В последние годы альтернативная энергетика стала предметом пристального интереса и обсуждения. Благодаря угрозе изменения климата и тому факту, что средняя глобальная температура продолжает расти из года в год, стремление к поиску форм энергии, которые уменьшат зависимость человечества от ископаемых видов топлива, угля и других методов загрязнения, естественно, активизировалось.
Хотя большинство концепций альтернативной энергетики не являются новыми, в последние несколько десятилетий этот вопрос стал актуальным. И благодаря совершенствованию технологий и производства, затраты на большинство видов альтернативной энергетики снижается, а эффективность растет. Но что такое альтернативная энергия и какова вероятность того, что она станет основной?
Определение:
Естественно, есть некоторые споры относительно того, что означает “альтернативная энергия” и к чему она может быть применена. С одной стороны, этот термин может относиться к формам энергии, которые не увеличивают углеродный след человечества. В этом отношении в нее могут входить такие вещи, как ядерные объекты, гидроэнергетика, и даже такие вещи, как природный газ и “чистый уголь”.
 |
Рисунок 1. Жилые солнечные панели в Германии |
С другой стороны, этот термин также используется для обозначения того, что на сегодняшний день считаются нетрадиционными методами энергии – таких как энергия солнца, ветра, геотермальных источников, биомассы и других недавних дополнений. Такая классификация исключает такие методы, как гидроэлектроэнергия, которые существуют уже более века и поэтому являются довольно общими для некоторых регионов мира.
Другой фактор заключается в том, что альтернативные источники энергии считаются “чистыми”, что означает, что они не производят вредных загрязнителей. Как уже отмечалось, это может относиться к двуокиси углерода, но и других газов, как окись углерода, двуокись серы, окиси азота и другие. В этих параметрах ядерная энергия не рассматривается в качестве альтернативного источника энергии, поскольку она производит радиоактивные отходы, которые являются высокотоксичными и должны храниться.
Однако во всех случаях этот термин используется для обозначения форм энергии, которые будут использоваться для замены ископаемых видов топлива и угля в качестве преобладающей формы производства энергии в ближайшие десятилетия.
Виды альтернативной энергетики:
Строго говоря, существует много видов альтернативной энергетики. Еще раз повторюсь, определения становятся немного точкой прилипания, и термин использовался в прошлом, чтобы ссылаться на любой метод, который в то время считался неосновным. Однако, применяя этот термин в широком смысле, чтобы означать альтернативы углю и ископаемому топливу, он может включать в себя любое или все из следующих:
Гидроэлектричество: Это относится к энергии, генерируемой гидроэлектростанциями, где падающая вода (т. е. реки или каналы) направляется через аппарат для вращения турбин и выработки электроэнергии.
 |
Рисунок 2. Атомная электростанция, выпускающая горячий пар как побочный продукт медленного процесса деления |
Ядерная энергетика: энергия, получаемая в результате медленных реакций деления. Стержни из урана или других радиоактивных элементов нагревают воду для генерации пара, который в свою очередь вращает турбины для генерации электроэнергии.
Солнечная энергия: энергия, используемая непосредственно от Солнца, где фотоэлектрические элементы (обычно состоящие из кремниевой подложки и расположенные в больших массивах) преобразуют солнечные лучи непосредственно в электрическую энергию. В некоторых случаях тепло, вырабатываемое солнечным светом, также используется для производства электроэнергии, которая известна как солнечная тепловая энергия.
Энергия ветра: энергия произведенная воздушным потоком, где большие ветротурбины вращены ветром для того чтобы произвести электричество.
Геотермальная энергия: энергия, вырабатываемая теплом и паром, вырабатываемая геологической активностью в земной коре. В большинстве случаев это состоит из труб, размещаемых в грунте над геологически активными зонами, направляющих пар через турбины, генерируя таким образом электроэнергию.
Приливная мощность: энергия, вырабатываемая приливными жгутами, расположенными вокруг береговой линии. Здесь ежедневные изменения приливов приводят к тому, что вода течет туда-сюда через турбины, вырабатывая электроэнергию, которая затем передается на электростанции вдоль берега.
Биомасса: Это относится к топливу, полученному из растений и биологических источников – этанола, глюкозы, водорослей, грибов, бактерий – который может заменить бензин в качестве источника топлива.
Водород: Энергия, получаемая от процессов, связанных с газообразным водородом. Это может включать каталитические преобразователи, где молекулы воды разбиваются и воссоединяются электролизом; водородные топливные элементы, где газ используется для питания двигателей внутреннего сгорания или нагревается и используется для вращения турбин; или атомное слияние, где атомы водородного предохранителя в контролируемых условиях высвобождают невероятное количество энергии.
 |
Рисунок 3. Мега Ампер сферического Токамака (мачты) реактора в центр Кулхэм по энергии термоядерного синтеза (Великобритания) |
Альтернативная и возобновляемая энергия:
Во многих случаях альтернативные источники энергии также являются возобновляемыми. Однако эти термины не являются полностью взаимозаменяемыми из-за того, что многие формы альтернативной энергетики зависят от конечного ресурса. Например, ядерная энергетика опирается на уран или другие тяжелые элементы, которые необходимо добывать.
