Альтернативные источники энергии


СОДЕРЖАНИЕ:

О бесперспективности альтернативной энергетики

8 октября 1975 г. на научной сессии, посвященной 250-летию Академии наук СССР, академик Петр Леонидович Капица, удостоенный тремя годами позже Нобелевской премии по физике, сделал концептуальный доклад, в котором, исходя из базовых физических принципов, по существу, похоронил все виды «альтернативной энергии», за исключением управляемого термоядерного синтеза.

Соображения академика Капицы, они сводятся к следующему: какой бы источник энергии ни рассматривать, его можно охарактеризовать двумя параметрами: плотностью энергии — то есть ее количеством в единице объема, — и скоростью ее передачи (распространения). Произведение этих величин есть максимальная мощность, которую можно получить с единицы поверхности, используя энергию данного вида.

Вот, скажем, солнечная энергия. Ее плотность ничтожна. Зато она распространяется с огромной скоростью — скоростью света. В результате поток солнечной энергии, приходящий на Землю и дающий жизнь всему, оказывается совсем не мал — больше киловатта на квадратный метр. Увы, этот поток достаточен для жизни на планете, но как основной источник энергии для человечества крайне неэффективен. Как отмечал П. Капица, на уровне моря, с учетом потерь в атмосфере, реально человек может использовать поток в 100—200 ватт на квадратный метр. Даже сегодня КПД устройств, преобразующих солнечную энергию в электричество, составляет 15%. Чтобы покрыть только бытовые потребности одного современного домохозяйства, нужен преобразователь площадью не менее 40—50 квадратных метров. А для того, чтобы заменить солнечной энергией источники ископаемого топлива, нужно построить вдоль всей сухопутной части экватора сплошную полосу солнечных батарей шириной 50—60 километров. Совершенно очевидно, что подобный проект в обозримом будущем не может быть реализован ни по техническим, ни по финансовым, ни по политическим причинам.

Сейчас также идет обсуждение вопроса использования геотермальной энергии. Как известно, в некоторых местах мира на земной поверхности, где имеется вулканическая деятельность, это успешно осуществляется, правда, в небольших масштабах. Преимущество этого метода для энергетики больших мощностей, несомненно, очень велико, энергетические запасы здесь неистощимы, и, в отличие от солнечной энергии, которая имеет колебания не только суточные, но и в зависимости от времен года и от погоды, геотермальная энергия может генерироваться непрерывно. Еще в начале этого века гениальным изобретателем современной паровой турбины Ч. Парсонсом разрабатывался конкретный проект использования этой энергии. Конечно, он не мог предвидеть тех масштабов, которых достигнет энергетика теперь, и его проект имеет только исторический интерес.

Современный подход к этой проблеме основывается на том, что в любом месте земной коры на глубине в 10-15 км достигается температура в несколько сот градусов, достаточная для получения пара и генерирования энергии с хорошим КПД. При осуществлении этого проекта на практике мы опять наталкиваемся на ограничения, связанные с плотностью потока энергии. Как известно, теплопроводность горных пород очень мала. Поэтому при существующих внутри Земли градиентах температур для подвода необходимого тепла нужны очень большие площади, что весьма трудно выполнимо на глубине в 10-15 км. Вот почему возможность нагрева необходимого количества воды сомнительна.

Кроме солнечной и геотермальной энергий, не истощающих запасы, есть еще гидроэнергия, получаемая при запруживании рек и при использовании морских приливов. Накопленную таким образом гравитационную энергию воды можно весьма эффективно превращать в механическую. Сейчас в энергетическом балансе использование гидроэнергии составляет не более 5%, и, к сожалению, дальнейшего увеличения не приходится ждать. Это связано с тем, что запруживание рек оказывается рентабельным только в горных местах, когда на единицу площади водохранилища имеется большая потенциальная энергия. Запруживание рек с подъемом воды на небольшую высоту обычно экономически не оправдывает себя, в особенности когда это связано с затоплением плодородной земли, так как приносимый ею урожай оказывается значительно более ценным, чем получаемая энергия. Опять тот же недостаток плотности потока энергии.

Использование ветра, также из-за недостаточной плотности энергетического потока, оказывается экономически неоправданным. Конечно, использование солнечной энергии, малых водяных потоков, ветряков часто может быть полезным для бытовых нужд в небольших масштабах.

Противоположный пример — топливные элементы, где происходит прямое превращение химической энергии окисления водорода в электроэнергию. Здесь плотность энергии велика, высока и эффективность такого преобразования, достигающая 70 и более процентов. Зато крайне мала скорость ее передачи, ограниченная очень низкой скоростью диффузии ионов в электролитах. В результате плотность потока энергии оказывается примерно такой же, как и для солнечной энергии. Петр Капица писал: «На практике плотность потока энергии очень мала, и с квадратного метра электрода можно снимать только 200 Вт. Для 100 мегаватт мощности рабочая площадь электродов достигает квадратного километра, и нет надежды, что капитальные затраты на построение такой электростанции оправдаются генерируемой ею энергией». Значит, топливные элементы можно использовать только там, где не нужны большие мощности. Но для макроэнергетики они бесполезны.

Из приведенного анализа следует, что нужно искать новые источники энергии для энергетики больших мощностей взамен истощающихся в природе запасов химической энергии. Очевидно, можно и следует более бережно относиться к использованию энергетических ресурсов. Конечно, желательно, например, не тратить их на военные нужды. Однако все это только отсрочит истощение топливных ресурсов, но не предотвратит кризиса. Как это уже становится общепризнанным, вся надежда на решение глобального энергетического кризиса — в использовании ядерной энергии. Физика дает полное основание считать, что эта надежда обоснованна.

Наибольшие надежды Петр Капица связывал с термоядерной энергетикой.

Как известно, ядерная физика дает два направления для решения энергетической проблемы. Первое уже хорошо разработано и основывается на получении цепной реакции в уране, происходящей при распаде его ядер с выделением нейтронов. Это тот же процесс, который происходит в атомной бомбе, но замедленный до стационарного состояния. Подсчеты показали, что при правильном использовании урана его запасы достаточны, чтобы не бояться их истощения в ближайшие тысячелетия. Электростанции на уране уже сейчас функционируют и дают рентабельную электроэнергию. Но также хорошо известно, что на пути их дальнейшего широкого развития и перевода всей энергетики страны на атомную энергию лежит необходимость преодоления трех основных трудностей:

«1. Шлаки от распада урана являются сильно радиоактивными, и их надежное захоронение представляет большие технические трудности, которые еще не имеют общепризнанного решения. Самое лучшее было бы отправлять их на ракетах в космическое пространство, но пока что это считается недостаточно надежным.

2. Крупная атомная станция на миллионы киловатт представляет большую опасность для окружающей природы и в особенности для человека. В случае аварии или саботажа вырвавшаяся наружу радиоактивность может на площади многих квадратных километров погубить все живое, как атомная бомба в Хиросиме. Опасность сейчас расценивается настолько большой, что ни одна страховая компания не берет на себя риск таких масштабов.

3. Широкое использование атомной электроэнергии приведет также к широкому распространению плутония, являющегося необходимым участником ядерной реакции. Такое распространение плутония по всем странам земного шара сделает более трудным контроль над распространением атомного оружия. Это может привести к тому, что атомная бомба станет орудием шантажа, доступным даже для предприимчивой группы гангстеров.»

По-видимому, под угрозой энергетического кризиса люди найдут пути преодоления этих трудностей. Например, две последние трудности можно было бы преодолеть, располагая атомные электростанции на небольших необитаемых островах в океане, далеко от густонаселенных мест. Эти станции находились бы под тщательным контролем, и в случае аварии ее последствия не представляли бы большой опасности для людей. Энергией, вырабатываемой электростанцией, можно было бы, например, разлагать воду и полученный водород в жидком виде транспортировать и использовать как топливо, которое при сгорании не загрязняет атмосферу.

Следует признать, однако, что лучшим выходом из создавшегося положения нужно считать получение энергии путем термоядерного синтеза ядер гелия из ядер дейтерия и трития. Известно, что этот процесс осуществляется в водородной бомбе, но для мирного использования он должен быть замедлен до стационарного состояния. Когда это будет сделано, то все указанные трудности, которые возникают при использовании урана, будут отсутствовать, потому что термоядерный процесс не дает в ощутимых количествах радиоактивных шлаков, не представляет большой опасности при аварии и не может быть использован для бомбы как взрывчатое вещество. И наконец, запас дейтерия в природе, в океанах, еще больше, чем запас урана.

Но трудности осуществления управляемой термоядерной реакции пока еще не преодолены. Я буду говорить о них в своем докладе, потому что, как теперь оказывается, эти трудности в основном также связаны с созданием в плазме энергетических потоков достаточной мощности. На этом я останавливаюсь несколько подробнее.

Хорошо известно, что для полезного получения термоядерной энергии ионы в плазме должны иметь очень высокую температуру — более 108 К. Главная трудность нагрева ионов связана с тем, что нагрев плазмы происходит в результате воздействия на нее электрического поля, и при этом практически вся энергия воспринимается электронами, которые благодаря их малой массе при соударениях плохо передают ее ионам. С ростом температуры эта передача становится еще менее эффективной. Расчеты передачи энергии в плазме от электронов к ионам при их ку-лоновском взаимодействии теоретически были надежно описаны еще в 30-х годах Л.Д. Ландау.

В плазме при 1 атм и температуре электронов Te = 109 К в объеме кубического метра передаваемая электронами ионам мощность будет около 400 Вт. Это небольшая величина, так как нетрудно подсчитать, что для того, чтобы нагреть кубометр плазмы до 6×108 К при подводе такой мощности, потребуется около 300 секунд.

Малость величины передаваемой ионам энергии в особенности проявляется при осуществлении наиболее широко разрабатываемых теперь термоядерных установок Токамак. В них ионы удерживаются в ограниченном объеме сильным магнитным полем и процесс нагрева производится электронами, которые вначале коротким импульсом тока нагреваются до очень высоких температур, потом путем кулоновских столкновений передают свою энергию ионам. В условиях, принимаемых в современных проектах Токамака, время, за которое электроны передадут свою энергию ионам, достигает 20-30 с. Оказывается, за это время большая часть энергии электронов уйдет в тормозное излучение. Поэтому сейчас изыскиваются более эффективные способы подвода энергии к ионам. Это может быть или высокочастотный нагрев, или инжекция быстрых нейтральных атомов дейтерия, или диссипация магнитоакустических волн. Все эти методы нагрева ионов, конечно, значительно усложняют конструкцию реакторов типа Токамак.

Эффективность энергетической передачи между электронами и ионами растет с плотностью. Поэтому предположим, что при нагреве лазерным импульсом твердого конденсированного трития или дейтерия начальная плотность будет очень велика (на несколько порядков выше, чем в Токамаке) и импульсами удается нагреть ионы в короткий промежуток времени. Но подсчеты показали, что, хотя время нагрева и сокращается до 10-8 с, все же оно недостаточно, так как за это время ничем не удерживаемый плазменный сгусток уже разлетится на значительное расстояние.

Как известно, теперь для лазерного «термояда» ищут методы коллективного взаимодействия электронов с ионами, например, создание ударных волн, которые адиабатическим сжатием подымут температуру ионов более быстро, чем при кулоновском взаимодействии.

Главное препятствие в данное время лежит в том, что еще недостаточно глубоко изучены физические процессы в плазме. Теория, которая здесь хорошо разработана, относится только к нетурбулентному состоянию плазмы. Наши опыты над свободно парящим плазменным шнуром, полученным в высокочастотном поле, показывают, что горячая плазма, в которой электроны имеют температуру в несколько миллионов градусов, находится в магнитном поле в турбулентном состоянии. Как известно, даже в обычной гидродинамике турбулентные процессы не имеют полного количественного описания и в основном все расчеты основаны на теории подобия. В плазме, несомненно, гидродинамические процессы значительно сложнее, поэтому придется идти тем же путем.

Пока нет оснований считать, что трудности нагрева ионов в плазме не удастся преодолеть, и мне думается, что термоядерная проблема получения больших мощностей будет со временем решена.

Основная задача, стоящая перед физикой, — это более глубоко экспериментально изучить гидродинамику горячей плазмы, как это нужно для осуществления термоядерной реакции при высоких давлениях и в сильных магнитных полях. Это большая, трудная и интересная задача современной физики. Она тесно связана с решением энергетической проблемы, которая становится для нашей эпохи проблемой физики № 1.

Очень дорогая фантастика.

А как же водородная энергетика и пресловутое биотопливо, которые сегодня пропагандируются наиболее активно? Почему Капица не обращал на них внимания вообще? Ведь биотопливо в виде дров человечество использует уже веками, а водородная энергетика сегодня кажется настолько перспективной, что едва ли не каждый день приходят сообщения о том, что крупнейшие автомобильные компании демонстрируют концепт-кары на водородном топливе! Неужели академик был настолько недальновиден? Увы. Никакой водородной и даже биоэнергетики в буквальном смысле слова не может существовать.

Что касается водородной энергетики, то, поскольку природные месторождения водорода на Земле отсутствуют, ее адепты пытаются изобрести вечный двигатель планетарного масштаба, не более и не менее того. Есть два способа получить водород в промышленных масштабах: либо путем электролиза разложить воду на водород и кислород, но это требует энергии, заведомо превосходящей ту, что потом выделится при сжигании водорода и превращении его опять в воду, либо. из природного газа с помощью катализаторов и опять-таки затрат энергии — которую нужно получить. опять-таки сжигая природные горючие ископаемые! Правда, в последнем случае это все-таки не «вечный двигатель»: некоторая дополнительная энергия при сжигании водорода, полученного таким путем, все же образуется. Но она будет гораздо меньше той, что была бы получена при непосредственном сжигании природного газа, минуя его конверсию в водород. Значит, «электролитический водород» — это вообще не топливо, это просто «аккумулятор» энергии, полученной из другого источника. которого как раз и нет. Использование же водорода, полученного из природного газа, возможно, и сократит несколько выбросы углекислого газа в атмосферу, так как эти выбросы будут связаны только с генерацией энергии, необходимой для получения водорода. Но зато в результате процесса общее потребление невозобновляемых горючих ископаемых только вырастет!

Ничуть не лучше обстоят дела и с «биоэнергетикой». В этом случае речь идет либо о реанимации старинной идеи использования растительных и животных жиров для питания двигателей внутреннего сгорания (первый «дизель» Дизеля работал на арахисовом масле), либо об использовании этилового спирта, полученного путем брожения натуральных — зерна, кукурузы, риса, тростника и т.д. — или подвергнутых гидролизу (то есть разложению клетчатки на сахара) — агропродуктов.

Что касается производства масел, то это крайне низкоэффективное, по «критериям Капицы», производство. Так, например, урожайность арахиса составляет в лучшем случае 50 ц/га. Даже при трех урожаях в год выход орехов едва ли превысит 2 кг в год с квадратного метра. Из этого количества орехов получится в лучшем случае 1 кг масла: выход энергии получается чуть больше 1 ватта с квадратного метра — то есть на два порядка меньше, чем солнечная энергия, доступная с того же квадратного метра. При этом мы не учли того, что получение таких урожаев требует интенсивного применения энергоемких удобрений, затрат энергии на обработку почвы и полив. То есть, чтобы покрыть сегодняшние потребности человечества, пришлось бы полностью засеять арахисом пару-тройку земных шаров. Проведя аналогичный расчет для «спиртовой» энергетики, нетрудно убедиться, что ее эффективность еще ниже, чем у «дизельного» агро-цикла.

. Но очень выгодная для экономики «мыльного пузыря»

Что же, американские ученые не знают этих цифр и перспектив? Разумеется, знают. Ричард Хейнберг в своей нашумевшей книге PowerDown: Options And Actions For A Post-Carbon World (наиболее точный по смыслу перевод — «Конец света: Возможности и действия в пост-углеродном мире») самым детальным образом повторяет анализ Капицы и показывает, что никакая биоэнергетика мир не спасет.

Так что происходит? А вот что: только очень наивный человек полагает, что экономика сегодня, как и 150 лет назад, работает по марксистскому принципу: «деньги — товар — деньги». Новая формула «деньги — деньги» короче и эффективнее. Хлопотное звено в виде производства реальных товаров, обладающих для людей реальной полезностью в привычном смысле этого слова, стремительно вытесняется из «большой экономики». Связь между ценой и полезностью в материальном смысле — полезность вещи как пищи, одежды, жилья, средства передвижения или услуги как средства удовлетворения какой-то реальной потребности, — уходит в небытие точно так же, как некогда ушла в небытие связь между номиналом монеты и массой заключенного в ней драгоценного металла. Точно так же «вещи» нового века очищаются от всякой полезности. Единственная потребительная способность этих «вещей», единственная их «полезность», которая сохраняет смысл в экономике нового времени, — это их способность быть проданными, а главным «производством», приносящим прибыль, становится надувание «пузырей». Всеобщая вера в возможность продать воздух в виде акций, опционов, фьючерсов и многочисленных других «финансовых инструментов» становится главной движущей силой экономики и основным источником капитала для ксендзов этой веры.

После того, как последовательно лопнули пузыри «доткомов» и недвижимости, а «нанотехнология», рисующая сказочные перспективы, по большей части так и продолжает их рисовать без заметной материализации, американские финансисты, похоже, всерьез обратили внимание на альтернативные источники энергии. Вкладывая деньги в «зеленые проекты» и оплачивая наукообразную рекламу, они вполне могут рассчитывать на то, что многочисленные буратины прекрасно удобрят своими золотыми финансовую ниву чудес.

П.Л. Капица ЭНЕРГИЯ И ФИЗИКА Доклад на научной сессии, посвященной 250-летию Академии наук СССР, Москва, 8 октября 1975 г. См.: Вестник АН СССР. 1976. № 1. С. 34-43.

Использование альтернативных источников энергии

В связи с неумолимым уменьшением запасов и достаточно высокой стоимостью традиционных источников энергии: нефти, газа и угля, а также образованием парникового эффекта из-за их использования, происходят изменения в энергетической политике. Все большему количеству стран приходится вести исследования, связанные с альтернативными источниками энергии.

Что называют альтернативными источниками энергии?

Альтернативными источниками энергии называют вид экологически чистых, возобновляемых ресурсов, преобразование которых приводит к получению человеком электрической и тепловой энергии, используемой для собственных нужд. Данные источники представлены:

  • энергией ветра и солнца,
  • водами рек и морей,
  • теплом поверхности земли,
  • а также биотопливом, для получения которого используют биологическую массу растительного и животного происхождения.

О видах альтернативной энергетики

В соответствии с источником энергии, преобразование которого способствует получению человеком электрической и тепловой энергии, используемой в повседневном быту, существует классификация альтернативной энергетики. Виды альтернативной энергетики соответствуют способам ее генерации и типам установок, используемых для данных целей.

Энергия солнца

В основе солнечной энергетики лежит преобразование солнечной энергии, способствующее получению электрической и тепловой энергии. Электрическую энергию получают благодаря физическим процессам, происходящим в полупроводниках, на которые воздействуют солнечные лучи. Тепловую энергию получают благодаря

определенным свойствам, характерным жидкостям и газам.

Генерацию электрической энергии осуществляют с помощью комплектования солнечных электростанций, основанных на солнечных батареях (панелях), изготавливаемых с использованием кристаллов кремния. Тепловые установки основаны на солнечных коллекторах, где происходит образование тепловой энергии теплоносителя из энергии солнца. Уровень мощности данных установок соответствует количеству и мощности конкретных устройств, которые установлены на солнечных и тепловых станциях.

Энергия ветра

В основе ветровой энергетики лежит процесс преобразования кинетической энергии, имеющейся у воздушных масс, с образованием электрической энергии, используемой потребителями. Ветровые установки основаны на функционировании ветровых генераторов.

Различные модели ветровых генераторов отличаются:

  • техническими параметрами,
  • габаритными размерами,
  • конструкцией: с вертикальной или горизонтальной осью вращения, различными типами и числом лопастей,
  • местом расположения (наземным, морским и т.д.).

