Можно ли отказаться от сжигаемых видов топлива и полностью перейти на "Зеленые" источники энергии?

В последнее время появляется много новостей об альтернативной энергетике. Попробуем разобраться, какие виды зеленой энергетики бывают и насколько они эффективны. Могут ли они полностью заменить угольные и углеводородные электростанции. И так по порядку о каждом.

1. Ветряная энергетика. «Ветряки»

Так выглядят ветряные электростанции.

 

Достоинства:

  • Полностью отсутствует выбросы углекислого газа в атмосферу.
  • Нет необходимости в топливе. 

Недостатки:

  • Сила ветра не всегда одинакова, он может дуть сильнее, а может слабее, из-за непостоянства ветра на выходе генератора получается напряжение с постоянно меняющийся силой тока и частотой. Но мы привыкли что у нас в сети 220в и 50Hz. 90% Бытовой техники нуждаются в таких параметрах напряжения в сети. Чтобы выправить напряжения нужны  приборы называющиеся стабилизаторы напряжения, прибор не дешевый. А что делать при полном штиле вообще непонятно, единственный вариант литиевые батареи, но это долго сложно, и прекрасно горит. (Пример сгоревший накопитель в Австралии, его тушили 4 дня.)
  • Сложность конструкции и монтажа. Сам по себе ветрогенератор довольно сложное инженерное сооружение. Его сложно изготавливать, сложно устанавливать, для обслуживания нужны огромные краны, и специально обученные для работы на высоте механики и электрики. (Я думаю все понимают что за МРОД туда никто не полезет) Если ветряки ставят в море то это еще и специальные суда с выдвижными лапами, такое судно может подниматься над водой при помощи спец лап. (Я напишу об этом отдельно). 
  • Невозможность работы данных генераторов при очень большой силе ветра. Вентилятор это очень тяжелая и конструкция, при вращении таких масс центробежные силы стремятся разорвать его на части. Если ветер будет слишком сильный, то лопасти просто оторвет. При потере одной лопасти будет потерянна вся установка, дисбаланс разорвет на части генератор и разрушит привод.
  • Малая мощность. Один ветряк вырабатывает около от 75 КВт. от 5000 КВт. Это при хорошей силе ветра. (для сравнения одна угольная ТЭЦ вырабатывает 500 МВт.) Сколько нужно ветряков, чтобы подключить например такой потребитель как сталеплавильный завод?
  • Ограниченное применение. Ветер нужной силы дует не во всех местах нашей планеты, и ветряки нельзя устанавливать где попало, нужно крепкое основание и подходящий рельеф.
  • Плохо работают при низких температурах, обледенение для таких винтов приводит к отказу. (В штате техас это было видно наглядно, при том что это не самый северный регион)
  • Нет нормальной технологии по утилизации лопастей. Их просто закапывают в землю, а ресурс у них небольшой и ветряков только в Германии не одна тысяча штук. 

Утилизация лопастей ветряковУтилизация лопастей ветряков

2. Солнечные панели.

Солнечные панели.

Достоинства:

  • Простота конструкции. Панели несложно устанавливать они не сильно тяжелые, тяжелая техника не нужна.
  • Отсутствие выбросов. Полная экологичность, выбросы нулевые, солнышко светит электричество, вырабатывается.
  • Не требовательна к обслуживанию, не нужно много людей, чтобы обеспечивать работу солнечных батарей.

Недостатки:

  • Очень трудоемкое и сложное производство. Производство одной солнечной панели требует столько энергии что одна панель не обработает и за год.
  • Нестабильное напряжение. Солнышко не светит ночью, следовательно, солнечные батареи могут использоваться только днем, а ночью питание переводится на аккумуляторы, которые сложны и совсем не экологичны в производстве, еще и прекрасно горят. Требуют стабилизаторов напряжения и контроллеров которые будут следить за разрядом батарей и последующим зарядом. Еще бывает пасмурная погода, а есть регионы, где туман или облачность это практически постоянная погода. 
  • Невозможно применять на севере и в регионах, где снегопады это норма. На нашей планете есть регионы, где выпадают снега такие что способны засыпать одноэтажный жилой дом. А солнечные панели под таким сугробам даже не найти. Обледенение тоже частое явление на севере, как их чистить? Они стеклянные хрупкие, а уж на крайнем севере вообще 3 месяца ночь.
  • Малая мощность. Такой источник способен осветить жилой район, дать необходимое питание в дома, но подключить серьезный потребитель не получится.

3. Геотермальные электростанции.

Так выглядит геотермальная электростанция.

Достоинства:

  • Экологичность. Такая станция берет энергию от тепла недр нашей планеты, выбросов нет никаких, ну кроме водяного пара.
  • Достаточно высокая мощность. Ведь наша планета очень горяча внутри, этой энергии хватит, чтобы подключить любую нагрузку.

