Автор:Полищук Т.Д., Проценко Ю.В., Колесникова В.В., Романова В.Ю.
Источник: Комплексне використання природних ресурсів / Матерiали IV регіональної наукової конференції студентів та аспірантів. — Донецьк, ДонНТУ — 2011
Энергия – основной ресурс, обеспечивающий существование современной цивилизации. В настоящее время потребности в энергии удовлетворяются в основном за счет нефти, природного газа и угля – исчерпаемых источников энергии. В связи с этим появляется такое понятие как «проблема истощения природных ресурсов». Эта проблема, и проблема ухудшения экологической обстановки широко обсуждается мировой общественностью и международными организациями энергетического и экологического профиля.
Глобальный спрос на энергию увеличивается стремительно (около 3% в год). При сохранении такого темпа к середине 21 века мировой энергобаланс может возрасти в 2,5 раза, к концу века – в 4 раза. Это ведет к неизбежному истощению природных ресурсов. Для уменьшения этих негативных последствий огромное значение имеет энергосбережение как в глобальном масштабе, так и в каждом отдельно взятом доме. Наряду с эффективным энергосбережением требуется широкомасштабное получение энергии из «новых» источников.
Ведущими странами в изучении и внедрении новых технологий в области альтернативных источников энергии являются США, Канада, Австралия и др. Так в США ведущую роль в разработке нетрадиционных источников энергии ведут Калифорнийский и Мичиганский университеты, Массачусетский институт.
В современном мире многие источники энергии, такие как вода, солнечная энергия и ветер, которые еще недавно относились к нетрадиционным, теперь относят к традиционным, получившим широкое распространение во многих странах мира.
Однако наука не стоит на месте. Ученые США создали синтетические листья из стеклянных пластин с разветвленной сетью тонких заполненных водой каналов, рисунок которых подобен жилам настоящих листьев. Исследователи присоединили металлические пластины к синтетическим стенкам стебля и включили их в электрическую цепь. Лист превратился в источник энергии благодаря прерыванию потока воды воздушными пузырями. Ток образуется из-за различия электропроводящих способностей воздуха и воды. Использование синтетических листьев не дает требуемой мощности, но их можно использовать как дополнительный источник, собирая энергию в конденсаторы.
Кроме того, американские специалисты разработали искусственные деревья, листья которых способны извлекать электричество из ветра, света и тепла. Поверхность подобного листа, повторяющего форму и цвет своего биологического прототипа, представляет собой комбинацию фото- и термоэлектрических элементов. Благодаря этому устройство способно конвертировать энергию солнца даже через несколько часов после его захода. Кроме того, в месте крепления «нанолиста» к искусственной ветви помещён пьезоэлектрический прибор, который вырабатывает ток при колебании листьев под действием ветра или дождевых капель.
Преимуществами таких энергетических установок являются высокая эффективность, сравнительная дешевизна и простота монтажа, а также стойкость к любым погодным условиям. Кроме того, искусственные деревья, как и их природные аналоги, защищают от сильного ветра и шума и дают тень в жаркие дни.
Инженерный университет Мичигана создал машину, которая превращает потенциально разрушительные колебания жидкостных течений в возобновляемую энергию. Вибрации используемые для выработки электроэнергии – волнообразные колебания, которые производит округлый или цилиндрический объект в текучей среде воды. Первое поколение машин – гладкий цилиндр, приделанный к пружине. Он подвешен горизонтально в потоке воды в резервуаре размером с прицеп. Несколько цилиндров должно быть достаточно, чтобы питать поставленное на якорь судно или маяк. Как альтернативу данной установки, для домов располагающихся возле моря, можно использовать энергию морских волн.
Ряд ученых работают над созданием особых башен, которые будут работать по принципу огромных деревьев, поглощая углерод и его соединения из воздуха. Данные устройства хорошо подойдут для домов находящихся в черте города с интенсивным движением автомобильного транспорта и тяжелых производств.
К сожалению, Украина не состоит в числе стран эффективно пользующихся возобновляемыми источниками энергии. В январе-мае 2011 г. предприятия возобновляемой энергетики Украины произвели 228,619 млн КВт•ч электроэнергии, которую продали ГП «Энергорынок» по «зеленому» тарифу. По итогам пяти месяцев доля возобновляемой энергии составила 0,34% от общего объема электроэнергии, которую продали по регулируемому тарифу энергогенерирующие предприятия Украины за данный период.
Среди направлений возобновляемой энергетики, в которых предприятия работают по «зеленому» тарифу, наибольший объем электричества в январе-мае 2011 г. был произведен предприятиями малой гидроэнергетики (191 961,4 тыс. КВт•ч), на втором месте – ветроэнергетика (29 839,22 тыс. КВт•ч), третье место занимает биоэнергетическая отрасль (3 483,9 тыс. КВт•ч). Наименьший показатель генерации по итогам пяти месяцев – у предприятий солнечной энергетики (3 334,79 тыс. КВт•ч).
Украина имеет высокий потенциал к использованию нетрадиционных источников энергии, однако это требует больших интеллектуальных и капитальных вложений.