Selon le directeur du Département de l'efficacité énergétique, de la modernisation et du développement du complexe énergétique et des combustibles du ministère de l'Énergie, Pavel Svistunov, le programme reliera les mesures de soutien de l'État et les volumes de financement, ainsi que les indicateurs cibles à atteindre. La Russie dispose d’énormes ressources d’énergie renouvelable. Le potentiel technique de ces ressources est cinq fois supérieur à la consommation annuelle de ressources énergétiques primaires en Russie, et le potentiel économique est capable de répondre d'un tiers aux besoins énergétiques annuels de l'économie russe. Jusqu'à récemment, ce potentiel n'était pratiquement pas exploité. Cela est dû au fait que le niveau actuel des prix sur le marché de gros de l’électricité est inférieur au coût de production d’électricité à partir de sources d’énergie renouvelables.

Entre-temps, un cercle d'entreprises a émergé aujourd'hui qui considèrent les énergies renouvelables comme l'un des domaines clés de leur développement et disposent de ressources suffisantes pour constituer le marché. Il s'agit de Renova, Russian Technologies, Rosatom et Rusnano.

Un facteur positif pouvant stimuler le développement des énergies alternatives en Russie peut sans aucun doute être appelé le lancement du programme de la Société Financière Internationale (SFI) pour le développement des sources d'énergie renouvelables. Son objectif est de libérer le potentiel du marché des énergies alternatives en Russie.

Sur cinq ans, avec le soutien de partenaires russes, dont l'Agence russe de l'énergie et RusHydro, IFC prévoit de mettre en œuvre au moins 30 projets pilotes d'une capacité totale de 205 MW. Le volume total d'investissement sera d'environ 366 millions de dollars, dont 150 millions de dollars seront fournis par IFC. Les domaines prioritaires seront l'énergie éolienne (dans le sud et le nord-est du pays, ainsi qu'en Extrême-Orient) et l'énergie biomasse (principalement dans le sud de la Russie).

Selon les estimations de l'IFC, pour augmenter le niveau de production d'énergie renouvelable, comme le prévoit le gouvernement, à 4,5 % d'ici 2020, des investissements de 50 milliards de dollars sont nécessaires. Par conséquent, des fonds supplémentaires de 10 millions de dollars seront utilisés par la société pour créer des conditions propices aux investissements aux niveaux fédéral et régional, ainsi que pour aider les banques à développer des produits financiers pour les énergies renouvelables.

Cependant, jusqu'à présent, les principaux investissements dans le développement du secteur des énergies alternatives en Russie ne sont pas destinés à la production d'énergie « propre », mais à la production d'équipements énergétiques ou de sources pour la production d'énergie, par exemple des pellets de combustible.

Les pays leaders dans le développement de la production d'énergie à partir de sources non traditionnelles sont l'Islande (environ 25 % proviennent de sources d'énergie renouvelables, géothermie), le Danemark (20,6 %, énergie éolienne), le Portugal (18 %, énergie houlomotrice, solaire et éolienne). ), l'Espagne (17,7%, la principale source est l'énergie solaire) et la Nouvelle-Zélande (15,1%, principalement l'énergie géothermique et éolienne).

Parmi les pays non membres de l’OCDE, le Vatican, la Chine et l’Inde ont investi dans le développement des énergies alternatives en 2010.

Au Vatican, en 2010, la construction de la plus grande centrale solaire d'Europe a été achevée, ce qui permettra au pays d'abandonner presque complètement l'utilisation d'autres sources d'énergie. L'Inde envisage également d'investir dans des projets de développement de l'énergie solaire. Le gouvernement chinois continue de financer activement les énergies alternatives. En 2010, la Chine s'est classée au deuxième rang mondial après les États-Unis en termes de production d'énergie éolienne, dépassant l'Allemagne.

Yu. A. Vafina

ÉCONOMIE D'ÉNERGIE GRÂCE À L'UTILISATION DE SOURCES D'ÉNERGIE ALTERNATIVES ET DE RESSOURCES ÉNERGÉTIQUES SECONDAIRES : LA RUSSIE ET ​​L'EXPÉRIENCE MONDIALE

Mots clés : énergie alternative, sources d'énergie renouvelables, sources d'énergie non traditionnelles.

L'article opérationnalise le concept d'« énergie alternative » et identifie les raisons d'actualiser le sujet de l'énergie alternative. Les plus grandes sources d'énergie alternative sont prises en compte : l'énergie solaire, l'énergie éolienne, la géothermie, la bioénergie. La situation et les perspectives de développement des énergies alternatives en Russie et à l'étranger ont été étudiées.

Mots clés : énergie alternative, sources d'énergie renouvelables, sources d'énergie non conventionnelles.

L'article définit le concept d'« énergie alternative » et identifie les raisons de l'actualisation du thème de l'énergie alternative. Considérée comme les plus grandes sources d'énergie alternatives : solaire, éolienne, géothermique et bioénergie. État de la recherche et perspectives de développement des énergies alternatives en Russie et à l'étranger.

Depuis la fin du XIXe siècle, les matières premières hydrocarbures constituent la base de toute industrie énergétique, représentée le plus souvent dans notre monde moderne par le gaz naturel ou le pétrole. À une certaine époque, ils se sont évincés, et maintenant ils ont pratiquement chassé leurs prédécesseurs de la vie économique : bois de chauffage, tourbe, etc. Cependant, récemment, les sources d'énergie non hydrocarbures commencent à jouer un rôle de plus en plus important dans le monde. Peut-être pourront-ils, dans un avenir proche, supplanter les hydrocarbures, devenus si courants sur le marché mondial des matières premières énergétiques. Cela est dû à la fois aux prix élevés du pétrole et du gaz et à l’épuisement de ces ressources naturelles, ainsi qu’à de nombreux autres aspects, tant économiques, politiques que culturels.

Récemment, le thème des énergies alternatives est devenu de plus en plus pertinent. Ci-dessous, nous énumérons plusieurs raisons pour lesquelles cela se produit. Premièrement, l’une des principales raisons est l’épuisement des réserves mondiales de combustibles fossiles. Selon plusieurs chercheurs, les réserves de charbon existantes dureront environ 270 ans, celles de pétrole de 35 à 40 ans et de gaz de 50 ans. Deuxièmement, depuis le milieu du XXe siècle, l'impact négatif de l'activité économique humaine sur l'environnement est devenu de plus en plus évident et les matières premières d'hydrocarbures sont les principales responsables de l'augmentation de la part du dioxyde de carbone dans l'atmosphère et, par conséquent, de la création de l'effet de serre. Troisièmement, la garantie de la sécurité énergétique, à la fois globale et individuelle pour chaque pays, joue un rôle important. La réponse la plus logique à tous ces défis consiste à augmenter progressivement la part des énergies alternatives. Cela se produit déjà, quoique à un rythme très lent, puisque la part des matières premières hydrocarbures dans l’offre totale de ressources énergétiques est passée de 86,6 % en 1973 à 81,4 % en 2007. Ainsi, on constate qu’au cours des 34 dernières années, les énergies alternatives se sont développées à un rythme plus rapide que l’énergie des hydrocarbures, même si la part des premières reste encore très faible. L’une des réponses à la question de savoir pourquoi les énergies alternatives se développent si lentement a été donnée par B.

Clinton : « L’industrie électrique actuelle du pétrole et du charbon est bien organisée, bien financée et bien connectée politiquement, tandis que la nouvelle industrie énergétique est décentralisée, sous-financée et moins puissante. » Mais si, malgré toutes les difficultés, les énergies alternatives continuent de se développer relativement rapidement, attirant de plus en plus de partisans, alors son heure est véritablement venue.

L’idée de l’opportunité d’une transition progressive vers les énergies alternatives est confirmée par le processus global de transition de l’humanité vers une société postindustrielle. Comme on le sait, chaque époque était caractérisée par la prédominance de certaines forces productives. À l'époque préindustrielle, l'activité agricole s'est développée principalement ; c'est elle qui a été le principal moteur du développement de la société et c'est dans ce domaine que s'est produite la plus grande concentration de capital. Avec la transition vers une société industrielle, l'accent est mis sur la production industrielle à grande échelle et l'utilisation active des ressources naturelles, principalement des minéraux, qui n'étaient auparavant pas impliquées dans l'activité économique humaine. Cette transition implique également un bond dans le domaine énergétique : les combustibles biologiques, en premier lieu le bois de chauffage, sont partout remplacés par des hydrocarbures plus performants : d'abord le charbon, puis le gaz et enfin le pétrole. Nous vivons aujourd’hui la prochaine transformation socio-économique : la transition vers une société postindustrielle. Dans la formation socio-économique la plus récente, la principale source de croissance économique est le potentiel intellectuel et éducatif, le niveau de développement de la science, le niveau de production scientifique et technique et l'activité innovante. Cela conduit inévitablement à une transition des sources d’énergie traditionnelles vers des sources d’énergie non traditionnelles ou alternatives.

Dans les dictionnaires modernes, vous pouvez le plus souvent lire la définition suivante des sources d'énergie alternatives. « Une source d'énergie alternative est une méthode, un dispositif ou une structure pour

permettant d’obtenir de l’énergie électrique (ou tout autre type d’énergie nécessaire) à partir de l’énergie de ressources et de phénomènes naturels renouvelables ou pratiquement inépuisables et de remplacer la source d’énergie traditionnelle fonctionnant au pétrole, au gaz ou au charbon. Les ingénieurs électriciens eux-mêmes font référence aux sources d'énergie non traditionnelles ou alternatives comme suit : « Les sources d'énergie non conventionnelles font référence à des centrales électriques de moindre puissance d'un type différent : avec des unités à turbine à gaz ; avec moteurs à combustion interne ; géothermie; vent; solaire; marée; stockage par pompage et autres." Souvent, les définitions de l'énergie alternative ou non traditionnelle sont simplement une liste de types de ressources énergétiques qui, de l'avis des auteurs, sont considérées comme alternatives, chaque auteur modifiant la composition et la quantité de ces sources à son propre goût. Les plus controversées sont le nucléaire et l'hydroélectricité : certains chercheurs les incluent dans les sources d'énergie alternatives, d'autres soutiennent que ces industries appartiennent à l'énergie traditionnelle, et d'autres encore les classent en sous-groupes distincts, les classant comme ni traditionnelles ni alternatives.

Énergie solaire

La plus puissante des sources d’énergie renouvelables. Le soleil généreux, selon les calculs théoriques, peut fournir mille fois plus d'énergie que les autres sources d'énergie. La quantité totale d’énergie solaire atteignant la surface de la Terre représente 6,7 fois le potentiel mondial des ressources en combustibles fossiles. Utiliser seulement 0,5 % de cette réserve pourrait couvrir entièrement les besoins énergétiques mondiaux pendant des millénaires.

Actuellement, l’énergie solaire est utilisée pour produire de l’électricité et chauffer de l’eau. Des capteurs solaires sont nécessaires pour chauffer l'eau. Le plus souvent, les capteurs solaires sont installés sur les toits. Pour une plus grande efficacité, leur orientation vers le sud, l'angle d'installation du collecteur et, bien entendu, sa superficie sont importants. Plus la surface est grande, plus elle peut absorber d’énergie. Les photocellules sont utilisées pour produire de l'électricité. Des photons lumineux bombardent les plaques des photocellules et y génèrent de l'énergie électrique. Cela se produit non seulement par une journée ensoleillée, mais aussi lorsque les nuages ​​couvrent tout le ciel.

Les avantages d'une telle énergie : une source d'énergie gratuite, inoffensive et illimitée, particulièrement bénéfique dans les endroits où les fils électriques ne sont pas encore arrivés. Inconvénients : une telle source d'énergie n'est pas constante - la puissance de production dépend des conditions météorologiques et de l'heure de la journée. Les appareils eux-mêmes sont chers, leur efficacité est assez faible et ils occupent une grande surface.

Un exemple éloquent d'une solution spécifique dans le domaine des énergies alternatives est un projet grandiose qui n'a pas d'analogue dans le monde. Dans l'état du Nevada, sur une superficie de 160 m². km, une « ferme solaire » avec 70 000 installations énergétiques est en cours de création

innovations basées sur les moteurs Stirling. Il convient de noter que ce projet a été personnellement supervisé par l'ancien président américain George W. Bush. Et cela est compréhensible, car selon les calculs des experts américains, les besoins en électricité des États du Sud et du Sud-Ouest seront finalement entièrement couverts. C'est pourquoi, après la mise en œuvre du projet de « ferme solaire » avec moteurs Stirling aux États-Unis, une expérience similaire devrait être appliquée dans de nombreuses régions du sud du monde.

Le taux de croissance de l'énergie solaire à elle seule, que d'éminents experts européens considèrent comme un développement dynamique et un potentiel bien supérieur à celui des autres sources d'énergie renouvelables, a augmenté de plus de 100 % par an au cours des cinq dernières années. Et le volume de capacité installée des installations solaires photovoltaïques en 2010 a atteint 15 GW.

Il est évident que les résultats obtenus sont l'effet des programmes de soutien gouvernementaux mis en œuvre, dont le volume ne diminue qu'à mesure que la soi-disant parité du réseau est atteinte - lorsque le coût de l'électricité produite grâce à l'utilisation de sources d'énergie renouvelables est égal à le coût de l’électricité produite par les sources d’énergie traditionnelles. Cependant, le fait de la réelle compétitivité des énergies renouvelables et traditionnelles, actuellement atteinte en Italie et attendue dans les deux prochaines années en Allemagne, détruit le dernier argument des opposants au développement des sources d'énergie renouvelables, qui ont réussi à populariser largement la thèse sur le coût insurmontable des énergies alternatives.

Récemment, la plus grande activité a été observée dans le secteur de l'énergie solaire, associé à des technologies moins chères et à l'avènement d'équipements plus efficaces. Sur le volume total des investissements dans les énergies alternatives (les dépenses annuelles de R&D dans le domaine des énergies alternatives s'élèvent à au moins 1 milliard de dollars dans le monde), l'énergie solaire représentait l'année dernière environ 40 %. Selon les experts de l'Agence internationale de l'énergie (AIE), d'ici 2050, 20 à 25 % des besoins électriques de l'humanité seront assurés par l'énergie solaire. L'énergie solaire générera jusqu'à 9 000 TV/h.

