Альтернативные источники энергии: лидеры и перспективы

Тема возобновляемых источников энергии давно не является новой. Газ и нефть становятся дороже, их потребление растет, да и экологическая ситуация остается напряженной – все эти факторы заставляют искать альтернативные пути.

Прогресс в данной области очевиден. Существуют развитые, испытанные и давно применяемые направления: солнечная энергия, энергия ветра, даже энергия мусора. Тем не менее, во всей мировой энергетике процент альтернативных источников невелик. На первый взгляд, это может вызвать недоумение, однако на самом деле причины достаточно медленного развития просты.

Дело даже не в нежелании поставщиков нефти и газа получать дополнительных конкурентов – они пока на недостижимом для конкуренции уровне. Задержка вызвана скорее новизной самих технологий использования альтернативных источников. На сегодняшний день их цена достаточно высока, а это в сочетании с относительно недолгим опытом использования, подразумевает значительные риски. На данный момент нельзя с уверенностью сказать, как быстро окупиться крупный проект по использованию альтернативных источников.

А речь идет именно о крупных проектах государственного масштаба. На уровне отдельных домохозяйств альтернативные источники уже прочно заняли свою нишу, тогда как на уровне страны существует опасность получить слишком дорогую, пусть и экологически чистую энергию.

Проще говоря, для дальнейшей адаптации альтернативных источников нужна стабильная экономика, так что мировой финансовый кризис нововведениям не способствовал. Сегодня лидером в сфере использования возобновляемых ресурсов можно считать Китай: в планах этой страны немало подобных проектов. Западные страны действуют не так уверенно, но все же прогресс очевиден и здесь.

Вдохновляющим примером могут послужить успешные проекты – крупнейшие станции, основанные на альтернативных источниках энергии. Каждая из них является лидером в своей сфере, показателем того, что риск был оправданным. Немалую роль в этом сыграли не только инновационные технологии, но и природные условия каждой из стран, и полученный ими опыт можно считать бесценным в международном масштабе. Интересно также обратить внимание на то, какие из лидеров (а следовательно, и из видов альтернативных источников энергии в рамках отдельно взятой станции) получают наибольший объем энергии. 

Энергия волн доступна лишь странам, имеющим выход к морю или океану. Следует отличать энергию волн от энергии прилива – энергия волн больше. Это малоисследованное направление, обладающее, однако, значительным потенциалом, ведь волны – это однозначно возобновляемый источник энергии. Тем не менее, если воспринимать их как объединенную энергию ветра и, в некотором смысле, Солнца, можно сделать вывод, что энергия волн в принципе не может быть мощнее солнечной. Поэтому и среди крупнейших станций по получению энергии из альтернативных источников ферма волновой энергии в Агусадоре, Португалия, занимает последнее место.

Вернее, занимала, ведь сейчас она не функционирует. Агусадора стала первым и, на данный момент, единственным коммерческим проектом по получению энергии волн. Ферма начала свою работу в 2008 году. Энергия собиралась через систему труб, электричество вырабатывалось благодаря гидравлическому давлению.

Агусадора проработала недолго, в том же году возникли серьезные технические неполадки, приведшие к временному закрытию проекта. Проблемы были устранены, но ферма все равно бездействовала из-за финансовых проблем компании-владельца. На сегодняшний день система Агусадоры считается устаревшей, у берегов Шотландии уже тестируются обновленные машины. Определенно – будущее у данной сферы есть, ведь сам по себе источник стабилен и постоянен. Но для дальнейшего развития и, что самое главное, коммерческой рентабельности необходимы инновационные технологии. 

Что любопытно, даже при теоретическом превосходстве энергии волн, энергия приливов на сегодняшний день используется активней. Связано это в первую очередь с тем, что принцип работы в данном случае привычней: водяные мельницы применялись человеком веками, пусть и не для получения электричества. В случае с приливными ГЭС, суть работы не сильно изменена: во время прилива вода вращает цилиндрические турбины. Сложность заключается в том, что для постройки таких ГЭС нужна активная система приливов.

Нынешним лидером в получении приливной энергии является электростанция в Бретани, Франция. Она была открыта в 1966 году и обладает мощностью 240 МВт. Впрочем, в ближайшее время лидерство может перейти к Южной Корее, где уже завершается проект мощностью 254 МВт. 

Несколько иначе дела обстоят с солнечной энергией. Если учитывать, что Солнце можно представить чуть ли не как энергию в чистом виде, становится понятно, насколько перспективно это направление. Однако солнечная энергия – это не единое направление, существуют ее подвиды. Среди них наименьшим потенциалом в настоящий момент обладает энергия фотоэлементов.

Сама по себе система использования фотоэлементов поражает своей простотой, для сбора энергии используются неподвижные щиты, с помощью которых фотоны, извлекаемые из солнечных лучей, превращаются в электроны. Но есть проблема – сбор необходимого объема фотонов. Самая крупная из существующих ныне станций, расположенная в испанском муниципалитете Ольмедилья-де-Аларкон, обладает мощностью всего в 60 МВт. Впрочем, ситуация может измениться уже в ближайшее время, ведь сразу несколько стран заявили о готовности строить солнечные электростанции, основывающиеся на использовании фотоэлементов. Лидирует Китай, который собирается создать гигантскую солнечную ферму мощностью 2 000 МВт уже к 2019 году.