Сила воды

В основе гидроэнергетики лежит преобразование кинетической энергии, которой обладают водные массы, в электроэнергию, используемую людьми для собственных нужд. Перечень объектов данного типа представлен гидроэлектростанциями разной мощности, установку которых осуществляют на различных водных объектах. Такие установки подвергаются естественному течению воды либо создаваемым плотинам. При воздействии воды на лопасти турбин происходит выработка электрического тока. В основе гидроэлектростанций находятся гидротурбины.

Электрическую энергию получают еще одним способом. Энергия воды преобразуется благодаря использованию энергии приливов, для чего возводят приливные станции. Такие установки функционируют благодаря использованию кинетической энергии, возникающей у морской воды в периоды, связанные с приливами и отливами, происходящими в океанах и морях при воздействии объектов, входящих в солнечную систему.

Тепло земли

В основе геотермальной энергетики лежит преобразование тепла, которое излучает земная поверхность в тех местах, где происходит выброс геотермальных вод (на сейсмически опасных территориях), так и в других земных регионах. Воспользоваться энергией геотермальных вод можно благодаря использованию специальных установок, в которых происходит преобразование внутреннего тепла земли с образованием тепловой и электрической энергии.

Тепловые насосы предназначены для получения тепла из земной поверхности в любом месте их расположения. Они функционируют на свойствах, характерных жидкостям и газам, а также в соответствии с законами термодинамики. Модели тепловых насосов различаются мощностью и своей конструкцией, связанной с первичным источником энергии, определяющим их тип. Применяются следующие системы тепловых насосов:

  • «воздух-вода» и «грунт-воздух»,
  • «грунт-вода» и «вода-вода»,
  • «вода-воздух» и «воздух-воздух»,
  • «фреон-вода» и «фреон-воздух».

Биотопливо

Биотопливо бывает различных видов, различающихся способами получения, агрегатным состоянием (жидким, твердым, газообразным), видами использования. Все разновидности биотоплива объединены тем, что их производство основано на использовании органических продуктов, переработка которых приводит к получению электрической и тепловой энергии. Биотопливо твердых видов состоит из дров, топливных брикетов или пеллет, газообразных – из биогаза и биоводорода, а жидких – из биоэтанола, биометанола, биобутанола, диметилового эфира и биодизеля.

Преимущества и недостатки использования

Каждому конкретному источнику энергии, независимо от его типа, традиционного или альтернативного, характерен спектр свойственных и относящихся конкретно к нему достоинств и недостатков использования. Помимо этого, каждая группа энергоресурсов характеризуется общими плюсами и минусами.

Если говорить об альтернативных источниках энергии, то среди преимуществ следует упомянуть о:

  • Возобновляемости альтернативных источников энергии;
  • Экологической безопасности;
  • Доступности и возможности использования в широких сферах применения;
  • Низкой себестоимости энергии, образуемой после преобразования.

Недостатки использования состоят в:

  • Высокой стоимости оборудования и значительных материальных затратах на этапах, связанных со строительством и монтажом;
  • Низком КПД установок;
  • Зависимости от внешних факторов: погодных условий, силы ветра и т.д.;
  • Относительно небольшой установленной мощности генерирующих установок, кроме гидроэлектростанций.

Использование альтернативных источников энергии в России

Наша страна, наряду со многими технически развитыми странами мира, немало внимания уделяет альтернативным источникам энергии. Такое внимание связано с наличием больших территорий, не оборудованных до настоящего времени централизованными источниками энергии, а также с тенденцией, свойственной всему миру, заключающейся в борьбе за экологию на планете и экономии традиционного топлива. Разные регионы страны занялись развитием различных видов альтернативной энергетики.

Солнечная энергетика

Максимальное распространение солнечных электростанций характерно различным слоям населения, в качестве альтернативного или резервного источника тепловой и электрической энергии. Можно также утверждать о промышленных масштабах развития данного вида энергетики на территории нашей страны.

Общий уровень установленной мощности солнечных электростанций достиг более 400,0 МВт. Среди наиболее крупных упомянем об Орской им. А. А. Влазнева (установленная мощность 40,0 МВт), расположенной в Оренбургской области; Бурибаевской (мощность 20,0 МВт) и Бугульчанской (мощность 15,0 МВт), расположенных в Республике Башкортостан. На территории полуострова Крым функционирует свыше десятка солнечных электростанций, мощность каждой из которых составляет 20,0 МВт. Сейчас разрабатывается проектная документация и ведется строительство на разных стадиях еще около 50 объектов, связанных с солнечной генерацией. Они расположены в Сибири, на Дальнем Востоке, в южных и центральных областях страны. Проектируемые и строящиеся объекты получат общую мощность свыше 850,0 МВт.

Ветровая энергетика

В нашей стране функционирует много ветровых энергетических установок, которые позволяют получать электрическую энергию промышленными масштабами. Правда, доля их мощности в энергетической системе существенно ниже по сравнению с солнечными электростанциями. Общий уровень установленной мощности ветровых генераторов чуть выше 100,0 МВт. Среди наиболее мощных упомянем о Зеленоградской ветровой установке (мощность 5,1 МВт), расположенной в Калининградской области; Останинской (25,0 МВт), Тарханкутской (22,0 МВт) и Сакской (20,0 МВт) – на территории полуострова Крым. Сейчас продолжается проектирование и строительство еще 22 ветровых энергетических установок, общая мощность которых превышает 2500,0 МВт.

Гидроэнергетика

Данная разновидность альтернативной энергетики наиболее распространена на российской территории. Энергия, вырабатываемая на ГЭС, установленных на реках в различных отечественных регионах, достигает свыше 20,0%, если суммировать общую генерацию всей российской энергосистемы. По статистике, соответствующей началу 2020 года, суммарный уровень установленной мощности электростанций достигал 48085,94 МВт. Данная мощность вырабатывалась 191 объектом генерации, отличающимся конструкцией и мощностью.

В нашей стране производят электрическую энергию благодаря использованию энергии приливов. Отметим Кислогубскую приливную электростанцию, работающую в Мурманской области свыше 60 лет. Ее реконструировали в 2007 году, увеличив установленную мощность до 1,7 МВт. Сейчас разрабатывается экономическое обоснование и проектная документация для строительства аналогичных станций в Белом (Мезенской ПЭС) и Охотском (Пенжинской и Тугурской ПЭС) морях.

Геотермальная энергетика

Энергию недр, которыми богата наша планета, широко используют в странах, характеризующихся вулканической деятельностью. Для нашей страны данный вид энергетики, в связи с ее особенностями, характерен дальневосточному региону. Дальний Восток оборудован пятью геотермальными электрическими станциями, установленная мощность которых достигает 80,1 МВт. Три станции располагаются на территории Камчатки (Верхне-Мунтовская, Паужетская и Мутновская), Менделеевская станция расположена на острове Кунашир, Океанская станция расположена на острове Итуруп.

Применение биотоплива

Распространение данного вида энергоресурсов не так широко, если сравнивать с традиционными видами топлива или гидроэнергетикой. Отметим развитие в нашей стране лесной и деревообрабатывающей промышленности, а также выращивание сельскохозяйственных культур на больших территориях, чем обусловлено пристальное внимание к этому виду энергетики.

В последнее время активизировалось строительство заводов, занимающихся переработкой отходов древесины и специализирующихся на изготовлении топливных брикетов и гранул (пеллет). Использование брикетов и пеллет эффективно в виде топлива в различных типах котлов. Благодаря их сжиганию происходит выработка тепловой и электрической энергии.

Отходы сельскохозяйственного производства используются для изготовления биогаза и жидкого топлива для дизельных установок и двигателей, где происходит их сжигание, способствующее производству электрической и тепловой энергии. Распространение данного вида топлива пока не настолько широко на территории нашей страны, но можно утверждать о достаточно обширных и успешных перспективах его развития.

Использование в частных домах

При отоплении загородных домов или дач, а также при их электроснабжении можно вполне успешно воспользоваться альтернативными источниками энергии. Возможность использования целиком связана с регионом проживания пользователей и местом расположения объектов, потребляющих топливо. Способность выработки электрического тока с помощью солнечных станций и ветровых установок напрямую связана с активностью солнца и скоростью ветра на участке их расположения, а также с прочими погодными явлениями, характеризующими данный регион.

Построить микро ГЭС можно, если объект потребления расположен рядом с рекой или иным водоемом. Геотермальную станцию можно построить рядом с геотермальными водами, расположенными близко к земной поверхности. Использование биотоплива (продукции отходов деревообработки, дров) возможно в тех регионах, которые богаты лесами, имеют развитую промышленность, относящуюся к данному направлению. Воспользоваться биогазом и жидким топливом можно при наличии больших территорий, предназначенных для выращивания сельскохозяйственных культур. Это способствует созданию больших запасов биомассы, которая используется при производстве данных видов топлива.

Возможно ли в домашней обстановке сделать собственными руками оборудование для получения энергии?

Если вы обладаете свободным временем, желанием, умением работать с ручными инструментами, у вас есть возможность для создания установок и последующего использования альтернативных источников для собственных нужд, чтобы обеспечивать себя тепловой и электрической энергией.

Аналогичная ситуация со всеми перечисленными выше видами альтернативной энергетики.

Для оснащения солнечной электростанции можно заняться самостоятельным изготовлением солнечных батарей, с использованием фотоэлементов заводского производства, а также осуществить сборку контроллера заряда и инвертора, являющихся элементами в таких установках.

Для ветровой установки, как и для солнечной станции, возможно изготовление электронных устройств (например, инвертора), сборка которых достаточно проста. Вы можете воспользоваться существующими электрическими схемами и элементами заводского производства. Изготовление самого важного элемента – ветрогенератора – возможно из доступных материалов и запчастей.

Возможность изготовления и монтажа микро ГЭС есть у каждого, при наличии реки или водоема, соответствующего сооружению плотины. Особенности конструкции и вида гидротурбины соответствуют типу водоема и рельефу местности.

Возможность создания биогазовой установки есть у каждого сельского жителя. Необходимо лишь обладать достаточным количеством биомассы и температурой, соответствующей условиям процесса брожения.

Альтернативные источники энергии — 20 наиболее интересных и перспективных

Сейчас в это сложно поверить, но еще в XVIII веке появились разработки, связанные с использованием альтернативной энергии. Именно в то время французский инженер де Белидор заложил основы гидротехнического строительства. Вслед за ними последовали описания фотоэффекта и создание ветроустановки. Патент на установку, извлекающую энергию из солнечного света, был получен 160 лет назад!

Такие изобретения хоть и были прорывом, внедрялись в жизнь минимально. Однако сегодня мы можем наблюдать настоящий бум в переходе от теории к практике использования альтернатив традиционным источникам энергии.

Альтернативный источник энергии : что это и зачем он нужен

По сей день энергетика базируется на отлично разработанных и проверенных путях добычи электричества. Ими являются всем известные ядерные, электро — и гидростанции. Все они работают с применением ресурсов нашей планеты, которые рано или поздно будут исчерпаны, либо задействуют реакции, способные принести непоправимый вред.

В 2020 году процент использования этих ресурсов распределился так:

  • 39,3% — уголь;
  • 22,9% — природный газ;
  • 16% — вода;
  • 10,6% — ядерная энергия;
  • 4,1% — нефть.

Альтернативные источники энергии в современной мире — это способы получения, поставки и использования энергии, которые максимально выгодны в эксплуатации и не приносят вреда окружающей среде.

Сегодня эта перспективная сфера проводит поиски веществ и процессов в окружающем мире, способных:

  • возобновлять свой ресурс (т.е. быть неисчерпаемыми);
  • представлять полную замену традиционным по качеству;
  • быть экономичными;
  • не вредить экологии.

Что не так с традиционными источниками энергии ?

Уголь, нефть и газ пока не находят себе полной замены в производстве необходимой человечеству энергии. Однако их запасы ограничены и не восстанавливаются.

Например, для создания нефти и газа наша Земля потратила до 350 миллионов лет, а мы исчерпали их ресурс с куда большей скоростью.

Около 90% энергии на планете в 2010 году производилось путем сжигания ископаемого и биотоплива из растительного или животного сырья. И до 2040 года доля такого производства не упадет ниже 80%. При этом растет энергопотребление: до 40-го года — на 56%.

Еще в 2012 году ученые обозначили: весь запас газа на планете закончится к 2052 году, а нефть продержится чуть дольше — до 2060 года. То есть уже наши дети могут застать время, когда нефтетанкер или газопровод не пригодятся, а леса будут вырублены.

Вредные выбросы в атмосферу, связанные с продуктами горения и выработкой ядерной энергии, являются уничтожителями озонового слоя и проводниками глобального потепления.

Таким образом, вся современная цивилизация, как бы ни отмахивались от этого политики и нефтедобытчики, стоит перед глобальным вопросом — какой источник энергии заменит традиционные , сохраняя окружающую среду.

Альтернативные источники электроэнергии : популярная тройка

Остаться без снежных шапок на полюсах и озонового слоя, в полной темноте, рассказывая детям о белых медведях только по картинкам, является непривлекательной перспективой для человечества. Неутешительные прогнозы специалистов заставляют все больше государств задумываться о том, как производить и использовать энергию так, чтобы незадействованные в должной мере ресурсы планеты работали на нас.

Уже определены основные возобновляемые ресурсы :

  • солнечное излучение;
  • кинетическая энергия ветров ;
  • движение морских, океанических и речных вод;
  • энергия горячих источников (тепловая);
  • энергия возобновляемого топлива (химическая).

Наибольшее распространение получили гелио-, геотермальная и ветроэнергетика, которые используют силу солнца, горячих источников Земли и ветра соответственно.

Солнечный ресурс : гелиоэнергетика

Пожалуй, самый популярный в мире и обсуждаемый в Украине ресурс — солнечное излучение. Гелиоустановки используются , чтобы снабжать дома теплом и светом.

Излучение является возобновляемым , не производит шума, выбросов вредных веществ в атмосферу и отлично перерабатывается как в отопление, так и в электричество.

К сожалению, такой альтернативный вид энергии существенно зависит от интенсивности солнца в разное время суток и сезон. Кроме того, строительство гелиоэлектростанций требует огромных площадей. Частично страдает и экология. Чтобы производить фотоэлектрические элементы, способные перевести энергию в электричество, требуется использовать токсичные вещества, сложные в утилизации.

Любопытно! США уже строят солнечную станцию, мощность которой сопоставима с реактором атомной станции — гигаватт.

Можно ли установить такой альтернативный источник энергии для дома ?

Дорогое оборудование не останавливает эко-потребителей от попыток получать энергию с помощью этого возобновляемого и безграничного ресурса.

Система для установки модуля солнечных батарей давно разработана, четко прописана и соответствует стандартам. Главное — сбалансировать элементы между собой и договориться с представителями органов управления.

Геотермальные ресурсы

Еще одним альтернативным источником энергии, примеры использования которого общеизвестны, является энергия геотермальных электростанций. Они традиционно распространены в Исландии, Центральной Америке и на Филиппинах.

Посредством теплообмена между горячими источниками или прогретым грунтом с системой переработки, такие установки отапливают помещение и производят энергию. Геотермальные источники — возобновляемый ресурс , который никак не зависит от времени суток или сезонности.

В домашних условиях, если рядом с вами нет гейзера и сложного оборудования, использовать этот ресурс будет затруднительно.

Ветроэнергетические установки

Использовать ветер : что может быть проще и доступнее? Ветер и энергия воздушных масс в отличие от некоторых традиционных видов энергии доступны в любой точке планеты, являются возобновляемым ресурсом и прекрасно используются в сельском хозяйстве.

Так, Дания производит почти половину электроэнергии с помощью ветряных электростанций, что является отличным показателем эффективности. Ветер используется для выработки электричества в Португалии, Испании, Германии, Ирландии и других странах.

Если сравнивать запасы энергии ветра с гидроэнергией всех рек Земли, ветер побеждает. Его сила мощнее в 100 раз. Только представьте, за 20 лет работа одного ветрогенератора с мощность в 1 МВт сэкономит 29 000 тонн угля!

К сожалению, это еще один альтернативный источник энергии с примером неоднозначного влияния на экологию. Ветряки изымают часть энергии из движущихся масс воздуха, вследствие чего те замедляются. Это приводит к изменению климата и влажности.

Использовать силу ветра в быту чаще всего считается нецелесообразным из-за высокой стоимости оборудования и сложности преобразования энергии ветра в электроэнергию нужного качества. Лучше всего и спользовать ветер для отопления помещений и нагрева воды.

Новаторы не дремлют: еще 17 нетрадиционных способов получить энергию

Поиск и использование источников альтернативной энергии в быту и промышленности не ограничивается очевидными солнцем и ветром . Ученые и энтузиасты всего мира выявляю т все новые процессы, которые могут послужить на благо нашим потребностям в электричестве и тепле.

1. Солнечные окна

Дорогие материалы для установки солнечных батарей сужают круг людей, которые могли бы пользоваться энергией солнца. SolarWindow — технология, разработавшая особый пластик. Одновременно он может выступать как оконное стекло и солнечная панель. Стоимость такого солнечного окна доступна, а установка — проста.

2. Солнечная черепица от TESLA

Замыслам Илона Маска нет конца. Solar Roof — черепица, позволяющая заменить не самые эстетичные солнечные панели на крышах домов. Черепица из солнечного излучения аккумулирует электроэнергию и выглядит совершенно естественно. Заказчики даже могут выбрать текстуру: шифер и три вида стекла.

3. Приливы

Сила океанов и морей неисчерпаема. Приливы и отливы могут использоваться в качестве возобновляемых источников энергии. Шотландия, например, обеспечивает энергией до 80 домов с помощью всего одного волнового генератора Oyster.

4. Водоросли

Перспективная технология по выработке энергии из водорослей связана с выделяемым ими биогазом. Всего 1 гектар поверхности воды с водорослями способен создать энергию для небольшого поселения.

Водоросли растут очень быстро, любой их вид пригоден для использования. Таким образом, водоросли — идеальный продукт для биотоплива , которым уже пользуются несколько домов в Германии.

5. Генератор микроволн

Спорный проект английского инженера. Пока исключительно теоретический, но безусловно новаторский. Роберт Шоер предлагает использовать резонирующие микроволны в качестве топлива для космических аппаратов. По мнению британца такие волны могут создавать реактивную тягу и запускать космические корабли в просторы Вселенной.

6. Вирусы

М13 — безвредный вирус, который способен генерировать электроэнергию, деформируя материалы. Вирус живет — энергия выделяется. Как ни странно, уже сейчас ею питаются экраны некоторых смартфонов и ноутбуков.

7. Биотопливо

Традиционное биотопливо — дрова, торф, сушеный навоз — и в XXI веке использует почти 40% населения Земли, несмотря на то, что истребление лесов является настоящей угрозой: ресурс возобновляется крайне медленно.

Не только водоросли становятся альтернативным биотопливом , но и масла некоторых растений. При переработке их можно и спользовать как топливо для электростанций.

8. Радиоактивный торий

Вещество, способное переплюнуть уран? Да, это радиоактивный торий, который щедро отдает энергию (в 90 раз больше урана), имеет большие запасы и сможет давать энергию еще много лет после того, как запасы урана истощатся.

9. Надувная турбина

Еще один способ использовать ветер — поймать его там, где его сила огромна и постоянна. Правильно, на большой высоте. Турбина, которую наполняют гелием и поднимаются на высоту в 600 метров, способна генерировать энергию, а кроме того дешева.

10. «Лежачие полицейские»

Как оказалось, это средство контролировать скорость мчащихся автомобилей способно вырабатывать энергию. Особые рампы, расположенные под ними, и электрогенератор дают электричество при проезде над ними машины. Чем больше она весит, тем больше энергии. Такая технология уже работает в Англии и Бахрейне.

