Když zásoby tradičních zdrojů energie, jako je ropa, plyn a uhlí, neúprosně klesají a jejich cena je poměrně vysoká a jejich využívání vede k vytváření skleníkového efektu na planetě, zvyšuje se počet zemí ve své energetické politice obracejí svůj pohled na alternativní zdroje energie.
Co je to
Alternativní zdroje energie jsou ekologické, obnovitelné zdroje, při přeměně získává člověk elektrickou a tepelnou energii využívanou pro své potřeby.
Mezi takové zdroje patří větrná a sluneční energie, voda z řek a moří, teplo ze zemského povrchu a také biopaliva získaná z biologické hmoty živočišného a rostlinného původu.
Druhy alternativní energie
V závislosti na zdroji energie, který v důsledku transformace umožňuje člověku získat elektrickou a tepelnou energii používanou v každodenním životě, je alternativní energie klasifikována do několika typů, které určují způsoby její výroby a typy zařízení používaných pro tento.
Energie slunce
Solární energie je založena na přeměně sluneční energie, jejímž výsledkem je elektrická a tepelná energie.
Výroba elektrické energie je založena na fyzikálních procesech probíhajících v polovodičích pod vlivem slunečního záření, zatímco výroba tepelné energie je založena na vlastnostech kapalin a plynů.
Pro výrobu elektrické energie jsou vybaveny solární elektrárny, jejichž základem jsou solární baterie (panely) vyrobené na bázi křemíkových krystalů.
Základem tepelných instalací jsou solární kolektory, ve kterých se energie slunce přeměňuje na tepelnou energii chladiva.
Výkon takových instalací závisí na počtu a výkonu jednotlivých zařízení obsažených v tepelných a solárních stanicích.
Větrná energie
Větrná energie je založena na přeměně kinetické energie vzdušných hmot na elektrickou energii využívanou spotřebiteli.
Základem větrných instalací je větrný generátor Větrné generátory se liší technickými parametry, celkovými rozměry a provedením: s horizontální a vertikální osou otáčení, různými typy a počty lopatek, stejně jako svým umístěním (onshore, offshore atd.). .).
vodní energie
Vodní energie je založena na přeměně kinetické energie vodních mas na energii elektrickou, kterou využívá i člověk pro své účely.
Mezi objekty tohoto typu patří vodní elektrárny různého výkonu instalované na řekách a jiných vodních plochách. V takových instalacích působí voda vlivem přirozeného proudění vody nebo vytvořením přehrady na lopatky turbíny generující elektrický proud. Hydraulická turbína je základem vodních elektráren.
Dalším způsobem, jak získat elektrickou energii přeměnou vodní energie, je využití přílivové energie prostřednictvím výstavby přílivových stanic. Provoz takových zařízení je založen na využití kinetické energie mořské vody v období přílivu a odlivu, které se vyskytují v mořích a oceánech pod vlivem objektů sluneční soustavy.
Teplo země
Geotermální energie je založena na přeměně tepla vyzařovaného zemským povrchem, a to jak v místech, kde se geotermální voda uvolňuje (seismicky nebezpečné oblasti), tak v jiných oblastech naší planety.
Pro využití geotermálních vod se používají speciální zařízení, jejichž prostřednictvím se vnitřní teplo země přeměňuje na tepelnou a elektrickou energii.
Použití tepelného čerpadla umožňuje přijímat teplo z povrchu země bez ohledu na jeho umístění. Jeho práce je založena na vlastnostech kapalin a plynů a také na zákonech termodynamiky.
Tepelná čerpadla se liší výkonem a konstrukcí, v závislosti na primárním zdroji energie, který určuje jejich typ, jsou to systémy: „země-voda“ a „voda-voda“, „vzduch-voda“ a „země-vzduch“, „voda- vzduch“ a „vzduch-vzduch“, „freon-voda“ a „freon-vzduch“.
Biopalivo
Druhy biopaliv se liší způsoby jejich výroby, stavem agregace (kapalné, pevné, plynné) a způsoby použití. Jednotným ukazatelem pro všechny druhy biopaliv je, že základem pro jejich výrobu jsou organické produkty, jejichž zpracováním se získává elektrická a tepelná energie.
Pevná biopaliva jsou palivové dřevo, palivové brikety nebo pelety, plynná bioplyn a biovodík a kapalná bioetanol, biometanol, biobutanol, dimethyléter a bionafta.
Výhody a nevýhody používání
Jako každý konkrétní zdroj energie, bez ohledu na to, o jaký typ se jedná, tradiční nebo alternativní, má své výhody a nevýhody použití.