Между тем, ветровая, солнечная, приливная, геотермальная и гидроэлектроэнергетическая энергии все полагаются на источники, которые являются полностью возобновляемыми. Солнечные лучи являются наиболее обильным источником энергии всех и, в то время как ограничены погодными и дневными паттерны, являются многолетними – и, следовательно, неисчерпаемый с точки зрения промышленности. Ветер также является постоянным, благодаря вращению Земли и изменениям давления в нашей атмосфере.
Развитие:
В настоящее время альтернативная энергия по-прежнему находится в зачаточном состоянии. Однако эта картина быстро меняется в результате сочетания политического давления, экологических катастроф во всем мире (засуха, голод, наводнения, штормовая активность) и усовершенствования технологий использования возобновляемых источников энергии.
Например, по состоянию на 2015 год потребности в энергии в мире по-прежнему в основном обеспечиваются такими источниками, как уголь (41,3%) и природный газ (21,7%). Гидроэнергетика и атомная энергетика составили соответственно 16,3% и 10,6%, в то время как “возобновляемые источники энергии” (солнечные, ветровые, биомассы и др.) составила всего 5,7%.
 |
Рисунок 4. В Дании на ветроэнергетику приходится 28% производства электроэнергии и она дешевле угольной |
Это представляло собой значительное изменение по сравнению с 2013 годом, когда мировое потребление нефти, угля и природного газа составило 31,1%, 28,9% и 21,4% соответственно. Атомная и гидроэлектроэнергетическая энергетика составила 4,8% и 2,45%, а возобновляемые источники-всего 1,2%.
Кроме того, увеличилось число международных соглашений об ограничении использования ископаемого топлива и развитии альтернативных источников энергии. К ним относятся Директива о возобновляемых источниках энергии, подписанная Европейским союзом в 2009 году, которая установила цели использования возобновляемых источников энергии для всех государств-членов на 2020 год.
В основном в соглашении говорится, что ЕС удовлетворит не менее 20% своих общих энергетических потребностей возобновляемыми источниками энергии к 2020 году и что не менее 10% их транспортных топлив поступает из возобновляемых источников к 2020 году. В ноябре 2016 года Еврокомиссия пересмотрела эти целевые показатели, установив, что к 2030 году не менее 27% потребностей в энергии поступят от возобновляемых источников энергии.
В 2015 году Рамочная конвенция Организации Объединенных Наций об изменении климата (РКИКООН) собралась в Париже для разработки рамок смягчения воздействия парниковых газов и финансирования альтернативной энергетики, которые вступят в силу к 2020 году. Это привело к Парижскому соглашению, которое было принято 12 декабря 2015 года и открыто для подписания 22 апреля (день Земли) 2016 года в Центральных учреждениях ООН в Нью-Йорке.
Геотермальная электростанция, расположенная в Исландии.
Несколько стран и государств также были отмечены перед их руководством в области развития альтернативной энергетики. Например, в Дании ветроэнергетика обеспечивает до 140% спроса страны на электроэнергию, причем излишки предоставляются соседним странам, таким как Германия и Швеция.
Исландия, благодаря своему расположению в Северной Атлантике и своим активным вулканам, достигла 100% опоры на возобновляемые источники энергии к 2012 году за счет сочетания гидроэлектричества и геотермальной энергии. В 2016 году политика Германии по поэтапному отказу от нефти и ядерной энергетики привела к тому, что 15 мая 2016 года страна достигла рубежа, в котором почти 100% ее спроса на электроэнергию поступило из возобновляемых источников.
В последние годы штат Калифорния также добился впечатляющих успехов в плане использования возобновляемых источников энергии. В 2009 году 11,6 процента всей электроэнергии в государстве поступило из возобновляемых источников, таких как ветровые, солнечные, геотермальные, биомассы и малые гидроэлектростанции. Благодаря многочисленным программам, поощряющим переход на возобновляемые источники энергии, к 2015 году эта зависимость выросла до 25%.
Исходя из нынешних темпов усыновления, долгосрочные перспективы альтернативной энергетики крайне позитивны. Согласно отчету Международного энергетического агентства (МЭА) за 2014 год, фотоэлектрическая солнечная энергия и солнечная тепловая энергия к 2050 году составят 27% мирового спроса, что делает ее единственным крупнейшим источником энергии. Аналогичным образом, отчет 2013 года по ветроэнергетике показал, что к 2050 году ветер может составить до 18% мирового спроса.
Мир утверждает, что к 2040 году природный газ, ветер и солнце затмит уголь и нефть в качестве основного источника энергии. И некоторые даже говорят, что – благодаря разработкам в области солнечной, ветровой и термоядерной энергетики – ископаемое топливо устареет к 2050 году.
Как и во всем, принятие альтернативной энергии было постепенным. Но благодаря растущей проблеме изменения климата и растущему спросу на электроэнергию во всем мире, темпы внедрения чистых и альтернативных методов стали экспоненциальными в последние годы. Некоторое время в течение этого столетия человечество может достичь точки стать углеродной нейтральной, и не момент слишком скоро!
Список использованной литературы
1. Altenergy.org – Alternative Energy
2. Wikipedia – Alternative Energy
3. Conserve Energy Future – What are Alternative Energy Sources?
4. Department of Energy – Renewable Energy
5. National Geographic – Biofuels
6. IEA – Key World Energy Statistics 2016