Alternatywne źródła energii: przegląd technologii

Wstęp

Cała współczesna gospodarka światowa zależy od bogactwa zgromadzonego w czasach dinozaurów: ropy, gazu, węgla i innych paliw kopalnych. Większość czynności w naszym życiu, od jazdy metrem po podgrzewanie czajnika w kuchni, ostatecznie wymaga spalenia tej prehistorycznej spuścizny. Główny problem polega na tym, że te łatwo dostępne źródła energii nie są odnawialne. Prędzej czy później ludzkość wypompuje całą ropę z wnętrzności ziemi, spali cały gaz i wykopie cały węgiel. Czego więc użyjemy do podgrzania czajników?

Nie powinniśmy również zapominać o negatywnym wpływie spalania paliw na środowisko. Wzrost zawartości gazów cieplarnianych w atmosferze prowadzi do wzrostu średniej temperatury na całej planecie. Produkty spalania paliw zanieczyszczać powietrze. Szczególnie dobrze czują się w tym mieszkańcy dużych miast.

Wszyscy myślimy o przyszłości, nawet jeśli ta przyszłość nie nadejdzie z nami. Społeczność globalna od dawna zdaje sobie sprawę z ograniczeń paliw kopalnych. Oraz negatywny wpływ ich użytkowania na środowisko. Wiodące państwa już wdrażają programy stopniowego przechodzenia na przyjazne dla środowiska i odnawialne źródła energii.

Na całym świecie ludzkość poszukuje i stopniowo wprowadza zamienniki paliw kopalnych. Od dłuższego czasu na całym świecie działają elektrownie słoneczne, wiatrowe, pływowe, geotermalne i wodne. Wydawałoby się, że właśnie teraz, co powstrzymuje nas przed zaspokojeniem wszystkich potrzeb ludzkości z ich pomocą?

W rzeczywistości energia alternatywna ma wiele problemów. Na przykład problem geograficznego rozmieszczenia zasobów energetycznych.Farmy wiatrowe budowane są tylko na terenach, gdzie często wieją silne wiatry, słoneczne – gdzie jest minimalna liczba pochmurnych dni, elektrownie wodne – na dużych rzekach. Olejek oczywiście nie wszędzie jest dostępny, ale łatwiej jest go dostarczyć.

Drugim problemem alternatywnych źródeł energii jest niestabilność. W farmach wiatrowych wytwarzanie zależy od wiatru, który nieustannie zmienia prędkość lub całkowicie się zatrzymuje. Elektrownie słoneczne nie działają dobrze przy pochmurnej pogodzie i nie działają w ogóle w nocy.

Ani wiatr, ani słońce nie uwzględniają potrzeb odbiorców energii. Jednocześnie wydajność energetyczna elektrowni cieplnej lub jądrowej jest stała i łatwo regulowana. Rozwiązaniem tego problemu może być jedynie budowa ogromnych magazynów energii, aby stworzyć rezerwę w przypadku niskiej wydajności. Jednak to znacznie zwiększa koszt całego systemu.

Z powodu tych i wielu innych trudności rozwój alternatywnych źródeł energii na świecie ulega spowolnieniu. Spalanie paliw kopalnych jest nadal łatwiejsze i tańsze.

Jeśli jednak w skali światowej gospodarki alternatywne źródła energii nie przynoszą większych korzyści, to w ramach indywidualnego domu mogą być bardzo atrakcyjne. Już teraz wielu odczuwa stały wzrost taryf za energię elektryczną, ciepło i gaz. Każdego roku firmy energetyczne coraz głębiej wchodzą do kieszeni zwykłych ludzi.

Eksperci z międzynarodowego funduszu venture I2BF przedstawili pierwszy przegląd rynku energii odnawialnej. Według ich prognoz za 5–10 lat alternatywne technologie energetyczne staną się bardziej konkurencyjne i rozpowszechnione. Już teraz przepaść w kosztach alternatywnej i tradycyjnej energii szybko się zmniejsza.

Koszt energii odnosi się do ceny, jaką alternatywny producent energii chce otrzymać, aby zrekompensować swoje nakłady kapitałowe w czasie trwania projektu i zapewnić zwrot w wysokości 10% zainwestowanego kapitału. Cena ta będzie również obejmować koszt finansowania dłużnego, ponieważ większość z nich jest silnie lewarowana.

Zamieszczony wykres ilustruje ocenę różnych rodzajów energii alternatywnej i tradycyjnej w II kwartale 2011 r. (rys. 1).