Každá skupina energetických zdrojů má navíc společné pro a proti. Pro alternativní zdroje patří:
- Výhody použití jsou:
- Obnovitelnost alternativních zdrojů energie;
- Environmentální bezpečnost;
- Dostupnost a možnost použití v široké škále aplikací;
- Nízké náklady na energii získanou v důsledku přeměny.
- Nevýhody použití:
- Vysoké náklady na vybavení a značné náklady na materiál ve fázi výstavby a instalace;
- Nízká účinnost instalací;
- Závislost na vnějších faktorech, jako jsou: povětrnostní podmínky, síla větru atd.;
- Relativně malý instalovaný výkon elektráren s výjimkou vodních elektráren.
Alternativní zdroje energie v Rusku
U nás, stejně jako v mnoha technicky vyspělých zemích světa, je věnována zvláštní pozornost využívání alternativních zdrojů energie. Je to dáno jak velkými oblastmi, ve kterých v současnosti nejsou centralizované zdroje energie, tak celosvětovým trendem spojeným s bojem o ekologii planety a úsporami tradičních druhů paliv.
V různých regionech země se vyvinuly různé druhy alternativní energie. Je to dáno geografickou polohou a možností využití toho či onoho primárního zdroje energie.
solární energie
Solární elektrárny se v současnosti stále více rozšiřují mezi různé vrstvy obyvatelstva jako alternativní či záložní zdroj elektrické a tepelné energie.
V průmyslovém měřítku se tento druh energie vyskytuje i u nás.
Celkový instalovaný výkon solárních elektráren přesahuje 400,0 MW, z nichž největší jsou:
- Orskaya pojmenovaná po A. A. Vlazneva, s instalovaným výkonem 40,0 MW v regionu Orenburg;
- Buribaevskaya, s kapacitou 20,0 MW a Bugulchanskaya, s kapacitou 15,0 MW, v Republice Bashkortostan;
- Na Krymském poloostrově je více než deset solárních elektráren s výkonem každé 20,0 MW.
Ve fázi zpracování projektové dokumentace a různých fázích výstavby je více než 50 solárních elektráren umístěných v různých regionech, od Dálného východu a Sibiře až po střední a jižní oblasti naší země.
Celková kapacita navrhovaných a budovaných zařízení je více než 850,0 MW.
Větrná energie
Větrné elektrárny provozované na výrobu elektrické energie v průmyslovém měřítku existují i na území naší země, i když jejich podíl na celkové kapacitě energetické soustavy je výrazně nižší než u solárních elektráren.
Celkový instalovaný výkon větrných generátorů je o něco více než 100,0 MW, z nichž nejvýkonnější jsou:
- Zelenogradská větrná turbína o výkonu 5,1 MW, nacházející se v Kaliningradské oblasti;
- Ostaninskaya (25,0 MW), Tarchankutskaya (22,0 MW) a Sakiskaya (20,0 MW) – na Krymském poloostrově.
Ve fázi návrhu a výstavby je 22 větrných elektráren s celkovým výkonem více než 2500,0 MW.
vodní síla
Tento typ alternativní energie je nejběžnější v Rusku. V současné době překračuje podíl elektrické energie vyrobené vodními elektrárnami instalovanými na řekách v různých regionech země 20,0 % z celkové výroby celého energetického systému Ruské federace.
Celkový instalovaný výkon vodních elektráren na začátku roku 2017 je 48085,94 191 MW a jejich počet je XNUMX výrobních zařízení různého výkonu a provedení.
Energie přílivu a odlivu se u nás využívá i k výrobě elektrické energie. V Murmanské oblasti od druhé poloviny dvacátého století funguje přílivová elektrárna Kislogubskaja, která byla rekonstruována v roce 2007 a v současnosti má instalovaný výkon 1,7 MW.
V současné době probíhá zpracování studie ekonomické proveditelnosti a projektové dokumentace pro výstavbu podobných stanic v Ochotském (Penzinskaya a Tugurskaya TPP) a Bílém (Mezenskaya) moři.
Geotermální energie
Energie z nitra naší planety, její teplo, se hojně využívá v řadě zemí, kde dochází k sopečné činnosti. U nás je tento druh energie díky svým vlastnostem rozšířen na Dálném východě.
V současné době úspěšně funguje 5 geotermálních elektráren s instalovaným výkonem 80,1 MW, z nichž tři se nacházejí na Kamčatce (Mutnovskaja, Paužetskaja a Verchne-Muntovskaja) a po jedné na ostrovech Kunašír (Mendělejevskaja) a Iturup (Okeanskaja).
Použití biopaliva
Tento typ zdroje energie není tak rozšířený jako tradiční paliva nebo vodní energie. Vzhledem k tomu, že je u nás rozvinutý lesnický a dřevozpracující průmysl a velké plochy zabírá pěstování zemědělských plodin, je tomuto druhu energie věnována stále větší pozornost.
