Виды нетрадиционной энергетики: Виды альтернативной энергетики. Справка — РИА Новости, 13.11.2009

Альтернативные источники энергии: виды и использование

В течение всего периода развития цивилизации происходила борьба за обретение новых, более эффективных форм энергии. За тысячи лет был пройден путь от овладения огня до применения управляемой ядерной реакции в атомных электростанциях. Поэтому в истории человечества принято выделять несколько энергетических революций, которые заключались в переходе от одного доминирующего первичного источника энергии к другому. Результаты этих изменений затрагивали не только сферу энергетики и экономики, но и меняли социальный и культурный облик цивилизации.

В настоящее время Мировая энергетика находится на перепутье. С увеличением народонаселения Земли экономика требует все больше энергии, а запасы ископаемого топлива, на котором основана традиционная энергетика, не безграничны. Рост стоимости ископаемого топлива усугубляется и тем, что достигшее колоссальных размеров использование углеводородов наносит ощутимый вред окружающей среде, что отражается на качестве жизни населения. А это означает, что в будущем потребности в энергии, а значит и в новых способах её получения, будут только увеличиваться. На смену эре углеводородов (нефти и газа), придет эра использования альтернативной, чистой энергии.

Основные причины, указывающие на важность скорейшего перехода к АИЭ:

Глобально-экологический: сегодня общеизвестен и доказан факт пагубного влияния на окружающую среду традиционных энергодобывающих технологий (в т.ч. ядерных и термоядерных), их применение неизбежно ведет к катастрофическому изменению климата уже в первых десятилетиях XXI веке.

Политический: та страна, которая первой в полной мере освоит альтернативную энергетику, способна претендовать на мировое первенство и фактически диктовать цены на топливные ресурсы.

Экономический: переход на альтернативные технологии в энергетике позволит сохранить топливные ресурсы страны для переработки в химической и других отраслях промышленности. Кроме того, стоимость энергии, производимой многими альтернативными источниками, уже сегодня ниже стоимости энергии из традиционных источников, да и сроки окупаемости строительства альтернативных электростанций существенно короче. Цены на альтернативную энергию снижаются, а на традиционную — постоянно растут.

Социальный: численность и плотность населения постоянно растут. При этом трудно найти районы строительства АЭС, ГРЭС, где производство энергии было бы рентабельно и безопасно для окружающей среды. Общеизвестны факты роста онкологических и других тяжелых заболеваний в районах расположения АЭС, крупных ГРЭС, предприятий топливно-энергетического комплекса, хорошо известен вред, наносимый гигантскими равнинными ГЭС, – всё это увеличивает социальную напряженность.

Эволюционно-исторический: в связи с ограниченностью топливных ресурсов на Земле, а также экспоненциальным нарастанием катастрофических изменений в атмосфере и биосфере планеты существующая традиционная энергетика представляется тупиковой; для эволюционного развития общества необходимо немедленно начать постепенный переход на альтернативные источники энергии.

Именно с нетрадиционными возобновляемыми источниками энергии (ВИЭ) связывают будущее энергетики. Усилиями мировой науки было обнаружено множество таких источников, большинство из них уже используется более или менее широко. В настоящее время общий вклад ВИЭ в мировой энергобаланс пока невелик, около 20 % конечного потребления энергии. При этом на долю биотоплива и гидроэнергии, используемых традиционными способами, приходится основная часть – около 17 %, на долю нетрадиционных ВИЭ всего около 3 %.

Наиболее известны  и частично применяются следующие виды энергии:

— энергия Солнца;
— энергия ветра;
— биоэнергетика;
— энергия приливов и волн;
— тепловая энергия Земли.
— энергия атмосферного электричества и грозовая энергетика.

Из всех существующих видов альтернативной энергетики самыми востребованными являются солнечная, ветро- и гидроэнергетика.

Энергия солнца

Всевозможные гелиоустановки используют солнечное излучение как альтернативный источник энергии. Излучение Солнца можно использовать как для нужд теплоснабжения, так и для получения электричества.

Существуют разные способы преобразования солнечного излучения в тепловую и электроэнергию и, соответственно, различные типы солнечных электростанций. Наиболее распространены станции, использующие фотоэлектрические преобразователи (фотоэлементы), объединенные в солнечные батареи.

Солнечные электростанции активно используются более чем в 80 странах мира. Большинство крупнейших фотоэлектрических установок мира находятся в США.

К преимуществам солнечной энергии можно отнести возобновляемость данного источника энергии, бесшумность, отсутствие вредных выбросов в атмосферу при переработке солнечного излучения в другие виды энергии.

Недостатками в использовании солнечной энергии являются дороговизна оборудования, зависимость интенсивности солнечного излучения от суточного и сезонного ритма, а также, необходимость больших площадей для строительства солнечных электростанций. Также серьёзной экологической проблемой является использование при изготовлении фотоэлектрических элементов для гелиосистем ядовитых и токсичных веществ, что создаёт проблему их утилизации.

Энергия ветра

Одним из перспективнейших источников энергии является ветер. Принцип работы ветрогенератора элементарен. Сила ветра, используется для того, чтобы привести в движение ветряное колесо. Это вращение в свою очередь передаётся ротору электрического генератора.

Ветроэнергетические установки (ветряные электростанции) широко используются в США, Китае, Индии, а также в некоторых западноевропейских странах (например в Дании, где 25% всей электроэнергии добывают именно таким способом). Ветроэнергетика является весьма перспективным источником альтернативной энергии, в настоящее время многие страны значительно расширяют использование электростанций данного типа.