Ryż. jeden.	Ocena różnych rodzajów energii alternatywnej i tradycyjnej

Zgodnie z powyższymi danymi energia geotermalna, a także energia wytwarzana przez spalanie śmieci i gazu wysypiskowego, ma najniższy koszt ze wszystkich rodzajów energii alternatywnej. W rzeczywistości mogą już bezpośrednio konkurować z energetyką tradycyjną, ale czynnikiem ograniczającym jest dla nich ograniczona liczba miejsc, w których te projekty mogą być realizowane.

Dla tych, którzy chcą uniezależnić się od kaprysów energetyków, którzy chcą przyczynić się do rozwoju energetyki alternatywnej, chcą po prostu trochę zaoszczędzić na energii, ta książka jest napisana.

Z książki V. Germanovich, A. Turilin „Alternatywne źródła energii. Praktyczne projekty wykorzystania energii wiatru, słońca, wody, ziemi, biomasy.

Czytaj dalej tutaj

Czy istnieje przyszłość dla alternatywnych źródeł energii?

Alternatywne źródła energii odnawialnej to dość ciekawy i obiecujący kierunek. Na przykład istnieje kilka skutecznych metod wytwarzania wody z powietrza. To prawda, że ​​tutaj konieczne jest użycie generatora. Czas pokaże, czy zostaną znalezione nowe sposoby rozwiązania tych problemów i ulepszenia metod.

Czy uda się mądrze korzystać z zasobów, to duże pytanie

Obejrzyj ten film na YouTube

Poprzednia inżynieria️ Przekaźnik napięciowy 220 V dla domu: jak właściwie zorganizować ochronę urządzeń gospodarstwa domowego
Następna Inżynieria Czy muszę przesyłać dane? wodomierzami w 2019: a co się stanie, jeśli nie zrobisz tego na czas?

Rodzaje alternatywnych źródeł energii.

Energia wiatru, słońca, wody, biopaliw, ciepła Ziemi jest stosunkowo niewyczerpalna i odnawialna. Korzyści płynące z alternatywnych źródeł energii są niezaprzeczalne, ponieważ chronią one zasoby naturalne. Ponadto są one znacznie bardziej zgodne z wymogami bezpieczeństwa środowiskowego.

Energia wiatrowa.

Zasada wykorzystania energii wiatru polega na zamianie energii kinetycznej na elektryczną, cieplną, mechaniczną. Generatory wiatrowe służą do wytwarzania energii elektrycznej. Mogą mieć różne parametry techniczne, rozmiary, konstrukcje, poziomą lub pionową oś obrotu. Żagle to klasyczny przykład wykorzystania energii wiatru w transporcie morskim, a wiatrak to konwersja na energię mechaniczną.

Średnica łopat i wysokość ich położenia określa moc generatora wiatrowego. Przy sile wiatru 3 m/s generator zaczyna generować prąd i osiąga maksymalną wartość przy 15 m/s. Siła wiatru powyżej 25 m/s jest krytyczna - generator jest wyłączony.

Energia słoneczna to dar Słońca.

Energia słoneczna jako alternatywne źródło energii jest naturalną kontynuacją życiodajnej misji Słońca na naszej planecie. Ale podczas gdy ludzkość nie nauczyła się z niego korzystać bezpośrednio.Obecnie panele słoneczne są wykorzystywane jako konwertery energii słonecznej na energię elektryczną, a kolektory słoneczne są wykorzystywane do energii cieplnej. Ponadto w niektórych przypadkach stosuje się kombinację dwóch typów.

Technologia solarna polega na ogrzewaniu powierzchni promieniami słonecznymi oraz na wykorzystaniu podgrzanej wody do zaopatrywania w ciepłą wodę, ogrzewania lub wykorzystania w generatorach parowych. Kolektory słoneczne służą do przekształcania energii słonecznej w energię cieplną. Ich wspólne moc zależy od ilość i moc poszczególnych urządzeń wchodzących w skład systemu stacji solarnej lub cieplnej.

Panele słoneczne dzielą się na:

• krzem
• film

Największym popytem cieszą się obecnie baterie z kryształami krzemu, a najwygodniejsze są foliowe. Panele silikonowe to jedna z najlepszych opcji dla prywatnego domu.

Energia wodna to wykorzystanie siły wody.

