Экологическая обстановка на планете ухудшается с каждым днем, а запасы нефти и газа ежедневно уменьшаются. Что же будет с человечеством, когда они полностью исчерпаются? И не случится ли катастрофы раньше — от парникового эффекта, таяния ледников или аварий на атомных станциях? Чтобы не задаваться этими вопросами, чтобы обеспечить достойную жизнь следующим поколениям, уже сегодня передовые государства и ответственные компании активно развивают альтернативную энергетику. Что это такое, в чем выражается, какие плюсы и минусы несет с собой и как существует сегодня
Альтернативные источники энергии — это… Краткая справка

Альтернативная энергия — энергия, получаемая из таких устойчивых источников, как вода, солнечный свет, ветер, приливы-отливы и пр. Ее главное отличие от ископаемого топлива (угля, нефти, природного газа, урановой руды) в том, что данные источники возобновляемые — они никогда не истощаются. Отсюда выходит основная причина перехода на «зеленую» энергию — когда традиционные энергоносители будут исчерпаны, она обеспечит человечество жизненно необходимым электричеством. Еще один огромный плюс возобновляемых источников — их безопасность для человека и окружающей среды, практически полное отсутствие «побочных эффектов».
Главные причины перехода на альтернативную энергетику
Можно выделить сразу несколько оснований для обращения человечества к «зеленой» энергии:
Глобально-экологические. Традиционные источники энергии (включая ядерные и термоядерные) оказывают пагубное воздействие на планету, что может привести к глобальной катастрофе в течение считанных десятилетий.
Экономические. Цена на альтернативную энергию уже сегодня ниже стоимости традиционной. Та же тенденция наблюдается и по части окупаемости оборудования.
Политические. То государство, которое первым на планете полностью перейдет на альтернативную энергетику, заслужит мировое первенство и право диктовать цены в данном сегменте.
Социальные. Так как численность и плотность населения с каждым годом увеличивается, становится все труднее найти участки для строительства ГРЭС и АЭС, где это было бы рентабельным и безопасным.
Не нужно забывать и об эволюционно-исторической причине — развитие традиционной энергетики с этого угла оказывается тупиковым.
Какие альтернативные источники энергии бывают: 9 видов
Разберем самые популярные разновидности альтернативной энергетики на 2022 год.
Солнечная энергетика

Звезда-красный карлик Солнце — главный источник энергии для всего живого на Земле:
- каждый год планета получает 173 ПВт (173 млн ГВт) солярной энергии;
- обретенная энергия в 10 000 раз превышает глобальные потребности в ней.
Преобразовывать солнечный свет в электроэнергию возможно посредством фотоэлектрических модулей через работу полупроводников — главным образом, кремниевых. Такие солнечные батареи устанавливают как на крышах, так и на более обширных территориях. Необязательно, чтобы все время светило Солнце — коллекторы исправно вырабатывают электричество в пасмурную погоду, в дождь и снег.
Солярные батареи используются для трех главных целей:
- Отопление дома.
- Нагревание воды.
- Кондиционирование воздуха.
Чем дальше от экватора, тем больше угол, под которым устанавливается коллектор — для лучшей эффективности.
Энергия ветра

Использование потоков воздуха в качестве источников энергии — давняя традиция. Испокон веков ветряные мельницы:
- применялись для помола муки;
- использовались на лесопильных работах;
- служили водоподъемными и насосными станциями.
Сегодня же человечество перешло к ветрогенераторам, способным превращать кинетическую энергию сильных ветров сперва в механическую энергию роторов, а уже затем — в электроэнергию. На 2022 ветроэнергетику считают одним из самых перспективных направлений альтернативной энергетики. Только за прошедшее двадцатилетие ее мощности возросли с 7,5 ГВт до 564 ГВт.
Энергия воды

Вода — еще один древний источник возобновляемой энергии. Еще в эпоху фараонского Египта и могущественного Рима силу Н2О использовали, чтобы привести в движение мельницы и другие машины. Применение водяных мельниц унаследовали и Средние века, когда эти простые и надежные приспособления обеспечивали работу целлюлозно-бумажных фабрик, лесопилок.
В современности человечество перешло ко впечатляющим ГЭС (гидроэлектростанциям), способным генерировать электричество в более впечатляющих масштабах.
Энергия приливов и отливов

Непревзойденная красота приливов и отливов может оказаться и очень полезной, так как позволяет получать электроэнергию. Эти естественные природные процессы заставляют вращаться генератор, который и вырабатывает электричество. Иными словами, используется гидродинамическая энергия — разница температур + перепад давления. В данный момент источник находится в активной разработке, однако уже известно, что одно лишь европейское побережье способно генерировать 280 ТВт·ч / год такой альтернативной энергии (что составляет 50 % от потребления электричества той же Германией).
Геотермальная энергия

