АЛЬТЕРНАТИВНАЯ ЭНЕРГЕТИКА КАК ЭНЕРГЕТИКА БУДУЩЕГО Текст научной статьи по специальности «Техника и технологии»

ХОЛОДНАЯ НАУКА

№4/2024

СЕКЦИЯ - ЭКОЛОГИЯ И УСТОЙЧИВОЕ РАЗВИТИЕ

УДК 620.9

Попов Дмитрий Константинович

индивидуальный исследователь, магистр, Россия, г. Петропавловск-Камчатский

АЛЬТЕРНАТИВНАЯ ЭНЕРГЕТИКА КАК ЭНЕРГЕТИКА БУДУЩЕГО

Аннотация: Статья исследует значимость возобновляемых источников энергии (ВИЭ) как экологически чистых и экономически эффективных решений на фоне ожидаемого истощения ископаемых ресурсов. Рассматриваются исторические предпосылки и современные тенденции в развитии альтернативной энергетики, включая солнечную, ветряную и геотермальную энергию. Подчеркивается важность перехода на ВИЭ для улучшения экологической ситуации и обеспечения устойчивого развития. Приведены примеры успешных внедрений и перспективы дальнейшего роста ВИЭ в России и мире.

Ключевые слова: Возобновляемая энергия, альтернативная энергетика, экологическая чистота, устойчивое развитие, энергоэффективность, возобновляемые источники энергии.

Popov Dmitrii

individual researcher, master's degree, Russian Federation, Petropavlovsk-Kamchatsky

ALTERNATIVE ENERGY AS THE ENERGY OF THE FUTURE

Abstract: The article explores the importance of renewable energy sources (RES) as environmentally friendly and economically efficient solutions in the context of the anticipated depletion of fossil fuels. Historical prerequisites and modern trends in the development of alternative energy, including solar, wind, and geothermal energy, are considered. The importance of transitioning to RES for improving the environmental situation and ensuring sustainable development is emphasized. Examples of successful implementations and the prospects for further growth of RES in Russia and the world are provided.

Keywords: Renewable energy, alternative energy, environmental friendliness, sustainable development, energy efficiency, renewable energy sources.

ВВЕДЕНИЕ

Привлекательность возобновляемых источников энергии (ВИЭ) связана с неисчерпаемостью этих ресурсов, независимостью от конъюнктуры цен на

ХОЛОДНАЯ НАУКА №4/2024

мировых рынках энергоносителей и экологической чистотой. Перспективы использования ВИЭ связаны с опять же экологическими соображениями, низкой стоимостью эксплуатации и грядущим топливным дефицитом в традиционной энергетике. Необходимость изменений в топливно-энергетическом балансе страны обусловлена общемировым стремлением к повышению уровня жизни, улучшению экологической обстановки, увеличением эффективности существующих технологий, что в последствии скажется на экономическом развитии государства.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

Альтернативная энергетика - наиболее перспективный способ получения, передачи и использования энергии, менее распространённый, в отличие от традиционной энергетики, но представляющий масштабный интерес в связи с меньшим риском причинения вреда окружающей среде. Ее практическое применение получило глобальное развитие в XXI веке, а ежегодные темпы роста порядком опережают традиционную энергетику [1].

Впервые серьезный интерес к нетрадиционной энергетике возник в период мирового энергетического кризиса, произошедшего 1970-е года, тогда были проведены первые крупные исследования и разработки в освоении ВИЭ. После, в конце 1980-х годов в связи со снижением цен на один из самых востребованных энергетических ресурсов, нефть, заинтересованность в развитии альтернативной энергетики несколько снизилась. Однако, с вновь возросшими ценами на нефть и набором популярности вопроса изменения климата в 90-х годах, а также в начале нового столетия, исследования и практическое освоение ВИЭ ведущим странами мира были многократно увеличены, что привело к большей конкурентоспособности новых энергетических технологий, позволило снизить стоимость получаемой энергии и обеспечить заметный вклад в энергобалансы регионов и стран.