Dans ce segment, les instruments de soutien gouvernementaux tels que le cofinancement de projets de construction de centrales solaires, ainsi que les politiques tarifaires visant à stimuler l'utilisation d'énergie propre par les consommateurs finaux, les organisations gouvernementales et les entreprises industrielles, se sont révélés les plus justifiés. et rationnel, du point de vue de la dépense des fonds publics.

Les mesures les plus répandues consistent à introduire des tarifs spéciaux pour l'achat d'électricité « verte », subventionnés par le budget de l'État. Par exemple, le tarif de rachat est en vigueur dans plus de 41 pays, dont

notamment dans la plupart des pays de l’UE, au Canada, en Chine, en Israël et en Australie, et a récemment été introduit en Ukraine.

Poursuivant la liste des mesures de soutien gouvernementales, il convient de noter des mécanismes visant à stimuler la production et l'utilisation d'énergie propre, tels que les subventions aux producteurs de sources d'énergie renouvelables, les « certificats verts », l'exonération de TVA et de taxes environnementales, les prêts préférentiels et les subventions spéciales. .

Des programmes similaires existent aujourd’hui dans des dizaines de pays. Par exemple, en Corée du Sud, l'investisseur est indemnisé jusqu'à 60 % du coût d'une nouvelle station et il existe des exonérations de droits sur les équipements importés. L’Inde prévoit d’atteindre 20 GW de capacité de production solaire industrielle et 2 GW de capacité de production solaire domestique presque à partir de zéro d’ici 2022 ; environ 40 à 46 milliards de dollars seront alloués à cela.

Dans certains pays, les programmes nationaux de soutien aux énergies renouvelables prévoient une compensation de 30 % aux citoyens pour le coût des installations solaires et un prêt de 5 % pour le coût restant. En Allemagne, il existe des banques spéciales qui prêtent aux systèmes solaires à des taux d'intérêt bas, principalement des banques publiques ou des établissements de crédit avec participation de l'État. À la fin des années 90, ce pays a adopté le programme « 100 000 toits solaires ». Lors de l'équipement des maisons en panneaux solaires, l'État a financé jusqu'à 70 % de leur coût. Aujourd'hui, le pays compte plus d'un demi-million d'installations solaires résidentielles pour la production d'électricité et de chaleur.

La Russie dispose d'opportunités importantes dans le domaine de l'énergie solaire : le potentiel économique de l'énergie solaire dans le pays est de 12,5 millions de tonnes de carburant standard. Les régions favorables au développement de la production solaire sont le sud de la Russie, les territoires du Transbaïkal et du Primorie et même la Yakoutie. Cependant, jusqu'à présent, en Russie, le développement non seulement de l'énergie solaire, mais aussi des sources d'énergie renouvelables en général, n'a manifestement pas reçu beaucoup d'attention.

L'énergie éolienne

Le vent est une ressource illimitée pour produire de l’électricité. C'est partout, sans fin, respectueux de l'environnement. L’utilisation de l’énergie éolienne a commencé dès les premiers stades de l’histoire de l’humanité. Les anciens Perses (dans l’Iran moderne) utilisaient la puissance du vent pour moudre le grain. Dans la Hollande médiévale, les moulins à vent servaient non seulement à moudre le grain, mais aussi à pomper l'eau des polders. Au milieu du XIXe siècle, un moulin à vent à plusieurs pales a été inventé aux États-Unis, utilisé pour extraire l'eau des puits.

Si dans le passé l'énergie éolienne était généralement utilisée pour augmenter l'efficacité du travail physique (pour moudre le grain ou comme pompe à eau), l'énergie éolienne est désormais principalement utilisée pour produire de l'électricité.

triple énergie (le vent fait tourner les pales du générateur électrique).

Les Danois ont été les premiers à apprendre à produire de l'électricité à l'aide du vent en 1890. En Russie, au début du XXe siècle, N.E. Joukovski a développé la théorie du moteur éolien, que ses étudiants ont développée et mise en pratique. Dans la première moitié du siècle, l’énergie éolienne s’est développée rapidement dans le monde entier. De 1929 à 1936, des installations d'une capacité de 1 000 kW et 10 000 kW sont développées en URSS. Ces installations étaient prévues pour fonctionner sur le réseau. En 1933, un parc éolien d'une capacité de 100 kW avec un diamètre de roue de 30 m a été installé en Crimée. Le développement de cette direction a atteint son apogée lorsqu'une éolienne d'une capacité de 200 kW a été fabriquée en 1957. Mais elles furent bientôt supplantées par des stations mégawatt fonctionnant au combustible traditionnel.

Pendant la Seconde Guerre mondiale, la société d'ingénierie danoise F.L.Smidt a construit des éoliennes à deux et trois pales. Ces machines généraient du courant continu. L'appareil à trois pales de Vodo Island, construit en 1942, faisait partie d'un système éolien-diesel qui fournissait de l'électricité à l'île. Plus d'un millier d'éoliennes ont été livrées à Palm Springs (Californie) au début des années 80.

Le Danemark dispose actuellement d'environ 2 000 mégawatts d'énergie éolienne et d'environ 6 000 éoliennes en fonctionnement. 80 % de ces éoliennes appartiennent à des particuliers ou à des coopératives locales. Le plus grand parc éolien du monde se trouve au Danemark, dans la ville de Middelgrunden. Il se compose de 20 turbines Bonus de 2 MW, d’une capacité totale de 40 mégawatts.

Lors de l'utilisation de l'énergie éolienne, une distinction est faite entre les éoliennes, les éoliennes et les centrales éoliennes. Une éolienne est un dispositif conçu pour convertir l'énergie cinétique du vent en énergie mécanique. Une éolienne est une combinaison d'un moteur éolien et d'une machine technologique (générateur électrique, pompe, compresseur), entraînée par un moteur éolien. Une centrale éolienne comprend une unité éolienne et un certain nombre de dispositifs supplémentaires nécessaires au fonctionnement ininterrompu des machines technologiques pendant les périodes de calme et garantissant une efficacité élevée du fonctionnement de l'éolienne dans toutes les directions et toutes les forces du vent. Ces dispositifs comprennent un moteur de secours (redondant) qui s'allume par temps calme, un accumulateur d'énergie et des systèmes permettant de contrôler automatiquement l'orientation de l'éolienne dans le flux d'air dans différentes directions du vent et vitesses du rotor.

Des centrales éoliennes fleurissent ici et là, de différents modèles, tailles et capacités. Étant donné que plus la hauteur est élevée, plus le vent est fort, les éoliennes tentent d'être plus hautes. Pour augmenter la puissance, des éoliennes individuelles sont regroupées dans des parcs éoliens. Le meilleur

les endroits pour ces parcs sont les sommets des collines (montagnes), les plaines et les rives de la mer ou de l'océan. De plus en plus d'éoliennes sont installées directement en pleine mer, à une certaine distance de la côte. Après tout, le vent est beaucoup plus fort et le rendement économique est donc plus élevé.

Le principal inconvénient de toutes les centrales éoliennes est leur dépendance aux conditions météorologiques et donc l’impossibilité de prévoir le calendrier de production d’énergie. Si la centrale éolienne comprend un accumulateur d'énergie, alors l'unité éolienne fonctionne en continu avec une puissance maximale : en cas de manque de puissance, un moteur supplémentaire est allumé, et en cas d'excès, l'énergie générée en excès va à l'accumulateur. . Les unités diesel et les centrales électriques à pompage-turbinage sont le plus souvent utilisées comme moteurs de secours. Les inconvénients des éoliennes incluent également les surfaces importantes (par unité d'énergie générée) occupées par les éoliennes.

La géographie de l’énergie éolienne mondiale a subi des changements assez importants au cours des dernières décennies. Jusqu'au milieu des années 1990. En termes de capacité éolienne totale, les États-Unis occupent la première place : en 1985, ce pays représentait 95 % de la capacité mondiale. Presque tous étaient concentrés dans l’État de Californie. Dans la seconde moitié des années 1990. Le leadership mondial est passé à l'Europe occidentale, où déjà en 1996 était concentrée 55 % de la capacité mondiale d'énergie éolienne.

Et bien que l'énergie éolienne ne représente qu'environ 1 % de la production totale d'électricité mondiale, ce chiffre est nettement plus élevé dans certains pays. En particulier, la part de l'électricité éolienne au Danemark est de 20 %, en Espagne de 9 % et en Allemagne de 7 %.

Bioénergie

La biomasse est un terme qui regroupe toutes les substances organiques d'origine végétale et animale. Littéralement, cela signifie « matériel biologique ». La biomasse est la plus ancienne source d'énergie utilisée par l'humanité. Son origine remonte à l’époque où l’homme maîtrisait le feu. Jusqu’au XIXe siècle en Russie, la biomasse était la principale source d’énergie. Dans les pays de la ceinture équatoriale, cette situation perdure encore aujourd'hui. Sa part dans le bilan énergétique des pays en développement est de 35%, dans la consommation énergétique mondiale.

12%, en Russie - 3%. En Russie, seulement 2 millions de maisons rurales disposent du réseau de gaz, les 12,6 millions restants utilisent du bois et du charbon pour se chauffer.

La couverture végétale de la Terre représente plus de 1 800 milliards de tonnes de matière sèche, ce qui équivaut énergétiquement à 3-1 022 J. Ce chiffre correspond aux réserves énergétiques connues des minéraux. Les forêts représentent 68 % de la biomasse terrestre, les écosystèmes herbacés environ 16 % et les terres cultivées.

8%. En général, 173 milliards de tonnes de matière sèche sont produites chaque année sur Terre grâce à la photosynthèse, ce qui multiplie par 20 la quantité utilisée dans

l'énergie mondiale et 200 fois l'énergie contenue dans l'alimentation des plus de 4 milliards d'habitants de la planète. La biomasse est divisée en primaire (plantes, animaux, micro-organismes) et secondaire (déchets issus du traitement de la biomasse primaire, déchets humains et animaux).

L'énergie de la biomasse est utilisée de deux manières : par combustion directe (des déchets agricoles) et par traitement en profondeur de la biomasse d'origine afin d'en obtenir des types de combustibles plus précieux - solides, liquides ou gazeux, qui sont brûlés avec une grande efficacité avec un minimum de consommation. pollution environnementale. La deuxième méthode est prometteuse et permet d'utiliser la biomasse comme vecteur d'énergie primaire qui ne peut pas être utilisée par combustion directe dans des appareils à combustion. Ces biomasses représentent des déchets ménagers et industriels qui dégradent l'environnement humain. Ainsi, leur transformation, réalisée afin d’obtenir de l’énergie, permet de résoudre simultanément un problème environnemental. Les principales sources de biomasse sont les déchets municipaux et industriels, les déchets animaux, agricoles et forestiers et les algues.

Les déchets solides municipaux comprennent les déchets ménagers, les déchets industriels légers et les déchets de construction. Selon les périodes de l'année et les zones de collecte, les déchets sont constitués en moyenne à 80 % de matières combustibles, dont 65 % sont d'origine biologique : papier, déchets alimentaires et animaux, chiffons, plastique. Les composants combustibles sont le carbone (~ 25 %), l'hydrogène (~ 3 %) et le soufre (~ 0,2 %), de sorte que le pouvoir calorifique des déchets municipaux est de 9...15 MJ/kg.

La faible teneur en azote (~ 0,3 %) et les basses températures de combustion des déchets minimisent la formation d'oxydes d'azote nocifs et garantissent le respect de l'environnement des déchets comme combustible, grâce à la formation d'une petite quantité d'oxydes de soufre. Les entreprises de traitement des déchets devraient être situées dans des villes de 150 à 200 000 habitants, et la production d'énergie à partir de déchets est rentable si au moins 270 tonnes de déchets sont traitées par jour. L'élimination des déchets solides a également un effet positif en raison à l'amélioration de la situation environnementale de la ville et à la réduction de l'espace nécessaire au stockage des déchets.

Les déchets industriels utilisés comme ressources bioénergétiques sont inhérents à l'industrie alimentaire, spécialisée dans la transformation des fruits et légumes, et pour produire de l'énergie, elle utilise des déchets de graines, de fruits, d'enveloppes de graines de tournesol et d'autres déchets similaires impropres à l'alimentation animale.

Les déjections animales méritent une attention particulière en tant que ressource énergétique uniquement lors de l’élevage du bétail et de la volaille dans des espaces clos, tels que les parcs d’engraissement industriels. La meilleure façon de traiter les déjections animales est

la production est la fermentation anaérobie ou la biogazéification.

Les déchets agricoles et forestiers sont générés sur le site de leur collecte ou dans les usines de transformation. Il s'agit notamment des résidus végétaux après récolte (paille, tiges de maïs ou de tournesol, balles, écorces de légumes et de fruits), des branches et racines des arbres récoltés, des arbres morts et rejetés, ainsi que des déchets issus de la production de bois d'œuvre et de papier (sciure, copeaux, dalles, écorces).

Lorsque la biomasse est directement brûlée, l'énergie chimique des composants combustibles est convertie en énergie thermique d'un liquide de refroidissement à haute température - produits de combustion gazeux (gaz de combustion), qui sont fournis du dispositif de combustion à l'un ou l'autre appareil utilisant la chaleur : un chauffe-eau, un générateur de vapeur, un aérotherme, une unité de séchage. Lors du prétraitement, les fractions de métaux ferreux et non ferreux, les composants solides ininflammables et le verre sont séparés des déchets solides municipaux. Les gros morceaux sont broyés jusqu'à l'obtention d'une masse homogène, qui est ensuite déshydratée dans des unités de séchage spéciales, et la combustion est effectuée dans les fours des chaudières.

Lors du traitement thermochimique de la biomasse, les déchets sont soumis à une action thermique et chimique au cours de laquelle la partie organique de la biomasse se décompose pour former des matières combustibles solides, des gaz inflammables ou du combustible liquide. Chacun de ces produits est un combustible de haute qualité, efficace et respectueux de l'environnement, brûlé dans des appareils de combustion conventionnels. La base du traitement thermochimique est la pyrolyse - décomposition thermique de la masse organique des déchets lorsqu'elle est chauffée.

La pyrolyse est réalisée dans divers appareils : des convertisseurs, où se produit la conversion (transformation) de la substance ; les réacteurs où se déroulent des réactions chimiques ; gazéificateurs ou générateurs de gaz, où se forment des produits gazeux de décomposition organique. Certaines méthodes de traitement thermochimique des déchets solides prévoient la séparation préalable des fractions de la partie non combustible de la biomasse, leur purification et leur traitement mécanique en vue de leur réutilisation. La complexité de l'élimination des déchets et l'élimination du besoin de stockage et d'enfouissement des produits finaux de leur transformation rendent ces méthodes particulièrement attractives.