Тепло «сердца» Земли также способно подарить людям электричество, ведь подземные озера и верхние слои поверхности нагреваются именно посредством геотермальной энергии. С экономической точки зрения это очень выгодный источник, так как он требует лишь разработку небольших скважин. Добыча геотермальной энергии широко распространена в регионах, где горячие источники максимально приближены к верхним слоям грунта.
Биоэнергетика

Звание самого универсального альтернативного источника по праву принадлежит энергии биомассы — отходам как растительного, так и животного происхождения. Человечество научилось извлекать электричество и тепло, использовать в качестве топлива газообразную, жидкую и твердую биологическую массу от спирта до навоза.
Энергия осмотической диффузии

Один из недавно открытых, однако вполне себе перспективных источников возобновляемой энергии: осмотические электрические станции строят в устьях рек с целью извлечения энергии из энтропии жидкостей во время взаимодействия пресной и соленой воды. Дело в том, что когда солевая концентрация выравнивается, заявляет о себе избыточное давление — оно-то и приводит во вращение лопасти турбин. Так как направление новое, осмотическая станция сегодня одна на всю планету — находится в Норвегии.
Гравитационная энергетика

Как добывается электроэнергия в данном случае? Потенциальная энергия гравитационного поля Земли преобразуется в электричество. Сегодня разработка находится в стадии проектирования: гравитационная электростанция будет представлять из себя нечто, напоминающее подъемный кран со стрелами. Когда опускаются блоки, двигатели приводятся в действие. А когда в сети накапливается энергия, осуществляется подъем блоков.
Градиент-температурная (гидротермальная) энергия

Энергия вырабатывается за счет разности температур: способ пока что не самый распространенный, но уже привлекающей умеренной себестоимостью. Существующие градиент-температурные станции находятся на морских побережьях: как известно, Мировой океан поглощает порядка 70 % солярной энергии, достающейся Земле. Что все это значит?
Перепад температур между слоями холодной и нагретой воды представляет собой огромный и совершенно неисчерпаемый источник электроэнергии, оцениваемый в 20-40 тысяч ТВт (практически может быть использовано 4 ТВт).
… и еще 10 малоизвестных альтернативных источников энергии

Помимо всем известных ветряков и солнечных панелей, люди научились извлекать энергию, кажется, из всего сущего:
- Турникеты в метро и на ж/д станциях. Многочисленные пассажиры наступают на установку — вырабатывается энергия.
- Умная тротуарная плитка. Генерирует электричество из кинетической энергии гуляющих пешеходов.
- «Лежачие полицейские», освещающие улицы. Принцип тот же, только на рампу воздействует вес проезжающих машин.
- Энергия вулкана. Электричество помогает вырабатывать пар, выделяющийся при испарении соленой воды.
- Мяч-зарядник. Достаточно 30 минут поиграть Soccket в футбол, как он будет способен питать собой лампу в вашем доме в течение нескольких часов.
- Водоросли. Ученые выяснили, что 1 гектара площади водной поверхности, занятой водорослями, достаточно, чтобы получать 150 000 кубометров биогаза в год.
- Тепло человеческого тела. Такого источника вполне хватит, чтобы подзарядить фитнес-браслет или умные часы.
- Велосипед, подзаряжающий смартфоны и планшеты. Крутя педали Siva Cycle Atom, можно попутно подзарядить свои гаджеты.
- Сточные воды. Ученые уже выяснили, как создавать на основе жидких нечистот топливные элементы.
- Бумажная энергия. Гении из Sony установили, что производить энергию можно даже из мелко нарезанного гофрированного картона.
… и все это — только начало!
Плюсы и минусы альтернативных источников энергии
Среди основных преимуществ использования «зеленой энергетики»:
- Возобновляемые ресурсы. Если человечество полностью перейдет на альтернативную энергию, оно не столкнется с исчерпанием топлива.
- Экологическая безопасность. Нет выбросов в атмосферу и иного вреда окружающей среде.
- Доступная цена. В зависимости от климатических условий, особенностей ландшафта того или иного региона, всегда можно подобрать экономически выгодный вариант.
- Доступность. Источников альтернативной энергии немало, они широко распространены по планете.
- Снижение себестоимости добычи возобновляемой энергии в будущем. Сегодня инвестирование в альтернативную энергию уже называется одним из самых оправданных.
Но не нужно закрывать глаза и на очевидные недостатки:
- Сравнительно высокая цена необходимого оборудования. Строительство тех же ветровых и солярных электростанций — весьма дорогой проект.
- Зависимость от климатических и погодных условий, географических особенностей, времени суток. К примеру, добыча солнечной энергии — не слишком оправданная затея для регионов с коротким световым днем.
- Невысокие мощности станций. Исключением пока можно назвать лишь ГЭС, чьи показатели вполне сравнимы с АЭС.
Нужно также понимать, что даже «зеленая» энергетика все равно оказывает негативное воздействие на окружающую среду. Так, массовое использование биотоплива может привести к дефициту органических удобрений, а строительность плотин гидроэлектростанции разрушает биотопы рек. Будет оправданным отдельно выделить плюсы и минусы конкретных альтернативных источников.
Солнечная энергия