11. Вулканическая энергия

Это брат геотермальных гейзеров, используемых в Исландии. Ресурсы жара Земли огромны и неисчерпаемы, пока существует земное ядро. Даже спящий вулкан может обеспечить электричеством десятки тысяч домов. Закачиваемая туда вода превращается в пар, который, пройдя через турбину, является источником электроэнергии.

Геологическая служба США уверяет: 50% электричества, необходимого стране, может быть добыто из вулканов.

Также рядом с вулканами геологи обнаруживают источники воды максимально высоких температур. Она также может быть использована как источник энергии.

12. Тепло человеческого тела

Разница температур позволяет работать термоэлектрическим генераторам. Теперь, исходя из этого принципа, человек может заряжать мелкие приборы (фитнес-браслет или фонарик, например): тело нагревается, контрастирует с окружающей средой, энергия выделяется, прибор ловит ее.

13. Велосипед

Небольшой генератор, крепящийся к велосипеду, преобразует механическую энергию в электрическую. Мощности такого устройства будет достаточно, чтобы заряжать мобильные устройства.

Каждый электрик должен знать:  Мультиварка REDMOND RMC-M90EU характеристики

14. Сточные воды

Казалось бы, от сточных вод один вред: загрязнение экосистемы, уничтожение некоторых видов фауны, попросту неприятный запах. Однако существуют способы преобразовать органику сточных вод в электроэнергию с помощью бактерий. К сточным водам в рамках выработки электричества можно подключить продукты животноводства, виноделия и др.

15. Бумага

По разработкам компании Sony мелко нарезанная бумага и глюкоза, содержащаяся в ней, под влиянием определенных ферментов высвобождают свободные электроны, которые переводятся в электричество. Установка, перерабатывающая небольшой лист бумаги, может выдать 18 Вт/ч. Для подпитки гаджета вполне достаточно.

16. Энергия растений

И снова японцы впереди всех. Из листьев шпината профессор Такахаси извлек хлорофилл, пропустил сквозь него солнечную энергию и успешно преобразовал ее в электрическую. При достаточной степени разработки для перевода энергии солнца в электричество потребуется только хлорофилл или несколько бактерий (исследования с ними также ведутся).

16. Грозовая энергетика

В поисках альтернатив традиционным источникам энергии можно ловить не только ветер , но и молнии. Во время грозы энергия молний перенаправляется в электросети, что буквально ничего не стоит, но обеспечивает большие мощности.

Установка « ловца молний» по мнению ученых сможет окупиться полностью всего за 4 года.

Существуют наработки, которые совершенствуют и развивают альтернативные источники энергии, подыскивают для традиционных новую базу. Некоторые из них уже внедряются в жизнь, другие — на стадии эксперимента или теории.

Подводя итог

Что такое альтернативные источники энергии ? Это способ не только сэкономить на оплате электроэнергии, добытой традиционным образом, но и первый шаг по охране нашей планеты от загрязнения и истощения ресурсов.

Самыми яркими примерами альтернатив газу и нефти становятся энергия солнца, земного ядра и ветра . Приливы и обитающие в мировых водах водоросли и микроорганизмы, тепло человеческого тела и новые радиоактивные элементы, простая бумага или биотопливо могут заменить электростанции, работающие на угле.

Выдающиеся умы планеты выискивают способы поймать энергию, преобразовать ее в электричество и провести к нашим домам. До того, как исчезнут последний уголь и нефть на планете, у них еще есть время. Каких-то 40 лет.

Альтернативные источники энергии: виды и использование

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

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

Основные причины, указывающие на важность скорейшего перехода к АИЭ:

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

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

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

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

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

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

Наиболее известны и частично применяются следующие виды энергии:

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

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

Энергия солнца

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

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

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

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

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

Энергия ветра

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

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

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

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

Биоэнергетика

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

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

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

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

К недостаткам применения биотоплива относятся:

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

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

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

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

Энергия приливов и волн

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

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

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

В США извлекают энергию из волн.

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

В прошлом году в проливе Пентленд-Ферт на северном побережье Шотландии началась первая фаза строительства крупнейшей в мире приливной электростанции MeyGen, итоговая мощность которой может достичь 398 МВт. Станция способна обеспечить электричеством 175 тыс. домохозяйств. Возобновляемая энергия приливов стала одним из важнейших направлений новой энергетики, развиваемой в Шотландии. Шотландские приливы, одни из самых мощных в Европе, помогут развить эту многообещающую технологию и сократить выбросы углекислого газа. Шотландия планирует полностью (на 100%) перейти на возобновляемую электроэнергию уже в 2030 г. Достигнутый в 2020 г. уровень составил около 60%.

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

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

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

Основные плюсы – высокая экологичность и низкая себестоимость получения энергии.

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

Тепловая энергия Земли

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

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

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

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

Атмосферное электричество и грозовая энергетика

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

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

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

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

В качестве преимуществ атмосферных электростанций отмечаются следующие факторы:

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

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

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

Недостатки:

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

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

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

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

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

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

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

Список литературы

  1. Боровский, Ю.В. Современные проблемы мировой энергетики / Ю.В. Боровский, М.: Навона, 2011 г. – 232 с.
  2. Дегтярев, К.С. К вопросу об экономике возобновляющихся источников энергии / К.С. Дегтярев, А.М. Залиханов, А.А. Соловьев, Д.А. Соловьев // Энергия. Экономика. Техника. Экология. – 2020. – № 10. – С. 10–21.
  3. Довгалюк, Ю.А. О прогнозе развития конвективных облаков и связанных с ними опасных явлений с помощью модели малой размерности / Ю.А. Довгалюк, Н.Е. Веремей, А.А. Синькевич., А.К. Слепухина // Вопросы физики облаков. Сборник статей памяти С.М. Шметера. М: ГУ «НИЦ» Планета, 2008. – 167 с.
  4. Кузнецов, Д.А. Возможности развития современной грозовой энергетики / Д.А. Кузнецов // Международный студенческий научный вестник. – 2020. – № 4-6.
  5. Огарков, А.И. Большая эффективность малой энергетики / А.И. Огарков // АПК: экономика, управление. – 2007. – № 6. – С. 2–6.
  6. Суслов, Н.И. Возобновляемые источники энергии в стране, где много традиционных ресурсов: еще о России / Н. И. Суслов // ЭКО. – 2014. – № 3. – С. 69–87.

Картинки взяты с сайта по ссылке.

Король Раиса Александровна

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

Энергетика будущего: реальность и фантазии. Альтернативные источники энергии

Ни для кого не секрет, что используемые сегодня человечеством ресурсы конечны, более того, их дальнейшая добыча и использование может привести не только к энергетической, но и к экологической катастрофе. Традиционно используемые человечеством ресурсы — уголь, газ и нефть — закончатся уже спустя несколько десятилетий, и меры нужно принимать уже сейчас, в наше время. Конечно, можно надеяться, что мы вновь найдем какое-либо богатое месторождение, так же как было в первой половине прошлого века, однако ученые уверены, что таких крупных залежей уже нет. Но в любом случае даже открытие новых месторождений только отсрочит неизбежное, необходимо найти способы производства альтернативной энергии, и переходить на возобновляемые ресурсы, такие как ветер, солнце, геотермальная энергия, энергия водных потоков и другие, а наряду с этим нужно продолжать разработки энергосберегающих технологий.

В этой статье мы рассмотрим несколько самых перспективных, на взгляд современных ученых, идей, на которых будет строиться энергетика будущего.

Солнечные станции

Люди издавна задумывались над тем, возможно ли использование энергии солнца на земле. Под солнечными лучами нагревали воду, сушили одежду и глиняную посуду перед ее отправкой в печь, однако эти способы нельзя назвать эффективными. Первые технические средства, преобразующие солнечную энергию, появились еще в 18 веке. Французский ученый Ж. Бюффон показал опыт, в котором ему удалось с помощью большого вогнутого зеркала в ясную погоду воспламенить сухое дерево с расстояния около 70 метров. Его соотечественник, известный ученый А. Лавуазье, применял линзы, чтобы концентрировать энергию солнца, а в Англии создали двояковыпуклое стекло, которое, фокусируя солнечные лучи, расплавляло чугун всего за несколько минут.

Естествоиспытатели проводили множество опытов, которые доказывали, что использование энергии солнца на земле возможно. Однако солнечная батарея, которая превращала бы солнечную энергию в механическую, появилась сравнительно недавно, в 1953 году. Ее создали ученые из Национального аэрокосмического агентства США. Уже в 1959 году солнечную батарею впервые применили для оснащения космического спутника.

Возможно уже тогда, осознав, что в космосе такие батареи гораздо эффективнее, ученым пришла идея о создании космических солнечных станций, ведь за час солнце вырабатывать столько энергии, сколько все человечество не потребляет и за год, так почему же не использовать это? Какой будет солнечная энергетика будущего?

С одной стороны кажется, что использование солнечной энергии идеальный вариант. Однако себестоимость огромной космической солнечной станции очень высока, да и к тому же она будет дорога в эксплуатации. Со временем, когда будут введены новые технологии по доставке грузов в космос, а также новые материалы, реализация подобного проекта станет возможной, но пока мы можем пользоваться только относительно небольшими батареями на поверхности планеты. Многие скажут, что это тоже неплохо. Да, возможно в условиях частного дома, но для энергообеспечения больших городов, соответственно, необходимо либо множество солнечных батарей, либо технология, которая сделает их эффективнее.

Экономическая сторона вопроса здесь тоже присутствует: любой бюджет сильно пострадает, если на него будет возложена задача перевести целый город (или всю страну) на солнечные батареи. Казалось бы, можно обязать жителей городов выплачивать некоторые суммы на переоснащение, но в таком случае недовольны будут они, ведь если бы люди готовы были бы пойти на такие траты, они уже давно сделали бы это сами: возможность купить солнечную батарею есть у каждого.

Касательно солнечной энергии есть и еще один парадокс: затраты на производство. Перевод энергии солнца в электричество напрямую — не самая эффективная вещь. До сих пор еще не найдено способа лучше, чем использовать солнечные лучи для нагревания воды, которая, превращаясь в пар, в свою очередь вращает динамо-машину. В таком случае энергопотеря минимальна. Человечество хочет использовать «экологичные» солнечные панели и солнечные станции, чтобы сохранить ресурсы на земле, однако для подобного проекта потребуется огромное количество тех же ресурсов, и «неэкологичной» энергии. Например, во Франции недавно была построена солнечная электростанция, площадью около двух квадратных километров. Стоимость постройки составила около 110 миллионов евро, не считая затрат на эксплуатацию. При всем этом следует учитывать, что срок службы подобных механизмов составляет около 25 лет.

Ветер

Энергия ветра — также использовалась людьми еще с древности, самым простым примером можно назвать хождение под парусом и ветряные мельницы. Ветряки используются и сейчас, особенно они эффективны в областях с постоянными ветрами, например на побережье. Ученые постоянно выдвигают идеи, как модернизировать уже имеющиеся приспособления для преобразования ветряной энергии, одна из них — ветряки в виде парящих турбин. За счет постоянного вращения они могли бы «висеть» в воздухе на расстоянии нескольких сотен метров от земли, где ветер сильный и постоянный. Это помогло бы в электрификации сельской местности, где невозможно использование стандартных ветряков. К тому же такие парящие турбины могли бы быть оснащены интернет-модулями, с помощью которых осуществлялось бы обеспечение людей доступом в мировую паутину.

Приливы и волны

Бум на солнечную и ветряную энергетику постепенно проходит, и интерес исследователей привлекла другая природная энергия. Более перспективной считается использование приливов и отливов. Уже сейчас этим вопросом занимается около ста компаний по всему миру, существует и несколько проектов, доказавших эффективность данного способа добычи электричества. Преимущество перед солнечной энергетикой в том, что потери при переводе одной энергии в другую минимальны: приливная волна вращает огромную турбину, которая и вырабатывает электричество.

Проект «Устрица» — это идея установить на дне океана шарнирный клапан, который будет подавать воду на берег, тем самым вращая простую гидроэлектрическую турбину. Всего одна такая установка могла бы обеспечить электричеством небольшой микрорайон.

Уже сейчас в Австралии успешно применяют приливные волны: в городе Перте установлены опреснители, работающие на этом типе энергии. Их работа позволяет обеспечить пресной водой около полумиллиона человек. Природная энергетика и промышленность также могут сочетаться в этой отрасли производства энергии.

Использование энергии приливов и отливов несколько отличается от технологий, которые мы привыкли видеть в речных гидроэлектростанциях. Часто ГЭС наносят вред окружающей среде: затопляются прилегающие территории, разрушается экосистема, а вот станции, работающие на приливных волнах, в этом плане гораздо безопаснее.

Энергия человека

Одним из самых фантастических проектов в нашем списке можно назвать использование энергии живых людей. Звучит ошеломляюще и даже несколько ужасающе, но не все так страшно. Ученые лелеют мысль о том, как использовать механическую энергию движения. Речь в этих проектах идет о микроэлектронике и нанотехнологиях с низким энергопотреблением. Пока звучит как утопия, реальных разработок нет, но идея весьма интересная и не покидает умы ученых. Согласитесь, весьма удобны будут устройства, которые подобно часам с автоматической подзаводкой, будут заряжаться от того, что по сенсору проводят пальцем, или от того, что планшет или телефон просто болтается в сумке при ходьбе. Не говоря уж об одежде, которая, наполненная разными микроустройствами, могла бы преобразовывать в электричество энергию движения человека.

В Беркли, в лаборатории Лоуренса, например, ученые попытались воплотить в жизнь идею о том, чтобы использовать вирусы для преобразования энергии давления в электричество. Небольшие механизмы, работающие от движения, так же имеются, однако пока что на поток подобная технология не поставлена. Да, с глобальным энергетическим кризисом подобным образом не справиться: скольким же людям придется «крутить педали», чтобы заставить работать целый завод? Но как одна из мер, применяемых в комплексе, теория вполне жизнеспособна.

Особенно подобные технологии будут эффективны в труднодоступных местах, на полярных станциях, в горах и тайге, среди путешественников и туристов, у которых не всегда есть возможность зарядить свой гаджет, а вот оставаться на связи важно, особенно если группа попала в критическую ситуацию. Как много всего можно было бы предотвратить, если бы у людей всегда было надежное устройство связи, не зависящее «от розетки».

Топливные ячейки водорода

Пожалуй, у каждого владельца авто, глядящего на индикатор количества бензина, приближающийся к нулю, возникала мысль о том, как отлично было бы, если бы машина работала на воде. Но сейчас ее атомы попали в поле зрения ученых как настоящие объекты энергетики. Дело в том, что в частицах водорода — самого распространенного газа во вселенной — содержится громадное количество энергии. Более того, двигатель сжигает этот газ практически без побочных продуктов, то есть, мы получаем очень экологичное топливо.

Водородом заправляют некоторые модули МКС и шатлы, но на Земле он существует в основном в виде соединений, таких как вода. В восьмидесятых годах в России были разработки самолетов, использующих в качестве топлива водород, эти технологии даже применяли на практике, и экспериментальные модели доказали свою эффективность. Когда водород отделяется, он перемещается в специальную топливную ячейку, после чего возможна генерация электричества напрямую. Это не энергетика будущего, это уже реальность. Подобные автомобили уже производятся и довольно большими партиями. Компания Honda, дабы подчеркнуть универсальность источника энергии и авто в целом, провела эксперимент в результате которого машина была подключена к электрической домашней сети, однако не для того, чтобы получить подзарядку. Автомобиль может обеспечивать энергией частный дом в течение нескольких дней, или проехать без дозаправки почти пятьсот километров.

Единственный недостаток подобного источника энергии на данный момент — это относительно высокая стоимость таких экологичных машин, и, конечно, достаточно небольшое количество водородных заправок, однако во многих странах уже планируется их постройка. Например, в Германии уже стоит план об установке ста заправочных станций к 2020 году.

Тепло земли

Превращение тепловой энергии в электричество — это и есть сущность геотермальной энергетики. В некоторых странах, где затруднено использование других отраслей, она используется довольно широко. Например, на Филлипинах 27 % всего электричества приходится именно на геотермальные станции, а в Исландии этот показатель составляет около 30 %. Сущность этого способа добычи энергии довольно проста, механизм схож с простой паровой машиной. До предполагаемого «озера» магмы необходимо пробурить скважину, через которую подается вода. При контакте с раскаленной магмой вода мгновенно превращается в пар. Он поднимается, где крутит механическую турбину, тем самым вырабатывая электричество.

Будущее геотермальной энергетики состоит в том, чтобы найти большие «хранилища» магмы. Например, в вышеупомянутой Исландии это удалось: раскаленная магма за долю секунды превратила всю закачанную воду в пар температурой около 450 градусов по Цельсию, что является абсолютным рекордом. Подобный пар высокого давления способен повысить эффективность геотермальной станции в несколько раз, это может стать толчком к развитию геотермальной энергетики во всем мире, особенно в областях, насыщенных вулканами и термальными источниками.

Использование ядерных отходов

Атомная энергетика, в свое время, произвела настоящий фурор. Так было до тех пор, пока люди не осознали всю опасность этой отрасли энергетики. Аварии возможны, от подобных случаев никто не застрахован, но они весьма редки, а вот радиоактивные отходы появляются стабильно и до недавнего времени ученые не могли решить эту проблему. Дело в том, что стержни урана — традиционное «топливо» АЭС, может быть использовано только на 5 %. После выработки этой небольшой части, весь стержень отправляется на «свалку».

Ранее применялась технология, при которой стержни погружались в воду, которая замедляет нейтроны, поддерживая устойчивую реакцию. Сейчас вместо воды стали использовать жидкий натрий. Эта замена позволяет не только использовать весь объем урана, но и переработать десятки тысяч тонн радиоактивных отходов.

Избавить планету от отходов атомной энергетики важно, но в самой технологии есть одно «но». Уран относится к ресурсам, и его запасы на Земле конечны. В случае если всю планету перевести исключительно на энергию, получаемую от АЭС (к примеру, в США АЭС производят лишь 20% всего потребляемого электричества), запасы урана будут истощены довольно быстро, и это снова приведет человечество на порог энергетического кризиса, так что атомная энергетика, пусть и модернизированная, только временная мера.

Растительное топливо

Еще Генри Форд, создав свою «Модель Т», рассчитывал, что она уже будет работать на биотопливе. Однако в то время были открыты новые нефтяные месторождения, и нужда в альтернативных источниках энергии отпала еще на несколько десятков лет, но теперь снова возвращается.

За последние пятнадцать лет использование растительных видов топлива, таких как этанол и биодизель, возросло в несколько раз. Их используют как самостоятельные источники энергии, так и в качестве добавок к бензину. Некоторое время назад надежды возлагались на особую просяную культуру, получившую название «канола». Она совершенно непригодна в пищу ни для людей, ни для скота, однако обладает высокими показателями масличности. Из этого масла и стали производить «биодизель». Но эта культура займет слишком много места, если попытаться вырастить ее столько, чтобы обеспечить топливом хотя бы часть планеты.

Теперь ученые заговорили об использовании водорослей. Их масличность около 50 %, что позволит так же легко извлекать масло, а отходы можно превращать в удобрения, на основе которых будут выращиваться новые водоросли. Идея считается интересной, но свою жизнеспособность пока что не доказала: публикация об успешных экспериментах в этой области пока не опубликовано.

Термоядерный синтез

Будущая энергетика мира, по мнению современных ученых, невозможна без технологий термоядерного синтеза. Это, на данный момент, самая перспективная разработка, в которую уже вкладывают миллиарды долларов.

В атомных электростанциях используется энергия деления. Она опасна тем, что есть угроза возникновения неуправляемой реакции, которая уничтожит реактор, и приведет к выбросу огромного количества радиоактивных веществ: пожалуй, все помнят аварию на Чернобыльской АЭС.

В реакциях термоядерного синтеза, что следует из названия, используется энергия, выделяемая при слиянии атомов. В результате, в отличие от атомного деления, не образуется никаких радиоактивных отходов.