À la suite du traitement thermochimique de la biomasse, on obtient du gaz combustible, du pyrocarburant liquide et du combustible solide - matière carbonée. L'efficacité énergétique globale de la gazéification est de 50 à 70 %. En plus des inévitables pertes de chaleur à travers les clôtures et de la sous-combustion du combustible, une partie importante de l'énergie est dépensée pour le séchage des matières premières.

La fermentation anaérobie de la biomasse est un processus microbiologique de décomposition de substances organiques complexes sans accès à l'air. Lors de la fermentation, la transformation se produit

hydrocarbures (fermentation) et protéines (pourriture) en biogaz - un mélange de méthane CH4 (jusqu'à 60-70%), de dioxyde de carbone CO4, d'azote N, d'hydrogène H2 et d'oxygène (ensemble 1-6%), et un précipité stabilisé de la biomasse originale est formée. Le biogaz est un carburant riche en calories, pratique pour une utilisation pratique, et les boues stabilisées sont un engrais organique. Pendant le processus de fermentation, la biomasse perd son odeur désagréable et la microflore pathogène meurt. Avec la fermentation anaérobie, les problèmes énergétiques et environnementaux sont résolus, notamment celui du stockage des déchets.

Les substances destinées à la fermentation anaérobie comprennent les boues d'épuration municipales, les effluents des élevages de bétail et de volailles, les déchets solides municipaux, les restes de matières végétales transformées et la sciure de bois.

En Russie, la biomasse végétale n'est pratiquement pas utilisée comme source d'énergie. Entre-temps, de nombreux pays à travers le monde apprécient depuis longtemps ce type de carburant alternatif. En Afrique, en Asie et en Amérique du Sud, une part considérable de l’électricité est obtenue à partir de matières premières d’origine végétale.

L'énergie géothermique

L'énergie géothermique est l'énergie de l'intérieur de la Terre. Les éruptions volcaniques démontrent clairement l'énorme chaleur qui règne à l'intérieur de notre planète : les scientifiques estiment la température du noyau terrestre à des milliers de degrés Celsius. Cette chaleur est disponible partout et 24 heures sur 24. Il suffit de donner les chiffres suivants : 99 pour cent de toute la matière qui forme notre planète a une température supérieure à 1000 degrés Celsius, et la part de matière avec une température inférieure à cent degrés ne représente que 0,1 pour cent de la masse de la Terre. Et même si seule une très petite partie de cette énergie peut être réellement utilisée, même à une telle échelle, elle est pratiquement inépuisable.

Burkhard Zanner, géophysicien à l'Université de Giessen, note que les réserves d'énergie géothermique déjà explorées sont plus de trente fois supérieures aux réserves énergétiques de toutes les ressources fossiles réunies. De plus, aujourd’hui, sur toute l’énergie générée dans les différents pays du monde grâce à l’énergie géothermique, au vent, au soleil et aux marées, 86 % proviennent de centrales géothermiques. Certes, la part des énergies alternatives elle-même est faible : même en Allemagne, où une attention accrue est accordée à l'utilisation des ressources énergétiques renouvelables, elle n'est que de 7 %.

L'énergie géothermique est le plus souvent utilisée de deux manières : pour produire de l'électricité et pour chauffer les maisons. Dans de rares cas, à des fins récréatives, où les vacanciers améliorent leur santé dans des sanatoriums construits sur des sources chaudes. À quelle fin il sera utilisé dépend de la forme sous laquelle il se présente. Parfois, l'eau jaillit du sol sous forme de

de la « vapeur sèche » pure et parfois une source d’eau chaude est découverte à faible profondeur. Les centrales électriques utilisées sont conçues pour répondre à des besoins très divers. Certaines installations hydrogéothermiques peuvent être classées parmi les grands équipements industriels. Ils fournissent un approvisionnement en chaleur centralisé à des régions entières. Il existe également des systèmes basés sur des pompes à chaleur dites géothermiques. Ils assurent le chauffage – ou le refroidissement – ​​des bâtiments individuels

De l'immeuble résidentiel unifamilial privé aux immeubles de bureaux ou administratifs. Et maintenant, des systèmes sont apparus qui permettent d’utiliser l’énergie géothermique pour produire de l’électricité.

Par ailleurs, si jusqu'à récemment de tels projets étaient réalisés principalement dans les régions où se trouvent des eaux géothermiques chaudes, aujourd'hui se pose de plus en plus la question des technologies qui permettraient d'utiliser partout la chaleur contenue dans les entrailles de la Terre. L'idée de l'une de ces technologies a été avancée pour la première fois par des scientifiques américains au début des années 70. Cette technologie est appelée « roches sèches chaudes », c’est-à-dire « roches sèches chaudes ». Elle repose sur un phénomène connu de longue date : à mesure que l’on s’enfonce dans les entrailles de la Terre, la température augmente – d’environ 3 degrés tous les 100 mètres. Les géophysiciens américains ont proposé de forer 2 puits à une profondeur de 4 à 6 kilomètres de manière à ce que l'eau froide soit pompée à l'intérieur par l'un et que la vapeur chauffée soit évacuée par l'autre - après tout, la température à une telle profondeur atteint 150- 200 degrés Celsius. La vapeur peut être utilisée aussi bien pour la production d’électricité que pour le chauffage.

La technologie des roches chaudes et sèches a été créée pour que l'énergie géothermique puisse être utilisée en dehors de ces zones spéciales : zones d'activité volcanique, sources chaudes, geysers, etc. Cette technologie est actuellement testée dans un projet pilote mené conjointement par des scientifiques allemands, français et britanniques en Alsace, dans la région de Soulz, au milieu des vergers et des vignobles. Les tests se déroulent avec beaucoup de succès : il a déjà été possible d'obtenir de la vapeur géothermique, et selon des calculs expérimentaux, dans deux à trois ans une centrale construite sur ce principe produira le premier courant. De plus, ce courant coûtera bien moins cher que celui produit, par exemple, par des panneaux solaires. La capacité nominale de la centrale électrique en Alsace est de 25 mégawatts. Les scientifiques considèrent que leur tâche principale consiste à jeter les bases de la construction en série de telles installations.

Mais si en Allemagne le développement de l'énergie géothermique continue de prendre de l'ampleur, d'autres pays - l'Italie, le Mexique, l'Indonésie, la Nouvelle-Zélande, le Japon, le Costa Rica, le Salvador et surtout les Philippines et les États-Unis - ont réussi à progresser beaucoup plus loin. Le plus grand projet géothermique au monde est mis en œuvre en Californie, dans la vallée des Grands Geysers. Cependant,

Le projet le plus intéressant sur le plan technologique est peut-être mis en œuvre aujourd'hui en Islande. Dans les années 2000, l'installation d'un nouveau type de centrale géothermique y a été achevée, capable de donner une toute nouvelle ampleur à l'utilisation de la chaleur des entrailles de la terre. En termes d'efficacité, cette centrale électrique dépasse largement toutes les autres installations de même objectif construites dans les États de l'Utah, du Nevada et de la Californie. Cette centrale fait partie des centrales géothermiques dotées du « cycle Viburnum ». Elle présente deux caractéristiques : d'une part, l'eau chaude extraite des entrailles de la Terre n'est pas utilisée directement, mais transfère son énergie à un autre liquide. Ce circuit est appelé double circuit, ou binaire. La deuxième caractéristique est qu'un mélange ammoniac-eau à deux composants est utilisé comme deuxième liquide, c'est-à-dire le fluide de travail. Ces composants ont des températures critiques différentes, c'est-à-dire que l'état d'équilibre entre les phases liquide et gazeuse se produit pour chacun d'eux à des paramètres différents. Au cours du processus, l'état du mélange eau-ammoniac et, par conséquent, la concentration des composants qu'il contient changent continuellement. Cela vous permet d'optimiser le transfert de chaleur lors de l'évaporation et de la condensation du fluide de travail. En conséquence, le « cycle Kalina » s’est avéré bien plus efficace que tous les autres schémas binaires.

Ainsi, la première installation en Europe avec le « Cycle Viburnum » est apparue sur la côte nord-est de l'Islande à Husavik, une ville de 2,5 mille habitants. Cette installation couvre 80 pour cent de leurs besoins en électricité. Selon les ingénieurs d'exploitation locaux, le gain d'efficacité par rapport aux centrales géothermiques traditionnelles est de 20 à 25 pour cent.

L'expérience mondiale montre que l'une des principales orientations pour accroître l'efficacité énergétique de l'économie est le développement des énergies alternatives. Cela implique une plus grande utilisation des sources d’énergie renouvelables et l’utilisation de technologies modernes et efficaces pour produire de l’énergie électrique et thermique. L'utilisation de sources d'énergie renouvelables et leur mise en œuvre active dans la vie deviennent chaque année de plus en plus sérieuses. D'ici 2020, l'Union européenne prévoit, conformément à sa stratégie énergétique « 20-20-20 », de porter à 20 % la part des énergies renouvelables dans le bilan énergétique total, ce qui, selon les Européens, permettra réduire de 20 % la demande spécifique en ressources énergétiques traditionnelles. Cela permettra aux pays de l'UE d'augmenter leur produit national brut de 79 % d'ici 2030 tout en réduisant leur consommation d'énergie de 7 %. À l’avenir, les pays européens produiront au moins un tiers de leur consommation d’énergie à partir de sources renouvelables. Les États-Unis, premier importateur mondial d'hydrocarbures,

développent également leur stratégie dans ce sens. Aux États-Unis, le financement fédéral destiné aux énergies renouvelables et à l’efficacité énergétique est comparable aux dépenses consacrées à l’énergie nucléaire et à la gestion des déchets radioactifs. Selon les plans du président Barack Obama, d'ici 2012, la part de l'énergie du pays obtenue à partir de sources renouvelables devrait atteindre 10 % et d'ici 2025 - 25 %.

Pour les hommes politiques et les hommes d'affaires étrangers, les énergies renouvelables sont depuis longtemps devenues l'un des domaines prometteurs qui aident à surmonter la crise et à résoudre les problèmes environnementaux et climatiques causés par les processus technologiques de production d'énergie à partir de combustibles traditionnels. Le développement des énergies alternatives en Russie dans les années à venir permettra :

Fournir de l'électricité, de la chaleur et du carburant aux régions reculées de Russie, où la livraison de carburant est une entreprise coûteuse et peu fiable. Ainsi, dans la plus grande entité constitutive de la Fédération de Russie, la République de Sakha, environ 75 % de tous les coûts des services publics en 2006 représentaient l'approvisionnement en carburant. Le coût de son transport en 2007 était estimé à 1,2 milliard de roubles. Cela s'applique particulièrement aux territoires du Nord et équivalents. Au cours des dix dernières années, le nombre d'habitations non connectées aux réseaux publics a fortement augmenté en raison de la destruction des lignes électriques ; les colonies qui recevaient de l'énergie de centrales diesel se retrouvent souvent sans électricité en raison de la panne des générateurs diesel et de l'impossibilité de les remplacer. Nous parlons ici des conditions de vie de 20 à 30 millions de personnes ;

Augmenter la fiabilité de l'approvisionnement énergétique des régions déficientes en énergie de la Fédération de Russie, bien que couvertes par une alimentation électrique centralisée, mais présentant des limitations en termes de puissance ou de types d'énergie. Connecter de nouveaux consommateurs au réseau dans ces zones coûte très cher et les refus de raccordement se sont généralisés ;

Libérer dans le bilan énergétique du pays les volumes de ressources énergétiques traditionnelles nécessaires à l'exécution des accords dans le cadre de contrats à long terme pour la fourniture d'exportation de pétrole et de gaz naturel aux pays étrangers développés ;

Pousser l’industrie électrique russe vers l’innovation. L'effet de cette situation s'étendra bien au-delà des frontières de l'industrie : après tout, l'émergence d'une demande d'équipements énergétiques fonctionnant avec des types de combustibles locaux, par exemple la biomasse, doit nécessairement provoquer une offre correspondante de la part des producteurs nationaux, ce qui à son tour entraînera stimuler le génie mécanique, l’industrie chimique et la science. Autrement dit, les énergies alternatives ont toutes les chances de devenir un nouveau moteur de croissance dans l’économie russe de haute technologie. Ceci est conforté par l'opinion récente du président Dmitri Medvedev selon laquelle « la Russie doit agir rapidement pour prendre sa place » sur le marché mondial des technologies d'énergie propre et renouvelable.

Toutes ces circonstances nous obligent à reconsidérer de toute urgence notre attitude à l'égard des énergies alternatives, d'autant plus que la Russie peut le faire avec un certain bénéfice pour elle-même, en tenant compte des erreurs et des excès commis dans d'autres pays. La réforme et la libéralisation du marché de l'électricité ne devraient que contribuer à cela, puisque c'est dans le cadre du marché libre que les producteurs privés s'efforceront d'introduire des innovations.

Toutefois, jusqu’à présent, en Russie, le développement des sources d’énergie renouvelables n’a pas reçu autant d’attention que la situation l’exige. Actuellement, au niveau gouvernemental, il existe une décision fondamentale (arrêté du gouvernement de la Fédération de Russie de janvier 2009) d'augmenter d'ici 2015 et 2020. la part des sources d'énergie renouvelables dans le niveau global du bilan énergétique russe s'élève respectivement à 2,5 % et 4,5 % (à l'exclusion de l'hydroélectricité, qui est également une ressource énergétique renouvelable et produit aujourd'hui 16 % de l'énergie), soit environ 80 % milliards de kWh de production d’électricité à partir de sources d’énergie renouvelables en 2020, soit actuellement 8,5 milliards de kW/heure. Actuellement, un certain nombre de problèmes peuvent être identifiés dans la mise en œuvre pratique de projets d'économie d'énergie grâce à l'utilisation de sources d'énergie alternatives. La mise en œuvre pratique de projets d’énergie solaire est extrêmement difficile. Tout d'abord, en raison du manque de mécanismes de retour sur investissement dans les projets de production solaire, ainsi que de possibilité de connexion technologique des systèmes solaires au réseau général. Les investisseurs décident eux-mêmes de former du personnel qualifié pour les entreprises innovantes en construction, ils compensent le problème du manque de matières premières et de composants nationaux par des importations, tout en explorant les possibilités de localisation de l'ensemble du processus de production. Ainsi, les entreprises tentent actuellement de résoudre de manière indépendante les problèmes liés à la fois au lancement de la production et à la vente de produits à l'avenir. Alors qu'en Europe, en Chine et dans d'autres pays développés et en développement, l'État se charge non seulement de résoudre de nombreux problèmes, favorisant ainsi le développement d'une économie modernisée, mais également le développement des marchés étrangers.

