Альтернативные источники энергии
Регулярное использование стандартных источников энергии приводит к их постепенному истощению. Причина состоит в том, что данные ресурсы формировались на протяжении длительного времени, и быстрому восстановлению не подлежат. С учетом того, что они создавались стихийно на протяжении миллионов и миллиардов лет, человечество на их пополнение рассчитывать не может.
Поэтому сейчас за основу взяты энергосбережение и энергоэффективность, о чем можно почитать в нашей статье. В этих условиях актуальным становится вопрос использования альтернативных источников энергии, преимуществом которых является их самостоятельное возобновление.
Общее представление об альтернативной энергии
Под альтернативной энергией понимаются природные явления, характерная черта которых — их регенерация. Если к невозобновляемым ресурсам относятся нефть, уголь, газ, то альтернативные варианты гораздо шире. Это многие явления природы: солнечная энергия, сила ветра, приливы и отливы.
Альтернативные источники энергии имеют большое количество преимуществ, которые состоят в следующем:
- Экологичность. Недаром они еще носят название «зеленые». Если при сжигании угля или нефти идут большие выбросы в атмосферу, то в данном случае они отсутствуют, и не загрязняется атмосфера.
- Доступность. Нет необходимости в поиске месторождений, поскольку часто альтернативные виды энергии лежат на поверхности.
- Экономия. Используемая энергия имеет очень низкую себестоимость.
Если рассматривать недостатки, то тут следует отметить зависимость от погоды и невысокий коэффициент полезного действия использования энергии.
Солнечная энергия
Солнечное излучение — мощный энергетический ресурс Земли. Правильное его использование дает возможность вести преобразование солнечного потока в тепловую и электрическую энергию. Небесное светило имеет возможность не только покрывать светом нашу планету, но и при правильном использовании излучения обеспечивать электрические сети достаточным количеством энергии.
Использование солнечной энергии ведется следующими способами:
- Освещение. Это очень эффективно проявляется при уличном освещении. Установленные беспроводные светильники используют в качестве энергии солнечный свет. Для этого, сначала, происходит его преобразование в электричество, которое на протяжении дня накапливается в аккумуляторах. В ночное время происходит его отдача.
- Отопление. Чтобы отопить дом, на крыше устанавливаются специальные панели способные поглощать солнечные лучи. Затем происходит их преобразование в тепловую энергию, с помощью которой ведется нагрев котла. Подобные панели можно использовать также для выработки электрической энергии с целью освещения помещения. Такое оборудование обеспечивает высокую степень экономии.
- Приведение в движение транспорта. В данном случае используется наиболее инновационный вариант, основанный на выработке фотоэлектрической энергии. Как результат в движение приводятся поезда, автомобили, автобусы и даже самолеты.
- Для мобильных устройств. Очень удобным вариантом является использование солнечной энергии для зарядки мобильных портативных электронных аппаратов. Для этого в телефонах, планшетах или электронных книгах устанавливаются специальные батареи способные накапливать в себе солнечную энергию, что является большим удобством для их пользователей.
Солнечное изучение относится к очень дешевому источнику энергии, поэтому ее использование является инвестированием в будущее.
Ветроэнергетика
Ветры, дующие на нашей планете, выдают столько энергии, сколько не могут обеспечить более 100 протекающих рек. Захватываемый турбинами воздушный поток преобразовывается там сначала в механическую, а затем и электрическую энергию. В качестве основного оборудования используются ветрогенераторы, состоящие из генератора, лопастей и системы управления. Вращение лопастей осуществляется под давлением воздушного потока. Подаваемая на генератор механическая сила преобразуется в электрическую энергию.
Преимущества использования передвижения воздушных масс выражаются в следующим:
- Выработка экологически чистого источника энергии. Работающее оборудование совершенно не загрязняет окружающую атмосферу.
- Низкие расходы. После установки оборудование нуждается только в обслуживании, поскольку для его работы не требуется топливо.
