ЗЕЛЁНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ЭНЕРГЕТИКА

"Зеленые" технологии и энергетика Не так давно была новость о штрафе владельцу теслы в Сингапуре. Я читал эту новость и комментарии к ней на разных сайтах/форумах и почти везде количество защитников владельца теслы превалировало над сторонниками решения министерства транспорта Сингапура. В школе мне тоже часто приходилось слышать восхищенные возгласы о "зеленой" энергетике и технологиях. И у меня всегда так подгорало в школе из-за этого, что моя итоговая работа по экологии была посвящена анализу "зеленой" энергетики и энергетики классической. Сейчас я в ВУЗе и мое мнение почти не изменилось, поэтому выкладываю эту работу как она была написана. Введение: В последнее время я слышу очень много разговоров об альтернативных источниках энергии (далее АИЭ) как о спасении от энергетического и экологического коллапса. Люди расхваливают АИЭ, искренне верят, что за ними будущее. Телевиденье, школа, интернет подают информацию весьма однобоко и большинство людей, не задумываясь, принимает ее как есть, это большинство искренне верит, что АИЭ крайне экологичны, а цена вырабатываемого ими электричества очень низка, что вот-вот и электричество будет стоить копейки, а воздух станет чистым, благодаря переходу на АИЭ. Такая массовая безграмотность и возмутительная подача ложной, необъективной информации вызывает у меня печаль. В этой работе я попытаюсь рассмотреть все плюсы и минусы АИЭ, провести сравнение с традиционными источниками энергии и, надеюсь, заставить прочитавших взглянуть на ситуацию по-новому. Терминология: EROEI - соотношение полученной энергии к затраченной энергии - в физике, экономической и экологической энергетике, это отношение количества пригодной к использованию (полезной) энергии, полученной из определённого источника энергии (ресурса), к количеству энергии, затраченной на получение этого энергетического ресурса. Если для некоторого ресурса показатель EROEI меньше или равен единице, то такой ресурс превращается в «поглотитель» энергии и больше не может быть использован как первичный источник энергии. Всего энергии получено / Энергии затрачено = EROEI EROEI — универсальный показатель эффективности метода получения энергии. С точки зрения EROEI нет возобновляемых и невозобновляемых источников энергии — есть источники, EROEI которых со временем понижается и источники, EROEI которых повышается. Токама́к — (тороидальная камера с магнитными катушками) — тороидальная установка для магнитного удержания плазмы с целью достижения условий, необходимых для протекания управляемого термоядерного синтеза. Плазма в токамаке удерживается не стенками камеры, которые не способны выдержать необходимую для термоядерных реакций температуру, а специально создаваемым комбинированным магнитным полем — тороидальным внешним и полоидальным полем тока, протекающего по плазменному шнуру. По сравнению с другими установками, использующими магнитное поле для удержания плазмы, использование электрического тока является главной особенностью токамака. Ток в плазме обеспечивает разогрев плазмы и удержание равновесия плазменного шнура в вакуумной камере. Этим токамак, в частности, отличается от стелларатора, являющегося одной из альтернативных схем удержания, в котором и тороидальное, и полоидальное поля создаются с помощью внешних магнитных катушек. Общие проблемы: Практически все альтернативные способы генерации электроэнергии зависят от природных условий, так, например, солнечные батареи могут работать только в безоблачную солнечную погоду, а ветряки только в ветреную погоду, это означает, что генерация не зависит от человека, а определяется природой. Следовательно, мы не можем наращивать или снижать мощности в зависимости от наших суточных потребностей. Но что делать, если ветра/солнца нет, а энергия нам нужна? В таком случае мы вынуждены использовать аккумуляторы, напомню, производство аккумуляторных батарей одно из грязнейших производств, учтем