Плюсы:
- генерация собственного электричества от собственной батареи;
- снижение зависимости от электрической сети;
- увеличение стоимости вашей недвижимости при условии наличия солярных батарей;
- снижение цен солнечных панелей год от года;
- можно использовать практически в любой точке мира — например, в России лучше всего подходят самые солнечные города Хабаровск и Улан-Удэ.
Минусы:
- солярные батареи можно установить не на каждую крышу — к примеру, кедровая черепица и шифер не подходят;
- солнечные панели малоэффективны в условиях короткого светового дня;
- данная энергетика медленно окупается: снижение счетов за электричество не сразу покроет затраты на оборудование.
Гидроэнергетика
Плюсы:
- надежный и стабильный источник электричества — в резервуарах всегда хранятся «про запас» большие объемы воды;
- из-за этого факта ГЭС способны генерировать больше энергии по требованию — на случай, когда другие электростанции выйдут из строя.
Минусы:
- постройка гидроэлектростанции очень затратна — плотина, турбины, водохранилище;
- вред речной системе — от проблем с качеством воды до гибели местной флоры и фауны.
Ветроэнергетика
Плюсы:
- по эффективности не уступает солнечной энергетике;
- если сравнивать с пионерским 1980, стоимость ветрогенераторов уменьшилась на 80 %.
Минусы:
- ветер сложно назвать надежным источником энергии: так, при отсутствии мощных аккумуляторов в безветренную погоду можно и вовсе остаться без электричества;
- установка ветряков рентабельна лишь в местностях, где постоянно дуют сильные ветра.
Энергия приливов и отливов
Плюсы:
- предсказуемость природного явления;
- долгий срок службы приливных электростанций — вплоть до 100 лет!
Минусы:
- строительство приливных заграждений влияет и на соленость воды, и на прибрежный уровень океана;
- производство энергии доступно не более 10 часов в сутки.
Волновая энергетика

Плюсы:
- волны предсказуемы, отчего всегда ясно, сколько энергии будет произведено;
- по эффективности сравнимо с ветроэнергетикой;
- привлекательное инвестирование с минимальными эксплуатационными расходами.
Минусы:
- опасность для морской, океанской флоры и фауны;
- использование только в городах, соседствующих с океанами.
Биоэнергетика
Плюсы:
- символическая себестоимость;
- источники не просто возобновимы, а безграничны.
Минусы:
- нельзя назвать полностью экологичной, так как выбросы углекислого газа присутствуют;
- сравнительно низкая энергоэффективность.
Гидротермальная энергетика

Плюсы:
- низкие затраты на строительство и эксплуатацию;
- высокая эффективность.
Минусы:
- слабое развитие необходимых технологий;
- дефицит мест, годящихся для постройки станций.
Геотермальная энергетика
Плюсы:
- самое незначительное воздействие на окружающую среду;
- самое инновационное направление из названных.
Минусы:
- большие стартовые затраты: установка среднего масштаба геотермальных насосов обходится в $10-20 тысяч;
- необходима обширная распределительная сеть.
Альтернативная энергетика в странах мира: успехи развития

