Альтернативные источники электроэнергии
воздушного электричества падает. Так, в 1993 г. во Франции себестоимость 1
кВт·ч электроэнергии, полученной на ветростанции, равнялась 40 сантимам, а
к 2000 году она снизилась в 1,5 раза. Правда энергия АЭС обходится всего в
12 сантимов за 1 кВт·ч.
Геотермальные электростанции
Около 4% всех запасом воды на нашей планете сосредоточено под землей –
в толщах горных пород. Воды, температура которых превышает 20є С, называют
термальными (от греч. «терме» - «тепло», «жар»). Нагреваются подземные
озера и реки в результате радиоактивных процессов и химических реакций,
протекающих в недрах Земли. В районах вулканической деятельности на глубине
500-1000 м встречаются бассейны с температурой 150-250 єС; вода в них
находится под большим давлением и, поэтому не кипит. В горных областях
термальные воды нередко выходят на поверхность в виде горячих источников с
температурой до 90 єС.
Люди научились использовать глубинное тепло Земли в хозяйственных
целях. В странах, где термальные воды подходят близко к поверхности,
сооружают геотермальные электростанции (геоТЭС). Они преобразуют тепловую
энергию подземных источников в электрическую. В России первая геоТЭС
мощностью 5 МВт была построена в 1966 г. на юге Камчатки, в долине реки
Паужетка, в районе вулканов Кошелева и Кабального. В 1980 г. ее мощность
составляла уже 11 МВт. В Италии, в районах Ландерелло, Монте-Амиата и
Травеле, работают 11 таких станций общей мощностью 384 МВт. ГеоТЭС
действуют также в США (в Калифорнии, в Долине Больших Гейзеров), Исландии
(у озера Миватн), Новой Зеландии (в районе Уайракеи), Мексике и Японии.
Геотермальные станции устроены относительно просто: здесь нет
котельной, оборудования для подачи топлива, золоулавливателей и многих
других приспособлений, необходимых для обычных тепловых электростанций.
Постольку топливо у геоТЭС бесплатное, то и себестоимость вырабатываемой
электроэнергии в несколько раз ниже.
Существует несколько схем получения электроэнергии на геотермальной
электростанции. Прямая схема: природный пар направляется по трубам в
турбины, соединенные с электрогенераторами. Непрямая схема: пар
предварительно (до того как попадает в турбины) очищают от газов,
вызывающих разрушение труб. Смешенная схема: неочищенный пар поступает в
турбины, а затем из воды, образовавшейся в результате конденсации, удаляют
не растворившееся в ней газы.
Именно по смешанной схеме работает Паужетская электростанция.
Пароводяная смесь, содержащая тепло в количестве 840 кДж/кг, выводится
через буровую скважину глубиной 350 м на поверхность и направляется в
сепарационное устройство. Здесь пар при давлении 225 кПа ( свыше 2 атм)
отделяется от воды и по трубам поступают в турбины; те вращаются и приводят
в действие электрогенераторы.
Отработавший в турбинах пар попадает в смешивающий конденсатор, где
охлаждается и превращается в воду. Выделившиеся при этом газы (азот и
кислород) удаляют насосом. Горячую воду (120 єС) используют для
теплоснабжения населенных пунктов. Вода для охлаждения пара подается
самотеком по трубопроводу длиной 600 м из реки Паужетки.
В России, Болгарии, Венгрии, Грузии, Исландии, США, Японии и других
странах термальными водами обогревают здания, теплицы, парники,
плавательные бассейны. А столица Исландии Рейкьявик получает тепло
исключительно от горячих подземных источников.
Солнечная энергия
Солнце изливает на Землю океан энергии. Человек буквально купается в
этом океане, энергия везде. А человек, словно не замечая этого, вгрызается
в землю за углем и нефтью, чтобы добыть энергию для заводов и фабрик, для
освещения и отопления. И ведь добывает-то он всю ту же энергию Солнца,
которую «впитали» растения былых времен, ставшие потом углем. Растения
способны уловить меньше одного процента падающей на листья солнечной
энергии, а после сжигания угля ее выделяется и того меньше. Солнечная
энергия доступна всем и каждому. Ее практически сколько угодно. Она
экологична – ничего не загрязняет, ничего не нарушает, она дает жизнь всему
сущему на Земле. Больше того, эта энергия даровая, но при всех своих
достоинствах и самая дорогая. Именно поэтому солнечные электростанции не
так распространены, как электростанции других видов.