Zasada działania turbin w elektrowniach wodnych polega na oddziaływaniu siły wody na łopaty hydroturbiny, która wytwarza energię elektryczną. Czasami do alternatywnych rodzajów energii zaliczane są tylko te elektrownie wodne, w których nie stosuje się potężnych zapór, a wytwarzanie prądu następuje pod wpływem naturalnego przepływu wody. Wynika to ze znacznego negatywnego wpływu potężnych elektrowni wodnych na naturalne krajobrazy rzeczne, ich wypłycenia i katastrofalnych powodzi.

Ekolodzy nie sprzeciwiają się wykorzystywaniu naturalnej energii pływów morskich i oceanicznych. Zamiana energii kinetycznej na energię elektryczną następuje w tym przypadku na specjalnych stacjach pływowych.

Energia geotermalna to ciepło Ziemi.

Powierzchnia Ziemi promieniuje ciepłem nie tylko tam, gdzie wyrzucane są gorące źródła sejsmiczne, jak na przykład na Kamczatce, ale także w niemal wszystkich regionach planety. Do wydobycia ciepła z ziemi stosuje się specjalne pompy ciepła, które następnie przekształcane jest w energię elektryczną lub wykorzystywane jako ciepło. Zasada działania instalacji opiera się na prawach termodynamiki oraz fizycznych prawach zachowania się cieczy i gazów, w szczególności freonu.

Rodzaj konstrukcji pompy określa podstawowe źródło energii, takie jak gleba-powietrze lub gleba-woda.

Biopaliwo.

Zasada pozyskiwania biopaliw opiera się na przetwarzaniu produktów ekologicznych za pomocą specjalnych instalacji. Podczas przetwarzania wytwarzana jest energia cieplna lub elektryczna. Biopaliwa mogą być płynne, stałe lub gazowe. Stałe to np. brykiety paliwowe, płynne – bioetanol, gazowe – biogaz. Jego odmiany obejmują gaz wysypiskowy, który powstaje na składowiskach. Wykorzystanie biogazu ze starych składowisk pomaga rozwiązać problemy recyklingu odpadów.

Alternatywne źródło energii: co to jest i dlaczego jest potrzebne

Do dziś energetyka opiera się na dopracowanych i sprawdzonych sposobach wytwarzania energii elektrycznej. Są to znane elektrownie jądrowe, elektryczne i wodne. Wszystkie działają z wykorzystaniem zasobów naszej planety, które prędzej czy później się wyczerpią, lub wywołają reakcje, które mogą spowodować nieodwracalne szkody.

W 2017 roku procent wykorzystania tych zasobów rozkładał się następująco:

• 39,3% - węgiel;
• 22,9% - gaz ziemny;
• 16% - woda;
• 10,6% - energia jądrowa;
• 4,1% - olej.

Dziś ten obiecujący obszar poszukuje w otaczającym świecie substancji i procesów, które są w stanie:

• odnowić swój zasób (tj. być niewyczerpalnym);
• stanowią całkowity zamiennik tradycyjnych pod względem jakości;
• być ekonomicznym;
• nie szkodzić środowisku.

Co jest nie tak z tradycyjnymi źródłami energii?

Węgiel, ropa i gaz nie znalazły jeszcze dla siebie całkowitego zastępstwa w produkcji energii potrzebnej ludzkości. Jednak ich zapasy są ograniczone i nie można ich odzyskać.

Na przykład nasza Ziemia spędziła do 350 milionów lat na wytworzeniu ropy i gazu, a my wyczerpywaliśmy ich zasoby w znacznie szybszym tempie.

Około 90% energii na planecie w 2010 roku zostało wyprodukowane przez spalanie paliw kopalnych i biopaliw z surowców roślinnych lub zwierzęcych. A do 2040 r. udział takiej produkcji nie spadnie poniżej 80%. Jednocześnie rośnie zużycie energii: do 40 roku – o 56%.

Jeszcze w 2012 roku naukowcy wskazali, że cały zapas gazu na planecie zakończy się do 2052 roku, a ropa starczy na nieco dłużej – do 2060 roku. Oznacza to, że nasze dzieci mogą już złapać czas, kiedy tankowiec lub gazociąg nie przydadzą się, a lasy zostaną wycięte.

Szkodliwe emisje do atmosfery związane z produktami spalania i wytwarzaniem energii jądrowej to substancje zubożające warstwę ozonową i przewodniki globalnego ocieplenia.