Недостатки:

  • Привязка к местности. Технологии пока не позволяют пробурить скважину, чтобы добраться до горячих недр в том месте где мы хотим. Пока мы можем строить такие станции только в тех местах где очень высокая вулканическая активность, и лава подходит близко к поверхности. Но в таких регионах не построить крупный завод, там где вулканы там и землетрясения и извержения. Возможно в будущем ученые придумают как строить такие где нам нужно и они станут по-настоящему мощными и экологичными источниками электроэнергии и тепла.
  • Проблемы с параметрами пара. Пока не удается решить проблемны с параметрами пара, он слишком влажный. Влажный пар, насыщенный капельками воды разрушает турбины очень быстро. На классических станциях с этим бояться при помощи пароперегревателей работающих от тепла сжигаемого топлива. На геотермальных станциях пока эта проблема не решена.

4. Приливные электростанции.

Макет станции Ля Ранс. Самой крупнейшей приливной станции в Европе.

Достоинства:

  • Экологичность. Станция работает за счет энергии приливов и отливов, выбросы отсутствуют. 
  • Достаточно высокая мощность. Приливы в некоторых местах нашей планеты достигают 12 метров. Это гигантские массы воды перемещающиеся с частотой раз в 6 часов.Такой источник потянет любую нагрузку.

Недостатки:

  • У такого типа станций один недостаток. Приливы и отливы такой большой силы бывают в нескольких местах нашей планеты, и их не так много. Поэтому эти прекрасные станции могут обеспечить лишь небольшой регион.

Все выше описанные источники энергии все имеют недостатки, которые не позволяют  поставить любой из них где угодно. Те что дают большую мощность привязаны к месту, а те что не привязаны ни дают больших мощностей. Разве нет таких источников которые были бы экологичны, давали большую мощность и небыли бы привязаны к месту. На мой взгляд таких источников  всего два:

1. Гидроэлектростанция.

Плотина Гувера.

Достоинства:

  • Экологичность. Станция использует энергию течения реки, и при грамотном использовании даже не вредит жителям этой самой реки.
  • Огромная мощность. На нашей планете много крупных и не очень крупных рек способных осветить и обеспечить энергией не один город, а сразу целый регион.
  • Нет серьезных привязок к местности. Больших рек не очень много, но они боле менее равномерно распределены по планете и за счет большой мощности можно передавать энергию на достаточно большие расстояния. Но это скорее недостаток, чем достоинство.

Недостатки:

  • Сложность постройки. Это сложнейшее гидротехническое сооружение, размеры некоторых ГЭС просто поражают воображение. Строить их сложно долго и дорого.
  • Потенциальная опасность затопления. Если что-то случиться с плотиной, то вал воды смоет не один город и жертв будет очень много.

2. Атомная электростанция.

АЭС.

На мой взгляд это самый экологичный и мощный источник энергии который не привязан к местности. Единственной привязкой служит то что нужен относительно большой водоем для охлаждения станции, но различных рек озе и других водоемов на нашей планете предостаточно.

Достоинства:

  • Отсутствие жесткой привязки к местности. Мы можем построить АЭС где захотим.
  • Экологичность, у станции отсутствуют выбросы углекислого газа. Единственное, что она производит это отработанное топливо, но с внедрением технологий замкнутого ядерного цикла эта проблема исчезнет.
  • Мощность. АЭС может выдать любую мощность зависит от количества энергоблоков.

Недостатки:

  • Потенциальная опасность. В случае аварии большой регион станет непригоден для жизни на очень долгий срок.

Заключение

На данный момент не существует источника энергии который бы экологичным, мощным и не привязанным к местности. Ветряки и солнечные батареи вообще эффективно могут работать только в связке с той же АЭС это обеспечит экономичность. К примеру есть ветер то нагрузку на реакторы можно чуть снизить нагрузку реакторов. Так же и с солнечными панелями. Есть водородные технологии, но это пока только внедряется все сложно дороги непонятно. Второй тип перспективного источника это реакторы термоядерного синтеза, но пока они потребляют энергии больше чем производят. Может в будущем проблемы решат и мы обретем мощные и мобильные источники энергии. Пока что альтернативы АЭС и замкнутому ядерному циклу нет. И я очень рад, что моя родина Россия в этом направлении обгоняет всех лет на 20. Но это уже другая история.

Если вам понравилось, то лучшей благодарностью станет репост в соц сети.

Подпишитесь на нашу рассылку!

Комментарии

Вы должны войти, чтобы оставить комментарий.

Похожие статьи
Автор

Мой блог о Всем что связанно с техникой электроникой. По профессии я инженер судомеханик. В качестве хобби увлекаюсь всем что связанно с ардуино и электроникой. Писать буду об электронике, технике, энергетике и об оружии.