Как использовать альтернативные источники энергии для частного дома? Какие виды нетрадиционной энергетики бывают? Виды нетрадиционных источников энергии

виды, нетрадиционная энергетика для частного дома

Традиционная энергетика основана на тепловых и атомных станциях, а также на гидроэлектростанциях, что существенно вредит природе, опасно для окружающей среды и человека.

Шагом в будущее признаются альтернативные источники энергии, которые не требуют расходования полезных ископаемых и основаны на экологически чистых принципах работы. В них максимально задействованы нескончаемые возобновляемые природные энергетические запасы.

Откуда можно получать энергию?

Альтернативными энергетическими источниками признаются технологии и устройства, чей принцип действия не основывается на сжигании полезных ископаемых и иных традиционных способах, но которые позволяют получить электрическую энергию или другой, необходимый вид энергии – механическую, тепловую.

Основная цель такой энергетики – независимость от углеводородного топлива, исключение риска истощения залежей полезных ископаемых, исключение вредных выбросов в атмосферу и снижение парникового эффекта.

Где спрятаны огромные энергетические ресурсы нашей планеты? Обращают на себя внимание неисчерпаемые природные возможности:

1. Солнечная энергия. Она способна нагревать, освещать, служить катализатором химических реакций, вызывать фотоэффект. Возникает задача рационально преобразовывать солнечную энергию в необходимые виды и накапливать энергию для круглосуточного использования.
2. Ветер. Он имеет большой энергетический потенциал, который способен вращать специальные конструкции, способные генерировать электроэнергию.
3. Энергия Земли. Огромные запасы тепла хранят в себе недра нашей планеты. Геотермальные источники могут стать поставщиком необходимой тепловой или электрической энергии при правильном использовании.
4. Энергия воды. ГЭС давно служат человечеству, но они требуют перекрывания русла рек плотинами, что вносит заметный вклад в изменение природы. Неисчерпаемые энергетические возможности обнаруживают приливно-отливные морские процессы, которые иногда приносят только беды человеку. Если эту энергию использовать для вращения турбин, то можно обеспечить себя электроэнергией.
5. Биологическая энергия. В процессе гниения биологических масс (навоз, элементы растений, погибшие организмы) выделяется газ, основу которого составляет метан. Этот биогаз можно задействовать для выработки электричества и обогрева. Данная технология позволяет использовать отходы животноводства с большой пользой. На базе биомассы уже создается жидкое (биодизель, этанол) и твердое (биобрикеты и пеллеты) топливо.
6. Природный температурный градиент. Перепад температур, возникающий в естественных условиях, с пользой используется в тепловых насосах.

Виды источников

Как можно использовать альтернативные источники? При правильном подходе можно получить такие виды энергии:

• Электроэнергия. Альтернативная энергия дает возможность создания электрических аккумуляторов, строительства тепловых и гидроэлектростанций.
• Тепловая энергия. Обогрев домов, теплиц, производственных сооружений можно осуществлять непосредственно от природных источников, что уже находит широкое применение.
• Транспорт. Биотопливо способно приводить в движение двигатели транспортных средств. Если в настоящее время такой подход больше похож на эксперимент, то в будущем у него отмечаются хорошие перспективы.
• Механическая энергия. С древних времен вода приводила в движение жернова мельниц. При современной технике альтернативные источники способны двигать конструкции самого разного назначения.

Использование солнечного излучения

Энергия солнца может преобразовываться в электрическую и тепловую энергию. Для этого используются фотоэлектрические и термодинамические способности солнечных лучей. На первом механизме основывается принцип действия солнечных батарей, в которых с помощью фотоэлектрических преобразователей энергия фотонов трансформируется в электричество.

Термодинамика солнечного источника задействована в коллекторах, которые способны накапливать тепловую энергию, вырабатываемую под воздействием солнечных лучей.

Основной недостаток солнечной энергетики связан с зависимостью излучения от времени суток, сезона и погодных условий. Для бесперебойной работы такого источника возникает необходимость аккумулирования энергии в период максимальной излучательной интенсивности.

Строительство солнечных электростанций и ТЭЦ должно учитывать климатические и метеорологические особенности региона.

Солнечные батареи

Солнечная батарея или фотоэлектрический генератор представляет собой комплект моделей в виде двухслойного полупроводникового элемента, в котором происходит преобразование световой энергии в электрическую за счет фотоэффекта.

Современные фотоэлементы имеют достаточный срок службы и просты в обслуживании. Они накапливают энергию в течение всего времени попадания на них солнечных лучей, а затем постепенно отдают ее в виде электрического тока беспрерывно (пока хватает запасов). Так обеспечивается их работа и в темное время суток.

Важно. Для бесперебойной работы батарей должна обеспечиваться достаточная продолжительность светлого времени суток. Кроме того, их нельзя нагревать выше 110-120 ºС, а для устранения влияния осадков надо установить наклонно (примерно под углом 45º).

К преимуществу солнечных батарей относится экологическая чистота, возможность выработки энергии в труднодоступных местах (даже в космосе). Недостатки связаны с малой суммарной мощностью установок и высокой стоимостью солнечных электростанций.

Солнечные коллекторы

Солнечный коллектор представляет собой устройство, преобразующее солнечное излучение в тепловую энергию.

Принцип их действия основан на нагревании теплоносителя, с последующим направлением тепловой энергии на отопление или выработку электричества (теплоэлектростанция).

Выделяются несколько типов таких устройств.

Воздушные

Это наиболее простой вариант рассматриваемой системы. В основе конструкции закладывается пластина из материала с высокой теплопроводностью, которая покрыта прозрачным, теплоизоляционным слоем.

Солнечные лучи проходят через защитный слой, разогревая базовый элемент. Далее тепло передается на конвектор, где потоком воздуха направляется на обогрев помещения или тепловой электрогенератор.

Главный недостаток – работа только в светлое время суток, а потому воздушные коллекторы обычно совмещаются с ТЭНами, что позволяет существенно экономить электроэнергию.

Плоские

Их задача нагреть теплоноситель. В конструкцию устройства входит поглотитель солнечной энергии, трубопровод и термоизоляция. Поглотитель часто делается из стекла с определенным содержанием металла. Внутри установки он соединяется с трубопроводом, по которому пропускается теплоноситель.

Нагреваемый трубопровод может выполняться в решетчатой или серпантиноообразной форме и изготавливается из металла с повышенной теплопроводностью (медь, алюминий).

Трубчатые или вакуумные

Основу конструкции составляют 2 трубки из стекла боросиликатного типа, которые вставлены друг в друга. Внутренняя трубка выполняется с покрытием веществом с повышенным теплопоглощением. В межтрубном пространстве обеспечивается вакуум.

Теплоноситель циркулирует по центральному каналу. Такая конструкция обеспечивает достаточно высокий КПД и возможность работы при морозе. Даже при повышенной облачности такой коллектор будет работать за счет поглощения инфракрасных лучей.

Ветрогенераторы

Ветроэнергетика начинает широко внедряться во многих странах мира, чему способствует экологичность таких систем и огромная сила ветра. Он помогает привести в движение лопасти ветрогенераторов, с помощью которых механическая энергия ветра преобразуется в электричество.

Такая установка включает двигатель с ветряным приводом, электрогенератор, автоматическую систему регулировки и контроля, а также конструкцию, позволяющую поднять установку на оптимальную высоту.

Основу привода двигателя составляет многолопастные элементы, которые раскручиваются в потоке ветра – пропеллеры, «ромашки», роторы вертикального типа и т.п. Различаются горизонтальные и вертикальные устройства, различающиеся расположением оси вращения турбины.

Наибольшее распространение находит система с горизонтальной осью и трехлопастным пропеллером, установленным в вертикальной плоскости. Она способна работать даже при небольшом ветре.

Каждый ветрогенератор имеет небольшую мощность, а потому для создания электростанции требуется достаточно большое количество установок, что требует больших площадей. Эксплуатация такой станции возможна только при наличии ветра, а ее эффективность зависит от силы ветра.

Полная зависимость в этом отношении от природы составляет важный недостаток ветрогенераторов. К плюсам надо отнести то обстоятельство, что ветер дует практически везде, а значит вырабатывать электроэнергию для небольшого потребителя можно в любом месте.

Энергия Земли, воды и воздуха

Известный закон физики гласит, что тепловой поток всегда устремляется от теплой среды к более холодной.

Именно этот механизм и закладывается в установках для обогрева помещений. Задачу отбора энергии у окружающей среды решают тепловые насосы.

По своей сути, тепловой насос представляет собой установку, которая способна использовать природную энергию для получения тепла или холода в зависимости от назначения.

Устройство можно применить для обогрева помещения, в качестве кондиционера или нагревателя воды.

Принцип действия теплового насоса основан на наличии температурного градиента, обеспечивающего тепловой поток. Он реализуется за счет хладагента, испаряющегося при нагревании. Процесс испарения происходит в камере с пониженной температурой и давлением. При перемещении хладагента в камеру с повышенным значением указанных параметров, он отдает полученная извне тепло.

Установка содержит такие элементы, как компрессор, капиллярную трубку, испарительную и конденсаторную камеру. Все устройство во многом похоже на обычный бытовой холодильник и работает за счет перемещения хладагента внутри замкнутой системы.

Как обогреть помещение?

На практике задействованы разные альтернативные источники. Исходя из способа отбора энергии, выделяются тепловые насосы таких типов:

1. Воздушный тип. По своей конструкции он аналогичен кондиционеру, забирающему энергию из окружающего воздуха. Главное отличие – тепловой насос имеет гораздо большую мощность по сравнению с обычными сплит-системами. Он имеет очень высокую эффективность при температуре воздуха выше 25-28 ºС. Основной недостаток – существенное снижение КПД при опускании температуры ниже 12 ºС.
2. Система «вода-вода». Источником тепла становятся естественные водоемы, грунтовые или сточные воды. На глубине, где вода не замерзает, температура не опускается ниже 4-6 ºС, что дает возможность задействовать тепловой насос. Испарительный контур устройства можно расположить на дне реки, озера, колодца. В подземных водах температура не падает ниже 7-10 ºС, что вполне достаточно для обеспечения работы испарительной камеры.
3. Система «воздух-вода». В этой установке энергия берется из окружающего воздуха, а в качестве теплоносителя используется вода, которая циркулирует в отопительной системе. Данный тепловой насос достаточно эффективен при температуре воздуха выше 12-14 ºС.
4. Система «земля-вода». Установка работает аналогично предыдущему варианту, но испарительная камера размещается под землей.

Справка. Несмотря на то, что требуются затраты на электроэнергию, питающую компрессор, тепловые насосы достаточно эффективны. На каждый 1 кВт затраченной электроэнергии можно получить до 5-6 кВт тепловой энергии. Использование электрогенератора мощностью не более 3-4 кВт позволяет обогреть дом площадью более 280 м².

Биогазовые установки

Биогазовые установки основываются на использовании анаэробного брожения. В результате разложения биологической массы выделяется смесь газов, основу которой составляет метан. Его вполне можно считать аналогом природного газа, который используется, как топливо для тепловых электрогенераторов.

Технология

Технология получения биогаза базируется на введении определенных бактерий, которые активизируют процесс брожения. В качестве сырья можно использовать практически любые билогические отходы – остатки пищи, отходы животноводческих и птицеводческих ферм, опавшую листву, траву, водоросли и т.п.

Биогаз (биометан) можно использовать для получения электрического тока, обогрева помещения, нагрева воды, использовать в качестве автомобильного топлива.

Принцип работы

Выработка газа обеспечивается в биогазовых установках. Основу их конструкции составляет реактор в виде герметичной емкости с искусственным подогревом, без доступа воздуха. В него периодически загружается биологическое сырье и запускаются полезные бактерии.