Преимуществом ветряного генератора является, прежде всего, то, что в ветряных местах, ветер можно считать неисчерпаемым источником энергии. Кроме того, ветрогенераторы, производя энергию, не загрязняют атмосферу вредными выбросами.

К недостаткам устройств по производству ветряной энергии можно отнести непостоянство силы ветра и малую мощность единичного ветрогенератора. Также ветрогенераторы известны тем, что производят много шума (вследствие чего их стараются строить вдали от мест проживания людей), мешают перелетам птиц  и насекомых, а также создают помехи в прохождении радиоволн  и работе военных.

Биоэнергетика

Биоэнергетика позволяет из биотоплива разного вида получать энергию и тепло. Биоэнергетика сейчас находится в стадии активного развития. Крупные промышленные и сельскохозяйственные предприятия активно переходят на биотопливо, что дает им получать электроэнергию и тепло из органического мусора.

К альтернативным источникам энергии относятся не все виды биотоплива: традиционные дрова тоже являются биотопливом, но не являются альтернативным источником энергии. Альтернативное биотопливо бывает твердым (отходы деревообработки и сельского хозяйства), жидким (биодизель и биомазут, а также метанол, этанол, бутанол) и газообразное (водород, метан, биогаз).

Основными преимуществами является утилизация органического мусора, снижение уровня загрязнения окружающей среды. Биотопливо изготавливается из различного сырья, такого как навоз, отходы сельскохозяйственных культур и растений, выращенных специально для топлива. Это возобновляемые ресурсы, которые, вероятно, не закончатся в ближайшее время. Биотопливо снижает выбросы парниковых газов. Кроме того, при выращивании культур для биотоплива они частично поглощают оксид углерода, что делает систему использования биотоплива ещё более устойчивой.

Биотопливо довольно легко транспортировать, оно обладает стабильностью и довольно большой «энергоплотностью», его можно использовать с незначительными модификациями существующих технологий и инфраструктуры.

К недостаткам применения биотоплива относятся:

— ограничения региональной пригодности (в некоторых местностях просто невозможно выращивать биотопливные культуры, например, в местности с холодным или засушливым климатом).

— водопользование – чем меньше воды используется для выращивания сельскохозяйственной культуры, тем лучше, так как вода является ограниченным ресурсом.

— продовольственная безопасность (слишком активное выращивание биотоплива может привести к голоду). Проблема с выращиванием сельскохозяйственных культур для топлива заключается в том, что они займут землю, которую можно было бы использовать для выращивания продуктов питания.

— разрушение среды обитания животных и риск изменения окружающей среды, вследствие применения удобрений и пестицидов при выращивании биотопливных культур (чаще всего это монокультуры для удобства выращивания).

Энергия приливов и волн

Мировой океан аккумулирует энергию в разных видах: энергию биомассы, энергию приливов и отливов, энергию океанических течений, тепловую энергию и др. Проблема заключается в том, чтобы найти экономически и экологически приемлемые способы ее использования. По прогнозным оценкам доступная часть энергии Мирового океана во много раз превышает уровень потребления всех энергетических ресурсов в мире.

По оценкам Ocean Energy Systems, к 2050 г. с помощью подобных технологий можно будет вырабатывать 300 ГВт – это столько же, сколько бы производили 250 ядерных реакторов. А UK Carbon Trust прогнозирует, что к тому времени уже возникнет всемирный рынок приливной энергии стоимостью 126 млрд фунтов стерлингов.

В Японии протестировали устройство, которое генерирует электроэнергию из океанических течений. Испытание установки было проведено на юго-западе префектуры Кагошима. Течения у Кагошимы постоянны по силе и направлению. Турбина экспериментального генератора была установлена на уровне 20-50 м под поверхностью воды. Генератор развил мощность производства электроэнергии всего 30 кВт. Конечно, это немного, но главное – изобретение работает. Ученые полагают, что такой метод генерации электричества может быть более стабильным, чем солнечная энергетика. Организация по разработке новых энергетических и промышленных технологий NEDO надеется внедрить эту технологию в промышленное использование к 2020 г.

В США извлекают энергию из волн.

Исследователи Технологического института Джорджии разработали устройство, преобразующее в электричество энергию волн океана очень широкого диапазона частот. Энергия волн океана — самая слаборазвитая отрасль чистой энергетики. Хотя океан потенциально способен обеспечить энергией весь мир, пока что не существует экономически выгодного способа ее извлечения. Основная проблема в том, что океанские волны непостоянны и колеблются с низкой частотой, тогда как большинство генерирующих устройств лучше всего работают с постоянной амплитудой и высокой частотой.

В прошлом году в проливе Пентленд-Ферт на северном побережье Шотландии началась первая фаза строительства крупнейшей в мире приливной электростанции MeyGen, итоговая мощность которой может достичь 398 МВт. Станция способна обеспечить электричеством 175 тыс. домохозяйств. Возобновляемая энергия приливов стала одним из важнейших направлений новой энергетики, развиваемой в Шотландии. Шотландские приливы, одни из самых мощных в Европе, помогут развить эту многообещающую технологию и сократить выбросы углекислого газа. Шотландия планирует полностью (на 100%) перейти на возобновляемую электроэнергию уже в 2030 г. Достигнутый в 2016 г. уровень составил около 60%.

