Виды альтернативной энергетики – Виды альтернативной энергетики. Справка — РИА Новости, 13.11.2009

что это такое, виды, в России, плюсы и минусы

Когда запасы традиционных источников энергии, таких как нефть, газ и уголь, неумолимо уменьшаются и их стоимость достаточно высока, а использование приводит к образованию парникового эффекта на планете, все большее количество стран в своей энергетической политике, обращают свои взоры в сторону альтернативных источников энергии.

Что это такое

Содержание статьи

Альтернативные источники энергии – это экологически чистые, возобновляемые ресурсы, при преобразовании которых, человек получает электрическую и тепловую энергию, используемую для своих нужд.

К таким источникам относятся энергия ветра и солнца, воды рек и морей, тепло поверхности земли, а также биотопливо, получаемое из биологической массы животного и растительного происхождения.

Виды альтернативной энергетики

В зависимости от источника энергии, который в результате преобразования позволяет получать человеку электрическую и тепловую энергии, используемые в повседневной жизни, альтернативная энергетика классифицируется на несколько видов, определяющих способы ее генерации и типы установок служащих для этого.

Энергия солнца

Солнечная энергетика основана на преобразовании энергии солнца, в результате которого получается электрическая и тепловая энергии.

Получение электрической энергии основано на физических процессах, происходящих в полупроводниках под воздействием солнечных лучей, получение тепловой – на свойствах жидкостей и газов.

Для генерации электрической энергии комплектуются солнечные электростанции, основой которой служат солнечные батареи (панели), изготавливаемые на основе кристаллов кремния.

Основой тепловых установок — служат солнечные коллекторы, в которых энергия солнца преобразуется в тепловую энергию теплоносителя.

Мощность подобных установок зависит от количества и мощности отдельных устройств, входящих в состав тепловых и солнечных станций.

Энергия ветра

Ветровая энергетика основана на преобразовании кинетической энергии воздушных масс в электрическую энергию, используемую потребителями.

Основой ветровых установок служит ветровой генератор. Ветровые генераторы различаются по техническим параметрам, габаритным размерам и конструкции: с горизонтальной и вертикальной осью вращения, различным типом и количеством лопастей, а также по месту их расположения (наземное, морское и т.д.).

Сила воды

Гидроэнергетика основана на преобразовании кинетической энергии водных масс в электрическую энергию, которая также используемую человеком в своих целях.

К объектам данного вида относятся гидроэлектростанции различной мощности, устанавливаемых на реках и иных водных объектах. В таких установках, под воздействием естественного течения воды, или путем создания плотины, вода воздействует на лопасти турбины вырабатывающей электрический ток. Гидротурбина, является основой гидроэлектростанций.

Еще один способ получения электрической энергии путем преобразования энергии воды – это использование энергии приливов, посредством строительства приливных станций. Работа таких установок основана на использовании кинетической энергии морской воды в период приливов и отливов, происходящих в морях и океанах под воздействием объектов солнечной системы.

Тепло земли

Геотермальная энергетика, основана на преобразовании тепла, излучаемого поверхностью земли, как в местах выброса геотермальных вод (сейсмически опасные территории), так и в иных регионах нашей планеты.

Для использования геотермальных вод используются специальные установки, посредством которых внутреннее тепло земли преобразуется в тепловую и электрическую энергии.

Использования теплового насоса позволяет получать тепло из поверхности земли, вне зависимости от места его расположения. Его работа основана на свойствах жидкостей и газов, а также законах термодинамики.

Тепловые насосы различаются по мощности и своей конструкции, зависящей от первичного источника энергии, определяющей их тип, это системы: «грунт-вода» и «вода-вода», «воздух-вода» и «грунт-воздух», «вода-воздух» и «воздух-воздух», «фреон-вода» и «фреон-воздух».

Биотопливо

Виды биотоплива различаются по способам его получения, его агрегатному состоянию (жидкое, твердое, газообразное) и видам использования. Объединяющим все виды биотоплива показателем, служит то, что основой для их производства служат органические продукты, посредством переработки которых получается электрическая и тепловая энергии.

Твердые виды биотоплива — это дрова, топливные брикеты или пеллеты, газообразные – это биогаз и биоводород, а жидкие – биоэтанол, биометанол, биобутанол, диметиловый эфир и биодизель.

Плюсы и минусы использования

Как у каждого конкретного источника энергии, вне зависимости от того, к какому типу он относится, традиционному или альтернативному, свойственны относящееся именно к нему достоинства и недостатки использования.

Кроме этого, в каждой группе энергоресурсов свойственны общие плюсы и минусы. Для альтернативных источников, к таковым относятся:

• Плюсами использования являются:
• Возобновляемость альтернативных источников энергии;
• Экологическая безопасность;
• Доступность и возможность использования в широком спектре применения;
• Низкая себестоимость энергии, получаемой в результате преобразования.
• Минусы использования:
• Высокая стоимость оборудования и значительные материальные затраты на этапах строительства и монтажа;
• Низкий КПД установок;
• Зависимость от внешних факторов, как-то: погодные условия, сила ветра и т.д.;
• Относительно не большая установленная мощность генерирующих установок, за исключением гидроэлектростанций.

Альтернативные источники энергии в России

В нашей стране, как и во многих технически развитых странах мира, использованию альтернативных источников энергии уделяется особое внимание. Это обусловлено большими территориями, на которых и в настоящее время нет централизованных источников энергии, а также общемировой тенденцией, связанной с борьбой за экологию планеты и экономией традиционных видов топлива.

В разных регионах страны получили развитие разные виды альтернативной энергетики. Это связано с географическим положением и возможностью использования того или иного первичного источника получения энергии.

Солнечная энергетика

Солнечные электростанции в настоящее время, получают все большее распространение среди различных слоев населения, как альтернативный или резервный источник электрической и тепловой энергии.

В промышленных масштабах, данный вид энергетики, также присутствует в нашей стране.

Общая установленная мощность солнечных электростанций превышает 400,0 МВт, из них наиболее крупными являются:

• Орская им. А. А. Влазнева, установленной мощностью 40,0 МВт в Оренбургской области;
• Бурибаевская, мощностью 20,0 МВт и Бугульчанская, мощностью 15,0 МВт, в Республике Башкортостан;
• На полуострове Крым функционирует более десяти солнечных электростанций мощностью 20,0 МВт каждая.

На стадии разработки проектной документации и различных этапах строительства, находятся более 50 объектов солнечной генерации, расположенных в различных регионах, от Дальнего Востока и Сибири, до центральных и южных областей нашей страны.

Общая мощность проектируемых и строящихся объектов составляет более 850,0 МВт.

Ветровая энергетика

Ветровые энергетические установки, работающие для получения электрической энергии в промышленных масштабах, также существуют на территории нашей страны, хотя их доля, в общей мощности энергетической системы, значительно ниже, чем солнечных электростанций.

Общая установленная мощность ветровых генераторов составляет немногим больше 100,0 МВт, из них наиболее мощные, это:

• Зеленоградская ветровая установка, мощностью 5,1 МВт, расположенная в Калининградской области;
• Останинская (25,0 МВт), Тарханкутская (22,0 МВт) и Сакская (20,0 МВт) – на полуострове Крым.

На стадии проектирования и строительства, находятся 22 ветровые энергетические установки, общей мощностью более 2500,0 МВт.

Гидроэнергетика

Этот вид альтернативной энергетики наиболее распространен на территории России. В настоящее время доля вырабатываемой электрической энергии ГЭС установленными на реках, в разных регионах страны, превышает 20,0 % от общей генерации всей энергосистемы РФ.

Суммарная установленная мощность гидроэлектростанций, на начало 2017 года, составляет 48085,94 МВт, а их количество – 191объект генерации, различной мощности и конструкции.

Энергию приливов также используют в нашей стране, для производства электрической энергии. В Мурманской области со второй половины ХХ века работает Кислогубская приливная электростанция, которая в 2007 году была реконструирована и в настоящее время, ее установленная мощность составляет 1,7 МВт.

В настоящее время ведется разработка экономического обоснования и проектной документации по строительству подобных станций в Охотском (Пенжинская и Тугурская ПЭС) и Белом (Мезенская) морях.

Геотермальная энергетика

Энергия недр нашей планеты, ее тепло, широко используется в ряде стран, где присутствует вулканическая деятельность. В нашей стране, этот вид энергетики, в силу ее особенностей, распространен на Дальнем Востоке.

В настоящее время успешно работает 5 геотермальных электрических станций установленной мощностью 80,1 МВт, три из которых расположены на Камчатке (Мутновская, Паужетская и Верхне-Мунтовская) и по одной на островах Кунашир (Менделеевская) и Итуруп (Океанская).

Использование биотоплива

Данный вид энергоресурсов не так широко распространен, как традиционные виды топлива или гидроэнергетика. Тем не менее, в связи с тем, что в нашей стране развита лесная и деревообрабатывающая промышленности и большие территории заняты выращиванием сельскохозяйственных культур, то и на этот вид энергетики обращается все большее внимание.

Последние годы построено большое количество заводов по переработке отходов древесины, из которых изготавливаются топливные брикеты и гранулы (пеллеты). Брикеты и пеллеты, в свою очередь, используются в качестве топлива для различного типа котлов в результате сжигания которых, вырабатывается тепловая и электрическая энергии.

Из отходов сельскохозяйственных культур производится биогаз и жидкое топливо для дизельных двигателей и установок, где они сжигается, в результате чего осуществляется производство тепловой и электрической энергий.

Данный вид топлива не получил широкого распространения в нашей стране, но тем не менее перспективы его развития, достаточно обширны и успешны.

Использование для частного дома

Использование альтернативных источников для отопления загородного дома или дачи, а также для его электроснабжения, может быть осуществлено достаточно успешно. В этом случае все зависит от региона проживания пользователя и места расположения объекта потребления энергии.

Способность вырабатывать электрический ток солнечными станциями и ветровыми установками зависит от активности солнца и скорости ветра в месте их размещения, а также прочих погодных явлений, характеризующих этот регион.

Устройство микро ГЭС возможно только при наличии вблизи объекта потребления реки или иного водоема, а геотермальной станции – при присутствии близко расположенных к поверхности земли геотермальных вод.

Биотопливо в виде дров и продуктов отходов деревопереработки, возможно в регионах страны богатых лесами, с развитой промышленностью данного направления.

Получение биогаза и жидкого топлива — доступно там, где большие территории отведены под выращивание сельскохозяйственных культур, что позволяет иметь большой запас биомассы, используемой для производства этих видов топлива.

