Вичерпання корисних копалин та суттєвий рівень впливу на навколишнє середовище традиційної енергетики став стимулом для пошуку і використання нетрадиційних – альтернативних джерел енергії. До альтернативних джерел енергії належать відновлювальні – як-то енергія сонця, вітру, геотермальна, океанічна, енергія біомаси, термоядерна енергія тощо. 

При використанні відновлювальних нетрадиційних джерел енергії знижуються викиди низки забруднюючих речовин, в тому числі парникових газів (в порівнянні з традиційними джерелами енергії). ВДЕ можуть також впливати на зменшення місцевого забруднення атмосфери, покращення якості повітря в містах і зонах відпочинку.

Енергія сонця. Це практично невичерпне джерело енергії. Використання лише 1 % сонячної енергії могло б забезпечити всі сьогоднішні потреби світової енергетики. Головне – її використовувати так, щоб вартість була мінімальною, але наразі це важко. Із вдосконаленням технологій і подорожчанням традиційних енергоресурсів сонячна енергія буде знаходити все більше попиту та застосування. 

Сонячну енергію можна використовувати у двох напрямках: 

• пряме використання для опалення, гарячого водопостачання;
• перетворення її в електричну енергію.

Перетворення сонячної енергії в електричну здійснюється за допомогою фотоелектричних сонячних батарей.

Основні складнощі застосування батарей пов'язані з високою металомісткістю, їх ціною, а також необхідністю відведення для їх розміщення великих територій.

Сонячна енергія використовується в автомобільному, морському, авіаційному транспорті, на космічних станціях та супутниках.

Використання енергії сонця має велике майбутнє. Разом з тим, наразі ця галузь ще розвивається, вдосконалюється, маючи на меті зниження собівартості енергії. Передбачається, що до середини XXІ сторіччя частка сонячної енергії в загальному обсязі виробництва складе від 10 до 20 %.

Енергія вітру. Сьогодні інтерес до неї значно зріс. Так, в США працюють кілька десятків тисяч вітрових агрегатів. Істотними встановленими потужностями можуть похизуватися Великобританія, Німеччина, Данія, Нідерланди, Швеція та інші країни. У вітроенергетиці зараз використовуються вітродвигуни різної потужності. Більш економічно-доцільними є комплекси з невеликих вітрових установок, об'єднаних в одну систему.

Основні фактори впливу вітроенергетики на навколишнє середовище – висока металомісткість вітроустановок, вібраційний та шумовий вплив (особливо при експлуатації потужних двигунів), загибель перелітних птахів під ударами лопатей.

З урахуванням екологічних факторів, сонячні і вітрові електростанції вже сьогодні більш економічні, аніж теплова та атомна енергетика. Основним недоліком вітроенергетичних станцій є використання під будівництво ВЕС значних земельних ресурсів. Під потужні промислові ВЕС необхідна площа з розрахунку від 5 до 15 км²/МВт в залежності від вітрів і місцевого рельєфу району. Максимальна потужність, яка може бути отримана з одного квадратного кілометра площі, залежить від району будівництва ВЕС, типу станції і технологічних особливостей конструкції; середнє значення отриманої потужності складає приблизно 10 МВт. Для ВЕС потужністю 1000 МВт потрібна площа в 70–200 км², хоча більша частина цих земель може бути у використанні.

Геотермальна енергія заснована на використанні глибинного тепла Землі. Вона може використовуватися у вигляді теплової енергії – столиця Ісландії Рейк'явік отримує тепло виключно від гарячих підземних джерел, і для отримання електроенергії.

Геотермальні станції влаштовані відносно просто, їм не потрібне паливо. Пара, що відсмоктується із свердловин, надходить до турбіни і пускає в хід електрогенератори.

Основні екологічні проблеми геотермальних станцій пов'язані з відпрацьованими мінералізованими водами. При відсутності зворотного закачування відпрацьованих вод виникає небезпека засолення водних об'єктів, ґрунтів; також відбувається теплове забруднення навколишнього середовища.

В Україні перспективними зонами для використання геотермальної енергії є Карпати та Закарпаття, однак, цей напрямок наразі розвивається слабо.

