Зеленая энергетика: что это такое, перспективы и проблемы

Тема зеленой энергетики постоянно звучит в обсуждениях, касающихся будущего нашей планеты. Однако еще не все четко понимают, что означает этот термин. Поговорим о том, какую электроэнергию можно называть зеленой и скоро ли она станет частью нашей жизни.

Что такое зеленая энергетика

К этому вопросу логично подойти с разных позиций. Итак, что же обычно считается зеленой энергетикой?

• Первый вариант. Получение энергии из ВИЭ — ее возобновляемых источников. То есть требуемый расход никогда не исчерпывает количества произведенной энергии. 

• Второй вариант. Безкарбоновый способ производства энергии — без сжигании угля и подобных природных ресурсов. 

• Третий вариант. Энергетика, полностью безопасная для природы, не наносящая ущерба экологии. 

Последний вариант почти нереален, но об этом чуть позже. 

Почему традиционные источники энергии, которые использовались человечеством десятилетиями, сегодня попали в разряд нежелательных? Дело вот в чем.

Тепловые электростанции, функционирующие на угле, дизельном топливе или газе, выбрасывают в атмосферу большое количество дыма. К тому же, они не могут полностью сохранить произведенную энергию, поэтому приходится сжигать больше топлива. 

ГЭС — гидроэлектростанции, мощность которых выше 20 мвт, требуют сильного напора воды. При их строительстве культурный слой почвы становится слишком тонким, потом его трудно возобновлять. Кроме того, изменяются пути миграции рыб, существует риск наводнений и нарушения экосистемы побережья. 

Ядерные электростанции. Из-за постоянного загрязнения продуктами распада требуется проводить меры по защиты людей и окружающей среды, а они очень финансово затратны. Радиоактивные отходы попадают в воздух, почву, грунтовые воды и остаются опасными долгое время.

Таким образом, использовать традиционные способы не только невыгодно, но и безответственно. Российские ученые постоянно задумываются о переходе на альтернативные источники, уже опробованные в мире.

Основные виды зеленой энергетики

При перечислении самых экологичных способов получения электричества на первом месте всегда оказывается солнечная энергия — этот ресурс действительно неисчерпаем. Принцип таков: специальные батареи преобразуют энергию солнечных лучей в электричество, которое хранится или отправляется потребителю. 

Существуют монокристаллические, поликристаллические и аморфные батареи. В качестве полупроводникового материала для них используется природное ископаемое: чистый и цельный кремний, месторождения которого находятся в России. 

Солнечной энергией можно заряжать телефоны, бритвы и другие девайсы, освещать дома и улицы. Нескольких установленных на крыше панелей достаточно для обогрева жилых помещений и даже заводских цехов.

Энергия ветра используется примерно для того же, но по другому принципу. Сегодня в мире применяется несколько типов ветрогенераторов. У каждого имеются плюсы и минусы. Например, горизонтальный генератор вырабатывает больше энергии, но вертикальный экономичнее в плане установки. 

Крупные ветровые электростанции снабжают жилые кварталы и производства, обеспечивают жизнедеятельность целых городов. Лидером среди генерирующих ветровую энергию стран стал Китай, где ветряки дают более 281 гВт в год. 

Гидроэнергетика применяет закон конвертации потенциальной энергии (напора воды) в кинетическую. Электростанции на ВИЭ могут быть деривационными, приливными, аккумулирующими, волновыми, плотинными. 

Микрогидроэнергетические системы вырабатывают до 100 кВт зеленой энергии, мини-ГЭС — до 500 кВт. После получения соответствующих разрешений их могут установить владельцы дач и загородных домов, если рядом проходит вода. 

Японские ученые открыли альтернативный способ превращения воды в водородное топливо. Они создали специальный фотокатализатор, использующий самый экологичный источник — солнечный свет. Пока эффективность изобретения остается на уровне 5%, но специалисты планируют улучшить его и даже построить крупный реактор. Разработка откроет возможность для массового выпуска водородного топлива с низкой себестоимостью.

«Солнечная энергия, энергия ветра, путь вперед — сотрудничество с природой. Это единственный способ добраться до конца XXI века» [Бьорк, певица, композитор].

Плюсы и минусы зеленой энергетики

Зеленая энергетика основана на ВИЭ, то есть источниках энергии, которые можно возобновить. Она не зависит от геополитики и экономических катаклизмов. 

Зеленая энергетика не загрязняет планету, не влияет на климат. Она позволяет сохранить почву и атмосферу, не разрушают экосистемы и не дают вредных выбросов. 

Производство энергии из ВИЭ значительно дешевле традиционных способов. 

Источники, которые реально возобновлять, не нужно покупать за границей, они бесплатны и найдутся в любой стране.

Однако у применяемых в зеленой энергетике технологий на практике обнаруживаются существенные недочеты. 

Для производства солнечной или ветровой энергии требуются стартовые затраты, выводящие проекты в разряд дорогостоящих. Так, крупнейшая китайская гидроэлектростанция Удундэ на реке Янцзы обошлась компании в 15,4 миллиардов долларов. 

ВИЭ зависят от времени суток и погодных условий. К примеру, в пасмурный день солнечная батарея задействует только 20-25% своей мощности. Ветряные электростанции снижают выработку энергии из-за отсутствия ветрового потока. 

Энергетика, основанная на ВИЭ, требует увеличения объемов добычи природных ископаемых: кремния, алюминия, меди, никеля, лития. Раскопки нарушают целостность грунта, негативно влияют на флору и фауну. 