и быстрый износ аккумуляторов. Есть еще вариант – держать на постоянном дежурстве классическую электростанцию. Не будем забывать, что солнечные панели, аккумуляторы, лопасти для ветряков не падают с неба, а производятся на заводах, которые потребляют огромное количество энергии, причем отнюдь не “зеленой” энергии. Производство меди, кремния – основы для изготовления солнечных батарей приносит колоссальный вред окружающей среде. Производство лития и никеля (Норильск один из самых загрязненных городов мира), необходимых для создания полупроводников - чрезвычайно энергоемкое производство. Вы все еще считаете АЭИ безвредными для окружающей среды? С точки зрения экономики: В отношении любого ископаемого топлива (угля, нефти, газа, урана) действует своя система налогообложения, налог на добычу, ввозные и вывозные пошлины, утилизационный сбор, система страхования. В отношении АИЭ действуют всевозможные датирования, льготные налоговые условия. Весь этот пир и шарлатанство “зеленых” технологий, происходит за счет классических источников энергии. Даже учитывая все дотации и налоги, киловатт “зеленой” энергии гораздо дороже энергии, добытой традиционным путем. Биотопливо: EROEI (США) 1,3 Биотопливо – одна из глупейших замен стандартным источникам энергии. КПД преобразования растениями солнечной энергии в растениях равно примерно 1% вкупе с КПД двигателя внутреннего сгорания около 30% + КПД выработки спирта из целлюлозы. В итоге КПД биотоплива меньше 1% Биотопливо производится из специально выращиваемой кукурузы (США) и сахарного тростника (Бразилия), в Европе из биологических отходов. При промышленном производстве придется отдать под выращивание огромнейшие территории, возникает вопрос, где их взять? Около миллиарда человек голодает, а мы будем иррационально использовать почву, для выращивания топлива с КПД меньшим 1%, вместо того чтобы направить эти почвенные ресурсы на борьбу с продовольственным кризисом? А что если неурожай? Каково это с точки зрения экологии, отдать огромные ранее не тронутые территории под выращивание сырья, при этом цинично используя потенциал почв? Зато такой вид АИЭ не требует новых технических решений для автомобилей, ибо нынешние автомобили способны передвигаться на смеси спирта и бензина в соотношении 8/1. Гидроэнергетика: EROEI (США (для ГЭС)) 100.0 Гидроэлектростанции чрезвычайно удобны и выгодны. Ресурс восполняемый, весьма экологичный, но стоит заметить, что требуются территории для водохранилищ и мест, пригодных для строительства ГЭС не так уж и много. Энергия приливов Принцип работы схож с обычной ГЭС, но КПД не такое большое, мест пригодных для установки очень мало. При использовании прибрежная флора и фауна, как правило, погибает. Нарушается естественный процесс вымывания почвы. Энергия волн Колебание волн – непрерывный процесс. Учитывая, что большая часть планеты это океаны, источник весьма перспективный, но тут мы упираемся в децентрализованную систему, которую крайне сложно обслуживать. АИЭ требует выделения больших территорий. Ветроэнергетика: EROEI (США) 18.0 Довольно-таки спорная технология. Как мы видим, EROEI достаточно высоко. К минусам этой технологии относится сезонность, сильный шумовой фон, который не позволяет размещать ветряки вблизи населенных пунктов и создает определенные неудобства для обитателей биоценоза, расположенного в непосредственной близости, массивность конструкций и небольшая мощность подразумевают выделение под ветряные фермы больших территорий. Одним из важнейших минусов этого (как и многих других) вида АИЭ является зависимость от природных условий, нет ветра – нет энергии. Ветряки нарушают розу ветров, что может привести к локальным изменениям климата, несвоевременному опылению растений, нарушениям естественной эрозии почвы. Система децентрализована (много ветряков), что усложняет и так не легкое обслуживание. Солнечная энергетика: EROEI (США) 1.9 На данный момент совершенно несостоятельная технология. Батареи крайне