Подогрев массы производится до 34-38 ºС. Выделяемый газ направляется в накопитель – газгольдер. После очистки через систему фильтров он поступает в газовый котел или газовый электрогенератор.

Преимуществом биоэнергетики является использование вторичного сырья и возможность утилизации отходов с большой пользой. Недостатки ее аналогичны проблемам, возникающим в электростанциях, работающих на природном газе. Прежде всего, выделяется риск парниковых эффектов.

Новаторские идеи для частного дома

Популярность экологически чистой альтернативной энергетики требует совершенствования способов ее осуществления. Можно выделить такие технологии, которые направлены в будущее

1. АэроГЭС. Принцип действия основан на получении конденсата из облаков, тумана, влажной атмосферы. Уже запущены такие опытные установки.
2. Энергия грозы. Перед учеными ставится задача поимки разряда молний и направления его в линии электросетей.
3. Водород. Это один из самых распространенных химических элементов и его активное использование в энергетике может вызвать настоящую революцию. На стадии разработки находятся водородные двигатели и установки для получения биоводорода.
4. Биогаз второго поколения. Более эффективные и чистые составы получаются путем современных пиролизных технологий. Уже сейчас на опытных установках получается метанол, этанол, биодизель.
5. Космическая энергетика. Получение электричества с помощью фотоэлементов в космосе с последующей передачей его путем микроволнового излучения сейчас кажется фантастикой. Однако перспективы у такого направления огромны.

Заботы о состоянии атмосферы и всей планеты в целом, а также ожидание исчерпания запасов углеводородного топлива заставляет всерьез относиться к альтернативной энергетике.

Запасы энергии в природе неисчерпаемы. Важно найти наиболее оптимальный подход и выбрать лучший, эффективный вариант получения необходимой энергии.

Полезные видео

Посмотрите реальный проект по внедрению альтернативных источников энергии в частном доме, характеристики, свойства и цены:

Обеспечение полной энергонезависимости частного дома солнечными фотомодулями (панелями) и ветрогенератором, как происходила установка, какой объем вырабатываемой энергии, смотрим:

Нетрадиционная энергетика своими руками, как добывают бесплатную энергию самостоятельно, смотрим:

domavlad.ru

Нетрадиционный источник энергии и его применение

В современном мире проблем хватает. Несмотря на прогнозы фантастов, люди так и не смогли победить голод, а инфекционные заболевания и по сей день представляют смертельную угрозу для жизни и здоровья живущих на Земле. Но основной бедой является исчерпание ресурсов, которые дают нашей цивилизации энергию. Выходом может стать новый нетрадиционный источник энергии. Что же подразумевается под этим понятием?

Что это такое?

Проще говоря, нетрадиционный источник энергии - это такой способ ее получения, который в промышленных масштабах не используется, является экспериментальным и только готовится к более широкому использованию во всем мире. Но главной отличительной чертой подобных способов получения энергии становится их полная экологическая безопасность и возобновляемость.

К ним могут быть отнесены ветряные электростанции, солнечные батареи, электростанции, работающие от энергии приливов. Кроме того, к тому же классу могут быть отнесены биогазовые установки, а также перспективные проекты термоядерных установок (правда, с большой натяжкой).

Солнечная энергия

Этот нетрадиционный источник энергии только весьма относительно может называться «нетрадиционным». Причина только лишь в том, что в настоящее время технология использования солнечной энергии на Земле не слишком развита: сказывается загрязненность атмосферы, да и фотоэлементы до сих пор стоят очень недешево. Космос – иное дело. Солнечные батареи имеются на всех космических кораблях и исправно обеспечивают их оборудование бесплатной энергией.

Не нужно предполагать, будто этот «нетрадиционный» источник энергии привлек внимание людей только в наше время. Солнце – это дармовой источник тепла с древнейших времен. Еще цивилизация Шумера использовала емкости на крышах домов, в которых вода нагревалась жаркими летними днями.

В принципе, с тех пор ситуация изменилась не сильно: эффективно развивают это направление энергетики только в тех странах, где есть пустынные и жаркие районы. Так, большая часть Израиля и Калифорнии в США получает энергию, выработанную посредством солнечных батарей. Преимуществ у этого метода хватает: современные фотоэлементы отличаются повышенным КПД, так что с каждым годом мир сможет вырабатывать все большее количество совершенно чистой и безопасной энергии.

К сожалению, цена технологии (о чем мы уже говорили) до сих пор высока, а при производстве батарей используются столь токсичные элементы, что говорить о какой-то экологии вообще становится бессмысленно. Несколько иначе поступают японцы, широко применяющие нетрадиционные и возобновляемые источники энергии на практике.

Японский опыт

Конечно, солнечные батареи более-менее интенсивно используются и в Японии. Но в последние годы они вернулись к практике с тысячелетней историей: на крышах домов устанавливаются резервуары и трубы черного цвета, вода в которых нагревается солнечными лучами. Учитывая тяжкое положение с энергоносителями в этом островном государстве, экономия средств получается существенной.

На данный момент аналитики считают, что уже к 2025 году солнечная энергия займет социально значимые позиции в большинстве стран мира. Словом, использование нетрадиционных источников энергии в ближайшие 50-70 лет должно стать массовым.

Биогаз

Все крупные людские поселения с незапамятных времен сталкивались с одной общей проблемой - отходами. Целые реки нечистот стали еще больше, когда человек приручил скот и свиней и начал массово его выращивать.

Когда отходов было еще не так много, они могли использоваться для удобрения полей. Но в тот момент, когда поголовье тех же свиней начало исчисляться миллионами, нужно было как-то решать вопрос. Дело в том, что фекалии этого вида животных в свежем виде попросту токсичны для растений. Чтобы сделать их полезными, нужно выдерживать навозную жижу, аэрировать ее и частично использовать препараты для стабилизации уровня рН. Это очень дорого.

Биогаз – это древнейший тренд!

Ученые достаточно быстро обратили внимание на опыт Древнего Китая и Индии, где еще до нашей эры люди начали использовать метан, полученный при перегнивании домашних отходов. Тогда его использовали чаще всего для приготовления пищи.

Потери газа были очень большими, но для упрощения домашней работы его хватало. Кстати говоря, в этих странах подобные решения активно используют и по сей день. Таким образом, биогаз как нетрадиционный источник энергии имеет большие перспективы, если подойти к вопросу с использованием современных технологий.

Была предложена технология переработки стоков животноводческих предприятий, в результате которой на выходе получался чистый метан. Проблема ее развития в том, что создавать подобные предприятия можно только в регионах с развитым животноводством. Кроме того, перспективы увеличения добычи биогаза тем ниже, чем больше на сельскохозяйственных предприятиях используется антибиотиков и моющих средств: даже небольшое их количество тормозит брожение, в результате чего весь навоз покрывается плесенью.

Ветряные генераторы

Помните Дон Кихота с его «великанами»? Идея использования силы ветра издавна будоражила умы ученых, а потому очень скоро они нашли выход: ветряные мельницы стали исправно обеспечивать быстро растущее городское население первоклассной мукой.

Разумеется, когда появились первые генераторы электрического тока, умами ученых вновь завладела та же идея. Как же не захотеть использовать безграничную силу ветра для получения бесплатного тока?

Идея эта достаточно быстро была претворена в жизнь, а потому в Японии, Дании, Ирландии и США сейчас немало районов, снабжение которых электричеством на 80 и более процентов осуществляется путем применения ветряков. В США и Израиле сегодня уже есть не один десяток фирм, которые разрабатывают и ставят ветряные генераторы - это весьма перспективный нетрадиционный источник энергии. Определение «нетрадиционный» здесь не слишком уместно, так как ветряная энергия имеет давнюю историю.

Проблем в их случае также хватает. Конечно, электричество получается бесплатным, но для установки ветряка опять-таки нужна пустынная местность, где большую часть года дует ветер. Кроме того, стоимость изготовления и установки мощного генератора (с высотой мачты несколько десятков метров) исчисляется десятками тысяч долларов. А потому позволить себе «бесплатное» электричество могут далеко не все страны, в которых сама возможность генерации тока силой ветра вполне реальна.

Термоядерная энергия

Это предел мечтаний многих современных физиков. Работа по обузданию термоядерной реакции начались еще в 50-х годах прошлого века, но до сих пор действующий реактор так и не был получен. Впрочем, новости с этих фронтов достаточно оптимистичные: ученые предполагают, что в следующие 20-30 лет они все-таки смогут создать действующий прототип.

Кстати, а почему это направление науки так важно? Дело в том, что при слиянии двух атомов водорода или гелия образуется в сотни тысяч раз больше энергии, чем если бы распалось несколько тысяч ядер урана! Запасы трансурановых элементов велики, но они постепенно истощаются. Если же использовать для выработки энергии водород, его запасов только на нашей планете хватит на сотни тысяч лет.

Представьте себе компактный реактор, который без дозаправки может работать несколько десятков лет, полностью обеспечивая электричеством огромную инопланетную базу! Термоядерный нетрадиционный источник энергии – это практический шанс для всего человечества, дающий возможность начать широкое освоение Космоса.

К сожалению, недостатков у технологии очень много. Во-первых, до сих пор нет ни одного мало-мальски рабочего прототипа, а прорывы в этом направлении были очень и очень давно. С тех пор мало слышно о каких-то реальных успехах.

Во-вторых, при слиянии легких ядер образуется огромное количество легких нейтронов. Даже грубые расчеты показывают, что элементы реактора всего за пять лет станут настолько радиоактивными, что их материалы начнут разрушаться, полностью дегенерировав. Словом, технология эта крайне несовершенна, а ее перспективы все еще туманны. Впрочем, даже если верны хотя бы грубые подсчеты, то данный нетрадиционный альтернативный источник энергии наверняка может стать настоящим спасением для всей нашей цивилизации.

Приливные станции

В мифах и преданиях народов мира можно найти массу упоминаний о тех божественных силах, которые руководят приливами и отливами. Человеку внушала трепет исполинская сила, которая может приводить в движение такие массы воды.

Разумеется, с развитием промышленности люди вновь обратили взгляды на приливную энергию, которая позволяла создать электростанции, во многом повторяющие идеи уже давно опробованных и прекрасно зарекомендовавших себя ГЭС. Преимущества – дешевая энергия, полное отсутствие вредных отходов и необходимости затопления земель, как в случае с гидроэлектростанциями. Недостаток – дороговизна строительства.

Выводы

В итоге, можно сказать, что нетрадиционные возобновляемые источники энергии могут примерно на 70% обеспечить человечество недорогим и чистым электричеством, но для их массового использования нужно удешевлять технологии.

fb.ru

нетрадиционная энергетика для частного дома, виды энергии своими руками

На сегодняшний день существует множество альтернативных источников энергии, которые применяются как в быту, так и на производствах К нетрадиционным источникам энергии относят энергию солнца, ветра, а также ту, которая вырабатывается мускульными усилиями человека. Подробности узнаем ниже.

Содержание:

• • Практичная альтернативная энергетика: виды
  • Нетрадиционные источники энергии: способы получения
  • Варианты альтернативной энергии
  • Источники энергии дома: варианты
  • Отопление для частного дома: альтернативные источники энергии
  • Ток и тепло своими руками: альтернативная энергетика для дома
  • Солнце и ветер, как альтернативные виды энергии
  • Бесплатная электроэнергия своими руками (видео)

Практичная альтернативная энергетика: виды

Альтернативные источники энергии – это разнообразные перспективные способы получения, а также передачи полученной электроэнергии. При этом такие источники энергии, возобновляемые, и приносят минимальный вред окружающей среде. К таким источникам энергии относятсясолнечные панели и солнечные станции.

Некоторые страны полностью перешли на альтернативную энергетику, например, Дания

Они в свою очередь подразделяются на 3 типа получения энергии с помощью:

• Фотоэлементов;
• Солнечных панелей;
• Комбинированных вариантов.

