Традиционные виды энергетики обеспечивают человечество электричеством и теплоносителями, но при этом наносят существенный вред окружающей среде. Так, гидроэлектростанции разрушают природный ландшафт, мешают естественной течения рек, выводят из хозяйственного пользования большие площади плодородных земель. ТЭС потребляют огромные количества природного топлива, а имидж АЭС серьезно пошатнули аварии в Чернобыле и Фукусиме. Альтернативой такому положению дел может стать развитие альтернативной энергетики, которая использует энергию солнца, ветра и воды, а также биотоплива из органических отходов или специально выращиваемых растений.

Альтернативная энергетика – совокупность перспективных способов получения, передачи и использования энергии, которые распространены не так широко, как традиционные, однако представляют интерес из-за выгодности их использования при, как правило, низком риске причинения вреда окружающей среде.

Популярные виды альтернативной энергетики

Солнечные электростанции

Абсолютными лидерами в области солнечной энергетики являются европейские страны. Солнечные электростанции обеспечивают около трех процентов общей выработки электроэнергии в Германии, Испании и Италии.

Электростанция действует по принципу преобразования солнечной радиации в электрическую энергию. Способы преобразования солнечной радиации различны и зависят от конструкции электростанции.

Будущее солнечной энергетики – за прямым преобразованием солнечного излучения в электрический ток с помощью полупроводниковых фотоэлементов – сонячних батарей. Дослідники з національної лабораторії «Лос- Аламос» сделали значительный прорыв в технологии солнечных элементов на квантовых точках, что позволит высокоэффективным солнечным панелям работать в виде прозрачного стекла. В будущем, любое освещенное солнцем окно можно превратить в миниатюрную солнечную станцию.

Самая мощная солнечная электростанция мира находится в штате Аризона США, ее пиковая мощность 247 МВт

Ветроэнергетические установки

Энергию ветра относят к возобновляемым видам энергии, так как она является следствием активности Солнца.

До начала 2016 года общая установленная мощность всех ветрогенераторов составила 432 гигаватт и, таким образом, превзошла суммарную установленную мощность атомной энергетики. Установки действуют по принципу преобразования кинетической энергии воздушных масс в атмосфере в электрическую, механическую, тепловую или в любую другую форму энергии. Мощность ветрогенератора зависит от площади, охватываемой лопастями генератора, і висоти над поверхнею. Найбільшого поширення в світі набула конструкція вітрогенератора із трьома лопатями і горизонтальною віссю обертання.

Дания, Нидерланды и Германия даже собираются заложить искусственный остров в Северном море для выработки ветровой энергии. Проект планируется реализовывать на самой отмели Северного моря Доггер-банка, так как здесь удачно сочетаются такие факторы: относительно низкий уровень моря и мощные потоки воздуха. Основной целью проекта является создание ветропарка, который может производить до 30 ГВт дешевой электроэнергии. Долгосрочные планы предполагают увеличение этого количества до 70-100 Гвт, что позволит обеспечивать энергией около 80 миллионов жителей Европы.

Геотермальная энергетика

Геотермальная энергетика базується на виробництві теплової та електричної енергії за рахунок енергії, что содержится в недрах земли, на геотермальных станциях.

В вулканических районах вода, что циркулирует, перегревается выше температуры кипения на относительно небольших глубинах и по трещинам поднимается к поверхности, иногда проявляя себя в виде гейзеров. Доступ к подземным теплым водам осуществляется при помощи глубинного бурения скважин. Перспективными источниками перегретых вод являются вулканические зоны планеты в том числе Камчатка, Курильские, Японские и Филиппинские острова, обширные территории Кордильер и Анд.
Главным достоинством геотермальной энергии является ее практическая неиссякаемость и полная независимость от условий окружающей среды, времени суток и года.