Tak więc cała współczesna cywilizacja, bez względu na to, jak odrzucają ją politycy i producenci ropy, staje przed globalnym pytaniem – jakie źródło energii zastąpi tradycyjne, chroniąc przy tym środowisko.

Energetyka cieplna

Najpopularniejszy sektor energetyczny w Rosji.Elektrownie cieplne w kraju wytwarzają ponad 1000 MW, wykorzystując jako wsad węgiel, gaz, produkty naftowe, złoża łupkowe i torf. Wygenerowana energia pierwotna jest dalej przetwarzana na energię elektryczną. Technologicznie takie stacje mają wiele zalet, które decydują o ich popularności. Należą do nich niewymagające warunków pracy i łatwość technicznej organizacji przepływu pracy.

Elektrociepłownie w postaci instalacji kondensacyjnych i elektrociepłowni mogą być budowane bezpośrednio na terenach, gdzie wydobywany jest surowiec konsumpcyjny lub gdzie znajduje się odbiorca. Wahania sezonowe nie wpływają na stabilność stacji, co sprawia, że ​​takie źródła energii są niezawodne. Ale są też wady elektrociepłowni, które obejmują wykorzystanie wyczerpujących się zasobów paliw, zanieczyszczenie środowiska, konieczność podłączenia dużej ilości zasobów pracy itp.

Co wybrać: odnawialne źródła energii czy energia jądrowa?

W przeszłości energia jądrowa, węglowa i wodna były ogromnymi źródłami energii

Dlatego też, nie biorąc pod uwagę faktu, że wiele krajów świata jest ściśle zaangażowanych w rozwój sektora energetyki odnawialnej, kierownictwo Federacji Rosyjskiej planowało odbiór tylko 4,5% energii z energetyki odnawialnej do początku 2020 roku, realizując że zasoby węglowodorów nie są nieograniczone

Rosyjski rząd liczy na długoterminowe wytwarzanie energii z plutonu i energii syntezy jądrowej; takie źródła energii nie są w pełni zbadane i stanowią realne zagrożenie dla ludzkości. Dotyczy to rozwoju i zastosowania całej energii jądrowej.

W celu zintensyfikowania badań nad energią jądrową we Francji w 2007 r. rozpoczęto budowę eksperymentalnego reaktora termojądrowego o znaczeniu międzynarodowym.

Projekt został założony przez grupę kilku krajów, w tym Rosję. Głównym celem stworzenia takiego projektu było udowodnienie możliwości komercyjnego wykorzystania energii uzyskanej z syntezy termojądrowej jako źródła energii elektrycznej. Nie znaleziono jeszcze rozwiązania tego problemu.

Według wyliczeń naukowców zajmujących się badaniem procesów termojądrowych, ilość otrzymanej z nich energii do 2100 roku nie będzie w stanie przekroczyć poprzeczki 100 GW, co jest niskim wskaźnikiem rozwiązywania problemów ludzkości związanych z wytwarzaniem energii elektrycznej . Jako przykład możemy wziąć fakt, że współczesne elektrownie światowe dostarczają 4000 GW energii elektrycznej.

Jedynym sposobem rozwiązania problemu pozyskiwania energii elektrycznej jest przejście ludzkości na źródła energii odnawialnej przy równoległym wykorzystaniu technologii przyczyniających się do oszczędzania energii elektrycznej. Zaletą takiego przejścia będzie zachowanie klimatu planety. Dostępne są wszystkie niezbędne środki finansowe do rozpoczęcia tego procesu.

Energia alternatywna we współczesnej Rosji

W porównaniu z poprzednimi latami energetyka alternatywna w Rosji rozwija się szybciej, ale nie dominuje. Dziś większość energii w kraju wytwarzana jest z tradycyjnych źródeł.

Elektrownie słoneczne

Elektrownia słoneczna na Uralu

Południowe regiony kraju, a także zachodnia, wschodnia Syberia i Daleki Wschód mają potencjał do produkcji energii słonecznej. W Rosji obiecuje wydobywać energię ze Słońca, więc projekty w tym kierunku otrzymują wsparcie państwa.

Elektrownie wodne i pływowe

Rosja aktywnie wykorzystuje potencjał wody do wytwarzania energii elektrycznej: od 2017 roku w kraju znajduje się 15 elektrowni o mocy ponad 1000 megawatów, a także setki stacji o mniejszej mocy. Energia wytwarzana przez elektrownię wodną kosztuje o połowę mniej niż energia wytwarzana przez elektrownię cieplną.

