Позитивні та негативні аспекти альтернативних енергоносіїв

Альтернативою до традиційних енергоносіїв також виступають відновлювальні джерела електроенергії.

Вітрова енергія. Вітроенергетика – галузь відновлюваної енергетики, яка спеціалізується на використанні кінетичної енергії вітру. Цей вид джерела енергії є непрямою формою сонячної енергії, і, тому, належить до відновлюваних джерел енергії. Зараз вітер використовується для видобутку електроенергії. Хоча ціна 1 Квт-години видобутої з енергії вітру порівняно невисока, але всі проекти по будівництву нових вітряків зазвичай дуже повільно окуповують себе.

Джерело вітроенергетики – сонце, так як воно є відповідальним за утворення вітру. Від загальної кількості енергії сонця 1-2% перетворюється на енергію вітру. Ця кількість вп’ятеро перевищує річну світову енергетичну потребу. Сучасна технологія дозволяє використовувати тільки горизонтальні вітри, що знаходяться близько до поверхні землі та мають швидкість від 12 до 65 км/год.Для того, щоб будівництво вітроелектростанції виявилося економічно виправданим, необхідно, щоб середньорічна швидкість вітру в даному районі складала не менш 6 метрів за секунду. У нашій країні вітряки можна будувати на узбережжях Чорного і Азовського морів, у степових районах, а також у горах Криму і Карпат.

Переваги. Вітрова енергетика є екологічно чистим способом вироблення енергії. Вона не забруднює атмосферу, не споживає палива і не спричинює теплового забруднення довкілля. Максимальне ефективне використання енергії вітру в Україні, дасть можливість щорічно виробляючи 5,71 млн. МВт-год, забезпечити 2,5% загального річного електроспоживання в Україні.

Недоліки. Вітрові електростанції створюють шум високої частоти, тому потребують великих земельних ділянок для свого розміщення, а також заважають близьким населеним пунктам. Є ще один вид впливу вітрової енергетики: генератори великих вітродвигунів обертаються зі швидкістю близько 30 обертів за секунду. Це близько до частоти синхронізації телебачення. Тому великі вітродвигуни можуть заважати прийому передач на відстані до 1,6 км.

Енергія Сонця. Сонячна енергетика – використання сонячної енергії для отримання енергії в будь-якому зручному для її використання вигляді. Сонячна енергетика використовує поновлюване джерело енергії і в перспективі може стати екологічно чистою, тобто такою, що не виробляє шкідливих відходів.

Сьогодні для перетворення сонячного випромінювання в електричну енергію існує дві можливості: використовувати сонячну енергію як джерело тепла для вироблення електроенергії традиційними способами (наприклад, за допомогою турбогенераторів) або ж безпосередньо перетворювати сонячну енергію в електричний струм в сонячних елементах. Сонячну енергію використовують також після її концентрації за допомогою дзеркал – для плавлення речовин, дистиляції води, нагріву, опалювання і т.д.

Сонячні фотоелементи вже сьогодні знаходять своє специфічне застосування. Вони виявилися практично незамінними джерелами електричного струму в ракетах, супутниках і автоматичних міжпланетних станціях, а на Землі – в першу чергу для живлення телефонних мереж в не електрифікованих районах або ж для малих споживачів струму (радіоапаратура, електричні бритви і запальнички і т.п.).

Переваги сонячної енергетики: загальнодоступність і невичерпність джерела; теоретично, повна безпека для навколишнього середовища (проте в даний час у виробництві фотоелементів і в них самих використовуються шкідливі речовини).

Недоліки сонячної енергетики: через відносно невелику величину для постійної сонячної енергетики потрібне використання великих площ землі під електростанції, але фотоелектричні елементи на великих сонячних електростанціях встановлюються на висоті 1,8—2,5 метра, що дозволяє використовувати землі під електростанцією для сільськогосподарських потреб, наприклад, для випасу худоби; потік сонячної енергії на поверхні Землі сильно залежить від широти і клімату. У різних місцевостях середня кількість сонячних днів в році може дуже сильно відрізнятися;залежність потужності сонячної електростанції від часу доби і погодних умов;висока ціна сонячних фотоелементів; не дивлячись на екологічну чистоту отримуваної енергії, самі фотоелементи містять отруйні речовини, наприклад, свинець, кадмій, галій, миш'як і т. д., а їх виробництво споживає масу інших небезпечних речовин.

Мала гідроенергетика. Мала гідроенергетика є технологічно освоєним способом виробництва електроенергії, що має досить гарантований поновлюваний енергоресурс та найменшу собівартість виробництва електроенергії серед традиційних паливних і більшості нетрадиційних технологій її виробництва.

Освоєння потенціалу малих річок з використанням малих та мікроГЕС допомагає вирішити проблему покращення енергозабезпечення споживачів. Найбільш ефективними є малі ГЕС, що створюються на існуючих гідротехнічних спорудах.