Можно ли сделать своими руками в домашних условиях

При наличии свободного времени, желания, а также умения работать ручным инструментом, можно создать установки, с помощью которых использовать альтернативные источники для своих нужд, как в виде электрической, так и тепловой энергии.

Это касается всех выше перечисленных видов альтернативной энергетики, так для:

• Солнечных электростанций – можно самостоятельно изготовить солнечные батареи, используя фотоэлементы заводского производства, а также собрать контроллер заряда и инвертор, являющиеся элементами таких установок.
• Ветровых установок – также, как и для солнечных станций, электронные устройства (контроллер, инвертор) собираются достаточно просто с использованием существующих электрических схем и из элементов заводского производства. Самый важный элемент, ветрогенератор – можно изготовить из имеющихся запасных частей и материалов.
• Микро ГЭС – изготовить и смонтировать может каждый, если есть река или водоем, где можно соорудить плотину. Конструкция и вид гидротурбины, зависят от типа водоема и рельефа местности.
• Биогазовую установку – создать не составит труда любому сельскому жителю, условиями для этого будут – наличие необходимого количества биомассы и температура окружающего воздуха, позволяющая происходить процессу ее брожения.

alter220.ru

Возможности альтернативных видов (источников) энергии

Энергия – очень важная часть жизни человека. Без энергии невозможно существование, как человеческого организма, так и любого прибора, существующего на Земле. Поэтому во все времена люди пытались отыскать источники энергии, способные обеспечить все производственные потребности.

Потребности населения с каждым днем растут, исходя из этого, необходимы новые, более энергоемкие ресурсы, способные удовлетворить запросы людей. Если ранее угля и нефти было вполне достаточно, то в нынешнее время запасы порядком истощились, а потребность только растет с каждым днем. Поэтому сейчас активно разрабатываются новые альтернативные виды энергии.

Возможности альтернативных видов энергии– способны ли они обеспечить комфортное существование человека?

Альтернативная энергетика давно перешла из разряда научной фантастики в широко применяющийся формат организации энергоснабжения многих предприятий и населенных пунктов. Исследования и разработки не проходят зря. И если еще пару десятков лет назад виды альтернативных источников энергии ограничивались ветряными электростанциями и использованием солнечных батарей, то сейчас этот список расширился и значительно дополнился.

Какие виды альтернативных источников энергии существуют на данный момент?

• Гелиоэнергетика.

Солнечные батареи были изобретены достаточно давно, и сейчас вряд ли кого-то можно поистине ими удивить. В нынешнее время подобный источник энергии активно применяется во многих сферах. Его используют как в промышленных целях, так и для обеспечения энергоснабжения на частных участках. Конструкция и принцип работы такого оборудования достаточно прост. При этом его стоимость все же не позволяет использовать подобный вид автономного обеспечения энергией любому человеку.

Для продуктивной работы солнечных батарей очень важен климат. Местность, на которой подразумевается установка данной системы, должна отличаться большим количеством теплых солнечных дней в году. Установка подобного оснащения в дождливых и более холодных районах будет менее целесообразной.

• Ветровые электростанции.

Еще одним достаточно популярным видом альтернативного источника энергии является ветер. Наиболее выгодно располагать подобные электростанции в сельских районах, в районе полей, на равнинах. Механическая энергия ветра преобразуется специальными генераторами в электроэнергию. Лопасти ветряков вращаются, получая энергию ветра, после чего она перерабатывается в используемое нами электричество.

Цена данного оборудования также не является общедоступной, будучи достаточно высокой. Тем не менее, необходимые климатические условия встречаются на большей местности и являются более приемлемыми.

• Энергия геотермальных источников.

Данный вид энергоснабжения менее популярен, чем предыдущие. Это обусловлено тем, что горячие источники встречаются достаточно редко, и их не так много. Тем не менее, подобный ресурс также имеет место быть. Принцип работы оснащения для получения такой энергии заключается в том, что турбины приводятся в движение паром, после чего начинают функционировать электрогенераторы.

• Энергия приливов и отливов.

В местности, где есть выход к морю или океану достаточно часто успешно используется энергия воды. Механическая сила воды во время приливов и отливов заставляет вращаться специальные турбины, установленные на станции. Таким образом, она преобразуется в электроэнергию.

Электростанции подобного типа не так распространены. Не всегда их  окупаемость достаточно высока, поэтому их эффективность порой не приносит реальной выгоды.

• Энергия водорода.

Реакция водорода также может быть видом альтернативного источника энергии. Во время этого процесса может выделяться вода и тепло, а также образовываться электричество. При этом, данный способ получения энергии является экологически чистым и обладает высоким коэффициентом полезного действия.

Любые научные разработки и исследования в основном направлены на улучшение жизни людей. Одним из таких направлений, способных значительно изменить существование человека, является развитие энергетики будущего. Поэтому процесс поиска и введение в эксплуатацию новых способов получения энергии очень важен для развития общества.

altenergiya.ru

Альтернативная энергия: производство, использование, виды, плюсы и минусы

Альтернативная энергия для частного дома — мечта многих людей, которые желают избавиться от платы за коммунальные платежи. Но все ли мы понимаем, что это такое? Так вот, альтернативная энергия — это любой источник энергии, который является альтернативой традиционному виду топлива.

В основном они относятся к классу возобновляемых, а их цель — справиться с проблемами, возникающими от использования традиционных источников, а именно сильным загрязнением окружающей среды углекислым газом.

С течением времени понятие того, что представляет собой альтернативный источник, сильно изменилось, так же как и усилились противоречия в отношении их использования. Определение некоторых источников в качестве «альтернативных» считается весьма противоречивым. Причиной тому служит многообразие путей использования материалов и сильное отличие целей сторонников их применения. Таким образом, любители делать альтернативные источники энергии своими руками могут сильно навредить окружающей среде даже не осознавая это.

Содержание:

Виды альтернативных источников энергии

• Гидроэнергетика: получение энергии из движения воды. К этому классу относятся традиционные ГЭС, а также приливные и волновые электростанции.
• Ядерная энергетика: используется огромное количество энергии, которое высвобождается при ядерном делении тяжелых элементов.
• Ветроэнергетика: генерация электричества за счет вращения ветром специальных установок.
• Солнечная энергетика: получение полезной энергии из солнечного света и излучения. Термальные преобразователи задействуют тепло Солнца, а свет используется для генерации электричества фотогальваническими устройствами.
• Геотермальная энергетика: использование горячих источников нашей планеты, чтобы прогревать строения или производить электричество.
• Биотопливо: альтернатива нефти, применяемая в качестве топлива в машинах, мотоциклах и т. д.
• Водород: носитель энергии, можно отнести к биотопливу. Существует множество способов получения материала, например из воды с помощью электролиза.

История

Некоторые ученые историки исследовали основные моменты смены традиционной энергетики на схожую по назначению. Они считают, что такие переходы оказали существенное влияние на экономическую обстановку. Типичным фактором данного процесса является снижение стабильности поставок основного вида энергии в совокупности с сильным ростом цен на него.

Уголь как альтернатива древесине

Одним из основных видов топлива в средние века была древесина. Чрезмерное пользование материалом привело к сильному обезлесиванию, а следовательно нехватке источника энергии. Именно тогда люди нашли для себя нового спасителя — мягкий уголь. Вот как рисует ситуацию того времени Норман Ф. Кантор:

В ранние средневековье население Европы существовало рядом с большими запасами леса. После 1250 года человечество имело такой существенный опыт в работе с деревьями, что к 1500 году н.э. у них отсутствовало достаточное количество материала для житейских нужд… Таким образом, в это время население оказалось на грани топливной и пищевой катастрофы. Найти выход из ситуации помогло применение мягкого угля, а также освоение таких растительных культур как кукуруза и картофель.

Нефть как альтернатива китовому маслу

На старте 19 века китовое масло было доминирующим источником топлива для ламп, а так же являлось основным видом смазки . Однако к середине века постоянное вырезание животного привело к резкому подъему стоимости масла. Именно это стало ключевым фактором, после которого люди начали смотреть в сторону нефти.

Этанол против ископаемого топлива

Еще в начале 20 века Александр Грэхем Белл предлагал заменить традиционные ископаемые источники топлива на этанол из растительных культур, таких как кукуруза или пшеница. Он говорил, что привычные нам материалы для топлива могут закончиться достаточно быстро, а их основной недостаток — они не возобновляются.

В конце 20 века Бразилия запустила этанольную программу. За счет ее реализации страна начала экспортировать данного топливо больше всех в мире, а так же заняла вторую строчку международного рейтинга по объему его производства. В качестве исходного материала они решили использовать сахарный тростник — это дешевый вид растения, к тому же его отходы можно отправить в топку на получение дополнительной энергии. Сейчас в Бразилии больше нет транспортных средств, работающих на старом виде топлива, а найти этанол на любой заправке страны можно было еще в 2008 году.

Специальный целлюлозный этанол можно получить из разного сырья, а его создание подразумевает задействование полного объема урожая. Такой подход должен повысить сбор растительной продукции и понизить уровень углерода, который появляется из-за удобрений, требующих много энергии при производстве.

Газификация угля вместо нефти

В конце 20 века правительство США хотела избавиться от зависимости в дорогостоящей нефти из-за границы. В качестве альтернативы власти выбрали газификацию угля, но вскоре из-за падения стоимости нефти программу пришлось закрыть. Также стоит отметить, что данный метод имеет сильные загрязняющие последствия.

Вспомогательные технологии

Вспомогательные технологии — любые виды разработок, которые помогают снизить НЕ эффективность систем. Например, большинство техники выделяет огромное количество энергии в никуда, в воздух. Ваш компьютер или телефон вырабатывает тепло, которое можно было бы направить в правильное русло, тем самым увеличив полезность работы устройства.

Запасание термальной энергии

Кондиционирование холода в виде замерзшей воды, сохранение жара в источнике — это пути запасать энергию. Специальными разработками можно сохранить термальную энергию как на сутки, так и на целые сезоны. Виды источников различны:

• естественные — солнечные коллекторы способны использовать тепловую энергию солнца, а сухие градирни применяются для запасения холода;
• выработанная энергия — например, от различного рода устройств, процессов или деятельности электростанций. Самым простым примером послужит обычный компьютер, вырабатывающий при работе тепло, которое можно было бы использовать;
• избыточная энергия — например, сезонные превышение нормы выработки от гидроэнергетики или ветропарков.

Примером послужит сообщество Drake Landing (Альберта, Канада). Тепло, запасенное в скважине или любом изолированном источнике с помощью солнечных коллекторов, почти весь год обеспечивает их термальной энергией.