- Неисчерпаемость ресурса. Ветры дуют с самого начала существования планеты и этот процесс никогда не заканчивается.
К некоторому недостатку можно отнести потребность быстрого перемещения воздушных масс. Чтобы генератор работал нормально, скорость ветра должна составлять порядка 12-25 м/с и это является основным условием эффективности функционирования оборудования.
Гидроэнергетика
Движение воды обладает огромным ресурсом. Особенно это касается рек, где присутствует сильное течение. Чтобы использовать такую энергию, строятся гидроэлектростанции, в состав которых входят следующие компоненты:
- Дамба. Это земляное или каменное перекрытие, сдерживающее напор воды.
- Водозабор. Установленное на дамбе сооружение для отбора из водохранилища жидкости.
- Турбина. Механизм, вращающийся под напором воды и передающий механическую энергию на генератор.
- Генератор. Основной агрегат, производящий электрическую энергию.
Преимущества функционирования ГЭС состоят в следующем:
- Высокая экономическая эффективность и производительность. ГЭС работает без высоких эксплуатационных затрат.
- Надежность. Выражается это в способности работы ГЭС на протяжении многих десятков лет вне зависимости от изменений погоды.
- Чистота производства. При выработке энергии совершенно не загрязняется атмосфера.
- Управляемость. В случае необходимости всегда есть возможность сократить выработку электроэнергии при уменьшении на нее спроса.
Строительство ГЭС относится к сложному и дорогому процессу, но вырабатываемая электроэнергия имеет небольшую цену.
Энергия волн
Энергия волн также относится к неисчерпаемому источнику энергии, потому что их движение происходит постоянно. Волнообразование возникает под влиянием солнечных лучей, которые нагревают водную гладь, вызывая этим волнение поверхности. В дополнение к этому на величину волн влияют порывы ветра.
Для использования такого источника энергии применяются специальные установки. В состав конструкции входят камеры, нижней частью погруженные в воду, а удержание их на поверхности происходит за счет наличия поплавков, наполненных искусственным атоллом. Это буй-генератор, позволяющий аккумулировать энергию морских волн и вести дальнейшую их передачу на станцию, где она преобразовывается в электричество.
Преимущества такого оборудования выражаются в следующем:
- Монтаж конструкции возможен прямо на мостовых опорах, которые воспринимают на себя удары волн.
- Высокая эффективность. При достаточном волнении моря она выше, чем у ветрогенераторов.
Присутствие такой установки также позволяет заменить монтаж волногасителей, поскольку они представляют собой надежную преграду от движущихся валов.
Приливы
Под воздействием гравитационных сил планет и в первую очередь Луны уровень моря постоянно изменяет свое положение. Это выражается в формировании приливов и отливов, что влечет за собой появление течений, которые используются для генерации энергии. Обычно такие явления больше преобладают в прибрежных районах, поскольку там течение обладает особой силой. Именно поэтому монтаж установок ведется вдоль береговой линии. Используемое оборудование бывают 3 типов:
- Приливные турбины. Такие агрегаты представляют собой подводные мельницы. Расположенные в них турбины вращают водные потоки, а затем механическая энергия передается на генератор для выработки электрического тока.
- Приливные заграждения. Это огромные строительные конструкции, внешне напоминающие ГЭС, но больших размеров, поскольку они должны полностью перекрыть лиман или залив. Принцип действия заключается в переливе воды через плотину во время прилива и пропуска ее сквозь открывающиеся створки с вращением турбин при отливе.
- Приливные лагуны. Такие конструкции представляют собой также приливные заграждения, но меньших размеров. Фактически это электростанции, установленные на небольшой территории моря или океана.
Основным преимуществом такого возобновляемого источника энергии является его предсказуемость. Приливы и отливы будут происходить всегда, пока существует океан.