Главной проблемой является то, что в результате термоядерного синтеза образуется вещество, имеющее настолько высокую температуру, что может уничтожить весь реактор.

Эта энергетика будущего — реальность. И фантазии здесь неуместны, на данный момент на территории Франции уже началась постройка реактора. Несколько миллиардов долларов вложено в экспериментальный проект, который профинансирован многими странами, в число которых, помимо ЕС, входят Китай и Япония, США, Россия и другие. Изначально первые эксперименты планировалось запустить уже в 2020 году, однако расчеты показали, что бюджет слишком мал (вместо 5 миллиардов потребовалось 19), и запуск перенесли еще на 9 лет. Возможно, через несколько лет мы увидим, на что способна термоядерная энергетика.

Проблемы настоящего и возможности будущего

Не только ученые, но и писатели-фантасты, дают множество идей для воплощения технологии будущего в энергетике, однако все сходятся на том, что пока что ни один из предложенных вариантов не может произвести полное обеспечение всех потребностей нашей цивилизации. К примеру, если все автомобили в США будут ездить на биотопливе, полями канолы придется засадить территорию, равную половине всей страны, без учета того, что земель, пригодных для земледелия в Штатах не так уж много. Более того, пока что все способы производства альтернативной энергии — дороги. Пожалуй, каждый из простых городских жителей, согласен, что важно использовать экологически чистые, возобновляемые ресурсы, однако не в случае, когда им озвучивают стоимость такого перехода на данный момент. Ученым предстоит еще много работать в этой сфере. Новые открытия, новые материалы, новые идеи — все это поможет человечеству успешно справиться с назревающим ресурсным кризисом. Решить энергетическую проблему планеты можно только комплексными мерами. В некоторых областях удобнее применять добычу энергии с помощью ветра, где-то — солнечные батареи, и так далее. Но, возможно, главным фактором станет снижение энергопотребления в целом и создание энергосберегающих технологий. Каждый человек должен понимать, что несет ответственность за планету, и каждый должен задать себе вопрос: «Какую энергетику я выбираю для будущего?» Прежде чем перейти на другие ресурсы, каждый должен осознать, что это действительно необходимо. Только при комплексном подходе удастся решить проблему энергопотребления.

Альтернативные источники энергии: обзор технологий

О том, что запасы нефти, газа и угля не бесконечны, знают даже школьники. Цены на энергоносители постоянно повышаются, заставляя плательщиков тяжко вздыхать и задумываться об увеличении собственных доходов. Несмотря на достижения цивилизации, за пределами городов остается немало мест, в которые не подведен газ, а кое-где нет даже электричества. Там же, где такая возможность есть, стоимость работ по монтажу системы порой абсолютно не соответствует уровню доходов населения. Неудивительно, что альтернативная энергия своими руками вызывает сегодня интерес как у владельцев больших и малых загородных домов, так и у горожан.

Весь окружающий нас мир полон энергии, которая содержится не только в недрах земли. Еще в школе, на уроках географии, мы узнали, что можно с высокой эффективностью в использовать энергию ветра, солнца, приливов и отливов, падающей воды, земного ядра и прочих подобных энергоносителей в масштабах целых стран и континентов. Однако использовать альтернативные источники энергии можно и для отопления отдельного дома.

Виды альтернативных источников энергии

Среди вариантов природных источников частного энергоснабжения следует отметить:

  • солнечные батареи;
  • солнечные коллекторы;
  • тепловые насосы;
  • ветрогенераторы;
  • установки для поглощения энергии воды;
  • биогазовые установки.

Располагая достаточным количеством средств, можно купить готовую модель одного из подобных устройств и заказать ее монтаж. Откликаясь на пожелания потребителей, промышленники давно освоили изготовление солнечных панелей, тепловых насосов и т. п. Однако их стоимость остается стабильно высокой. Такие устройства вполне можно сделать самостоятельно, сэкономив некоторое количество денег, но затратив больше времени и сил.

Видео: какую природную энергию можно использовать

Принцип действия и применение солнечных батарей в частном доме

Физическое явление, на котором основан принцип работы этого источника энергии – фотоэффект. Солнечный свет, попадая на её поверхность, высвобождает электроны, что создает избыточный заряд внутри панели. Если подключить к ней аккумулятор, то благодаря зарнице в количестве зарядов в цепи появится ток.

Принцип работы солнечной батареи заключается в фотоэффекте

Конструкции, способные улавливать и преобразовывать энергию солнца, многочисленны, разнообразны и постоянно улучшаются. Для множества народных умельцев совершенствование этих полезных конструкций превратилось в отличное хобби. На тематических выставках такие энтузиасты охотно демонстрируют множество полезных идей.

Чтобы сделать солнечные батареи, необходимо приобрести монокристаллические или поликристаллические фотоэлементы, поместить их в прозрачный каркас, который фиксируют прочным корпусом

Основа солнечной батареи — специальные кристаллы, которые улавливают энергию. В домашних условиях такие элементы изготовить невозможно, их придется приобретать. Кристаллы очень хрупкие, обращаться с ними нужно осторожно. Чтобы сделать солнечную батарею, необходимо:

  1. Изготовить каркас для солнечных батарей из прозрачного материала, например, оргстекла.
  2. Сделать корпус из металлического уголка, фанеры и т. п.
  3. Аккуратно спаять кристаллические элементы в схему.
  4. Поместить фотоэлементы в каркас.
  5. Выполнить монтаж корпуса.

Вообще существует два вида фотоэлементов: монокристаллические и поликристаллические. Первые более долговечны и имеют КПД около 13%, а вторые быстрее выходят из строя, их КПД несколько ниже — менее 9%. Однако монокристаллические фотоэлементы хорошо работают лишь при стабильном потоке солнечной энергии, в облачный день их эффективность становится значительно ниже. А вот поликристаллические элементы переносят капризы погоды гораздо лучше.

Полученное электричество можно использовать для питания бытовой техники или же для обогрева помещения при помощи технологии теплого пола. Но энергия солнца пригодна не только для выработки электрической энергии. С помощью солнечной энергии можно нагревать воду. Об этом в следующем разделе статьи. Итак, преимущества этого источника энергии:

  • неиссякаемость;
  • отсутствие каких-либо отходов или шумов в процессе производства энергии;
  • автономность;
  • относительно дешевое техническое обслуживание;
  • прогрессивность;

Недостатки этой технологии таковы:

  • высокая стоимость самих панелей и наладочных работ;
  • небольшое загрязнение планеты выбросами при производстве;
  • дорогие аккумуляторные батареи;
  • низкий КПД панелей, и, как следствие, необходимость их большого количества.

Видео: изготовление солнечной батареи своими руками

Готовые батареи размещают, разумеется, на самой солнечной стороне крыши. При этом следует предусмотреть возможность регулирования наклона панели. Например, во время снегопадов панели следует размещать практически вертикально, иначе слой снега может помешать работе батарей или даже повредить их.

Устройство и использование солнечных коллекторов

Примитивный солнечный коллектор представляет собой пластину из металла черного цвета, помещенную под тонкий слой прозрачной жидкости. Как известно из школьного курса физики – темные предметы нагреваются сильнее, чем светлые. Эта жидкость при помощи насоса движется, охлаждает пластину и нагревается при этом сама. Контур с нагретой жидкостью можно поместить в бак, подключенный к источнику холодной воды. Нагревая воду в баке, жидкость из коллектора охлаждается. А затем и возвращается обратно. Таким образом, эта энергосистема позволяет получить постоянный источник горячей воды, а в зимнее время ещё и горячие батареи отопления.

Существует три вида коллекторов, отличающихся устройством

На сегодняшний день существует 3 типа таких устройств:

Воздушные

Воздушные коллекторы состоят из пластин темного цвета

Воздушные коллекторы представляют собой пластины чёрного цвета, закрытые стеклом или прозрачным пластиком. Вокруг этих пластин естественно или принудительно циркулирует воздух. Теплый воздух применяется для обогрева комнат в доме или же для сушки белья.

Достоинством является предельная простота конструкции и низкая стоимость. Единственным недостатком является применение принудительной циркуляции воздуха. Но можно обойтись и без неё.

Трубчатые

Плюс такого коллектора — простота и надежность

Трубчатые коллекторы имеют вид нескольких выстроенных в ряд стеклянных трубок, покрытых изнутри светопоглощающим материалом. Они соединены в общий коллектор и через них циркулирует жидкость. Такие коллекторы имеют 2 способа передачи полученной энергии: прямой и косвенный. Первый способ используется в зимнее время. Второй же применяется круглогодично. Существует вариация с использованием вакуумных трубок: одна вставляется в другую и между ними создается вакуум.

Каждый электрик должен знать:  Электромонтажные работы Волгоградская область и город Волжский

Это изолирует их от окружающей среды и лучше сохраняет полученное тепло. Достоинствами являются простота и надёжность. К недостаткам можно отнести высокую стоимость установки.

Плоские

Чтобы сделать работу коллекторов эффективнее, инженеры предложили использовать концентраторы

Плоский коллектор – самый распространенный тип. Именно он послужил примером для объяснения принципа действия этих устройств. Достоинством этой разновидности являются простота и дешевизна в сравнении с другими. Недостатком является значительная потеря тепла, чем другие подтипы не страдают.

Чтобы улучшить уже существующие гелиосистемы инженеры предложили применять подобие зеркал, названное концентраторами. Они позволяют поднять температуру воды со стандартных 120 до 200 C°. Этот подвид коллекторов получил название концентрационных. Это один из самых дорогостоящих вариантов исполнения, что, несомненно, является недостатком.

Использование энергии ветра

Если ветер способен гонять стаи туч, почему бы не использовать его энергию на другие полезные дела? Поиски ответа на этот вопрос привели инженеров к созданию ветрогенератора. Это устройство обычно состоит из:

  • генератора;
  • высокой башни;
  • лопастей, которые вращаются, улавливая ветер;
  • батареи;
  • системы электронного управления.

Принцип действия ветрогенератора довольно прост. Лопасти, вращаясь от сильного ветра, вращают валы трансмиссии( в простонародье – коробку передач). Они соединены с генератором переменного тока. Трансмиссия и генератор расположены в люльке или, по-другому, гондоле. Она может иметь поворотный механизм. Генератор подключен к управляющей автоматике и повышающему напряжение трансформатору. После трансформатора напряжение, увеличившее своё значение, отдается в общую систему электроснабжения.

Ветрогенераторы подходят для местности, где постоянно дует ветер

Поскольку вопросы создания ветрогенераторов изучаются довольно давно, существуют проекты самых разнообразных конструкций этих устройств. Модели с горизонтальной осью вращения занимают довольно большое пространство, а вот ветрогенераторы с вертикальной осью вращения гораздо компактнее. Разумеется, для эффективной работы устройства требуется достаточно сильный ветер.


  • отсутствие выбросов;
  • автономность;
  • использование одного из возобновляемых ресурсов;
  • необходимость в постоянстве ветра;
  • высокая начальная цена;
  • шум, издаваемый при вращении, и электромагнитное излучение;
  • занимают большие площади.

Ветрогенератор необходимо разместить как можно выше, чтобы его работа была эффективной. Модели, которые имеют вертикальную ось вращения, компактнее, чем при горизонтальном вращении

Вода как источник энергии

Самый известный способ использования воды для получения электричества — это, конечно же, ГЭС. Но он не единственный. Есть ещё энергия приливов и энергия течений. А теперь по порядку.

Гидроэлектростанция это плотина, в которой имеется несколько шлюзов для управляемого сброса воды. Эти шлюзы соединены с лопастями турбогенераторов. Протекая под давлением, вода раскручивает его, тем самым вырабатывая электричество.

  • затопление прибрежных территорий;
  • уменьшение численности обитателей рек;
  • шум.

Для использования энергии воды строят специальные станции

Сила течений

Этот способ получения энергии похож на ветрогенератораторный, с той лишь разницей, что генератор с лопастями огромных размеров размещается поперек крупного морского течения. Такого как Гольфстрим, например. Но это очень дорого и технически сложно. Поэтому всё крупные проекты остаются пока на бумаге. Тем не менее, существуют небольшие, но действующие проекты, демонстрирующие возможности этого вида энергии.

Энергия приливов

Конструкция электростанции, превращающая эту разновидность энергии в электричество, представляет собой огромную плотину, размещенную в морском заливе. В ней есть отверстия, через которые вода проникает на обратную сторону. Они связаны трубопроводом с электрогенераторами.

Работает приливная электростанция следующим образом: во время прилива уровень воды повышается и создается давление, способное вращать вал генератора. По окончании прилива впускные отверстия закрываются и во время отлива, который происходит через 6 часов, открывают выпускные и процесс повторяется в обратную сторону.

Плюсы этого способа:

  • дешевое обслуживание;
  • приманка для туристов.
  • значительные затраты на строительство;
  • вред для морской фауны;
  • ошибки при проектировании могут вызвать затопление близлежащих городов.

Применение биогаза

Во время анаэробной переработки органических отходов выделяется так называемый биогаз. В результате получается смесь газов, состоящая из метана, углекислоты и сероводорода. Генератор для получения биогаза состоит из:

  • герметичного бака;
  • шнека для перемешивания органических отходов;
  • патрубка для выгрузки отработанной массы отходов;
  • горловины для заливки отходов и воды;
  • патрубка, по которому поступает полученный газ.

Нередко емкость для переработки отходов устраивают не на поверхности, а в толще грунта. Чтобы не допустить утечки полученного газа, ее делают полностью герметичной. При этом следует помнить о том, что в процессе выделения биогаза давление в емкости постоянно повышается, поэтому газ требуется из емкости регулярно отбирать. Помимо биогаза в результате переработки получается отличное органическое удобрение, полезное для выращивания растений.

К устройству и правилам эксплуатации такого газового генератора предъявляются повышенные требования безопасности, поскольку биогаз опасно вдыхать и он может взорваться. Впрочем, в ряде стран мира, например, в Китае, этот способ получения энергии распространен довольно широко.

Подобная установка для получение биогаза может стоить недешево

Этот продукт переработки отходов можно использовать как:

  • сырье для тепловой электростанции и когенерационной установки;
  • замену природному газу в плитах, горелках и котлах.

Сильной стороной этого вида топлива являются возобновляемость и доступность, особенно в деревнях, сырья для переработки. Этот вид топлива имеет и ряд недостатков, таких как:

  • выбросы от сжигания;
  • несовершенная технология получения;
  • цена аппарата для создания биогаза.

Конструкция генератора для получения биогаза очень проста, однако при его эксплуатации следует соблюдать определенную осторожность, поскольку биогаз — опасное для здоровья горючее вещество

Состав и количество биогаза, получаемого из отходов, зависит от субстрата. Больше всего газа получают при использовании жира, зерна, технического глицерина, свежей травы, силоса и т. п. Обычно в бак загружают смесь из отходов животного и растительного происхождения, в которую добавляют некоторое количество воды. В летнее время рекомендуется увеличить влажность массы до 94-96%, а в зимнее время достаточно и 88-90% влаги. Воду, подаваемую в резервуар с отходами, следует подогревать до 35-40 градусов, иначе процессы разложения будут замедлены. Чтобы сохранить тепло, снаружи на бак монтируют слой теплоизоляционного материала.

Применение биотоплива (биогаза)

Действие теплового насоса основано на обратном принципе Карно. Это довольно большое и достаточно сложное устройство, которое собирает низкопотенциальную тепловую энергию окружающей среды и преобразовывает ее в энергию с высоким потенциалом. Чаще всего тепловые насосы используют для обогрева помещений. Устройство состоит из:

  • наружного контура с теплоносителем;
  • внутреннего контура с теплоносителем;
  • испарителя;
  • компрессора;
  • конденсатора.

В системе также используется фреон. Наружный контур теплового насоса может поглощать энергию из различной среды: земли, воды, воздуха. Затраты труда на его создание зависят от типа насоса и его конфигурации. Сложнее всего устроить насос типа «земля-вода», в котором наружный контур горизонтально располагается в толще грунта, поскольку это требует масштабных земляных работ. Если возле дома есть водоем, имеет смысл сделать тепловой насос типа «вода-вода». В этом случае наружный контур просто опускают в водоем.

Тепловой насос преобразует низкопотенциальную энергию земли, воды или воздуха в высокопотенциальную тепловую энергию, которая позволяет вполне эффективно обогреть здание

Эффективность работы теплового насоса зависит не столько от того, как высока температура среды, сколько от ее постоянства. Правильно спроектированный и установленный тепловой насос может обеспечить дом достаточным количеством тепла в зимнее время, даже при очень низкой температуре воды, земли или воздуха. В летнее время тепловые насосы могут выполнять роль кондиционера, охлаждая жилище.

Чтобы использовать такие насосы, нужно предварительно выполнить буровые работы

К достоинствам этих установок можно отнести:

  • энергоэффективность;
  • пожаробезопасность;
  • многофункциональность;
  • длительная эксплуатация до первого капитального ремонта.

Слабой стороной подобной системы являются:

  • высокая изначальная цена в сравнении с другими способами обогрева здания;
  • требование к состоянию питающей электросети;
  • более шумные, чем классический газовый котел;
  • необходимость проведения буровых работ.

Видео: как работают тепловые насосы

Как видите, для того чтобы обеспечить свой дом теплом и электричеством, можно использовать солнечную энергию, силу ветра и воды. У каждого из способов есть свои преимущества и недостатки. Но тем не менее, из всех существующих вариантов можно использовать метод, который будет и недорогим, и эффективным.

Развитие альтернативных источников энергии в мире

Дата публикации: 13 декабря 2020

Доля возобновляемых источников энергии в мире составляет около 18%. Значение постепенно увеличивается в связи с энергетическим кризисом конца 20 века. Это подтолкнуло многие страны к развитию, чтобы найти замену нефти, углю и газу. За счет разработок ученых стало возможным использовать энергию солнца, ветра, воды, а также людей и автомобилей.

Энергия воды

Среди возобновляемых источников энергии в мире до сих пор популярной остается вода. Доля гидроэнергетики на 2014 г. составляла 16,4%. Если раньше воду использовали на простых мельницах, то сегодня это уже огромные турбинные ГЭС, обеспечивающие электричеством целые регионы. Кроме них, воду используют еще несколько электростанций.

  • Приливные электростанции. Их мощность зависит от воздействия Луны, поэтому стабильность работы находится не на самом высоком уровне. На сегодня приливные электростанции уже работают в Южной Корее, США и многих других странах. В Великобритании в г. Суонси подобная электростанция генерирует более 400 ГВт энергии в год, обеспечивая тем самым 121 тыс. домов.
  • Волновые электростанции. Располагаются на берегах океанов и работают за счет ударной силы регулярных волн о побережье. Волновая энергия по удельной мощности превосходит солнечную и ветровую. Самая большая в мире волновая электростанция работает в Великобритании – Wave Hub. Она расположена у полуострова Корнуэлла и оснащена четырьмя генераторами по 150 кВт.

Геотермальная энергия

В основе геотермальных электростанций лежит применение природных горячих источников. ГеоТЭС строятся во многих странах мира, в том числе и в России. Сегодня такие электростанции работают на Курильских островах и Камчатке.

Крупнейшей в России считается Мутновская ГеоТЭС. На начало 2020 г. ее установленная электрическая мощность была равна 50 МВт, что составляет 8% от всей мощности электростанций Камчатского края. Мутновская ГеоТЭС покрывает 20% электропотребления этой области России.

Крупнейшей в отношении использования геотермальной энергии выступает итальянская компания Enel Green Power. Она осуществляет весь процесс разработки объекта геотермальной энергетики: от фазы разведывания до строительства и эксплуатации. Сегодня компания управляет крупнейшим в мире геотермальным комплексом, в который входят:

  • 34 ГеоТЭС в Тоскане (Италия) общей мощностью 769 МВт;
  • ГеоТЭС La Geo в Сальвадоре мощностью 194 МВт;
  • Stillwater и Salt Wells мощностью 33 МВт в США.