Par exemple, le gouvernement japonais va consacrer plus de 300 millions de dollars au développement de l’énergie solaire dans les pays en développement d’Asie, d’Afrique et du Moyen-Orient. L’objectif est clair : « jalonner » le marché des pays en développement et une part considérable du marché mondial pour les produits des entreprises japonaises. Dans le même temps, le Japon prévoit de fournir et d'installer gratuitement des équipements dans le cadre du programme anti-crise.

La Russie dispose des ressources naturelles nécessaires au développement de sources d’énergie alternatives. Selon les estimations disponibles, le potentiel des sources d'énergie renouvelables en Russie est d'environ 4,6 milliards de tce. par an, soit cinq fois le volume de consommation de tous les carburants

ressources énergétiques de la Russie. Les ressources renouvelables comprennent l'énergie de la Terre, du soleil, du vent, des vagues, de la biomasse, etc. On ne peut pas dire que ces ressources soient présentes en abondance et uniformément réparties sur tout le territoire, mais elles existent et sont capables de résoudre des problèmes tels que l'augmentation la fiabilité de l'approvisionnement électrique, la création de capacités de réserve, la compensation des pertes, l'approvisionnement en électricité des zones reculées. Les plus importantes pour la Russie en termes d'applications industrielles sont la biomasse, l'énergie éolienne et solaire.

Dans le cadre de cet article, les plus grandes sources d'énergie alternative ont été considérées. En fait, ces sources sont déjà bien plus nombreuses et les progrès ne s’arrêtent pas. À l'heure actuelle, nous pouvons affirmer avec certitude que les technologies énergétiques alternatives se développent rapidement et qu'il existe une demande pour elles. Eh bien, nous ne pouvons qu'espérer qu'à l'avenir, nous serons capables de produire autant d'énergie que nécessaire, tout en stockant soigneusement et en ne polluant pas notre planète.

Littérature

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© Yu. A. Vafina - Ph.D. sociol. Sciences, professeur agrégé département état, administration municipale et sociologie KNRTU, [email protégé].

Le gouvernement russe a adopté un programme de développement des énergies alternatives, qui prévoit d'augmenter sa part dans le bilan énergétique du pays à 4,5 % d'ici 2020, écrit Kommersant.

Vendredi 16 janvier, le Premier ministre russe Vladimir Poutine a signé un décret définissant les principales orientations de la politique de l'État dans le domaine de l'augmentation de l'efficacité énergétique dans le secteur de l'énergie électrique, sur la base de l'utilisation de sources d'énergie renouvelables (SER). La signature du document signifie que tout investisseur ayant investi dans la construction de telles capacités énergétiques recevra un remboursement fixe de l'État pour chaque kilowattheure produit.

Comme le note le journal, il a été annoncé plus tôt que le rendement serait de 2,5 kopecks pour 1 kWh et qu'il serait collecté auprès de tous les consommateurs du pays. Cette compensation devrait rentabiliser les énergies alternatives.

Aujourd'hui, en Russie, parmi toutes les sources d'énergie renouvelables, seules les ressources hydroélectriques sont activement utilisées. Toutefois, le décret gouvernemental sur les énergies renouvelables ne prend en compte que les « petites centrales hydroélectriques » d’une capacité installée allant jusqu’à 25 MW. En outre, les sources renouvelables comprennent l’énergie éolienne, les stations utilisant l’énergie des marées, les sources géothermiques et les panneaux solaires.

Il n'existe que quelques projets de ce type en activité dans le pays, par exemple les parcs éoliens en Bachkirie et dans la région de Kaliningrad, les GeoPP de Mutnovsky au Kamtchatka (environ 60 MW) et la centrale marémotrice (TPP) sur la péninsule de Kola. En général, toutes les énergies alternatives produisent actuellement environ 8,5 milliards de kWh par an, soit moins de 1 % de la production totale de la Russie.

Le programme adopté suppose une augmentation de la part des sources d'énergie renouvelables dans le pays à 1,5 % dès 2010, et en 2020, ce chiffre devrait augmenter jusqu'à 4,5 %. La société publique RusHydro, qui mène actuellement le plus grand programme de développement des énergies renouvelables, attend cette décision depuis environ un an et demi.

Les énergies alternatives étaient extrêmement populaires en Occident pendant la période de prix élevés du pétrole, explique Alexandre Seleznev, analyste d'Ouralsib. Aujourd’hui, alors que les prix ont plus que triplé, de tels projets pourraient être reportés. M. Seleznev considère les petites centrales hydroélectriques et, éventuellement, l'énergie marémotrice, où la Russie connaît de bons développements, comme les industries les plus prometteuses.

Evgueni Olkhovich, analyste au Credit Suisse, estime que le rythme de développement des sources d'énergie renouvelables prescrit par le décret gouvernemental est en principe réalisable. Cependant, en Russie, ce domaine est pratiquement sous-développé. L'exception concerne les petites centrales hydroélectriques, qui, apparemment, seront au centre de l'attention, dit l'analyste.

La mise en œuvre de projets privés dans les années à venir sera difficile pendant la crise, et les principaux projets dans le domaine des sources d'énergie renouvelables seront très probablement mis en œuvre par RusHydro. La résolution constitue un cadre, a souligné Olkhovich, et les investisseurs potentiels auront encore besoin de clarifications sur les mécanismes de tarification et le retour sur capital investi.

L'énergie géothermique et son utilisation. Application des ressources hydroélectriques. Des technologies solaires prometteuses. Le principe de fonctionnement des éoliennes. Énergie des vagues et des courants. État et perspectives de développement des énergies alternatives en Russie.

Université d'État de Perm

Faculté de philosophie et de sociologie

Sources d'énergie alternatives

et les possibilités de leur utilisation en Russie

Département de sociologie et

science politique

Étudiant : Uvarov P.A.

Groupe : cours STSG-2

Perm, 2009

Introduction

1 Concept et principaux types d'énergie alternative

1.1 Énergie géothermique (chaleur du sol)

1.2 Énergie solaire

1.3 L'énergie éolienne

1.4 Énergie hydraulique

1.5 Énergie des vagues

1.6 Énergie des courants

2. État et perspectives de développement des énergies alternatives en Russie

Conclusion

Liste des sources utilisées

Introduction

Ce n’est pas pour rien qu’on dit : « L’énergie est le pain de l’industrie ». Plus l’industrie et la technologie sont développées, plus elles ont besoin d’énergie. Il existe même un concept spécial : « développement avancé de l'énergie ». Cela signifie qu'aucune entreprise industrielle, aucune nouvelle ville ou même une seule maison ne peut être construite avant que la source d'énergie qu'elle consommera n'ait été identifiée ou créée à nouveau. C'est pourquoi, par la quantité d'énergie produite et utilisée, on peut juger assez précisément de la puissance technique et économique, ou, plus simplement, de la richesse de n'importe quel État.

Dans la nature, les réserves d'énergie sont énormes. Il est transporté par les rayons du soleil, les vents et les masses d'eau en mouvement ; il est stocké dans les gisements de bois, de gaz, de pétrole et de charbon. L’énergie « scellée » dans les noyaux des atomes de la matière est pratiquement illimitée. Mais toutes ses formes ne sont pas adaptées à une utilisation directe.

Au cours de la longue histoire de l’énergie, de nombreux moyens et méthodes techniques se sont accumulés pour produire de l’énergie et la convertir sous les formes dont les gens ont besoin. En réalité, l’homme n’est devenu humain que lorsqu’il a appris à recevoir et à utiliser l’énergie thermique. Le feu des feux de joie a été allumé par les premiers hommes qui n'en comprenaient pas encore la nature, mais cette méthode de conversion de l'énergie chimique en chaleur a été préservée et améliorée depuis des milliers d'années.

Les gens ajoutaient l’énergie musculaire des animaux à l’énergie de leurs propres muscles et de leur feu. Ils ont inventé une technique pour éliminer l'eau chimiquement liée de l'argile en utilisant l'énergie thermique des fours à poterie, dans lesquels des produits céramiques durables étaient fabriqués. Bien entendu, l’homme n’a appris les processus qui se déroulaient au cours de ce processus que des milliers d’années plus tard.

Ensuite, les gens ont inventé les moulins - une technique permettant de convertir l'énergie des courants éoliens et du vent en énergie mécanique d'un arbre en rotation. Mais ce n'est qu'avec l'invention de la machine à vapeur, du moteur à combustion interne, des turbines hydrauliques, à vapeur et à gaz, du générateur et du moteur électriques que l'humanité disposait de dispositifs techniques suffisamment puissants. Ils sont capables de convertir l’énergie naturelle en d’autres types pratiques à utiliser et produisant de grandes quantités de travail. La recherche de nouvelles sources d’énergie ne s’est pas arrêtée là : les batteries, les piles à combustible, les convertisseurs d’énergie solaire en électricité et, dès le milieu du XXe siècle, les réacteurs nucléaires ont été inventés.

Le problème de l'approvisionnement en énergie électrique de nombreux secteurs de l'économie mondiale, qui répond aux besoins sans cesse croissants de plus de six milliards de personnes sur Terre, devient aujourd'hui de plus en plus urgent.

La base de l’énergie mondiale moderne est constituée de centrales thermiques et hydroélectriques. Cependant, leur développement est freiné par un certain nombre de facteurs. Le coût du charbon, du pétrole et du gaz, avec lesquels fonctionnent les centrales thermiques, augmente et les ressources naturelles de ces types de combustibles diminuent. En outre, de nombreux pays ne disposent pas de leurs propres ressources en carburant ou en manquent. Lors de la production d’électricité dans les centrales thermiques, des substances nocives sont rejetées dans l’atmosphère. De plus, si le combustible est du charbon, en particulier du lignite, qui a peu de valeur pour d'autres types d'utilisation et contient une teneur élevée en impuretés inutiles, les émissions atteignent des proportions colossales. Enfin, les accidents dans les centrales thermiques causent de graves dommages à la nature, comparables aux dégâts causés par n'importe quel grand incendie. Dans le pire des cas, un tel incendie peut s'accompagner d'une explosion, produisant un nuage de poussière de charbon ou de suie.

Les ressources hydroélectriques des pays développés sont presque entièrement utilisées : la plupart des tronçons fluviaux adaptés à la construction d'ouvrages d'art hydrauliques ont déjà été aménagés. Et quel mal les centrales hydroélectriques causent-elles à la nature ! Les centrales hydroélectriques ne rejettent pas d'émissions dans l'air, mais elles causent de nombreux dommages au milieu aquatique. Tout d’abord, les poissons souffrent parce qu’ils ne peuvent pas surmonter les barrages hydroélectriques. Sur les rivières où sont construites des centrales hydroélectriques, surtout s'il y en a plusieurs - ce qu'on appelle les cascades des centrales hydroélectriques - la quantité d'eau avant et après les barrages change radicalement. D'immenses réservoirs débordent sur les rivières des plaines et les terres inondées sont irrémédiablement perdues pour l'agriculture, les forêts, les prairies et les établissements humains. Quant aux accidents dans les centrales hydroélectriques, en cas de percée d'une centrale hydroélectrique, une énorme vague se forme qui emportera tous les barrages des centrales hydroélectriques situés en contrebas. Mais la plupart de ces barrages sont situés à proximité de grandes villes comptant plusieurs centaines de milliers d’habitants.

Une issue à cette situation a été envisagée dans le développement de l’énergie nucléaire. Fin 1989, plus de 400 centrales nucléaires (NPP) étaient construites et fonctionnaient dans le monde. Cependant, les centrales nucléaires ne sont plus aujourd’hui considérées comme une source d’énergie bon marché et respectueuse de l’environnement. Le combustible des centrales nucléaires est le minerai d'uranium, une matière première coûteuse et difficile à extraire, dont les réserves sont limitées. En outre, la construction et l’exploitation de centrales nucléaires sont associées à des difficultés et à des coûts considérables. Seuls quelques pays continuent désormais à construire de nouvelles centrales nucléaires. Un obstacle sérieux au développement ultérieur de l’énergie nucléaire est le problème de la pollution de l’environnement. Tout cela complique encore davantage l’attitude à l’égard de l’énergie nucléaire. De plus en plus d'appels sont lancés pour abandonner complètement l'utilisation du combustible nucléaire, fermer toutes les centrales nucléaires et revenir à la production d'électricité dans les centrales thermiques et hydroélectriques, ainsi qu'à utiliser ce qu'on appelle les énergies renouvelables – petites, ou « non traditionnel » – types de production d’énergie. Ces dernières comprennent principalement les installations et les appareils qui utilisent l'énergie du vent, de l'eau, du soleil, de la géothermie, ainsi que la chaleur contenue dans l'eau, l'air et la terre.

1. À PROPOSPrincipaux types d’énergie alternative

1.1 Énergie géothermique (chaleur de la terre)

L'énergie géothermique signifie littéralement : l'énergie thermique de la Terre. Le volume de la Terre est d'environ 1 085 milliards de kilomètres cubes et la totalité, à l'exception d'une fine couche de la croûte terrestre, a une température très élevée.

Si l'on prend également en compte la capacité thermique des roches terrestres, il devient clair que la chaleur géothermique est sans aucun doute la plus grande source d'énergie dont l'homme dispose actuellement. De plus, il s’agit d’énergie sous sa forme pure, puisqu’elle existe déjà sous forme de chaleur, et donc il n’est pas nécessaire de brûler du combustible ni de créer de réacteurs pour l’obtenir.

Dans certaines régions, la nature délivre de l’énergie géothermique à la surface sous forme de vapeur ou d’eau surchauffée qui bout et se transforme en vapeur lorsqu’elle atteint la surface. La vapeur naturelle peut être directement utilisée pour produire de l’électricité. Il existe également des zones où les eaux géothermiques des sources et des puits peuvent être utilisées pour chauffer les maisons et les serres (un État insulaire de l'océan Atlantique nord - l'Islande ; et nos îles Kamchatka et Kouriles).

Cependant, d'une manière générale, compte tenu notamment de l'ampleur de la chaleur profonde de la Terre, l'utilisation de l'énergie géothermique dans le monde est extrêmement limitée.

