Источники энергии. Преимущества и недостатки их использования

Энергию солнца могут накапливать солнечные панели (батареи), или солнечные элементы. Солнечные элементы преобразуют энергию солнца непосредственно в электроэнергию. На сегодняшний день гелиоэнергетика находится на начальном этапе развития.

Энергия солнца довольно широко используется в Германии, в меньшей степени – в Дании и Финляндии, некоторые страны не производят ее вообще. Согласно программе развития, разработанной Еврокомиссией, к 2030 г. объемы энергии, полученной с помощью солнечных панелей, должны составить 4 % от всей электроэнергии, произведенной в мире, а к 2040 г. – уже 10 %.

Преимуществом этого источника энергии является то, что производство электроэнергии с помощью солнечных панелей не создает парниковых газов, солнечные электростанции можно комбинировать с другими источниками энергии (например, ветровой или геотермальной).

Солнечные батареи можно устанавливать в разных местах и они легко перемещаются. Недостатком солнечной энергии является ее случайный характер – энергию удается производить лишь при солнечной погоде, – а также сравнительно высокая стоимость солнечных панелей.

Для преобразования энергии ветра в электроэнергию используются ветрогенераторы. Ветрогенераторы образуют ветропарки. Ветрогенераторы, установленные в открытом море, способны использовать силу ветра успешнее, чем материковые, однако и их строительство в море обходится дороже.

Почти все страны Балтийского моря производят ветровую энергию. В Дании на ее долю приходится, например, до 25 % всего произведенного электричества; значительную долю составляет она в Швеции и Германии, из стран Средиземноморья – в Испании.

Ветер тоже имеет непостоянный характер, поэтому ветрогенераторы обычно комбинируются с другими источниками электроэнергии или же эта энергия запасается. Воздействие производства ветровой энергии на окружающую среду относительно невелико, разве что ветрогенераторы производят шум и изменяют привычный пейзаж довольно больших территорий.

При строительстве ветропарков стараются избежать нарушения экосистем. Население, однако, относится к ветрогенераторам зачастую с предубеждением.

Сила воды, или гидроэнергия высвобождается при свободном падении воды под действием силы тяжести Земли. Эта энергия относится к возобновляемым источникам энергии; ее производят на гидроэлектростанциях, построенных главным образом на широких реках с быстрым течением. Запасать этот вид энергии также нетрудно.

Гидроэнергия широко используется в Норвегии, Швеции, Финляндии, Исландии, Швейцарии, Австрии и др. – везде, где имеются реки с быстрым течением и значительным уклоном русла.

Плотины, которые строят для гидроэлектростанций, не только влияют на расход воды в реке, но и нарушают условия жизни рыбы, поскольку привычные для рыбы порожистые участки реки, расположенные выше плотины, уничтожаются.

Плотина влияет и на качество воды, нередко провоцируя разрастание водорослей. С учетом всего этого гидроэнергия более не считается экологически чистым видом энергии, скорее наоборот, гидроэнергетика пагубно воздействует на окружающую среду. Развитые страны отказались от возведения новых плотин и гидроэлектростанций.

Энергию приливов и отливов можно использовать лишь в определенных местах и на специальных приливных электростанциях. Такая электростанция работает, например, во Франции на берегу Ла-Манша, в устье реки Ранс, где перепады уровня воды во время прилива и отлива достигают 12 метров.

К возобновляемым источникам энергии относится и биотопливо, которое может иметь растительное, животное или микроорганическое происхождение. В наибольших объемах используется, конечно, древесное топливо: части дерева, которые не находят применения в деревообрабаты-вающей промышленности, например, ветви и крона, а также кора, опилки. Эти отходы производства можно использовать в виде брикетов или гранул. На полях можно выращивать т. н. энергетический кустарник (быстрорастущие виды, например, ива и ольха). Биотопливо активнее всего используется в Германии, в значительной степени также в Швеции. Использование биотоплива не увеличивает содержание углекислого газа в атмосфере.