Рекуперация

Рекуперация — повторное задействование уже израсходованной энергии. Технологию часто еще называют регенерацией. В основном выделяют два пути рекуперации: тепла и кинетической энергии.

(Система рекуперации торможения bmw i3)

Компьютеры имеют свойство нагреваться во время работы, поэтому их необходимо постоянно охлаждать, дабы они не вышли из строя. Таким образом здесь описывается сразу два случая траты энергии: на понижение температуры устройства и нагрев воздуха, который в итоге и нужно охлаждать. Теперь представьте, что в одном месте собраны сотни и даже тысячи таких машин, и насколько большие затраты придется нести владельцу. А ведь именно с этой проблемой сталкиваются собственники дата-центров. Но некоторые фирмы находят пути снижения издержек — одним из них как раз и является рекуперация тепла. Дата-центр компании Яндекс в Финляндии использует естественный холод с улицы для охлаждения серверов, а выделяемое компьютерами тепло они отравляют на отопление домов близлежащего городка. Как все это работает, можно посмотреть в специальном ролике компании:

Но такие системы очень сложны и стоят больших денег, следовательно, могут позволить себе не все. Именно поэтому данной технологией пользуются лишь крупные фирмы, такие как Amazon, Facebook, Apple и некоторые другие.

Еще одним путем, помимо работы с теплом, является рекуперация энергии торможения. Транспортные средства, оборудованные системой регенерации при замедлении, способны поймать уходящую в никуда кинетическую энергию и направить ее в запасы аккумулятора.

«Автомобиль в сети» или V2G

Технология «автомобиль в сети» или V2G становится все более популярной с развитием электрических машин. Суть заключается в том, что электромобиль подключается к центральной сети, а запасом энергии батареи позволяется распоряжаться коммунальной службе. Таким образом, во время пиковых нагрузок из аккумулятора транспортного средства может быть извлечена необходимая мощность, а в любое другое время батарея заряжается.

Недавнее исследование показало, что в итоге электромобили с системой V2G позволят сэкономить огромные суммы денег даже если коммунальные службы будут платить собственникам за доступ к их машинам. К аналогичным выводом пришел BMW, который 3 года тестировал программу «ChargeForward» на автомобилях BMW i3. Автопроизводитель даже заявил, что машину можно превратить в «дойную корову». Стоит упомянуть компанию Tesla, которая в свое время отказалась от этой идеи, а сейчас думает поменять свою точку зрения. К тому же, данная технология улучшает использование возобновляемых источников энергии.

Виртуальные электростанции

Виртуальные электростанции начали появляться совсем недавно, и они никак не связаны с виртуальным миром. На самом деле, это лишь распределенные источники энергии подключенные в единую сеть. Их появлению способствовало широкое распространение домашних накопителей энергии в совокупности с солнечными установками.

Идея технологии проста. Солнечная система любого дома может быть подключена к центральной сети. Пиковые часы — проблема любой коммунальной электрической службы, так как нагрузка вырастает в разы. Однако, используя технологию виртуальной электростанции, недостающая мощность частично или полностью берется из домашних накопителей, которые сохранили излишки солнечной энергии. Владельцам жилищ на момент пика эта энергия может быть ни к чему, так как их дом питается от солнечных батарей или же просто нет необходимости в столь большом потреблении.

В темное время суток, когда солнечные панели не могут вырабатывать электричество, мощность берется из общей сети со скидкой или же за деньги, которые владельцы получили от взятой у них же энергии.

Примером реализации этой технологии служит Австралия. В мае 2018 года правительство страны договорилось с фирмой Tesla, что та поставит на 50 000 домов солнечные панели и систему запаса энергии Powerwall. Результатом должна получиться распределенная электростанция на 650 МВт-ч — это самая большая распределенная электростанция на текущий момент. Уже летом того же года первые 100 установок продемонстрировали свою пользу.

(Tesla Powerwall)

Другое интересное решение придумал дуэт фирм из Западной Австралии. Они создали альтернативу отдельным Powerwall для группы домов из одной мощной батареи Tesla Powerpack. Компании предоставляют энергетические возможности 52 семьям с солнечными установками в Медоу-Спрингс. Таким образом владельцы не тратятся на индивидуальные аккумуляторы и получают скидку на электричество из общей сети или того, что сохранил Powerpack.

Как видно, такие станции сильно способствуют распространению солнечной энергетики.

Балансировка сетей большими аккумуляторными батареями

Принципиально нового здесь ничего нет. Используется батарея в качестве резервного источника питания. Единственное исключение, что применяются такие аккумуляторы в крупных масштабах, начиная от небольших зданий/университетов и заканчивая целыми городами.

Одним из самых крупных представителей данной области является Tesla. Компания реализовала уже множество проектов различных масштабов:

Большинство клиентов отмечает превосходную работу техники Tesla и говорят, что их вложения быстро окупаются.

Видеоролик компании об установках Powerpacks в Бельгии:

Возобновляемая и не возобновляемая энергетика

Свет солнца, тепло земли, ветер — из всего этого мы можем получить энергию, которая постоянно пополняется за счет привычных нам закономерностей природы. Именно это отличает возобновляемые источники от не возобновляемых. Процессы получение этих двух разных типов энергии сильно отличаются. Добыча природных ископаемых, таких как нефть, уголь и газ — трудоемкие и высокотехнологичные процессы, которые требуют большого количества дорогого оборудования, сложных физических и химических процессов. С другой стороны, возобновляемую энергию можно широко использовать с применением естественных процессов и существующего оборудования.

Относительно новые концепции альтернативной энергетики

Углеродно-нейтральное и отрицательное топливо

Данный тип топлива является синтетическим. К нему относятся реактивное топливо, дизель, бензин и т. д. Такой вид топлива выделяют из источников, содержащих углерод, например дыма от электростанций или из автомобильных выхлопов. Компании рассчитывают, что у них получится сделать производство топлива коммерчески успешным при стоимости нефти на уровне $50-60.

Возобновляемый метанол — еще одно топливо, нейтральное по отношению к углеродным выбросам, так как его самого получают из данного элемента. Метанол используется как для питания различных машин, так и в качестве материала химических процессов.

Например, в Исландии есть перерабатывающий завод, первичным материалом которого является углекислый газ из дыма близлежащей электростанции. Его годовая выработка составляет более 5 млн. литров начиная с 2011 года.

Еще одним примером можно назвать фирму Ауди. Завод компании в Германии создает сжиженный природный газ, после использования которого остается только вода и кислород. Данное производство служит для получения облегченного источника энергии транспортных средств, таких как Audi A3 Sportback g-tron. Выпускаемое топливо выделяют из углеродосодержащих веществ, поэтому и выбросов в атмосферу фактически никаких нет.

Использование топлива не дает реального повышения содержания углекислого газа в окружающей среде, поэтому его и называют нейтральным. Оно облегчает ситуацию, связанную с заимствованием природных источников из-за рубежа, с поиском и разработкой аналогов и с другими проблемами, возникающими от использования ископаемого топлива. Также, отпадает большая необходимость в переходе на электромобили или альтернативный «чистые» машины, а следовательно нет необходимости замены существующих двигателей. Нейтральные к углероду топлива обеспечивают относительно низкое энергопотребление, уменьшают трудности падения активности ветровой и солнечной энергетики, а также в какой-то степени позволяют доставлять энергию возобновляемых источников по уже построенным газопроводам(энергия этих источников используется для производства газа, который передается по трубам).

Самая дешевая энергия получается благодаря ветру ночью. Вырабатываемое в это время электричество и направляют на синтез топлива. Это связано с тем, что кривая нагрузки на сеть резко возрастает, когда люди бодрствуют, а активность ветра в основном повышается в ночное время суток.

Водорослевое топливо

Еще одним источником биотоплива являются водоросли. Из школьного курса биологии нам известно, что растения во время фотосинтеза поглощают углекислый газ и солнечный свет, а в обмен создает кислород и биомассу. Во время фотосинтеза водоросли и другие фотосинтетические организмы захватывают углекислый газ и солнечный свет и превращают его в кислород и биомассу. Обычно процесс получения энергии начинается с того, что растение размещается между двумя стеклами, где оно выделяет три вида энергетического топлива: тепло (из его цикла роста), биотопливо (натуральное «масло») и биомасса (из самого растения, поскольку оно собирается после зрелости).

Тепло может использоваться для нагрева, например воды, или для производства энергии. Биотопливо — это масло, добытое из водорослей в зрелости и применяемое для создания топлива — аналогично биодизелю. Биомасса — это все то, что остается после извлечения масла и воды, и может быть выделено для получения горючего метана.

Кроме того, преимуществами биотоплива из водорослей будет то, что для его производства не нужно использовать пахотные земли и отбирать часть продовольственных культур, таких как соя, пальма и рапс.

Брикеты из биомассы

Брикеты из биомассы применяются в развивающихся странах в качестве альтернативы древесному углю. Данные подход подразумевает пресование разлиных растений в небольшие брикеты, содержащие более 65% энергетического запаса угля.

Найти примеры выпуска брикетов в крупных масштабах довольно тяжело. Одним из них служит Северный Киву, где уничтожение леса опасно для существования горной гориллы. Сотрудники Национального парка Вирунга успешно обучили местных жителей и оснастили более 3500 человек всем необходимым оборудованием для производства брикетов из биомассы. Таким образом удалось искоренить незаконное производство древесного угля в национальном парке, а также создать значительную занятость для людей, живущих в условиях крайней нищеты в районах, затронутых конфликтами.

Биогазовое расщепление

Биогаз получается из метанового газа, который выделяется, когда органические отходы разлагаются в анаэробной среде. Его можно обнаружить на мусорных свалках или в канализационных системах. Газ используется в качестве топлива для отопления или, чаще всего, для выработки электроэнергии.

Производство биологического водорода

Водородный газ является полностью чистым горючим топливом, а его единственный побочный продукт — вода. Он содержит высокое количество энергии по сравнению с другими видами топлива из-за его химической структуры. К сожалению, для получения газа требуется много энергии, что делает его коммерчески неэффективным. Однако есть вариант производства топлива с использованием биологических организмов, которые расщепляли бы воду на составляющие. К таким организмам относятся бактерии или чаще водоросли. Этот процесс известен как производство биологического водорода.

Теперь о самом процессе. Данный способ использует одноклеточных существ для создания газообразного водорода путем брожения. Без присутствия кислорода обычное клеточное дыхание невозможно, и тогда дело в свои руки берет ферментация или же просто брожение. Именно газообразный водород является основным побочным продуктом этого процесса.

