Альтернативная энергетика

Энергия Солнца может преобразовываться в электроэнергию и в тепло для эффективного обогрева помещений. Сегодня энергия солнца используется в основном в системах солнечного теплоснабжения, которые представляют из себя коллекторы в виде застекленного сверху и теплоизолированного снизу плоского ящика с металлической зачерненной панелью и каналами для теплоносителя, позволяющими нагревать воду до 50–70 градусов.

Преобразование солнечной энергии в электроэнергию осуществляется фотоэлектрическим и термодинамическим методами. Для фотоэлектрического метода используются фотоэлектрические преобразователи (ФЭП) с непосредственным преобразованием энергии световых квантов (фотонов) в электроэнергию.

Термодинамические установки, преобразующие энергию солнца вначале в тепло, а затем в механическую и далее в электрическую энергию, содержат «солнечный котел», турбину и генератор.

Наибольшее развитие солнечные установки для обогрева помещений получили в Краснодарском крае и Республике Бурятия. В Бурятии солнечными коллекторами производительностью от 500 до 3000 литров горячей воды (90-100 градусов по Цельсию) в сутки оснащены различные промышленные и социальные объекты - больницы, школы,  завод "Электромашина" и т.д., а также частные жилые здания.

Тепло недр Земли способно не только выбрасывать в воздух фонтаны гейзеров, но и согревать жилища и вырабатывать электроэнергию. Большими геотермальными ресурсами обладают Камчатка, Чукотка, Курилы, Приморский край, Западная Сибирь, Северный Кавказ, Краснодарский и Ставропольский края, Калининградская область.

Высокопотенциальное термальное тепло (пароводная смесь свыше 100 градусов по Цельсию) позволяет производить электроэнергию напрямую.

Обычно пароводная термальная смесь извлекается из скважин, пробуренных на глубину 2–5 км. Каждая из скважин способна обеспечить электрическую мощность 4–8 МВт с площади геотермального месторождения около 1 км2. При этом по экологическим соображениям необходимо иметь и скважины для закачки в пласт отработанных геотермальных вод.

В настоящее время на Камчатке действуют 3 геотермальных электростанции: Паужетская ГеоЭС, Верхне-Мутновская ГеоЭС и Мутновская ГеоЭС. Суммарная мощность этих геотермальных электростанций составляет более 70 МВт. Это позволяет на 25% обеспечить потребности региона в электроэнергии и ослабить зависимость от поставок дорогостоящего привозного мазута.

В Сахалинской области на о. Кунашир введены первый агрегат мощностью 1,8 МВт Менделеевской ГеоТЭС и геотермальная тепловая станция ГТС-700 мощностью 17 Гкал/ч.

Большая часть низкопотенциальной геотермальной энергии применяется в виде тепла в жилищно-коммунальном и сельском хозяйствах. Так, на Кавказе общая площадь обогреваемых геотермальными водами теплиц составляет свыше 70 га. В Москве построен и успешно эксплуатируется экспериментальный многоэтажный дом, в котором горячая вода для бытовых нужд нагревается за счет низкопотенциального тепла Земли.

К биомассе относят все органические вещества растительного и животного происхождения. В виде топлива может использоваться широкий спектр биомассы: древесина (отходы лесной промышленности и специально выращиваемые быстрорастущие леса), сельскохозяйственные отходы (солома, помет, навоз и др.), твердые и жидкие бытовые и промышленные отходы.

К малой гидроэнергетике относят бесплотинные ГЭС, мощность которых не превышает 30 МВт.

Примеры малых ГЭС в России: Республика Тыва – МГЭС установленной мощностью – 168 кВт. Республика Алтай – МГЭС мощностью – 400 кВт, Камчатская область - ГЭС-1 мощностью 1,7 МВт на реке Быстрая, каскад Толмачевских ГЭС.

Ветер используется для выработки электричества на ветроэнергетических установках (ВЭУ). Это может быть как отдельный агрегат для снабжения отдельного объекта, так и сложные системы – ветряные электростанции (ВЭС), - подающие электроэнергию в общую сеть. Самые маленькие турбины имеют мощность около 500 ватт. Для сравнения, этого достаточно для работы телевизора. Мощность самых больших составляет несколько мегаватт. В сложных системах обычно используются турбины мощностью свыше 300 кВт, установленные на высоте до 50 метров, с диаметром лопастей до 30 метров.

Современные турбины - это сложные механизмы, которые должны выдерживать шторм и оставаться легкими и пригодными к работе при небольшом ветре. Ротор рассчитан для работы на постоянной скорости, а угол лопастей автоматически регулируется для достижения этой скорости. Сама турбина также поворачивается горизонтальным мотором так, чтобы она постоянно была обращена к ветру. Лопасти турбины собирают из стекловолокна, армированного деревом или алюминием.

Примеры ВЭУ в России: вблизи поселка Куликово Калининградской областирасположен ветропарк, насчитывающий 21 ВЭУ общей мощностью 5,1 МВт. На о. Беринга Камчатской области – 2 ВЭУ мощностью по 250 КВт. В районе деревни Тюпкильды Туймазинского района Республики Башкортостан построена ВЭС, состоящая из четырех ветроагрегатов мощностью 550 кВт каждый.