Гидротермальная энергия
На сегодняшний день геотермальная энергетика получила очень широкое распространение. Фактически данный метод открывает неограниченные возможности получения дешевого электричества. Его суть заключается в использовании тепловых источников, исходящих из недр Земли практически от самого ядра, раскаленного до температуры 3600⁰. Принцип добычи такого вида альтернативной энергии заключается в бурении скважин, через которые прорывается на поверхности тепло в виде пара, вращающего установленные турбины.
Отдельной разновидностью гидротермального источника является петротермальная энергетика, когда используется тепло сухих горных пород. Здесь за основу берутся такие данные как увеличение температурных показателей по мере отдаления от поверхности Земли. Это в среднем составляет 0,02° на метр. На отдельных участках местности при бурении скважин до 5 км температура может повыситься на 100°.
Петротермальные источники использовать намного удобнее, потому что они располагаются практически в любом месте. При этом гидротермальная энергия может быть найдена только в скрытых зонах вулканической деятельности. Это влечет за собой дополнительные трудности, связанные со сложностью доступа к источнику тепла.
При добыче гидротермальной энергии применяются следующие методы:
- Традиционный. Используется в тех случаях, когда по скважинному каналу к источнику тепла имеется прямой доступ.
- Фонтанный. За счет скопившегося в недрах земли пара излияние энергии происходит самостоятельно.
- С использованием насосных станций. Он применяется тогда, когда самостоятельный выход энергии отсутствует.
- Геоциркуляционный. Особенностью этого метода является то, что после отработки ресурса он обратно отправляется в недра Земли.
Большие запасы тепловой энергии, подаваемой на поверхность Земли, дают возможность экономить традиционное топливо, запасы которого с течением времени исчерпываются.
Биотопливо
Под биотопливом понимается биологическая масса, обработанная специальным термохимическим способом. В зависимости от своего агрегатного состояния оно бывает 3 типов:
- Твердое. Сюда относятся биотопливные брикеты. Это биоотходы, сырьем для которых является навоз или птичий помет. На основании разработанной технологии изготовление ведется путем просушки материала и дальнейшего его прессования. Другим вариантом твердого биотоплива являются гранулы, которые еще называются пеллетами. Для их производства используются отходы древесины в виде опилок, коры или щепы, а также может применяться солома.
- Жидкое. Сюда относятся такие вещества как биобутанол и биометанол, которые получаются из растительного сырья: хлопка, водорослей, рапса, сои. Полученное топливо используется для заправки двигателей.
- Газообразное. Это биогаз и биоводород. В первом случае сырьем выступают бытовые отходы, водоросли или трава. Биоводород получается путем проведения биотехнологических, биохимических или термохимических реакций.
Использование альтернативных источников энергии относится к настоятельной необходимости. Человечество с каждым годом потребляет все больше ресурсов, и этот процесс постоянно возрастает. Если сейчас не задуматься о будущем, то такое положение дел может закончиться катастрофой. Именно поэтому нужно переходить от классики до инноваций, о чем очень хорошо рассказывается в нашей работе.
Дать вторую жизнь. Строительные отходы нуждаются в переработке
Власти Санкт-Петербурга пытаются решить проблемы несанкционированных свалок, перевозки и утилизации строительного мусора. Эксперты считают, что это будет сложно сделать без коррекции городского и федерального законодательства.
Напомним, создание эффективной системы обращения с отходами производства и потребления, включая ликвидацию всех выявленных несанкционированных свалок в границах городов, является частью национального проекта «Экология», рассчитанного до 2024 года.
Только по лицензии
На прошлой неделе состоялось заседание Комиссии ЗакС Петербурга по экологической защите населения. В нем приняли участие представители Смольного. Было отмечено, что в ближайшие два года власти города готовы будут потратить на ликвидацию 500 выявленных нелегальных свалок более 1 млрд рублей. Кроме того, ожидается принятие ряда законодательных проектов, которые также должны помочь решить проблему с несанкционированным размещением отходов.