Аналогичные технологии применяются уже и в Северной Америке – на побережье Новой Шотландии. Эта провинция на северо-востоке Канады действительно напоминает Шотландию — и не в последнюю очередь благодаря высоким приливам.

В ноябре прошлого года там, в заливе Фанди начал работу первый в Северной Америке приливной электрогенератор. Он занимает пять этажей и весит тысячу тонн, его мощность – 2 МВт, что достаточно для питания 500 домов.

В области разработки новейших решений для использования энергии приливов лидирует Великобритания. Этому способствует идеальная схема приливов и благоприятная регулятивная среда. Канада, Китай и Южная Корея также демонстрируют устойчивый прогресс. США также являются одним из основных центров инноваций в данной сфере.

Основные плюсы – высокая экологичность и низкая себестоимость получения энергии.

К главным минусам приливных электростанций относятся высокая стоимость их строительства и суточные изменения мощности, из-за которых электростанции этого типа целесообразно использовать только в составе энергосистем, использующих также и другие источники энергии.

Тепловая энергия Земли

Огромное количество тепловой энергии хранится в глубинах Земли. Это обусловлено тем, что температура ядра Земли чрезвычайно высока. В некоторых местах земного шара происходит прямой выход высокотемпературной магмы на поверхность Земли: вулканические области, горячие источники воды или пара. Энергию этих геотермальных источников и предлагают использовать в качестве альтернативного источника сторонники геотермальной энергетики. Используют геотермальные источники по-разному. Одни источники служат для теплоснабжения, другие – для получения электричества из тепловой энергии.

Для разработки этого источника энергии используются геотермальные электростанции, использующие энергию высокотемпературных грунтовых вод, а также вулканов. На данный момент более распространенной является гидротермальная энергетика, использующая энергию горячих подземных источников. Гидротермальная энергетика, основанная на использовании «сухого» тепла земных недр, на данный момент развита слабо; основной проблемой считается низкая рентабельность данного способа получения энергии.

К преимуществам геотермальных источников энергии можно отнести неисчерпаемость и независимость от времени суток и времени года.

К негативным сторонам можно отнести тот факт, что термальные воды сильно минерализованы, а зачастую ещё и насыщены токсичными соединениями. Это делает невозможным сброс отработанных термальных вод в поверхностные водоёмы. Поэтому отработанную воду необходимо закачивать обратно в подземный водоносный горизонт. Кроме того, некоторые учёные-сейсмологи выступают против любого вмешательства в глубокие слои Земли, утверждая, что это может спровоцировать землетрясения.

Атмосферное электричество и грозовая энергетика

Атмосферное электричество может стать еще одним существенным источником экологически чистой энергии. В нижних слоях атмосферы Земли идут интенсивные процессы испарения, переноса тепла и влаги, образования облаков, сопровождающиеся явлениями электризации. В результате, у поверхности Земли напряженность электростатического поля достигает 100…150 В/м летом и до 300 В/м зимой, значительно изменяясь от погодных условий. В атмосфере постоянно висит положительный объемный заряд величиной около 0,57 млн. кулонов. Энергетический ресурс заряженной атмосферы оценивается величиной около 107 ГВт, что не менее чем в 250 раз превышает потребности человеческой цивилизации в энергии.

Вопросы формирования электрической энергии в атмосфере и использования электричества, сформированного естественным путем, тревожили умы многих ученых на протяжении столетий. Все началось со знаменитого опыта Бенджамина Франклина в июне 1752 года, когда он поднял воздушного змея перед грозовым облаком, и экспериментально доказал, что грозовые явления имеют электрическую природу. В 1850–1860-х годах получили патенты на изобретения в области атмосферного электричества Лумис и Уард в США, во Франции. Среди тех, кто мечтал завоевать и использовать атмосферное электричество в качестве практически неиссякаемого источника энергии был и знаменитый изобретатель Никола Тесла, предложивший способ преобразования высокого постоянного напряжения атмосферы в низкое переменное. В Финляндии Герман Плаусон провел эксперименты с аэростатами, изготовленными из тонких листов магниево-алюминиевого сплава, покрытого очень острыми, изготовленными электролитическим способом иглами. На свои устройства он в 1920-х годах получил патенты США, Великобритании и Германии.

К сожалению все предложенные грандиозные устройства так и не получили широкого практического применения ввиду их громоздкости, непрактичности, опасности, а самое главное, нестабильности снимаемой мощности, которая целиком зависит от «электрической погоды» в атмосфере. Но ни смотря, ни на что, интерес к исследованиям атмосферного электричества не угас, и в самые недавние годы достигнуты значительные успехи.

Новые исследования, проведенные учеными из университета Кампинаса в Бразилии, позволили по-новому взглянуть на задачу получения энергии из атмосферного электричества. В результате этих исследований ученые точно определили, каким именно образом происходит процесс формирования и момент высвобождения электричества из капелек влаги скопившейся в воздухе, как создаются электрические заряды в атмосфере, как они распространяются и каким образом они могут быть преобразованы в электрический ток, пригодный для использования.

В качестве преимуществ атмосферных электростанций отмечаются следующие факторы:

— атмосферная электростанция способна вырабатывать энергию постоянно и не выбрасывает в окружающую среду никаких загрязнителей;

— в случае открытия способа хранения и создания суперконденсатора атмосферного электричества, он будет постоянно подзаряжается с помощью возобновляемых источников энергии – солнца и радиоактивных элементов земной коры;

— электроразрядное оборудование атмосферных станций не бросается в глаза. Оно находятся в верхних слоях атмосферы, слишком высоко для того, чтобы их увидеть невооруженным глазом.