Реализация данного метода в больших масштабах позволила бы получать достаточно водородного газа, чтобы считать его крупным источником энергии. Однако широкомасштабное производство оказалось трудным. Только в 1999 году получилось воссоздать необходимые анаэробные условия. Но брожение является эволюционным резервом, активизирующимся во время стресса, поэтому клетки умирали во время данного процесса уже через несколько дней. В 2000 году был разработан двухстадийный подход, позволяющий вводить клетки в анаэробное состояние, а затем выводить их из него, чтобы организмы оставались в живых.

В течение последних десятков лет поиски способа воссоздать данный процесс в крупном масштабе был главной целью исследований. До сих пор не получилось добиться каких-то значительных результатов в этой сфере, хотя многие ученые бьются над решением этой задачи. Некоторые считают, что как только мы найдем ключ к этой головоломке, то производство данного вида топлива сможет решить наши энергетические проблемы. Однако не стоит забывать, что сейчас мир активно переходит на электрические машины. Илон Маск когда-то уже делал заявление, что автомобили на водороде — глупость и опасная технология, к тому же добиться хорошей плотности энергии, как в случае литий-ионных аккумуляторов, тоже вряд ли получится. Но тогда можно использовать водород в качестве источника для подзарядки автомобильных батарей.

Малая гидроэнергетика

В 2015 году гидроэнергетика произвела 16,6% всей электроэнергии в мире и 70% от общего объема возобновляемой электроэнергии. Однако по статистике IRENA к 31 марта 2018 года доля данного источника по отношению к остальной возобновляемой электроэнергии снизилась до 53%. Несмотря на этот факт, выработка от гидроэнергетики увеличивается с каждым годом.

Популярной альтернативой крупным плотинам прошлого является русловая ГЭС(гидроэлектростанция), которая не требует хранения воды в дамбе, а выработка энергии варьируется в зависимости от осадков. Использование данной технологии во влажные сезоны в совокупности с солнечными станциями в засушливые времена может сбалансировать временные колебания для обоих. Альтернатива крупным плотинам также являются малые установки, которые ставят в начале притоке, где быстрое течение.

(Шексинская ГЭС — фотография русловой гидроэлектростанции)

Морской ветер

Морские(или оффшорные) ветровые электростанции подобны наземным, но расположены на берегу океана. Их погружают в воду на глубину до 40 метров, а плавучие турбины могут находиться в воде до глубины в 700 метров. Преимуществом таких станций является использование ветров из открытого океана, который не встречает на своем пути каких-либо препятствий, таких как холмы, деревья или здания. Морские ветра способны достигать в два раза большей скорости, чем в прибрежных районах.

(Схема крепления морских ветряков)

Сама по себе ветровая энергетика развивается огромными шагами во всем мире, с каждым годом отвоевывая все большую долю в выработке электроэнергии возобновляемыми источниками. Однако существенная генерация энергии на шельфе уже сейчас восполняет многие потребности Европы, Азии и Америки.

Традиционные оффшорные турбины прикрепляются к морскому дну в менее глубоких местах. По мере развития технологий, генерирующих энергию из океанского ветра, в более глубоких водах начинают все чаще использоваться плавающие структуры, где ветра еще сильнее.

(Плавучий морской ветряк)

В последнее время виден значительный рост данной отрасли в США и Европе. Но даже несмотря на это, до сих пор нет четкого понимания о том, как сильно ветроэнергетика влияет на природу и животных.

Морская и гидрокинетическая энергия

Сила океана или морская и гидрокинетическая (MHK) энергия относится к следующим проектам:

• Использование силы волн — ветровые волны имеют огромный запас энергии, которую можно направить на выполнение полезной работы — например, на выработку электроэнергии или перекачивание воды в водоемы;
• Энергия приливов — специальные турбины размещаются в прибрежных и устьевых районах, где суточные потоки воды достаточно сильны и вполне предсказуемы;
• Расположение турбин в быстроходных реках;
• Океанские турбины в районах сильных морских течений;
• Океанские тепловые преобразователи энергии в глубоководных тропических водах.

Данная отрасль активно развивается и старается использовать новые технологи для повышения эффективности работы установок. Так к примеру, на приливную электростанцию Nova Innovation в Шотландии установили батарейный блок Tesla Powerpack, тем самым была создана первая приливная станция с базовой нагрузкой. Аккумулятор позволяет запасать излишки энергии и выдавать их, когда турбины бездействуют.

Управляемый термоядерный синтез

Термоядерный синтез — один из самых лучших вариантов выработки энергии. Это довольно безопасная технология, которая выделяет недолго живущие ядерные отходы. Однако есть одно большое НО. Чтобы управлять реакцией, необходимо поддерживать температуру в миллионы градусов. Именно поэтому реальный термоядерный реактор еще не был создан.

Попытки создать коммерчески успешную станцию есть. В настоящий момент на юге Франции продолжается создание огромного термоядерного реактора ITER. Однако до сих пор у них не получилось выработать больше энергии, чем ушло на ее создание. Если вам хочется узнать больше об этом проекте, посмотрите это видео:

Внедрение альтернативной энергии

Альтернативная энергетика не может быть принята просто так. Чтобы ее стали широко использовать, должны быть решены некоторые проблемы. Прежде всего, необходимо понять и добиться:

1. насколько полезны эти альтернативы;
2. системы и технологии для данных источников должны стать более доступны;
3. время окупаемости необходимо уменьшать.

Сейчас большую популярность имеют электрические и гибридные транспортные средства. Будет ли отрасль развиваться зависит от инвестиций в общественную инфраструктуру, от взимания платы, а также от внедрения большего числа альтернативных источников энергии для будущих перевозок.

Во многих странах покупка чистых электрических машин субсидируется государством, а владение загрязняющей воздух машиной облагается дополнительными расходами. В России на текущий момент есть лишь отдельные группы, которые борются за принятие EV, а на правовом уровне данную тему лишь иногда вспоминают.

Законодательство в России не предусмотрено для чистого транспорта, ведь многие электрические машины имеют под капотом большую мощь. К примеру, у Tesla Model 3, самого дешевого на текущий момент автомобиля американской компании, 258 лошадиных сил, а в России самая большая налоговая наценка для машин с мощностью двигателя больше 250 л. с. А ведь транспортное средство не производит вредных выбросов, почему владельцы должны платить больше, непонятно.

Исследования и проекты в области альтернативной энергетики

В академическом, федеральном и коммерческом секторах существует множество организаций, проводящих широкомасштабные передовые исследования в области альтернативной энергетики. Эти работы охватывают несколько областей данной сферы, основная часть которых направлена на повышение эффективности технологий и снижения стоимости производства.

В последнее время внимание многих крупных организаций направлена на альтернативную энергию, например в США это Сандийские национальные лаборатории и Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии. Обе организации получают деньги на свои нужды прямо от правительства страны в области энергетики, а так же от разных фирм-спонсоров.

Рост уровня расхода энергии прогнозирует, что к 2030 году потребление увеличится на 21%. Стоимость возобновляемых источников энергии дешевле примерно на 0,2 млн. долл. за 1 МВт. Это говорит о том, что их использование является отличным путем снижения затрат, к тому же не вызывающее проблем с окружающей средой.

Механическая энергия / сила человеческих мышц

Самый простой тип энергии — механическая. Она относится к такой деятельности человека как дыхание, ходьба, печатание и бег, вездесуща. К сожалению, обычно она просто теряется. Эта проблема привлекла огромное внимание исследователей со всего мира, которые пытаются найти методы для получения пользы от силы человеческих мышц.

Лучшим решением в настоящее время является использование пьезоэлектрических материалов, которые могут генерировать поток электронов при деформировании. Ключевую роль в производительности устройств на основе данной технологии играет пьезоэлектрическая постоянная материла. Вследствие этого, многие исследователи пытаются найти новый материал с большим пьезоэлектрическим показателем. Возможно, им окажется ниобат свинца-магния – титанат свинца (PMN-PT), представляющий собой пьезоэлектрический материал следующего поколения, который при достижении идеального состава и ориентации имеет сверхвысокое значение постоянной. В 2012 году даже были изготовлены PMN-PT-нанопроволоки с помощью гидротермического подхода, а затем собраны в единое устройство.

Многие пытаются задействовать механическую энергию для генерации чего-то полезного. Так в свое время в Лондоне появился тротуар, пройдя по которому, вы произведете некоторое количество электричества. Вот небольшой ролик об этом проекте:

А самым популярным решением использовать силу человека является выработка энергии при езде на велосипеде. На ютубе есть огромное количество видеозаписей о том, как сделать систему подзарядки для телефона на велосипеде своими руками, которую при желании можно с легкостью воспроизвести. Также есть умельцы, которые предлагают аналогичные решения, но для питания бытовых приборов. Таким образом, вы можете вырабатывать альтернативную энергию для дома без каких либо затрат, так еще и физическую форму подтяните. Вот один из таких примеров:

Солнечная энергетика

Солнечную энергию можно смело назвать самым массовым альтернативным источником. Она используется сразу несколькими путями: для отопления, кондиционирования или выработки электроэнергии.

Люди уже довольно давно научились использовать тепло солнца для нагревания необходимых объектов. Крупным примером централизованного теплоснабжения является уже упоминаемое нами солнечное сообщество Drake Landing Solar в Канаде: более 50 домов подключено к центральному теплоснабжению, которое использует тепло, создаваемое солнечными коллекторами на крышах сооружений и запасаемое в подземном термальном хранилище.

Если вам хочется понять, как работают солнечные коллекторы и узнать их эффективность, то вы легко можете найти множество видеозаписей на ютубе. К примеру вот довольно информативный ролик о производительности коллекторов зимой:

Что касается солнечной электроэнергии, то препятствиями для ее широкомасштабного внедрения называют недостаточную эффективность современных устройств преобразования света, а также высокую цену на них. На данный момент фотоэлектрические ячейки способны преобразовать около 17-20 % солнечного света.

В 2008 году сотрудники Массачусетского технологического института разработали метод хранения солнечной энергии, используя его для производства водородного топлива из воды. Такие работы нацелены на решение проблемы получения энергии в темное время суток, когда солнечные батареи бесполезны.

(новый фотоэлемент, вырабатывающий водород, помимо электричества)

В октябре 2018 года ученые из Германии и США сделали прототип необычного фотоэлемента. Так как огромное количество света просто-напросто не улавливается современными солнечными ячейками, они решили подключить к нижнему слою дополнительный электрод, который и будет отвечать за сбор водорода. Первый прототип сразу подтвердил теорию ученых и показал отличную эффективность. Принцип работы фотоэлемента показан на изображении выше.

(Изображение солнечной дороги в Китае)

Что касается проектов, то здесь тоже немало интересного. Например, Китай построил умную солнечную дорогу, которая будет заряжать электрические автомобили во время движения.

