3. Ветровая  энергия

 
 

      Впервые энергия ветра была использована, по-видимому, для передвижения парусных судов, а позднее - для подъема  воды и размола зерна. Считается, что в Китае, Японии и Тибете первые ветряные двигатели были построены  более 2 тысяч лет назад. Древние вавилоняне использовали их для осушения болот. В Египте и на Ближнем Востоке строили ветряные водоподъемники и мельницы.⁵

      Но  толком ветряной энергией стали заниматься гораздо позже. В России этот вид  энергии стал объектом для исследований только после революции. В связи с началом электрификации сельского хозяйства была организована работа по созданию ветроэлектрических станций (ВЭС). Уже в 1930г. была спроектирована, а в 1931г. сооружена в Крыму первая в мире ВЭС Д30 мощностью 100кВт. Станция проработала до 1942г. и давала энергию в электрическую сеть Севастопольэнерго. А в 1956г. было произведено более 9 тысяч ветродвигателей.

      За  рубежом наиболее широкое применение ветроустановки нашли в Австралии, Новой Зеландии, Латинской Америке, Греции и др.⁶

      Ветер - 1 из наиболее мощных энергетических источников, который при благоприятных  условиях может быть широко использован  в народном хозяйстве. Он возникает  вследствие постоянной циркуляции перемещения  воздушных масс в атмосфере, вызванной неравномерным нагревом солнцем земной поверхности.

      Ветер - даровой энергетический источник. Поэтому у некоторых еще бытует мнение, что и энергия, полученная с помощью ветродвигателей тоже практически "дешевая". Особенность  ветра как энергетического источника заключается в его непостоянстве, большой изменчивости скорости, а отсюда и энергии (в силу ряда метеорологических факторов (возмущение атмосферы, изменение солнечной активности и количество тепловой энергии, поступающей на землю), а также из-за влияния рельефных условий в данной местности скорость и направление ветра изменяются по случайному закону).⁷

      Несмотря  на несколько большие капитальные  вложения ветроустановки экономичнее  тепловых установок вследствие низкой эксплуатации расходов (затраты на них меньше в 6 раз). Отсюда затраты окупаются за 1-1,5 года. Кроме того, срок службы ветроагрегатов (относительно тихоходных машин) значительно больше, чем у тепловых двигателей. Поэтому удельные затраты метала на единицу выработки за весь срок службы, а также амортизационные отчисления у них меньше.

      Развитие  ветроэнергетики путем строительства  ВЭС зависит от того, как быстро удастся снизить стоимость и  металлоемкость двигателей, повысить их надежность. Для этого применяются  железобетонные опоры, неметаллические лопасти, легированная сталь и легкие сплавы. Чтобы ВЭС стали выгоднее конкурирующих установок капиталовложения в их строительство нужно снизить на 25-30%.

      Большое государственное значение имеет  экономия минерального топлива и  охрана окружающей среды от загрязнений.

      В числе причин, обусловивших стремление к расширению использования энергии  ветра:

• быстрый рост потребности в энергии при ограниченных запасах жидкого и твердо топлива и потенциальных гидроэнергетических ресурсов;
• резкое повышение цен на минеральное топливо;
• большие капиталовложения при сооружении тепловых и гидравлических электростанций (возрастают с учетом затрат на передачу энергии, которые весьма значительны потому, что приходиться обеспечивать энергией все более удаленные от линий передач, рассредоточенные и менее мощные потребителей);
• расширение возможностей использования угля, нефти и газа (в химической промышленности для получения синтетических материалов);
• значительные достижения в области аэродинамики и механики, самолетостроения и химии, электротехники и др. позволяют создать более совершенные и экономичные ветроагрегаты.

      Наиболее  широко ветроустановки могут применяться  в сельском хозяйстве для зарядки  аккумуляторных батарей, опреснения минерализованных вод, откачки воды для питьевых нужд, аэрации водоемов.

      Кроме того, электрические ветроустановки малой мощности, наряду с зарядкой аккумуляторов, могут питать энергией маяки и бакены, защищать от коррозии газа - и нефтепроводы. Автономные ВЭС, работающие изолированно, могут использоваться ограниченно и только для питания энергией водоподъемных и мелиоративных установок.

      Установки предохраняют от замерзания в зимнее время поверхность водоемов, используемых для скота. Также существуют районы, где в хозяйствах ветроустановки экономичнее использовать (пустыни, полупустыни, засушливые зоны).⁸

 

4. Биотопливо

 
 

      Этот  вид энергии имеет большие  преимущества перед другими видами, поскольку он относительно дешевый  и практически безвреден для  окружающей среды. Естественно, что  это не могло остаться незамеченным и многие страны уже активно занимаются исследованиями в этой области:

      Кипр.

      В связи с непрерывным ростом цен  на нефть, на Кипре все активнее обсуждалась  возможность использования в  качестве альтернативы нефти биодизельное или другие разновидности топлива, получаемые из биомассы. Уже к концу 2005г. был подготовлен план поставок такого топлива и частичный перевод на него автомобилей с дизельным двигателем. Его станут получать из кукурузы, сои, хлопка, жмыха, остающегося после отжима масла из оливок. Кроме того, в стране разрабатывается программа, направленная на внедрение электромобилей и "гибридов". Одной из мер должно стать предоставление значительных субсидий (1700 евро->2000$) всем гражданам, желающим приобрести такой автомобиль. ⁹

      Япония.

      В Токийском технологическом институте недавно запатентован метод преобразования растительного масла в биодизельное топливо с использованием катализаторов, в десятки раз гораздо более дешевых, чем применяемые ныне. Любое растительное масло может служить автомобильным топливом, но для этого входящие в его состав жирные кислоты надо превратить в эфиры. До сих пор необходимые для этого катализаторы оставались очень дорогими.