Потенциальная суммарная рабочая мощность геотермальных электростанций в мире уступает большинству станций на иных возобновляемых источниках энергии. Однако направление получило развитие в силу высокой энергетической плотности в отдельных заселенных географических районах, где отсутствуют или относительно дорогие горючие полезные ископаемые.

Биотопливо

Біопаливо створюється з рослинної або тваринної сировини, из продуктов жизнедеятельности организмов или органических промышленных отходов. Растительное сырье разделяют на 3 поколения.

Сырье 1-го поколения – сільськогосподарські культури з високим вмістом жирів, крахмала, сахаров. Растительные жиры перерабатываются в биодизель, а крахмал и сахар – в этанол. Но, первое поколение биотоплива использует те же земли и ресурсы, ранее использовалось для выращивания пищи, что повышает цены на нее и вызывает много проблем в мире, что развивается.

Сырье 2-го поколения – нехарчові залишки культивованих рослин, трава и древесина. Основные недостатки второго поколения сырья – занимаемые земельные ресурсы и относительно невысокая отдача с единицы площади. Если бы мы захотели перевести все автомобили на биотопливо из бур’яну, пришлось бы засеять им всю территорию США и России вместе взятые.

Наиболее перспективной и эффективной в настоящее время является сырье 3-го поколения – водорості. Они не требуют земельных ресурсов, могут иметь большую концентрацию биомассы и высокую скорость воспроизводства. Естественная маслистість водорослей больше 50%, что гарантирует легкую добычу и обработку масла. Остатки растения можно превратить в электричество, в природный газ или удобрения, чтобы вырастить еще больше водорослей без химикатов.

Космическая энергетика

Цей вид альтернативної енергетики передбачає використання енергії Сонця для вироблення електроенергії, с расположением энергетической станции на земной орбите или на Луне.

Каждый час земля получает огромное количество солнечной энергии, больше, чем земляне ее используют за целый год. Один из способов использования этой энергии, создание гигантских солнечных ферм, які будуть збирати частину високоінтенсивного та безперебійного сонячного випромінювання. Величезні дзеркала будуть відображати сонячні промені на колектори меншого розміру. Затем эта энергия будет передаваться на землю с помощью микроволновых или лазерных пучков.

Так как на Луне и на орбите нет атмосферы и погодных явлений, енергію можна буде виробляти майже цілодобово і з великим коефіцієнтом ефективності. Таким образом, фотоэлектрические панели на орбите Земли (на высоте 36000 км) будут получать в среднем в восемь раз больше света, чем панели на поверхности Земли. Дополнительным преимуществом является тот факт, что в космосе нет проблем с весом или коррозии металлов из-за отсутствия атмосферы. Но основным недостатком космической энергетики все же остается ее сверхвысокая стоимость.

Энергия термоядерного синтеза

Керований термоядерний синтез базується на синтезі більш важких атомних ядер з більш легких з метою отримання енергії, которая, в отличие от взрывного термоядерного синтеза (используемого в термоядерных взрывных устройствах), носит управляемый характер. В отличие от атомного деления, ядерный синтез не производит никаких смертельных ядерных отходов, так как он соединяет атомы вместе, а не расщепляет их.

Один из лауреатов Нобелевской премии описал термоядерный синтез, как попытку засунуть солнце в коробку. Идея хорошая, вот только никто не знает, как сделать коробку. Дело в том, что при реакции синтеза, образуется настолько горячая и неустойчивое вещество, что она может значительно повредить реактор, что ее создал.

Тем не менее, это не останавливает частные компании от выделение миллиардов для исследования технологий и решения данной проблемы. И если будут преодолены эти трудности, то термоядерный синтез обеспечит весь мир практически неиссякаемой энергией. Цей вид альтернативної енергетики буде виробляти радіоактивні відходи з коротким періодом напіврозпаду, будуть відсутніми продукти згоряння та не використовуватимуться матеріали, которые могут быть использованы для производства ядерных взрывных устройств, таким образом исключается возможность саботажа и терроризма.