дороги, быстро изнашиваются (мощность падает на 10% - 15% за несколько лет). При запылении или облачной погоде становятся бесполезными. Производство батарей, как писалось выше, крайне грязно. На мой взгляд, солнечные батареи имеют право на существование только как дополнительный источник энергии для зданий, при непосредственной установке на крышу или стены зданий. Традиционная энергетика: С традиционной энергетикой все гораздо проще. Производство энергии практически не зависит от погодных условий, легко масштабируется как в краткосрочной, так и в долгосрочной перспективе. Энергия получается весьма дешевой, а уровень вредных выбросов постоянно сокращается, благодаря совершенствованию технологий. Уголь: EROEI (США) 80 Архаичный способ получения электроэнергии. Энергия, полученная благодаря сжиганию угля, дешева. Запасы угля велики, как и выбросы в окружающую среду от его сжигания. Нефть и газ: EROEI газа (США) 10.0 EROEI нефти (Мир) 35.0 Запасы газа колоссальны, легкодоступной нефти осталось значительно меньше (напомню, существует еще труднодоступная “твердая” нефть). Нефть дорога, газ, наоборот, на фоне многих других энергоносителей дешев. Загрязнение от сжигания газа меньше. Резюмируем – сжигать нефть все еще выгодно, но не стоит думать, что так будет всегда. Вред, наносимый окружающей среде от сжигания нефти огромен, куда более выгодно как с экологической, так и с экономической точки зрения сжигать газ, что и делает Европа. Ядерная энергия: EROEI (США) 50 Наиболее перспективный метод. Запасы радиоактивного топлива на Земле огромны. Производство безопасно (не стоит вспоминать устаревшие Чернобыль и Фукусиму-1, аварии на которых произошли из-за халатности и старости станций), масштабируется легко, всего лишь достраиваем энергоблок в пределах уже существующей АЭС. Не требует больших территорий. Термоядерная энергетика: Как вы заметили, EROEI для этой реакции не указан, дело в том, что технология крайне сложна, в международном проекте ITER ожидается Q=10 (энергии вырабатывается в 10 раз больше, чем тратится), но проект будет готов лишь к 2020 году, а запуск примерно в 2027 году. Для протекания реакции требуются огромнейшие температуры, порядка 100 000 000 градусов, удержать вещество при такой температуре крайне сложно, для этого нужно очень мощное магнитное поле. Существует масса способов провести простейшую (на самом деле слово «простейшая» тут неуместно) термоядерную реакцию, но наибольших результатов добились советские ученые. Элементы конструкции чрезвычайно быстро становятся радиоактивными и относительно быстро выходят из строя (около 10 лет, в то время как обычный реактор способен работать около 50 лет). Реактор на быстрых нейтронах (а он всего один) уже сейчас вырабатывает больше энергии, чем предположительно будет вырабатывать токамак ITER. Тем не менее именно эту (и ядерную энергетику) технологию я считаю наиболее перспективной. Если человечество научится управлять термоядерной реакцией, это будет воистину началом новой эры, энергия будет практически бесплатна. Заключение: Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что воистину безвредных методов получения энергии не существует, а так называемая “зеленая” энергия, таковой отнюдь не является и зачастую даже грязней энергии, добытой традиционным путем. Я могу выделить несколько перспективных направлений энергетики: * Ядерная энергетика (в частности реакторы на быстрых нейтронах) * Термоядерная энергетика (в долгосрочной перспективе) * Гидроэнергетика (использование потенциала волн) Как Вы видите, многое упирается в несовершенство современных аккумуляторных батарей, при должном развитии аккумуляторов ситуация может улучшиться и некоторые альтернативные методы встанут в один ряд с традиционными. Надеюсь, эта работа должным образом повлияет на прочитавших ее и усмирит “псевдозеленую” вакханалию хотя бы в рамках нашей школы. Я предпочитаю объективный и взвешенный подход к вещам. Вся шумиха вокруг “зеленых” технологий добычи электроэнергии на данный момент является не чем иным, как способом вынудить поставщиков энергоресурсов снизить цены на традиционные энергоносители. ** мое мнение сейчас (спустя примерно 4 года) 1 Будь у меня деньги, я бы купил себе теслу или другой электромобиль. Электричество для подзарядки относительно дешево, пробега на 1 заряде мне вполне хватит. 