На острове Сицилия недалеко от известного своим неспокойным характером
вулкана Этна еще в начале 80-х годов дала ток солнечная электростанции
мощностью 1 МВт. Принцип ее работы – башенный. Зеркала фокусируют солнечные
лучи на приемнике, расположенном на высоте 50 м. Та м вырабатывается пар с
температурой более 500є С, который приводит в действие традиционную турбину
с подключенным к ней генератором тока. При переменной облачности недостаток
солнечной энергии компенсируется паровым аккумулятором. Неоспоримо
доказано, что на таком принципе могут работать электростанции мощностью 10-
20 МВт, а также и гораздо больше, если группировать подобные модули,
присоединяя их друг к другу.
Несколько иного типа электростанция в Альмерии на юге Испании. Ее
отличие в том, что сфокусированное на вершину башни солнечное тепло
приводит в движение натриевый круговорот (как в атомных реакторах на
быстрых нейтронах), а тот уже нагревает воду до образования пара. У такого
варианта ряд преимуществ. Натриевый аккумулятор тепла обеспечивает на
только непрерывную работу электростанции, но дает возможность частично
накапливать избыточную энергию для работы в пасмурную погоду и ночью.
Мощность испанской станции всего 0,5 МВт. Но на ее принципе могут быть
созданы куда более крупные – до 300 МВт. В установках подобного типа
концентрация солнечной энергии настолько высока, что КПД паротурбинного
процесса ничуть не хуже, чем на традиционных тепловых электростанциях.
Такой принцип работы заложен еще в одном варианте солнечной
электростанции, разработанном в Германии. Ее мощность тоже невелика – 20
МВт. Подвижные зеркала по 40 м2 каждое, управляемые микропроцессором,
располагаются вокруг 200-метровой башни. Они фокусируют солнечный свет на
нагреватель, где помещается сжатый воздух. Он нагревается до 800єC и
приводит в действие две газовые турбины. Затем теплом этого же
отработавшего воздуха нагревается вода, и в действие вступает уже паровая
турбина. Получаются как бы две ступени выработки электричества. В
результате КПД станции поднят до 18%, что существенно больше, чем у других
гелиоустановок.
А в бывшем СССР недалеко от Керчи сооружена станция мощностью в 5МВт.
Вокруг башни концентрическими зеркалами размещены 1600 зеркал, направляющих
солнечные лучи на паровой котел, который венчает 70-метровую башню. Зеркала
площадью 25 м2 каждое с помощью автоматики и электроприводов следят за
Солнцем и отражают солнечную энергию точно на поверхность котла,
обеспечивая ее плотностью потока в 150 раз большую, чем Солнце на
поверхности Земли. В котле при давлении 40 атмосфер генерируется пар с
температурой 250єС, поступающий на паровую турбину. В специальных емкостях-
аккумуляторах под давлением содержится вода, накапливающая тепло для работы
по ночам и в пасмурную погоду. Благодаря этим аккумуляторам станция может
работать еще 3-4 часа после захода Солнца, а на половинной мощности – около
полусуток.
Солнечная энергия используется также в небольших автомобилях на
солнечных батареях, на космических станциях и спутниках.
Идет работа, идут оценки. Пока они, надо признать, не в пользу
солнечных электростанций: сегодня эти сооружения все еще относятся к
наиболее сложным и самым дорогостоящим техническим методам получения
гелиоэнергии. Но может создаться такое положение в мире, когда
относительная дороговизна солнечной энергии будет не самым большим ее
недостатком. Речь идет о «тепловом загрязнении» планеты вследствие
гигантского масштаба потреблении энергии. Необратимые последствия,
утверждают ученые, наступят, если потребление энергии превысит сегодняшний
уровень в сто раз. Упускать этого из виду никак нельзя. Вывод же ученых
таков: на определенном этапе развития цивилизации крупномасштабное
использование экологически чистой солнечной энергии становится полностью
необходимым. Но это не значит, что у гелиоэнергетики нет противников. Вот
их резоны: из-за низкой плотности солнечного излучения установка аппаратуры
для его улавливания приведет к изъятию из землепользования огромных
полезных площадей, не считая крайней дороговизны оборудования и материалов.
Пока же предстоит еще долгий путь, прежде чем удастся вырабатывать из