Stacje pływowe wymagają dużych środków finansowych, więc rozwój tego kierunku w Federacji Rosyjskiej nie występuje. Według prognoz naukowców, TPP mogą stanowić jedną piątą energii elektrycznej produkowanej w Rosji.

turbiny wiatrowe

W Rosji niemożliwe jest zainstalowanie generatorów z poziomą osią obrotu ze względu na niską prędkość wiatru. Jednak często stosuje się konstrukcje z pionową osią obrotu.

Elektrownia wiatrowa w rejonie Uljanowsk

W 2018 r. łączna moc turbin wiatrowych w Rosji wyniosła 134 megawaty. Największa elektrownia w regionie Uljanowsk (moc - 35 megawatów).

Stacje geotermalne

W Rosji istnieje 5 elektrowni geotermalnych, z których trzy znajdują się na Kamczatce. Według danych z 2016 r. GeoPP wytwarza 40% energii elektrycznej zużywanej na tym półwyspie.

Zastosowanie biopaliw

Produkcja paliw jest również zorganizowana w Rosji. Jednocześnie bardziej opłaca się krajowi rozwijać biopaliwa stałe niż płynne. Obecnie produkcja odbywa się w zakładzie we Władywostoku.

elektrownia jądrowa

Rosja produkuje energię elektryczną z wykorzystaniem energii jądrowej i nadal rozwija się w tym kierunku.Budowane są nowe stacje, stosowane są nowe metody wydobycia. Według danych z 2019 r. w Rosji działa 10 elektrowni jądrowych. Federacja Rosyjska zajmuje drugie miejsce na świecie pod względem mocy wytwarzania energii z elektrowni jądrowych, w tej branży mistrzostwo zdobyła Chińska Republika Ludowa.

Energia wiatrowa

Farmy wiatrowe to obiecujący sposób na wytwarzanie energii, szczególnie tam, gdzie kierunek wiatru jest stały.

Sposób pozyskania takiej energii nie zanieczyszcza środowiska naturalnego. Istnieje jednak zależność od niestałości kierunków i siły wiatru. Chociaż tę zależność można częściowo zniwelować, instalując koła zamachowe i różne akumulatory.

Ale budowa, utrzymanie i naprawa farm wiatrowych nie jest tania. Ponadto ich działaniu towarzyszy hałas, przeszkadza ptakom i owadom, a obracającymi się częściami odbija fale radiowe.

Energia alternatywna dla centrów danych

Właściciele centrów danych są coraz bardziej zainteresowani alternatywnymi źródłami energii elektrycznej. Jedynym sposobem na utrzymanie tempa wzrostu pojemności jest znaczne obniżenie kosztów wdrażania, utrzymania i chłodzenia centrów danych. Istnieje kilka opcji.

Na przykład ciepło generowane podczas pracy serwerów może być kierowane do ogrzewania pomieszczeń. Tak więc w 2015 r. Yandex ogrzewał całe miasto w Finlandii. Dostarczając ciepło do miasta, Yandex był w stanie zwrócić część kosztów energii elektrycznej.

Chłodzenie centrów danych jest jedną z najbardziej żarłocznych pozycji wydatków firm IT. Średnio chłodzenie odpowiada za 45% kosztów energii.

Oryginalnym sposobem na zaoszczędzenie na chłodzeniu sprzętu jest zastosowanie „freecoolingu”. Lub po prostu, aby schłodzić serwery powietrzem z ulicy.Jest to szczególnie prawdziwe w Rosji, gdzie przez większą część roku na zewnątrz jest zimno.

Kolejny sposób na schłodzenie powietrza w centrum danych, co pozwala zaoszczędzić na koszty energii — metoda chłodzenia adiabatycznego. W takim przypadku woda jest rozpylana w celu obniżenia temperatury. Parując odbiera ciepło iw tak prosty sposób obniża temperaturę powietrza.

W każdym razie przed eksperymentami wskazane jest przeprowadzenie szczegółowego audytu energetycznego. Jego wyniki pozwolą na analizę stanu zużycia energii i identyfikację możliwości oszczędzania zasobów energetycznych.

Dlaczego potrzebujemy alternatywnych źródeł energii

Kiedy wyczerpią się wyczerpywalne źródła energii (paliwa kopalne), ludzkość będzie musiała przejść na AES (alternatywne źródła energii). Według stanu na 2017 r. 35% energii elektrycznej wytwarzanej w Rosji było produkowane w sposób bezemisyjny – w elektrowniach jądrowych i hydroelektrowniach.

