ПЕРСПЕКТИВЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

ПЕРСПЕКТИВЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

С.А. Грязнов, канд. пед. наук, доцент Самарский юридический институт ФСИН России

DOI:10.24412/2411-0450-2021-9-1-71-73

Аннотация. Человечеству все сложнее полагаться на ископаемое топливо для получения электроэнергии, поэтому изменения, связанные с источниками энергии, происходят с беспрецедентной скоростью. Необходимо в кратчайшие сроки преобразовать крупнейший в мире сектор экономики - энергетику - в более устойчивый, безопасный и доступный для всех. Данная статья посвящена современным источникам энергии, в частности, инновациям в области гидроэнергетики.

Ключевые слова: энергетика, источники энергии, экологически чистая энергетика, гидроэнергетика, технологии, экологическое строительство.

Сегодня ископаемые виды топлива, такие как уголь, нефть и природный газ, обеспечивают 80% мировой энергии для обогрева домов, зарядки устройств и транспортировки электроэнергии [1]. Они также являются основным источником выбросов парниковых газов. Сокращение использования ископаемого топлива принесет значительные выгоды человечеству, например, улучшение здоровья и сокращение количества стихийных бедствий. Однако пока ведутся споры о том, что может наиболее эффективно заменить ископаемое топливо.

Ветер и солнце - популярные источники энергии, но солнце не всегда светит, и ветер не всегда дует. Батареи для хранения такой энергии еще не являются дешевыми и достаточно мощными, чтобы заполнить требуемые пробелы. Ядерная энергия напрямую не производит парниковых газов, но у нынешнего поколения реакторов есть другие проблемы. Такие решения, как хранение углекислого газа под землей или превращение его в чистое топливо, являются многообещающими, но они также нуждаются в серьезных доработках. Таким образом, пока ни одно из возможных решений по замене ископаемого топлива на другой вид энергии не обходится без существенных сложностей.

Для большинства людей именно ветряные турбины и солнечные панели олицетворяют дальнейшее развитие возобновляемых источников энергии. По данным

Международного энергетического

агентства, в 2021 году возобновляемые источники составляют 30% мировой энергетики, и большая часть этого обеспечена проектами солнечной и ветровой энергии, которые продолжают развиваться [2]. К примеру, технологические гиганты, такие как Apple, Google и Amazon, инвестируют в солнечную энергию.

Эксперты сходятся во мнении, что развитие электрификации в ближайшие десятилетия должно ускорить переход к возобновляемым источникам энергии. Согласно некоторым прогнозам, электрификация европейской промышленности, зданий и транспорта на основе возобновляемых источников энергии позволит континенту сократить выбросы углекислого газа, связанные с энергетикой, на 90% к 2050 году.

Тихая революция в области возобновляемых источников энергии - это растущая доступность и популярность так называемой распределенной генерации электроэнергии. Это означает местное производство электроэнергии либо в розничном, либо в коммерческом секторе: от солнечных панелей в частных домах до заводов, использующих комбинированные системы тепла и электроэнергии. Расширение распределенной генерации дает множество преимуществ: от снижения зависимости от централизованных источников энергии до повышения надежности сети и создания жизнеспособных малых возобновляемых источников энергии. В сочетании с интел-

лектуальными сетями, которые регулируются компьютерами для точной настройки передачи, распределенная генерация становится еще более эффективной [3].

Потенциал накопления энергии для ускорения перехода к возобновляемым источникам энергии широко обсуждается в научных кругах и, похоже, станет ключевым в ближайшие годы. Существует несколько технологий хранения энергии, их нужно объединить в систему. Некоторые из решений, которые будут расширяться в ближайшие годы, включают гидроаккумуляторы, батареи, топливо Power-to-X и сезонное хранение тепловой энергии. Эти же технологии также будут полезны для стран с крупной атомной энергетикой. В целом, накопление энергии позволяет поддерживать эффективный поток энергии, несмотря на непостоянный характер ветровых или солнечных источников.

Однако самый надежный возобновляемый источник энергии в мире - это не ветер или солнечный свет, а вода. Установленная мощность гидроэнергетики в 2019 году достигла 1308 ГВт - она выработала рекордное количество электроэнергии -4306 ТВт.ч. [4]. Коммунальные предприятия во всем мире полагаются на гидроэнергетику для выработки электроэнергии, потому что она относительно дешевая, ее легко хранить и отправлять, а также производить без сжигания топлива, что означает, что она не будет выделять углекислый газ или загрязняющие вещества, как электростанции, сжигающие ископаемое топливо, такое как уголь или природный газ.