А вот солнечная термальная энергия гораздо более распространена и апробирована во всем мире. Принцип ее работы – преобразование энергии солнечных лучей в тепло. В масштабах домохозяйств эта энергия дает тепло и горячую воду, в масштабах станций – превращает подогретую воду в пар, вращающий турбину.

На сегодняшний день самая крупная станция, работающая на солнечной термальной энергии, расположена в пустыне Мохаве, штат Калифорния, США. Она была открыта в 1990 году, ее мощность оценивается в 354 МВт. И вновь среди прогнозируемых лидеров Китай, который собирается строить серию станций по получению термальной энергии Солнца общей мощностью в 2 000 МВт. 

Ветряная энергия также среди лидеров в плане альтернативных источников, она достаточно продуктивна. В целом, энергию ветра можно разделить на оффшорную (морской ветер) и оншорную (континентальный ветер). Оффшорная энергия обычно связана со станциями меньшей мощности, но ее потенциал нельзя не отметить. Лидер здесь меняется каждый год. Еще в 2009 им являлась датская компания, а сегодня на первом месте уже оффшорная ветряная ферма мощностью 300 МВт в британском графстве Кент, открытая в 2010 году. Европейская ассоциация энергии ветра предполагает, что к 2020 году общая мощность получаемой странами ЕС оффшорной энергии достигнет 40 000 МВт – довольно смелое заявление, если учитывать, что сейчас общая мощность этого вида энергии составляет 1 500 МВт.

Прогнозы в отношении оншорного ветра еще оптимистичней, ведь уже сегодня одна такая ферма приносит гораздо больше энергии, чем оффшорная. Это связано с большей доступностью в плане территориального расположения – континентальный ветер не требует доступа к морю. В настоящее время оншорная ветряная энергия особенно популярна в США, мировые лидеры меняются в основном внутри страны. Сегодня это ветряная ферма мощностью 782 МВт, открытая в Западном Техасе в 2009 году. Но и здесь чувствуется конкуренция Китая: в стране разрабатываются грандиозные планы по созданию ветряного коридора общей мощностью 20 000 МВт. 

Особую категорию представляет собой геотермальная энергия. Ее возможностями ученые из США заинтересовались еще в 1921 году, но коммерческое использование энергии гейзеров отсрочилось вплоть до 1960 года. Сегодня комплекс геотермальных ЭС в Северной Калифорнии обеспечивает около 1 000 МВт электричества. Это очень выгодная, чистая энергия, но проблема в самих гейзерах – далеко не все страны имеют их на своей территории. 

Немало разговоров ведется на тему использования мусора в качестве топлива, и здесь есть разные разработки. Простейший способ получить энергию из мусора – сжечь его и использовать тепло. Но простейший он только в плане принципа работы, в отношении экологии такой путь не просто небезопасен, а губителен. Дело в том, что мусор используется как традиционное топливо, но не становится равносильным ему. При сжигании отходов идет значительный выброс в атмосферу веществ, способных нанести серьезный вред окружающей среде, поэтому приходится задуматься о системе фильтров, а это недешевое удовольствие. Крупнейший в мире завод по получению энергии из мусора находится в нидерландском городе Розенбург и функционирует он с 1972 года. За столь долгий срок система безопасности на этой станции мощностью 108 МВт прошла все проверки. Тем не менее, работает она по принципу сжигания мусора, тогда как более перспективным считается извлечение из мусора газа – направление, которое сегодня активно изучается.

Ситуация с использованием энергии биомассы близка к ситуации с мусором, простейшим способом здесь также является сжигание растительных отходов для вращения турбины. Однако такой подход неразрывно связан с малым размером ЭС, работающих на биомассе, ведь объем топлива в регионе, из которого экономически выгодно везти такое сырье, ограничен (скажем, доставить уголь для завода с такой же мощностью не в пример выгодней). Будущее биоэнергии, как считают многие эксперты, также связано не со сжиганием, а с получением газа. Хотя крупнейшим предприятием в этой сфере по-прежнему остается завод в финляндской провинции Остроботния, вырабатывающий 240 МВт электричества за счет сжигания биомассы. 

В последнюю очередь хочется поговорить о гидроэнергии. Она доступна, экологически и экономически выгодна и широко распространена. Достаточно упомянуть, что в других альтернативных направлениях тысячи мегаватт мощности от одной станции – это прогнозы и планы. В отношении гидроэнергетики это реальность. Уже в 2008 году полностью функционировала ГЭС «Три ущелья» на реке Янцзы в Китае. 32 ныне работающих генератора имеют общую мощность 18 000 МВт, однако потенциал станции оценивается в 20 000.

Такова ситуация в сфере альтернативных источников энергии сегодня. Как видно по прогнозам, их развитие продолжается, основная ставка делает на прогресс и инновации. 

Подготовила Влада Соболева