Популярно использование систем зеркал, которые нагревают воду до высоких температур, в результате чего получается пар, который, проходя через систему труб, крутит турбину. Ветряки и ветряные станции дают ток за счет энергии ветра, который крутит специальные лопасти, соединенные с генераторами.

Популярно использование энергии волн, а также приливов и отливов.

Как показывали опыты, такие электростанции способны вырабатывать около 15 кВт, что значительно превосходит по мощности солнечные и ветровые электростанции.

Из геотермальных источников горячая вода широко используется для вырабатывания электроэнергии. Интересно использование кинетической энергии в некоторых помещениях, например, в спортивных залах, где движущиеся части тренажеров соединены с помощью тяг с генераторами, которые, в результате движения людьми, вырабатывают электроэнергию.

Нетрадиционные источники энергии: способы получения

Нетрадиционные источники энергоснабжения – это в первую очередь получение электроэнергии с помощью ветра, солнечного света, энергии волн приливов и отливов, а также с использованием геотермальных вод. Но, помимо этого, есть и другие способы с использованием биомассы и других методов.

Благодаря нетрадиционным источникам энергии можно снизить вред, который люди наносят природе

А именно:

1. Получение электричества из биомассы. Такая технология подразумевает под собой производство из отходов биогаза, который состоит из метана и углекислого газа. Некоторые экспериментальные установки (гумиреактор от Михаэль) перерабатывают навоз, солому, что позволяет получить из 1 т материала 10–12 м3 метана.
2. Получение электричества термальным способом. Преобразование тепловой энергии в электричество путем нагрева одних соединенных между собой полупроводников, состоящих из термоэлементов и охлаждения других. В результате разницы температур, получается электрический ток.
3. Водородная ячейка. Это устройство, которое из обычной воды путем электролиза позволяет получить достаточно большое количество водородно-кислородной смеси. При этом расходы на получение водорода минимальны. Но такое получение электроэнергии пока только лишь находится в стадии экспериментов.

Еще одной разновидностью получения электроэнергии является специальное устройство, которое называется двигатель Стирлинга. Внутри специального цилиндра с поршнем находится газ или жидкость. При внешнем нагреве объем жидкости или газа увеличивается, поршень двигается и заставляет работать в свою очередь генератор. Далее газ или жидкость, проходя по системе труб, охлаждается и двигает поршень обратно. Это довольно грубое описание, но дает понять, как работает данный двигатель

Варианты альтернативной энергии

В современном мире из-за некоторого ограничения природных ресурсов тепла и электроэнергии, некоторые люди используют альтернативные источники энергии. Одними из основных направлений альтернативной энергетики является поиск и использование нетрадиционных видов и источников.

Источники, с помощью которых можно получить электричество:

• Являются возобновляемыми;
• Могут успешно заменить традиционные;
• Постоянно усовершенствуются, ведутся разработки и исследования.

Альтернативную энергию можно добывать с помощью солнечных батарей

Оснащение пъезоэлементами высокой мощности турникетов в метро и на железнодорожных станциях позволяет, при наступлении на специальные пластины, от давления человеческого веса вырабатывать электроэнергию. Такие действующие установки в качестве эксперимента установлены в некоторых городах Китая и Японии.

Зеленая энергетика – получение биогаза, которым впоследствии можно отапливать дома из морских водорослей. Установлено, что с 1 га водной поверхности, занятой зелеными водорослями, можно получить до 150 000 м3 газа. Использование энергии спящих вулканов, вода закачивается в вулкан, под воздействием тепла и высоких температур, превращается в пар, который по специальным трубам поступает к турбине и крутит ее. В настоящее время в мире действует всего 2 таких экспериментальных установки. Использование сточной воды с помощью специальных ячеек, в которых находятся особенные бактерии, которые окисляют органику, приводит к тому, что в ходе химических процессов, происходит выработка электронов и, как следствие, электричества.

Источники энергии дома: варианты

В связи с ростом тарифов на энергию многие люди начинают задумываться не только об экономии энергии, но и об дополнительных источниках энергии. Некоторые люди предпочитают сделать самоделки своими руками, а некоторые предпочитают какие-либо готовые решения, к которым могут относиться определенные варианты.

А именно:

1. Установка на стекла солнечных панелей, которые обладают высокой прозрачностью, благодаря чему их можно размещать даже в многоэтажных домах. Но при этом их КПД даже в солнечную ясную погоду не превышает 10%.
2. Для освещения некоторых участков помещения используются светодиоды и светодиодные лампы на небольших аккумуляторах соединенных с солнечной панелью. Достаточно в течение дня заряжать, таким образом, аккумулятор чтобы вечером получить освещение.
3. Установка традиционных солнечных панелей, которые позволяют заряжать аккумуляторы и от них уже через инвертор частично питать домашние приборы и лампы. Можно также вырабатывать горячую воду в теплое время года путем установки вакуумного насоса и теплового коллектора на крышу.

Несколько солнечных батарей хватит для обеспечения энергией всего дома

У жителей, проживающих в городских условиях, к сожалению, выбор дополнительных источников энергии ограничен, в отличие от тех, кто проживает в загородных домах. В частном доме гораздо больше возможностей сделать автономное электроснабжение. А также сделать для загородного дома или на даче автономные независимые системы обогрева.

Отопление для частного дома: альтернативные источники энергии

Среди наиболее распространенных способов получения электроэнергии является движущая сила ветра. Достаточно поставить около загородного дома высокую мачту с движущимися лопастями, соединенными с генератором, чтобы получать электрический ток и заряжать аккумуляторы.

Для получения тепла, можно использовать тепловые насосы, при их использовании, можно брать тепло практически из любого места:

• Воздуха;
• Воды;
• Земли.

Среди недостатков солнечных батарей является их большая цена

Принцип их работы, как в холодильнике, только при прокачивании через насос воздуха или воды, получается тепло. Самодельные конструкции, ничуть не уступают промышленным. В домашних условиях можно самостоятельно изготовить подобные конструкции достаточно найти чертежи и изготовить ветряк, чтобы получить дешевое электричество буквально из воздуха. Есть и другие виды и возможности получить электроэнергию и отопление для частного дома.

Эффективно использование обыкновенного генератора, особенно в северных регионах России, так как, при недостатке солнечного света, панели просто бесполезны.

То же самое касается и тепловых конвекторов, которые предназначены для нагрева воды. Несколько проще для получения тепла использование котла на биотопливе, в качестве материала для топки используются прессованные опилки, гранулы, в том числе и из соломы и торфа. Но такие котлы на биотопливе стоят несколько дороже, чем работающие на газе.

Ток и тепло своими руками: альтернативная энергетика для дома

Дармовая электроэнергетика для квартиры или частного дома всегда интересовала людей, так как в последние годы тарифы на отопление и электроэнергию только лишь растут. И для экономии, многие люди стараются найти варианты получения тепла и энергии даром. Для этого изготавливают разные системы, в том числе пытаются изобрети вечный источник, и придумывают необычные и новые способы получения тока и тепла.

Относительная бесплатная энергетика (сборка солнечных панелей своими руками):

• Можно приобрести части солнечной батареи в Китае;
• Самостоятельно все собрать;
• Как правило, к каждому комплекту прилагается схема сборки.
• Все это позволяет самостоятельно собрать панель и схему питания, в частности квартиры или частного дома.

Безтопливная халявная энергетика получается из электромагнитных волн – любые колебания можно преобразовать в электричество. Правда КПД таких схем очень мал, но, тем не менее, с помощью специально сделанных приборов можно заряжать телефоны и прочую мелкую бытовую технику.

Правда зарядка займет довольно длительное время.

Для обеспечения дома альтернативной энергией следует воспользоваться услугами профессионалов

Для получения тепла, некоторые умельцы используют метан, который в свою очередь получают из навоза животных и прочих отходов. Правильно сделанная система является хорошим вариантом для получения тепловой энергии и обогрева дома, а также для приготовления пищи.

Солнце и ветер, как альтернативные виды энергии

Альтернатива получения, как тепла, так и электричества, для многих людей является актуальной Малая солнечная энергетика – это использование солнечных батарей на основе кремния, количество получаемой энергии зависит от количества батарей, широты местонахождения дома или иного помещения.

Интересна технология получения энергии с помощью генераторов, достаточно к генератору подключить контроллер заряда, и соединить всю схему с аккумуляторами, так можно получить достаточное количество энергии.

Актуально использование специальных термоэлектрических преобразователей энергии тепла в электричество, проще говоря, использование термопары из полупроводников. Одна часть пары нагревается, вторая охлаждается, в результате этого возникает свободная электроэнергия, которую можно использовать в быту. Можно использовать в качестве выработки энергии детей, достаточно соединить на детской площадке качели с динамо-машиной с тем, чтобы получать небольшой процент электроэнергии, который может использоваться для освещения детской площадки.

Бесплатная электроэнергия своими руками (видео)

Альтернатор или, проще говоря, генератор электроснабжения на сегодняшний день является наиболее привычным способом получения электрической энергии. Но, несмотря на это, находится достаточно много возможностей для получения электроэнергии с использованием альтернативных источников по всему земному шару.

thewalls.ru

Виды нетрадиционных возобновляемых источников энергии и технологии их освоения. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии

Похожие главы из других работ:

Альтернативные источники энергии

2.1 Виды альтернативной энергии

В настоящее время активно используются в мире альтернативная энергия четырёх видов: солнечная, ветряная, геотермальная и энергия волн. Каждый вид имеет свои достоинства и недостатки, которые будут рассмотрены далее...

Альтернативные источники энергии. Биотопливо

1.1 ВИДЫ КЛАССИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ

Все существующие виды топлива в природе подразделяются на следующие типы: твердые, жидкие и газообразные. Некоторые группы топлива, в свою очередь, подразделяются на две подгруппы...

Альтернативные источники энергии. Грозовая электростанция

1.1 Виды классических источников энергии

Все существующие виды энерготоплива в природе подразделяются на твердые, жидкие и газообразные. В отопительных приборах, для нагрева теплоносителя также применяется тепловое действие электрического тока. Некоторые группы топлива...

Альтернативные источники энергии. Расчет ветрогенератора

1.1 Виды существующих источников энергии

Все существующие виды энерготоплива в природе подразделяются на твердые, жидкие и газообразные. В отопительных приборах, для нагрева теплоносителя также применяется тепловое действие электрического тока. Некоторые группы топлива...

Виды и расчет волновой электростанции

2.1 ВИДЫ АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ И ИХ РАЗВИТИЕ

Наиболее явными из недостатков являются: недостаточное финансирование и непостоянство выдачи электроэнергии. Новизна...

Водородная энергетика: задачи, проблемы и сферы применения

2.1 Виды и направления развития альтернативных источников энергии

Основное достоинство АИЭ - это производство безвредной энергии. Значит, переход на АИЭ может изменить энергетическую и экологическую обстановку в мире. Энергия, получаемая с помощью АИЭ бесплатна...

Измерение и учёт электрической энергии

Виды и типы счётчиков электрической энергии

Счетчики электроэнергии можно классифицировать по типу измеряемых величин, типу подключения и по типу конструкции. По типу подключения все счетчики разделяют на приборы прямого включения в силовую цепь и приборы трансформаторного включения...

Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии

Использование возобновляемых источников энергии

Ветровая энергетика. Использование энергии ветра сегодня чрезвычайно динамично развивающаяся отрасль мировой энергетики. Если суммарная установленная мощность ветровых энергоустановок (ВЭУ) в мире в 2000 году составляла 17,8 ГВт...

Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии

Роль нетрадиционных и возобновляемых источников энергии при реформировании электроэнергетического комплекса Свердловской области

Малая гидроэнергетика. На территории области протекает более 18 тысяч рек и речек. Имеется более 100 водоёмов с объёмом воды выше 1 млн. мі; большая часть из них имеет регулируемый водосброс...

Система автономного электроснабжения жилого дома

1.1 Актуальность применения возобновляемых источников энергии

У Вас есть загородный дом, но нет возможности протянуть к нему линию электропередач (ЛЭП)? Или подключение к централизованным сетям электроснабжения непомерно дорого? А, может быть...

Состояние и использование возобновляемых источников энергоресурсов в ходе экономических реформ в КНР

Понятие «возобновляемых источников энергоресурсов»

Возобновляемые ресурсы - природные ресурсы, запасы которых или восстанавливаются быстрее, чем используются, или не зависят от того, используются они или нет. Это определение довольно расплывчато...

Состояние и использование возобновляемых источников энергоресурсов в ходе экономических реформ в КНР

Экономические реформы КНР и использование возобновляемых источников энергоресурсов в КНР

Началом экономической реформы можно считать конец 1978 г., когда 3-й пленум ЦК КПК 11-го созыва объявил о претворении в жизнь политики “реформы и открытости”. Суть преобразований - коренное изменение старой экономической системы...

Состояние и использование возобновляемых источников энергоресурсов в ходе экономических реформ в КНР

Перспективы развития использование возобновляемых источников энергоресурсов в КНР

Китай входит в пятерку лидеров планеты по инвестированию в сферу возобновляемых энергоресурсов В ходе совещания лидеров 16 государств Азиатско-Тихоокеанского региона, была принята Декларация энергетической безопасности Восточной Азии...

Технологии энергосбережения в современных гостиницах

1. Виды энергии

Электроэнергия - наиболее распространённый на сегодняшний день вид энергии, хотя и самый молодой. Только во второй половине начались первые попытки полезного использования электричества, с изобретением телеграфа, гальванотехники...

Электрические источники света, их характеристики

2. Виды электрических источников света

С физической точки зрения источником света может быть названа любая материальная система, излучающая электромагнитную энергию в оптической области спектра. В технике источниками света называют приборы...

fis.bobrodobro.ru

Тема: нетрадиционные источники энергии - Реферат

МОУ КАМЕНСКАЯ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА

Тема:

НЕТРАДИЦИОННЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ.

Выполнила: ученица 8 класса Переверзева Ольга

Руководитель:

Петрухина Нина Степановна

учитель физики

Содержание:

Раздел: стр.

1. Введение 1

2.Солнечная энергия 2

3.Энергия океана 5

4.Энергия ветра 6

5.Энергия морских течений 7

6.Энергия приливов и отливов 8

7.Геотермальная энергия 9

8.Биотопливо 11

9.Заключение 15

Введение.

В глубокой древности человечество начало с бережного использования возобновляемых источников энергии, но постепенно перешло к безрассудному использованию невозобновимых источников.

Вся история доказывает, что с ростом уровня жизни увеличивается количество необходимой человеку энергии.

Любая деятельность, независимо от её природы, предполагает использование энергии. Нынешняя человеческая деятельность на земле является доказательством того, что люди использовали и используют много энергии. Человек слишком слаб физически, чтобы собственными силами достичь тех результатов, которых достигло человечество в результате своей деятельности. Однако кроме физической силы у людей есть и другие способности. Главная из них – способность мыслить и осуществлять свои замыслы. На протяжении всей истории результатом этого были различные способы использования других энергоисточников, помимо мускульной энергии, для достижения с их помощью желаемых результатов. В настоящее время ежегодно расходуемая всеми странами энергия составляет 0,1% в отношении возможных для использования запасов угля, природного газа и нефти, вместе взятых.

Но ведь потребление всех видов энергетических ресурсов быстро растёт. Что же будет дальше? На наш взгляд, проблемы, связанные с энергообеспечением, очень актуальны в наше время. Они не могут не интересовать любого здравомыслящего человека и требуют изучения и решения.

Существуют разные прогнозы, касающиеся будущего наших ресурсов. Разрабатывая такие прогнозы, надо исходить, с одной стороны, из оценки перспектив роста населения и производства соответственно потребности общества, а с другой – из наличия запасов каждого ресурса. Однако прогнозировать современную тенденцию роста населения и производства далеко в будущее было бы рискованно. Кроме того, научно - технический прогресс, несомненно, будет продолжаться в направлении поисков более экономных, ресурсосберегающих технологий, что позволит постепенно сокращать потребность во многих природных источниках производства.

Исходя из сказанного, следует ожидать, по крайне мере, в ближайшие десятилетия, дальнейший рост потребностей в самых разнообразных энергетических ресурсах. При оценке их запасов важно различать две большие группы ресурсов – невозобновимые и возобновимые. Первые практически не восполняют, и их количество неуклонно уменьшается по мере использования. Сюда относятся минеральные и земляные ресурсы. Возобновимые ресурсы либо способны к самовоспроизведению (биологические), либо непрерывно поступают к Земле извне (солнечная энергия), либо, находятся в непрерывном круговороте, могут использоваться повторно(вода). Возобновляемые ресурсы — природные ресурсы, запасы которых или восстанавливаются быстрее, чем используются, или не зависят от того, используются они или нет.

Разумеется возобновимые ресурсы, как и невозобновимые, не бесконечны, но их возобновляемая часть может постоянно использоваться.

Если обратиться к главным типам мировых природных ресурсов, то в самом общем мы получаем следующую картину. Основным видом энергоресурсов является пока ещё минеральное топливо – нефть, газ, уголь. Эти источники энергии невозобновимы и при нынешнее темпах роста их добычи они могут быть, по мнению учёных, исчерпаны через 80-140 лет.

В данном проекте в качестве источников энергии рассмотрены нетрадиционные: энергия солнца, энергия ветра, геотермальная энергия, энергия приливов и отливов, энергия морских течений, энергия океана и использование биологического топлива.

Солнечная энергия - будущее Земли

Солнце является первичным и основным источником энергии для нашей планеты. Оно греет всю Землю, приводит в движение реки и сообщает силу ветру. Под его лучами вырастает 1 квадриллион тонн растений, питающих, в свою очередь, 10 триллионов тонн животных и бактерий. Благодаря тому же Солнцу на 3емле накоплены запасы углеводородов, то есть нефти, угля, торфа и пр., которые мы сейчас активно сжигаем. Для того чтобы сегодня человечество смогло удовлетворить свои потребности в энергоресурсах, требуется в год около 10 миллиардов тонн условного топлива. (Теплота сгорания условного топлива - 7 000 ккал/кг). Разведанных мировых запасов угля человечеству хватит на 200 лет, нефти и природного газа – на 36 лет, ядерного топлива – на 40 лет. Солнечная энергия – это наименьшее количество загрязнения для планеты и наиболее неистощимый из всех известных источников энергии. Человечество только начинает выявлять и использовать ее потенциал. Уже используются солнечные батареи и введены в эксплуатацию гелиоэлектростанции, а это значит найден способ преобразования тепловое и световое излучение солнца, падающее на Землю, в механическую или электрическую энергию. Всего за три дня Солнце посылает на Землю столько энергии, сколько её содержится во всех разведанных запасах ископаемых топлива, а за 1с – 170млрд Дж. Большую часть этой энергии рассеивается или поглощает атмосфера, особенно облака, и только треть её достигает земной поверхности. Вся энергия, испускаемая Солнцем, больше той её части, которую получает Земля, в 5000млн.раз. Но даже такая «ничтожная» величина в 1600 раз больше энергии, которую дают все остальные источники, вместе взятые. Солнечная энергия, падающая на поверхность одного озера, эквивалентна мощности крупной электростанции. Сегодняшние солнечные системы уже рентабельны, надежны и просты в эксплуатации. Их использование набирает популярность в развитых странах. Для преобразования солнечной энергии в электрическую в промышленных масштабах сейчас в основном используют способ, предложенный, согласно легенде, еще в III веке до н. э. знаменитым ученым Архимедом. Правда, солнечный свет он применял тогда вовсе не с целью получения дешевой энергии, а для обороны родных Сиракуз, атакованных с моря галерами римского полководца Марцелла. Вот что написано в истории: «Когда римские корабли находились на расстоянии полета стрелы, Архимед стал действовать шестиугольным зеркалом, составленным из небольших четырехугольных зеркал, которые можно было двигать при помощи шарниров и металлических планок. Он установил это зеркало так, чтобы оно пересекалось в середине зимней и летней солнечными линиями, и поэтому принятые этим зеркалом солнечные лучи, отражаясь, создавали жар, который обращал суда римлян в пепел, хотя они находились на расстоянии полета стрелы». Именно на этом принципе основана работа современных гелиоэлектростанций. Установленные на значительной, до нескольких тысяч квадратных метров, территории зеркала-гелиостаты, поворачивающиеся вслед за Солнцем, направляют лучи солнечного света на емкость с теплоприемником, в качестве которого обычно выступает вода.

Дальше все происходит так же, как на обычных ТЭС: вода нагревается, закипает, превращается в пар, пар крутит турбину, турбина передает вращение на ротор генератора, а тот вырабатывает электричество.

В мире сейчас действуют несколько гибридных солнечно-тепловых электростанций общей мощностью более 600 МВт. Днем они работают от Солнца, а ночью, чтобы вода не остывала и электричество не кончалось, - от газа. Температура пара в установках достигает 370 градусов Цельсия, а давление - 100 атмосфер.Устройства, использующие энергию солнца, разработаны для отопления, освещения и вентиляции зданий, небоскрёбов, опреснения воды, производства электроэнергии. Такие устройства используются в различных технологических процессах. Появились транспортные средства с "солнечным приводом" : моторные лодки и яхты, солнцелеты и дирижабли с солнечными панелями.

Солнцемобили, вчера сравниваемые с забавным автоаттракционом, сегодня пересекают страны и континенты со скоростью, почти не уступающей обычному автомобилю. С 1988 года на Керченском полуострове работает Крымская солнечная электростанция, мощность которой 5МВт, на острове Сицилия – мощностью 1МВт, на юге Испании – мощностью 0,5Мвт. Заложено начало авиации на солнечных батареях. В настоящее время продолжительность полета беспилотных летательных аппаратов ограничена в основном запасом энергии. Такие аппараты могут летать очень продолжительное время и выполнять задачи по мониторингу окружающей среды, а также выступать в роли радиоретрансляторов в течение недель или даже месяцев без использования топлива и без загрязнения воздушной среды. Подобные аппараты успешно могут выполнять роль «псевдоспутников», они расположены ближе к поверхности земли, более подвижны и стоят гораздо меньше, чем настоящие спутники. Перед конструкторами все еще стоит множество проблем. КПД солнечных элементов пока еще не слишком высок, всего около 20%.. В ночное время и даже днем аппарат должен иметь запасы энергии на борту. Если самолет летит выше облаков на небольшой высоте вокруг экватора, он не может всегда находиться в зоне, освещенной Солнцем, потому что Земля вращается быстрее, чем может лететь самолет с электродвигателем, поэтому аппарат, рассчитанный на круглосуточный полет, должен быть гибридным».

Телевизор, работающий от солнечной энергии

Компания Sharp представила на недавно проходившей выставке телевизор, работающий от солнечной батареи. Энергии солнечной панели оказалось вполне достаточно для просмотра телепередач на 52-дюймовом экране со светодиодной подсветкой.

ТЕПЛОВАЯ ЭНЕРГИЯ ОКЕАНА.