Геотермальні електростанції у порівнянні з тепловими станціями на природному паливі залишають по собі дуже мало сірки і зовсім не залишають оксидів азоту. Під геотермальні установки необхідні дуже невеликі ділянки землі (набагато менші, ніж для енергетичних установок інших типів), їх можна розташовувати практично на будь-яких землях, в тому числі на сільськогосподарських угіддях. До того ж, буріння геотермальних свердловин набагато менше впливає на довкілля, ніж розробка будь-яких інших джерел енергії. Ландшафт навколо геотермальної установки не порушують ані шахти, ані тунелі, ані купи відходів.

На сучасних геотермальних станціях викиди СО₂ на 1 МВт·год електричної енергії мінімальні, й складають в середньому 0,45 кг, тоді як на електростанціях на природному газі – 460 кг, на нафті – 720 кг, на вугіллі – 820 кг.

Енергія морів і океанів. Енергетичні ресурси океану складають велику цінність як відновлювані і практично невичерпні ресурси. До них відноситься енергія припливів і відливів, хвиль, течій, різниці температур на різних глибинах. Наразі ця енергія майже не використовується через високу вартість технологій. Однак, інженерні розрахунки і проєкти показують, що це енергія майбутнього і її використання можливе у максимальних масштабах.

Енергія біомаси. Біомаса – деревина, відходи лісопереробної та паперової промисловості, відходи сільськогосподарського виробництва та харчової промисловості, побутові відходи, гній, опади очищення каналізаційних стоків тощо. Близько третини населення Землі до теперішнього часу використовують деревину як паливо. Більш раціональною є переробка біомаси в біогаз (етиловий спирт). Шляхом анаеробного зброджування (без доступу кисню) органічних відходів отримують біогаз та осад, який використовується як добриво. Провідне місце з виробництва біогазу посідає Китай. В Україні біогазовий напрямок переробки численних органічних відходів є перспективним для сільськогосподарських і комунальних підприємств.

Пряме використання біомаси для отримання енергії є більш екологічно безпечним, ніж, наприклад, вугілля. При спалюванні біомаси виділяється набагато менше сірки і золи в порівнянні з вугіллям, решта викидів – переважно вуглекислий газ. Крім того, зола біомаси може повернутися в ґрунт, що забезпечує замкнутість кругообігу біогенних елементів. З точки зору вуглекислого газу біомаса є практично нейтральною, тобто в період зростання рослини поглинають сонячну енергію, воду, вуглекислий газ, виділяють кисень і утворюють вуглець в процесі фотосинтезу; під час спалювання процес відбувається в зворотному напрямі: кисень поглинається, а тепло, вода і вуглекислий газ виділяються. Що стосується нафти, вугілля і газу, то існує та ж закономірність для СО₂, але термін, необхідний для оновлення балансу вуглекислого газу, досягає декілька мільйонів років. Середня теплота прямого згорання біомаси складає 7–9 МДж/кг.

Біодизельне паливо (біодизель) – продукт переробки рослинних олій (рапсової, соняшникової, пальмової). Біодизельне паливо для автомобільного транспорту на основі рапсової олії має такі переваги у порівнянні з паливом з нафти:

• не впливає на парниковий ефект, оскільки рапс, як і вся біомаса, є нейтральним відносно СО₂;

• утворює меншу концентрацію шкідливих речовин у вихлопних газах (концентрація СО₂, вуглеводнів і твердих частинок зменшується на 25–50 %, задимленість газів – вдвічі);

• не містить канцерогенних речовин (поліциклічних ароматичних вуглеводів, особливо бензопірену);

• при горінні потребує меншу кількість повітря;

• має високий ступінь біологічного розкладання (за 21 добу біологічне розкладання його складає близько 90 %).

У той же час, недоліками біодизельного палива у порівнянні з нафтою є менша теплота згорання, що призводить до збільшення витрати палива і зниження потужності двигуна на 16 %; велика в’язкість рапсової олії, результатом чого є погіршення розпилювання, сумішоутворення і згорання в дизелі; необхідність частої заміни масляних фільтрів і проведення регламентних робіт на форсунках внаслідок сильного закоксовування отворів розпилювачів.

Збільшення виробництва біомаси покращує мікроклімат завдяки використанню води і рециркуляційних механізмів. Виробництво і використання компостів з біомаси покращує структуру ґрунту й знижує забруднення вод.

На сферу ВДЕ робить ставку весь світ, адже це єдиний шлях до вуглецевої нейтральності та майбутнього нашої планети.

Приєднуйтесь до нас на Facebook, щоб дізнаватися про новини першими → http://bit.ly/GpOnFacebook