V posledních letech bylo vybudováno velké množství závodů na zpracování dřevního odpadu, ze kterého se vyrábějí palivové brikety a granule (pelety). Brikety a pelety se zase používají jako palivo pro různé typy kotlů, jejich spalováním vzniká tepelná a elektrická energie.
Zemědělské odpady se využívají k výrobě bioplynu a kapalných paliv pro dieselové motory a spalovací zařízení, čímž dochází k výrobě tepla a elektřiny.
Tento druh paliva se u nás příliš nepoužívá, ale přesto jsou vyhlídky na jeho rozvoj poměrně rozsáhlé a úspěšné.
Použití pro soukromý dům
Použití alternativních zdrojů pro vytápění venkovského domu nebo chaty, stejně jako pro jeho napájení, lze docela úspěšně provést. V tomto případě vše závisí na regionu bydliště uživatele a umístění zařízení pro spotřebu energie.
Schopnost solárních a větrných elektráren vyrábět elektřinu závisí na sluneční aktivitě a rychlosti větru v místě, kde se nacházejí, a také na dalších povětrnostních podmínkách, které region charakterizují.
Výstavba mikrovodní elektrárny je možná pouze v případě, že se v blízkosti předmětu spotřeby nachází řeka nebo jiná vodní plocha a geotermální stanice je možná pouze v případě, že se v blízkosti zemského povrchu nacházejí geotermální vody.
Biopalivo ve formě palivového dřeva a dřevěných odpadních produktů je možné v regionech země bohatých na lesy, s rozvinutým průmyslem v tomto směru.
Produkce bioplynu a kapalného paliva je dostupná tam, kde jsou velké plochy věnovány pěstování plodin, což umožňuje velké zásoby biomasy používané k výrobě těchto druhů paliv.
Je možné to udělat sami doma
Máte-li volný čas, chuť a schopnost pracovat s ručním nářadím, můžete vytvořit instalace, pomocí kterých využijete alternativní zdroje pro své potřeby, a to jak v podobě elektrické, tak tepelné energie.
To platí pro všechny výše uvedené typy alternativní energie, pro:
Alternativní energetika, také netradiční energetika, je energetický sektor, který k získávání energie zahrnuje vývoj a používání pokročilých zařízení, technologií a paliv, které jsou z ekonomických a technických důvodů méně obvyklé než tradiční.
Potřeba rozvoje alternativní energie je způsobena: omezením těžby přírodních fosilních paliv (z důvodu vyčerpání jejich zásob); zpřísnění ekologických požadavků na jejich používání; vznik nových vysoce účinných energetických technologií; vznik nových problémů se spotřebou energie a další.
Hlavním směrem alternativní energetiky je hledání a využívání alternativních (netradičních) zdrojů energie.
Koncepce
Zdroje energie jsou „přirozeně se vyskytující látky a procesy, které umožňují člověku získat energii nezbytnou pro existenci“[1].
Alternativní zdroj energie je obnovitelný zdroj, nahrazuje tradiční zdroje energie na ropu, vyrobený zemní plyn a uhlí, které při spalování uvolňují do atmosféry oxid uhličitý, což přispívá k růstu skleníkového efektu a globálnímu oteplování.
Důvodem pro hledání alternativních zdrojů energie je potřeba získávat ji z obnovitelných nebo prakticky nevyčerpatelných přírodních zdrojů a jevů. Zohlednit lze také šetrnost k životnímu prostředí a efektivitu.
Druhy alternativní energie
Využívání obnovitelných zdrojů energie
Jednou z nejslibnějších oblastí alternativní energetiky je využití obnovitelných zdrojů energie (sluneční, větrná atd.)
Solární energie 
Přeměna sluneční energie. Způsoby přeměny solární energie jsou různé a závisí na konstrukci solárních instalací, jako jsou např
Solární elektrárna přeměňuje sluneční záření na elektrickou energii.
Síla větru
Přeměna větrné energie na elektrickou, tepelnou a mechanickou energii pomocí větrných elektráren, jako je větrný generátor (pro elektrickou energii), větrný mlýn (pro přeměnu na mechanickou energii), plachta (pro použití v dopravě) a další.
Alternativní vodní energie
Ruský generátor vln “Ocean 160”
Využití netradičních druhů výroby energie přeměnou energie proudění vody. Existují následující typy přeměněné energie:
- Energie vln. Energie přenášená vlnami na hladině oceánu/moře se přeměňuje ve vlnových elektrárnách. Takové vlnové elektrárny přenášejí kinetickou energii mořských nebo oceánských vln kabelem na pevninu, kde se na speciálních stanicích přeměňuje na elektřinu.