Переваги гідроелектростанцій очевидні – постійно поновлюваний самою природою запас енергії, простота експлуатації, відсутність забруднення навколишнього середовища, поліпшення умови роботи річкового транспорту. Недоліком виступають затоплення територій, так на Дніпрі, наприклад, водосховищами затоплено величезні площі найродючіших земель в Європі: Київським – 922 квадратних кілометрів, Канівським – 675, Кременчуцьким – 2250, Дніпродзержинським – 567, Дністровським – 410, Каховським – 2155 кілометрів квадратних.

Біопаливо та біомаса. Біопаливо або біологічне паливо – органічні матеріали, такі як деревина, відходи та спирти, що використовуються для виробництва енергії. Офіційне визначення біопалива – будь-яке паливо мінімум з 80 % вмістом (за об'ємом) матеріалів, отриманих від живих організмів, зібраних в межах десяти років перед виробництвом.

До біомаси входять не тільки рослинна органічна речовина (зернові культури, кукурудза, соняшник, відходи деревини), але й гній, газ звалищ. При цьому установки анаеробної переробки біомаси з отримання біогазу, тобто біогазові установки виконують також роль очисних споруд, бо переробляють органічні відходи у нейтральні мінеральні продукти. Якщо установки для використання вітрової, сонячної енергії є пасивно чистими, то біогазові установки є активно чистими, бо усувають екологічну небезпеку тих продуктів, які й використовують у якості джерела енергії. Наприклад, технологія метанового зброджування гною дозволяє отримувати біогаз і усуває бактеріальне, хімічне забруднення ґрунту, води, повітря, що відбувається у накопичувачах гною. При цьому виробляються високоякісні добрива, білково-вітамінні кормові добавки, тому вона є безвідходною. Найбільшими світовими виробниками біоетанолу залишаються США (24,6 млн куб. м), Бразилія (18,8 млн куб. м) і країни Євросоюзу (2,3 млн куб. м).

Переваги: використовуючи практично відходи виробництв, маємо можливість отримувати екологічно чисте пальне.

Недоліки використання біопалива: вчені встановили, що неефективно виготовляти біодизель з ріпакової олії, тому що для заправки одного авто протягом року, необхідно приблизно 1500 літрів олії, а це ділянка землі з футбольне поле при врожайності ріпаку до 3000 кг/га. Розширення посівних площ під сільськогосподарські культури, з яких вироблятимуть біопаливо, пропорційно призводить до скорочення посівних площ, які використовують для виробництва продуктів харчування (кукурудза, ріпак, олійні культури). Внаслідок цього пропозиція останніх зменшується, що спричинює зростання цін. Так, за оцінками Федерального резервного банку Канзасу, зростання цін на енергоносії на 10% призводить до зростання цін на продовольство на 5,2%. В зв'язку з цим зростають також ціни на продукти переробки та продукти харчування, для яких не вистачає відповідної сировини: цукор (цукрову тростину переробляють на етанол), продукція тваринництва (із кукурудзи, яку використовують як цінний корм, виробляють етанол), пиво (площі, на яких вирощують ячмінь, вивільняють під виробництво кукурудзи, соєвих бобів і ріпаку) та інші.Нарощування виробництва сільськогосподарських культур для виробництва біопалива можливе за рахунок введення в обіг резервних земель, що може не позначитися на обсягах виробництва зернових для харчового виробництва.Слід сказати про негативний вплив виробництва біопалива на вартість продуктів харчування, що породжує проблему голоду в світі.Як аргумент наводиться той факт, що для однієї заправки етанолом американського джипу (100 л) потрібно близько 350 кг кукурудзи, якої вистачило б для харчування однієї людини в країнах "третього світу" протягом цілого року. Тож у разі реалізації планів адміністрації США із розширення виробництва біопалива, в 2017 році тільки для американських автомобілів знадобиться продуктів стільки, скільки їх достатньо для проживання більш ніж мільярда людей. Втім, у світі формується протидія широкомасштабному впровадженню біопалива з причини подорожчання продуктів харчування. Так, ООН вважає, що переорієнтація орних угідь на вирощування технічних культур й наступна їхня переробка на паливо – це шлях до катастрофи, оскільки це призведе до збільшення в світі кількості людей, що потерпають від голоду. Пропонується на п’ять років об’явити мораторій на таке виробництво, а за цей час розробити технології виробництва біопалива з використанням відходів рослинництва.

Геотермальна енергетика. Геотермальна енергія (природне тепло Землі), акумульована в перших десятьох кілометрах Земної кори, за оцінкою вчених досягає 137 трлн. тонн умовного палива (т у.п.), що в 10 разів перевищує геологічні ресурси усіх видів палива разом узятих.

З усіх видів геотермальної енергії мають найкращі економічні показники гідрогеотермальні ресурси – термальні води, пароводяні суміші і природна пара.Переваги: геотермальну енергію отримують від джерел тепла з великими температурами, вона має декілька особливостей: температура теплоносія значно менша за температуру при спалюванні палива і найкращий спосіб використання геотермальної енергії – комбінований (видобуток електроенергії та обігрів).

Недоліки: низька термодинамічна якість; необхідність використання тепла біля місця видобування; вартість спорудження свердловин виростає зі збільшенням глибини.