Система отопления из водорослей

Еще один яркий пример использования альтернативных источников энергии в мире – обычные зеленые водоросли. Они быстро растут, не требуют особого ухода и имеют множество видов. По мнению экспертов, это очень перспективная технология. С площади в 1 Га, на которой произрастают водоросли, получают до 150 тыс. м 3 газа в год. Такое количество может заменить небольшую скважину, обеспечивающую жизнедеятельность маленького поселка.

Интересно, что использование водорослей – уже не просто предложение. В немецком городе Гамбург уже есть реализованный проект. Это 15-квартирный дом, фасады которого оборудованы 129 биореакторами. В них и содержат морские водоросли, которые используют двумя способами.

  • Продувая через биореакторы воздух, водоросли постоянно обеспечивают углекислым газом. Тем самым разработчики воссоздали для водорослей условия, как в их обычной среде обитания. Система названа Bio Intelligent Quotient (BIQ) House. Именно она обеспечивает жителей дома отоплением, кондиционированием и электроэнергией.
  • Уже выросшие водоросли собирают, обрабатывают и отправляют в топливный конвертор, который работает на биомассе. Тем самым удается обеспечить жилой дом нужным количеством электроэнергии.

Джоули из людей

Сразу несколько исследовательских центров мира загорелись идеей использовать для выработки энергии потоки людей. Специалисты заметили, что ежедневно через турникеты проходит не одна тысяча человек.

Первой в мире такой альтернативный источник энергии стала использовать японская компания East Japan Railway Company. Она оборудовала генераторами каждый турникет на вокзале токийского района Сибуя. За переработку вибраций и давления в электричество отвечают пьезоэлементы. Они встроены в пол под каждым турникетом. Есть еще несколько примеров использования людских потоков в качестве источника энергии.

  • Технология «энерго-турникетов». Распространена на территории Нидерландов и Китая. В этих странах изобретатели заменили эффект нажатия на пьезоэлементы на эффект толкания ручек дверей-турникетов или просто турникетов.
  • Толкание дверей. Такую технологию предложила голландская компания Boon Edam. Стандартные крутящиеся двери заменили такими, которые человек сам должен толкать, чтобы они начинали крутиться. В голландском центре Natuurcafe La Port такие двери-генераторы уже производят 4600 кВт·ч энергии в год.

Свет и «лежачие полицейские»

Развитие альтернативных источников энергии в мире не остановилось только на использовании потоков людей. Проезжающие автомобили сегодня тоже применяются в качестве генераторов. Технология была разработана британским изобретателем Питером Хьюсом. Ее название – Electro-Kinetic Road Ramp. Это рампа из двух металлических пластин, под которыми встроен электрический генератор. При каждом проезде автомобиля по рампе вырабатывается электрический ток. Результаты такой технологии уже есть.

  • При проезде одного автомобиля по рампе генерируется около 10 кВт. Среднее значение может составлять от 5 до 50 кВт, что определяет вес машины.
  • От таких рамп питаются подсвечиваемые дорожные знаки и светофоры.
  • Уже несколько городов Великобритании широко применяют такую технологию. Она постепенно распространяется и на другие страны. В маленьком Бахрейне тоже оценили генераторы в виде «лежачих полицейских».

Согласно отчету по возобновляемой энергетике Renewables 2020 Global Status Report в 2020 году она показала самый большой прирост за все время своего развития, который составил 161 ГВт установленной мощности. В сравнении с 2015 это 9% роста. Всего на долю возобновляемой энергии сегодня приходится 24,5%. Хотя большая часть производится ГЭС, но это уже большой рывок. Кроме того, активно развиваются и направления с использованием других источников энергии, включая людей и автомобили.

Проект «Альтернативные источники энергии»

Творческий проект по физике «Альтернативные источники энергии»

Скачать:

Вложение Размер
Проект «Альтернативные источники энергии» 548.06 КБ

Предварительный просмотр:

Муниципальное образовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа №4» г. Всеволожска.

Ученика __ 10 «А»_ класса

Школа №4 г.Всеволожска

ФИ Сезонов Григорий

Предмет физика ____

2020-2020 учебный год

Введение

Альтернативная энергетика — совокупность перспективных способов получения, передачи и использования энергии, которые распространены не так широко, как традиционные, однако представляют интерес из-за выгодности их использования при, как правило, низком риске причинения вреда окружающей среде.

Для того, чтобы человечество существовало и стремительно развивалось, необходимо постоянно улучшать способы получения энергии. Поиск новых источников энергии и развитие альтернативных способов получения энергии – это основная приоритетная задача человечества в новом тысячелетии.

Энергетика – основа любых процессов во всех отраслях народного хозяйства, главное условие создания материальных благ и повышения уровня жизни людей. Энергетика сегодня является важнейшей движущей силой мирового экономического прогресса, и от её состояния напрямую зависит благополучие миллиардов жителей планеты. Неуклонный рост численности людей приводит к увеличению потребления энергии. И, если не развивать альтернативную энергетику, то это может привести к энергетическому кризису, так как с каждым днем все больше истощаются запасы природных ресурсов (уголь, газ, нефть), необходимых для работы традиционной энергетики.

В результате деятельности традиционной энергетики происходит отрицательное воздействие на атмосферу, литосферу и гидросферу , что увеличивает вероятность возникновения экологической катастрофы. Например, при сгорании органического топлива происходит образования различных вредных продуктов, загрязняющих окружающую среду, а при чрезмерном использовании воды постоянно меняется уровень воды, что может привести к катастрофическому наводнению или к засухе.

Цель: изучить альтернативные, нетрадиционные способы получения энергии и рассказать о них.

1) Найти подходящую информацию и проанализировать её.

2) Выяснить, что такое альтернативные источники энергии.

3) Узнать, какие существуют способы получения энергии.

4) Рассказать об истории их развития.

5) Изучить принципы получения и применения энергии.

6) Выявить преимущества и недостатки каждого способа с разных точек зрения:

А) С экологической

Б) С экономической

В) С технической

7) Сделать вывод о том, какой видынаиболее выгодны и приемлемы для человека.

8)Предложить необычные способы получения энергии.

Объект исследования : альтернативные источники энергии.

Предмет исследования: актуальность альтернативной энергетики.

Гипотеза: Возможно, что Альтернативные источники энергии действительно являются наиболее выгодной заменой традиционным источникам.

Глава 1

1.1. Что такое альтернативные источники энергии?

Альтернативные источники энергии – это приборы, способы, устройства, или сооружения, позволяющие получать электрическую энергию (или другой требуемый вид энергии) и заменяющие собой традиционные источники энергии, функционирующие на нефти, добываемом природном газе и угле.

К таким источникам энергии относят: энергию Солнца, ветра, тепла Земли, энергию морей и океана, биомассу, новые виды жидкого и газообразного топлива, представленные синтетической нефтью на основе угля, органической составляющей горючих сланцев и битуминозных пород, а также некоторые виды топливных спиртов и водород.

Многие из нетрадиционных источников энергии являются сложными энергоресурсами, компоненты которых позволяют получать и нетопливную продукцию, широко применяемую в химии, строительной индустрии, сельском хозяйстве, металлургии и т.д.

Основное преимущество альтернативных источников энергии является неисчерпаемость и экологическая чистота. Их использование не изменяет экологический баланс планеты. Такие источники энергии играют значительную роль в решении трех глобальных проблем, стоящих перед человечеством: энергетики, экологии, продовольствия.

1.2. Солнечная энергетика

Солнце как источник энергии

Солнце является основным источником всех видов энергии, которыми человек имеет в своем распоряжении. Этот резервуар неисчерпаем. Достаточно сказать, что в течение 1,1*10 9 лет Солнце израсходует всего лишь около 2% аккумулированной в нём энергии.

Наша Земля, находясь в среднем на расстоянии 149 млн.км от Солнца, не получает и половины одной миллионной доли потока энергии излучаемой Солнцем. Кроме того, в среднем около 40% этой падающей энергии отражается на границе земной атмосферы обратно в межзвездное пространство. Тем не менее общее количество лучистой энергии, достигающее поверхности Земли в области суши, составляет за год 9,5*10 17 кВт/ч. Это огромное количество энергии, непрерывно приходящее на поверхность Земли от Солнца в течение года, в 32 000 раз больше той энергии, которая поступает за это время в мировую энергетическую систему от разных источников энергии, таких, как минеральное топливо, гидроэнергия и пр.

Пращурами, отцами солнечной энергетики на нашей планете следует считать французского физика Александра Эдмона Беккереля, электрика-изобретателя из Нью-Йорка Чарльза Фриттса, а также знаменитого Альберта Эйнштейна, обладателя Нобелевской премии. Первый, ещё в 1839 году заметил фотоэффект, представляющий собой излучение электронов под воздействием солнечного света. Второй, 44 года спустя, создал первый солнечный модуль — покрытый тонким слоем золота селен. КПД этой первой солнечной батареи был весьма низок — около 1%. Но это был первый шаг. В 1905 году Эйнштейн получает Нобелевскую премию как раз за доработку идей Беккереля. В 30-х годах прошлого века отечественные учёные под руководством академика А.Ф. Иоффе создали первые солнечные сернисто-таллиевые элементы. КПД их тоже был низок. Однако работы над солнечными батареями продолжились. В начале 50-х годов ХХ века, в США, в лаборатории компании Bell Telephone, Джеральд Пирсон со товарищи установил, что кремний с определённым покрытием заметно более чувствителен к солнечному свету, чем селен. В итоге была создана солнечная ячейка-батарея с КПД около 6% — началась эра развития солнечных батарей.

В 1957 году в СССР был запущен первый искусственный спутник с применением фотогальванических элементов, а в 1958 г. США произвели запуск искусственного спутника Explorer-1 с солнечными панелями. С 1958 года кремниевые солнечные батареи стали основным источником энергии для космических кораблей и орбитальных станций. Во время нефтяного кризиса 1973-74 гг. сразу несколько стран запустили программы по использованию фотоэлементов, что привело к установке и опробованию свыше 3100 фотоэлектрических систем только в Соединенных Штатах. Многие из них до сих пор находятся в эксплуатации.

Очередной всплеск интереса к солнечной энергетике пришелся на нефтяной кризис 1973–1974 годов, когда многие страны лихорадочно бросились искать альтернативные источники энергии. Только в США за это время было установлено более 3000 фотоэлектрических систем. Производились солнечные часы и калькуляторы, строились дома, использующие исключительно энергию солнца.

Первая попытка производства солнечной энергии в промышленных масштабах была предпринята в США, где в 1981 году заработала гелиотермальная электростанция в пустыне Мохаве. Ее площадь составляла 83 тысячи квадратных метров, а мощность – 10МВт. Удачный опыт ее использования способствовал дальнейшему развитию солнечной энергетики

Огромный вклад в развитие отрасли внесла группа советских ученых под руководством Жореса Алфёрова. В 1970 году она представила первую высокоэффективную солнечную батарею с применением галлия и мышьяка. Воспользовавшись этой идеей, Applied Solar Energy Corporation (ASEC) в 1988 году выпустила батарею с КПД 17%. Большая часть современных батарей, к примеру, имеет коэффициент полезного действия около 20%. Правда, и это уже не предел. В 2011 году компания Boeing наладила выпуск солнечных панелей с КПД 39,2%.

Пионером отечественной солнечной энергетики стала СЭС. (Солнечная электростанция) Она появилась близ крымского города Щелкино, запущена в эксплуатацию в 1985 году. Работала станция по гелиотермальному принципу, а ее мощность составляла 5 МВт. Планировалось, что СЭС станет резервным источником электричества для Крымской АЭС. Впрочем, последняя так и не была достроена.

В последнее время солнечная энергетика развивается семимильными шагами. Если в 2000 году суммарная мощность фотоэлектрических установок в мире оценивалась в 1 ГВт, то в 2013-м она составляла уже 142 ГВт, увеличившись за один только год на 39 ГВт.

Способы преобразования энергии и принцип работы солнечных батарей.

Существует два основных способа преобразования солнечной энергии:

В первом, простейшем, фототермическом, теплоноситель (чаще всего вода) нагревается в солнечном коллекторе (системе светопоглощающих труб) до высокой температуры и используется для отопления помещений. Коллектор устанавливают на крыше здания так, чтобы его освещенность в течение дня была наибольшей. Часть тепловой энергии аккумулируется: краткосрочно (на несколько дней) – тепловыми аккумуляторами, долгосрочно (на зимний период) – химическими.

Солнечный коллектор простой конструкции площадью 1м 2 за день может нагреть 50-70 л воды до температуры 80-90 градусов по Цельсию. Использование солнечных коллекторов позволяет снабжать водой многие дома в южных районах России.

Во втором способе, фотоэлектрическом , используется прямое преобразование солнечного излучения в электрический ток с помощью полупроводниковых фотоэлементов – солнечных батарей.Этот способ наиболее перспективный для будущего.

Солнечные батареи (или фотоэлектрические модули) производят многих типов и размеров. Подразделяют на кремниевые и пленочные. Наиболее распространенные – это кремниевые фотоэлектрические модули мощностью 40-160 Вт при ярком солнце, так как в земной коре находится много кремния, что объясняет дешевизну и высокую производительность.

Панель преобразователя солнечных батарей состоит из двух тонких пластин из чистого кремния, сложенных вместе. (см. рис. 1 в приложении) На одну пластину наносят бор, а на вторую фосфор. В слоях, покрытых фосфором, возникают свободные электроны, а в покрытых бором – отсутствующие электроны. Под влиянием солнечного света электроны начинают движение частиц, и между ними возникает электрический ток. Чтобы снять ток с пластин их пропаивают тонкими полосками специально обработанной меди. Одной кремниевой пластины хватит для зарядки маленького фонарика. Соответственно, чем больше площадь панели, тем больше энергии она вырабатывает.

Применение солнечных батарей в современном мире.

Солнечные батареи массово применяются во многих отраслях за счет своей многофункциональности и простоте.

В современной архитектуре все чаще планируют строить дома с встроенными аккумуляторными источниками солнечной энергии. Солнечные батареи устанавливают на крышах зданий или на специальных опорах. Эти здания используют тихий, надежный и безопасный источник энергии — Солнце.

Многие мировые производители электроники и бытовых приборов уже начинают внедрять солнечные панели в свою продукцию. К примеру, каждый в своей жизни сталкивался с обычным калькулятором, работающим от солнечной энергии. Помимо этого, в современном мире существует масса полезных приборов, которые оснащены небольшой солнечной панелью. Это различные зарядные устройства для мобильных телефонов и аккумуляторов, фонарики, мобильные телефоны и так далее. Потенциал огромен и не имеет границ.

Весьма распространено применение солнечных батарей в качестве уличного освещения. Светильники, работающие на солнечных батареях, довольно часто применяются в качестве украшения к ландшафтному дизайну.

В космонавтике солнечные батареи играют существенную роль. Эти устройства являются автономными источниками электричества, снабжающие электроэнергией все системы и установки жизнеобеспечения космических станций, а также обеспечивают бесперебойную и четкую работу всей аппаратуры . Батареи одновременно питают электричеством оборудование и заряжаютаккумуляторы, которые будут снабжать электроэнергией космические устройства в теневых участках орбиты.

Одна из важнейших отраслей использования энергии Солнца – автомобилестроение. В «зеленых» автомобилях в светлое время суток двигатели приводятся в движение за счет электричества, выработанного солнечным генератором, а в темное время — за счет заряженных аккумуляторов. Такой автомобиль может развивать значительную скорость – 135 км/ч. Сейчас в основном солнечные батареи применятся в гибридных автомобилях, к примеру, Toyota Prius.

Преимущества и недостатки.

Рассматривая излучения от солнца, как источник энергии, необходимо отметить, что эта энергия бесконечна . Это представляет собой большой плюс.

  • П овсеместность . Запас солнечной энергетики, весьма огромен. Каждый день наша планета облучается около 120 тысячами ТВт света самой большой звезды. А это в 20 тысяч раз больше энергии, чем весь мир способен потреблять ежедневно.
  • Стабильность .Энергетику солнца нельзя перерасходовать, она стабильна во все времена. И сейчас и для будущих поколений Солнце будет светить.
  • Доступность . Энергию из солнечных лучей можно собирать и использовать каждый летний (и даже зимний) день, по всей поверхности Земли.
  • Безопасность для окружающей среды . Экологическая чистота, принципиальный фактор в добывании энергии для человеческих нужд. Сравнивая затраты и воздействия на природу традиционных способов получения энергии, с получением энергии от Солнца, можно убедиться в небольшом воздействии на природу и атмосферу от производств, перевозки и установки солнечных батарей. Это бесспорно важнейшее мероприятие в направлении борьбы с глобальным потеплением.
  • Отсутствие шумов . Из-за отсутствия движущихся узлов на самом ресурсе, выработка энергии происходит тихо.
  • Выгода . Применение отдельного источника электроэнергии в частном доме, весьма экономично. Принципиально, что обслуживание панелей сводится к минимальным затратам, в году несколько раз следует очищать панели от загрязнений. Гарантия от производителя растягивается на 20 — 25 лет.

Негатива от солнечных батарей очень мало, однако иногда они могут показаться принципиальными. К примеру:

  • Нестабильность . Солнечные батареи нестабильно работают в пасмурную погоду,или, когда выпадают осадки.
  • Высокая стоимость .Стоимость батарей весьма высока, восстановление затрат растягивается надолго.
  • Большая территория. Для установки солнечных батарей требуются большие участки.
  • Затратность. Солнечные установки способны скапливать только постоянный ток, для переменного же, потребуются еще установки.
  • Непостоянство . Генерировать энергию возможно только в дневные часы, и соответственно для темного времени суток необходимо приобретать аккумуляторы.
  • Риск . Есть мнение, что повсеместное применение солнечных панелей, теоретически способно изменить альбедо (свойство отражать солнечные лучи) нашей планеты, и способствовать изменению климата (но при нынешнем показателе потребления солнечной энергии, это весьма маловероятно).

1.3. Ветроэнергетика

Свойства ветра и его запасы.

Ветер — это направленное перемещение воздушных масс. Ветровую энергию можно рассматривать как одну из форм проявления солнечной энергии, потому что Солнце является тем первоисточником, который влияет на погодные явления на Земле. Ветер возникает из-за неравномерного нагрева Солнцем поверхности Земли. Поверхность воды и территории, закрытые облаками, нагреваются намного медленнее; соответственно, поверхность земли, доступная для солнечного излучения, нагревается быстрее. Воздух, находящийся над нагретой поверхностью, нагревается и поднимается вверх, создавая области пониженного давления. Воздух из областей повышенного давления перемещается в направлении областей низкого давления, тем самым создавая ветер.

Скорость ветра зависит от высоты над уровнем земли. Близко к земле ветер замедляется за счет трения о земную поверхность. Таким образом, ветры бывают сильнее на больших высотах по отношению к земле. На скорость ветра оказывают также значительное влияние географические условия и характер земной поверхности, включая различные природные и искусственные препятствия, такие, как холмы, а также деревья и здания.

Запас ветряной энергии практически неисчерпаем. Ее запасы на планете в сто с лишним раз больше, чем запасы гидроэнергии всех рек Земли. Общая мощность энергии ветра на земном шаре оценивается в 2,43 * 10 15 МВт.

Предположительно, первый механизм, который использовал энергию ветра, был простым устройством с вертикальной осью вращения лопастей, который использовался для размола зерна. Около 200 лет до н.э в Персии появились первые мельницы с горизонтальной осью вращения. Подобный примитивный тип ветряной мельницы применяется до наших дней во многих странах Средиземноморья.

Первое письменное описание устройства для выполнения механической работы при использовании ветра – работа Герона, который в 1 веке н.э описал принцип работы ветряной мельницы

В Средневековой Европе ветряные мельницы начали строиться после завершения крестоносцами Крестовых походов и их возвращению из Средней Азии.

В Xстолетии во многих городах Европы начинают строить ветряные мельницы с использованием гидродвигателя.