Отметим, что значительная часть незаконных городских свалок состоит из строительного мусора. Заместитель председателя Комитета по природопользованию, охране окружающей среды и обеспечению экологической безопасности Петербурга Александр Кучаев сообщил, что в настоящее время ведомством подготовлен законопроект, ужесточающий контроль транспортировки строительного мусора. В частности, предполагается лицензировать транспортировку отходов V класса опасности.
По словам начальника отдела надзора за специальными видами работ Госстройнадзора Петербурга Виталия Пономарёва, в настоящее время в регионе сложилась практика бесконтрольного использования строительных отходов и грунтов, в том числе при подготовке земельных участков для последующего строительства или прокладке инженерных сетей. При этом негативное воздействие на окружающую среду никак не оценивается. Специалист полагает, что такое злоупотребление может привести к деградации земель и невозможности их дальнейшего использования по назначению, и отмечает, что необходимы дополнительные административные меры.
Приоритет – переработка
Несанкционированные свалки стали серьезной проблемой в Петербурге и Ленобласти, считают и опрошенные «Строительным Еженедельником» эксперты. Они также выступают за ужесточение контроля за оборотом строительного мусора. При этом специалисты говорят о необходимости решения на федеральном уровне вопросов, связанных с расширением возможностей переработки этого вида отходов. Также они упрекают застройщиков за низкую культуру сортировочных работ.
Генеральный директор ООО «Нэорециклинг» Роман Казаков напоминает, что основной объем строительного мусора образуется на нулевом цикле работ, при обустройстве котлована. Появляется отработанный грунт, бой бетона и кирпича, которые относятся к V классу опасности по ФККО. Они могут быть переработаны и использованы для нужд городского хозяйства. Остальные отходы, появляющиеся в процессе строительства, имеют IV класс опасности и должны быть утилизированы с соблюдением соответствующих правил безопасности, путем размещения на лицензированных полигонах.
В зависимости от вида образующихся отходов, а также класса их опасности, сбор и временное хранение должны осуществляться раздельно, отмечает эксперт. Однако очень часто это правило не соблюдается. В лучшем случае все вывозится на и без того переполненные официальные полигоны, в худшем – на незаконную свалку.
«К сожалению, на сегодняшний день около 50% от общего объема образующихся грунтов являются замусоренными. Однако большая часть из них направляется на городские объекты с отрицательным балансом грунтов. Остальные, в зависимости от класса опасности и расположения объектов, перемещаются на ближайшие полигоны и карьеры, имеющие лимиты на размещение таких отходов. То же касается и отходов строительства и сноса. Между тем многие материалы можно перерабатывать для получения вторичного сырья», – считает Роман Казаков.
За серьезную переработку строительных и других отходов выступает и председатель правления Экологического союза Семён Гордышевский. По его словам, одновременно с ужесточением наказания для недобросовестных застройщиков, а также других организаций, создающих несанкционированные свалки, необходимо дать бизнесу возможность заниматься переработкой мусора. При этом не должно быть монополизации рынка, как в случае с единым региональным оператором по обращению с отходами. «К сожалению, в самом конце прошлого года были внесены поправки в Закон «Об отходах производства и потребления», приравнивающие сжигание мусора к переработке, что в корне неправильно. Сжигание – это самый конечный вариант утилизации мусора. Он самый дорогой и экологически небезопасный. Кроме того, принятое новшество противоречит изначальным приоритетам нацпроекта “Экология”», – подчеркивает эксперт.
В рамках нацпроекта
Напомним, в рамках этого нацпроекта предполагается нарастить долю ТКО, направленных на утилизацию, в общем объеме образованных твердых коммунальных отходов с 3% в 2018 году до 36% к 2024-му. Чтобы достичь цели, необходимо либо наладить раздельный сбор, либо модернизировать полигоны по приему ТКО, на которых проводить сортировку мусора.
