Наиболее доступным и дешевым источником электрической энергии, особенно в отдаленных горных условиях, является гидроэнергетический потенциал. Традиционным способом его освоения до последнего времени было строительство крупных станций, которое требовало больших капиталовложений и длительного срока строительства[221]. Нетрадиционным решением этой проблемы является строительство малых и сверхмалых ГЭС на реках и ручьях. Их массовое строительство позволит улучшить условия жизни, увеличит отдачу местных ресурсов и сельскохозяйственных угодий, повысит отдачу капиталовложений в энергетику, учитывая, что срок строительства малых и сверхмалых ГЭС колеблется от 1 месяца до 1 года, в зависимости от конкретных гидрологических условий и мощности. Большой интерес представляет также использования энергоресурсов волн на море и приливов.

Таблица 2.2. Сравнительная оценка разных источников энергии

Источник: составлено автором.

Возможности ветроэнергетики человечеству известны давно. Это, в первую очередь, машины прямого преобразования энергии ветра в механическую энергию (ветряные мельницы и водяные насосы). К главным факторам, определяющим возможность и экономическую эффективность использования ветра, относятся: метеорологические условия, расположение ВЭУ и ее конструкция, использование ВЭУ в автономной системе или же в системе централизованного электроснабжения. Необходимо учитывать, что ВЭУ работает по неуправляемому графику, зависящему от метеорологических условий. Несмотря на широкое распространение электрических ветрогенераторов в мире, для северных стран, в том числе и для России, значительный интерес представляют тепловые ветроустановки с прямым преобразованием энергии ветра в тепловую энергию, используемую для обогрева помещений, а также в виде тепловых насосов, которые могут использоваться для получения холода.

Таблица 2.3. Способы использования возобновляемых источников энергии

Источник: составлено автором.

Солнечная энергия может быть преобразована в тепловую, механическую и электрическую энергию, использована в химических и биологических процессах[222], Солнечные установки находят применение в системах отопления и охлаждения жилых и общественных зданий, технологических процессах, протекающих при низких, средних и высоких температурах. Они используются для получения горячей воды, для сушки материалов и сельскохозяйственных продуктов и т. п. Благодаря солнечной энергии осуществляется процесс фотосинтеза и рост растений, происходят различные фотохимические процессы. Только энергия, поступающая на поверхность земли в результате солнечного излучения, в несколько десятков тысяч раз превосходит годовое потребление энергии всем человечеством. Несмотря на низкий КПД солнечных установок, реально не более 18 %, энергии, собираемой с 5 м2, достаточно для душевого удовлетворения потребностей 80 % населения земли проживающего в пределах 40° северной и южной широт. Энергия солнечного излучения с 1 м2 в этой зоне в среднем за год, соответствует работе пары волов (1000 кВтч в год), которым необходимо для этого необходимо 25 000 кг корма.

Эффективность фотосинтеза в естественных условиях чрезвычайно низкая – около 1 %. Тем не менее, ежегодный мировой прирост биомассы по энергоемкости в 10 раз превышает годовое потребление энергии в мире. Основными источниками биомассы являются леса и сельское хозяйство. За год леса дают 7,51010 т биомассы, а отходы сельскохозяйственного производства 4,2•109 т. Выращивание быстрорастущих растений – сахарного тростника, кенафа, подсолнечника, сорго, маниоки, сине-зеленых водорослей; переработка биомассы с помощью солнечной энергии; биофотолиз воды для производства водорода; биоконверсия органических материалов в метан; пиролиз и химическое восстановление органических материалов с получением твердых, жидких и газообразных топлив – это технологии, с помощью которых можно получить экологически чистое топливо. К примеру, в Бразилии производят этиловый спирт, который используется как моторное топливо, из сахарного тростника и маниоки, имеющих урожайность соответственно 50–60 и 15–40 т с га. Выход этилового спирта составляет 70 л из 1 т сахарного тростника и 170 л из 1 т маниоки.

В последнее время водород все чаще рассматривается как энергоноситель наступившего века, а водородной энергетике предвосхищают место классической углеводородной энергетике, основанной на ископаемых топливах таких как: уголь, природный газ, нефть и продуктах их переработки[223]. В этой связи необходимо учитывать позицию ЕС, озвученную еврокомиссаром по энергетике Кадри Симсон: «Поскольку 75 % выбросов парниковых газов ЕС приходится на энергетику, нам нужен сдвиг парадигмы для достижения наших целей на 2030 и 2050 годы…… Водород будет играть ключевую роль в этом, поскольку падение цен на возобновляемые источники энергии и непрерывные инновации делают его жизнеспособным решением для климатически нейтральной экономики».

Важным преимуществом водорода является безопасность для окружающей среды. При сжигании водорода образуется вода, не выделяются: угарный газ, диоксид углерода, дающий тепличный эффект, сернистый газ с его кислотными дождями, зола и смолы. Водород может использоваться в различных преобразователях энергии от двигателей внутреннего сгорания для получения механической энергии до электрохимических генераторов тока – топливных элементов для получения электрической энергии.

Однако переход на водородную энергетику при всех внешне положительных качествах, как энергоносителя, требует больших капиталовложений в системы хранения, транспорта, распределения и использования, также имеет ряд экологических опасностей, которые необходимо понимать и учитывать при принятии решений по его применению и создании новых технологий его использования, как энергоносителя, но о которых мало говорят и пишут. Заявления некомпетентных политиков и специалистов о том, что переходе на водород вместо природного газа можно использовать существующую газовую инфраструктуру не соответствует действительности. Необходима будет ее глубокая реконструкция или полная замена, так как по физическим и химическим свойствам природный газ коренным образом отличается от водорода. Единственное, что в них общее: они существуют при комнатной температуре в виде газа[224].

Так как водород горит при температуре более 1900°С в результате чего получаются оксиды азота (диоксид азота; двуокись азота), которые являются ядовитым газом для человека. И если природный газ при температуре горения в основном производит углекислый газ, которому сегодня мировым сообществом объявлена война, то что предпринять в случае, если повсеместно место природного газа займет водород, в том числе и как моторное топливо. Об этом нужно думать сейчас, а не умалчивать эту проблему. К тому же оксиды азота активно участвуют в формировании смога и кислотных дождей[225].

Для оценки эффективности различных источников энергии используется показатель «Энергетической окупаемости» EROEI (energy returned on energy invested), или EROI (energy return on investment). EROEI, или EROI в экономической и экологической энергетике – отношение количества пригодной к использованию энергии, полученной из определенного источника, к количеству энергии, затраченной на получение этого энергетического ресурса. (Википедия) То есть EROI это – Энергия поставленная потребителю / Энергия необходимая для получения и поставки.

Высокое значение EROI позволяют поставлять потребителям большую часть энергии, например, топливо с EROI 100:1, 1 % будет обеспечивать добычу, а остальные 99 % использоваться на пользу общества. Высокие значения EROI (от 100 до 50:1), способствуют росту экономики, в связи с тем, что производимая энергия