Уже XIV столетии по всей Европе начинается повсеместное использование ветряных мельниц для орошения полей в засушливых областях, для откачивания воды с земель, огражденных дамбами, а также для осушения болот и озер. Так, к примеру, в середине XIXстолетии в Голландии уже использовалось для разных целей около 9 тыс. ветродвигателей.

В начале XXстолетия резко возрос интерес к использованию энергии ветра для нужд промышленности и сельского хозяйства. В 1890 году в Королевстве Дания была построена первая ветряная электростанция, а к 1908 году из уже насчитывалось 72, установленной мощностью каждая от 5 до 25 кВт.

К началу XXстолетия в Российской империи функционировало около 2,5 тысяч ветряных мельниц общей мощностью 1 млн. кВт.

В 1931 году недалеко от Ялты была построена самая крупная на то время ветроэнергетическая установка общей мощностью около 100 кВт

В период с 40-xпо 70-е прошлого столетия предпринимались неудачные попытки использовать энергию ветра в крупномасштабной энергетике. Причиной этому было интенсивное строительство мощных тепловых гидро- и атомных электростанций,а также распределительных электросетей, обеспечивающих независимое от погодных условий энергоснабжение.Также способствовали невысокие цены на добываемую нефть.

Возрождение интереса к ветроэнергетике началось в 1970-x после нефтяного кризиса. Переломный период явно показал сильную зависимость множества стран и их отраслей экономики от импорта нефти, что стало причиной поиска возможных вариантов для снижения этой зависимости.

В настоящий момент ветроэнергетика является быстро развивающейся и перспективной отраслью. В 2007 г. общая мощность ВЭС в мире составила 94 млн. кВт с выработкой около 200 млрд.

Ветроэлектрическая установка (или ветроустановка) – комплекс устройств и оборудования, предназначенный для преобразования энергии ветрового потока в другой вид энергии.

Ветроустановка преобразует кинетическую энергию ветра в механическую или электрическую энергию, удобную для практического использования. Существует два основных вида установок: с вертикальной осью вращения или с горизонтальной осью вращения. (см. Рис.2 в приложении)

Ветроустановки включают следующие основные подсистемы и узлы:

  1. Ротор иди лопасти, который преобразует энергию ветра в энергию вращения вала;
  2. Кабину или гондолу, в которой обычно расположен редуктор, генератор и другие системы;
  3. Башню , которая поддерживает ротор и кабину;
  4. Электрическое и электронное оборудование.

В упрощенном виде принцип работы ветроустановки можно представить следующим образом. Сила ветра приводит в движение лопасти, которые через специальный привод заставляют вращаться ротор. Благодаря наличию статорной обмотки, механическая энергия превращается в электрический ток. Аэродинамические особенности винтов позволяют быстро крутить турбину генератора.

Дальше сила вращения преобразуются в электричество, которое аккумулируется в батарее. Чем сильнее поток воздуха, тем быстрее крутятся лопасти, производя больше энергии. Поскольку работа ветрогенератора основана на максимальном использовании альтернативного источника энергии, одна сторона лопастей имеет закругленную форму, вторая – относительно ровная. Когда воздушный поток проходит по закругленной стороне, создается участок вакуума. Это засасывает лопасть, уводя её в сторону. При этом создается энергия, которая и заставляет раскручиваться лопасти.

Использование ветряной энергии в современном мире.

Энергия, получаемая из ветра, с древнейших времен используется для определенных нужд и потребностей. Рассмотрим немного ее использование в современности.

Ветер является прекрасным источником энергии для объектов телекоммуникаций, так как расположение и высота площадок, которые подходят для установки антенн, подходят и для ветряных установок. Но ветряки, используемые в подобных местах, должны быть особо прочными, так как в горах слишком суровые климатические условия.

Механическая энергия ветра всегда широко применялась человечеством для подъема воды в сельских или удалённых местностях . В настоящее время более 100 000 водяных насосов, работающих за счет энергии ветра, установлено в мире. Большинство из них расположено в сельских неэлектрифицированных районах. Они используются фермерами в первую очередь для обеспечения питьевой водой, а также водой, необходимой для хозяйственных нужд.

Особый интерес в настоящее время представляет использование данного вида энергии для обеспечения электрической и тепловой энергией частных домов и коттеджей, то есть, ветряные электростанции для индивидуального пользования. Например, энергия ветра успешно используется для зарядки аккумуляторов и использования их для освещения и обеспечения работы бытовой техники. Малые ветрогенераторы вырабатывают электроэнергию, которую можно хранить в аккумуляторах, а затем использовать ее тогда, когда это удобно домовладельцу. Но при использовании для получения энергии в индивидуальном хозяйстве, ветрогенераторы обычно сочетаются с другими видами генераторов: солнечными, геотермальными, водными.

Преимущества и недостатки.

Ветер, как неисчерпаемый и дешёвый источник энергии, имеет весомые плюсы.

  1. Полное отсутствие загрязнения окружающей среды — производство энергии из ветра не приводит к выбросам вредных веществ в атмосферу или образованию отходов.
  2. Ветровая энергия изобильна, чиста, безопасна и надежда в качестве ресурса для производства электроэнергии. Ее использование позволяет экономить на топливе, на процессе добычи и транспортировки.
  3. Цена производства электричества на ветровых станциях постоянно снижается (в отличие от производства энергии с использованием других энергоносителей). На самом деле, ветроэнергетика самый дешевый из возобновляемых источников энергии.
  4. Ветроэнергетика производит электроэнергию гораздо ближе к потребителю, что снижает ее потери и стоимость строительства линий электропередач.

Большая часть недостатков ветроэнергетики не существенна. По сравнению с традиционными источниками энергии они незначительные.

  1. Распространение ветрогенераторов может затруднить прием телепередач и создавать мощные звуковые колебания.
  2. Ветер дует почти всегда неравномерно, поэтому и генератор будет работать неравномерно, отдавая то большую, то меньшую мощность. Ток будет вырабатываться переменной частотой, а то и полностью прекратится. В итоге любой ветроагрегат работает на максимальной мощности лишь малую часть времени, а остальное время он либо работает на пониженной мощности, либо не работает.
  3. Возможные изменения в ландшафте.
  4. Энергия ветра не сможет сама по себе удовлетворить потребности в электричестве города, региона или государства целиком. Лучше использовать в качестве вспомогательного источника, в комбинации с природным топливом, гидроресурсами и атомными реакторами.

1.4. Геотермальная энергетика

Тепло Земли как источник энергии.

Геотермальная энергетика – это производство электроэнергии, а также тепловой энергии за счет энергии, содержащейся в недрах Земли. Источниками геотермальной энергии являются магма, горячие подземные воды и сухие нагретые породы.

Объем Земли составляет примерно 1085 млрд. куб. км, и весь он, за исключением тонкого слоя земной коры, имеет очень высокую температуру. Запасы геотермальной теплоты в 35 млрд раз превышают годовое мировое потребление энергии. Лишь 1% геотермальной энергии земной коры (глубина 10 км) может дать количество энергии, в 500 раз превышающее все мировые запасы нефти и газа . Ясно, что геотермальная теплота представляет собой несомненно самый крупный источник энергии, которым в настоящее время располагает человек. При чем это энергия в чистом виде, так как она уже существует как теплота, и поэтому для ее получения не требуется сжигать топливо или создавать реакторы.

Первая централизованная система теплоснабжения на геотермальной энергии заработала в 14 веке во Франции. А первое промышленное использование началось в 1827 году в Италии, когда с помощью пара извлекали борную кислоту из содержимого грязевых вулканов.

В США отопительная система, работающая исключительно на г еотермальной энергии, появилась в 1892 году. Позднее, в 1926 году, гейзеры начали применять для нагревания теплиц в Исландии, а впоследствии – и для отопления домов.

Используя изобретенный Уильямом Томсоном еще в 1852 году тепловой насос, мексиканско-швейцарский инженер Генрих Цоелли в 1912 году запатентовал идею применения данного насоса для извлечения пара из-под земли. Однако задумку удалось реализовать лишь в конце 1940-ых. В 1946 году Дж. Дональд Крокер сконструировал и продемонстрировал первый коммерческий вариант теплового насоса. А в 1948 году профессор Университета штата Огайон Карл Нильсен построил подобную установку около своего дома.

В 1960 году в США в штате Калифорния начала действовать первая успешная геотермальная электростанциямощностью 11 МВт. Технология стала довольно популярной в Швеции после нефтяного кризиса 1973 года, но все еще принималась довольно холодно по всему миру.

Однако после изобретения в 1979 году полибутиленовых труб эффективность использования геотермальной энергии существенно увеличилась.

В 1967 году в СССР была представлена первая электростанция , работающая по методу двойного цикла. Новая технология позволяла получать электроэнергию, используя гораздо меньшие температуры. В 2006 году подобная электростанция была построена в Аляске, способная вырабатывать энергию из воды с рекордно низкой температурой 57°C.

В 2008 г. в мире установленная мощность электрогенерирующих геотермальных установок составила около 11 млн. кВт с выработкой около 55 млрд. кВт·ч. По разным прогнозам, мощность геотермальных станций к 2030 г. возрастет до 40–70 млн. кВт.

Принцип работы тепловых насосов и ГеоЭС

Получение тепло- и электроэнергии из геотермальной энергии осуществляется с помощью разных устройств: геотермальные тепловые насосы и геотермальные электростанции.

1. Геотермальный тепловой насос – это устройство, осуществляющее обратный термодинамический цикл, благодаря чему низкопотенциальная энергия (энергия грунтов, грунтовых вод и поверхностей водоемов) переносится на более высокий уровень. Полученная энергия используется для отопления и обогрева зданий.

Принцип работы геотермального теплового насоса (см. рис. 3 в приложении) состоит в том, что тепло от источников переносится в установку, где преобразовывается и передается в отопительный контур.

Если говорить чуть подробнее, то все происходит так. В относительно теплой среде находится трубопровод с теплоносителем большой протяженности. Трубопровод чаще всего замкнутый, его движение обеспечивается насосом. Теплоноситель нагревается до температуры среды. Обычно это +5 o C или чуть выше. Проходя по первому теплообменнику-испарителю, он отдает тепло находящемуся во втором контуре хладагенту. Хладагент — вещество, которое кипеть начинает при температуре выше -5 o C. В большинстве установок используют фреон. До включения установки он находится в жидком состоянии. Потом, по мере поступления тепла от термальных источников, его температура поднимается. Фреон начинает испаряться, переходит в газообразное состояние. Этот газ уже имеет температуру порядка +5 o C. Он поступает в компрессор, где его сжимают. При сжатии выделяется большое количество тепла, и из компрессора газ уже выходит с температурой от 35 o C до 65 o C. Он поступает в еще один теплообменник — конденсатор, где отдает тепловую энергию теплоносителю, который идет в контур отопления.

Сам фреон, отдав большую часть тепла, частично остывает, но все еще находится в газообразном состоянии при повышенном давлении. Он поступает на сбросный клапан, где давление резко падает, он резко охлаждается и сжижается. После чего снова поступает в испаритель, где начинается новый цикл преобразования.

2. Геотермальная электростанция – вид электростанций, которые вырабатывают электроэнергию из теплоэнергии подземных источников. Наилучшими районами для возведения геотермальный электростанций являются те, где температура земной коры повышается быстрее всего. Вулканический район – прекрасный пример таких мест.

Принцип работы ГеоЭС несложен (см.рис. 4 в приложении).

Вода закачивается насосом вглубь земной коры через нагнетательную скважину. Скважина должна быть достаточно глубокой, чтобы достичь пород земной коры, разогретых выше температуры кипения воды . Вода просачивается сквозьпороду, нагревается и поднимается на поверхность через расположенную рядом эксплуатационную скважину. Из нее горячая вода поступает в испаритель, где частично превращается в пар.Неиспарившаяся вода из испарителя снова закачивается насосом вглубь земной

Пар из испарителя приводит в движение паровую турбину, вращающую вал электрогенератора. Пройдя турбину, пар охлаждается в конденсаторе, снова превращаясь в жидкость, которая вновь закачивается вглубь Земли насосом вместе с не выпаренной в испарителе водой.

Применение геотермальной энергии.

Существует два основных способа использования геотермальной энергии: прямое использование тепла и производство электроэнергии. С этим связано и использование ее человечеством.

На сегодняшний день геотермальные ресурсы используются в сельском хозяйстве, садоводстве, аква- и термокультуре, промышленности, сфере жилищно-коммунальных хозяйств. В нескольких странах построены крупные комплексы, обеспечивающие население электроэнергией. Продолжается разработка новых систем.

Чаще всего использование геотермальной энергии в сельском хозяйстве сводится к обогреву и поливу оранжерей, теплиц, установок аква- и гидрокультуры. Подобный подход применяется в нескольких государствах — Кении, Израиле, Мексике, Греции, Гватемале и Теде.

Одна из наиболее перспективных сфер – частный сектор, для которого геотермальная энергия – это реальная альтернатива автономного газового отопления. Самая серьезная преграда здесь – при довольно дешевой эксплуатации высокая начальная стоимость оборудования, которая значительно выше, чем цена установки «традиционного» отопления.

Преимущества и недостатки геотермальной энергетики.

  1. Геотермальную энергию можно использовать в виде геотермальной воды или смеси воды и пара (в зависимости от температуры) для нужд горячего водо- и теплоснабжения, а также для выработки электроэнергии.
  2. Не требуется поставки топлива из внешних источников.
  3. Обычная геотермальная станция, расположенная на берегу моря или океана, может применяться и для опреснения воды, которую можно затем использовать для питья или ирригации (орошение). Опреснение происходит естественным путем в результате дистилляции – разогрева воды и охлаждения водяного пара в процессе работы электростанции.
  4. Данный вид энергии практически неиссякаем и имеет полную независимость от условий окружающей среды, времени суток и года.
  5. Использование этой энергии позволяет обеспечить тепло- и электроснабжения населения в тех зонах нашей планеты, где централизованное энергоснабжение отсутствует или обходится слишком дорого (например, в России на Камчатке, в районах Крайнего Севера и т.п.)
  6. Геотермальная энергетика гарантирует практически полную безопасность для окружающей среды. Практически отсутствуют какие-либо вредные или токсичные выбросы.
  1. Требуется определенное местоположение для бурения скважин. На самом деле не так много мест в мире, где можно строить геотермальные электростанции .
  2. Несмотря на почти полную экологическую безопасность, высока вероятность минерализации термальных вод большинства месторождений и наличия в воде токсичных соединений и металлов.
  3. Для практического использования теплоты геотермальных вод необходимы значительные капитальные затраты на бурение скважин, обратную закачку отработанной геотермальной воды и на создание коррозийно-стойкого теплотехнического оборудования.
  4. Тепло Земли очень «рассеянно», и в большинстве районов мира человеком может использоваться с выгодой только очень небольшая часть энергии. Из них пригодные для использования геотермальные ресурсы составляют около 1% общей теплоемкости верхней 10-километровой толщи земной коры.
  5. Иногда действующая геотермальная электростанция может остановиться в результате естественных изменений в земной коре. Кроме того, причиной ее остановки может стать плохой выбор места или чрезмерная закачка воды в породу через нагнетательную скважину.

1.5.Энергия биомассы

Определение биомассы и ее применение в качестве источника энергии.

Биомасса считается возобновляемым источником энергии, так как содержащаяся в ней энергия производится в процессе фотосинтеза, когда растения преобразуют лучистую энергию в углеводороды. Выращивание растений специально для превращения в биомассу есть форма сохранения солнечной энергии.

Биомасса Земли составляет 2420 миллиардов тонн. Люди дают около 350 миллионов тонн биомассы в живом весе или около 100 миллионов тонн в пересчете на сухую биомассу — пренебрежимо малое количество в сравнении со всей биомассой Земли. Это шестой по запасам из всех доступных источников энергии после угля, горючих сланцев, урана, нефти и природного газа.

Источниками топлива из биомассы являются деревья и травянистые растения , водные и морские растения , отходы сельскохозяйственного и лесоизготовительного производства, навоз и сточные воды, свалки.

История развития и состояние на сегодняшний день.

Биомасса является одним из древнейших источников энергии, однако ее использование до недавнего времени сводилось к прямому сжиганию при открытом огне или в печах и топках с относительно низким К.П.Д.

В 1970-х впервые начали обращать серьезное внимание на возможность использования биомассы в качестве замены ископаемых топлив (нефть, уголь и т.д.). В то время происходил активный поиск новых источников энергии из-за бесконтрольно растущих цен на ископаемые топлива (нефть, уголь и т.д.)и возможности их истощения, и биомасса рассматривалась как более надежная и дешевая альтернатива. Уже в 1975 году определение «биомасса» сталошироко применяться.

В 80-х стали активно строиться генераторы, работающие на использовании отходов лесобработки, что стало первым шагом к массовому производству энергии из биомассы.

В 2000 году произошло еще большее улучшение биомассы. Были разработаны программы, с тем чтобы топливо, вырабатываемое биомассой, могло сочетаться с невозобновляемыми источниками энергии для сокращения потребления ископаемых видов топлива. Были также исследования о различных сельскохозяйственных культурах, которые можно выращивать для производства электроэнергии.

В настоящее время биомасса играет существенную роль в энергобалансах промышленно развитых стран: в США ее доля составляет 4%, в Дании – 6%, в Канаде – 7%, в Австрии – 14%, в Швеции – 16% общего потребления первичных энергоресурсов этих стран. В мире в 2004 г. установленная мощность электростанций на биомассе составила 39 млн. кВт.

Получение энергии из биомассы .

Методы получения энергии из биомассы основаны на следующих процессах:

  • Прямое сжигание биомассы.
  • Термохимическое преобразование для получения обогащенного топлива. Процессы этой категории включают пиролиз, газификацию и сжижение.
  • Биологическое преобразование. Такие естественные процессы, как анаэробное сбраживание и ферментация приводят к образованию полезного газообразного или жидкого топлива.

Рассмотрим наиболее применимые технологии.

Прямое сжигание . Один из наиболее старых методов получения энергии из биомассы . Существует множество типов и размеров систем прямого сжигания, в которых можно сжигать различные виды топлива: птичий помет, соломенные тюки, дрова, муниципальные отходы и автомобильные шины. Однако имеется ряд проблем при его практическом использовании, главной из которых является достижение наиболее полного сгорания топлива, в результате которого образуются диоксид углерода и вода, не приносящие вреда окружающей среде. К техническим устройствам, применяющимся для прямого сжигания биомассы, относятся печи, топки, камеры сгорания. Биомасса может использоваться посредством прямого сжигания в энергетических установках в факеле, кипящем или уплотненном слое с дальнейшим получением тепловой и электрической энергии. Одной из проблем, связанных с непосредственным сжиганием, является его низкая эффективность. В случае использования открытого пламени большая часть тепла теряется.

Пиролиз. Пиролиз представляет собой простейший и, по-видимому, самый старый способ преобразования одного вида топлива в другой с лучшими показателями. Разные виды высокоэнергетического топлива могут быть получены с помощью нагрева сухой древесины и даже соломы. Процесс использовался в течение столетий для получения древесного угля. Традиционный пиролиз заключается в нагреве исходного материала (который часто превращается в порошок или измельчается перед помещением в реактор) в условиях почти полного отсутствия воздуха, обычно до температуры 300 — 500 °C до полного удаления летучей фракции. Остаток, известный под названием древесный уголь, имеет двойную энергетическую плотность по сравнению с исходным материалом и сгорает при значительно более высоких температурах. В зависимости от влажности и эффективности процесса, 4-10 тонн древесины требуется для производства 1 тонны древесного угля. В случае если летучие вещества не собираются, древесный уголь содержит две трети энергии исходного сырья.

Пиролиз может проводиться в присутствии малого количества кислорода (газификация), воды (паровая газификация) и водорода (гидрогенизация). Методом пиролиза из биомассы получают жидкое биотопливо, водород, а также метан, представляющий собой один из наиболее полезных продуктов для производства электроэнергии с помощью высокоэффективных газовых турбин.