Ископаемое топливо торф не причисляют к возобновляемым источникам энергии, поскольку его добывают в таких больших масштабах, что оно просто не успевает восстановиться. Высушенный и спрессованный торф используется как топливо. Оно в ходу во многих странах, где имеются обширные торфяники, например, в Финляндии, Ирландии, Шотландии, Эстонии. Интенсивная добыча торфа и осушение торфяников нарушают экосистемы, вот почему так важны охрана и восстановление торфяных болот. При использовании торфа для получения электроэнергии и тепла в атмосферу выбрасываются углекислый газ и другие парниковые газы.

Жизнь людей в современном мире в значительной степени зависит от ископаемого топлива (нефти, природного газа, каменного и бурого угля, горючего сланца, а также торфа), которое относится к невозобновляемым природным ресурсам. Ископаемое топливо используется как для производства тепловой и электроэнергии, так и в качестве сырья для химической промышленности и т. д. Крупнейшие потребители ископаемого топлива в Европе – это Германия и Дания. В Польше в больших объемах добывается и потребляется каменный уголь.

Нефть – один из важнейших видов полезных ископаемых. Цены на нефть и нефтепродукты на мировом рынке определяют цену многих других товаров. В энергетической промышленности из нефти-сырца производят дизельное топливо, бензин, топочные масла, мазут. Крупнейшие добытчики нефти в Европе – это Норвегия и Великобритания.

В процессе сжигания твердого топлива (каменный и бурый уголь, горючий сланец) для получения электроэнергии и тепла в воздух выбрасывается огромное количество загрязняющих веществ (твердые частички сажи, органические соединения, двуокись углерода). Помимо ухудшения свойств атмосферного воздуха, это усугубляет парниковый эффект. При сгорании угля, а также моторного топлива, полученного из нефти, образуется двуокись серы, которая вступает в реакцию с содержащимся в воздухе водяным паром и выпадает затем в виде дождя, окисляя почву и воду в водоемах.

Более дружелюбным к окружающей среде источником энергии является природный газ. Чем чище природный газ, тем лучше он горит, не оставляя после себя вредных продуктов сгорания. Природный газ транспортируется по трубопроводам, а в сжиженном виде – на судах, поэтому для его перевозки не требуется ни авто-, ни железнодорожный транспорт, что, в свою очередь, уменьшает выброс парниковых газов. Наибольшее практическое значение из всех видов природного газа имеют горючие газы, используемые для производства электро- и теплоэнергии, в качестве топлива для транспорта, в отопительных системах, а также в химической промышленности. В Европе главными добытчиками природного газа являются Норвегия и Великобритания, однако благодаря богатым залежам в Западной Сибири крупнейшим производителем и экспортером газа является Россия.

К невозобновляемым природным ресурсам относят также урановую руду, которая используется для получения ядерной энергии. По сравнению с энергией из ископаемого топлива ядерная энергия обходится сравнительно недорого. ​Ее получают на ядерных (атомных) электростанциях в результате ядерных реакций. На сегодняшний день в 31 стране имеются атомные электростанции, которые производят около 16 % всего электричества в мире. Строятся и новые реакторы. Ядерная энергия производится в Европе в Швеции, Финляндии, Франции, Словакии, Бельгии, Болгарии и др. В связи с ее производством техника безопасности, а также обращение с радиоактивными отходами должны находиться под особенно строгим контролем.

При строительстве реакторов следует просчитывать все возможные сбои в работе и аварии, чтобы реакторы могли справиться и не выйти из строя. Из тепловой энергии, произведенной атомной электростанцией, примерно две трети составляют потери тепла, которые уходят в окружающую среду, однако при помощи соответствующих технологий их можно использовать для отопления домов, как это делается в Швейцарии. Кроме того, в окружающую среду выбрасывается также некоторое количество газообразных и жидких радиоактивных отходов. Но зато атомная электростанция не производит углекислый газ, поэтому ядерную энергию рекомендуют использовать для уменьшения парникового эффекта. Проблему представляют главным образом ядерные отходы.