По словам ведущего эксперта УК «Финам Менеджмент» Дмитрия Баранова, в прошлом году в 27 регионах страны было введено свыше 50 предприятий по обработке и утилизации ТКО, общей мощностью по обработке отходов более чем 5,5 млн т, а мощностью по утилизации – свыше 2,5 млн т. «Да, предстоит сделать еще немало, но в целом уже достигнутые показатели позволяют говорить о том, что «мусорная» реформа проходит удовлетворительно. Это происходит не в последнюю очередь благодаря тому, что создана нормативно-правовая основа, разработаны и приняты соответствующие документы: от законов и постановлений правительства до стандартов и правил. В настоящее время упор в реформе необходимо сделать на контроль ее исполнения, соответствия всех участников программы и их действий существующей юридической базе», – считает он.
Тепло в частном формате. Особенности теплоснабжения индивидуальных домов
Современные технологии предлагают немало различных систем теплоснабжения индивидуальных домов. Выбор оптимальной зависит от конкретной ситуации.
Рынок загородной недвижимости растет. Граждане все чаще выбирают постоянным или регулярным местом проживания индивидуальный дом, который находится вне шумного мегаполиса. Комфортное нахождение в нем во многом зависит от выбора вида теплоснабжения. От правильно подобранной системы отопления зависит не только долговечность объекта недвижимости, но и расходы на его эксплуатацию.
Сделать выбор
По источнику тепла отопление частных домов можно разделить на три вида. Первый и наиболее простой – печной. Несмотря на относительный примитивизм, он еще достаточно распространен, но задействуется, как правило, в дачных домах. Второй вид отопления – газовый. Подогрев воды через теплообменник, а затем в радиаторе или других конструкциях происходит с помощью газового котла. Третий вариант – с помощью электричества.
По словам главного инженера компании «Загородные монтажные системы» Владимира Никифорова, выбор между газовым и электрическим теплоснабжением загородных домов непрост. Предварительно необходимо учесть все нюансы местоположения объекта недвижимости, его площадь, состояние коммуникаций и т. д.
«Газовое теплоснабжение дешевле электрического в 2–4 раза. Но это при условии, что рядом проходит газовая магистраль и есть возможность подключения. Альтернатива централизованному газовому отоплению – газгольдер. Но его стоимость достаточна высока, а установка – сложна. Электрические котлы более просты в монтаже и дальнейшей эксплуатации. Полностью исключается возможность отравления угарным газом. Кроме того, большинство электрических котлов более компактны», – говорит он.
В целом, по словам эксперта, газовое отопление рекомендовано для домов площадью от 120 кв. м. «Получается существенная экономическая выгода. Кстати, в настоящее время появляются комбинированные газоэлектрические котлы, но пока они маломощны. В перспективе можно ожидать, что их технологические возможности будут расширяться – и это оборудование будет более широко представлено на рынке», – считает Владимир Никифоров.
Быть в тренде
Сами системы теплоснабжения можно поделить на водяные и электрические. За последние годы в сегменте появилось много новинок, хотя некоторые собственники предпочитают классические – привычные радиаторы отопления.
Как отмечают представители компании REHAU, сейчас в России существует огромное количество дорогих домов, в которых нет вентиляции, повышенная влажность или наоборот – постоянно пересушенный воздух. Обычно это следствие экономии на инженерных системах, непонимания принципа их работы или боязни использовать новые технологии – более эффективные, но пока не слишком привычные для определенных категорий потребителей.
В частности, добавляют специалисты, отопление радиаторами – хорошо знакомый способ, сравнительно дешевый и с использованием понятного оборудования. Неудивительно, что в большинстве случаев предпочтение отдается именно ему. Однако эта технология имеет несколько весьма серьезных недостатков, и главный из них – неравномерный прогрев помещения (когда тепло от радиатора нагревает близлежащую зону и частично уходит наружу, при этом в противоположной стороне комнаты по-прежнему холодно). Кроме того, исходящие от радиатора потоки теплого воздуха поднимают с пола и предметов мебели пыль, что не лучшим образом сказывается на качестве микроклимата, а значит, и на самочувствии жильцов.