Газификация биомассы . Газификация биомассы – это преобразование твердых отходов биомассы в горючие газы посредством неполного их окисления воздухом (кислородом, водяным паром) при высокой температуре. Газифицировать можно практически любое топливо, в результате чего получают генераторные газы, имеющие большой диапазон использования – в качестве топлива для получения тепловой энергии в быту и различных процессах промышленности, в двигателях внутреннего сгорания, в качестве сырья для получения водорода, аммиака, метилового спирта и синтетического жидкого топлива. Данная технология эффективнее прямого сжигания, так как имеет большее КПД.

Анаэробное брожение. Данный метод, как и пиролиз, реализуется при отсутствии воздуха. Однако в этом случае декомпозиция( разделение целого на части ) происходит под воздействием бактерий, а не высоких температур. Этот процесс, в результате которого образуется газообразное топливо (смесь CO2, CH4 и других газов) – биогаз, происходит практически во всех биологических материалах и ускоряется в теплых и влажных условиях (естественно, при отсутствии воздуха). Часто он имеет место при разложении растений на дне водоемов . Анаэробное сбраживание также происходит в условиях, создаваемых в процессе человеческой деятельности. Например, биогаз образуется в местах концентрации сточных вод, навозных стоков ферм, а также твердых бытовых отходов на свалках и полигонах. Основные отличия заключаются в природе исходного материала, масштабах и темпе образования биогаза, приводящие к весьма отличающимся технологиям для этих источников.

Существует всего 3 вида биотоплива:

  • Твердое топливо (древесина)
  • Жидкое топливо (биодизель, биоэтанол и т.д.)
  • Газообразное топливо (биогаз)

Выясним, как применяется каждый вид биотоплива.

1. Самое распространенный и часто применяемое – твердое биотопливо Твердое биотопливо применяется в различных обогревательных котлах, в том числе и таких, которые вырабатывают наряду с тепловой энергией электрическую.

2. Биоэтанол ( спирт, изготавливаемый из сельскохозяйственной продукции, например, из кукурузы или сахарного тростника ) занимает лидирующую позицию среди жидких биотоплив. Сфера его применения – обычные автомобили, также в последние годы он используется как биотопливо для домашних каминов. Биоэтанол в смеси с бензином как топливо обладает целым рядом преимуществ по сравнению с обычным бензином: он улучшает работу двигателя машины, увеличивает его мощность, не перегревает двигатель, не образует сажи, нагара и дыма.

3. Биогазявляется высококачественным и полноценным носителем энергии и может многосторонне использоваться как топливо в домашней хозяйстве и в среднем и мелком предпринимательстве для приготовления пищи, производства электроэнергии, отопления жилых и производственных помещений.

4.Необычным биотопливом является биотопливо из водорослей. Водоросли не требуют особого ухода и не нуждаются в удобрениях. Как и остальные виды биотоплива, применяется в качестве горючего для различных видов транспорта, в выработке разных видов энергии

Преимущества и недостатки энергии биомассы.

  1. Биомасса – один из самых обильных источников энергии.Сотни миллионов запасов создано только природой, но также много тонн образуется в результате деятельности человека.
  2. Энергия из биомассы сможет помочь решить проблему изменения климата, сократить количество кислотных дождей, предотвратить загрязнениеводоемов, эрозии почв, а также уменьшить количество различных отходов. Все больше применяя биомассу в качестве источника энергии, люди меньше задают вопрос о том, куда девать мусор.
  3. При ответственной переработке биомассы в энергию двуокись углерода (СO 2 ) не загрязняет атмосферу, поскольку новые растения в процессе роста поглощают всю двуокись углерода, выделяющуюся во время сжигания топлива .
  4. При использовании топлива, полученного из биомассы, выделяется незначительное количество загрязняющих атмосферу окислов серы (SO) даже в случае прямого сжигания этого топлива. В целом выделение окислов серы при использовании биотоплива любого вида ниже, чем при использовании традиционного природного топлива (угля, нефти, газа).
  5. По сравнению с природным топливом, данная энергия намного дешевле в использовании.
  6. Крупные электростанции на биотопливе способны работать беспрерывно, в отличие от солнечных и ветряных электростанций, которые зависят от ветра и солнца соответственно.
  1. Сжигание биомассы все же приводит к выбросу некоторого количества различных (в зависимости от типа используемой биомассы)загрязняющих атмосферу веществ. Наиболее распространены окислы азота (NO). При прямом сжигании древесины может выделяться значительное количество окислов углерода и пыли (дисперсных частиц).
  2. Бесконтрольная заготовка топлива из биомассы для электростанций наносит вред природе.
  3. На данный момент производство биогаза выгодно и доступнов сельских местностях и на фермах, причем преимущественно в развитых странах, но с улучшением инфраструктуры эту проблема решаема.
  4. При некоторых технологиях отдельные виды топлива, получаемого из биомассы, могут потребовать для своего производства больше энергии, чем смогут дать.

Таким образом, можно сделать заключение о том, что все перечисленные альтернативные источники энергии имеют крайне высокую перспективность и значимость в использовании и в дальнейшем развитии. Но на данный момент временинаиболее приемлемыми и перспективнымидля человека являются биомасса и солнце.

Биомасса — это практически неисчерпаемым источником энергии, так как образование отходов,выращивание растений и разведение животных – это непрекращающееся процессы.

Биомасса имеет огромный потенциал в использовании.Из нее получаются различные виды топлив, которые имеют широкий спектр в применении, например, для производства электроэнергии и теплоэнергии. Кроме того, по сравнению с другими источниками энергии, этот потенциал существенно легче применить.

Образование энергии из данного источника поможет решить одну из важнейших проблем человечества – экологии.Постоянно увеличивающиеся свалки и отходы могут исчезнуть навсегда с использованием технологий получения энергии из биомассы. Для многих стран, вырабатывающих миллионы тонн отходов ежегодно, это будет несомненным спасением от экологической угрозы.

К сожалению, технологии получения энергии из биомассы все еще не совершенны настолько, чтобы полноценно заменить традиционные источники энергии. Покаеще мало возможностей для производства энергии в широких масштабах, но с прогрессом это становится более реализуемым.

Солнце же обладает бесконечным энергетическим запасом, невозможным истратить полностью. По сравнению с другими источниками энергии, солнечную энергию относительно несложно получитьи использовать для определенных нужд. Широкое применение солнечных батарей подтверждает это.

Не было бы биомассы без Солнца. Такие важнейшие источники энергии, как ветер и биомасса, являются формами проявления солнечной энергии, поэтому невозможно отрицать значимость данной звезды в альтернативной энергетике.

Глава 2

В данной главе предлагаются необычные,еще неприменимые альтернативные источники энергии, но они в теории могут стать хорошими заменителями традиционных в будущем.

2.1. Грозовая энергетика

Одним из интересных потенциальных направлений альтернативной энергетики можно считать грозовую энергетику. Грозовая энергетика – способ получения энергии путем поимки и перенаправления энергии молнии в электросеть.

Процесс образования молнии.

Молния — — гигантский электрический искровой разряд в атмосфере, обычно может происходить во время грозы, проявляющийся яркой вспышкой света и сопровождающим её громом.

Процесс образования молний весьма сложен. Изначально из наэлектризованного облака к земле устремляется разряд-лидер, который был сформирован электронными лавинами, слившимися в разряды (стримеры). Этот разряд оставляет за собой горячий ионизированный канал, по которому в обратном направлении движется главный разряд молнии, вырванный с Земли мощным электрическим полем. За доли секунды процесс повторяется несколько раз. Основная проблема – это поймать разряд и перенаправить его в сеть.

Как известно, молнии делятся на два «зеркальных» типа: одни вызываются отрицательными разрядами, которые накапливаются в нижней части грозового облака, а другие – положительные, собирающиеся в его верхней части. Второй тип встречается от 4 (в умеренных широтах) до 17 (в тропических широтах) раз реже, чем разряды первого типа. Данный фактор очень важен при проектировании и построении сборщиков небесного электричества.

Молния имеет крайнеогромный энергетический потенциал. Сила тока в разряде молнии на Земле достигает 10-500 тысяч ампер, напряжение — от десятков миллионов до миллиарда вольт. Мощность разряда — от 1 до 1000 ГВт. Количество электричества, расходуемого молнией при разряде — от 10 до 50 кулон. Предположительно, одного заряда молнии хватит, чтобы зарядить большую страну (например, США) на 20-30 минут времени.

Как известно, на планете в любой момент времени происходит около 1500-3000 гроз, что подталкивает к освоению молнии как источника энергии. Если посмотреть на мировую карту частоты молний (см. рис. 5в приложении), то можно обнаружить, что только в Центральной Африке приходится на квадратный километр около 70 молний в год. Но нужно учитывать, что в тропиках и ближе экватору большая часть молний возникает между облаками или разными частями одного облака, а в умеренных широтах значительную долю общего числа зарядов молний составляют разряды, приближенные к земле. Следовательно, и в России есть возможность собирать данный вид энергии, да и в Центральной Африке, несмотря на сложности, за счет большого кол-ва молний в год.

Устройства, которые смогут вырабатывать электричество таким способом, могут быть молниеотводы, снабженные гигантскими наборами суперконденсаторов и преобразователей напряжения. По некоторым данным, если построить около 100 таких сборщиков молнии по всей земле, то можно было бы снабжать электричеством всю планету.

Предполагаются также и другие накопители — от подземных резервуаров с металлом, который плавился бы от молний, попадающих в молниеотвод, и нагревал бы воду, чей пар вращал бы турбину, до электролизеров, разлагающих разрядами молний воду на кислород и водород. Но данные вариантыкажутся слишком сложными для осуществления. Успех возможен с более простыми системами.

Следовательно, теоретически, грозовая энергетика может стать еще одним эффективным источником энергии. Исследования в данной области энергетики должны еще проводиться, а технологии совершенствоваться. В будущем будет понятно, следует ли использовать молнии в качестве электричества или нет.

2.2. Инфракрасное излучение как источник энергии

Особенной возобновляемой энергией может оказаться инфракрасное излучение.Инфракрасное излучение – электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между красным концом видимого света и микроволновым излучением.

Теоретическое использование и перспектива

Излучение от Солнца поглощается поверхностью Земли и облаками, а затем большая часть энергии возвращается обратно в атмосферу в виде инфракрасного излучения благодаря переизлучению. В то же время ряд содержащихся в атмосфере веществ вновь поглощает это излучение и возвращает определенную его часть обратно на планету. Именно из-за этого поверхность и атмосфера находится в более нагретом состоянии, чем если бы они были при отсутствии подобного эффекта. Более того, из-за этого неиспользованными остаются 10 17 ватт энергии, что является колоссальным объемом энергии.

Возобновляемую энергию можно генерировать при условии, что тепло передается от нагретого тела к более холодному. В то же время из солнечной энергии,прибывающей на Землю, большая часть уходит обратно в космос. Основываясьна данных фактах, предлагается использовать излучательный источник электроэнергии (см. рис. 5 в приложении), который может генерировать энергию, отражая в небо ИК-излучение и получая энергию за счет разницы температур.

Возможна реализация этого с помощью двух устройств.

1. Принцип работы первого заключается в создании ИИЭ, который генерировал бы энергию, пропуская получаемое от Солнца тепло через термоплату и выпуская его обратно в атмосферу. Данное устройство имеет проблему в охлаждении и вырабатывает не так много энергии: на квадратный метр ИИЭ способен максимум вырабатывать 20 Вт. Существеннымпреимуществом может послужить, что тепловое излучение Земли можно использовать даже ночью, поскольку земная поверхность продолжает отдавать тепло круглые сутки. Интенсивность инфракрасного излучения снижается не более чем на 20-30% от показателей, которые достигаются во второй половине дня. Поэтому, в теории, ИИЭ можно соединить, например, с ячейками солнечных фотоэлектрических панелей (батарей), чтобы получить возможность выработки электричества даже в ночное время, без необходимости в затратах на установку дополнительного оборудования.

2 . Второе устройство представляет собой выпрямляющую антенну, или ректенну, предназначенную для преобразования энергии поля падающей на нее волны в энергию постоянного тока. Получение энергии в этом случае происходит за счет разницы в температурах между компонентами устройства. Преимуществом антенны-уловителя служит относительная небольшая сложность в технологическом плане.Главной проблемой, как и в первом устройстве, является малое кол-во получаемой энергии.

Таким образом,из-за огромного объема энергии тепловое излучение кажется перспективной в выработке тепло- и электроэнергии.Однако пока еще нет возможности использовать вырабатывающие из него энергиюустройства,так как онине выгодны в энергетическом и экономическом плане на данный момент. С техническим прогрессом это, вероятно, изменится.

Общее заключение.

Человечество на данном этапе развития не может существовать без энергетики. Все процессы так или иначе связаны с ней. И неизменно то, что доля потребления энергии всегда возрастает. Традиционные источники энергии уже не способны удовлетворить бесконечные энергетические потребности без помощи нетрадиционных.

За время существования нашей цивилизации много раз происходила смена традиционных источников энергиина новые, более совершенные. И не только потому, что старый источник был исчерпан, а еще по причине он переставал быть выгодным для человека.Так, запасы древесины казались безграничными, но для более развитых машин потребовались более производительные «корма», что и привело к использованию каменного угля. Но потом ужепришли на смену нефть и газ.

Вот нефть и газ движутся к тому, чтобы быть заменёнными.Эти традиционные энергоносители довольно близки к исчерпанию: запасов нефти и природного газа предполагается всего на 50-60 лет.Выбросы газов и сброс отходов колоссальны и могут привести к необратимым последствиям. Также неуклонно растут и цены на эти энергоносители, из-за чего, соответственно, тарифы на электричество и тепло. Эти проблемы мешают и приостанавливают развитие новых технологий в промышленности, в сельском хозяйстве и других отраслях.

Несомненно, среди традиционной энергетики есть ядерная энергетика, которая как раз лишена большинства таких недостатков. Использование ядерной энергии в производстве электроэнергии вполне экологически безопасно иэкономически оправдано. Тем не менее, исходя из истории, риски использования такой энергии довольно велики.

Поэтому стремительно наступает эра экологически чистых, бесконечных по запасами недорогих источников энергии. Ветер, Солнце, геотермальные ресурсы, биомасса – все это уже сейчас используется эффективно и действенно в энергетике.И необходимо понимать, что нельзя останавливаться в освоении и нахождении возобновляемых способов энергии, иначе, во-первых, их потенциал не раскроется, и, во-вторых, рано или поздно произойдет энергетический кризис.

Итак, можно однозначно утверждать, что альтернативные источники энергии заменят традиционные. Некоторые развитые страны, не располагая изначально природными ископаемыми, уже получают более 50% энергии из альтернативной энергетики. Совсем скоро они перестанут вообще зависеть от нефти, природного газаи др. Именно такого курса необходимо двигаться и остальным странам, в том числе и России.

Список литературы.

Ю. Сибикин . Нетрадиционные возобновляемые источники энергии : учебное пособие/ Ю.Д. Сибикин, М.Ю. Сибикин. –М.: КНОРУС, 2010. – 232 с.

Свен Уделл. Солнечная энергия и другие альтернативные источники энергии. –М.: Знание, 1980.

Р.В. Городов. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии: учебное пособие / Р.В. Городов, В.Е. Губин, А.С. Матвеев. – 1-е изд. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2009. – 294 с. Плачкова С.Г, Плачков И.В.

С. Гибилиско. Альтернативная энергетика без тайн . /Стэн Гибилиско; [пер.с англ. А.В.Соловьева]. – М.: Эксмо. 2010. – 368 с. – (без тайн)

Эффективные альтернативные источники энергии, их особенности и перспективы

Вопрос добычи электроэнергии с годами не теряет своей актуальности. Ученым казалось, что с появлением атомных электростанций человечество получит безграничное количество энергии и больше никогда не будет задаваться этим вопросом. Но все оказалось несколько иначе — запасы необходимого для АЭС урана U 235 не бесконечны, и уже сейчас во многих странах, даже в США, чувствуется его недостаток. Есть методы получения другого необходимого топлива, например, плутония P 239 , искусственными методами, но этого далеко не достаточно. Доходит до того, что приходится использовать созданные ранее ядерные боеприпасы для извлечения из них вложенного ядерного заряда с целью использования на станциях.

Чтобы решить энергетический вопрос окончательно, многие разработчики обратили внимание на альтернативные источники электроэнергии.

К ним традиционно относят следующие:

  • солнечные батареи;
  • ветрогенераторы;
  • тепло земли;
  • биогазовый генератор;
  • сила приливов и отливов, некоторые другие.

Рассмотрим использование этих альтернативных источников электричества более подробно.

Лучи Солнца

Посредством солнечных лучей на Землю переносится приблизительно 1000 кВт мощности ежегодно, что равно той энергии, которая выделяется при сгорании 100 л дизельного топлива. Это довольно большое количество, и его освоение занимает умы очень многих современных исследователей. Лучшим вариантом на сегодня для использования солнечного излучения являются солнечные батареи, часто объединенные по несколько десятков в большие блоки, так называемые панели. Принцип работы таких изделий простой — фотоны из лучей солнца, проходя через батареи, создают на полупроводниковом материале разность потенциалов, что и вызывает движение тока в электрической цепи.

Типичная батарея такого плана, имеющая площадь поверхности в 60–80 см 2 , при хорошей солнечной погоде может давать ток около 1 А, чего достаточно для зарядки мобильного телефона, прослушивания радио и других несложных задач. Если соорудить большую панель из 40–50 таких элементов, то можно получить, соответственно, источник энергии на 40–50 А тока и 20–25 В напряжения. Такой мощности будет достаточно уже и для более серьезных задач: освещения помещения, зарядки автомобильного аккумулятора. Чтобы покрыть нужды частного дома в электричестве, всю поверхность его крыши покрывают такими солнечными панелями.

Солнечная альтернативная электроэнергетика — неплохой вариант добычи электричества, но способ имеет несколько недостатков, главными среди которых можно назвать высокую стоимость организации своей электростанции, а также полную зависимость от погодных условий: в случае пасмурной погоды вырабатываемой мощности будет очень мало.

Ветрогенераторы

Ветряки широко применяются во многих развитых странах мира: Голландии, Дании, Японии, США и других. Особенно эффективно их использование в гористой местности или на морских побережьях, где постоянно бушуют сильные ветры. Мощности современной электростанции из ветряных генераторов достаточно, чтобы покрывать нужды крупных сельскохозяйственных объектов, удаленных от цивилизации, или инфраструктуры небольших городов.

Конструкция ветряка выглядит следующим образом: в нем присутствуют лопасти определенной формы, которые жестко связаны с ротором установленного внутри электрогенератора. При движении лопастей ротор вращается, и генератор вырабатывает электричество. Чем крупнее лопасти, чем большее они создают вращение, чем больший и чем чаще возникает ветер в данной местности, тем больше электрогенератор будет вырабатывать электрической энергии. Подсчитано, что минимальная скорость ветра, при которой может работать ветрогенератор, равна около 2 м/с. Если постоянная скорость ветра будет больше 8–10 м/с, то вырабатываемого электричества будет достаточно, чтобы запитывать электросеть частного дома.

Недостатком этого способа считается то, что входящий в систему аккумулятор довольно быстро выходит из строя (из-за слишком частых циклов зарядки-разрядки), а его стоимость составляет ощутимую часть всей ветряной установки. От ветра могут повреждаться детали конструкции, что потребует регулярного ремонта.

Все чаще можно видеть, как люди оборудуют ветряки для дома. Невзирая на некоторые сложности, они способны работать голами и приносить владельцу немало выгод.