Существует распространенное мнение, что использование ВИЭ является уделом исключительно развивающихся стран со слабо развитой энергетической инфраструктурой. В действительности доля использования альтернативных

ХОЛОДНАЯ НАУКА №4/2024

источников энергии, приходящаяся на развитые страны, составляет более 60%, а на развивающиеся - менее 40%. Основным мотивом столь усиленного развития нетрадиционной энергетики в странах Европы, США и других странах является забота об энергетической и экологической безопасности государств [2].

С начала XXI века мировая энергетика не перестает стремительно изменяться, по оценке нефтегазового гиганта British Petroleum в период с 1990 по 2010 года рост использования ВИЭ составил 6,2%, а доля их в мировом топливном балансе выросла в 4,5 раза за тот же период. Также, согласно прогнозу BP, в период 2010-2030 среднегодовой прирост потребления газа и нефти возрастет на 2,1% и 0,7% соответственно, при этом потребление энергии на основе ВИЭ будет расти на 8,2% ежегодно. Такая динамика обеспечивается государственной политикой развитых стран, основанная на принципах устойчивого развития, предусматривающей экологические ограничения на высокоуглеродную энергетику и предоставляющей льготы для компаний, осуществляющих деятельность в области нетрадиционной энергетики [2, 3].

Россия является крупнейшим государством мира, в недрах которого сосредоточено около 20% мировых запасов природного газа, около 30% запасов угля и 6% запасов нефти. Добываемыми ресурсами Россия обеспечивает не только свои энергетически потребности, но и покрывает значительную часть потребностей других государств, поставляя энергию странам Европы и Азии. Природный газ, нефть и уголь являются не возобновляемыми и исчерпаемыми природными ресурсами, по оценкам геологического сообщества, запасы нефти и газа России, при современных темпах добычи, будут исчерпаны в ближайшие 30 и 70 лет соответственно, а запасов угля хватит еще на 350 лет. Полностью отказаться от добычи нефти и газа практически невозможно, ни по политическим, ни по экономическим причинам, так как добыча этих полезных ископаемых формирует около 17% ВВП Российской Федерации и приносит 40% доходов бюджета. Однако, подобная политика использования природных ресурсов не соответствует принципам устойчивого развития. Сохранению

ХОЛОДНАЯ НАУКА №4/2024

положения России как энергетической державы, а также сохранению запасов исчерпаемых ресурсов, может поспособствовать развитие альтернативной энергетики, получающей энергию из ВИЭ, в комплексе с оптимизацией эффективности использования энергетических ресурсов [4].

На сегодняшний день потенциал ВИЭ, таких как энергия приливов, ветряная, солнечная, геотермальная, энергия биомассы, во много раз превосходит текущие и предполагаемые потребности в энергопотреблении всего человечества, эти нетрадиционные источники энергии должны быть рассмотрены как потенциальные источники энергоснабжения как минимум на региональном уровне. Это обосновано несколькими причинами, во-первых, использование ВИЭ наносит гораздо меньший вред окружающей среде, нежели использование традиционных источников, добыча ресурсов для которых периодически приводит к экологическим катастрофам, таким как: разливы нефти, выбросы газа из скважин, загрязнение грунтовых вод и многие другие. Во-вторых, в отличие от ископаемых ресурсов, ВИЭ распределены равномернее и могут быть использованы вне зависимости от политических границ, обеспечивая независимость и энергетическую безопасность для множества государств, в недрах которых не сосредоточены полезные ископаемые. В-третьих, стоимость энергии, полученной на альтернативной электростанции в обозримом будущем, может стать экономически выгоднее энергии, получаемой на традиционных АЭС и ТЭС, суммарно вырабатывающих около 82% всей электроэнергии России. Таким образом, альтернативные электростанции отвечают всем принципам устойчивого развития, обеспечивая баланс между экономикой и экологией. У большинства ВИЭ также есть несколько недостатков, ограничивающих их преобладание в области, к ним относятся непостоянная и невысокая плотность энергетических потоков, а также высокие затраты на оборудование, обеспечивающее сбор и аккумулирование полученной энергии. В связи с этими недостатками ВИЭ большинство разработанных и разрабатываемых проектов альтернативных электростанций содержат в себе инновационные технологии и последние научно-технические

