ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

Ресурсы ВИЭ

Около 80 % суммарного мирового потребления энергии сегодня пока еще обеспечивается за счет ископаемых органических ресурсов: нефти, угля и природного газа. В производстве наиболее ценного вида энергии — электриче­ской — уголь, газ и нефть также являются превалирующими первичными источ­никами энергии (более 65 %), хотя значительный вклад в этот сектор энергетики вносят традиционные гицро - и атомные электростанции (в сумме более 30 %).

Известные сценарии развития человечества предсказывают существенное изменение топливно-энергетического баланса планеты уже в ближайшие деся­тилетия с неизбежным сокращением долей потребления нефти, газа и угля как по причине постепенного истощения их ограниченных дешевых запасов, так и по экологическим причинам (эмиссия С02 и другие вредные воздействия тра­диционной энергетики на окружающую среду). Все эти сценарии указывают на необходимость широкого освоения экологически чистых возобновляемых ис­точников энергии (ВИЭ) уже в ближайшее время.

Ресурсы ВИЭ во много раз превосходят сегодняшний и прогнозируемый на обозримый период времени уровень энергопотребления. Использование ВИЭ, как правило, не оказывает серьезного негативного воздействия на окружающую среду, в большинстве своем они являются экологически чистыми и повсемест­но доступными источниками энергии. В отличие от ископаемых (в том числе ядерных) топлив ресурсы ВИЭ более-менее равномерно распределены по тер­ритории земного шара, не находятся в монопольном владении ограниченного числа стран и поэтому рассматриваются как источники энергии, использование которых способствует повышению энергетической безопасности многих стран, снижению зависимости от импорта энергетических ресурсов и соответственно укреплению политической стабильности в мире.

Первый серьезный всплеск интереса к ВИЭ в мире возник как результат так называемого «мирового энергетического кризиса», разразившегося в середине 70-х годов прошлого столетия. Была начата разработка крупных национальных и меж­дународных программ исследований, разработок и практического освоения ВИЭ. Затем к концу 80-х годов интерес к ВИЭ несколько угас в связи со снижением цен на нефть на мировом рынке. Однако в 90-х годах и особенно в начале нового

века в связи с новым резким ростом нефтяных цен и ростом озабоченности из­менением климата усилия большинства ведущих стран мира в области ВИЭ были многократно усилены. В результате активных исследований и разработок и реали­зации крупных демонстрационных проектов было обеспечено существенное сни­жение стоимости энергии, получаемой от альтернативных источников, повышение конкурентоспособности многих энергетических технологий использования ВИЭ и наметился заметный рост их вклада в энергобалансы стран и регионов.

Важно подчеркнуть, что доля объемов использования ВИЭ, приходящаяся на развивающиеся страны составляет менее 40 %, в то время как на развитые страны — более 60 %. Этот факт опровергает распространенное мнение, что использова­ние ВИЭ — удел развивающихся стран со слабо развитой энергетической ин­фраструктурой.

Основным мотивом ускоренного развития возобновляемой энергетики в Ев­ропе, США и многих других странах является забота об энергетической безо­пасности и экологическая озабоченность. Так, в Европейском союзе принята программа достижения вклада ВИЭ в энергетический баланс к 2020 г. до 20 %, а к 2040 г. — до 40 %. Серьезные обязательства по использованию экологически чистых ВИЭ взяли на себя большинство штатов Северной Америки, Япония, Китай, всего более 70 стран мира, в которых установлены индикативные пока­затели вклада ВИЭ в энергетические балансы к 2020 г. от 10 до 30 %.

Как справедливо отмечает автор книги в своем предисловии, данная «книга не ориентирована на подготовку специалистов-практиков, занимающихся непо­средственно разработкой и проектированием конкретных устройств и систем. Однако она позволяет овладеть необходимыми фундаментальными знаниями в рассматриваемой области для того, чтобы при необходимости можно было бы грамотно разобраться с техническими вопросами с помощью более специали­зированных изданий и руководств».

Важным достоинством книги является достаточно ясное и четкое описание фи­зических принципов, лежащих в основе преобразования энергии с помощью раз­личных типов устройств, объяснение термодинамических и других ограничений по достижению предельных значений эффективности энергетических установок. В этом плане данная книга крайне полезна и для объективной оценки растущего числа предложений разного рода «изобретателей» по созданию если не «перпетуум - мобиле», то инженерных творений с необоснованно завышенными коэффициента­ми полезного действия.

Наряду с описанием физических принципов преобразования энергии в книге содержатся весьма полезные оценки экономической эффективности энергетических устройств, рассматриваются вопросы и основные фазы продвижения новых видов продуктов на рынок, что крайне полезно для понимания общих закономерностей развития новых технологий в условиях рыночной экономики.

Книга охватывает широкий спектр энергетических технологий преобразования солнечной энергии, энергии ветра, биомассы, энергии волн и приливов, энергии океана. Значительная часть книги посвяшена технологиям «водородной энергетики», перспективы которой органично сочетаются с развитием возобновляемых источников энергии. Водород не является новым видом топлива или новым источником энер­гии в традиционном понимании значений этих слов. Водород представляет собой лишь весьма удобный и эффективный энергоноситель, для производства которого необходимо затратить тот или иной первичный источник энергии. Возобновляе­мые источники энергии наряду с атомными энергоустановками являются не только наиболее перспективными первичными источниками энергии для получения водо­рода, но и его «потребителями» как весьма эффективного долгосрочного аккуму­лятора энергии, способного сохранять ее в химической форме сколь угодно долго практически без потерь. Водородные накопители энергии, состоящие из электро­лизера воды, аккумуляторов водорода и кислорода и батареи водород-кислородных топливных элементов, рассматриваются как перспективный компонент автономных ветровых, солнечных и других энергоустановок, особенностью которых является су­точная, сезонная и погодная нестабильность и изменчивость первичных энергети­ческих потоков и несовпадение графиков возможного производства и потребления вырабатываемой энергии.

При переводе книги устаревшие данные об использовании возобновляемых источников энергии либо опускались, либо корректировались в соответствии с имеющейся свежей информацией. Сокращены также некоторые главы книги, касающиеся частных исторических вопросов разработки энергетических уста­новок в США, не представляющие, по мнению редакторов, принципиального интереса для российских читателей.