      Японские  ученые получили пригодный для много  кратного использования катализатор - твердую кислоту из обычного сахара. Теперь, по мнению авторов открытия, наладив промышленный выпуск катализатора, можно будет приступать к массовому производству дизельного топлива из возобновляемого сырья.

      США.

      На  конкурсе экологически чистых транспортных средств "Солнечный тур", прошедший летом 2005г. В штате Нью-Джерси, среди машин на альтернативном топливе победил автомобиль "Вегетарианец", работающий на отходах школьной столовой. Этот автомобиль создали студенты Центральной школы из городка Трентон (штат Нью-Джерси). Точнее они переоборудовали старенький "Фольксваген Гольф" 1985г. Выпуска, приспособив его двигатель к работе на биодизельном топливе собственного рецепта и изготовления. Как выяснилось, технология производства биотоплива, разработанная студентами, безопасна для окружающей среды и безотходна. Даже для перемешивания использованного кукурузного масла из студенческой столовой со щелочью, метанолом и этанолом они приспособили смеситель из солнечной энергии. А из выделенного в процессе производства топлива глицерина получали мыло, которое нашло применение тут же, в студенческом гараже. Как уверяют разработчики, на создание альтернативного авто они затратили меньше 1000 $, включая покупку старого "Гольфа". "Аппетит" же у "Вегетарианца" скромный - около 5,5л. на 100км., что помимо вполне безобидного выхлопа позволяет рассчитывать и на быструю окупаемость затрат.

      Все больше американцев предпочитают следовать  примеру этих студентов. Небольшие  компании уже продают примерно за 800 $ конверсионные комплекты, позволяющие автомобили с дизельным двигателем заправлять обычным растительным маслом. Многие американцы договариваются с расположенными поблизости кафе или ресторанами и забирают у них использованное масло. Во многих ресторанах использованное масло охотно отдают бесплатно, считая этот "симбиоз" весьма выгодным (иначе пришлось бы платить примерно 50 $ в месяц на утилизацию). Правда необходимо лишь изредка заправляться стандартным дизтопливом (оно нужно для запуска холодного двигателя и первых нескольких километров пробега).

      С 2005г. В стране стремительно формируется  рынок альтернативного автомобильного топлива, и в США уже появились  компании, которые оптом скупают  в ресторанах отработанное масло  и продают его автомобилистам, по цене 20-25 центов за литр, что, впрочем, в два с лишним раза дешевле обычного топлива.¹⁰

      Россия.

      В Белгородской области весной 2005 г. прошли первые испытания тепловоза с дизельным двигателем, адаптированным и работающем на рапсовом масле. Уже в 2006г., все тепловозы, приписанные к местной железной дороге, рассчитывают перевести на топливо из рапса. ¹¹

      Большие надежды за рубежом возлагают  на получение энергии из биомассы, содержащей различные сахара, путем  ее сбраживания с получением спирта (этанола). В Бразилии разработана  национальная программа использования этанола, полученного из сахарного тростника, для замены почти четверти потребляемого в стране бензина. Уже сегодня около 10% продаваемого там бензина содержит 10% -ную добавку этанола, что заметно снижает содержание вредных веществ в выхлопных газах.

      Масштабная  программа замены бензина этанолом, получаемым при переработке излишков кукурузы и других зерновых культур, осуществляется и в США. На долю так  называемого газохола (смеси бензина  с этанолом) уже приходится около 10% топливного рынка страны. Причем, как заключили американские эксперты, если спирта в бензин добавлять не больше 8%, то нет нужды даже в перенастройке карбюраторов или инжекторов.

      Использование спирта в качестве топлива на транспорте получило широкое распространение  во Франции и Швеции.¹²

 

Заключение

 
 

      Энергия – это движущая сила любого производства. Тот факт, что в распоряжении человека оказалось большое количество относительно дешевой энергии, в значительной степени способствовало индустриализации и развитию общества. Однако в настоящее время при огромной численности населения и производство, и потребление энергии становится потенциально опасным. Наряду с локальными экологическими последствиями, сопровождающимися загрязнением воздуха и воды, эрозией почвы, существует опасность изменения мирового климата в результате действия парникового эффекта.

      Человечество  стоит перед дилеммой: с одной  стороны, без энергии нельзя обеспечить благополучия людей, а с другой –  сохранение существующих темпов ее производства и потребления может привести к разрушению окружающей среды, серьезному ущербу здоровья человека.

      Сегодня около половины мирового энергобаланса  приходится на долю нефти, около трети - на долю газа и атома (примерно по одной  шестой) и около одной пятой - на долю угля. На все остальные источники энергии остается всего несколько процентов. Совершенно очевидно, что без тепловых и атомных электростанций на современном этапе человечество обойтись не в состоянии, и все же по возможности там, где есть, следует внедрять альтернативные источники энергии, чтобы смягчить неизбежный переход от традиционной энергетики к альтернативной.

 

Список литературы

 
 

1. Байерс  Т. 20 конструкций с солнечными элементами: учебник. - М.: Мир, 1988.
2. Поедем на биотопливе // Экология и жизнь. - 2006. - 5 (54). - С.63
3. Пустовалова Л.М. Общая химия: учебник/ Л.М. Пустовалова, И.Е. Никанорова. - Ростов-на-Дону, Феникс, 2005.
4. Сюнроку Танака Жилые дома с автономным теплохладоснабжением: учебное пособие / Танака Сюнроку, Суда Рейдзи. - М.: Стройиздат, 1989.
5. Хлопоты вокруг выхлопов // Экология и жизнь. - 2006. - 2 (51). - С.49-50.
6. Шефтер И.Я. Использование энергии ветра: учебное пособие. - М.: Энергия, 1975.