Известно, что запасы энергии в Мировом океане колоссальны, ведь две трети земной поверхности (361 млн.кв.м) занимают моря и океаны. Кинетическая энергия океанских течений примерно равна 1018 Дж. Энергоресурсы океана представляют большую ценность как возобновляемые и практически неисчерпаемые источники энергии. Океаны, помимо механической энергии волн и приливов, содержат также потенциальную энергию в виде тепла. Преобразование солнечного излучения в электроэнергию происходит за счет разности температур верхнего и нижнего слоев. Как известно, Солнце нагревает лишь верхние слои воды морей и океанов, причем, нагретая вода не опускается вниз, так как ее плотность меньше, чем у холодной. В тропических морях верхний слой воды, толщина которого не превышает нескольких метров, нагревается до 25-300° С, в то время как температура воды на глубине в 1 км не превышает 50° С. Получаемый в результате разности температур естественный тепловой градиент и создает запасы энергии. Причем, существенное количество ее можно получить при условии, когда температура между теплым поверхностным и холодным глубоководным слоями воды отличается, примерно, на 200°С значит тепловая энергоустановка, плывущая под водой могла бы производить энергию.Установка мини-ОТЕС (преобразование тепловой энергии океан в элекрическую) смонтирована на барже. Под ее днищем помещен длинный трубопровод для забора холодной воды. Трубопроводом служит полиэтиленовая труба длиной 700 м с внутренним диаметром 50 см. Трубопровод прикреплен к днищу судна с помощью особого затвора, позволяющего в случаи необходимости ого быстрое отсоединение. Полиэтиленовая труба одновременно используется и для заякоривания системы труба–судно. Оригинальность подобного решения не вызывает сомнений, поскольку якорные постановки для разрабатываемых ныне более мощных систем ОТЕС являются весьма серьезной проблемой.Новые станции ОТЕС на мощность во много десятков и сотен мегаватт проектируются без судна. Это – одна грандиозная труба, в верхней части которой находится круглый машинный зал, где размещены все необходимые устройства для преобразования анергии. Верхний конец трубопровода холодной воды расположится в океане на глубине 25–50 м. Машинный зал проектируется вокруг трубы на глубине около 100 м. Там будут установлены турбоагрегаты. Труба-монстр, уходящая почти на километр в холодную глубину океана, а в ее верхней части что-то вроде маленького островка. Представляется, что некоторые из предлагавшихся океанских энергетических установок могут быть реализованы, и стать рентабельными уже в настоящее время.

Энергия ветра

Огромна энергия движущихся воздушных масс. Запасы энергии ветра более чем в сто раз превышают запасы гидроэнергетики всех рек планеты. Климатические условия позволяют развивать ветроэнергетику на огромной территории – от наших западных границ до берегов Енисея. Богаты энергией ветра северные районы страны вдоль побережья Северного Ледовитого океана. Считается, что общий ветровой энергопотенциал Земли равен 1200ГВт.

Энергия ветра представляет собой самый быстрорастущий во всем мире источник электричества. Энергия ветра производится массивными трехлопастными ветротурбинами, устанавливаемыми на самом верху высоких башен и работающими подобно вентиляторам, но в обратном порядке. Вместо того чтобы использовать электричество для получения ветра, турбины используют ветер для получения электричества.

Ветровые установки являются одним из самых перспективных и одновременно экологически чистых способов выработки электроэнергии, с КПД около 59%. Вместе с тем, энергия ветра относится к числу возобновляемых источников энергии. В общих чертах, устройство ветровой электростанции выглядит следующим образом. Ветер вращает лопасти, а лопасти крутят вал, который соединен с набором зубчатых колес, приводящих в действие электрогенератор. Самая трудная проблема состоит в том, чтобы обеспечить одинаковое число оборотов пропеллера при разной силе ветра. Для этого угол наклона лопастей по отношению к ветру регулируется за счет поворота их вокруг продольной оси: при сильном ветре этот угол острее, воздушный поток свободнее обтекает лопасти и отдает им меньшую часть своей энергии. Помимо регулирования лопастей весь генератор автоматически поворачивается на мачте против ветра. Избыток энергии в ветреную погоду и недостаток её в периоды безветрия реализуется за счет запасов воды в верхнем резервуаре, которая набирается в ветреную погоду и стекает в безветренную погоду. Крупные турбины для электроснабжения могут вырабатывать от 750 киловатт (киловатт = 1 000 ватт) до 1,5 мегаватт (мегаватт = 1 миллиону ватт) электроэнергии. В жилых домах, на телекоммуникационных станциях и в водяных насосах в качестве источника энергии применяются небольшие одиночные ветротурбины мощностью менее 100 киловатт. Это, прежде всего, характерно для отдаленных районов, в которых отсутствует энергосистемы общего пользования. В ветровых установках группы турбин связаны вместе с целью выработки электроэнергии для энергосистем общего пользования. Электричество подается потребителям посредством линий передач и распределительных линий. Такие станции работают труднодоступных районах, на дальних островах, в Арктике, на тысячах населенных пунктах, где нет поблизости электростанций.

За последние 10 лет глобальное производство энергии ветра увеличился в 10 раз - с 3,5 гигаватт (гигаватт = 1 миллиарду ватт). Этого достаточно для того, чтобы обслуживать более 1,6 миллиона домохозяйств.

Энергия морских течений.

Неисчерпаемые запасы кинетической энергии морских течений, накопленные в океанах и морях, можно превращать в механическую и электрическую энергию с помощью генераторов, погруженных в воду..

Преимуществами нового генератора, получившего название «Анаконда», являются простота и относительная дешевизна изготовления. Генератор «Анаконда», представляет собой длинную и тонкую резиновую трубку диаметром 0,25 м или 0,5 м, герметично закупоренную с обоих концов, внутри которой находится вода. К одному концу трубки прикрепляется якорь, удерживающий ее под водой, а второй ориентируется навстречу набегающим волнам. Морские волны, деформируя один конец резиновой трубки, генерируют внутри нее волны, которые приводят в движение турбину, установленную на другом конце устройства. По сравнению с другими установками, использующимися для получения электроэнергии из энергии волн, генератор «Анаконда» обладает меньшим весом, более прост в изготовлении и требует меньше затрат на техническое обслуживание.Ученые планируют изготовить «Анаконду» длиной 200 метров и 7 метров в диаметре, которая будет погружаться на глубину 40-100 метров. Расчеты показывают, что мощность такой установки будет составлять приблизительно 1 МВт.

Энергия приливов и отливов.

Веками люди размышляли над причиной морских приливов и отливов. Сегодня мы знаем, что могучее природное явление – ритмическое движение морских вод – вызывают силы притяжения Луны и Солнца. В середине 80-х годов уже действовали первые промышленные установки, а также велись разработки по следующим основным направлениям: использование энергии приливов, прибоя, волн, разности температур воды поверхностных и глубинных слоев океана, течений и т.д. Приливные волны таят в себе огромный энергетический потенциал - 3 млрд. кВт. Идея использования энергии приливов появилась у наших предков добрую тысячу лет назад. Правда, строили они тогда не ПЭС, а приливные мельницы. Одна из таких мельниц, упоминаемая еще в документах 1086 года, сохранилась в местечке Илинг, на юге Англии. В России первая приливная мельница появилась на Беломорье в XVII веке. В ХХ веке ученые задумались над использованием потенциала приливов в электроэнергетике. Достоинства приливной энергии неоспоримы. Приливные станции можно строить в труднодоступных местах в прибрежной зоне, они не загрязняют атмосферу вредными выбросами в отличие от тепловых станций, не затапливают земель в отличие от гидроэлектростанций и не представляют потенциальной опасности в отличие от атомных станций. Приливная электростанция (ПЭС) - электростанция, преобразующая энергию морских приливов в электрическую. ПЭС использует перепад уровней «полной» и «малой» воды во время прилива и отлива. Перекрыв плотиной, залив или устье впадающей в море (океан) реки (образовав водоём, называют бассейном ПЭС), можно при достаточно высокой амплитуде прилива (> 4 м) создать напор, достаточный для вращения гидротурбин и соединённых с ними гидрогенераторов, размещенных в теле плотины. При одном бассейне и правильном полусуточном цикле приливов ПЭС может вырабатывать электроэнергию непрерывно в течение 4--5 ч с перерывами соответственно 2--1 ч четырежды за сутки (такая ПЭС называется однобассейновой двустороннего действия). Мы знаем, что приливы и отливы обусловлены цикличностью, а значит выработка энергии получается пульсирующей в течение полумесячного периода. Даже использование резервных бассейнов не исключает этой пульсации. Поэтому используют совместную работу ПЭС в одной энергосистеме с мощными тепловыми (в т. ч. и атомными) электростанциями. Энергия, вырабатываемая ПЭС, может быть использована для участия в покрытии пиков нагрузки энергосистемы, а входящие в эту же систему ГЭС, имеющие водохранилища сезонного регулирования, могут компенсировать внутримесячные колебания энергии приливов.  На ПЭС устанавливают специальные гидроагрегаты, которые используются с генераторном (прямым и обратным) и насосном (прямым и обратным). В часы, когда малая нагрузка энергосистемы совпадает по времени с «малой» или «полной» водой в море, гидроагрегаты ПЭС либо отключены, либо работают в насосном режиме ( подкачивают воду в бассейн выше уровня прилива или откачивают ниже уровня отлива) и таким образом аккумулируют энергию до того момента, когда в энергосистеме наступит пик нагрузки. В случае если прилив или отлив совпадает по времени с максимумом нагрузки энергосистемы, ПЭС работает в генераторном режиме. В 1968 г. на побережье Баренцева моря в Кислой губе сооружена первая в нашей стране опытно-промышленная ПЭС, которая работает до настоящего времени. В здании электростанции размещено 2 гидроагрегата мощностью 400 кВт. Основоположниками этого проекта были советские ученые Лев Бернштейн и Игорь Усачев. В отличие от гидроэнергии рек, средняя величина приливной энергии мало меняется от сезона к сезону, что позволяет приливным электростанциям более равномерно обеспечивать энергией промышленные предприятия. Пока энергия приливных электростанций обходится дороже энергии тепловых электростанций. Запасы приливной энергии планеты значительно превосходят полную величину гидроэнергии рек, значит можно полагать, что приливная энергия будет играть заметную роль в дальнейшем прогрессе человеческого общества.. Ее запасы могут обеспечить до 15 % современного энергопотребления. Эти плотины экологически безопасны, т.к. биологически проницаемы, пропуск рыбы через ПЭС происходит практически беспрепятственно