Korzystanie z tradycyjnych źródeł energii jest problematyczne z następujących powodów:

• TPP korzysta z paliwa, które w najbliższym czasie się wyczerpie. Według najgorszych szacunków nastąpi to za 30 lat;
• Koszt paliw kopalnych rośnie, więc rośnie cena energii elektrycznej;
• Produkty wytwarzania energii elektrycznej zanieczyszczają środowisko;
• Ciepło wytwarzane przez stacje powoduje globalne ocieplenie.

Ludzkość ma tylko jeden sposób - przejście na AIE.

Energia odpływu i przepływu

Konwersja energii pływów na energię elektryczną odbywa się w elektrowniach pływowych na dwa sposoby:

1. Pierwsza metoda, zgodnie z zasadą konwersji energii, jest podobna do konwersji energii w elektrowni wodnej poprzez obracanie turbiny połączonej z generatorem elektrycznym;
2. Druga metoda wykorzystuje energię ruchu wody; Metoda ta opiera się na różnicy poziomu wody podczas przypływu i odpływu.

Profesjonaliści

• Energia słoneczna jest zasobem odnawialnym. Dopóki istnieje Słońce, jego energia będzie docierać do Ziemi.
• Wytwarzanie energii słonecznej nie powoduje zanieczyszczenia wody ani powietrza, ponieważ nie zachodzi reakcja chemiczna spalania paliwa.
• Energia słoneczna może być bardzo wydajnie wykorzystywana do celów praktycznych, takich jak ogrzewanie i oświetlenie.
• Korzyści z energii słonecznej są często widoczne w ogrzewaniu basenów, kurortów i zbiorników wodnych na całym świecie.

Wady

• Energia słoneczna nie wytwarza energii, jeśli słońce nie świeci. Nocne i pochmurne dni poważnie ograniczają ilość produkowanej energii.
• Budowa elektrowni słonecznych może być bardzo kosztowna.

Główne rodzaje energii odnawialnej

Energia słońca

Energia słoneczna jest uważana za wiodące i przyjazne dla środowiska źródło energii. Do tej pory opracowano i zastosowano metody termodynamiczne i fotoelektryczne do wytwarzania energii elektrycznej. Potwierdza się koncepcja operacyjności i perspektywy nanoanten. Słońce, będąc niewyczerpanym źródłem przyjaznej dla środowiska energii, może z powodzeniem zaspokoić potrzeby ludzkości.

Energia wiatrowa

Energię wiatrową od dawna z powodzeniem wykorzystują ludzie i wiatraki. Naukowcy opracowują nowe i ulepszają istniejące farmy wiatrowe. Obniżenie kosztów i zwiększenie wydajności wiatraków. Mają szczególne znaczenie na wybrzeżach i na obszarach o stałych wiatrach.Zamieniając energię kinetyczną mas powietrza na tanią energię elektryczną, farmy wiatrowe już teraz wnoszą znaczący wkład w system energetyczny poszczególnych krajów.

energia geotermalna

Źródła energii geotermalnej wykorzystują niewyczerpane źródło - wewnętrzne ciepło Ziemi. Istnieje kilka schematów działania, które nie zmieniają istoty procesu. Para naturalna jest oczyszczana z gazów i wprowadzana do turbin, które obracają generatory elektryczne. Podobne instalacje działają na całym świecie. Źródła geotermalne dostarczają energię elektryczną, ogrzewają całe miasta i oświetlają ulice. Jednak energia geotermalna jest zużywana bardzo mało, a technologie produkcyjne mają niską wydajność.

Energia pływów i fal

Energia pływów i fal to szybko rozwijająca się metoda przetwarzania energii potencjalnej ruchu mas wody na energię elektryczną. Dzięki wysokiemu współczynnikowi konwersji energii technologia ma ogromny potencjał. To prawda, że ​​można go używać tylko na wybrzeżach oceanów i mórz.

energia z biomasy

Proces rozkładu biomasy prowadzi do uwolnienia gazu zawierającego metan. Oczyszczony służy do wytwarzania energii elektrycznej, ogrzewania pomieszczeń i innych potrzeb domowych. Istnieją małe przedsiębiorstwa, które w pełni zaspokajają ich potrzeby energetyczne.