2 Будь у меня частный дом, я бы использовал солнечные панели для отдачи электричества в сеть (есть 1 разрешенный счетчик, на сколько я знаю, который при отдаче электричества в сеть считает в обратном направлении), тем самым бы экономил на оплате электричества и имел бы условно резервный источник питания.

ЗЕЛЁНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Зелёные технологии – это разные решения, которые помогают грамотно управлять ресурсами и снижать негативную нагрузку на природу. В этой статье мы расскажем о разработках, доступных в обычной жизни. Они позволяют организовать нашу работу и быт так, чтобы внести свой вклад в очищение планеты. Но сначала перечислим общий принципы, которые учитываются при создании экологических изобретений, а потом рассмотрим виды, на которые их делят. Общие принципы экологических технологий: Устойчивое развитие общества и повышение общего благосостояния. Забота о будущих поколениях. Использование природы без истощения ресурсов. Ответственный подход к производству товаров. Экономия энергии в разных отраслях производства, сельского хозяйства, культуры и урбанистики. Ослабление климатических изменений и снижение общественной уязвимости к ним. Виды экологических технологий современные экологические технологии Организация экономического сотрудничества и развития предлагает делить экотехнологии на две большие группы: 1. Технологии общего экологического управления. Во-первых, сюда входят технологии вторичной переработки, идеи Zero Waste и работа с опасными мусорными полигонами. Во-вторых, сюда включают все технологии по очищению природных ресурсов: воды, лесов, почвы, атмосферы. Инновации в сельском хозяйстве, прогнозирование погоды, новые подходы к еде (например, растительное мясо) и даже охрану здоровья на рабочем месте. 2. Альтернативная энергия. Это разработки по новым видам топлива и источникам возобновляемой энергии. В эту группу относят решения, которые повышают энергоэффективность домов, техники, транспорта, источников освещения, отопления. Например: ветряные электростанции, солнечные панели, гидроэлектростанции и геотермальные электростанции. Ещё чистые технологии делят на эти категории: Активные (спасательные). Они работают с острыми проблемами: выбросами вредных веществ в атмосферу или неправильной утилизацией мусора. Профилактические. Это природоохранные законы и нормы, которые сохраняют ресурсы. 15 экологических изобретений, которые помогут спасти окружающую среду 1. Ручки из переработанных материалов и экологичные чернила экологические технологии примеры Сегодня ручки делают из картонных упаковок Тетра Пак и пластиковых бутылок. Но, пожалуй, самые необычные – это ручки из отходов пшеничного производства, корпус которых сделан с добавлением соломы и отрубей. Проблему для экологии представляют не только обычные пластиковые ручки, но и чернила. Их часто производят с добавлением продуктов нефтепереработки. Но и здесь бывают безопасные решения. Air-Ink – чернила, сделанные из загрязнённого воздуха из выхлопной автомобильной трубы. разработки чистых технологий Для получения газов и сажи на трубу крепится сборщик. Потом в лаборатории из этого материала выделяют очищенный пигмент: для 30 мл чернил нужно, чтобы автомобильный двигатель работал 45 минут. Первые образцы таких маркеров раздали творческим людям – дизайнерам и художникам. 