ХОЛОДНАЯ НАУКА №4/2024

достижения в областях инженерных и научных знаний. Масштабное развитие технологий использования ВИЭ может быть рассмотрено как появление новой инновационной энергетики мира, которая может быть применена эффективнее традиционной [5].

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ АЛЬТЕРНАТИВНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

Значимость нетрадиционных источников энергии все больше возрастает, связано это как с прогнозами специалистов о скором исчерпании ископаемых ресурсов, газа, нефти и угля, так и с загрязнением окружающей среды вредоносными выбросами, образовывающимися в результате деятельности промышленных предприятий, в том числе традиционных электростанций. Необходимость изменений в топливно-энергетическом балансе страны обусловлена общемировым стремлением к повышению уровня жизни, улучшению экологической обстановки, увеличением эффективности существующих технологий, что в последствии скажется на экономическом развитии государства. По данным за 2020 год Россия занимает четвертое место по интенсивности выбросов диоксида углерода в атмосферу, уступая Китаю, США и Индии, что не может не подталкивать руководителей вышеперечисленных государств к развитию альтернативных источников энергии. Преобладавшие в течение продолжительного времени способы производства энергии в большей степени исчерпали себя, их функционирование в нынешних реалиях может быть только вспомогательным, но не главенствующим, так как традиционная энергетика в большинстве не соответствует принципам устойчивого развития. Мир стоит на пороге новой энергетической революции, она состоит в переходе от ископаемых не возобновляемых ресурсов к ВИЭ, подобная смена повлияет на мышление потенциальных потребителей, частично изменит их образ жизни и установит сбережение энергии как новую этическую норму [5].

Аналитики предполагают, что население планеты к 2040 увеличится до 9,1 миллиарда человек, что повлечет возрастание спроса в том числе на потребление электроэнергии, а к 2050 году для удовлетворения потребностей

ХОЛОДНАЯ НАУКА №4/2024

человечества понадобится в 3 раза больше энергии, чем в 2020 году. Необходимо также отметить, что не все текущие источники энергии будут актуальны через 20 лет, на рынок производства энергии будет влиять множество факторов и рисков:

Первым из них выступает сложность добычи не возобновляемых природных ископаемых, таких как нефть и уголь, из-за постоянной разработки имеющихся и новых месторождений, общее количество ископаемых будет снижаться, а цена на ресурс только расти.

Вторым риском является постоянное изменение политической обстановки в мире, которое может оказать влияние на экспорт энергоресурсов, повлечь материальные издержки и соответственно повлиять на экономическую составляющую страны. Примером влияния политической обстановки является текущая ситуация со строительством газопровода в Балтийском море «Северный поток-2», запуск которого может быть отложен.

Третий фактор - развитие уровня технологий, в частности, в сфере энергетики, например, с 2020 года активно ведутся разработки «солнечных окон», которые в будущем могут быть применены для остекления зданий и выработки энергии. До момента коммерческой реализации может пройти до 10 лет в зависимости от того, насколько хорошо технология может быть масштабирована, но тем не менее создание подобного стекла уже является значительным прорывом в сфере.

Четвертым риском выделяется общая экологическая ситуация в мире, увеличивается спрос на зеленую энергию и прослеживается мировое стремление к снижению выбросов углекислого газа в атмосферу. Установка солнечных батарей или коллекторов на крышах зданий, масштабное производство электромобилей являются яркими примерами изменений в обществе в сторону более осмысленного и экологичного образа жизни [6, 7].