Геотермальная энергия

Говоря просто геотермальная энергия — это энергия внутренних областей Земли. Извержение вулканов наглядно свидетельствует об огромном жаре внутри планеты Ученые оценивают температуру ядра Земли в тысячи градусов Цельсия Эта температура постепенно снижается от горячего внутреннего ядра где как полагают металлы и породы могут существовать только в расплавленном состоянии до поверхности Земли. Геотермальные ресурсы огромны. Истоки их освоения уходят еще в глубокую древность. Тепло Земли уже сейчас вносит вклад в современную энергетику, но он не соответствует ни экономической и экологической эффективности, ни ресурсам, пригодным для освоения имеющимися техническими средствами. Геотермальные энергоресурсы делятся на гидротермальные конвективные системы (подземные бассейны пара и горячей воды, которые образуют гейзеры и сернистые грязевые озёра), горячие сухие системы вулканического происхождения и системы с высоким тепловым потоком. Геотермальная энергия может быть использована двумя основными способами —для выработки электроэнергии и для обогрева домов, учреждений и промышленных предприятии Для какой из этих целей она будет использоваться зависит от формы в которой она поступает в наше распоряжение. Иногда вода вырывается из-под земли в виде чистого "сухого пара" т е пара без примеси водяных капелек. Этот сухой пар может быть непосредственно использован для вращения турбины и выработки электроэнергии. Конденсационную воду можно возвращать в землю и при ее достаточно хорошем качестве—сбрасывать в ближний водоем.В других местах, где имеется смесь воды с паром (влажный пар), этот пар отделяют и затем используют для вращения турбин. В районах, отличающихся газотермальной активностью для отопления используются парогеотермальные источники. В России геотермальные источники экономически расположены невыгодно. Камчатка, Сахалин и Курильские острова отличаются слабой инфраструктурой, высокой сейсмичностью, малонаселенностью, сложным рельефом местности. Общие запасы этого вида энергии в России оцениваются в 2000 МВт. В настоящее время в России действует Паужетская ГеоТЭС на Камчатке мощностью 11 МВт. Сведений о продолжительности жизни геотермальных источников мало, и поэтому, хотя геотермальная энергия производится при малых затратах, проекты, рассчитанные на долгую перспективу, неизвестны. Основное направление развития геотермальной энергетики — отбор теплоты не только термальных вод, но и водовмещающих горных пород путем закачки отработанной воды в пласты, преобразование глубинной теплоты в электрическую энергию. Такое использование глубинной теплоты обеспечит экологическую безопасность технологии ее использования .Геотермальные воды с наиболее высокой температурой и пар используют для получения электроэнергии. Энергия, полученная таким способом, дешевле, чем энергия тепловых, атомных и гидроэлектростанций. Наличие больших запасов геотермальной энергии в земной коре дает надежду на то, что у этой отрасли энергетики большое будущее.На Камчатке уже работают две геотермальные электростанции. А также такие электростанции построены в районе Махачкалы и Южно-Курильска. Недостатком всех имеющихся геотермальных электростанций является то, что располагать их возможно только там, где есть горячие источники. Ученые выдвинули идею бурения скважин на глубину в 4-6 километров, для того чтобы в одну скважину закачивать холодную воду, а из другой получать разогретый пар. Температура в глубине скважин будет достигать 150-200°C. Полученный пар можно использовать для получения электроэнергии или отопления. Благодаря изобретению советского инженера Александра Калины, наряду с традиционными геотермальными электростанциями появились электростанции использующие «цикл Калины». Их особенностью является то, что горячая вода из земных недр передает свою энергию другой жидкости. Такая схема называется бинарной или двухконтурной. В качестве второй жидкости используют двухкомпонентную водно-аммиачную смесь. Свойства этой смеси позволяют оптимизировать перенос тепла при ее испарении и конденсации. Поэтому «цикл Калины» оказался эффективней других бинарных схем. КПД таких электростанций гораздо выше по сравнению с традиционными геотермальными электростанциями и это несомненно большой прогресс. Дальнейшее развитие этой отрасли энергетики обеспечит экономический рост страны, даст возможность отказаться от использования не возобновляемых источников энергии и улучшить экологическую обстановку. На Кубани планируется построить сеть геотермальных станций. Принцип работы станции заключается в подаче насосами воды (t=1000? С) с глубины 2,5 тыс. м в центральный тепловой пункт (ЦТП), расположенный в центре поселка. Подаваемая вода нагревает воду для отопления и горячего водоснабжения, затем закачивается обратно в скважину на ту же глубину, где она снова нагревается и становится пригодной для дальнейшего использования. Мощность ЦТП 5 МВт, в перспективе 10 МВт. Летом подогрев воды обеспечит солнечная водонагревательная установка, работающая на солнечных батареях будет восстанавливаться. Рядом со станцией планируется развивать сопутствующие производства: рыбные хозяйства, тепличные комплексы, бальнеолечение.

Биотопливо

Биото́пливо — это топливо из биологического сырья, получаемое, как правило, в результате переработки стеблей сахарного тростника или семян рапса, кукурузы, сои. Существуют также проекты разной степени проработанности, направленные на получение биотоплива из целлюлозы и различного типа органических отходов, но эти технологии находятся в ранней стадии разработки или коммерциализации. Различается жидкое биотопливо (для двигателей внутреннего сгорания, например, этанол, метанол, биодизель), твёрдое биотопливо (дрова, солома) и газообразное (биогаз, водород).

Энергия биомассы -Для производства электрической и тепловой энергии в лесоперерабатывающей промышленности широко используется биомасса — энергоносители растительного происхождения, образуемые в процессе фотосинтеза. Если производство биомассы соизмеримо с ее сжиганием, содержание углекислого газа в атмосфере остается неизменным. Наиболее оптимальный способ использования биомассы — ее газификация с последующим срабатыванием в газовых турбинах. Предварительные расчеты показывают, что турбогенераторы, работающие на продуктах газификации биомассы, могут успешно конкурировать с традиционными тепловыми, ядерными и гидравлическими энергоустановками. Наиболее перспективными областями применения таких турбогенераторов уже в ближайшем будущем могут стать отрасли экономики, в которых скапливаются большие объемы биомассы (в частности, сахарные и винокуренные заводы, перерабатывающие сахарный тростник). Ежегодный объем органических отходов (биомассы) в СНГ составляет 500 млн. т. Их переработка потенциально позволяет получить до 150 млн.т условного топлива в год: за счет производства биогаза (120 млрд. м3) — 100-110 млн. т, этанола — 30-40 млн. т. Окупаемость современных технологий производства биогаза из отходов по оценкам специалистов составляет от 3 до 5 лет. За счет использования биогаза к 2000 г. можно получить годовую экономию органического топлива 6 млн. т, а к 2010 г. в 3 раза больше. Для этого необходимо создать высокоэффективные штампы анаэробных микроорганизмов, специальные виды энергетической биомассы, технологии, эффективное оборудование. Специалисты научно-исследовательского центра “АКМАС” во Владивостоке (Россия) разработали метод получения биотоплива из морской воды. Сейчас все говорят о биотопливе, как об экологически чистом продукте. В Европа его делают из рапса, из пшеницы, в Америке - из кукурузы, в Юго-Восточной Азии - из риса. Но все это продукты питания, цены на которые будут расти, так же, как и на углеводороды. Например, в Приморье собираются к форуму АТЭС построить завод по производству биотоплива из сои, который будет перерабатывать 40 тыс. т сои в год.

-Биотоплива второго поколения. Биотоплива второго поколения — различные топлива, полученные различными методами разложение химических соединений при нагревании биомассы, или другие топлива, отличные от метанола, этанола, биодизеля. Этот способ позволяет превратить биомассу в жидкость, которую легче и дешевле транспортировать, хранить и использовать. Из жидкости можно произвести автомобильное топливо, или топливо для электростанций.

-Биотоплива третьего поколения

С 1978 года по 1996 года исследовал водоросли с высоким содержанием масла. Проблема заключается в агроклиматичекских условиях не всегда пригодных для выращивания водорослей. Например, водоросли любят высокую температуру, для их производства хорошо подходит пустынный климат, но требуется некая температурная регуляция при ночных перепадах

температур. Кроме выращивания водорослей в открытых прудах из можно культивировать в биореакторах, которые могут работать на основе ТЭЦ, а значит не требуется жаркий климат. На основе переработки водорослей получают газообразное топливо.

Преимущества применения нетрадиционных источников энергии:

-отсутствие топливной составляющей

-недорогое строительство

-возможность создания рабочих мест

-дешевая эксплуатация

-устойчиво работают в энергосистемах как в базе так и в пике графика нагрузок при гарантированной постоянной месячной выработке электроэнергии

-не загрязняют атмосферу вредными выбросами в отличие от тепловых станций

-не затапливают земель в отличие от гидроэлектростанций - не представляют потенциальной опасности в отличие от атомных станций - не оказывают вредного воздействия на человека

-нет вредных выбросов (в отличие от ТЭС) - нет радиационной опасности (в отличие от АЭС) экологическая безопасность.

-исключен выброс вредных газов, золы, радиоактивных и тепловых отходов, добыча, транспортировка, переработка, сжигание и захоронение топлива, предотвращение сжигания кислорода воздуха, затопление территорий, угроза волны прорыва

Недостатки применения нетрадиционных источников энергии:

-агроклиматическая зависимость и изменчивость по времени

-дополнительные затраты на одновременное использование других источников энергии

-малая мощность

Недостатки использования биотоплива топлива:

- развитие биотопливной индустрии вынуждает сельхозпроизводителей сокращать посевные площади под продовольственными культурами и перераспределять их в пользу топливных.

- производство и использование биотоплива приводит к выбросу в атмосферу гораздо большего количества парниковых газов, чем сжигание нефти, газа или угля.

Основными доводами в пользу использования биотоплива являются следующие:

-высокая продуктивность;

-в производстве не используются ни плодородные почвы, ни пресная вода;

-процесс не конкурирует с сельскохозяйственным производством;

-создание новых рабочих мест;

-улучшить оборот земельных ресурсов в развивающихся странах;

Заключение.

За время существования нашей цивилизации много раз происходила смена традиционных источников энергии на новые, более совершенные. И не потому, что старый источник был исчерпан.

Солнце светило и обогревало человека всегда: и тем не менее однажды люди приручили огонь, начали жечь древесину.

Затем древесина уступила место каменному углю. Запасы древесины казались безграничными, но паровые машины требовали более калорийного "корма".

Но и это был лишь этап. Уголь вскоре уступает свое лидерство на энергетическом рынке нефти.

И вот новый виток: в наши дни ведущими видами топлива пока остаются нефть и газ. Но за каждым новым кубометром газа или тонной нефти нужно идти все дальше на север или восток, зарываться все глубже в землю. Немудрено, что нефть и газ будут с каждым годом стоить нам все дороже.

Замена? Нужен новый лидер энергетики. Им, несомненно, станут ядерные источники.

Запасы урана, если, скажем, сравнивать их с запасами угля, вроде бы не столь уж и велики. Но зато на единицу веса он содержит в себе энергии в миллионы раз больше, чем уголь.

А итог таков: при получении электроэнергии на АЭС нужно затратить, считается, в сто тысяч раз меньше средств и труда, чем при извлечении энергии из угля. И ядерное горючее приходит на смену нефти и углю... Всегда было так: следующий источник энергии был и более мощным. То была, если можно так выразиться, "воинствующая" линия энергетики.

В погоне за избытком энергии человек все глубже погружался в стихийный мир природных явлений и до какой-то поры не очень задумывался о последствиях своих дел и поступков.

Но времена изменились. Сейчас, в конце 20 века, начинается новый, значительный этап земной энергетики. Появилась энергетика "щадящая". Построенная так, чтобы человек не рубил сук, на котором он сидит. Заботился об охране уже сильно поврежденной биосферы. Стали интенсивней использовать источники энергии не слишком большой мощности, но зато с высоким КПД, экологически чистые, удобные в обращении.

Яркий пример тому - быстрый старт электрохимической энергетики, которую позднее, видимо, дополнит энергетика солнечная.

Поэтому энергохимия, водородная энергетика, космические электростанции, энергия ветра и воды лишь наиболее яркие штрихи, того будущего, который пишется на наших глазах и который можно назвать Завтрашним Днем Энергетики.

Лабиринты энергетики. Таинственные переходы, узкие, извилистые тропки. Полные загадок, препятствий, неожиданных озарений, воплей печали и поражений, и радости побед.

Рассказ об энергии может быть бесконечен, неисчислимы альтернативные формы ее использования при условии, что мы должны разработать для этого эффективные и экономичные методы. Не так важно, каково ваше мнение о нуждах энергетики, об источниках энергии, ее качестве, и себестоимости. Нам, по-видимому, следует лишь согласиться с тем, что сказал ученый мудрец, имя которого осталось неизвестным: "Нет простых решений, есть только разумный выбор".

 

Библиография:

1. Бернштейн Л. Б. « Приливные электростанции в современной энергетике» Москва «Энергия» 2003г.

2. Евгений ХРУСТАЛЁВ «Энергия мирового океана» Энергетика и промышленность России, газета: № 6 (22) июнь 2002 года;

3. В.Володин, П.Хазановский "Энергия, век двадцать первый"

4. А.Голдин "Океаны энергии".