2. Экологичная обувь внедрение экологических технологий Один из способов стать ответственным потребителем – задуматься о том, что носишь. Мировые бренды одежды и обуви всё чаще заботятся о корпоративной социальной ответственности и стараются вносить вклад в экологию. Так, Adidas сотрудничает с организацией Parley for the Oceans, которая спасает океан от загрязнения. В коллекциях бренда есть кроссовки из пластика, собранного на побережье. Сначала мусор перерабатывают в волокна, а потом из них плетут ткань, которая становится основой для верхней части обуви. По такому же принципу в Adidas делают экологичные купальники и спортивные футболки. Кстати, некоторые марки идут в экоматериалах ещё дальше: Osklen делает обувь из остатков лососевой кожи, Matt&Nat использует старые велосипедные шины для подошв, а Bourgeois Boheme укрепляет каблуки перемолотым известняком. 3. Экокожа из растений развитие зеленых технологий Ирландский дизайнер Кармен Хиеса запустила в Филиппинах производство экологичной кожи на основе ананасовых волокон. Материал Pinatex, похожий на войлок, разрабатывали пять лет, а теперь из него делают сумки, верхнюю одежду, обувь, пояса и ремешки для часов. Среди активных закупщиков такой кожи – Puma и Hugo Boss. А филиппинцы получают дополнительный заработок, ведь теперь фермеры знают, что делать с ананасовыми листьями, которые раньше просто гнили. экокожа из банана В компании Green Banana Paper из Микронезии производят аксессуары из другого материала – бананового волокна. Дело в том, что после сбора урожая фермеры срезают часть дерева, чтобы стимулировать рост растения. Если раньше эти отходы просто разлагались на земле, то теперь из них делают водостойкий и прочный материал. 4. Вещи из бочек для виски часы из бочек для виски Обычно крепкий алкоголь выдерживают в ёмкостях из дерева. Чтобы потом бочки не валялись без дела, их придумали перерабатывать и делать массу полезных вещей. Например, Original Grain производит часы. А на часть средств, вырученных от продажи такого экологического аксессуара, компания сажает в Сенегале плодовые деревья. 5. Детская мебель из старых игрушек экологические чистые технологии Экотехнологии часто базируются на переработке пластика, но речь обычно идёт о бутылках и пищевых упаковках. Голландская компания EcoBirdy пошла дальше и решила собирать сломанные игрушки в детских садах. Так ей удалось переработать 25 тонн игрушек, из которых делают мебель для малышей: столы, стулья, шкафы и лампы в форме зверюшек. 6. Автоматы для кормления котов и собак экологический автомат для кормления животных Аппараты по приёму пластиковой или стеклянной тары давно есть в разных странах. Но именно в Турции, где все обожают животных, компания Pugedon разработала устройства по сбору мусора, которые в обмен на бутылку высыпают в миску 20 граммов корма. Работают такие автоматы на солнечной энергии. 7. Душ, который экономит воду экологические зеленые технологии Новые экологические технологии позволяют каждому поучаствовать в сбережении ресурсов. Так, стартап Nebia в США представил душевую систему, которая экономит до 70% воды в день. Разработкой занимались инженеры NASA и Tesla, а инвестировала в проект компания Apple. Секрет в том, что вместо обычной водяной струи из душевой насадки распыляются капли. В результате за минуту вы тратите лишь 2–3 литра воды. Капельки быстрее покрывают кожу и смывают с неё грязь. Так вы не просто моетесь, а оказываетесь в облаке тёплого тумана. 8. Дома из конопли бетон из конопли Костробетон – строительный материал на основе стеблей сельскохозяйственной конопли. У него хорошая тепло- и звукоизоляция, высокая стойкость к гниению и защита от насекомых и крыс. Из конопли делают как целые коттеджи, так и небольшие хранилища для овощей и фруктов. Несколько лет назад на рынке появился новый костробетон Hempcrete от команды Массачусетского института и дизайнера Чада Нутсена. Материал поглощает из атмосферы углекислый газ, из-за чего известь в составе конопляных блоков кальцинируется, а значит, дом со временем становится прочнее. 