Традиційні види енергетики забезпечують людство електрикою і теплоносіями, але при цьому завдають істотної шкоди навколишньому середовищу. Так, гідроелектростанції руйнують природний ландшафт, заважають природній течії річок, виводять з господарського користування великі площі родючих земель. ТЕС споживають величезні кількості природного палива, а імідж АЕС серйозно похитнули аварії в Чорнобилі та Фукусімі. Альтернативою такому положенню справ може стати розвиток альтернативної енергетики, яка використовує енергію сонця, вітру і води, а також біопалива з органічних відходів або спеціально вирощуваних рослин.

Альтернативна енергетика – сукупність перспективних способів отримання, передачі та використання енергії, які поширені не так широко, як традиційні, проте представляють інтерес через вигідність їх використання при, як правило, низькому ризику заподіяння шкоди навколишньому середовищу.

Популярні види альтернативної енергетики

Сонячні електростанції

Абсолютними лідерами в області сонячної енергетики є європейські країни. Сонячні електростанції забезпечують близько трьох відсотків загального виробітку електроенергії в Німеччині, Іспанії та Італії.

Електростанція діє за принципом перетворення сонячної радіації в електричну енергію. Способи перетворення сонячної радіації різні й залежать від конструкції електростанції.

Майбутнє сонячної енергетики – за прямим перетворенням сонячного випромінювання в електричний струм за допомогою напівпровідникових фотоелементів – сонячних батарей. Дослідники з національної лабораторії «Лос- Аламос» зробили значний прорив в технології фотоелементів на квантових точках, що дозволить високоефективним сонячним панелям працювати в вигляді прозорого скла. В майбутньому, будь-яке освітлене сонцем вікно можна перетворити в мініатюрну сонячну станцію.

Найпотужніша сонячна електростанція світу знаходиться в штаті Арізона США, її пікова потужність 247 МВт

Вітроенергетичні установки

Енергію вітру відносять до відновлюваних видів енергії, так як вона є наслідком активності Сонця.

До початку 2016 року загальна встановлена ​​потужність усіх вітрогенераторів склала 432 гігават і, таким чином, перевершила сумарну встановлену потужність атомної енергетики. Установки діють за принципом перетворення кінетичної енергії повітряних мас в атмосфері в електричну, механічну, теплову або в будь-яку іншу форму енергії. Потужність вітрогенератора залежить від площі, що охоплюється лопатями генератора, і висоти над поверхнею. Найбільшого поширення в світі набула конструкція вітрогенератора із трьома лопатями і горизонтальною віссю обертання.

Данія, Нідерланди і Німеччина навіть збираються закласти штучний острів в Північному морі для вироблення вітрової енергії. Проект планується реалізовувати на найбільшій мілині Північного моря Доггер-банку, так як тут вдало поєднуються такі фактори: відносно низький рівень моря і потужні потоки повітря. Основною метою проекту є створення вітропарку, який може виробляти до 30 ГВт дешевої електроенергії. Довгострокові плани передбачають збільшення цієї кількості до 70-100 Гвт, що дозволить забезпечувати енергією близько 80 мільйонів жителів Європи.

Геотермальна енергетика

Геотермальная энергетика базується на виробництві теплової та електричної енергії за рахунок енергії, що міститься в надрах землі, на геотермальних станціях.

У вулканічних районах вода, що циркулює, перегрівається вище температури кипіння на відносно невеликих глибинах і по тріщинах піднімається до поверхні, іноді виявляючи себе у вигляді гейзерів. Доступ до підземних теплих вод здійснюється за допомогою глибинного буріння свердловин. Перспективними джерелами перегрітих вод є вулканічні зони планети в тому числі Камчатка, Курильські, Японські і Філіппінські острови, великі території Кордильєр і Анд.
Головною перевагою геотермальної енергії є її практична невичерпність і повна незалежність від умов навколишнього середовища, часу доби і року.