Поэтому, как отмечает генеральный директор АО «Фирма Изотерм» Виктория Нестерова, все более широкое применение в частном домостроении получают низкотемпературные системы отопления – в частности, конвекторы. Они идеально вписываются в современную архитектурную концепцию, предусматривающую большие окна и панорамное остекление.
«Также у конвекторов есть еще ряд преимуществ. Они универсальны, подходят и к однотрубной, и к двухтрубной системе отопления. Не только обогревают помещение, но и способствуют экранированию холодного воздуха от окон, предотвращают запотевание, образование конденсата и обледенение. Кроме того, конвекторы энергоэффективны. В частности, имеют малый объем теплоносителя (в 8 раз меньше, чем у радиатора), делаются из материалов с высокой теплопроводностью (медь, алюминий)», – говорит эксперт.
По ее словам, можно легко подобрать такие системы отопления под любые помещения, в том числе с нестандартной планировкой, включая влажные: бассейны, бани, теплицы, зимние сады. «Конвекторы безопасны в эксплуатации, температура их наружных поверхностей не превышает 43 °С. Есть возможности интеграции приборов с системой “умный дом”», – добавляет Виктория Нестерова.
Тепло снизу
В загородных домах также все чаще задействуют теплые полы. Как и конвекторы, они могут быть водяными или электрическими. Первые дешевле вторых, но сложнее в монтаже и обслуживании. В случае протечки водяного пола требуется полный демонтаж покрытия. Электрический теплый пол «ест» больше энергии. В помещениях с повышенной влажностью для данных систем отопления требуется более серьезная защита элементов конструкции.
В настоящее время в самостоятельный сегмент выделяют инфракрасные теплые полы. Они все активнее используются в загородных домах. По словам руководителя интернет-магазина климатической техники Sogreto Константина Колесова, инфракрасный пол обладает массой достоинств, а именно: не пересушивает воздух, ионизирует его, нейтрализует неприятные запахи. Его легко монтировать (в частности, самостоятельно). «Пленочный инфракрасный теплый пол предназначен для монтажа под ламинат, линолеум, ковролин. Благодаря небольшой толщине пленка никак не влияет на уровень пола в квартире. Кроме того, пленочный пол под ламинат имеет самый низкий уровень энергопотребления», – рассказывает он.
Также на рынке есть стержневой инфракрасный теплый пол. Его кладут под кафель и керамогранит. «В целом приобретение конвекторных климатических комплексов, инфракрасных обогревателей (как и монтаж теплых полов) обусловлено как раз поиском функциональных обогревающих устройств. Стоит добавить, что сейчас также растет спрос на биокамины, электрические камины с 3D-эффектом живого пламени. Однако практические функции обогрева помещения в этом случае рассматриваются во вторую очередь. Установка таких устройств имеет прежде всего декоративное значение, как признак благосостояния», – добавил Константин Колесов.
Мнение
Виктория Нестерова, генеральный директор АО «Фирма Изотерм»:
– Конвекторы поставляются на объекты готовыми для подключения к системам водоснабжения, а также к электрическим сетям, что упрощает и ускоряет монтаж оборудования, который выполняют специалисты. Они же дают гарантию на выполненные работы. В частности, установку внутрипольного конвектора следует учитывать на стадии проектирования, так как монтаж имеет свою специфику – в стяжке пола необходимо подготовить специальные углубления, как для прибора, так и для трубопроводов. Но даже если это не соблюдено, есть линейка приборов высотой 8 см, что позволяет в данном случае установить внутрипольный конвектор. Стоит также добавить, что в целом конвекторы просты в эксплуатации. Их необходимо очищать от пыли перед началом и в течение отопительного сезона, не допускать замораживания теплоносителя, так как это может привести к выходу из строя теплообменника. Также не рекомендуется устанавливать в одном контуре отопления приборы отопления, изготовленные из меди и алюминия, – для предотвращения гальванической коррозии. Средний срок службы конвекторов – не менее 50 лет при условии соблюдения требований эксплуатации.