- Energie přílivu a odlivu. Přílivové elektrárny „berou“ tuto energii z přirozeného vzestupu a poklesu vodních hladin.
- Malá vodní energie je spojena s využíváním energie z vodních zdrojů (malé přírodní a umělé vodní toky, nádrže, jezera, rybníky apod.) hydraulických systémů využívajících vodní elektrárny malého výkonu (malé vodní elektrárny)[5][6]. Koncepce malé vodní elektrárny obecně akceptovaná pro všechny země neexistuje, jejich instalovaný výkon je považován za hlavní charakteristiku takových vodních elektráren.
Bioenergie
Bioenergie získává elektřinu a teplo z paliv první, druhé a třetí generace[7].
- Palivo první generace
- Palivo druhé generace je palivo vyrobené z biomasy (zbytků rostlinného nebo živočišného materiálu nebo speciálně pěstovaných plodin). Například dřevní štěpka, granule (palivové pelety) ze dřeva, plevy, sláma atd., palivové brikety.
- Palivo třetí generace – biopalivo z řas
Hydrotermální energie
Vzhledem k tomu, že mořská voda má různé teploty na povrchu a v hlubinách oceánu, je rozdíl těchto teplot využíván k výrobě elektřiny, přeměňující energii teplotního gradientu mořské vody.
Geotermální energie
Na základě využití tepelné energie z nitra Země (horká voda nebo pára) přímo pro vytápění nebo zásobování teplou vodou (odebíraná voda ohřívá budovy přímo nebo přes výměník tepla
 |
| Geotermální elektrárna (Nesjavellir, Island) |
bloku) nebo pro výrobu elektrické energie v geotermálních elektrárnách (horká pára roztáčí turbínu spojenou s elektrickým generátorem), jako jsou tepelné elektrárny (princip výběru vysokoteplotní podzemní vody a její využití v cyklu) a zemního tepla výměníky (princip odebírání tepla ze země výměnou tepla).
Energie blesku
Jedná se o způsob využití energie zachycením a přesměrováním energie blesku do elektrické sítě.
Kryoenergetika
Jedná se o způsob ukládání přebytečné energie zkapalňováním vzduchu.
Gravitační energie
Akumulace přebytečné energie jejím ukládáním ve formě potenciální energie gravitačního pole.
Energie kapalinové difúze
Jedná se o nový typ alternativního zdroje energie. Osmotická elektrárna instalovaná u ústí řeky řídí míchání slané a sladké vody a získává energii z entropie kapalin. Vyrovnáním koncentrace soli vzniká přetlak, který spustí rotaci hydraulické turbíny.
Ostatní
Mezi alternativní energetické oblasti patří také:
- netradiční technologie pro využití tradičních neobnovitelných zdrojů energie (paliv);
- výroba syntetických kapalných paliv (SLT);
- voda-uhelné palivo (WUT);
- technologie pro zpracování druhotných pevných odpadů (TKO), včetně průmyslových a zemědělských;
- nové elektrárny nebo konvertory (včetně přímé přeměny) různých druhů energie na elektrickou a tepelnou;
- řízená termonukleární fúze a další.
Význam a vyhlídky
Perspektivy využití obnovitelných zdrojů energie jsou spojeny s jejich ekologickou čistotou a možností existence člověka i v podmínkách vážného nedostatku ropy, plynu a uhlí (nedostatek paliva v tradiční energetice).
Výhody a nevýhody
Výhody
Dostupnost – není potřeba vlastnit ropná nebo plynová pole. Pravda, neplatí to pro všechny typy. Vnitrozemské země nebudou moci přijímat energii vln a geotermální energii lze přeměnit pouze ve vulkanických oblastech.
Šetrné k životnímu prostředí – při výrobě tepla a elektřiny nedochází k žádným škodlivým emisím do životního prostředí.
Úspora – výsledná energie má nízké náklady.
Omezení
Vysoké náklady na vybavení a spotřební materiál. V důsledku toho se zvyšuje koncová cena elektřiny, takže použití alternativní energie není vždy ekonomicky opodstatněné. Nyní je jedním z hlavních úkolů vývojářů snížení nákladů na instalace.
Závislost na vnějších faktorech: počasí, denní doba, geografická poloha. Je také nemožné ovládat sílu větru, úroveň přílivu a odlivu,
Nízká účinnost a malý výkon instalací (kromě vodních elektráren). Vyrobený výkon nemusí vždy odpovídat úrovni spotřeby.
Vliv na životní prostředí. Poptávka po biopalivech například zmenšila plochu, na které se pěstují potravinářské plodiny, a vodní přehrady změnily povahu rybolovu.