Внешность солнечных батарей тоже меняется. Многих людей раздражает видеть на домах уродливые и неказистые квадратные панели, которые абсолютно никак не вписываются в обстановку. Именно поэтому некоторые фирмы разработали специальные солнечные крыши, которые с привычной точки зрения ничем не отличаются от обычных. Самым популярным продуктом на данный момент является солнечная черепица Tesla, изображение которой можно найти ниже. На фото сразу становится заметно, как идеально вписывается крыша автопроизводителя в дизайн здания. Аналогичное решение предоставляет немецкая компания SolteQ. Принцип работы данной технологии на словах довольно прост, и его давно раскрыла Tesla, обнародовав свой патент. Кстати говоря, посмотреть, как выглядит Solar Roof вблизи, можно в нашей статье.

(Tesla Solar Roof — фото с официального сайта www.tesla.com)

Встроить фотоэлементы в транспортные средства давно пытаются многие компании. Например недавно Kia и Hyundai объединили усилия, чтобы создать солнечную крышу для зарядки батареи автомобиля.

Но куда интереснее проект Clean2Antarctica: голландская пара, ведущая образ жизни без вредных выбросов, решила доехать до южного полюса на машине, сделанной из пластиковых отходов и питаемая энергией солнца. В итоге, из их затеи получилась вот такая штука под названием Solar Voyager:

(Solar Voyager)

Автомобили это еще не все транспортные средства. Не будем забывать про машины в воздухе, ведь в этой области тоже есть интересные проекты. Например, SolarStratos — это электрический самолет компании SunPower, который может генерировать энергию с помощью солнечных элементов, тем самым поддерживая свою работу более 12 часов. Вот небольшой ролик, выпущенный производителем:

mbhn.ru

Солнечные батареи: все про альтернативный источник энергии — solar-energ.ru. Альтернативные источники энергии для частного дома: виды и проекты

В природе энергия присутствует практически везде – ветер, вода, земля и солнце – это альтернативные и возобновляемые источники энергии. Но основной задачей человечества является создание приспособлений, которые могут извлечь ее оттуда, именно этим занимается альтернативная энергетика.

Человечество достигло невероятных успехов в этом направлении, на сегодняшний день такие установки можно изготовить самостоятельно для своего дома. Зачем нужны эти устройства, и что можно изготовить своими руками?

Необходимость использования новых источников энергии

Развитие энергетики и технологический прогресс привели к постоянному росту спроса на энергоресурсы. До 60-х годов прошлого века основным источником энергетики являлась нефть. Кризис 1973 года показал, что ориентация на один вид ресурса может повлечь за собой непредвиденные ситуации. Многие экономически развитые страны разработали новую энергетическую стратегию, которая основывается на диверсификации энергетических источников.

С этого времени ученые уделяют большое внимание проблемам всемирного энергосбережения и изучению возможностей применения нетрадиционных альтернативных источников энергии.

Освоение нетрадиционных источников

К нетрадиционным источникам энергии относятся:

• энергия солнца;
• энергия ветра;
• геотермальная;
• энергия морских приливов и волн;
• биомассы;
• низкопотенциальная энергия окружающей среды.

Их освоение представляется возможным благодаря повсеместной распространенности большинства видов, можно отметить также их экологическую чистоту и отсутствие эксплуатационных затрат на топливную составляющую.

Однако существуют и некоторые отрицательные качества, которые препятствуют применению их в производственных масштабах. Это – небольшая плотность потока, которая заставляет применять «перехватывающие» установки большой площади, также изменчивость во времени.

Все это приводит к тому, что подобные устройства обладают большой материалоемкостью, а значит, увеличиваются и капиталовложения. Ну, а процесс получения энергии из-за некоторого элемента случайности, связанного с погодными условиями, доставляет немало неприятностей.

Другой наиважнейшей проблемой остается «сохранение» этого энергетического сырья, так как существующие технологии аккумулирования электроэнергии не позволяют сделать это в больших количествах. Тем не менее, в бытовых условиях альтернативные источники энергии для дома пользуются все большей популярностью, поэтому ознакомимся с основными энергоустановками, которые можно установить в частном владении.

Солнечные батареи

Солнечная панель состоит из комплекса соединенных элементов, которые преобразуют солнечный свет в поток электронов. Характерной особенностью является тот факт, что они не в состоянии генерировать ток высокого напряжения. Отдельный элемент вырабатывает ток напряжением до 0,55 В, а одна батарея вырабатывает ток напряжением до 21 В, который позволяет питать 12-вольтовую аккумуляторную батарею.

Естественно, для обеспечения дома электроэнергией потребуется система, насчитывающая десятки таких устройств. Также в ее состав входят следующие компоненты:

• контроллер для управления зарядкой аккумуляторной батареи, предотвращает повторный заряд;
• инвертор, преобразующий ток из низкого в высокое напряжение;
• аккумулятор.

Все три элемента лучше приобрести в готовом виде, ну, а солнечную батарею можно изготовить самостоятельно.

Процесс изготовления батареи

Батарея собирается из модулей, состоящих из 30, 36 или 72 фотоэлементов. Они соединяются последовательно с источником питания, его максимальное напряжение составляет 50 В.

Этапы работ:

1. Из фанеры вырезается дно корпуса и вставляется в рамку, по периметру которой высверливаются отверстия. Они необходимы для обеспечения вентиляции и предотвращения перегрева во время работы.
2. Подложка для солнечных элементов вырезается по размеру корпуса, здесь также необходимо предусмотреть наличие отверстий.
3. Корпус окрашивается и высушивается, после этого на него выкладываются вверх ногами солнечные элементы и запаиваются.
4. Элементы соединяются для начала рядами, затем они подключаются к токоведущим шинам.
5. Перевернутые элементы фиксируются при помощи силикона.

Величина выходного напряжения должна составлять около 18-20 В, в этом нужно предварительно убедиться. Также в течение нескольких дней проверяется работоспособность батареи, только после этого выполняется герметизация стыков и собирается система электроснабжения.

При установке панели следует обратить внимание на следующее:

1. Не располагать батарею в тени деревьев или высоких сооружений.
2. Произвести ориентацию батареи в сторону солнца.
3. Правильно определить наклон.
4. Обеспечить доступность для своевременного удаления пыли, грязи и слоя снега.
5. Предусмотреть подставку, регулирующую угол наклона для зимнего и летнего сезона.

Ветрогенераторы

Альтернативные источники энергии для частного дома – это возобновляемые ресурсы, к которым можно отнести и энергию ветра. Наши предки умели строить мельницы, использующие воздушные потоки для вращения лопастей, сейчас же человек научился преобразовать их в электричество.

Существует несколько разновидностей ветряных генераторов, которые различаются в зависимости от основных параметров.

Размещение оси

Различают вертикальные и горизонтальные конструкции. Горизонтальные обеспечивают автоматический поворот основной части для поиска ветра, обладают более высоким уровнем КПД. Оборудование вертикальных генераторов расположено на земле, эксплуатация и обслуживание этого вида проще.

Количество лопастей

Существуют следующие виды:

• однолопастные;
• двухлопастные;
• трехлопастные;
• многолопастные.

Последний тип используется редко, в основном, при малой скорости ветра.

Материал для лопастей

Лопасти бывают жесткими и парусными, однако из-за быстрой потери своей функциональности, в результате резких порывов ветра, требуют частой замены.

Ветряная установка состоит из следующих основных элементов, которые можно изготовить собственноручно:

1. Лопасти, которые в результате вращения обеспечивают движение ротора.
2. Генератор, вырабатывающий переменный ток.
3. Контроллер, преобразующий переменный ток в постоянный, необходимый для зарядки аккумуляторов.
4. Аккумуляторы для накопления электроэнергии.
5. Инвертор превращает постоянный ток в переменный, необходимый для функционирования всех бытовых приборов.
6. Мачта для обеспечения поднятия лопастей до необходимой высоты с наиболее активными воздушными массами.

Тепловые насосы

Этот самая прогрессивная технология, в которой используются альтернативные источники энергии для дома своими руками, обеспечивающая значительную экономию средств на обогрев или охлаждение дома.

Принцип работы оборудования основан на цикле Карно: в результате резкого сжатия теплоносителя происходит повышение температуры. Противоположное действие наблюдается в функционировании холодильных и морозильных камер.

Для изготовления теплового насоса могут применяться некоторые узлы, использующиеся в данном оборудовании. Тепловая энергия, отбирающаяся из грунта, воздуха, воды, попадая в испаритель, превращается в газ, далее сжимается компрессором, а температура повышается.

Классификация насосов следующая:

1. По количеству контуров:
   • одноконтурные;
   • двухконтурные;
   • трехконтурные.
2. По виду источника.

Встречаются следующие разработки.

Грунт-вода

Применяются с успехом на территориях с умеренным климатом, где прослеживается равномерный подогрев почвы в любое время года. Скважины бурятся неглубоко, поэтому разрешающие документы оформлять не придется. В зависимости от типа грунта используют зонд или коллектор.

Воздух-вода

Такие установки используются в зонах с климатом, где зимняя температура не опускается ниже 15-20 градусов. Аккумулирующееся тепло из воздуха используется для нагрева воды.

Вода-вода

Применяются в условиях наличия водоема: рек, озер, скважин, отстойников, грунтовых вод. Как известна температура водных источников значительно выше температуры воздуха в зимнее время. Этим и обусловлена эффективность данных установок.

Вода-воздух

Тепло из водоемов посредством компрессора передается воздуху и используется для обогрева жилых площадей.

Грунт-воздух

Наиболее универсальная система, использующая в качестве переносчиков энергии незамерзающие жидкости. Тепло из грунта посредством компрессора передается воздуху.

Воздух-воздух

Наиболее дешевая система, которая не требует проведения земляных работ, а также прокладки трубопровода. Способна как обогревать, так и охлаждать помещение.

При выборе одной из систем следует учесть следующее:

• геологию участка;
• возможность проведения земляных работ;
• наличие свободного пространства.

Эффективность установки зависит от правильности выбора источника альтернативной энергии.

Биогазовые установки

Газ образуется в результате обработки продуктов жизнедеятельности домашних птиц и животных. Переработанные отходы используются для удобрения почвы на приусадебных участках. Процесс основан на реакции брожения, в котором участвуют бактерии, живущие в навозе.

Самым лучшим источником биогаза считается навоз КРС, хотя для этого также подходят отходы птиц или другого домашнего скота.

Брожение происходит без доступа кислорода, поэтому целесообразно использовать закрытые емкости, которые еще называют биореакторами. Реакция активизируется, если периодически перемешивать массу, для этого используется ручной труд или различные электромеханические приспособления.