Pour produire de l'électricité à partir de vapeur géothermique, les solides sont séparés de la vapeur en la faisant passer dans un séparateur puis envoyés vers une turbine. Le « coût du combustible » d'une telle centrale électrique est déterminé par les coûts d'investissement des puits de production et d'un système de collecte de vapeur et est relativement faible. Le coût de la centrale électrique elle-même est également faible, puisque cette dernière ne dispose pas de foyer, de chaudière ou de cheminée. Sous cette forme pratique et naturelle, l’énergie géothermique est une source d’énergie électrique rentable. Malheureusement, sur Terre, il existe rarement des sorties de surface de vapeur naturelle ou d'eau surchauffée (c'est-à-dire avec une température bien supérieure à 100 ° C) qui bout pour former une quantité suffisante de vapeur.

Le potentiel mondial brut de l'énergie géothermique dans la croûte terrestre, à une profondeur allant jusqu'à 10 km, est estimé à 18 000 milliards. t conv. de carburant, soit 1 700 fois plus que les réserves géologiques mondiales de carburant organique. En Russie, les ressources d'énergie géothermique dans la seule couche supérieure de la croûte, à 3 km de profondeur, s'élèvent à 180 000 milliards. t conv. carburant. L'utilisation d'environ 0,2 % seulement de ce potentiel pourrait couvrir les besoins énergétiques du pays. La seule question est celle de l’utilisation rationnelle, rentable et respectueuse de l’environnement de ces ressources. C'est précisément parce que ces conditions ne sont pas encore remplies lorsqu'on tente de créer des installations pilotes dans le pays pour l'utilisation de l'énergie géothermique qu'il est aujourd'hui impossible de développer industriellement des réserves d'énergie aussi innombrables.

L'énergie géothermique est la plus ancienne source d'énergie alternative en termes de durée d'utilisation. En 1994, il y avait 330 blocs de stations de ce type en activité dans le monde et les États-Unis dominaient ici (168 blocs sur les « champs » de Geyser dans la Vallée des Geysers, l'Imperial Valley, etc.). Elle a pris la deuxième place. L'Italie, mais ces dernières années, elle a été dépassée par la Chine et le Mexique. La plus grande part de l’énergie géothermique utilisée se trouve en Amérique latine, mais elle reste encore légèrement supérieure à 1 %.

En Russie, les régions prometteuses en ce sens sont le Kamtchatka et les îles Kouriles. Depuis les années 60, la centrale géothermique entièrement automatisée de Pauzhetskaya, d'une capacité de 11 MW, fonctionne avec succès au Kamchatka et dans les îles Kouriles, une station sur l'île. Kunashir. De telles stations ne peuvent être compétitives que dans les zones où le prix de vente de l'électricité est élevé, et au Kamtchatka et dans les îles Kouriles, il est très élevé en raison de la longue distance de transport du carburant et du manque de chemins de fer.

1.2 Énergie du soleil

La quantité totale d’énergie solaire atteignant la surface de la Terre est 6,7 fois supérieure au potentiel mondial des ressources fossiles. Utiliser seulement 0,5 % de cette réserve pourrait couvrir entièrement les besoins énergétiques mondiaux pendant des millénaires. Au nord Le potentiel technique de l'énergie solaire en Russie (2,3 milliards de tonnes de combustible conventionnel par an) est environ 2 fois supérieur à la consommation actuelle de combustible.

La quantité totale d'énergie solaire atteignant la surface de la Terre en une semaine dépasse l'énergie de toutes les réserves mondiales de pétrole, de gaz, de charbon et d'uranium. Et c’est en Russie que l’énergie solaire possède le plus grand potentiel théorique, soit plus de 2 000 milliards de tonnes d’équivalent carburant (tep). Malgré le grand potentiel du nouveau programme énergétique de la Russie, la contribution des sources d'énergie renouvelables pour 2005 est déterminée dans un très petit volume - 17 à 21 millions de tec. Il existe une croyance largement répandue selon laquelle l’énergie solaire est exotique et son utilisation pratique relève d’un avenir lointain (après 2020). Dans cet article, je montrerai que ce n’est pas le cas et que l’énergie solaire constitue déjà à l’heure actuelle une alternative sérieuse à l’énergie traditionnelle.

On sait que chaque année, le monde consomme autant de pétrole qu’il en est formé dans des conditions naturelles en 2 millions d’années. Des taux de consommation énormes de ressources énergétiques non renouvelables à des prix relativement bas, qui ne reflètent pas les coûts totaux réels de la société, signifient essentiellement vivre d'emprunts, de prêts des générations futures qui n'auront pas accès à l'énergie à un prix aussi bas. Les technologies d'économie d'énergie pour une maison solaire sont les plus acceptables en termes d'efficacité économique de leur utilisation. Leur utilisation permettra de réduire la consommation d'énergie des foyers jusqu'à 60 %. Un exemple d’application réussie de ces technologies est le projet « 2000 toits solaires » en Allemagne. Aux États-Unis, des chauffe-eau solaires d’une capacité totale de 1 400 MW sont installés dans 1,5 million de foyers.

Avec un rendement d'une centrale solaire (SPP) de 12 %, toute la consommation électrique moderne en Russie peut être obtenue à partir d'une SPP d'une superficie active d'environ 4 000 m², soit 0,024 % du territoire.

Les applications les plus pratiques au monde sont les centrales électriques hybrides à combustible solaire avec les paramètres suivants : rendement 13,9 %, température de la vapeur 371 degrés C, pression de vapeur 100 bar, coût de l'électricité produite 0,08-0,12 dollars/kWh, puissance totale aux États-Unis. 400 MW au coût de 3 dollars/W. La centrale solaire fonctionne en mode pointe au prix de vente pour 1 kWh d'électricité dans le système électrique : de 8 à 12 heures - 0,066 $ et de 12 à 18 heures - 0,353 $. L'efficacité de la centrale solaire peut être augmentée jusqu'à 23 % - l'efficacité moyenne du système des centrales électriques, et le coût de l'électricité est réduit grâce à la production combinée d'énergie électrique et de chaleur.

La principale réalisation technologique de ce projet est la création par la société allemande Flachglass Solartechnik GMBH d'une technologie pour la production d'un concentrateur parabolique-cylindrique en verre de 100 m de long avec une ouverture de 5,76 m, un rendement optique de 81 % et une durée de vie de 30 ans. Compte tenu de la disponibilité d'une telle technologie de miroir en Russie, il est conseillé de produire en masse des centrales solaires dans les régions du sud, où se trouvent des gazoducs ou de petits gisements de gaz et où le rayonnement solaire direct dépasse 50 % du total.

VIESKh a proposé des types fondamentalement nouveaux de concentrés solaires utilisant la technologie holographique.

Ses principales caractéristiques sont la combinaison des qualités positives des centrales solaires avec un récepteur central modulaire et la possibilité d'utiliser comme récepteur à la fois des réchauffeurs à vapeur traditionnels et des cellules solaires à base de silicium.

L'une des technologies d'énergie solaire les plus prometteuses est la création de stations photovoltaïques dotées de cellules solaires à base de silicium, qui convertissent les composantes directes et diffuses du rayonnement solaire en énergie électrique avec un rendement de 12 à 15 %. Les échantillons de laboratoire ont une efficacité de 23 %. La production mondiale de cellules solaires dépasse 50 MW par an et augmente chaque année de 30 %. Le niveau actuel de production de cellules solaires correspond à la phase initiale de leur utilisation pour l'éclairage, le relevage de l'eau, les stations de télécommunication, l'alimentation des appareils électroménagers dans certaines zones et dans les véhicules. Le coût des cellules solaires est de 2,5 à 3 dollars/W, tandis que le coût de l'électricité est de 0,25 à 0,56 dollars/kWh. Les systèmes d’énergie solaire remplacent les lampes au kérosène, les bougies, les piles sèches et les batteries et, à une distance significative du système électrique et à faible charge, les générateurs électriques diesel et les lignes électriques.

1.3 L'énergie éolienne

Pendant très longtemps, voyant les destructions que les tempêtes et les ouragans pouvaient apporter, les gens se sont demandé s'il était possible d'utiliser l'énergie éolienne.

Les anciens Perses ont été les premiers à construire des moulins à vent avec des ailes en tissu il y a plus de 1,5 mille ans. Plus tard, les moulins à vent furent améliorés. En Europe, on moulait non seulement de la farine, mais on pompait aussi de l'eau et du beurre baratté, comme par exemple aux Pays-Bas. Le premier générateur électrique a été conçu au Danemark en 1890. Vingt ans plus tard, des centaines d'installations similaires étaient déjà en service dans le pays.

L'énergie éolienne est très puissante. Ses réserves, selon les estimations de l'Organisation météorologique mondiale, s'élèvent à 170 000 milliards de kWh par an. Cette énergie peut être obtenue sans polluer l’environnement. Mais le vent présente deux inconvénients majeurs : son énergie est très dispersée dans l'espace et il est imprévisible : il change souvent de direction, s'apaise soudainement même dans les régions les plus venteuses du globe et atteint parfois une telle force que les éoliennes se brisent.

La construction, l’entretien et la réparation d’éoliennes fonctionnant 24 heures sur 24, par tous les temps, en plein air, coûtent cher. Une centrale éolienne de même puissance qu'une centrale hydroélectrique, une centrale thermique ou une centrale nucléaire doit occuper une superficie plus grande par rapport à elles. De plus, les centrales éoliennes ne sont pas inoffensives : elles gênent le vol des oiseaux et des insectes, font du bruit, réfléchissent les ondes radio grâce à leurs pales rotatives, perturbent la réception des programmes de télévision dans les zones peuplées voisines.

Le principe de fonctionnement des éoliennes est très simple : les pales, qui tournent sous l’effet de la force du vent, transmettent l’énergie mécanique à travers l’arbre à un générateur électrique. Cela génère à son tour de l’énergie électrique. Il s'avère que les centrales éoliennes fonctionnent comme des petites voitures alimentées par batterie, seul le principe de leur fonctionnement est inverse. Au lieu de convertir l’énergie électrique en énergie mécanique, l’énergie éolienne se convertit en courant électrique.

Pour obtenir de l'énergie éolienne, différentes conceptions sont utilisées : des « marguerites » multipales ; des hélices comme les hélices d'avion à trois, deux ou même une pale (elle a alors un contrepoids) ; des rotors verticaux ressemblant à un canon coupé dans le sens de la longueur et montés sur un axe ; une sorte d'hélice d'hélicoptère « debout » : les extrémités extérieures de ses pales sont courbées vers le haut et reliées les unes aux autres. Les structures verticales sont bonnes car elles captent le vent de n’importe quelle direction. Le reste doit tourner avec le vent.

Pour compenser d’une manière ou d’une autre la variabilité du vent, d’immenses « parcs éoliens » sont construits. Les éoliennes y sont alignées sur un vaste espace et travaillent pour un réseau unique. Le vent peut souffler d'un côté de la « ferme », tandis que de l'autre il est calme en même temps. Les éoliennes ne doivent pas être placées trop près pour ne pas se bloquer. La ferme prend donc beaucoup de place. Il existe de tels parcs aux États-Unis, en France, en Angleterre et au Danemark, un « parc éolien » a été installé dans les eaux côtières peu profondes de la mer du Nord : là-bas, cela ne dérange personne et le vent est plus stable que sur terre.

Pour réduire la dépendance à la direction et à la force variables du vent, le système comprend des volants d'inertie qui atténuent partiellement les rafales de vent et divers types de batteries. Le plus souvent, ils sont électriques. Mais ils utilisent aussi de l'air (un moulin à vent pompe de l'air dans des cylindres ; en sortant, son jet régulier fait tourner une turbine avec un générateur électrique) et hydraulique (par la force du vent, l'eau monte jusqu'à une certaine hauteur et, en tombant , fait tourner la turbine). Des batteries d'électrolyse sont également installées. Le moulin à vent produit un courant électrique qui décompose l'eau en oxygène et hydrogène. Ils sont stockés dans des cylindres et, selon les besoins, brûlés dans une pile à combustible (c'est-à-dire dans un réacteur chimique où l'énergie du combustible est convertie en électricité) ou dans une turbine à gaz, recevant à nouveau du courant, mais sans les fortes fluctuations de tension associées. avec les caprices du vent.

Il existe aujourd'hui plus de 30 000 éoliennes de différentes capacités en activité dans le monde. L'Allemagne tire 10 % de son électricité de l'énergie éolienne et, dans toute l'Europe occidentale, l'énergie éolienne fournit 2 500 MW d'électricité. À mesure que les parcs éoliens s’amortissent et que leur conception s’améliore, le prix de l’électricité aérienne diminue. Ainsi, en 1993 en France, le coût de 1 kWh d'électricité produite dans un parc éolien était de 40 centimes, et en 2000, il a diminué de 1,5 fois. Il est vrai que l’énergie des centrales nucléaires ne coûte que 12 centimes par kWh.

1.4 L'énergie de l'eau

Le niveau de l'eau sur les côtes change trois fois au cours de la journée. De telles fluctuations sont particulièrement visibles dans les baies et les estuaires des rivières se jetant dans la mer. Les anciens Grecs expliquaient les fluctuations des niveaux d’eau par la volonté du souverain des mers, Poséidon. Au XVIIIe siècle Le physicien anglais Isaac Newton a percé le mystère des marées : d'immenses masses d'eau dans les océans du monde sont entraînées par les forces gravitationnelles de la Lune et du Soleil. Toutes les 6 heures 12 minutes, la marée passe à la marée basse. L'amplitude maximale des marées en différents endroits de notre planète n'est pas la même et varie de 4 à 20 m.

Pour mettre en place une simple centrale marémotrice (TPP), il faut une piscine - une baie endiguée ou une embouchure de rivière. Le barrage est équipé de ponceaux et de turbines installées. A marée haute, l'eau s'écoule dans la piscine. Lorsque les niveaux d'eau de la piscine et de la mer sont égaux, les portes des ponceaux sont fermées. Avec l'arrivée de la marée basse, le niveau d'eau dans la mer diminue, et lorsque la pression devient suffisante, les turbines et les générateurs électriques qui y sont connectés commencent à fonctionner, et l'eau quitte progressivement la piscine. Il est considéré comme économiquement réalisable de construire une centrale marémotrice dans des zones où les fluctuations du niveau de la mer sont d'au moins 4 m. La capacité nominale d'une centrale marémotrice dépend de la nature de la marée dans la zone où la station est construite, sur le volume et la superficie du bassin de marée, et sur le nombre de turbines installées dans le corps du barrage.