Недостатки:

— атмосферное электричество, как и энергию солнца или ветра, трудно запасать. Его необходимо либо использовать сразу же, на месте получения, либо преобразовывать в любую другую форму, например в водород;

— значительная разрядка земельно-ионосферного суперконденсатора может нарушить баланс глобального электрического контура. В этом случае последствия для окружающей среды будут непредсказуемы;

— высокое напряжение в системах атмосферных электростанций может быть опасным для обслуживающего персонала;

— электроразрядное оборудование необходимого размера сложно обслуживать и поддерживать на необходимой высоте. Кроме того, они могут представлять опасность для авиации.

Грозовая энергетика – это пока лишь теоретическое направление. Молния – это сложный электрический процесс. Для того, чтобы «поймать» и удержать энергию молнии, нужно использовать мощные и дорогостоящие конденсаторы, а также разнообразные колебательные системы. Пока еще грозовая энергетика неоконченный и не совсем сформированный проект, хотя и достаточно перспективный. Его привлекательность состоит в возможности постоянно восстанавливать ресурсы.

Вспышки молний на поверхности Земли происходят практически одновременно в самых разных местах планеты. Специалисты NASA, работая со спутником «Миссия измерения тропических штормов», проводят исследования грозовой активности в разных уголках нашей планеты. Ими собраны данные о частоте происхождения молний и создана соответствующая карта. Были установлены определенные регионы, в которых на протяжении года возникает до 70 ударов молнии на квадратный километр площади, и где в перспективе экономически целесообразно использовать данный вид энергии.

Сейчас ученые всего мира изучают этот сложный процесс и разрабатывают планы и проекты по устранению сопутствующих проблем. Возможно, со временем человечество сможет укротить «строптивую» энергию молнии и перерабатывать ее в ближайшем будущем.

Список литературы

1. Боровский, Ю. В. Современные проблемы мировой энергетики / Ю.В. Боровский, М.: Навона, 2011 г. – 232 с.
2. Дегтярев, К.С. К вопросу об экономике возобновляющихся источников энергии / К.С. Дегтярев, А.М. Залиханов, А.А. Соловьев, Д.А. Соловьев // Энергия. Экономика. Техника. Экология. – 2016. – № 10. – С. 10–21.
3. Довгалюк, Ю.А. О прогнозе развития конвективных облаков и связанных с ними опасных явлений с помощью модели малой размерности / Ю.А. Довгалюк, Н.Е. Веремей, А.А. Синькевич., А.К. Слепухина // Вопросы физики облаков. Сборник статей памяти С.М. Шметера. М: ГУ «НИЦ» Планета, 2008. – 167 с.
4. Кузнецов, Д.А. Возможности развития современной грозовой энергетики / Д.А. Кузнецов // Международный студенческий научный вестник. – 2017. – № 4-6.
5. Огарков, А.И. Большая эффективность малой энергетики / А.И. Огарков // АПК: экономика, управление. – 2007. – № 6. – С. 2–6.
6. Суслов, Н.И. Возобновляемые источники энергии в стране, где много традиционных ресурсов: еще о России / Н. И. Суслов // ЭКО. – 2014. – № 3. – С. 69–87.

Картинки взяты с сайта по ссылке.

Король Раиса Александровна

© Раиса Король, научный сотрудник лаборатории моделирования и минимизации антропогенных рисков

e-mail: [email protected]

Альтернативные источники энергии — обзор, плюсы и минусы

Для получения любого вида энергии необходим определенный источник. Как известно, существуют традиционные и нетрадиционные источники энергии. Их обычно называют альтернативными.

Традиционными источниками энергии являются нефть, уголь, природный газ. Запасы данных источников энергии исчерпаемы, подлежат длительному восстановлению, а также отрицательно отражаются на экологическом состоянии планеты. Поэтому большинством стран мира в качестве основного направления развития энергетики определено производство энергии с помощью альтернативных источников. Альтернативные источники энергии относятся к возобновляемым ресурсам, они более экологичны и экономичны. 

Энергия электромагнитного солнечного излучения

Солнечное излучение может использоваться для выработки электро- и тепловой энергии. Прямое преобразование солнечной радиации в электроэнергию производится как путем прямого преобразования на фотоэлектрических панелях, так и косвенно с использованием термодинамических методов (получение пара с высоким давлением).

Получение тепловой энергии из солнечной производится за счет поглощения данной энергии и дальнейшего нагрева поверхности и теплоносителя. Для этого используются специальные коллекторами и приемы «солнечной архитектуры».

Совокупность установок для преобразования энергии Солнца составляет солнечную электростанцию.

Кинетическая энергия ветра

Она служит для преобразования в механическую, тепловую, а также, чаще всего, в электроэнергию. Чтобы получить механическую энергию из кинетической энергии воздушных масс применяют элементарные ветряные мельницы. Однако для дальнейшего преобразования полученной механической энергии необходимо использование ветрогенератора.

Ветрогенератор позволяет преобразовать механическую энергию вращения ротора в электрическую. Существует возможность накопления полученной электроэнергии при помощи аккумуляторных батарей и использования только при необходимости. Такая установка будет называться ветроэнергетической, или ветроустановкой. Совокупность нескольких ветроустановок будет называться ветряной электростанцией.