Также потребуется поддерживать температуру в установке от 30 до 50 градусов для обеспечения активности мезофильных и термофильных бактерий и участия их в реакции.

Изготовление конструкции

Самой простой биогазовой установкой является бочка с мешалкой, закрывающаяся крышкой. Газ из бочки поступает в резервуар через шланг, в крышке для этой цели проделывается отверстие. Такая конструкция обеспечивает газом одну или две газовые горелки.          

Для получения масштабных объемов газа используется надземный или подземный бункер, который изготавливается из железобетона. Всю емкость целесообразно разделить на несколько отсеков, для того чтобы реакция происходила со сдвигом во времени.

Процесс брожения при участии мезофильных культур занимает до 30 дней, поэтому такие условия оптимальны для бесперебойного выделения газа. Загружают навоз через загрузочный бункер, с противоположной стороны отбирается отработанное сырье.

Емкость заполняется массой не полностью, примерно на 20 процентов, остальное пространство служит для скапливания газа. К крышке емкости подсоединяются две трубки, одна отводится к потребителю, а другая к гидрозатвору – емкости, заполненной водой. Это обеспечивает очищение и осушение газа, к потребителю подается газ высокого качества.

Мини гидроэлектростанции

Самодельные гидроэлектростанции – это дополнительные альтернативные источники энергии своими руками, их можно построить у ручья или водоема с плотиной. Основа этой конструкции – колесо, которое вращается потоками воды, а от скорости течения зависит мощность установки.

Как самостоятельно изготовить конструкцию?

Для осуществления задуманного понадобятся следующие материалы:

• автомобильные колеса;
• генератор;
• обрезки уголка и металла;
• фанера;
• медный провод;
• магниты неодимовые;
• полистироловая смола.

Колесо изготавливается из дисков размером 11 дюймов. Стальная труба разрезается на четыре части по вертикали, из получившихся сегментов получаются лопасти, их потребуется 16 штук. Лопасти крепятся сваркой, а диски – болтами.

Размеры сопла соответствуют ширине колеса, его изготавливают из обрезка металла. Придав соответствующую форму, края соединяют сваркой. Сопло должно быть настроено по высоте для регулирования водяного потока.

Далее, ось сваривается и на нее устанавливается колесо. Изготавливается генератор, который защищается металлическим крылом от брызг. Все элементы покрываются краской для защиты от влаги и коррозии.

Такое устройство не требует огромных капиталовложений, но оно способно значительно снизить расходы на электроэнергию.

Геотермальная энергия

В недрах земного шара таятся неизведанные виды альтернативных источников энергии. Человечество знает, какова сила и масштабы природных стихийных проявлений. Мощность извержения одного вулкана несравнима ни с одной из рукотворных энергетических установок.

К сожалению, человек еще не умеет использовать эту гигантскую энергию во благо, но природная теплота Земли или геотермальная энергетика приковывает взгляды ученых, так как она представляет собой неисчерпаемый ресурс.

Известно, что наша планета ежегодно излучает громадное количество внутреннего тепла, которое компенсируется радиоактивным распадом изотопов в коре земного шара. Различают два типа источника геотермальной энергии.

Подземные бассейны

Это естественные бассейны с горячей водой или пароводяной смесью – гидротермальные или паротермальные источники. Ресурсы из этих источников добываются посредством буровых скважин, далее энергия используется для нужд человечества.

Горные породы

Тепло горячих горных пород может быть использовано для нагревания воды. Для этого ее закачивают в горизонты для дальнейшего применения в энергетических целях.

Одним из недостатков этого вида энергии является его слабая концентрация. Однако в условиях, где при погружении на каждые 100 метров, температура увеличивается на 30-40 градусов, можно обеспечить хозяйственное ее применение.

Технология использования этой энергии в перспективных «геотермальных районах» обладает явными преимуществами:

• неисчерпаемость запасов;
• экологическая чистота;
• отсутствие больших издержек на разработку источников.

Дальнейшее развитие цивилизации невозможно без внедрения новых технологий в области энергетики. На этом пути стоят трудноразрешимые задачи, которые еще предстоит решить человечеству.

Тем не менее, освоение этого направления играет важную роль, и сегодня уже существует оборудование, способное существенно сэкономить ресурсы традиционные и альтернативные источники энергии являются отличной альтернативой им. Для воплощения таких идей требуется терпение, умелые руки, а также некоторые навыки и знания.

Видео

Ознакомиться с работой различных альтернативных источников энергии в частном доме вы сможете, посмотрев наше видео.

solar-energ.ru

Что такое альтернативные источники энергии: разновидности

Ссылка на статью успешно отправлена!

Отправим материал вам на e-mail

В современном быстро развивающемся мире борьба за энергетические ресурсы между развитыми странами является приоритетом внешней политики многих государств, потому быть энергетически независимым − это значит, быть свободным в экономическом и политическом плане. Кроме этого, едва ли не на первом месте у технически развитых стран, стоит вопрос об экологической безопасности нашей планеты, о чём свидетельствует Парижское соглашение о климате от 2015 года и ещё целый ряд международных документов. В контексте этих решений, а также в связи с уменьшением запасов традиционных источников энергии (газ, нефть, уголь и прочие) многие государства начинают всё более активно развивать альтернативные, возобновляемые источники энергии. Что такое альтернативные источники энергии, их виды и способы использования, можно ли сделать своими руками – это тема сегодняшнего обзора.

Альтернативные источники энергии безопасны для экологии нашей планеты

Содержание статьи

Альтернативные источники энергии – что это такое         

Если сформулировать кратко, то альтернативными источниками энергии являются возобновляемые, экологические ресурсы, при преобразовании которых получается электрическая и тепловая энергия, используемая человеком для собственных нужд. Нетрадиционные источники получения электроэнергии − солнце и вода, ветер и геотермальные воды, тепла – земля и солнце.

Виды альтернативных источников энергии                                     

Развитие зелёной энергетики обусловлено развитием технологий, позволивших с большей эффективностью использовать возобновляемые источники энергии, о которых следует поговорить отдельно.

Солнечная энергия

Солнце – это неисчерпаемый источник энергии, который может обеспечить теплом и электричеством всех жителей нашей планеты, однако, для преобразования этой энергии необходимо наличие специальных технических устройств.

Схема работы автономной солнечной станции

• Электрическая энергия.

Для получения электричества необходима электростанция, основным элементом которой является солнечная батарея (панель). Принцип работы такого устройства (панели) основан на преобразовании солнечного излучения в электрическую энергию, которое происходит при попадании света на фотоэлементы, из которых она и состоит. Электрический ток образуется за счёт создания разности потенциалов внутри фотоэлемента и обусловлен физическими процессами, связанными с «p-n» проводимостью кремний содержащих материалов. Принцип работы солнечной батареи приведён на следующем рисунке.

Разнонаправленное движение электронов и дырок, вызванное солнечным излучением, создаёт разность потенциалов на поверхности фотоэлемента

Для работы подобной электростанции, кроме солнечной панели, потребуется ещё ряд технических устройств:

• контроллер – обеспечивает работу электростанции в автоматическом режиме, обеспечивая заряд аккумуляторных батарей;
• аккумуляторная батарея – является накопителем энергии, выработанной солнечной панелью;
• инвертор – преобразует постоянное напряжение в переменное, используемое для подключения бытовых приборов;
• соединительные провода, а также приборы защиты и автоматики.

• Тепловая энергия.

Для получения тепловой энергии, которую можно использовать для отопления и горячего водоснабжения, необходимо наличие технических устройств, называемых солнечными коллекторами.

Схема включения солнечного коллектора в систему отопления и ГВС жилого дома

Подобные агрегаты бывают двух типов: плоские и вакуумные. Различаются по конструкции, но по принципу работы схожи между собой. Функция подобных устройств заключается в поглощении энергии солнца и преобразовании её в тепловую энергию, которая, в свою очередь, передаётся теплоносителю в контуре отопления или воде, идущей для горячего водоснабжения потребителей. Для работы данной системы потребуется также циркуляционный насос и бак-накопитель (бойлер), запорная и регулировочная арматура, а также системы автоматики и контроля.

Энергия ветра

Ветер также может служить источником получения электрической энергии, а так как он дует практически всегда и везде, что обусловлено «дыханием» нашей планеты, то и запасы его неисчерпаемы.

Схема включения ветрогенератора в систему электроснабжения загородного дома

 

Сложности получения электрической энергии из кинетической энергии ветра заключаются в его непостоянстве, разнонаправленности и различной величине силы воздушных потоков. Для получения электричества при помощи энергии ветра необходимо наличие ветрогенератора (ветровой энергетической установки).

Ветрогенраторы бывают различных типов:

• с вертикальной осью вращения – роторные, лопастные и ортогональные;
• с горизонтальной осью вращения – крыльчатые, турбинные и барабанные.

Разные модели отличаются по скорости вращения лопастей (тихоходные и скоростные) и барабанов, высоте установки и техническим характеристикам. Для работы ветровой установки в системе электроснабжения необходим комплект оборудования, аналогичный тому, что используется с солнечными батареями (контроллер, инвертор).

Статья по теме:

Энергия воды

На планете Земля вода занимает большую часть её поверхности − это моря и океаны, озёра и реки, искусственные водохранилища и прочие водоёмы.

Схематичное изображение гидроэлектростанции плотинного типа

Энергию воды человек научился использовать уже давно, и изначально это была механическая, получаемая в результате движения водной среды. Её потоки приводили во вращение жернова мельницы или иного механического устройства, а человек только регулировал скорость их вращения. В дальнейшем данный вид энергии люди стали использовать для генерации электрической энергии, как на реках с быстрым течением, так и в морях – за счёт приливов и отливов, «функционирующих» с постоянной точностью. Для выработки электрической энергии используются специальные турбины, помещаемые в водную среду, вал которых соединён с генератором, вырабатывающим электрический ток. Потоки воды, направленные на лопасти турбины, вращают её, и это движение передаётся генератору, и, как следствие, вырабатывается электрический ток.

Схема работы приливной электростанции

В приливных станциях работа осуществляется аналогично, с той лишь разницей, что потоки воды движутся разнонаправленно, что вызвано цикличностью периодов «прилив−отлив».

Энергия земли

Энергия нашей планеты также используется человеком для своих нужд, с её помощью можно обогреть дом или подогреть воду, а также осуществить производство электрической энергии.

• Геотермальная энергетика.

В отдельных регионах нашей планеты внутреннее тепло просто вырывается наружу, что выражается в сейсмической активности, извержениях вулканов и наличии гейзеров. В таких местах вопросы отопления и горячего водоснабжения решаются достаточно просто и не требуют особого описания, а про генерацию электричества подобным образом знают не все.