Dans les centrales marémotrices à double effet, les turbines fonctionnent en déplaçant l'eau de la mer vers le bassin et inversement. Le PES à double effet est capable de produire de l'électricité en continu pendant 4 à 5 heures avec des pauses de 1 à 2 heures quatre fois par jour. Pour augmenter la durée de fonctionnement des turbines, il existe des schémas plus complexes - avec deux, trois piscines ou plus, mais le coût de tels projets est très élevé.

La première centrale marémotrice d'une capacité de 240 MW a été lancée en 1966 en France à l'embouchure de la Rance qui se jette dans la Manche, où l'amplitude moyenne des marées est de 8,4 m. 24 unités hydroélectriques TPP génèrent en moyenne 502 millions de kW par an. heure d'électricité. Une unité de capsule marémotrice a été développée pour cette station, permettant trois modes de fonctionnement direct et trois modes inverses : comme générateur, comme pompe et comme ponceau, ce qui assure un fonctionnement efficace de la TPP. Selon les experts, la centrale thermique de la Rance est économiquement justifiée : les coûts annuels d'exploitation sont inférieurs à ceux des centrales hydroélectriques et s'élèvent à 4 % des investissements en capital. La centrale électrique fait partie du système énergétique français et est utilisée efficacement.

En 1968, sur la mer de Barents, non loin de Mourmansk, une centrale électrique industrielle pilote d'une capacité nominale de 800 kW est entrée en service. Le lieu de sa construction, Kislaya Guba, est une baie étroite de 150 m de large et 450 m de long. Bien que la puissance du TPP de Kislogubskaya soit faible, sa construction était importante pour la poursuite des travaux de recherche et de développement dans le domaine de l'utilisation de l'énergie marémotrice.

Il existe des projets de grands TPP d'une capacité de 320 MW (Kola) et 4 000 MW (Mezenskaya) sur la mer Blanche, où l'amplitude des marées est de 7 à 10 m. Il est également prévu d'utiliser l'énorme potentiel de la mer de ​​​Okhotsk, où à certains endroits, par exemple dans la baie de Penzhinskaya, la hauteur de marée est de 12,9 m et dans la baie de Gizhiginskaya – de 12 à 14 m.

Des travaux dans ce domaine sont également menés à l'étranger. En 1985, une centrale marémotrice d'une capacité de 20 MW a été mise en service dans la baie de Fundy au Canada (l'amplitude des marées est ici de 19,6 m). Trois petites centrales marémotrices ont été construites en Chine. Au Royaume-Uni, un projet de centrale marémotrice de 1 000 MW est en cours de développement dans l'estuaire de la Severn, où l'amplitude moyenne des marées est de 16,3 m.

D'un point de vue environnemental, les PSE présentent un avantage indéniable sur les centrales thermiques brûlant du fioul et du charbon. Des conditions préalables favorables à une utilisation plus large de l'énergie marémotrice sont associées à la possibilité d'utiliser le tube Gorlov récemment créé, qui permet la construction de centrales marémotrices sans barrages, réduisant ainsi le coût de leur construction. Les premiers TPP sans barrage devraient être construits dans les années à venir en Corée du Sud.

1.5. Vague d'énérgie

L'idée de produire de l'électricité à partir des vagues de la mer a été évoquée en 1935 par le scientifique soviétique K.E. Tsiolkovski.

Le fonctionnement des centrales houlomotrices repose sur l'effet des vagues sur des corps de travail réalisés sous forme de flotteurs, pendules, pales, coques, etc. L'énergie mécanique de leurs mouvements est convertie en énergie électrique à l'aide de générateurs électriques. À mesure que la bouée se balance le long de la vague, le niveau de l’eau à l’intérieur change. En conséquence, l’air en sort ou y entre. Mais le mouvement de l'air n'est possible que par le trou supérieur (c'est la conception de la bouée). Et il y a une turbine installée là-bas, qui tourne toujours dans un sens, quelle que soit la direction dans laquelle l'air se déplace. Même des vagues assez petites, de 35 cm de hauteur, font que la turbine développe une vitesse supérieure à 2 000 tr/min. Un autre type d'installation ressemble à une microcentrale stationnaire. Extérieurement, il ressemble à une boîte montée sur des supports à faible profondeur. Les vagues pénètrent dans la boîte et entraînent la turbine. Et ici, une très légère houle suffit pour fonctionner. Même des vagues de 20 cm de hauteur allument des ampoules d'une puissance totale de 200 W.

Actuellement, les installations d’énergie houlomotrice sont utilisées pour alimenter des bouées, des balises et des instruments scientifiques autonomes. En cours de route, de grandes stations à vagues peuvent être utilisées pour protéger contre les vagues les plates-formes de forage offshore, les rades ouvertes et les fermes culturelles marines. L’utilisation industrielle de l’énergie des vagues a commencé. Dans le monde, environ 400 phares et bouées de navigation sont alimentés par des installations houlomotrices. En Inde, le phare flottant du port de Madras fonctionne grâce à l'énergie des vagues. Depuis 1985, la première station houlomotrice industrielle au monde d'une capacité de 850 kW est en service en Norvège.

La création de centrales houlomotrices est déterminée par le choix optimal de la zone d'eau océanique avec un approvisionnement stable en énergie des vagues, la conception efficace de la station, qui comprend des dispositifs intégrés pour lisser le régime inégal des vagues. On pense que les stations houlomotrices peuvent fonctionner efficacement en utilisant une puissance d’environ 80 kW/m. L'expérience de l'exploitation des installations existantes a montré que l'électricité qu'elles produisent est encore 2 à 3 fois plus chère que l'électricité traditionnelle, mais qu'à l'avenir, une réduction significative de son coût est attendue.

Dans les installations houlomotrices avec convertisseurs pneumatiques, sous l'influence des vagues, le flux d'air change périodiquement de direction dans la direction opposée. Pour ces conditions, une turbine Wells a été développée, dont le rotor a un effet redresseur, maintenant le sens de rotation inchangé lors du changement de sens du flux d'air ; par conséquent, le sens de rotation du générateur reste également inchangé. La turbine a trouvé de nombreuses applications dans diverses centrales houlomotrices.

La centrale houlomotrice "Kaimei" ("Sea Light") - la centrale électrique en activité la plus puissante avec convertisseurs pneumatiques - a été construite au Japon en 1976. Dans son travail, elle utilise des vagues allant jusqu'à 6 à 10 m de haut. m de long, 12 m de large et d'un déplacement de 500 tonnes, 22 chambres à air sont installées, ouvertes en bas. Chaque paire de chambres entraîne une turbine Wells. La puissance totale de l'installation est de 1000 kW. Les premiers tests ont été réalisés en 1978-1979. près de la ville de Tsuruoka. L'énergie était transmise jusqu'au rivage via un câble sous-marin d'environ 3 km de long. En 1985, une station houlomotrice industrielle composée de deux installations a été construite en Norvège, à 46 km au nord-ouest de la ville de Bergen. La première installation sur l'île de Toftestallen fonctionnait selon un principe pneumatique. Il s'agissait d'une chambre en béton armé enfouie dans la roche ; une tour en acier d'une hauteur de 12,3 mm et d'un diamètre de 3,6 m a été installée au-dessus. Les vagues entrant dans la chambre ont créé un changement de volume d'air. Le flux résultant à travers le système de vannes faisait tourner la turbine et le générateur associé avec une puissance de 500 kW, la puissance annuelle était de 1,2 million de kW. h) Lors d'une tempête hivernale à la fin de 1988, la tour de la gare a été détruite. Un projet de nouvelle tour en béton armé est en cours d'élaboration.

La conception de la deuxième installation consiste en un canal en forme de cône dans une gorge d'environ 170 m de long avec des murs en béton de 15 m de haut et 55 m de large à la base, entrant dans un réservoir entre les îles, séparé de la mer par des barrages, et un barrage avec une centrale électrique. Les vagues, traversant le canal rétréci, augmentent leur hauteur de 1,1 à 15 m et se jettent dans le réservoir dont le niveau est à 3 m au-dessus du niveau de la mer. Depuis le réservoir, l'eau passe par des turbines hydrauliques basse pression d'une puissance de 350 kW. La station produit annuellement jusqu'à 2 millions de kWh d'électricité.

Et au Royaume-Uni, une conception originale d'une centrale houlomotrice de type « palourde » est en cours de développement, dans laquelle des coques souples - des chambres - sont utilisées comme pièces de travail. Ils contiennent de l'air sous une pression légèrement supérieure à la pression atmosphérique. Au fur et à mesure que les vagues s'enroulent, les chambres sont comprimées, formant un flux d'air fermé depuis les chambres vers le cadre d'installation et retour. Des turbines à air de puits avec générateurs électriques sont installées le long du trajet d'écoulement. Une installation expérimentale flottante de 6 chambres montées sur un châssis de 120 m de long et 8 m de haut est en cours de réalisation, la puissance attendue est de 500 kW. Des développements ultérieurs ont montré que le plus grand effet est obtenu en plaçant les caméras en cercle. En Ecosse, une installation composée de 12 chambres et 8 turbines a été testée sur le Loch Ness. La puissance théorique d'une telle installation peut atteindre 1 200 kW.

La conception d'un radeau à vagues a été brevetée pour la première fois en URSS en 1926. En 1978, des modèles expérimentaux de centrales océaniques basés sur une solution similaire ont été testés au Royaume-Uni. Le radeau à vagues Kokkerel est constitué de sections articulées dont le mouvement les unes par rapport aux autres est transmis à des pompes équipées de générateurs électriques. L'ensemble de la structure est maintenu en place par des ancrages. Le radeau à vagues Kokkerel en trois sections, long de 100 m, large de 50 m et haut de 10 m, peut fournir une puissance allant jusqu'à 2 000 kW.

En URSS, le modèle du radeau à vagues a été testé dans les années 70. à la mer Noire. Elle avait une longueur de 12 m, la largeur des flotteurs était de 0,4 m. Sur des vagues de 0,5 m de haut et 10 à 15 m de long, l'installation développait une puissance de 150 kW.

Le projet, connu sous le nom de Salter Duck, est un convertisseur d’énergie houlomotrice. La structure de travail est un flotteur (« canard ») dont le profil est calculé selon les lois de l'hydrodynamique. Le projet prévoit l'installation d'un grand nombre de grands flotteurs, montés séquentiellement sur un arbre commun. Sous l'influence des vagues, les flotteurs commencent à bouger et reviennent à leur position d'origine sous l'effet de leur propre poids. Dans ce cas, les pompes sont activées à l’intérieur d’un puits rempli d’eau spécialement préparée. Grâce à un système de tuyaux de différents diamètres, une différence de pression est créée, entraînant des turbines installées entre les flotteurs et élevées au-dessus de la surface de la mer. L'électricité produite est transportée via un câble sous-marin. Pour répartir les charges plus efficacement, 20 à 30 flotteurs doivent être installés sur le puits. En 1978, un modèle de l'installation a été testé, composé de 20 flotteurs d'un diamètre de 1 m et d'une puissance générée de 10 kW. Un projet a été développé pour une installation plus puissante de 20 à 30 flotteurs d'un diamètre de 15 m, montés sur un puits de 1 200 m de long. La puissance estimée de l'installation est de 45 000 kW. Des systèmes similaires installés au large de la côte ouest des îles britanniques pourraient répondre aux besoins en électricité du Royaume-Uni.

1.6 Énergie des courants

Les courants océaniques les plus puissants constituent une source potentielle d’énergie. Le niveau technologique actuel permet d'extraire l'énergie des courants à des vitesses d'écoulement supérieures à 1 m/s. Dans ce cas, la puissance de 1 m 2 de section d'écoulement est d'environ 1 kW. Il semble prometteur d'utiliser des courants aussi puissants que le Gulf Stream et le Kuroshio, transportant respectivement 83 et 55 millions de mètres cubes d'eau à une vitesse pouvant atteindre 2 m/s, et le courant de Floride (30 millions de mètres cubes/s, vitesse à 1. 8 m/s).

Pour l’énergie océanique, les courants du détroit de Gibraltar, de la Manche et du détroit des Kouriles sont intéressants. Cependant, la création de centrales électriques océaniques utilisant l'énergie des courants reste associée à un certain nombre de difficultés techniques, principalement avec la création de grandes centrales électriques qui constituent une menace pour la navigation.

Le programme Coriolis prévoit l'installation de 242 turbines à deux roues d'un diamètre de 168 m, tournant en sens opposés, dans le détroit de Floride, à 30 km à l'est de la ville de Miami. Une paire de roues est placée à l’intérieur d’une chambre creuse en aluminium qui assure la flottabilité de la turbine. Pour augmenter l'efficacité, les pales des roues sont censées être assez flexibles. L'ensemble du système Coriolis, d'une longueur totale de 60 km, sera orienté le long du flux principal ; sa largeur avec des turbines disposées en 22 rangées de 11 turbines chacune sera de 30 km. Les unités sont censées être remorquées jusqu'au site d'installation et enterrées sur 30 m afin de ne pas gêner la navigation.

Après que la majeure partie du courant des alizés du sud entre dans la mer des Caraïbes et le golfe du Mexique, l'eau retourne de là vers l'Atlantique en passant par le golfe de Floride. La largeur du courant devient minime - 80 km. En même temps, il accélère son mouvement jusqu'à 2 m/s. Lorsque le courant de Floride est renforcé par le courant des Antilles, le débit d'eau atteint son maximum. Il se développe une force tout à fait suffisante pour mettre en mouvement une turbine à pales rapides dont l'arbre est relié à un générateur électrique. Vient ensuite la transmission du courant via un câble sous-marin jusqu’au rivage.

Le matériau de la turbine est l'aluminium. Durée de vie – 80 ans. Sa place permanente est sous l'eau. La remontée à la surface de l’eau est uniquement destinée à des réparations préventives. Son fonctionnement est pratiquement indépendant de la profondeur d'immersion et de la température de l'eau. Les pales tournent lentement, permettant aux petits poissons de nager librement dans la turbine. Mais la grande entrée est fermée par un filet de sécurité.

Les ingénieurs américains estiment que la construction d'une telle structure est encore moins chère que la construction de centrales thermiques. Il n'est pas nécessaire de construire un bâtiment, de tracer des routes ou d'aménager des entrepôts. Et les coûts d’exploitation sont nettement inférieurs.