Переход на возобновляемые источники энергии стал своеобразным трендом среди современных развитых государств. Так, согласно Парижскому соглашению, к 2030 целый ряд стран достигнет нулевого процента выброса углерода в атмосферу. На данный момент ситуация развивается следующим образом:
- Австрия. В государстве полностью откажутся от традиционных источников энергии к 2030.
- Великобритания. Стало известно, что 2020 стал самым экологичным для королевства со времен начала промышленной революции! Так, Англия 67 суток смогла обходиться без угля, а полностью отказаться от невозобновляемых источников электроэнергии планирует уже к 2025.
- Евросоюз. ЕС развивает грандиозный проект Green Deal, главная цель которого — сформировать на территории Старого Света углеродно-нейтральное пространство уже к 2030. Для этого планируется сократить объемы выбросов парниковых газов на 40 % и увеличить долю возобновляемых источников энергии до 30 %. Чтобы достичь этого, требуется ежегодные вложения на сумму от 260 млрд евро.
- Индия. С 2021 государство развивает возобновляемую энергетику за счет популяризации солнечных батарей и ветрогенераторов.
- Испания. В стране активно развивается солярная энергетика — в два раза скорее, чем в Германии.
- Китай. Всего 10 лет потребовалось этой стране, чтобы стать признанным лидером в поставках оборудования для альтернативной энергетики! КНР — крупнейших производитель солярных батарей: 7 из 10 компаний-изготовителей зарегистрированы тут. Китайское правительство объявило, что республика станет полностью углеродно-нейтральной к 2060.
- Россия. Как показывают исследования, страна может получать из всей необходимой для ее нужд энергии: 10 % — от ветрогенераторов, 15 % — от солнечных батарей. В РФ не развита альтернативная энергетика ввиду доступности таких невозобновляемых источников, как нефть и газ. Тем не менее, первые шаги уже предпринимаются: запуск Центра альтернативной энергетики в Химках (2017), ветропарк в Мурманске (2019-2021), который планирует выйти на мощность в 200 МВт.
- Саудовская Аравия. К 2030 году здесь будут получать 50 % электрической энергии из возобновляемых источников.
- США. Джо Байден вернул Штаты в Парижское соглашение и объявил, что государство к 2050 будет использовать 100 % экологичную энергию. Этот же срок объявляют для себя Новая Зеландия, Южная Корея и Япония.
- Шотландия. В 2020 году 97 % электричества здесь добыли из «зеленых» источников энергии — им удалось обеспечить 7 млн домохозяйств. Страна объявляет, что станет 100 % углеродно-нейтральной к 2030.
Как свидетельствует Bloomberg, среди мировых лидеров по инвестированию в альтернативную энергетику выделяются: КНР ($83,6 млрд). США ($49,3 млрд), Япония ($19,3 млрд), Великобритания ($16,2 млрд) и Нидерланды ($14,3 млрд). Перечисленные страны развивают не только солнечную и ветровую энергетику, но и заинтересованы в таких источниках, как биотопливо, биоэнергия, использование отходов, малая гидроэнергетика.
Важно выделить и успехи отдельных городов мира в переходе на альтернативную энергию. Так, согласно сведениям CDR, 100 из 570 мегаполисов уже получают 70 % электричества из возобновляемых источников:
- Базель (Швейцария). Первый город списка, кто полностью живет на альтернативной энергетике: 90 % — ГЭС, 10 % — ветрогенераторы.
- Берлин (Германия). В мегаполисе осуществляется эко-план Masterplan Solarcity, согласно которому он станет климатически нейтральным к 2050 — главным образом, за счет солярной энергетики.
- Берлингтон (США). Город на 100 % экологичен — энергию дарит Солнце, ветер, вода и биомасса.
- Рейкьявик (Ирландия). Вся электроэнергия столицы получена от ГЭС и геотермальных источников. К 2040 весь местный транспорт будет работать на эко-топливе.
В плане «зеленой» энергетики самыми экологичными считаются города: Окленд, Найроби, Осло, Сиэтл, Ванкувер, Рейкьявик, Порту, Базель, Богота.
Как крупнейшие компании мира развивают альтернативную энергетику?

Все больше и больше корпораций становятся экологически осознанными — они не только объявляют себя ответственными за состояние окружающей среды, но и подают пример клиентам и последователям:
- Apple. Компания не раз объявляла о своих амбициозных планах стать 100 % углеродно-нейтральной. «Эппл» инвестирует в «солнечные фермы», переводит свои офисы, точки продаж и центры обработки данных на возобновляемую энергетику.
- BASF. Химический концерн активно вкладывается в возведение ветропарков и развитие иных возобновляемых источников энергии.
- Facebook. Серверы соцсети будут питаться от солнечной энергии.
- General Motors. Компания также переводит свои серверные центры на питание от солярных батарей.
- IKEA. Корпорация запланировала сделать генераторы альтернативной энергии доступными для широких масс населения: так, покупателям из 14 государств в гипермаркетах ИКЕЯ предлагается 920 000 солнечных батарей и 530 ветрогенераторов. А дочернее предприятие шведского гиганта Ingka ежегодно вкладывается в проекты по строительству солнечных станций и ветропарков. Сумма инвестиций уже превысила $2,8 млрд.
- Intel. Огромная компания питается от силы Солнца, воды, ветра и биомассы. Известно, что подразделения «Интел» в Соединенных Штатах и Евросоюзе используют 100 % «зеленую» электроэнергию.
- Microsoft. Согласно отчетам, разработка ПО, производство и деятельность центров обработки данных происходит за счет 1,3 млрд. кВт·ч альтернативной энергии. Также «Майкрософт» заверяет общественность, что к 2030 уменьшит выбросы парниковых газов на 75 %.
Гиганты успели осознать, что переход на зеленую энергетику не только помогает в формировании положительного имиджа, но и позволяет ощутимо сократить затраты на электричество.