Дмитрий Елисеев Мастер

Что мы знаем о возобновляемых источниках энергии? Ликбез для потребителей

Как говорил еще Менделеев, «сжигать нефть — все равно, что топить печку ассигнациями». И так очевидно, что используемые сейчас источники нефти, угля или газа рано или поздно иссякнут — скорость их потребления в разы превосходит скорость возобновления. Да и если бы нефть была бесконечной, мало приятного жить в дыме и смоге. Каковы варианты решения данной ситуации?

maxpro, Shutterstock.com

Попробуем разобраться, какие действительно возобновляемые источники энергии существуют в данный момент.

Энергия Солнца

Солнечное излучение является наиболее очевидным источником «вечной» энергии. Падающая энергия солнечных лучей весьма велика — наверное, еще в детстве каждый мальчик выжигал лупой на дереве, получая даже с небольшой линзы достаточную для тления дерева температуру. По статистическим данным, даже для широты Москвы месячная норма солнечного излучения в месяц составляет 16.4 кВт*ч/кв.м в январе и 166.7 кВт*ч/кв.м в июле. Правда, встает вопрос, как эту энергию собрать, и тут есть несколько вариантов.

Солнечная батарея. Наиболее простой для потребителя способ прямого преобразования солнечной энергии в электричество. Стоимость солнечной панели наружного исполнения (с защитным закаленным стеклом) мощностью 100 Вт составляет 4−6 тыс.р., при габаритах 110×55 см и массе в 9 кг. Существуют и более новые технологии, например, в продаже можно найти легкие и гибкие панели, разрабатываются солнечные батареи в виде пленки, наклеиваемой на стекло и пр. Учитывая, что заявленный срок службы батареи составляет около 25 лет (реально она прослужит и дольше, но само стекло может несколько помутнеть со временем), использование солнечной энергии для получения электричества весьма перспективно.

Солнечные коллекторы. Солнечный коллектор — это еще одна очень перспективная система, используемая для нагрева воды. Коллектор состоит из решетки нагревающихся труб черного цвета и бака-накопителя. Бак с водой расположен выше трубок, и благодаря циркуляции горячей и холодной воды осуществляется ее перемешивание и нагрев. Такая система позволяет нагревать воду даже в холодное время года. Как и солнечная батарея, коллектор — достаточно надежное устройство без движущихся частей, ломаться в котором практически нечему.

Простейший солнечный коллектор может быть изготовлен самостоятельно, промышленные образцы используют более эффективные вакуумные трубки и опционально, насосы для более эффективной циркуляции. Стоимость готового солнечного коллектора с вакуумными трубками составляет от 15 тыс. руб., в зависимости от требуемой мощности.

Энергия ветра

Наверное каждый, кто ездил в Европу, видел огромные ветряки, установленные на полях. Ветроэнергетика также является одной из перспективных отраслей, хотя по объему ее использования Россия сейчас всего лишь на 64 месте. Крупные ветряки стоят очень дорого, однако приобрести небольшой ветрогенератор для домашнего использования сейчас может любой желающий: цена модели мощностью 300−500 Вт составляет от 15 тыс.р. Современные ветрогенераторы являются бесколлекторными, их ротор не имеет трущихся контактов, поэтому заявленный срок службы составляет не менее 10 лет.

Энергия воды

Несмотря на то что ГЭС исторически появились одними из первых (уже в конце 19 века), их доля в энергетике России составляет всего лишь около 20%. Конечно, у этого вида электростанций есть свои недостатки (например, затопление больших территорий водохранилищами), но в целом этот вид получения энергии можно считать более-менее экологически чистым и возобновляемым.

Тепловая энергия

Источники на тепловой энергии мало распространены, однако упомянуть их все же стоит.

Термоэлектрический генератор состоит из элементов, генерирующих напряжение при наличии разности температур. При наличии источника постоянного тепла (например, печь), использование таких генераторов позволяет получить пусть и небольшую, но дополнительную электроэнергию. Такие устройства редки, но они есть: например, выпускается дровяная печь «Индигирка», которая, помимо основной функции нагрева, содержит также термогенератор мощностью 50 Вт. Небольшой термогенератор мощностью 2 Вт (хватит, например, для светодиодной лампы или подзарядки телефона) стоит около 7 тыс.р. Вероятно, в каких-либо отдаленных и малоосвещенных северных регионах это может быть актуально.

Двигатель Стирлинга — еще один прибор, способный преобразовать тепловую энергию в механическую. Для работы двигателя необходима разность температур, существуют низкотемпературные двигатели Стирлинга, способные вращаться даже будучи установленными на теплом корпусе ноутбука. В продаже имеются генераторы на базе двигателя Стирлинга, однако какой-либо подробной информации по ним найти не удалось. Теоретически двигатель Стирлинга может работать на любом топливе, например, на дровах, опилках, что в каких-либо случаях может быть актуально.

Энергия биогаза

Использование биогаза может быть актуально лишь в больших масштабах, например, в сельском хозяйстве, на птицефабриках или фермах крупного рогатого скота. Газ, получаемый при брожении, на большую часть состоит из метана, что позволяет использовать его в котельных или генераторах. Одна корова дает в сутки около 50 кг навоза, из одной тонны навоза можно получить 60 куб. м биогаза, из 1 куб. м биогаза можно получить (помимо тепла) 2 кВт*ч электроэнергии. По подсчетам, большая ферма может не только полностью обеспечить себя электричеством, но даже продавать его излишки другим.

Конечно, для установки в частных домах такие системы малопригодны, т.к. даже очень постаравшись, вряд ли удастся обеспечить требуемое количество биоотходов для эффективной работы генератора.