Потенційна сумарна робоча потужність геотермальних електростанцій в світі поступається більшості станцій на інших поновлюваних джерелах енергії. Однак напрямок одержав розвиток в силу високої енергетичної щільності в окремих заселених географічних районах, де відсутні або відносно дорогі горючі корисні копалини.

Біопаливо

Біопаливо створюється з рослинної або тваринної сировини, з продуктів життєдіяльності організмів або органічних промислових відходів. Рослинну сировину розділяють на 3 покоління.

Сировина 1-го покоління – сільськогосподарські культури з високим вмістом жирів, крохмалю, цукрів. Рослинні жири переробляються в біодизель, а крохмал і цукор – в етанол. Але, перше покоління біопалива використовує ті ж землі і ресурси, які раніше використовувалося для вирощування їжі, що підвищує ціни на неї і викликає багато проблем в світі, що розвивається.

Сировина 2-го покоління – нехарчові залишки культивованих рослин, трава і деревина. Основні недоліки другого покоління сировини – займані земельні ресурси і відносно невисока віддача з одиниці площі. Якби ми захотіли перевести всі автомобілі на біопаливо з бур’яну, довелося б засіяти ним всю територію США і Росії разом узяті.

Найбільш перспективною і ефективною в даний час є сировина 3-го покоління – водорості. Вони не вимагають земельних ресурсів, можуть мати більшу концентрацію біомаси і високу швидкість відтворення. Природна маслистість водоростей більше 50%, що гарантує легке видобування і обробку мастила. Залишки рослини можна перетворити в електрику, в природний газ або добрива, щоб виростити ще більше водоростей без хімікатів.

Космічна енергетика

Цей вид альтернативної енергетики передбачає використання енергії Сонця для вироблення електроенергії, з розташуванням енергетичної станції на земній орбіті або на Місяці.

Щогодини земля отримує величезну кількість сонячної енергії, більше, ніж земляни її використовують за цілий рік. Один із способів використання цієї енергії, створення гігантських сонячних ферм, які будуть збирати частину високоінтенсивного та безперебійного сонячного випромінювання. Величезні дзеркала будуть відображати сонячні промені на колектори меншого розміру. Потім ця енергія буде передаватися на землю за допомогою мікрохвильових або лазерних пучків.

Так як на Місяці та на орбіті немає атмосфери і погодних явищ, енергію можна буде виробляти майже цілодобово і з великим коефіцієнтом ефективності. Таким чином, фотоелектричні панелі на орбіті Землі (на висоті 36000 км) будуть отримувати в середньому у вісім разів більше світла, ніж панелі на поверхні Землі. Додатковою перевагою є той факт, що в космосі немає проблем з вагою або корозії металів через відсутність атмосфери. Але основним недоліком космічної енергетики все ж залишається її надвисока вартість.

Енергія термоядерного синтезу

Керований термоядерний синтез базується на синтезі більш важких атомних ядер з більш легких з метою отримання енергії, яка, на відміну від вибухового термоядерного синтезу (що використовується в термоядерних вибухових пристроях), носить керований характер. На відміну від атомного поділу, ядерний синтез не виробляє ніяких смертельних ядерних відходів, так як він сполучує атоми разом, а не розщеплює їх.

Один з лауреатів Нобелівської премії описав термоядерний синтез, як спробу засунути сонце в коробку. Ідея хороша, ось тільки ніхто не знає, як зробити коробку. Справа в тому, що при реакції синтезу, утворюється настільки гаряча і нестійка речовина, що вона може значно пошкодити реактор, що її створив.

Тим не менш, це не зупиняє приватні компанії від виділення мільярдів для дослідження технологій і вирішення даної проблеми. І якщо будуть подолані ці труднощі, то термоядерний синтез забезпечить увесь світ практично невичерпною енергією. Цей вид альтернативної енергетики буде виробляти радіоактивні відходи з коротким періодом напіврозпаду, будуть відсутніми продукти згоряння та не використовуватимуться матеріали, які можуть бути використані для виробництва ядерних вибухових пристроїв, таким чином виключається можливість саботажу і тероризму.