Гидроэнергия

Гидроэнергия — это энергия, сосредоточенная в потоках водных масс в русловых водотоках и приливных движениях. Чаще всего используется энергия падающей воды. Для повышения разности уровней воды, особенно в нижних течениях рек, сооружаются плотины. Гидроэнергию можно преобразовывать в механическую либо электроэнергию с помощью гидротурбин. Данные установки называют гидроэлектростанциями (ГЭС).

Энергия приливов и отливов

Преобразование энергии приливов и отливов в электроэнергию производится на приливных электрических станциях двумя способами:

1. Первый способ по принципу преобразования энергии аналогичен преобразованию энергии на гидроэлектростанции путем вращения турбины, связанной с электрогенератором;
2. При втором способе используется энергия движения воды; данный способ основан на перепаде уровня воды при приливах и отливах.

Энергия волн

Энергия волн используется для получения механической и электрической энергии. Преобразование происходит на специальных волновых электростанциях, принцип работы которых основан на оказании воздействия волн на следующие применяемые устройства: поплавки, маятники, лопасти. Перемещение данных устройств образует механическую энергию, которая далее при помощи электрогенератора преобразуется в электроэнергию.

Геотермальная энергия или энергия тепла Земли

Она может использоваться по прямому назначению, либо для получения электроэнергии. Преобразование энергии происходит на геотермальных станциях – ГеоТЭС.

Источники геотермальной энергии могут быть высоко- и низкопотенциальными. К высокопотенциальным источникам относятся гидротермальные ресурсы (термальная вода). Их применяют для отопления помещений.

Низкопотенциальные источники энергии, в свою очередь, бывают естественными (воздух атмосферы, грунтовая вода, сам грунт) и искусственными (вентиляционный воздух помещения, отработанные воздух, вода или тепло). Данные источники применяют для кондиционирования, теплоснабжения и горячего водоснабжения.

Биоэнергия

Биоэнергию производят из разных видов биологического сырья, которое получается после переработки биоотходов. Из твердых (щепа, пеллеты, древесина, солома), жидких (биоэтанол, биометанол, биодизель) и газообразных (биогаз, биоводород) видов биологического топлива путем термохимических (пиролиз, сжигание), физико-химических (биоконверсия), либо биохимических (анаэробное брожение биомассы) методов преобразования получают тепловую или электрическую энергию.

Преимущества и недостатки альтернативных источников энергии следует рассматривать в индивидуальном порядке, однако выделим несколько общих плюсов и минусов, характерных для всех источников.

Плюсы использования альтернативных источников энергии

• Возобновляемость

• Экологический аспект.

• Широкое распространение, доступность.

• Низкая себестоимость производства энергии в обозримом будущем.

Минусы применения альтернативных источников энергии

• Непостоянство, зависимость от погодных условий и времени суток.

• Невысокий коэффициент полезного действия (за исключение водных источников энергии).

• Высокая стоимость

• Недостаточная единичная мощность установок.

Оставить заявку на консультацию 

Более подробную информацию по использованию альтернативных источников энергии для Вашего объекта Вы сможете узнать по телефонам:

+375 29 571 65 85
+375 29 101 02 58

Приглашаем к сотрудничеству архитекторов, монтажников и строительные организации.

Статья подготовлена с использованием материалов с сайта https://plusiminusi.ru

6 основных видов нетрадиционных источников энергии

Статья поделилась

РЕКЛАМА:

Эта статья проливает свет на шесть важных видов нетрадиционной энергии. Типы: 1. Солнечная энергия 2. Биоэнергия 3. Энергия ветра 4. Энергия животных 5. Энергия океана 6. Энергия водорода.

Нетрадиционная энергия: тип #

1. Солнечная энергия:

Солнце дает нам огромное количество энергии в виде солнечного излучения — энергии, которая распространяется небольшими волновыми пакетами, называемыми фотонами, достигая поверхности Земли с расстояния 150 миллионов километров (93 миллиона миль) всего за 8 минут. Солнечная энергия может быть использована для производства тепла, электроэнергии, биоэнергии и т. д.

Есть несколько простых устройств, использующих солнечную энергию, таких как солнечная плита, солнечный водонагреватель, солнечный опреснитель, солнечные воздухонагреватели, солнечный кондиционер, солнечный холодильник, солнечные парогенераторы, прямое преобразование в электричество, фотогальванические технологии, солнечные элементы и модули.

Нетрадиционная энергия: тип #

2. Биоэнергетика:

ОБЪЯВЛЕНИЯ:

Включает те процессы, в которых биологические формы материи, такие как растения, овощи, бактерии, ферменты и т. д., обеспечивают основу для энергии или ее преобразования из одной формы в другую. Самое широкое использование биоэнергии — это традиционный способ сжигания древесных растений и сельскохозяйственных материалов для получения тепла. Биомасса включает в себя как наземные, так и водные вещества и может быть сгруппирована в новые растения, остатки и отходы.

Использование биомассы в качестве источника энергии имеет огромный потенциал. Около 40% всей энергии, потребляемой в Индии даже сегодня, поступает из таких источников, как древесные отходы, отходы животноводства и т. д. Большинство сухих форм биомассы можно сжигать напрямую для производства тепла, пара или электричества.

