы можем помаркировать киловатт/час, то мы можем продавать электроэнергию адресно и продавать зеленую электроэнергию тем потребителям, которые изъявляют это желание. С другой стороны, стоит отметить, что в любом случае возобновляемая энергетика очень погодозависимая и без систем хранений, что практически невозможно, либо систем преобразований, что дает толчок к водородной электроэнергетике, и без поддержки традиционной электроэнергетики во всяком случае пока что, существовать не может. Поэтому несмотря на определенные истории связанные с тем, как мы относимся к атомной энергетике, именно развитость в Европе, в частности во Франции, атомной энергетики, фактически 70% энергии Франции - это атомная энергетика, дала возможность северной Европе использовать возобновляемые источники энергии.

Для размышления

Оцените сколько электроэнергии можно получить в год, если использовать для этого поверхность пустыни Сахара.

Материалы

• Виды морских электростанций
• Роботы-уборщики для солнечных панелей
• Эпичная перевозка лопастей ветрогенераторов
• Строительство ветрогенератора
• Курс “Фотовольтаика. Как приручить Солнце и сохранить Землю”