Заключение

Можно отметить: даже если истощатся запасы нефти или угля, крахом цивилизации это все же не станет. Как показано выше, у человечества еще остается в запасе достаточное количество других источников энергии. Да, придется оптимизировать те или иные энергозатраты (знакомая ситуация — греющие на полную мощность батареи и открытые форточки в домах), но с другой стороны, это не так уж плохо. Так, например, после начала кризиса в США упали продажи крупных легковых автомобилей: а действительно, целесообразно ли ездить на работу на «тракторе» мощностью 300 л.с., потребляющем 25 л на 100 км?

Актуальны или нет прямо сейчас альтернативные источники энергии? Очевидно, да: помимо макроэкономических причин (так, Германия к 2050 году планирует на 80% перейти на возобновляемые источники, вероятно, чтобы не зависеть от поставщиков нефти и газа), существуют и «микроэкономические». Например, как показало последнее наводнение 2013 года на Амуре, даже во вполне мирное и спокойное время целый город или поселок может на несколько недель оказаться без электроснабжения. Наверное, при такой ситуации наличие у жителей хотя бы солнечных батарей оказалось бы весьма кстати. И наконец, просто приятно жить в гармонии с природой, а не уничтожать постепенно все вокруг.

Как обстоят дела в нашей стране? Пока почти никак. Хотя недавно Д. Медведев подписал распоряжение «О механизме стимулирования использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ) на оптовом рынке электрической энергии и мощности», но будет ли от этого какой-то толк, сказать сложно. В то же время Китай, например, планирует инвестировать более $ 400 млрд. на развитие ветроэлектростанций с общегодовой выработкой 120 гигаватт.

И наконец, рынок альтернативных источников энергии медленно, но постепенно растет, вовсе нет нужды ждать милостей от государства: каждый владелец собственного дома вполне в состоянии потратить на резервную солнечную батарею или ветрогенератор сумму, сопоставимую с ценой нового смартфона. В любом случае, у каждого есть выбор, и это уже радует.

Обновлено 10.09.2013
Статья размещена на сайте 9.09.2013

Комментарии (10):

Чтобы оставить комментарий зарегистрируйтесь или войдите на сайт

Войти через социальные сети:

  • Бахыт Байментаев Бахыт Байментаев Читатель 11 сентября 2013 в 10:01 отредактирован 27 мая 2018 в 19:11

    А ещё к возобновляемым источникам энергии относятся: геотермальная, энергия морских волн, течений, приливов и океана, а также другие "новые" виды возобновляемой энергии.

    • Бахыт Байментаев, совершенно верно.
      Но цель этой статьи - рассказать о технологиях и устройствах, которые уже сейчас можно купить и установить в каждый дом.

      Энергия вулканов, приливов и прочего, это очень узкая ниша для очень ограниченного числа мест на земле. В США например доля термальных станций всего 0.3% от всей энергетики, судя по википедии.

    • Бахыт Байментаев, чисто зрительно морские волны обладают большой энергией. На "Мембране" один энтузиаст из Подмосковья долго сообщал о самоделке с поплавками для съёма энергии волн.

      Оценка статьи: 5

      • Дмитрий Елисеев Мастер 11 сентября 2013 в 10:34 отредактирован 11 сентября 2013 в 10:34

        Сергей Дмитриев, боюсь в подмосковье от энергии волн даже лампочку в сортире запитать сложно будет

        • Дмитрий Елисеев, для энтузиаста место жительства не имеет значения: товарищ сам варил опыеный образец, масштабную модель для проверки самОй идеи. Таких Дон-Кихотов прогресса осталось мало.

          Оценка статьи: 5

  • Сергей Дмитриев Сергей Дмитриев Мастер 11 сентября 2013 в 08:56 отредактирован 11 сентября 2013 в 08:57

    В статье популярно и доступно изложена проблема. Меня больше заедает и я не раз жужжал об этом, езда на К-700 за бутылкой в соседнее село. О таком случае сообщалось в своё,давнее уже время.

    Примерно тоже мы видим и сейчас, когда 4-7- миместные авто за весь свой пробег с конвейера до свалки везут в среднем от 1,2 до 1,4 персоны (по разным данным)

    Я предлагал жёсткие меры под эгидой ООН об ограничении мощности двигателя на расчётную перевозимую персону для гражданских личных авто, не ограничивая скорость в пределах допущенных.

    Для повседневных поездок должно стать правилом использовать только двухместное авто,вкл. тандем с допуском,разумеется, и одноместных.

    Сейчас у американцем популярны объёмные вэны в многодетных семьях. Во многих случаях для общих поездок мог бы стать прокат, как для перевозки мебели.

    Экономное расходование наличных углеводородов было не лишним.

    Оценка статьи: 5

    • Сергей Дмитриев, небольшие подвижки уже есть, например с 2012 уже продается Renault Twizy: цена 9000 евро, двигатель 17лс, пробег до 100км со скоростью до 80км/ч.
      Пока это имхо больше концепт чем автомобиль, есть много недостатков, но радует само движение в этом направлении.

      А делать действительно что-то надо, вот например в аттаче картинка гугла обычной питерской улицы в центре, как можно видеть, свободных мест для авто физически нет, все кончились. Это даже не говоря про экологию и то что окна регулярно приходится мыть от сажи.

  • Где-то читал, что Италия уже лет 20 назад покрывала за счет биогаза около 20% своего потребления газа (понимаю, чифра невероятная, но именно так запомнилось).

    Оценка статьи: 4

  • Мне очень понравилась статья. Прочитала с удовольствием и вниманием. Спасибо за ликбез. Мы всё чаще задумываемся, как сократить расходы на коммуналку, а лучше всего, в принципе не быть зависимыми от предоставляемых, задорого, услуг по энергообеспечению.

    Оценка статьи: 5