Нетрадиционная энергия: тип #

3. Энергия ветра:

Кинетическая энергия, связанная с движением больших масс воздуха в результате дифференциального нагрева атмосферы солнцем. Энергия ветра является возобновляемой и не представляет серьезной угрозы для окружающей среды. Небольшие ветряные мельницы с прямым механическим приводом, соединенным с насосом и резервуаром для хранения, широко используются во многих частях мира.

Разработано несколько новых конструкций цельнометаллических многолопастных ветряков; как и традиционные многолопастные ветряные мельницы, они имеют хороший пусковой крутящий момент, но легче по весу, проще в изготовлении и имеют немного лучший КПД.

Нетрадиционная энергия: тип #

4. Энергия животных:

ОБЪЯВЛЕНИЯ:

Draft Animal Power (DAP) — один из важных возобновляемых источников энергии, который служил человечеству с незапамятных времен. Животные служили человечеству работой, едой, кожей. В городских районах значительную роль в транспортировке играют также тягловые животные.

Нетрадиционная энергетика: тип #

5. Энергия океана:

Море, которое постоянно получает солнечную радиацию и выступает в качестве крупнейшего в мире естественного солнечного коллектора, может стать средством использования возобновляемой энергии. Он действует не только как коллектор, но и обладает огромной емкостью для хранения. Энергия океана доступна в нескольких формах, таких как тепловая энергия океана, волна, приливы, градиент солености, океанское течение, океанский ветер и биомасса.

Нетрадиционная энергия: тип #

6. Водородная энергия:

Водород является универсальным топливом и может играть важную роль. Водород имеет самое высокое содержание энергии на единицу массы любого химического топлива. Это сырье для химической промышленности. Он может заменить кокс или уголь в качестве металлургического восстановителя. Жидкий водород можно использовать для автомобилей, самолетов и т. д.

4 Основные виды традиционных источников энергии

Экосистема: значение и классификация (со схемой)

Это форум вопросов и ответов для студентов, преподавателей и обычных посетителей для обмена статьями, ответами и заметками. Ответьте сейчас и помогите другим.

Ответить сейчас

Вот как это работает:

1. Любой может задать вопрос
2. Любой может ответить
3. Лучшие ответы голосуются и поднимаются на вершину

Перспективы нетрадиционных источников энергии в Индии

Возобновляемые источники энергии, часто называемые нетрадиционными источниками энергии, представляют собой источники, которые постоянно обновляются в результате естественных процессов. Солнечная энергия, энергия ветра, биоэнергия (биотопливо, культивируемое устойчивым образом), гидроэнергетика и другие устойчивые источники энергии являются некоторыми примерами.

Система возобновляемой энергии преобразует энергию солнца, ветра, падающей воды, морских волн, геотермального тепла или биомассы в тепло или электричество, которые люди могут использовать. Большая часть возобновляемой энергии поступает от солнца и ветра, прямо или косвенно, и никогда не может быть исчерпана, поэтому ее называют возобновляемой.

Однако традиционные источники энергии, такие как уголь, нефть и природный газ, обеспечивают большую часть мировой энергии. Невозобновляемые источники энергии — это слово, используемое для описания этих видов топлива. Несмотря на то, что доступное количество этих видов топлива огромно, они конечны и теоретически «иссякнут» в какой-то момент в будущем.

Почему необходимо использовать нетрадиционные источники энергии?

С ростом потребления энергии население все больше зависит от ископаемых видов топлива, таких как уголь, нефть и газ. Поскольку цены на газ и нефть продолжают расти с каждым днем, необходимо гарантировать поставки энергии в будущем. В результате мы должны использовать все больше и больше возобновляемых источников энергии. Правительство Индии создало отдельный департамент под названием «9009». 9 Отдел нетрадиционных источников энергии » за эффективное использование нетрадиционных источников.

Некоторые преимущества нетрадиционных источников энергии: 

• Они возобновляемы по своей природе.
• Они практически не загрязняют окружающую среду по сравнению с традиционными источниками энергии.
• Требуют минимального обслуживания.
• Это долгосрочный экономичный выбор.

Некоторые недостатки нетрадиционных источников энергии:

• Первоначальная стоимость установки выше.
• Энергию нельзя брать 24 часа в сутки, 7 дней в неделю, круглый год, потому что одни дни будут более ветреными, чем другие, и будет светить солнце. сильнее в другие дни.
• Энергия должна храниться. Географические местоположения могут быть трудными для навигации.

Нетрадиционные источники энергии

1. Солнечная энергия

С доисторических времен солнечная энергия была наиболее доступным и бесплатным источником энергии. Каждый год солнечная энергия, по оценкам, примерно в 15 000 раз превышает ежегодное коммерческое потребление энергии в мире, достигает планеты. От 300 до 330 дней в году Индия получает солнечную энергию в диапазоне от 5 до 7 кВтч/м2 . Этой энергии достаточно для работы солнечной электростанции мощностью 20 мегаватт на квадратный километр земли.

Мощность проекта NTPC почти вдвое превышает мощность солнечного парка Бхадла в Раджастхане, который в настоящее время является крупнейшей в стране одноместной солнечной электростанцией. К 2032 году NTPC надеется построить 60 ГВт (гигаватт) мощностей возобновляемой энергии.