5. Л.С. Юдасин "Энергетика: проблемы и надежды".

Конец формы

refdb.ru

Нетрадиционные источники энергии

Что такое энергия?

В нашем индустриальном обществе от энергии зависит все. С ее помощью движутся автомобили, улетают в космос ракеты. С ее помощью можно поджарить хлеб, обогреть жилище и привести в действие кондиционеры, осветить улицы, вывести в море корабли.

Могут сказать, что энергией являются нефть и природный газ. Однако это не так. Чтобы освободить заключенную в них энергию, их необходимо жечь, так же как бензин, уголь или дрова.

Ученые могут сказать, что энергия - способность к совершению работы, а работа совершается, когда на объект действует физическая сила (такая, как давление или гравитация). Согласно формуле A=F*S , работа равна произведению силы на расстояние, на которое переместился объект. Попросту говоря, работа - это энергия в действии.

Вы не раз видели, как подпрыгивает крышка закипающего кофейника, как несутся санки по склону горы, как набегающая волна приподнимает плот. Все это примеры работы, энергии в действии, действующей на предметы.

Подпрыгивание крышки кофейника было вызвано давлением пара, возникшем при нагревании жидкости. Санки ехали потому, что существуют гравитационные силы. Энергия волн двигала плот.

В нашем работающем мире основой всего является энергия, без нее и не будет совершаться работа. Когда энергия имеется в наличии и может быть использована, любой объект будет совершать работу - иногда созидательную, иногда разрушительную. Даже музыкальный инструмент - рояль - способен совершать работу.

Представьте себе, что вдоль внешней стены многоквартирного дома поднимают рояль. Пока люди тянут за веревки, они прилагают силу, заставляющую рояль двигаться. В этом случае работу совершают люди, а не рояль. Он лишь накапливает потенциальную энергию по мере того, как все выше и выше поднимается над землей. Когда, наконец, рояль достигает пятого этажа, он сможет висеть на этом уровне до тех пор, пока люди внизу поддерживают его с помощью веревок и блоков. Однако представьте, что веревки обрываются. Немедленно проявится сила гравитации, и потенциальная энергия, накопленная роялем, начнет высвобождаться. Рояль рухнет вниз. Он расплющит все, что попадается на его пути, удариться о тротуар и разобьется вдребезги. Вся ситуация, разумеется, случайна, и, тем не менее, служит примером того, что и рояль может совершать работу. В данном случае - разрушительную, но все же работу.

Мир наполнен энергией, которая может быть использована для совершения работы разного характера. Энергия может находиться в людях и животных, в камнях и растениях, в ископаемом топливе, деревьях и воздухе, в реках и озерах. Однако самыми большими резервуарами накопленной энергии являются океаны - огромные пространства беспрерывно перемещающихся водных потоков, покрывающих около 71 % всей земной поверхности.

Энергия солнца.

В последнее время интерес к проблеме использования солнечной энергии резко возрос, и хотя этот источник также относится к возобновляемым, внимание, уделяемое ему во всем мире, заставляет нас рассмотреть его возможности отдельно.

Потенциальные возможности энергетики, основанной на использовании непосредственно солнечного излучения, чрезвычайно велики.

Заметим, что использование всего лишь 0.0125 % этого количества энергии Солнца могло бы обеспечить все сегодняшние потребности мировой энергетики, а использование 0.5 % - полностью покрыть потребности на перспективу.

К сожалению, вряд ли когда-нибудь эти огромные потенциальные ресурсы удастся реализовать в больших масштабах. Одним из наиболее серьезных препятствий такой реализации является низкая интенсивность солнечного излучения. Даже при наилучших атмосферных условиях (южные широты, чистое небо) плотность потока солнечного излучения составляет не более 250 Вт/м . Поэтому, чтобы коллекторы солнечного излучения "собирали" за год энергию, необходимую для удовлетворения всех потребностей человечества нужно разместить их на территории 130 000 км !

Необходимость использовать коллекторы огромных размеров, кроме того, влечет за собой значительные материальные затраты. Простейший коллектор солнечного излучения представляет собой зачерненный металлический (как правило, алюминиевый) лист, внутри которого располагаются трубы с циркулирующей в ней жидкостью. Нагретая за счет солнечной энергии, поглощенной коллектором, жидкость поступает для непосредственного использования. Согласно расчетам изготовление коллекторов солнечного излучения площадью 1 км , требует примерно 10 тонн алюминия. Доказанные на сегодня мировые запасы этого металла оцениваются в 1.17 10 тонн.

Из написанного ясно, что существуют разные факторы, ограничивающие мощность солнечной энергетики. Предположим, что в будущем для изготовления коллекторов станет возможным применять не только алюминий, но и другие материалы. Изменится ли ситуация в этом случае? Будем исходить из того, что на отдельной фазе развития энергетики (после 2100 года) все мировые потребности в энергии будут удовлетворяться за счет солнечной энергии. В рамках этой модели можно оценить, что в этом случае потребуется "собирать" солнечную энергию на площади от 1 10 до 3 10 км . В то же время общая площадь пахотных земель в мире составляет сегодня 13 10 км .

Солнечная энергетика относится к наиболее материалоемким видам производства энергии. Крупномасштабное использование солнечной энергии влечет за собой гигантское увеличение потребности в материалах, а следовательно, и в трудовых ресурсах для добычи сырья, его обогащения, получения материалов, изготовление гелиостатов, коллекторов, другой аппаратуры, их перевозки. Подсчеты показывают, что для производства 1 МВт год электрической энергии с помощью солнечной энергетики потребуется затратить от 10 000 до 40 000 человеко-часов. В традиционной энергетике на органическом топливе этот показатель составляет 200-500 человеко-часов.

Пока еще электрическая энергия, рожденная солнечными лучами, обходится намного дороже, чем получаемая традиционными способами. Ученые надеются, что эксперименты, которые они проведут на опытных установках и станциях, помогут решить не только технические, но и экономические проблемы.

Ветровая энергия.

Огромна энергия движущихся воздушных масс. Запасы энергии ветра более чем в сто раз превышают запасы гидроэнергии всех рек планеты. Постоянно и повсюду на земле дуют ветры - от легкого ветерка, несущего желанную прохладу в летний зной, до могучих ураганов, приносящих неисчислимый урон и разрушения. Всегда неспокоен воздушный океан, на дне которого мы живем. Ветры, дующие на просторах нашей страны, могли бы легко удовлетворить все ее потребности в электроэнергии! Климатические условия позволяют развивать ветроэнергетику на огромной территории - от наших западных границ до берегов Енисея. Богаты энергией ветра северные районы страны вдоль побережья Северного Ледовитого океана, где она особенно необходима мужественным людям, обживающим эти богатейшие края. Почему же столь обильный, доступный, да и экологически чистый источник энергии так слабо используется? В наши дни двигатели, использующие ветер, покрывают всего одну тысячную мировых потребностей в энергии.

Техника 20 века открыла совершенно новые возможности для ветроэнергетики, задача которой стала другой - получение электроэнергии. В начале века Н.Е.Жуковский разработал теорию ветродвигателя, на основе которой могли быть созданы высокопроизводительные установки, способные получать энергию от самого слабого ветерка. Появилось множество проектов ветроагрегатов, несравненно более совершенных, чем старые ветряные мельницы. В новых проектах используются достижения многих отраслей знания.

В наши дни к созданию конструкций ветроколеса - сердца любой ветроэнергетической установки - привлекаются специалисты-самолетостроители, умеющие выбрать наиболее целесообразный профиль лопасти, исследовать его в аэродинамической трубе. Усилиями ученых и инженеров созданы самые разнообразные конструкции современных ветровых установок.

Энергия рек

Многие тысячелетия, верно, служит человеку энергия, заключенная в текущей воде. Запасы ее на Земле колоссальны. Недаром некоторые ученые считают, что нашу планету правильнее было бы называть не Земля, а Вода - ведь около трех четвертей поверхности планеты покрыты водой. Огромным аккумулятором энергии служит Мировой океан, поглощающий большую ее часть, поступающую от Солнца. Здесь плещут волны, происходят приливы и отливы, возникают могучие океанские течения. Рождаются могучие реки, несущие огромные массы воды в моря и океаны. Понятно, что человечество в поисках энергии не могло пройти мимо столь гигантских ее запасов. Раньше всего люди научились использовать энергию рек.

Но когда наступил золотой век электричества, произошло возрождение водяного колеса, правда, уже в другом обличье - в виде водяной турбины. Электрические генераторы, производящие энергию, необходимо было вращать, а это вполне успешно могла делать вода, тем более что многовековой опыт у нее уже имелся. Можно считать, что современная гидроэнергетика родилась в 1891 году.

Преимущества гидроэлектростанций очевидны - постоянно возобновляемый самой природой запас энергии, простота эксплуатации, отсутствие загрязнения окружающей среды. Да и опыт постройки и эксплуатации водяных колес мог бы оказать немалую помощь гидроэнергетикам. Однако постройка плотины крупной гидроэлектростанции оказалась задачей куда более сложной, чем постройка небольшой запруды для вращения мельничного колеса. Чтобы привести во вращение мощные гидротурбины, нужно накопить за плотиной огромный запас воды. Для постройки плотины требуется уложить такое количество материалов, что объем гигантских египетских пирамид по сравнению с ним покажется ничтожным. Поэтому в начале XX века было построено всего несколько гидроэлектростанций. Вблизи Пятигорска, на Северном Кавказе на горной реке Подкумок успешно действовала довольно крупная электростанция с многозначительным названием "Белый уголь". Это было лишь началом.

mirznanii.com

Виды нетрадиционных возобновляемых источников энергии и технологии их освоения Пицунова О. Н., Центр Содействия Экологическим Инициативам, СаратовР

1. «Виды нетрадиционных возобновляемых источников энергии и технологии их освоения» -

http://www.energosber.74.ru/Vestnik/3_2004/3_04_9.htm

Виды нетрадиционных возобновляемых источников энергии и технологии их освоения

Пицунова О.Н., Центр Содействия Экологическим Инициативам, СаратовР

Основным видом "бесплатной" неиссякаемой энергии по справедливости считается Солнце. Оно ежесекундно излучает энергию в тысячи миллиардов раз большую, чем при ядерном взрыве 1 кг U2351. Самый простой способ использования энергии Солнца - солнечные коллекторы, в состав которых входит поглотитель (зачерненный металлический, чаще всего алюминиевый лист с трубками, по которым протекает теплоноситель). Коллекторы устанавливаются неподвижно на крышах домов под углом к горизонту, равным широте местности или монтируются в кровлю2. В зависимости от условий инсоляции в коллекторах теплоноситель нагревается на 40-50° больше, чем температура окружающей среды3. Такие системы применяются в индивидуальном жилье, практически полностью покрывая потребность населения в горячей воде; в районных отопительных установках, а также для получения технологической тепловой энергии в промышленности. Солнечные коллекторы производятся во многих городах России, и стоимость их вполне доступна.

Электроэнергия от светового потока может производиться двумя путями: путем прямого преобразования в фотоэлектрических установках, либо за счет нагрева теплоносителя, который производит работу в том или ином термодинамическом цикле.3 Прямое фотоэлектрическое преобразование солнечного излучения в электрическую энергию используется на фотоэлектрических или солнечных станциях, работающих параллельно с сетью, а также в составе гибридных установок для автономных систем ("экодомов" и пр.). Возможно также комбинированное производство электрической и тепловой энергии4. В перспективе предполагается, что солнечной энергии будет придаваться большое значение вследствие ее щадящего воздействия на окружающую среду по сравнению с большинством других источников энергии. Это со временем выльется в относительную экономичность, однако пока удельные капитальные вложения в фотоэлектрические установки превышают традиционные в пять и более раз.