Варианты устройства геотермальной станции

Для получения электрической энергии сооружается геотермальная электрическая станция, в которой источником энергии служит паровая турбина, приводимая во вращение паром, получаемым или преобразуемым за счёт тепловой энергии земли.

Виды и способы преобразования пара могут быть различными, что обусловлено глубиной залегания геотермальных вод и их химическими характеристиками, а также тепловыми показателями.

• Тепловой насос.

Тепловой насос − это техническое устройство, позволяющее использовать тепло различных естественных источников для отопления и горячего водоснабжения.

Существует несколько типов таких агрегатов, различающихся по первичному источнику энергии и способу её передачи потребителю: «воздух−вода» и «воздух–воздух», «вода–вода» и «вода–воздух», а также «земля–вода».

Тепловой насос «вода–вода»

Работа теплового насоса «вода–вода», приведённого на рисунке, осуществляется следующим образом:

• в скважину, расположенную рядом с загородным домом, помещается наружный контур, в котором циркулирует теплоноситель;
• в здании помещается тепловой насос, к которому подключается наружный контур;
• при прохождении через насос теплоноситель наружного контура отдаёт своё тепло хладагенту, циркулирующему во внутреннем контуре теплового насоса, при этом хладагент испаряется;
• внутренний контур здания также подключается к тепловому насосу, и по нему тоже циркулирует теплоноситель;
• хладагент, циркулируя по тепловому насосу, попадает на испаритель, где и происходит его испарение, при этом тепловая энергия, выделяющаяся в этот момент, передаётся теплоносителю контура отопления или ГВС здания.

Схема работы теплового насоса «воздух–вода»

Статья по теме:

Тепловой насос для отопления дома даёт возможность экологично, безопасно и бесплатно согреть батареи. Принцип его работы и устройство, критерии выбора, обзор производителей и моделей — читайте в публикации.

Биотопливо                                                 

Всем известным видом биотоплива являются дрова, но в силу того, что леса есть не во всех регионах, да и использовать их надо очень осторожно, то их в чистом виде не стоит рассматривать как альтернативное и легко восстанавливаемое топливо.

К альтернативным и возобновляемым видам источников энергии относятся следующие виды биотоплива:

• твёрдое – топливные брикеты и гранулы (пеллеты), изготавливаемые из опилок и отходов деревообрабатывающих производств, торф;
• жидкое – биоэтанол и биобутанол, биометанол и биодизель;
• газообразное – биогаз и биоводород.

Топливные брикеты и пеллеты изготавливаются на специальном оборудовании, а для их сжигания используются твердотопливные котлы, оборудованные специальными колосниковыми решётками, обеспечивающими их горение.

Топливные гранулы – пеллеты, изготавливаются из отходов различных пород дерева

Жидкое топливо получают на специальных предприятиях путём переработки исходного растительного сырья. Биогаз также производится с помощью переработки органических отходов и может быть использован для производства электрической и тепловой энергии. Для этого полученный газ сжигается, а полученное тепло расходуется на теплоснабжение и ГВС, а также на получение пара, обеспечивающего работу специальной турбины, вырабатывающей электрический ток.

Альтернативные источники энергии для частного дома  

Практически все выше перечисленные источники альтернативной энергии могут быть использованы для частного дома или иного сооружения, исключением может быть только производство жидкого биотоплива, что обусловлено высокой стоимостью оборудования, необходимого для его производства. Установки альтернативных источников энергии, используемые для личного потребления, могут выглядеть по-разному, ниже приведены примеры уже реализованных проектов возобновляемых энергетических установок:

• Солнечная энергетика.

Солнечные электростанции выпускаются в нашей стране и многих технически развитых странах мира. Разные модели отличаются по техническим характеристикам, срокам эксплуатации и стоимости, в связи с чем, всегда есть возможность выбрать станцию в соответствии с необходимостью и финансовыми возможностями. Вот некоторые варианты, успешно реализованные на отечественном рынке.

В удалённых регионах солнечная электростанция может стать основным источником электрической энергии

Отзыв о модели солнечной электростанции «Аbi-solar» мощностью 7,5кВт:

Подробнее на Отзовик: http://otzovik.com/review_4483104.html

Солнечные панели и коллекторы можно разместить рядом, тем самым обеспечить себя теплом и электричеством

Солнечные коллекторы также используются в нашей стране для отопления и горячего водоснабжения домов, но это направление наиболее развито в южных регионах, где климат позволяет пользоваться подобными установками практически круглый год.

Вот некоторые варианты такого применения.

Вакуумный солнечный коллектор может легко разместиться на кровле любого строения

Отзыв о гелиосистеме «Атмосфера», созданной на базе коллектора «СВК-Nano-30»:

Подробнее на Отзовик: http://otzovik.com/review_4503734.html

• Ветровые установки.

Ветрогенераторы менее распространены среди рядовых потребителей, чем солнечные электростанции, причиной тому является малая ветровая нагрузка в наиболее заселённых регионах нашей страны. Тем не менее, в сети Интернет можно найти фотографии и отзывы об успешном использовании подобных установок.

Ветряк может стать удачным дополнением к солнечной станции, благо параметры работы и комплект необходимого оборудования у них практически идентичны

В местах, где нет централизованного электроснабжения, ветровой генератор и солнечная станция становятся основным источником электрической энергии

Отзыв об использовании ветровой электростанции:

Подробнее на Отзовик: http://otzovik.com/review_98896.html

• Тепловой насос.

С данным видом оборудования мало кто знаком, но постепенно, в связи со снижением стоимости тепловых насосов, они потихоньку завоёвывают рынок альтернативных источников энергии. Вот некоторые успешно реализованные проекты.

Тепловой насос не занимает много места, но способен полностью обеспечить теплом загородный дом

Тепловой насос «воздух–воздух» внешне похож на кондиционер

• Получение биогаза.

Получением биогаза можно заняться, имея загородный дом, но при этом следует помнить о соблюдении температурного режима при его производстве и неприятном запахе, образующемся при брожении биомассы. Подобные установки могут себе позволить жители южных регионов, занимающиеся сельским хозяйством, т.к. именно отходы сельскохозяйственных культур служат сырьём при производстве данного вида альтернативного топлива.

Биогазовая установка, работающая на курином помёте, размещена рядом с птичником

Биогазовая установка для частного дома, работающая на отходах злаковых культур

Есть ли будущее у альтернативных источников энергии  

Есть ли будущее у альтернативных источников энергии − это вопрос, интересующий многих энергетиков, экологов и просто активных граждан нашей страны, и ответ однозначный – ДА, будущее есть. В нашей стране в 2009 году была принята и успешно реализуется программа развития альтернативной энергетики в России, сформулированная как «Основные направления государственной политики в сфере повышения энергетической эффективности электроэнергетики на основе использования возобновляемых источников энергии на период до 2020 года». Кроме этого, государство оказывает помощь предприятиям при реализации программы Международной финансовой корпорации (IFC) по развитию возобновляемых источников энергии. Создаются на законодательном уровне экономические рычаги, способствующие распространению «зелёной» энергетики, выражающиеся в установлении льготных тарифов и финансовой помощи при строительстве, налоговых льготах и компенсации части кредитных затрат на строительство.

Развитие рынка альтернативной энергетики в России по установленной мощности (внутренний круг – 2009 год/внешний круг – 2020 год)

Одним из примеров такой помощи является внедрение так называемого «зелёного тарифа» на электрическую энергию. Суть его заключается в том, что значения данного тарифа выше, чем у электроснабжающих организаций, таким образом, государство стимулирует развитие альтернативной энергетики на конкретной территории. Тариф позволяет индивидуальным пользователям и предприятиям, имеющим альтернативные энергетические установки, частично компенсировать затраты на их приобретение и монтаж путём реализации излишков выработанной электрической энергии во внешнюю сеть по более высоким ценам. В настоящее время правительством России утверждены Правила такой реализации и подготовлены проекты Постановлений, определяющих условия предоставления «зелёного тарифа». Закон, в соответствии с которым, будет осуществляться подобная деятельность, находится в разработке в Минэнерго, Минэкономразвития и ФАС и должен быть представлен для рассмотрения в Государственную Думу в 2018 году.

Структура использования возобновляемых источников энергии в России и мире

Альтернативная энергетика для дома своими руками

При наличии свободного времени, желания, а также умения работать ручным инструментом, можно создать установки, с помощью которых использовать альтернативные источники для своих нужд как в виде электрической, так и тепловой энергии.

Это касается всех выше перечисленных видов альтернативной энергетики:

• солнечная генерация – можно самостоятельно изготовить солнечные батареи, при этом используя фотоэлементы заводского производства, собрать контроллер и инвертор, а также изготовить солнечный коллектор;
• ветровые установки – электронные устройства (контроллер, инвертор) собираются аналогично, как и для солнечных станций, из запасных частей заводского производства, а ветрогенератор достаточно легко изготавливается из подручных материалов и запасных частей от автомототехники;
• микро-ГЭС – также можно изготовить из авто-, мотозапчастейи имеющихся материалов, единственным условием успешного строительства будет наличие водоёма, куда следует поместить турбину;
• биогазовая установка – способен собрать любой сельский житель, условиями для этого будут – наличие необходимого количества биомассы и температура окружающего воздуха, позволяющая происходить процессу её брожения.

Видео: альтернативная энергия для частного дома

Экономьте время: отборные статьи каждую неделю по почте

homemyhome.ru

Просто о сложном: что такое альтернативная энергетика?

Экология потребления.Наука и техника:В то время как большинство концепций альтернативной энергетики не новы, только за последние несколько десятилетий этот вопрос стал, наконец, актуальным. Благодаря усовершенствованию технологий и производства, стоимость большинства форм альтернативной энергии понижалась, в то время как эффективность росла.

За последние годы альтернативная энергетика стала предметом пристального интереса и ожесточенных дискуссий. Под угрозой изменения климата и того факта, что средние мировые температуры продолжают расти с каждым годом, стремление найти формы энергии, которые позволят сократить зависимость от ископаемого топлива, угля и других загрязняющих окружающую среду процессов, естественным образом выросло.

В то время как большинство концепций альтернативной энергетики не новы, только за последние несколько десятилетий этот вопрос стал, наконец, актуальным. Благодаря усовершенствованию технологий и производства, стоимость большинства форм альтернативной энергии понижалась, в то время как эффективность росла. Что же такое альтернативная энергетика, если говорить простыми и понятными словами, и какова вероятность того, что она станет основной?