Однако, как и в случае с другими источниками энергии, гидроэнергетика также связана с экологическими издержками. Помимо глубокого воздействия на экосистему строительства плотин и отвода огромных водных путей, гидроэнергетика может нанести ущерб местным водным видам и их экосистемам. Большинство водосборных бассейнов по всему миру, некоторые из которых работают на гидроэлектростанциях более века, сильно дегра-дированы, имеют загрязненные водные пути и устаревшие технологии. Традиционные водоемы часто представляют собой

стоячие водоемы; из-за этого они часто являются участками вредоносного цветения водорослей, которые токсичны для людей, рыб, моллюсков, морских млекопитающих и птиц. Крупные гидроэлектростанции не только серьезно изменяют водоток, но препятствуют миграционному пути рыб.

Можно ли получать чистую возобновляемую энергию из рек, восстанавливая при этом дикую природу и среду обитания в более широком смысле? Инженеры пытались изменить будущее гидроэнергетики с помощью безопасных для рыбы турбин. Калифорнийская компания Natel Energy в партнерстве с инвестиционной фирмой Breakthrough Energy Ventures создала инновационную турбину, которая улучшает выживаемость рыб. Помимо спасения рыбы, турбина Natel направлена на создание устойчивой к климатическим условиям гидроэнергетики, способной противостоять непредсказуемости осадков.

Задача, которую необходимо решить, заключается правильном использовании атрибутов гидроэнергетики как возобновляемого источника энергии - надежности и управляемости - при одновременном снижении затрат воздействия на окружающую среду. Традиционные гидроэлектростанции работают, используя силу и давление воды, текущей из верхней точки в нижнюю по желобам в плотине. Рядом с нижней частью желоба находится турбина - вода вращает турбину, которая создает энергию, передающуюся на предприятия и дома. Но это также является основным проходом для мигрирующих рыб, таких как лосось или угорь, которые могут попасть в тонкие острые лезвия механизма.

В турбине Natel, напротив, используются изогнутые толстые лопасти. Благодаря своей конструкции турбина может удвоить допустимую скорость удара, что позволяет ей иметь относительно небольшой и недорогой размер, который также обеспечивает безопасный проход мигрирующей рыбы. Конфигурация вертушки (вместо спиц, выходящих прямо из ступицы турбины) означает, что лопасти турбины наносят скользящий удар вместо удара ножа. С инженерной точки зрения толстое лезвие

создает зону давления, которая помогает сбрасывать материал с его пути, - это почти как подушка безопасности для рыбы, потому что сила удара минимальна. Такая конструкция также устраняет необходимость в «стеллаже для мусора» - тонком экране, который традиционно используется для улавливания мусора на входе в турбину и часто устанавливается, чтобы не допустить попадания мелкой рыбы в оборудование [5].

Изменение климата - это изменение воды. Существует возможность переосмыслить гидроэнергетические объекты с помощью технологий гражданского и экологического строительства, использования

безопасных для рыбы турбин, машинного обучения и спутниковых изображений. При рациональном использовании гидроэнергетика может работать как источник зеленого топлива с рядом побочных преимуществ, включая борьбу с наводнениями, ирригацию, смягчение последствий засухи и водоснабжение.

По мере того, как компании во всем мире стремятся перейти на энергосистему с низким или нулевым выбросом углерода, улучшенные турбины могут помочь в достижении высокой надежности и накопления энергии, повышая устойчивость к изменению климата, сохраняя при этом рыбу, плывущую вверх по течению.

Библиографический список

1. Скотт Фостер С, Эльзинга Д. Роль ископаемых видов топлива в устойчивой энергетической системе. - [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.un.org/ru/chronicle/article/22076

2. Кутузова М. Угольная вендетта. - [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://nangs.org/news/markets/ugolynaya-vendetta

3. Трачук А.В., Линдер Н.В. Технологии распределенной генерации: эмпирические оценки факторов применения // Стратегические решения и риск-менеджмент. - 2018. -№1. - С. 32-48. - [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://doi.org/10.17747/2078-8886-2018-1-32-48

4. Сидорович В. Итоги развития мировой гидроэнергетики в 2019 году. - [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://renen.ru/itogi-razvitiya-mirovoj-gidroenergetiki-v-2019-godu/

5. Andrew Fothrop Natel Energy Hydroelectric turbine receives support from Breakthrough Energy Ventures. - [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.nsenergybusiness.com/news/natel-energy-hydropower-turbine-funding/#

PROSPECTS OF THE ENERGY INDUSTRY

S.A. Gryaznov, Candidate of Pedagogical Sciences, Associate Professor Samara Law Institute of the Federal Penitentiary Service of Russia

Abstract. It is increasingly difficult for humanity to rely on fossil fuels to generate electricity, so changes related to energy sources are occurring at an unprecedented rate. It is necessary to transform the world's largest economic sector - energy - into a more sustainable, safe and accessible for everyone as soon as possible. This article is devoted to modern energy sources, in particular, innovations in the field of hydropower.

Keywords: energy, energy sources, clean energy, hydropower, technologies, ecological construction.