La puissance nette de chaque turbine, compte tenu des coûts d'exploitation et des pertes lors du transport vers le rivage, sera de 43 MW, ce qui satisfera à hauteur de 10 % les besoins de l'État de Floride (États-Unis).

Le premier prototype d'une telle turbine d'un diamètre de 1,5 m a été testé dans le détroit de Floride. Une conception de turbine avec une roue d'un diamètre de 12 m et d'une puissance de 400 kW a également été développée.

2 État et perspectives de développement des énergies alternatives en Russie

La part de l'énergie combustible traditionnelle dans le bilan énergétique mondial diminuera continuellement et sera remplacée par des énergies alternatives non traditionnelles basées sur l'utilisation de sources d'énergie renouvelables. Et non seulement son bien-être économique, mais aussi son indépendance et sa sécurité nationale dépendent du rythme auquel cela se produit dans un pays donné.

La situation des sources d'énergie renouvelables en Russie, comme presque tout dans notre pays, peut être qualifiée d'unique. Les réserves de ces sources, déjà exploitables au niveau technique actuel, sont énormes. Voici l'une des estimations : énergie solaire rayonnante - 2 300 milliards de TUT (tonnes de combustible standard) ; éolien - 26,7 milliards de TOE, biomasse - 10 milliards de TOE ; Chaleur terrestre - 40 000 milliards de TU ; petites rivières - 360 milliards; mers et océans - 30 milliards. Ces sources dépassent de loin le niveau actuel de consommation énergétique de la Russie (1,2 milliard d'EVP par an). Cependant, parmi toute cette abondance inimaginable, il n’est même pas possible de dire que des miettes sont utilisées – des quantités microscopiques. Comme dans le monde entier, l'énergie éolienne est la forme d'énergie renouvelable la plus développée en Russie. Dans les années 1930. Dans notre pays, plusieurs types d'éoliennes d'une capacité de 3 à 4 kW ont été produits en série, mais dans les années 1960. leur production a été interrompue. Au cours des dernières années de l'URSS, le gouvernement a de nouveau prêté attention à ce domaine, mais n'a pas eu le temps de mettre en œuvre ses plans. Cependant, de 1980 à 2006. La Russie a développé une importante réserve scientifique et technique (mais elle accuse un sérieux retard dans l’utilisation pratique des sources d’énergie renouvelables). Aujourd'hui, la capacité totale des éoliennes et des parcs éoliens en activité, en construction et dont la mise en service est prévue en Russie est de 200 MW. La puissance des éoliennes individuelles fabriquées par des entreprises russes varie de 0,04 à 1 000,0 kW. A titre d’exemple, nous citerons plusieurs développeurs et fabricants d’éoliennes et de parcs éoliens. À Moscou, la SARL SKTB Iskra produit des centrales éoliennes M-250 d'une puissance de 250 W. À Doubna, dans la région de Moscou, l'entreprise du Bureau national de conception « Raduga » produit des centrales éoliennes de 750 W, 1 kW et 8 kW, faciles à installer ; L'Institut de recherche Elektropribor de Saint-Pétersbourg produit des éoliennes jusqu'à 500 W.

À Kyiv depuis 1999 Le groupe de recherche et de production WindElectric produit des centrales éoliennes domestiques WE-1000 d'une capacité de 1 kW. Les spécialistes du groupe ont développé une turbine multipale unique, de petite taille, universellement rapide et absolument silencieuse, qui utilise efficacement n'importe quel flux d'air.

Khabarovsk "Company LMV Wind Energy" produit des parcs éoliens d'une capacité de 0,25 à 10 kW, ces derniers peuvent être combinés en systèmes d'une capacité allant jusqu'à 100 kW. Depuis 1993 Cette entreprise a développé et produit 640 centrales éoliennes. La plupart sont installés en Sibérie, en Extrême-Orient, au Kamtchatka, en Tchoukotka. La durée de vie des parcs éoliens atteint 20 ans dans n'importe quelle zone climatique. L'entreprise fournit également des panneaux solaires qui fonctionnent en conjonction avec des centrales éoliennes (la puissance de ces centrales éoliennes-solaires varie de 50 W à 100 kW).

En termes de ressources éoliennes en Russie, les zones les plus prometteuses sont la côte de l'océan Arctique, le Kamtchatka, Sakhaline, Tchoukotka, la Yakoutie, ainsi que la côte du golfe de Finlande, la mer Noire et la mer Caspienne. Des vitesses de vent annuelles moyennes élevées, la faible disponibilité de réseaux électriques centralisés et l’abondance de zones inutilisées rendent ces zones presque idéales pour le développement de l’énergie éolienne. La situation est similaire avec l’énergie solaire. L'énergie solaire fournie chaque semaine au territoire de notre pays dépasse l'énergie de toutes les ressources russes de pétrole, de charbon, de gaz et d'uranium. Il existe des développements nationaux intéressants dans ce domaine, mais il n’y a aucun soutien de l’État et, par conséquent, il n’existe pas de marché photovoltaïque. Cependant, le volume de production de panneaux solaires se mesure en mégawatts. En 2006 environ 400 MW ont été produits. Il y a une tendance à une certaine augmentation. Cependant, les acheteurs étrangers manifestent un plus grand intérêt pour les produits des diverses associations de recherche et de production qui produisent des cellules solaires : pour les Russes, ils restent chers ; en particulier parce que les matières premières pour la production d'éléments de film cristallin doivent être importées de l'étranger (à l'époque soviétique, les usines de production de silicium étaient situées au Kirghizistan et en Ukraine). Les régions les plus favorables à l'utilisation de l'énergie solaire en Russie sont le Caucase du Nord. , territoires de Stavropol et de Krasnodar, région d'Astrakhan, Kalmoukie, Touva, Bouriatie, région de Chita, Extrême-Orient.

Les plus grandes réalisations dans l'utilisation de l'énergie solaire ont été enregistrées dans le domaine de la création de systèmes d'approvisionnement en chaleur utilisant des capteurs solaires plats. La première place en Russie dans la mise en œuvre de tels systèmes est occupée par le territoire de Krasnodar, où ces dernières années, conformément au programme régional d'économie d'énergie en vigueur, une centaine de grands systèmes d'approvisionnement en eau chaude solaire et de nombreuses petites installations à usage individuel ont été installés. été construit. Les installations solaires pour le chauffage des locaux ont connu le plus grand développement dans le territoire de Krasnodar et en République de Bouriatie. En Bouriatie, diverses installations industrielles et sociales - hôpitaux, écoles, usine Elektromashina, etc., ainsi que des bâtiments résidentiels privés sont équipés de capteurs solaires d'une capacité de 500 à 3 000 litres d'eau chaude (90-100 degrés Celsius) par jour. Une attention relativement accrue est accordée au développement des centrales géothermiques, qui sont apparemment plus familières à nos gestionnaires de l'énergie et atteignent des capacités plus élevées et s'intègrent donc mieux dans le concept habituel de gigantisme énergétique. Les experts estiment que les réserves d'énergie géothermique du Kamtchatka et des îles Kouriles peuvent fournir des centrales électriques d'une capacité allant jusqu'à 1 000 MW.

Retour en 1967 La centrale géothermique de Pauzhetskaya d'une capacité de 11,5 MW a été construite au Kamtchatka. C'était la cinquième centrale géothermique au monde. En 1967 La centrale géothermique de Paratunka a été mise en service - la première au monde avec un cycle binaire de Rankine. Actuellement, la centrale géothermique de Mutnovskaya, d'une capacité de 200 MW, est en cours de construction à l'aide d'équipements nationaux fabriqués par la centrale à turbines de Kaluga. Cette usine a également commencé la production en série de blocs modulaires pour l'électricité géothermique et la fourniture de chaleur. Grâce à de tels blocs, le Kamtchatka et Sakhaline peuvent être presque entièrement approvisionnés en électricité et en chaleur provenant de sources géothermiques. Des sources géothermiques avec un potentiel énergétique assez important sont disponibles dans les territoires de Stavropol et de Krasnodar. Aujourd'hui, la contribution des systèmes de production de chaleur géothermique est de 3 millions de Gcal/an.

Selon les experts, avec d'innombrables réserves de ce type d'énergie, la question de l'utilisation rationnelle, rentable et respectueuse de l'environnement des ressources géothermiques n'est pas résolue, ce qui empêche la mise en place de leur développement industriel. Par exemple, les eaux géothermiques extraites sont utilisées de manière barbare : des eaux usées non traitées contenant un certain nombre de substances dangereuses (mercure, arsenic, phénols, soufre, etc.) sont rejetées dans les plans d'eau environnants, causant des dommages irréparables à la nature. De plus, toutes les canalisations des systèmes de chauffage géothermique tombent rapidement en panne en raison de la forte minéralisation des eaux géothermiques. Par conséquent, une révision radicale de la technologie d’utilisation de l’énergie géothermique est nécessaire.

Aujourd'hui, la principale entreprise de production de centrales géothermiques en Russie est l'usine de turbines de Kaluga et JSC Nauka, qui ont développé et produisent des centrales géothermiques modulaires d'une capacité de 0,5 à 25 MW. Un programme visant à créer un approvisionnement en énergie géothermique pour le Kamtchatka a été élaboré et a commencé à être mis en œuvre, ce qui permettra d'économiser environ 900 000 dollars par an. ICI. Il y a 10 gisements d'eau géothermique exploités dans le Kouban. Pour 1999-2000 Le niveau de production d'eau thermique dans la région était d'environ 9 millions de m3, ce qui a permis d'économiser jusqu'à 65 000 EVP. L'entreprise Turbocon, créée à l'usine de turbines de Kaluga, a développé une technologie extrêmement prometteuse qui permet d'obtenir de l'électricité à partir d'eau chaude s'évaporant sous pression et faisant tourner une turbine équipée, au lieu des pales habituelles, d'entonnoirs spéciaux - les soi-disant Buses Laval. Les avantages de telles installations, appelées turbines hydro-vapeur, sont au moins doubles. Premièrement, ils permettent une utilisation plus complète de l’énergie géothermique. En règle générale, seules la vapeur géothermique ou les gaz combustibles dissous dans l'eau géothermique sont utilisés pour générer de l'énergie, alors qu'avec une turbine à vapeur, l'eau chaude peut également être utilisée directement pour produire de l'énergie. Une autre utilisation possible de la nouvelle turbine consiste à produire de l'électricité dans les réseaux de chauffage urbains à partir de l'eau renvoyée par les consommateurs de chaleur. Or la chaleur de cette eau est gaspillée, alors qu’elle pourrait fournir aux chaufferies une source d’électricité indépendante.

La chaleur de l’intérieur de la Terre peut non seulement émettre des fontaines de geysers dans l’air, mais aussi réchauffer les habitations et produire de l’électricité. Le Kamtchatka, la Tchoukotka, les îles Kouriles, le territoire de Primorsky, la Sibérie occidentale, le Caucase du Nord, les territoires de Krasnodar et de Stavropol et la région de Kaliningrad disposent d'importantes ressources géothermiques. Une chaleur thermique de haute qualité (mélange vapeur-eau supérieure à 100 degrés Celsius) permet la production directe d'électricité.

Généralement, le mélange thermique vapeur-eau est extrait de puits forés à une profondeur de 2 à 5 km. Chaque puits est capable de fournir une puissance électrique de 4 à 8 MW à partir d'un champ géothermique d'environ 1 km 2 . Dans le même temps, pour des raisons environnementales, il est également nécessaire de disposer de puits pour pomper les eaux géothermiques usées dans le réservoir.

Actuellement, 3 centrales géothermiques sont en activité au Kamtchatka : Pauzhetskaya GeoPP, Verkhne-Mutnovskaya GeoPP et Mutnovskaya GeoPP. La capacité totale de ces centrales géothermiques est supérieure à 70 MW. Cela permet de répondre à 25 % des besoins en électricité de la région et de réduire la dépendance à l’égard de l’approvisionnement en fioul importé, coûteux.

Dans la région de Sakhaline sur l'île. Kunashir a mis en service la première unité d'une capacité de 1,8 MW de la centrale géothermique de Mendeleevskaya et la station géothermique GTS-700 d'une capacité de 17 Gcal/h. La majeure partie de l'énergie géothermique de faible qualité est utilisée sous forme de chaleur dans les logements, les services communaux et l'agriculture. Ainsi, dans le Caucase, la superficie totale des serres chauffées par les eaux géothermiques dépasse 70 hectares. Un bâtiment expérimental à plusieurs étages a été construit et fonctionne avec succès à Moscou, dans lequel l'eau chaude pour les besoins domestiques est chauffée à l'aide de la chaleur de faible qualité de la Terre.

Enfin, il convient également de mentionner les petites centrales hydroélectriques. La situation avec eux est relativement bonne en termes de développements de conception : des équipements pour petites centrales hydroélectriques sont produits ou sont prêts à être produits dans de nombreuses entreprises de l'industrie électrique, avec des turbines hydrauliques de différentes conceptions - axiales, radiales-axiales, à hélices , diagonale, seau. Dans le même temps, le coût des équipements fabriqués dans les entreprises nationales reste nettement inférieur au niveau des prix mondiaux. Au Kouban, la construction de deux petites centrales hydroélectriques (SHPP) est en cours sur le fleuve. Beshenka dans la région du village de Krasnaya Polyana à Sotchi et l'évacuation du système de circulation de l'approvisionnement en eau technique de la centrale thermique de Krasnodar. Il est prévu de construire une petite centrale hydroélectrique d'une capacité de 50 MW à la décharge du réservoir de Krasnodar. Les travaux de restauration du système de petites centrales hydroélectriques de la région de Léningrad ont commencé. Dans les années 1970 là-bas, à la suite d'une campagne visant à consolider l'approvisionnement en électricité de la région, plus de 40 centrales de ce type ont cessé de fonctionner. Les fruits d’une gigantomanie à courte vue doivent être corrigés maintenant que le besoin de petites sources d’énergie est devenu évident.

Conclusion

Il convient de noter qu’il n’existe pas encore de lois en Russie qui réglementeraient les énergies alternatives et stimuleraient leur développement. Tout comme il n’existe aucune structure qui protégerait les intérêts des énergies alternatives. Par exemple, le ministère de l'Énergie atomique est impliqué séparément dans l'énergie nucléaire. Un rapport au gouvernement est prévu sur la justification de la nécessité et l'évolution du concept du projet de loi fédérale « Sur le développement des sources d'énergie renouvelables ». Quatre ministères sont chargés de préparer ce rapport : le ministère de l'Énergie, le ministère du Développement économique, le ministère de l'Industrie et des Sciences et le ministère de la Justice. On ne sait pas quand ils seront d’accord.