«Долгосрочные выгоды будут получены от разработки доступных, неограниченных и чистых технологий солнечной энергии», — заявило Международное энергетическое агентство в 2011 году. безвозмездная поставка. Это повышает устойчивость, уменьшает загрязнение, сокращает расходы на смягчение последствий изменения климата и удерживает цены на ископаемое топливо ниже, чем они были бы в противном случае. Эти преимущества широко распространены. В результате возросшие расходы на поощрения за раннее развертывание следует рассматривать как расходы на обучение, которые необходимо расходовать осторожно и справедливо распределять». В Австралии самое большое количество солнечной энергии в мире, что составляет 9,9% от общего спроса на электроэнергию в 2020 году.

Солнечные тепловые устройства используются в бытовых и промышленных солнечных водонагревателях, воздухонагревателях, солнечных плитах и ​​солнечных сушилках.

a) Солнечные водонагреватели:

Представляет собой тонкую плоскую прямоугольную коробку, устанавливаемую на крыше здания или жилого дома с прозрачной крышкой, обращенной к солнцу. Через коробку проходят маленькие трубки, по которым нагревается жидкость, которая может быть водой или другой жидкостью, например раствором антифриза. Трубки соединены с пластиной теплопоглощающего абсорбера, на которую нанесено специальное покрытие. Тепло вырабатывается в коллекторе и передается жидкости, протекающей по трубкам.

Самая эффективная, но и самая дорогая форма солнечного коллектора горячей воды – это вакуумный трубчатый коллектор. В этих коллекторах используются стеклянные или металлические трубки с вакуумом, что позволяет им работать в более холодных районах.

b) Солнечная плита:

Солнечная плита — это устройство, которое готовит с использованием солнечной энергии, что значительно снижает потребность в ископаемом топливе, древесине и электричестве. Однако его можно использовать только для увеличения количества топлива для приготовления пищи, а не для его полной замены. Это основное устройство для приготовления пищи, которое подходит для домашнего использования в течение большей части года, за исключением сезона дождей, пасмурных дней и зимних месяцев. Солнечные плиты в коробке: в Индии наиболее распространены коробчатые солнечные плиты с одним отражающим зеркалом. Эти плиты стали довольно популярными в сельских районах, где женщины проводят значительное количество времени за сбором дров.

c) Солнечная фотогальваническая система (PV):

Используя фотоэлектрический эффект, фотогальваническая система преобразует свет в постоянный электрический ток (DC). Солнечная фотоэлектрическая энергия превратилась в многомиллиардный, быстрорастущий бизнес, который продолжает повышать свою рентабельность и вместе с CSP имеет самые высокие перспективы среди всех возобновляемых технологий. Линзы или зеркала, а также системы слежения используются в системах концентрированной солнечной энергии (CSP) для фокусировки широкой области солнечного света в крошечный луч. Объекты концентрированной солнечной энергии были впервые произведены в промышленных масштабах в 1980-е годы.

Техническое название солнечных электростанций – фотоэлектрические . Photo — это сокращение от «light», а voltaic — это сокращение от «electric». Фотоэлементы обычно изготавливаются из кремния, материала, который спонтанно высвобождает электроны при воздействии света. Количество электронов, испускаемых кремниевыми элементами, пропорционально количеству падающего на них света. Кремниевая ячейка заключена в металлическую сетку, которая направляет электроны по маршруту для создания электрического тока. Этот ток направляется в провод, который подключается к батарее или устройству постоянного тока. Одна ячейка обычно производит 1,5 Вт электроэнергии. Отдельные элементы соединяются в солнечную панель или модуль с выходной мощностью от 3 до 110 Вт. Солнечные панели могут быть соединены последовательно и параллельно, чтобы сформировать солнечную батарею, которая может производить столько энергии, сколько позволяет пространство. Модули обычно предназначены для обеспечения питания 12 вольт. Пиковая мощность фотоэлектрических модулей измеряется в солнечный полдень в ясный день.

d) Насосы для солнечной воды:

Насос в насосной системе солнечной воды приводится в действие двигателем на солнечной энергии, а не традиционной энергией, получаемой из коммунальной сети. Солнечная батарея, размещенная на платформе, и мотопомпа, совместимая с фотоэлектрической батареей, составляют систему перекачки воды SPV. Он преобразует солнечную энергию в электричество, которое затем используется для питания насосной системы. Вода забирается из открытого колодца, скважины, ручья, пруда или канала с помощью насосной системы.

2. Энергия ветра

Энергия ветра — это процесс использования энергии ветра для производства электроэнергии. Кинетическая энергия ветра преобразуется в электрическую энергию. Из-за кривизны Земли различные части атмосферы нагреваются в разной степени, когда солнечное излучение попадает в атмосферу. Больше всего тепла получает экватор, меньше всего — полюса.

Ветры возникают при перемещении воздуха из более теплых мест в более холодные, и именно эти воздушные потоки улавливаются ветряными мельницами и ветряными турбинами для выработки электроэнергии. Энергия ветра не является новым открытием; он использовался на протяжении тысячелетий в виде обычных ветряных мельниц — для измельчения кукурузы, перекачивания воды и управления парусными судами. Благодаря усовершенствованным технологиям энергия ветра теперь может использоваться для производства энергии в большем масштабе.

Обладая потенциалом в 20 000 МВт, Индия была определена как одна из самых привлекательных стран для развития ветроэнергетики . По состоянию на сентябрь 2001 г. общая установленная мощность ветрогенераторов в мире составляла 23 270 МВт. В Германии 8100 МВт, в Испании 3175 МВт, в США 4240 МВт, в Дании 2417 МВт, в Индии 1426 МВт. В результате Индия занимает пятое место в мире по производству энергии ветра. Тамил Наду имеет 39 ветровых станций, Гуджарат — 36, Андхра-Прадеш — 30, Махараштра — 27, Карнатака — 26, Керала — 16, Лакшадвип — 8, Раджастхан — 7, Мадхья-Прадеш — 7, Орисса — 7, Западная Бенгалия — 2. 1 в Андаманском Никобаре и 1 в Уттар-Прадеше. Семь из 208 подходящих станций имели плотность энергии ветра более 500 Вт/м2.