Energia elektromagnetycznego promieniowania słonecznego

Może służyć do wytwarzania zarówno energii elektrycznej, jak i ciepła.Bezpośrednia konwersja promieniowania słonecznego na energię elektryczną odbywa się zarówno poprzez bezpośrednią konwersję ze względu na zjawisko wewnętrznego efektu fotoelektrycznego na panele fotowoltaiczne, jak i pośrednio metodami termodynamicznymi (otrzymywanie pary pod wysokim ciśnieniem).

Elektrownia słoneczna

Paragon fiskalny energia cieplna z energia słoneczna jest wytwarzana poprzez pochłanianie tej energii i dalsze podgrzewanie powierzchni i chłodziwa, zarówno za pomocą specjalnych kolektorów, jak i z wykorzystaniem technik „architektury słonecznej”.

Zestaw ustawień dla konwersja energii słonecznej jest słoneczna elektrownia.

Plusy

Energia wiatru nie wytwarza zanieczyszczeń, które mogą zanieczyszczać środowisko. Ponieważ nie zachodzą żadne procesy chemiczne, jak przy spalaniu paliw kopalnych, nie ma szkodliwych produktów ubocznych.

• Ponieważ generacja wiatrowa jest odnawialnym źródłem energii, nigdy jej nie skończymy.
• Rolnictwo i wypas mogą nadal odbywać się na gruntach zajmowanych przez turbiny wiatrowe, co może pomóc w produkcji biopaliw.
• Farmy wiatrowe mogą być budowane na morzu.

Urządzenie i zastosowanie kolektorów słonecznych

Prymitywny kolektor słoneczny to czarna metalowa płyta umieszczona pod cienką warstwą przezroczystej cieczy. Jak wiecie ze szkolnego kursu fizyki, ciemne przedmioty nagrzewają się bardziej niż jasne. Płyn ten porusza się za pomocą pompy, chłodzi płytę i jednocześnie sam się nagrzewa. Ogrzewany obieg cieczy można umieścić w zbiorniku podłączonym do źródło zimnej wody. Poprzez podgrzanie wody w zbiorniku następuje schłodzenie cieczy z kolektora.A potem wraca. Tym samym ten system energetyczny pozwala na uzyskanie stałego źródła ciepłej wody, a zimą także gorących grzejników.

Istnieją trzy rodzaje kolektorów różniących się urządzeniem

Do tej pory istnieją 3 rodzaje takich urządzeń:

• powietrze;
• rurowy;
• mieszkanie.

Powietrze

Kolektory powietrzne składają się z ciemnych płyt.

Kolektory powietrza to czarne płyty pokryte szkłem lub przezroczystym tworzywem sztucznym. Powietrze krąży w sposób naturalny lub wymuszony wokół tych płyt. Ciepłe powietrze służy do ogrzewania pomieszczeń w domu lub suszenia ubrań.

Zaletą jest niezwykła prostota konstrukcji i niski koszt. Jedyną wadą jest zastosowanie wymuszonego obiegu powietrza. Ale możesz się bez tego obejść.

Rurowy

Zaletą takiego kolektora jest prostota i niezawodność.

Kolektory rurowe wyglądają jak kilka szklanych rur ustawionych w rzędzie, pokrytych od wewnątrz materiałem pochłaniającym światło. Są one połączone ze wspólnym kolektorem i krąży przez nie płyn. Takie kolektory mają 2 sposoby przekazywania otrzymanej energii: bezpośredni i pośredni. Pierwsza metoda stosowana jest zimą. Drugi jest używany przez cały rok. Istnieje odmiana stosowania rur próżniowych: jedna jest wkładana do drugiej i powstaje między nimi próżnia.

To izoluje je od otoczenia i lepiej zatrzymuje powstałe ciepło. Zaletami są prostota i niezawodność. Wady obejmują wysoki koszt instalacji.

mieszkanie

Aby kolektory działały wydajniej, inżynierowie zaproponowali zastosowanie koncentratorów.

Najpopularniejszym typem jest kolektor płaski.To on posłużył jako przykład do wyjaśnienia zasady działania tych urządzeń. Zaletą tej odmiany jest prostota i taniość w porównaniu z innymi. Wadą jest znaczna utrata ciepła niż inne podtypy nie cierpią.

Aby ulepszyć już istniejące systemy solarne, inżynierowie zaproponowali zastosowanie swego rodzaju luster zwanych koncentratorami. Pozwalają podnieść temperaturę wody ze standardowych 120 do 200 C°. Ten podgatunek kolekcjonerów nazywa się koncentracją. To jedna z najdroższych opcji wykonania, co niewątpliwie jest wadą.