Среди всех этих факторов и рисков прослеживается четкое лидирование нетрадиционных видов энергии, они в меньшей степени зависят от антропогенного влияния, будь то изменение политической обстановки или

ХОЛОДНАЯ НАУКА №4/2024

развитие технологий, для традиционной же энергетики эти факторы являются более весомыми и в будущем могут повлиять на эффективности ее использования. Кроме того, предполагается, что к 2040 году доля ВИЭ составит 25% от общего уровня энергопотребления и будет продолжать планомерно расти. Уже в 2020 году существовало более 40 городов, целиком покрывающих свои энергетические потребности за счет альтернативной энергетики, а в Германии среди всей выработанной энергии 46% были получены за счет ВИЭ.

ВЫВОДЫ

Альтернативная энергетика - наиболее перспективный способ получения, передачи и использования энергии, менее распространённый, в отличие от традиционной энергетики, но представляющий масштабный интерес в связи с меньшим риском причинения вреда окружающей среде. Ее практическое применение получило глобальное развитие в XXI веке, а ежегодные темпы роста порядком опережают традиционную энергетику. Наиболее перспективными направлениями нетрадиционной энергетики являются солнечная, ветряная и геотермальная.

Не все текущие источники энергии будут актуальны через 20 лет, на рынок производства энергии будет влиять множество факторов и рисков:

1. Сложность добычи не возобновляемых природных ископаемых, таких как нефть и уголь, из-за постоянной разработки имеющихся и новых месторождений.

2. Постоянное изменение политической обстановки в мире, которое может оказать влияние на экспорт ископаемых энергоресурсов.

3. Развитие уровня технологий, в частности, в сфере энергетики.

4. Общая экологическая ситуация в мире, увеличение спроса на зеленую энергию и мировое стремление к снижению выбросов углекислого газа в атмосферу.

Россия обладает всеми видами возобновляемых источников энергии, большинство субъектов Российской Федерации имеют ресурсы нескольких видов. Экономический потенциал возобновляемых источников энергии ISSN 3034-2627 56 https://coldscience.ru

ХОЛОДНАЯ НАУКА

№4/2024

составляет около 4,6 миллиардов тонн условного топлива в год. Нельзя сказать, что эти ресурсы распределены равномерно на территории, но они есть и с их помощью можно решить основные задачи. На сегодняшний день альтернативная энергетика в России находится на ранней стадии своего развития, на ее территории расположено несколько объектов альтернативной энергетики.

ЛИТЕРАТУРА

1. Abdullina L. Prospects for the development of renewable solar wind energy in the russian federation in accordance with the natural and climatic characteristics of the country // In Recent scientific investigation. - 2021. - Р. 5-9.

2. Роза, да Альдо Возобновляемые источники энергии. Физико-технические основы: [учебное пособие] / А. да Роза; пер. с англ. под ред. С. П. Малышенко и О. С. Попеля. Долгопрудный: Интеллект, 2010. 702 с.

3. Бахтизина Н. В. Альтернативная энергетика - тренд развития крупнейших нефтегазовых компаний мира // Проблемный анализ и государственно-управленческое проектирование. 2012. № 2. С. 6-16.

4. Распоряжение Правительства РФ от 09.06.2020 № 1523-р «Об энергетической стратегии Российской Федерации на период до 2035 года».

5. Доклад о мировых инвестициях, 2010 год. URL: https://www.un.org/ru/development/surveys/docs/investments2010.pdf (дата обращения: 10.02.2024)

6. Абдуллина Л.Р. Проблемы промышленной эксплуатации ветрогенераторов и пути их решения // Технические науки: проблемы и решения: сб. ст. по материалам LV Международной научно-практической конференции «Технические науки: проблемы и решения». - № 12(50). - М., Изд. «Интернаука», 2021.

7. Мудрецов А. Ф., Тулупов А. С. Вопросы развития альтернативной энергетики в России // Вестник Томского государственного университета. 2016. №4. С. 38-45.