3. Энергия биомассы

Биомасса – это возобновляемый источник энергии, состоящий из углеродсодержащих отходов человеческой и природной деятельности. Он поступает из самых разных мест, включая побочные продукты деревообрабатывающей промышленности, сельскохозяйственные культуры, лесное сырье, бытовой мусор и так далее. Биомасса не выделяет углекислый газ в атмосферу, поскольку она поглощает такое же количество углерода во время своего роста, как и выделяет при сжигании. Его преимущество в том, что он может генерировать энергию, используя то же оборудование, которое сейчас используется для сжигания ископаемого топлива.

Биомасса является важным источником энергии и, после угля, нефти и природного газа, самым важным топливом на планете. Ожидается, что биоэнергия в форме биогаза станет одним из наиболее важных источников энергии для устойчивого развития во всем мире. Биомасса в виде биогаза имеет лучшую энергоэффективность, чем прямое сжигание.

Биогаз — это чистое и эффективное топливо, изготовленное из коровьего навоза, человеческих отходов или любого другого биологического вещества, подвергнутого анаэробной ферментации. Биогаз содержит 55-60% метана, а остальное в основном представляет собой углекислый газ. Биогаз – это нетоксичное топливо, которое можно использовать для приготовления пищи и освещения. Побочный продукт можно использовать в качестве высококачественного навоза.

Топливо из биомассы составляет примерно треть от общего потребления топлива в стране. Это основной источник энергии для более чем 90% сельских семей и около 15% городских домохозяйств. Энергия и навоз производятся с использованием исключительно местных ресурсов, таких как коровий навоз и другие органические отходы. В результате биогазовые установки являются дешевыми источниками энергии в сельской местности.

4. Гидроэнергетика

Начало промышленной революции было вызвано потенциальной энергией падающей воды, которая собиралась и преобразовывалась в механическую энергию водяными колесами.

Реки и ручьи были перекрыты плотинами, а мельницы были возведены везде, где был достаточный напор или перепад высот. Турбина вращается, потому что через нее проходит вода под давлением. Турбина связана с генератором, который вырабатывает энергию.

Потенциал малой гидроэнергетики в Индии оценивается более чем в 10 000 МВт. К концу марта 1999 года в Индии было установлено в общей сложности 183,45 МВт малых гидроэлектростанций. Отдельно возводятся малые ГЭС мощностью 3 МВт, сейчас строится проект мощностью 148 МВт.

5. Энергия океана и приливов

a) Энергия приливов:

Для выработки энергии приливов требуется строительство плотины через эстуарий для предотвращения приливов и отливов. Как и в случае плотин гидроэлектростанций, напор воды используется для привода турбин, которые вырабатывают энергию из поднятой воды в бассейне.

Плотины могут быть построены для выработки энергии на приливе, отливе или на обоих берегах реки. Диапазон приливов может варьироваться от 4,5 до 12,4 метра в зависимости от местоположения. Для экономичной работы и достаточного напора воды для турбин необходим диапазон приливов не менее 7 м.

b) Мощность океана:

Океаны занимают более 70% поверхности Земли, что делает их крупнейшими коллекторами солнечной энергии на планете. Энергия океана получается из водных волн, приливов и тепловой энергии (тепла), хранящейся в океане. Солнце нагревает поверхностные воды гораздо сильнее, чем глубокие океанские воды, сохраняя при этом тепловую энергию.

6. Геотермальная энергия

Это тип энергии, получаемой из земли. Он заключен в земной коре на глубине 10 км в виде горячих источников, гейзеров и других природных явлений. Около 250 горячих источников с температурой от 9От 0 до 130 градусов по Цельсию были обнаружены в таких областях, как долина Пуга в Ладакхе, Маникаран в Химачал-Прадеше и Таттапани в Чхаттисгархе, что указывает на то, что геотермальный потенциал Индии в основном находится вдоль Гималаев. Национальная аэрокосмическая лаборатория в Бангалоре запустила пилотный проект недалеко от Маникарана для исследований и разработок, а также сбора данных для строительства более крупных геотермальных электростанций.

Индия может похвастаться крупнейшими в мире программами использования возобновляемых источников энергии . В деревнях и городах Индии были созданы и используются различные решения в области возобновляемых источников энергии. В 1992 году было создано Министерство нетрадиционных источников энергии (МИНЭС) для надзора за всеми аспектами нетрадиционных и возобновляемых источников энергии. Правительство Индии также учредило Агентство по развитию возобновляемых источников энергии с ограниченной ответственностью (IREDA) для оказания финансовой помощи проектам в области возобновляемых источников энергии в виде субсидий и займов под низкие проценты.

Долгосрочный экономический успех и прогресс любой страны неразрывно связаны с развитием и безопасностью ее энергетического сектора. В свете конечности и ограниченности запасов традиционных источников энергии, а также их воздействия на окружающую среду необходимо уделить особое внимание развитию секторов нетрадиционной энергетики и их эффективному использованию на благо и прогресс общества.