4 miejsce. Elektrownie pływowe i falowe

Tradycyjne elektrownie wodne działają według następującej zasady:

1. Do turbin doprowadzane jest ciśnienie wody.
2. Turbiny zaczynają się kręcić.
3. Obrót przekazywany jest do generatorów wytwarzających energię elektryczną.

Budowa elektrowni wodnej jest droższa niż elektrowni cieplnej i jest możliwa tylko w miejscach o dużych zasobach energii wodnej. Ale głównym problemem są zniszczenia ekosystemów spowodowane koniecznością budowy tam.

Elektrownie pływowe działają na podobnej zasadzie, ale wykorzystują moc pływów do generowania energii.

Rodzaje alternatywnej energii „wodnej” obejmują tak interesujący kierunek, jak energia fal. Jego istota sprowadza się do wytwarzania energii elektrycznej poprzez wykorzystanie energii fal oceanicznych, która jest znacznie wyższa niż energia pływów. Najpotężniejszą obecnie elektrownią falową jest Pelamis P-750, która wytwarza 2,25 MW energii elektrycznej.

Kołysząc się na falach, te ogromne konwektory („węże”) wyginają się, w wyniku czego tłoki hydrauliczne zaczynają się poruszać w środku.Pompują olej przez silniki hydrauliczne, które z kolei włączają generatory elektryczne. Powstała energia elektryczna jest dostarczana na brzeg kablem ułożonym wzdłuż dna. W przyszłości liczba konwektorów zostanie zwielokrotniona i stacja będzie mogła generować nawet 21 MW.

Historia wykorzystania energii wiatrowej

Nie można dokładnie powiedzieć, kiedy rozpoczęło się wykorzystanie energii wiatru do rozwiązywania problemów ekonomicznych człowieka. Wiatraki znane są od czasów starożytnego Egiptu. W starożytnych Chinach wiatraki były używane do pompowania wody z pól ryżowych. Użycie żagla do nawigacji znane jest już wcześniej, od czasów starożytnego Babilonu i jest to jedynie dowód pisemny.

Europa w tamtych czasach była zbiorem dzikich plemion. Wraz z pojawieniem się śladów cywilizacji pojawiły się tu również wiatraki, żaglowce. Ale przez długi czas na tym skończyło się wykorzystywanie wiatru. Zbyt niestabilne, nieprzewidywalne źródło, nie można było na nie liczyć bez opcji kopii zapasowej.

Wraz z rozwojem produkcji pojawiły się pierwsze pompy do podnoszenia wody ze studni. W tym samym czasie zaczęto wykorzystywać wiatraki jako napęd dla nich. Takie urządzenia funkcjonują do dziś, są proste, niezawodne i niewymagające w eksploatacji.

Generatory wiatrowe zaczęły pojawiać się wraz z pojawieniem się urządzeń do przekształcania ruchu obrotowego w energię elektryczną - generatorów. Turbiny wiatrowe rozwijały się szybko w XX wieku, chociaż wojna wstrzymała wiele projektów w Europie.

Dziś liderami w wykorzystaniu farm wiatrowych są Stany Zjednoczone i Chiny. Duża liczba stacji jest dostępna w Europie, są one skoncentrowane na zachodnim wybrzeżu.Przede wszystkim w Danii, co jest całkiem zrozumiałe – w tym kraju nie ma innych źródeł.

Wysoka wydajność HPP, brak silnych i stabilnych wiatrów na większości obszarów zmniejszyły zainteresowanie energią wiatrową. Ponadto istniejący wówczas sprzęt nie miał wysokiej wydajności, nie pozwalał na wytworzenie wystarczającej ilości energii. Problem został rozwiązany dzięki zastosowaniu generatorów benzynowych lub wysokoprężnych, bardziej niezawodnych i gotowych do uzyskania pożądanego rezultatu we właściwym czasie.

Dziś znacznie wzrosło zainteresowanie energetyką wiatrową. Pojawiły się nowe, bardziej wydajne rozwiązania, które mogą zapewnić wystarczającą liczbę konsumentów. Ponadto istnieją silne magnesy neodymowe, które pozwalają na samodzielne wykonanie generatorów z możliwością pracy na niskich obrotach, co radykalnie zmieniło sytuację i wzbudziło duże zainteresowanie wśród projektantów.