9. Газетная древесина использование зеленых технологий Дизайнер Мики Мейер из Нидерландов предложил с пользой применять непроданные тиражи газет, ради печати которых вырубают тонны лесов. Он придумал Newspaper Wood – спрессованный материал на основе бумаги и органического клея. Из такой древесины выпиливают мебель и интерьерные украшения. Изделия можно спокойно сверлить, лакировать и шлифовать. Чтобы материал напоминал дерево с его оригинальным рисунком, газеты склеивают изгибами, помещая под пресс. 10. Капсула Мунди гроб мунди Под таким загадочным названием скрывается не что иное, как экологичный гроб. Использование деревьев в ритуальных целях сокращает долю лесов на земле. Поэтому дизайнеры из Италии Анна Чителли и Рауль Бретцель предложили создавать для захоронения людей органические капсулы из древесной стружки. Идея кокона в том, что необычный гроб вместе с телом покойного послужит питательной основой для дерева, которое можно высадить сверху. Породу дерева человек сможет выбрать ещё при жизни, а в первое время за саженцем будут ухаживать близкие умершего. Если эта идея станет популярной, кладбище превратится в экологичную зелёную зону. 11. Многоразовая пищевая плёнка зеленые технологии примеры Фермер из Вермонта Сара Кек, задумавшись об ущербе от пластика, разработала натуральный упаковочный материал. Bee’s Wrap – хлопчатобумажная плёнка с пчелиным воском, маслом жожоба и древесной смолой. Под тёплыми руками этот узорчатый материал становится пластичным и принимает форму любого продукта. Хранить в плёнке можно всё, кроме мяса. Природные материалы в составе обладают антибактериальными свойствами, поэтому еда остаётся свежей. Упаковку надо чистить с мылом, и, если делать это регулярно, то Bee’s Wrap прослужит целый год. Плёнку выпускают в разных размерах, в том числе для арбузов, пирогов и хлеба. 12. Умный термостат термостат для экономии тепла Термостат Nest – одно из самых популярных устройств в США и Канаде с 2011 года. С его помощью экономят тепло в доме. Для управления гаджетом достаточно скачать приложение на смартфон, а потом задать нужную температуру. Термостат запоминает ваши предпочтения в разное время года и суток, а ещё будет формировать отчёты о потреблении энергии. Новые модели Nest составляют расписание температуры в доме, автоматически отключают после вашего ухода кондиционеры, вентиляторы, увлажнители и сообщают об ошибках в системе отопления. 13. Съедобная вода в пузырьках экологические изобретения Чтобы сократить производство пластиковой упаковки, лондонская компания Rocks Lab запустила проект Ooho!. Идея разработки – в безвкусной, но съедобной и экологичной упаковке для воды. Разлагается такой шарик, если его не съесть, за 4–6 недель. При создании пузырьков используются бурые водоросли с добавлением хлорида кальция. Жидкость сначала замораживают, а потом наносят на ледяную поверхность упаковочную смесь. Даже когда вода разморозилась, она сохраняет заданную форму, поэтому её можно брать с собой. Объём таких шариков от 50 мл. 14. Пластиковые дороги дороги из переработанного пластика Голландская компания PlasticRoad делает модули из переработанного пластика и собирает из них дороги. Это проще и дешевле, чем из асфальта. Модули мало весят и легко крепятся друг к другу, а внутри таких дорог прокладывают все нужные коммуникации. Срок годности модулей – несколько десятков лет, а потом их можно разобрать и снова переработать. 15. Ловушка для пластика в океане и «Морское ведро» применение зеленых технологий Ещё одно изобретение от голландцев, которое помогает собирать мусор в океане. Это специальная ловушка U-образной формы с поплавками. Она захватывает мусор на поверхности воды, который потом грузят на корабль-мусоровоз и отправляют на переработку. Планируется, что для сбора всего океанского пластика нужно около 60 таких ловушек и 20 лет. ведро для сбора мусора в океане А это «морское ведро» придумали два серфера, которых очень волнует вопрос экологии. За один раз оно собирает около 20 кг мусора, а ещё фильтрует воду от масла или нефти. Серферы тестировали разработку около 4 лет и говорят, что в него ни разу не попало ни одно живое существо.