Геотермальные источники

Углубление в недра Земли показало: под пластами поверхности — высокая температура. Это можно видеть по таким явлениям, как, например, гейзеры — фонтаны горячей воды, бьющие из-под земли. Тепло земли также относится к альтернативным источникам энергии — его очень удобно использовать с помощью теплового насоса. Правда, стоит отметить, что работа насоса также требует подвода некоторого количества тока, но, как показывает практика, соотношение затраченной на работу насоса мощности по отношению к полученной от тепла недр земли составляет приблизительно 1:4–1:6, что вполне перекрывает расходы и делает этот метод очень выгодным.

Принцип реализации данного способа также довольно прост — к зоне повышенной температуры в земле проделывается скважина, куда потом устанавливается тепловой насос. Он служит для того, чтобы охлаждать горячую подземную воду, а в результате этого выделяется дополнительная энергия, которая по специальным коммуникациям направляется на потребителя.

Выгоды от использования такого метода добывания электричества очевидны, но есть и существенный минус — для дома площадью в 150 м 2 придется потратить на необходимые работы и оборудование около 20–30 тысяч долларов.

Биогазовые установки

Немалую популярность в последние годы набрало использование биомассы. Суть его состоит в том, что из различной биомассы (барда, птичьего помета, навоза и других подобных веществ) при брожении выделяется особый газ под названием целлюлозный этанол. Здесь альтернативное электричество можно получить, просто сжигая получаемый таким образом газ.

Чтобы реализовать такую задумку, учеными были разработаны специальные биогазовые установки, которые сейчас продаются по довольно доступным ценам. Наиболее выгодно их использовать различным фермерским хозяйствам, где биологические отходы являются неотъемлемой частью производственного цикла. Единожды потратившись на биогазовую конструкцию, фермер может получить отличный источник близкого к природному газа, который в итоге легко преобразовать как в тепло, так и в электричество.

Приливы и отливы

Еще один интересный альтернативный источник энергии, который широко применяется в морских странах. Благодаря естественным приливам и отливам, вода постоянно движется. Если установить на некоторой глубине водяные турбины, то они, используя это движение масс воды, будут вырабатывать довольно немалую мощность. Примечательно, что даже учитывая низкую скорость воды от приливов и отливов, водяные турбины могут показывать высокую эффективность работы. Это можно увидеть на примере крупнейшей в мире приливной электростанции, находящейся во Франции и способной давать целых 240 мВт мощности.

В качестве заключения стоит сказать, что это не все возможные способы получения тока. Они совершенствуются и разрабатываются постоянно, но наибольшего практического результата удалось добиться именно указанными методами. Они уже сейчас способны составить достойную альтернативу традиционным вариантам получения электричества, а в некоторых случаях полностью их заместить.

Свободная РАДИАНТНАЯ энергия

Качер Бровина + Катушка Теслы = КПД 600%

Лучистая Энергия – Холодное электричество, Радиантный ток.

Российские и Украинские инженеры-учёные сделали ряд открытий, которые способны перевернуть всю мировую экономику. Сейчас она на 90% ориентирована на потребление углеводородов: нефти, газа и угля. Внедрение российских ноу-хау кардинально изменит всю инфраструктуру энергетики и социума в целом.

“Когда неожиданно откроется и экспериментально подтвердится великая правда о том, что эта планета со всей своей устрашающей необъятностью электрических зарядов, на самом деле едва ли больше, чем маленький металлический шарик, и когда из этого последуют обширные возможности, каждая из которых поражает воображение и имеет неисчислимые применения, которые будут полностью использованы; когда будет принят первый план, и он покажет, что телеграфное сообщение, почти такое же секретное и не перехватываемое, как мысль, и может быть передано на любое расстояние; когда звук человеческого голоса, со всеми своими интонациями и выражением, точно и мгновенно будет воспроизведён в любой точке на земном шаре; когда энергия падения воды будет доступна для обеспечения света, тепла и движения, везде – на море, на суше, или высоко в воздухе, – тогда человечество будет, как разворошенный муравейник: всё придёт в волнение!”

Никола Тесла, 1904 г.

Сто лет у нас отнимали информацию и кормили нефтью, но время пришло…

Инструкция прилагается! Как повторить это устройство, которое при потреблении порядка 16 Ватт раскручивает почти киловаттный мотор.

Далее »

ИПУЛЬСНАЯ ЭНЕРГЕТИКА, МОТОР-ГЕНЕРАТОР КАНАРЁВА

АВТОНОМНЫЙ ИСТОЧНИК ЭНЕРГИИ – МОТОР-ГЕНЕРАТОР

Генераторы электрической энергии – давнишнее изобретение человечества. Они – главные источники электрической энергии. Для того, чтобы они вырабатывали электрическую энергию, нужен первичный её источник, роль которого чаще всего выполняет вода или водяной пар. Существуют и генераторы, которые вращаются электромоторами, потребляющими энергию из электрической сети. При этом, как обычно, электромотор вращает ротор генератора, а статор вырабатывает электрическую энергию. Законы старой электродинамики запрещают существование такого генератора, ротор которого включался бы в электрическую сеть, а статор вырабатывал бы электрическую энергию или наоборот, статор включался бы в электрическую сеть, а ротор вырабатывал бы электрическую энергию. Законы новой электродинамики, наоборот, показывают, как сделать такой генератор, и он был сделан (Фото). Техническое задание на его изготовление, разработанное нами, оказалось удивительно простым, и оно было успешно реализовано талантливейшим русским инженером С. Б. Зацарининым.

Автономное отопление. Промышленно выпускаемый тепловой насос.

Демонстрация промышленно выпускаемого насоса Френетта или генератора Потапова или же вихревого генератора Шаубергера, кому как удобнее. Сами же разработчики называют его: Тепловой гидродинамический насос и гарантируют КПД работы от 300 до 700 процентов. Данные устройства производятся и поставляются компанией «Тепло XXI века». По словам данной компании она экспортирует свою продукцию во многие страны, в том числе и в Японию.

Синтетический бензин – научились получать из мусора.

Получение углеводородного топлива без нефти!

Российские инженеры, создали установку, которая превращает мусор в бензин. Устройство может вырабатывать до 200 литров горючего в час!

Себестоимость полученного топлива – 4 копейки за литр. Даже электроэнергия нужна только при запуске, дальше установка сама себя обеспечивает питанием, для этого в ее составе есть блок получения энергии.

Установка позволяет делать настройки для получения более тяжелого топливо в виде соляры, керосина. Если нужно получить другие элементы в виде спиртов, ацетонов, также незначительная перенастройка осуществляется. Далее »

Гравитационный двигатель (умножитель мощности) М.Ф. Дмитриева

вход 1000 ватт
выход 3000 ватт

Это устройство по своему назначению является усилителем мощности. В такой простейшей конфигурации самозапитка не предусмотрена.
Далее »

Источник свободной электро энергии – своими руками.

Русский вариант Ротовертер или “мотор дяди вани”.
Как просто, быстро, из доступных деталей, дешево,в любом поселке или деревне, не имея достаточных знаний, изготовить источник свободной энергии. Видео для начинающих.

Автор А.Седой
http://companera.ru/video-se
почта: prima-na@ya.ru
Далее »

ГЕНЕРАТОРЫ ГАЗА БРАУНА (HHO)

Принцип работы и назначение

Сгорание топлива в двигателях внутреннего сгорания происходит не эффективно. В лучшем случае, в двигателе автомобиля сгорает лишь 40% топлива, остальные 60% – догорают в выхлопной трубе.

Генератор газа Брауна (этот газ еще называют: гремучий газ, коричневый газ, HHO газ, водяной газ, гидроген, ди-гидроксид, гидроксид, зеленый газ, клейн газа, оксигидроген) предназначен для выработки газа, который используется для интенсификации процесса горения в двигателях внутреннего сгорания. За счет явлений интенсификации горения достигается существенная экономия топлива и прирост мощности двигателя. Еще одним преимуществом этой системы является снижение вредных выбросов двигателем, способствует улучшению экологии.

Экономия бензина происходит из за лучшего горения бензина. Обычно, только около 15% доступной энергии бензина, преобразуется в механическую энергию в двигателе внутреннего сгорания. Дополнение газом Брауна приводит к лучшему сгоранию топлива и позволяет извлечь доступную энергию из бензина, преобразовать в механическую энергию, что не нарушает законы термодинамики.

Зарядка-восстановление аккумуляторов радиантной энергией.

В последние годы немалую популярность получил изобретатель Джон Бедини(США), а именно — его изобретения в области получения свободной энергии (свободную энергию называют еще радиантной энергией, отрицательной энергией, энергией из вакуума). Свою деятельность он начал с разработки звуковых усилителей, со временем запустил в продажу свои первые зарядные устройства аккумуляторов по принципу Тесла.

Эти зарядные устройства обладают удивительными свойствами: они увеличивают емкость аккумуляторов в 2,5 раза и восстанавливают до 70% нерабочих аккумуляторов, заряженных традиционным способом. Джон Бедини утверждает, что теперь эти аккумуляторы заряжены радиантной энергией и при последующей зарядке их мощность будет только расти, а внутренние пластины будут очищаться. Нагрев при зарядке отсутствует.

“Никола Тесла – Джон Бедини – Энергия эфира – Радиантная энергия – Энергия нулевой точки”

Резонансный минимизатор электропотребления.

ООО “ЭЛЕКТРОМБ” – ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ ИННОВАЦИОННЫЕ РАЗРАБОТКИ.

МИМ – Универсальное автоматическое энергосберегающее устройство.

Производственно-инновационный центр изобретательской поддержки (ПРИНЦИП) – производство изобретений от идеи до серийного производства. На данный момент Принцип продвигает новейшую разработку: «Минимизатор Мощности».
Далее »

Инновационные проекты новой энергетики.

Компания ООО “Фарадей” работает в области новых технологий с 2001 года. В течении 5 лет издавали русско-английский журнал “Новая энергетика”, благодаря которому сегодня есть контакты с разработчиками в области альтернативной энергетики во многих странах. В настоящее время, компания занимается поставками оборудования для энергоснабжения, оказывает услуги по разработке конструкторской документации, переводу технической документации с английского, ведутся собственные поисковые научные разработки.

ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ.

Ознакомление с Устройствами Альтернативной Энергии.

Основы “Свободной Энергии”:

Мы предполагаем, что вы никогда до этого не слышали о свободной энергии и мы хотели бы показать вам эскиз того, о чем идет речь, так что давайте начнем с самого начала.

Мы, как правило, думаем, что люди, которые жили давно, были не такими умными как мы – в конце концов, у нас есть телевидение, компьютеры, мобильные телефоны, игровые консоли, самолеты. Но, и это большое “но”, причина почему они не имели эти вещи, это то что наука не продвинулась достаточно далеко, чтобы стать возможным. Это не означает, что люди, которые жили до нас были менее умнее нас.
Далее »

БЕЗТОПЛИВНЫЙ ЭЛЕКТРО ГЕНЕРАТОР АДАМСА – ВЕГА

ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ИНЕРЦИОННЫЙ ЭЛЕКТРО-ГЕНЕРАТОР памяти АДАМСА

относится к классу

Бестопливное самовосстанавливающееся зарядное устройство АКБ в импульсном толчковом режиме”

это качественная и полная замена ветрогенератора и солнечных панелей с самым главным преимуществом-

больше нет зависимости от ветра и погодных условий

1.ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ИНЕРЦИОННЫЙ ЭЛЕКТРО-ГЕНЕРАТОР памяти Адамса использующий при вращении принцип приближенный к принципу АДАМСА и БЕДИНИ на основе синхронного инерционного генератора, собственной сборки

ВЕГА ( ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ИНЕРЦИОННЫЙ ЭЛЕКТРО-ГЕНЕРАТОР АДАМСА) использующий в основе синхронный бесшумный генератор, производства Украина до 200 об/мин/220В/50Гц, КПД от 91%- рекомендован к использованию в любых условиях и помещениях

ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРО-ГЕНЕРАТОР Адамса – принцип вращения синхронного генератора основан на толкании генератора импульсами, получаемыми от электромагнитной катушки , установленной снаружи генератора ( электромагнитная катушка полностью заменила крылья ) . Электромагнитные катушки- это замена крыльев которые вращают генератор от ветра.
Электроэнергию как в случае использования ветрогенератора, так и при использовании ВЕГА потребитель получает с СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА ТОЛЬКО ПОСЛЕ КОНТРОЛЕРА и АКБ

  • компактность системы- возможность установить на балконе городской квартиры, в подвале, в любом помещении яхт
  • запуск системы происходит автоматически против часовой стрелки
  • медленный синхронный генератор с щелевым расположением магнитов обладает достаточной инерционностью для получения КПД генератора Адамса на уровне от 91% на выходе из генератора – 220 В 50Гц синусоид
  • применение стимуляции Бердини к синхронному генератору позволило уменьшить коэффициент последующей стимуляции до 1% от номинальной мощности генератора для получения от 91% выходного КПД
  • нет зависимости от климатических условий
  • возможно объединение нескольких генераторов для суммирования выходной мощности
  • нет необходимости в установке мачты и монтаже крыльев, нет необходимости заставлять гектары земли солнечными панелями
  • возможность использовать в отоплении

РЕЗОНАНСНЫЙ ГЕНЕРАТОР и ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭНЕРГИИ

РЕЗОНАНСНЫЙ ГЕНЕРАТОР ЭНЕРГИИ — ПУТЬ К ИСПОЛЬЗОВАНИЮ НЕИСЧЕРПАЕМОГО ИСТОЧНИКА ЭНЕРГИИ.

  • — получить из 220 Вольт одной фазы – 220/380 Вольт три фазы,
  • -обеспечить умножение электрической мощности до 3 раз,
  • -существенно снизить расход электроэнергии,
  • — снизить оплату за потреблённую электроэнергию,
  • — обеспечить подачу электроэнергии по кабелю с меньшим сечением (не допуская перегрева изоляции) ,
  • — позволяет избежать глубокой просадки напряжения на линиях электроснабжения удалённых потребителей (водозаборные скважины, карьерные экскаваторы с электроприводом, стройплощадки и т.д.)
  • -максимально использовать мощность автономных дизельных и бензиновых генераторов (автономное электроснабжение домов, станций технического обслуживания, судовых электроустановок, электроснабжение геологических партий, стройплощадок, установок разведочного бурения, промышленных объектов и т.д.),
  • -обеспечить работу тепловых насосов различных конструкций, кондиционеров, морозильных и холодильных камер, при резком снижении потребляемого тока из сети,
  • — экономить углеводородное топливо (дизель, бензин, газ) при производстве электроэнергии (любые генерирущие мощности – генераторы электростанций, газогенераторы, бензиновые и дизельные генераторы)

РЕЗОНАНСНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭНЕРГИИ

  • — уменьшить потребление активной мощности из сети, при неизменных характеристиках работы потребителя, до 80%
  • — обеспечить физическую реализуемость энергообеспечения любого объекта, потребляющего электрическую энергию,
  • — существенно снизить расход электроэнергии,
  • — снизить оплату за потреблённую электроэнергию (по учету активной и реактивной мощности),
  • — обеспечить подачу электроэнергии по кабелю с меньшим сечением,
  • — избежать глубокой просадки напряжения на линиях электропитания удалённых потребителей,
  • — снизить загрузку силовых трансформаторов (при снижении потребления реактивной мощности снижается потребления полной мощности)
  • — обеспечить питание нагрузки по кабелю с меньшим сечением (не допуская перегрева изоляции)
  • — за счёт частичной токовой разгрузки силовых трансформаторов и питающих кабелей подключить дополнительную нагрузку
  • — позволяет избежать глубокой просадки напряжения на линиях электроснабжения удалённых потребителей (водозаборные скважины, карьерные экскаваторы с электроприводом, стройплощадки и т.д.)
  • — обеспечить работу тепловых насосов различных конструкций, кондиционеров, морозильных и холодильных камер (уменьшение пусковых токов, выравнивание фаз, экономию потребления активной мощности до от 20 до 40%)
  • — экономить углеводородное топливо (дизель, бензин, газ) при производстве электроэнергии (любые генерирущие мощности – генераторы электростанций, газогенераторы, бензиновые и дизельные генераторы)
  • — устранить перекос фаз.

Реализованные проекты (За период с 1995 по 2009 год было реализовано более 40 проектов.)

Электрогенератор на самозапитке (HHO топливо)

Электрогенератор модифицированный на использование газа Брауна (HHO) в качетве топлива. Газ берётся из воды методом электролиза. Под нагрузкой генератор вырабатывает больше электричества чем потребляет.

Газосварочный электролизёр ЛИГА – Водородный сварочный аппарат

Газосварочное оборудование нового поколения: работающие на воде электролизеры ЛИГА

Электрохимическое разделение воды на смесь газов (водород и кислород) навсегда избавит вас от трудностей, связанных с приобретением кислорода и ацетилена. Температура пламени достигает 2600ºC, что обеспечивает сварку, пайку и резку черных и цветных металлов толщиной до 4,5 мм.

Себестоимость газовой сварки при применении электролизных установок «Лига» уменьшается в 45 раз по сравнению с традиционной газовой сваркой с применением громоздких газовых баллонов. (с) ЗАО «Василеостровский электромеханический завод».

Аппарат Лига-12 малогабаритный, переносной, питается от бытовой сети 220 В. При незначительной потребляемой мощности 1,8 кВт позволяет сваривать и резать сталь и цветные металлы толщиной до 2 мм. Температура чистого пламени легко регулируется от 600оС до 2600оС. Данный аппарат хорошо себя зарекомендовал у ювелиров, стоматологов и ремонтников холодильного оборудования. Технологические возможности аппарата Лига-12 — рекордные при малом весе (12 кг.) и незначительной потребляемой мощности (1,8 кВт). Он вырабатывает за 1 час работы около 330 л газовой смеси, расходуя при этом 150 мл дистиллированной воды.

Аппарат Лига-31 позволяет резать и сваривать сталь и цветные металлы толщиной стенки до 3 мм. Он нашел себе применение на станциях технического обслуживания автомобилей, где применение баллонов с взрывоопасными газами (пропан, кислород) чревато серьезными последствиями. Аппарат очень удобен при наплавке и пайке цветных и черных металлов.

Работающий двигатель на воде GEET

ЧЕРТЕЖИ, СХЕМЫ, ВИДЕО ИХ РАБОТЫ, И ОПИСАНИЕ УСТРОЙСТВ, ДОСТУПНЫ НАСАЙТЕ Двигатель модифицировал наш умелец по технологии Paul Pantone’s GEET

Двигатель на воде. Бензиновый электрогенератор с трубой Пантоне и двумя карбюраторами, установленными последовательно. В маленький карбюратор подаётся бензин, в большой карбюратор подаётся вода. Работает тихо и ровно. Требует регулировки подачи воздуха. Кому нужен – продам! Недостаток: зимой, при минусовой температуре вода в баке для воды, и в самом карбюраторе – замерзает. Необходимо продумать подогрев всей системы в целом.

Система простая. Выхлопные газы нагревают специальную ёмкость, через которую происходит подача горючей смеси в камеру сгорания. Горючая смесь – это обычный воздух, насыщенный смесью бензина с первого карбюратора, и смесью воды второго карбюратора. При этом вода составляет 60% а бензин 40%. Экономия топлива 60%. Заводим двигатель обычным способом. После прогрева ёмкости до необходимой температуры (5-8 мин.) закрываем краник подачи топлива, и закрываем подачу воздуха, а вместо этого открываем кран подачи воздуха через систему подогрева. Смесь, проходя через горячую ёмкость, превращается в однородный горючий пар, который поступает в камеру сгорания двигателя и там полностью сгорает. При этом сама камера не засоряется солями и прочими осадочными элементами, поскольку всё это остаётся в ёмкости подогрева. Сама же ёмкость тоже не простая, а, так называемая труба Пантоне, в которой смесь закручивается, заряжается электрически, и вступает в физико-химическую реакцию, превращаясь в совершенно новый горючий элемент (композитное топливо) Испытывалось на четырёхтактном ДВС бензинового электрогенератора. Далее »

Каждый электрик должен знать:  ГОСТ Р 50571.5.52-2011 статус на 2020 год, скачать PDF
Добавить комментарий