Pour que l'industrie se développe rapidement et pleinement, la loi doit prévoir des incitations fiscales pour les entreprises produisant des équipements permettant de produire de l'énergie à partir de sources renouvelables (par exemple, en réduisant le taux de TVA à au moins 10 %). Les questions de certification et de licence sont également importantes (principalement en ce qui concerne les équipements), car la priorité accordée aux énergies renouvelables doit également répondre à des exigences de qualité.

Le développement de méthodes alternatives de production d’énergie est entravé par les producteurs et les mineurs de sources d’énergie traditionnelles : ils occupent des positions fortes au pouvoir et ont la possibilité de défendre leurs intérêts. L'énergie alternative reste encore assez chère par rapport à l'énergie traditionnelle, car presque toutes les entreprises manufacturières produisent des installations en lots pilotes en très petites quantités et, par conséquent, sont très coûteuses. L'organisation de la production de masse et la certification des installations nécessitent des investissements importants, totalement absents. Le soutien de l’État pourrait contribuer à réduire le coût. Cependant, cela contredit les intérêts de ceux dont l’activité repose sur la production d’hydrocarbures traditionnels. Personne n’a besoin d’une concurrence supplémentaire.

En conséquence, l'utilisation primaire de sources renouvelables et le développement d'énergies alternatives sont privilégiés, principalement dans les régions où cela constitue la solution la plus évidente aux problèmes énergétiques existants. La Russie dispose d'importantes ressources en énergie éolienne, y compris dans les régions où il n'y a pas d'alimentation électrique centralisée - la côte de l'océan Arctique, la Yakoutie, le Kamtchatka, la Tchoukotka, Sakhaline, mais même dans ces régions, il n'y a presque aucune tentative pour résoudre les problèmes énergétiques dans ce domaine. chemin.

La poursuite du développement des énergies alternatives est abordée dans la « Stratégie énergétique russe pour la période allant jusqu’en 2020 ». Les chiffres que notre industrie des énergies alternatives doit atteindre sont très faibles, les tâches sont minimes, nous ne pouvons donc pas nous attendre à un tournant dans le secteur énergétique russe. D’ici 2020, il est prévu d’économiser moins de 1 % de toutes les ressources énergétiques grâce aux énergies alternatives. La Russie choisit l’industrie nucléaire comme priorité dans sa « stratégie énergétique » comme « la partie la plus importante du secteur énergétique du pays ».

Récemment, certaines mesures ont été prises vers le développement d’énergies renouvelables alternatives. Le ministère de l'Énergie a entamé des négociations avec les Français sur les perspectives de coopération dans le domaine des énergies alternatives. De manière générale, on peut constater que l'état et les perspectives de développement des énergies alternatives pour les 10 à 15 prochaines années semblent globalement déplorables.

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Les réserves naturelles limitées et la difficulté croissante d’extraire les combustibles fossiles, associées à la pollution environnementale mondiale, poussent l’humanité à faire des efforts pour trouver des sources d’énergie renouvelables et alternatives. En plus de réduire les dommages environnementaux, les nouvelles ressources énergétiques devraient avoir des indicateurs de coût minimum pour tous les cycles de transport, de transformation et de production.

Objectif des sources d'énergie alternatives

Étant une ressource ou un phénomène entièrement renouvelable, une source d'énergie alternative remplace complètement la source d'énergie traditionnelle, fonctionnant sur, ou. L'humanité utilise depuis longtemps diverses sources d'énergie, mais l'augmentation de leur utilisation provoque des dommages irréparables à l'environnement. Conduit à la libération de grandes quantités de dioxyde de carbone dans l’atmosphère. Provoque l’effet de serre et contribue à l’augmentation de la température mondiale. Rêvant d'une ressource énergétique pratiquement inépuisable ou entièrement renouvelable, les gens sont occupés à rechercher des moyens prometteurs d'obtenir, d'utiliser et ensuite de transférer de l'énergie. Bien sûr, en tenant compte de l'aspect environnemental et de la rentabilité des nouvelles sources non traditionnelles.

Espoirs liés aux sources d’énergie non traditionnelles

La pertinence de l'utilisation de sources d'énergie non traditionnelles ne cessera de croître, ce qui nécessitera une accélération des processus de recherche et de mise en œuvre. Aujourd'hui déjà, la plupart des pays sont contraints, au niveau des États, de mettre en œuvre des programmes qui réduisent la consommation d'énergie, y consacrant d'énormes sommes d'argent et réduisant les droits de leurs propres citoyens.

L’Histoire ne peut pas être retournée en arrière. Les processus de développement social ne peuvent être arrêtés. La vie humaine n’est plus concevable sans ressources énergétiques. Sans trouver une alternative à part entière aux sources d'énergie modernes et standards, la vie de la société est inimaginable et est garantie d'aboutir à une impasse (voir)

Facteurs accélérant l’introduction de ressources énergétiques non traditionnelles :

1. Une crise environnementale mondiale fondée sur une attitude utilitaire et, sans exagération, prédatrice à l’égard des ressources naturelles de la planète. Le fait de l'influence néfaste est bien connu et ne suscite pas de controverse. L’humanité place de grands espoirs dans la résolution du problème croissant des sources d’énergie alternatives.
2. Bénéfice économique qui réduit le coût d’obtention et le coût final de l’énergie alternative. Réduire la période de récupération pour la construction d’installations énergétiques non traditionnelles. La libération d'importantes ressources matérielles et humaines orientées au profit de la civilisation (voir).
3. Tensions sociales dans la société causées par une diminution de la qualité de vie, une augmentation de la densité et de la taille de la population. La situation économique et environnementale dont la détérioration constante entraîne la croissance de diverses maladies.
4. La finitude et la complexité toujours croissante de l’extraction des combustibles fossiles. Cette tendance nécessitera inévitablement une transition accélérée vers .
5. Un facteur politique qui fait du pays le premier à maîtriser pleinement les énergies alternatives et à devenir un leader mondial.

Ce n’est qu’en réalisant l’objectif principal des sources non traditionnelles que nous pourrons pleinement saturer l’humanité en développement avec l’énergie nécessaire et avidement consommée.

Applications et perspectives de développement de divers types de sources d'énergie alternatives

La principale source de satisfaction des besoins énergétiques provient actuellement de trois types de ressources énergétiques : l'eau, le combustible organique et le noyau atomique (voir). Le processus de transition vers des types alternatifs, requis par le temps, avance lentement, mais la compréhension de la nécessité oblige la plupart des pays à développer des technologies économes en énergie et à mettre en œuvre plus activement leurs propres développements et ceux mondiaux dans la vie. Chaque année, l’humanité reçoit de plus en plus d’énergie renouvelable provenant du soleil, du vent et d’autres sources alternatives. Voyons quelles sont les sources d'énergie alternatives.

Principaux types d'énergie renouvelable

L’énergie solaire est considérée comme une source d’énergie leader et respectueuse de l’environnement. Aujourd'hui, des méthodes thermodynamiques et photoélectriques ont été développées et utilisées pour produire de l'électricité. Le concept des performances et des perspectives des nanoantennes est confirmé. Le soleil, source inépuisable d’énergie respectueuse de l’environnement, peut pleinement répondre aux besoins de l’humanité.

Fait intéressant! Aujourd’hui, le délai d’amortissement d’une centrale solaire utilisant des cellules photovoltaïques est d’environ 4 ans.

Les gens utilisent avec succès l’énergie éolienne et les éoliennes depuis longtemps. Les scientifiques développent de nouvelles centrales éoliennes et améliorent celles existantes. Réduire les coûts et augmenter l’efficacité des éoliennes. Ils sont particulièrement importants sur les côtes et dans les zones à vents constants. En convertissant l'énergie cinétique des masses d'air en énergie électrique bon marché, les centrales éoliennes apportent déjà une contribution significative au système énergétique des différents pays.

Les sources d'énergie géothermique utilisent une source inépuisable : la chaleur interne de la Terre. Il existe plusieurs schémas de travail qui ne changent pas l'essence du processus. La vapeur naturelle est purifiée des gaz et fournie aux turbines qui font tourner les générateurs électriques. Des installations similaires fonctionnent partout dans le monde. Les sources géothermiques fournissent de l’électricité, chauffent des villes entières et éclairent les rues. Mais la puissance de l’énergie géothermique a été très peu utilisée et les technologies de production sont peu efficaces.

Fait intéressant! En Islande, plus de 32 % de l’électricité est produite à partir de sources thermales.

L'énergie des marées et des vagues est une méthode en développement rapide pour convertir l'énergie potentielle du mouvement des masses d'eau en énergie électrique. Avec un taux de conversion énergétique élevé, cette technologie présente un grand potentiel. Certes, il ne peut être utilisé que sur les côtes des océans et des mers.

Le processus de décomposition de la biomasse entraîne le dégagement de gaz contenant du méthane. Une fois purifié, il est utilisé pour produire de l’électricité, chauffer des pièces et répondre à d’autres besoins domestiques. Il existe de petites entreprises qui répondent pleinement à leurs besoins énergétiques.

L'augmentation constante des tarifs de l'énergie oblige les propriétaires de maisons privées à recourir à des sources alternatives. Dans de nombreux endroits, les parcelles familiales isolées et les fermes privées sont complètement privées de la possibilité d'un raccordement, même théorique, aux ressources énergétiques nécessaires.

Les principales sources d'énergie non traditionnelles utilisées dans une maison privée :

• panneaux solaires et divers modèles de capteurs thermiques alimentés par l'énergie solaire ;
• centrales éoliennes;
• mini et micro centrales hydroélectriques ;
• énergie renouvelable à partir de biocarburants ;
• différents types de pompes à chaleur utilisant la chaleur de l'air, de la terre ou de l'eau.

Aujourd’hui, en utilisant des sources non traditionnelles, il n’est pas possible de réduire de manière significative les coûts de consommation d’énergie. Mais l’amélioration constante des technologies et la baisse des prix des appareils entraîneront certainement un boom de l’activité des consommateurs.

Opportunités offertes par les énergies alternatives

L’humanité ne peut imaginer un développement ultérieur sans maintenir le taux de consommation d’énergie. Mais tout mouvement dans cette direction conduit à la destruction de l’environnement et aura de graves conséquences sur la vie des populations. La seule option susceptible de corriger la situation semble être la possibilité d’utiliser des sources d’énergie non traditionnelles. Les scientifiques dessinent de brillantes perspectives et réalisent des percées technologiques dans des technologies éprouvées et innovantes. Les gouvernements de nombreux pays, conscients des avantages de cette technologie, investissent massivement dans la recherche. Développe les énergies alternatives et transfère la capacité de production vers des sources non traditionnelles. À ce stade de développement de la société, préserver la planète et assurer le bien-être des populations n’est possible qu’en travaillant intensivement avec des sources d’énergie alternatives.

Utilisation mondiale de divers types de sources d’énergie alternatives

Outre le potentiel et le degré de développement technologique, l’efficacité de l’utilisation de divers types d’énergie alternative est influencée par l’intensité de la source d’énergie. Par conséquent, les pays, en particulier ceux qui ne disposent pas de réserves pétrolières, développent intensivement les sources existantes de ressources énergétiques non traditionnelles.

Orientation du développement des ressources énergétiques renouvelables dans le monde :

• Finlande, Suède, Canada, Norvège- utilisation massive de centrales solaires ;
• Japon- utilisation efficace de l'énergie géothermique ;
• Etats-Unis- des progrès significatifs dans le développement des sources d'énergie alternatives dans toutes les directions ;
• Australie- bon effet économique du développement des énergies non traditionnelles ;
• Islande- le chauffage géothermique de Reykjavik ;
• Danemark- leader mondial de l'énergie éolienne ;
• Chine- une expérience réussie dans l'introduction et l'extension du réseau éolien, l'utilisation massive de l'eau et de l'énergie solaire ;
• le Portugal- utilisation efficace des centrales solaires.

De nombreux pays développés se sont joints à la course à la technologie et ont remporté des succès significatifs sur leur propre territoire. Certes, la production mondiale d’énergie alternative oscille depuis longtemps autour de 5 % et semble bien sûr déprimante.

L'utilisation de sources d'énergie non traditionnelles en Russie est peu développée et se situe à un niveau faible par rapport à de nombreux pays. La situation actuelle s’explique par l’abondance et la disponibilité des ressources énergétiques fossiles. Cependant, comprendre la faible productivité de ce poste et regarder vers l'avenir oblige le gouvernement à s'attaquer de plus en plus à ce problème.

Des tendances positives sont apparues. Dans la région de Belgorod, un ensemble de panneaux solaires fonctionne avec succès et devrait être étendu. Des travaux sont prévus pour introduire la bioénergie. Des centrales éoliennes sont lancées dans diverses régions. Le Kamtchatka utilise avec succès l'énergie provenant de sources géothermiques.

La part des sources d'énergie non traditionnelles dans le bilan énergétique global du pays est estimée très grossièrement et est d'environ 4 %, mais présente des opportunités de développement théoriquement inépuisables.

Faits intéressants! La région de Kaliningrad entend devenir leader dans la production d’électricité propre en Russie.

Avantages et inconvénients évidents des sources d'énergie alternatives

Les sources d’énergie alternatives présentent des avantages indéniables et prononcés. Et ils nécessitent simplement de tout mettre en œuvre pour les étudier.

Avantages des sources d’énergie alternatives :

• aspect environnemental (voir) ;
• ressources inépuisables et renouvelables ;
• accessibilité universelle et diffusion généralisée ;
• réduction des coûts grâce au développement ultérieur de la technologie.

Les besoins de l'humanité en énergie ininterrompue imposent des exigences strictes en matière de sources non traditionnelles. Et il existe une réelle opportunité d’éliminer les lacunes grâce au développement ultérieur de la technologie.

Inconvénients existants des sources d'énergie alternatives :

• incohérence possible selon l'heure de la journée et les conditions météorologiques ;
• niveau d'efficacité insatisfaisant ;
• technologie sous-développée et coût élevé ;
• faible puissance unitaire des installations individuelles.

Il reste à espérer que les tentatives visant à trouver une source d’énergie renouvelable idéale seront couronnées de succès. L’environnement sera préservé et les gens bénéficieront d’une bien meilleure qualité de vie.