Волновая энергетика постепенно меняет экосистему рек и озер, небезопасна для промышленных судов. Из-за сложности передачи электричества пользоваться полученной энергией могут только прибрежные города и поселки.

Развитие зеленой энергетики в мире и в России

Повышение процента зеленой энергетики в общем объеме производства электроэнергии уже стало мировым трендом. Доля солнечных и ветряных электростанций в ЕС превысила 25%, а до конца текущего года ожидается ввод 1000 ГВт мощностей, применяющих ВИЭ. 

«Северная Европа должна стать регионом зеленой промышленности и энергетики, и у нас есть общий интерес к более тесному сотрудничеству в таких областях, как аккумуляторы, водород, ключевое сырье, а также лесное хозяйство» [Й. Г. Стере, премьер-министр Норвегии].

Швеция — первое из европейских государств по использованию энергии из природных возобновляемых источников. Около 2/3 потребляемого электричества она получает от гидроэлектростанций, ветропарков и солнечных панелей. 

Такие крупные и перспективные страны, как США и Китай, также активно вкладываются в зеленую энергетику. В Штатах доля производства электричества из ВИЭ составляет 6%, причем широко используются биотопливо и геотермальная энергия. 

В России зеленая энергетика развивается по программе господдержки производств. Предприниматели заключают договоры поставки мощности для проектов мини-ГЭС, ветряных и солнечных электростанций. Несмотря на экономические трудности, программа поддержки генерации энергии из ВИЭ продлена на 10 лет. 

Сегодня доля зеленой энергии в Российской Федерации составляет 1%. Мощность ветровых электростанций 2108 МВт — это примерно полпроцента от общего объема. Суммарная мощность солнечных станций чуть больше — 2113 МВт. 

«Мы не можем достичь целей по повестке климатического развития без России» [Роберт Эйджи, президент американской торговой палаты в России].

Несмотря на средние показатели, перспективы у зеленой энергетики в РФ есть. На апрель будущего года в Москве намечен энергетический форум, где будут обсуждаться вопросы электротранспорта и производства энергии из ВИЭ.

Проблемы зеленой энергетики

Одной из значительных проблем зеленой энергетики является отрицание некоторыми учеными и СМИ антропогенного характера производства и выброса углекислого газа. По подсчетам только 10% СО2 образуется в результате человеческой деятельности. Кроме того, гораздо большую проблему для планеты представляют другие источники. Например, водяной пар, создающий парниковый эффект в атмосфере.

Тем не менее на прошедшем 2015 году Парижском форуме по изменению климата 198 стран согласились полностью перейти на зеленую энергетику к 2050 году. Правительствам этих государств придется преодолеть ряд экономических сложностей — переход производства на ВИЭ обойдется мировому сообществу в 40 трлн долларов. 

Затраты по передаче зеленой электроэнергии в 3 раза выше, чем при получении электричества из угля и других традиционных источников. Станции, функционирующие на ВИЭ, обычно находятся в отдаленных районах и требуют установки дополнительных линий. 

Ветровые станции отстают от АЭС по коэффициенту использования, поскольку ветер есть не всегда. Считается, что они сильно шумят и создают колебания почвы, небезопасные для людей и животных. 

Проблема утилизации — отдельный пункт. К примеру, лопасти от ветрогенератора состоят из стекловолокна, которое невыгодно возобновлять. Тонны этого материала уже заполняют свалки в США, а Мичиганский университет предложил технологию изготовления из них жевательной резинки и конфет. 

Сделанные из лития накопительные батареи для сохранения энергии также экологически небезопасны. Парадокс: мировые запасы лития истощаются, поскольку возобновлять их пока нереально, а поверхность планеты усиленно загрязняется отходами этого металла. 

Независимо от глобальных сложностей, проекты по производству энергии из источников, которые можно возобновлять, получают свое развитие. К примеру, компании Китая планируют к 2060 году прийти к минимальному количеству выбросов за счет перехода на зеленую энергетику. 

Потребление альтернативного электричества постепенно увеличивается, в обществе формируется негативное отношение к добыче углеводородов. В тренде чистая энергия, развитие безопасных для природы производств, ввод зеленого энергоснабжения в городскую инфраструктуру. 

Крупные компании вкладывают миллиарды в производство энергии из источников, которые можно возобновлять. Они осознают: без этого развитие мировой экономики невозможно, несмотря на рынок и высокую стоимость зеленого перехода.

«Сейчас пришло время действовать, время ответить на величайший вызов нашему существованию на этой планете» [Леонардо Ди Каприо, актер, продюсер].

Д. Мак-Вейг. Применение солнечной энергии. — М.: Энергоиздат, 1981. — 210 с.

Умаров Г. Я., Ершов А. А. Солнечная энергетика. — М.: Знание, 1974. — 64 с.

Нетрадиционная энергетика: [арх. 19 октября 2022] / С. В. Алексеенко // Большая российская энциклопедия в 35 т./ гл. ред. Ю. С. Осипов. — М.: Большая российская энциклопедия, 2004-2017

Владимир Сидорович. Мировая энергетическая революция: как возобновляемые источники энергии изменят наш мир. — М.: Альпина Паблишер, 2015. — 208 с. 

Ушаков В.Я. Возобновляемая и альтернативная энергетика: ресурсосбережение и защита окружающей среды. — Томск: СПБ Графикс, 2011. — 137 с.