Очевидно, остаются некоторые споры касательно того, что означает «альтернативная энергия» и к чему эту фразу можно применить. С одной стороны, этот термин можно отнести к формам энергии, которые не приводят к увеличению углеродного следа человечества. Поэтому он может включать ядерные объекты, гидроэлектростанции и даже природный газ и «чистый уголь».

С другой стороны, этот термин также используется для обозначения того, что в настоящее время считается нетрадиционными методами энергетики — энергии солнца, ветра, геотермальной энергии, биомассы и других недавних дополнений. Такого рода классификация исключает такие методы добычи энергии, как гидроэлектростанции, которые существуют больше сотни лет и представляют собой довольно распространенное явление в некоторых регионах мира.

Другой фактор в том, что альтернативные источники энергии должны быть «чистыми», не производить вредных загрязняющих веществ. Как уже отмечалось, это подразумевает чаще всего двуокись углерода, однако может относиться и к другим выбросам — моноксиду углерода, двуокиси серы, окиси азота и другим. По этим параметрам ядерная энергия не считается альтернативным источником энергии, поскольку производит радиоактивные отходы, которые высоко токсичны и должны храниться соответствующим образом.

Во всех случаях, однако, этот термин используется для обозначения видов энергии, которые придут на смену ископаемому топливу и углю в качестве преобладающей формы производства энергии в ближайшее десятилетие.

Виды альтернативных источников энергии

Строго говоря, существует много видов альтернативной энергии. Опять же, здесь определения заходят в тупик, потому что в прошлом «альтернативной энергетикой» называли методы, использование которых не считали основным или разумным. Но если взять определение в широком смысле, в него войдут некоторые или все эти пункты:

Гидроэлектроэнергия. Это энергия, вырабатываемая гидроэлектрическими плотинами, когда падающая и текущая вода (в реках, каналах, водопадах) проходит через устройство, вращающее турбины и вырабатывающее электричество.

Ядерная энергия. Энергия, которая производится в процессе реакций замедленного деления. Урановые стержни или другие радиоактивные элементы нагревают воду, превращая ее в пар, а пар крутит турбины, вырабатывая электричество.

Солнечная энергия. Энергия, которая получается напрямую от Солнца; фотовольтаические ячейки (обычно состоящие из кремниевой подложки, выстроенные в крупные массивы) преобразуют лучи солнца напрямую в электрическую энергию. В некоторых случаях и тепло, производимое солнечным светом, используется для производства электричества, это известно как солнечная тепловая энергия.

Энергия ветра. Энергия, вырабатываемая потоком воздуха; гигантские ветряные турбины вертятся под действием ветра и вырабатывают электричество.

Геотермальная энергия. Эту энергию вырабатывает тепло и пар, производимые геологической активностью в земной коре. В большинстве случаев в грунт над геологически активными зонами помещаются трубы, пропускающие пар через турбины, таким образом вырабатывая электричество.

Энергия приливов. Приливное течение у береговых линий тоже может использоваться для выработки электричества. Ежедневное изменение приливов и отливов заставляет воду протекать через турбины назад и вперед. Вырабатывается электроэнергия, которая передается на береговые электростанции.

Биомасса. Это относится к топливу, которое получают из растений и биологических источников — этанола, глюкозы, водорослей, грибов, бактерий. Они могли бы заменить бензин в качестве источника топлива.

Водород. Энергия, получаемая из процессов, включающих газообразный водород. Сюда входят каталитические преобразователи, при которых молекулы воды разбиваются на части и воссоединяются в процессе электролиза; водородные топливные элементы, в которых газ используется для питания двигателя внутреннего сгорания или для вращения турбины с подогревом; или ядерный синтез, при котором атомы водорода сливаются в контролируемых условиях, высвобождая невероятное количество энергии.

Альтернативные и возобновляемые источники энергии

Во многих случаях альтернативные источники энергии также являются возобновляемыми. Тем не менее эти термины не полностью взаимозаменяемы, поскольку многие формы альтернативных источников энергии полагаются на ограниченный ресурс. К примеру, ядерная энергетика опирается на уран или другие тяжелые элементы, которые необходимо сперва добыть.

В то же время ветер, солнечная, приливная, геотермальная и гидроэлектроэнергия полагаются на источники, которые полностью возобновляемые. Лучи солнца — самый изобильный источник энергии из всех и, хоть и ограниченный погодой и временем суток, является неисчерпаемым с промышленной точки зрения. Ветер тоже никуда не девается, благодаря изменениям давления в нашей атмосфере и вращению Земли.

В настоящее время альтернативная энергетика все еще переживает свою юность. Но эта картина быстро меняется под влиянием процессов политического давления, всемирных экологических катастроф (засух, голода, наводнений) и улучшений в технологиях возобновляемых энергий.

Например, по состоянию на 2015 год, энергетические потребности мира по-прежнему преимущественно обеспечивались углем (41,3%) и природным газом (21,7%). Гидроэлектростанции и атомная энергетика составили 16,3% и 10,6% соответственно, в то время как «возобновляемые источники энергии» (энергии солнца, ветра, биомассы и пр.) — всего 5,7%.

Это сильно изменилось с 2013 года, когда мировое потребление нефти, угля и природного газа составило 31,1%, 28,9% и 21,4% соответственно. Ядерная и гидроэлектроэнергия составляли 4,8% и 2,45%, а возобновляемые источники — всего 1,2%.

Кроме того, наблюдалось увеличение числа международных соглашений относительно обуздания использования ископаемого топлива и развития альтернативных источников энергии. Например, Директиву о возобновляемой энергии, подписанную Евросоюзом в 2009 году, которая установила цели по использованию возобновляемой энергии для всех стран-участниц к 2020 году.

По своей сути, из этого соглашения следует, что ЕС будет удовлетворять не менее 20% общего объема своих потребностей в энергии возобновляемой энергией к 2020 году и по меньшей мере 10% транспортного топлива. В ноябре 2016 года Европейская комиссия пересмотрела эти цели и установила уже 27% минимального потребления возобновляемой энергии к 2030 году.

Некоторые страны стали лидерами в области развития альтернативной энергетики. Например, в Дании энергия ветра обеспечивает до 140% потребностей страны в электроэнергии; излишки поставляются в соседние страны, Германию и Швецию.

Исландия, благодаря своему расположению в Северной Атлантике и ее активным вулканам, достигла 100% зависимости от возобновляемых источников энергии уже в 2012 году за счет сочетания гидроэнергетики и геотермальной энергии. В 2016 году Германия приняла политику поэтапного отказа от зависимости от нефти и ядерной энергетики.

Долгосрочные перспективы альтернативной энергетики являются чрезвычайно позитивными. Согласно отчету 2014 году Международного энергетического агентства (МЭА), на фотовольтаическую солнечную энергию и солнечную тепловую энергию будет приходиться 27% мирового спроса к 2050 году, что сделает ее крупнейшим источником энергии. Возможно, благодаря достижениям в области синтеза, ископаемые источники топлива будут безнадежно устаревшими уже к 2050 году. опубликовано econet.ru 

 

econet.ru

10 лучших альтернативных источников энергии

Наша цивилизация нуждается в огромных количествах энергии — для любого вида производства, заправки транспорта, освещения домов… Но Земля, кажется, совершенно неистощима.

«Солнечные окна». Солнце — очевидный и надёжный источник энергии, но для солнечных батарей требуются чрезвычайно дорогие материалы. Технология SolarWindow использует прозрачные пластиковые стёкла, служащие одновременно панелями солнечных батарей. Их можно устанавливать в качестве обычных окон, и цена производства вполне приемлема.

Приливы. Мы начали присматриваться к приливам в качестве источников энергии совсем недавно. Наиболее перспективный волновой генератор — Oyster — был разработан лишь в 2009 году. Название переводится как «устрица», так как именно её он внешне напоминает. Двух установок, запущенных в Шотландии, хватает для обеспечения энергией 80 жилых домов.

Генератор микроволн — амбициозный проект британского инженера Роберта Шоера, предлагающий полностью отказаться от привычного топлива космических аппаратов. Резонирующие микроволны гипотетически должны создавать мощную реактивную тягу, при этом попутно опровергая третий закон Ньютона. Работает система или является шарлатанством, пока неясно.

Вирусы. Учёные из Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли пару лет назад обнаружили вирус, способный создавать электроэнергию за счёт деформации модифицированных материалов. Такие свойства проявили безвредные вирусы-бактериофаги M13. Сейчас эта технология используется для подпитки экранов ноутбуков и смартфонов.

Один из самых известных и широко распространённых альтернативных источников энергии — геотермальная. Она берётся из жара самой Земли и потому не тратит её ресурсов. Одна тепловая электростанция, «сидящая» на вулкане, обеспечивает током около 11500 жилых домов.

Существует ещё одна солнечная батарея нового типа, правда, делающая упор не на дешевизну, а на эффективность. Betaray представляет из себя наполненную особой жидкостью сферу, обтянутую улавливающими тепло панелями. Устройство вырабатывает в четыре раза больше энергии, чем обычные солнечные батареи.

Биотопливо — весьма перспективный источник энергии, буквально выращиваемый на полях. Его добывают из растительных масел — например, сои или кукурузы. Но самыми перспективными являются… водоросли, отдающие стократно больше ресурсов, чем наземные растения. И даже отходы от них можно использовать в качестве удобрения.

Радиоактивный торий весьма напоминает уран, но отдаёт в 90 раз больше энергии! Правда, для этого учёным приходится изрядно попотеть, и в основном торий играет второстепенную роль в ядерных реакторах. Его запасы в земной коре превышают запасы урана в 3−4 раза, так что потенциально торий способен обеспечить человечество энергией на сотни лет.

Надувная турбина по сути является следующим уровнем развития ветряных электростанций. Турбина, наполненная гелием, поднимается на высоту до 600 метров, где ветер дует постоянно и с огромной силой. Кроме окупаемости по энергии, устройство также весьма устойчиво к любой непогоде и дешево.

Международный экспериментальный термоядерный реактор. Несмотря на все опасности, связанные с атомными станциями, они всё равно остаются мощнейшими источниками энергии, изобретёнными человеком. ITER — проект международного термоядерного реактора, в котором участвуют: страны ЕС, Россия, США, Китай, Корея, Япония и Казахстан. Конец строительства реактора запланирован на 2020 год.

Основные источники энергии — например, уголь или нефть, имеют обыкновение кончаться, и к тому же загрязняют окружающую среду. Им противопоставляются возобновляемые ресурсы — такие как геотермальная энергия или солнечное излучение. Рассмотрим десять альтернативных источников энергии, которые уже показали себя в деле.

www.popmech.ru