Скорость и направление ветра меняются подчас очень быстро и непредсказуемо, что делает его менее "надежным", чем Солнце. Таким образом, возникают две проблемы, которые необходимо решить в целях полноценного использования энергии ветра. Во-первых, это возможность "ловить" кинетическую энергию ветра с максимальной площади. Во-вторых, еще важнее добиться равномерности, постоянства ветрового потока. Вторая проблема пока решается с трудом.1 Может быть, одним из решений станет внедрение новой технологии по созданию и использованию искусственных вихревых потоков.1

Наиболее распространенным типом ветровых установок (ВЭУ) является турбина крыльчатого типа с горизонтальным валом и числом лопастей от 1 до 3 в фиксированном положении с небольшой регулировкой угла наклона. Турбина, мультипликатор и электрогенератор размещаются в гондоле, установленной на верху мачты. В последних моделях ВЭУ используются асинхронные генераторы переменной мощности, а задачу кондиционирования вырабатываемой энергии выполняет электроника.3 Распространение крыльчатых ветроагрегатов объясняется величиной скорости их вращения, возможностью соединяться непосредственно с генератором электрического тока без мультипликатора и высоким коэффициентом использования энергии ветра.5

Другая популярная разновидность ВЭУ - карусельные ветродвигатели. Они тихоходны, и это позволяет использовать простые электрические схемы, например, с асинхронным генератором, без риска потерпеть аварию при сильном порыве ветра. Тихоходность выдвигает одно ограничивающее требование - использование многополюсного генератора, работающего на малых оборотах. Такие генераторы не имеют широкого распространения, а использование мультипликаторов неэффективно из-за низкого КПД последних. Карусельный лопастный ветродвигатель наиболее прост в эксплуатации. Его конструкция обеспечивает максимальный момент при запуске ветродвигателя и автоматическое саморегулирование максимальной скорости вращения в процессе работы. Еще более важным преимуществом карусельной конструкции стала ее способность без дополнительных ухищрений следить за тем, "откуда дует ветер", что весьма существенно для приземных рыскающих потоков.

Появляются и совершенно новые модели ВЭУ, однако это направление пока находится в экспериментальной стадии.

Экономический потенциал малых и мини-ГЭС составляет примерно 10% от общего экономического потенциала. Но используется этот потенциал менее чем на 1%. Сейчас начинается процесс восстановления разрушенных и строительства новых малых и мини-ГЭС. Однако малые ГЭС, построенные путем полного перегораживания русла рек плотинами, обладают всеми недостатками наших гигантов энергетики (ГЭС) и строго говоря, вряд ли могут быть отнесены к экологически чистым видам энергии.

Бесплотинные микро-ГЭС для речек, речушек и даже ручьев существуют уже давно. Бесплотинная ГЭС мощностью в 0,5 КВт. в комплекте с аккумулятором обеспечит энергией крестьянское хозяйство или геологическую экспедицию, отгонное пастбище или небольшую мастерскую. Роторная установка диаметром 300 мм и весом всего 60 кг выводится на стремнину, притапливается на придонную "лыжу" и тросами закрепляется с двух берегов. Бесплотинная мини-ГЭС, успешно зарекомендовавшая себя на речках Горного Алтая, доработана до уровня опытного образца.1

Волновая энергия. В структуре возобновляемых энергоресурсов весьма перспективным энергоносителем являются океанские волны. Специалисты утверждают, что уже сейчас за счет энергии океанских волн возможно получение электроэнергии производительностью до 10 млрд. кВт. Это лишь незначительная доля совокупной мощности волн морей и океанов Земли. Вместе с тем она больше мощности всех электростанций, работавших на земле в 1990 г.5 Наиболее совершенен проект "Кивающая утка", предложенный конструктором С. Солтером (S. Salter, Эдинбургский уни-верситет, Шотландия). Поплавки, покачиваемые волнами, дают энергию стоимостью всего 2,6 пенса за 1 кВт/ч, что лишь незначительно выше стоимости электроэнергии, которая вырабатывается новейшими электростанциями, сжигающими газ (в Британии это - 2,5 пенса), и заметно ниже, чем дают АЭС (около 4,5 пенса за 1 кВт/ч).1

Энергию приливов вполне можно "приручить" на приливных ГЭС, которые демонстрируют достаточно хорошие экономические показатели, но ресурс их ограничен - требуются специфические природные условия - узкий вход в бухту и т.п. Совокупная энергия приливов оценивается в 0,09*1015 кВт*час в год.6

Геотермальная энергия, строго говоря, не является возобновляемой, поскольку речь идет не об использовании постоянного потока тепла, поступающего из недр к поверхности (в среднем 0,03 Вт/м2), а об использовании тепла, запасенного жидкими или твердыми средами, находящимися на определенных глубинах. Мировые запасы геотермальной энергии составляют: для получения электроэнергии - 22400 ТВт*ч/год, для прямого использования - более 140 ТДж/год тепла. Существующие геотермальные электростанции (геоТЭС) представляют собой одноконтурные системы, в которых геотермальный пар непосредственно работает в паровой турбине, или двухконтурные с низкокипящим рабочим телом во втором контуре.3

Биомасса представляет собой весьма широкий класс энергоресурсов. Ее энергетическое использование возможно через сжигание, газификацию (термохимические газогенераторы, перерабатывающие твердые органические отходы в газообразное топливо), пиролиз и биохимическую переработку анаэробного сбраживания жидких отходов с получением спиртов или биогаза. Каждый из этих процессов имеет свою область применения и назначение.3

Некоммерческое использование биомассы (проще говоря, сжигание дров) наносит большой ущерб окружающей среде. Хорошо известны проблемы обезлесевания и опустынивания в Африке, сведения тропических лесов в Южной Америке. С другой стороны, использование древесины от энергетических плантаций является примером получения энергии от органического сырья с суммарными нулевыми выбросами диоксида углерода.3

Одним из самых необычных видов использования отходов человеческой деятельности является получение электроэнергии из мусора. Разлагаясь на свалках, мусор выделяет газ, макрокомпонентами которого являются метан (СН4) и диоксид углерода (СО2). Так, в США на газе от свалок работают 114 электростанций1.

Низкопотенциальное тепло, как уже упоминалось ранее, также относят к возобновляемым источникам энергии. Использование систем теплонасосного отбора рассеянного тепла поверхностных слоев грунта обеспечивают более чем 3-х кратную экономию электроэнергии при выработке тепла.

Стоимость возобновляемой энергии

Один из основных аргументов против использования НВИЭ - их "дороговизна". Однако приведенные в таблице данные по средней стоимости электроэнергии, полученной от различных источников энергии на электростанциях стран ЕС (в центах за кВт.ч)7, свидетельствуют об обратном: одной из самых дорогих оказывается энергия, полученная на АЭС. Все остальные источники (за исключением фотоэлектрических станций) значительно дешевле.

Электростанции на органическом и ядерном топливе, цент/ кВт·ч	Электростанции на возобновляемых источниках энергии, цент/кВт·ч
Станции на газе - 6,4	Гидроэлектростанции - 4,1
	Геотермальные электростанции - 7,3
Станции на угле - 5,2	Ветроэлектростанции - 6,5
	Геотермальные станции - 6,0
Атомные электростанции - 12	Станции на отходах деревообработки - 6,4
	Солнечные фотоэлектрические станции - 28,0

Разумеется, эти усредненные показатели могут очень сильно меняться в зависимости от конкретных экономических и географических условий.

Согласно официальным оценкам (Минтопэнерго), экономический потенциал ВИЭ в России составляет:

Ресурсы	Валовый потенциал, млн. т.у.т./год	Технический потенциал, млн. т.у.т./год	Экономический потенциал, млн. т.у.т./год
Малая гидроэнергетика	360	125	65
Геотермальная энергия	*	*	115**
Энергия биомассы	10х103	53	35
Энергия ветра	26х103	2000	10
Солнечная энергия	2,3х106	2300	12,5
Низкопотенциальное тепло	525	105	31, 5
Итого по НВИЭ	2,3х106	4583	270
* - по приближенной оценке ресурсы геотермальной энергии в верхней толще глубиной до 3-х км составляют около 180, а пригодные для использования -примерно 20. ** - в качестве экономического потенциала взята оценка запасов первоочередного освоения теплоэнергетических вод и парагидротерм с использованием геоциркуляционной технологии.

Однако энергия большинства НВИЭ обладает малой плотностью потоков энергии (рассеянностью или низким удельным потенциалом) и нерегулярностью поступления, зависящей от климатических условий, суточных и сезонных циклов. Поэтому для эффективного использования НВИЭ, собственно ветра, солнца, морских волн и др., необходимо решить ряд инженерных задач по созданию экономичных и надежных устройств и систем, воспринимающих, концентрирующих и преобразующих эти виды источников энергии в приемлемую для потребителя тепловую, механическую и электрическую энергию. Для обеспечения бесперебойного энергоснабжения за счет НВИЭ, особенно автономных потребителей, система должна быть укомплектована аккумуляторами и преобразователями. Особенно перспективны гибридные системы, использующие одновременно два или несколько видов НВИЭ, например солнце и ветер, взаимно дополняющих друг друга, в сочетании с аккумулятором и резервным двигателем внутреннего сгорания в качестве привода электрогенератора.4

При существующем соотношении цен на органическое топливо и оборудование уже сегодня имеются зоны экономически эффективного применения НВИЭ и в России. По электроэнергии - это районы автономного электроснабжения, особенно использующие привозное топливо, а также территории дефицитных энергосистем. По теплу - это практически вся территория России, особенно районы с привозным топливом, экологически напряженные населенные пункты и города, а также места массового отдыха населения.8 Зоны экономически эффективного применения НВИЭ будут возрастать по мере ужесточения требований к выбросам и введения за них дополнительной платы.9

П.С. Подробный обзор разновидностей НВИЭ; вопросы, связанные с практической реализацией проектов; законодательная база в области НВИЭ; схемы расчёта характеристик оборудования; производители, госструктуры, энтузиасты - обо всём этом вы сможете узнать в книге "Энергия будущего" (Автор-составитель О.Н.Пицунова, Саратов, ЦСЭИ, 2002. - в 2-х книгах.)

1 Подгорный И. Альтернативные источники энергии (по материалам мировых информационных изданий). Сетевой проект "Остров Крым в Океане Всемирной паутины".

2 Энн Виккельсо, К.Пледжруп, Рабочая книга энергетического офиса. Дания, Выборг, 1993.

3 Регенеративные источники энергии.

4 Технологии освоения нетрадиционных возобновляемых источников энергии (солнца, ветра, биомассы и др.), а также вторичных энергоресурсов. 1998. РИНКЦЭ

5 Темеев А. Поплавковые волновые электростанции - перспективная основа альтернативной энергетики. (ТОО) Компания "Прикладные технологии".

6 Пицунова О.Н., Пинчук А.А. Альтернативная энергетика сегодня, ЦСЭИ, Саратов, 1996.

7 Ермашкевич В.Н. Возобновляемые источники энергии в Республике Беларусь. Прогноз, механизмы реализации// Информационный бюллетень "Энергия и Менеджмент". 2000. Январь-Март.

8 Роль возобновляемых источников энергии в энергетической стратегии России. "Бизнес и инвестиции в области ВИЭ в России".

 

Дата публикации статьи:  2004, № 3(14)

refdb.ru

---

• 
  Парк гирвас
• 
  Устройство диода полупроводникового
• 
  Вылегжанин дмитрий григорьевич
• 
  Линейный генератор с подвижным магнитным сердечником
• 
  Каркас здания это
• 
  6 квт сколько ампер 220 вольт
• 
  Мирсияпов интер рао
• 
  Ас провод гост
• 
  Шахта дальняя
• 
  Ещенко ярослав иванович газпром теплоэнерго
• 
  Мощность в электротехнике