Альтернативная энергия | источники, виды, использование
Ухудшение экологии и истощение природных ресурсов заставляет задумываться о том, как получать электричество и тепло из возобновляемых источников.
В этой статье рассказываем, как работает альтернативная энергия и почему многие страны делают выбор в её пользу.
Что такое альтернативная энергия?
Энергия бывает возобновляемой (альтернативной) и невозобновляемой (традиционной).
Альтернативные источники энергии – это обычные природные явления, неисчерпаемые ресурсы, которые вырабатываются естественным образом. Такая энергия ещё называется регенеративной или «зелёной».
Невозобновляемые источники – это нефть, природный газ и уголь. Им ищут замену, потому что они могут закончиться. Ещё их использование связано с выбросом углекислого газа, парниковым эффектом и глобальным потеплением.
Человечество получает энергию, в основном за счёт сжигания ископаемого топлива и работы атомных электростанций. Альтернативная энергетика – это методы, которые отдают энергию более экологичным способом и приносят меньше вреда. Она нужна не только для промышленных целей, но и в простых домах для отопления, горячей воды, освещения, работы электроники.
Ресурсы возобновляемой энергии
- Солнечный свет
- Водные потоки
- Ветер
- Приливы
- Биотопливо (топливо из растительного или животного сырья)
- Геотермальная теплота (недра Земли)
Альтернативные виды энергии
1. Солнечная энергия
Один из самых мощных видов альтернативных источников энергии. Чаще всего её преобразуют в электричество солнечными батареями. Всей планете на целый год хватит энергии, которую солнце посылает на Землю за день. Впрочем, от общего объёма годовая выработка электроэнергии на солнечных электростанциях не превышает 2%.
Основные недостатки – зависимость от погоды и времени суток. Для северных стран извлекать солнечную энергию невыгодно. Конструкции дорогие, за ними нужно «ухаживать» и вовремя утилизировать сами фотоэлементы, в которых содержатся ядовитые вещества (свинец, галлий, мышьяк). Для высокой выработки необходимы огромные площади.
Солнечное электричество распространено там, где оно дешевле обычного: отдалённые обитаемые острова и фермерские участки, космические и морские станции. В тёплых странах с высокими тарифами на электроэнергию, оно может покрывать нужны обычного дома. Например, в Израиле 80% воды нагревается солнечной энергией.
Батареи также устанавливают на беспилотные автомобили, самолёты, дирижабли, поезда Hyperloop.
2. Ветроэнергетика
Запасов энергии ветра в 100 раз больше запасов энергии всех рек на планете. Ветровые станции помогают преобразовывать ветер в электрическую, тепловую и механическую энергию. Главное оборудование – ветрогенераторы (для образования электричества) и ветровые мельницы (для механической энергии).
Этот вид возобновляемой энергии хорошо развит – особенно в Дании, Португалии, Испании, Ирландии и Германии. К началу 2016 года мощность всех ветрогенераторов обогнала суммарную установленную мощность атомной энергетики.
Недостаток в том, что её нельзя контролировать (сила ветра непостоянна). Ещё ветроустановки могут вызывать радиопомехи и влиять на климат, потому что забирают часть кинетической энергии ветра – правда, учёные пока не знают хорошо это или плохо.
3. Гидроэнергия
Чтобы преобразовать движение воды в электричество нужны гидроэлектростанции (ГЭС) с плотинами и водохранилищами. Их ставят на реках с сильным потоком, которые не пересыхают. Плотины строят для того, чтобы добиться определённого напора воды – он заставляет двигаться лопасти гидротурбины, а она приводит в действие электрогенераторы.
Строить ГЭС дороже и сложнее относительно обычных электростанций, но цена электричества (на российских ГЭС) в два раза ниже. Турбины могут работать в разных режимах мощности и контролировать выработку электричества.
4. Волновая энергетика
Есть много способов генерации электричества из волн, но эффективно работают только три. Они различаются по типу установок на воде. Это камеры, нижняя часть которых погружена в воду, поплавки или установки с искусственным атоллом.
Такие волновые электростанции передают кинетическую энергию морских или океанических волн по кабелю на сушу, где она на специальных станциях преобразуется в электричество.
Этот вид используется мало – 1% от всего производства электроэнергии в мире. Системы тоже дорогие и для них нужен удобный выход к воде, который есть не у каждой страны.
5. Энергия приливов и отливов
Эту энергию берут от естественного подъёма и спада уровня воды. Электростанции ставят только вдоль берега, а перепад воды должен быть не меньше 5 метров. Для генерации электричества строят приливные станции, дамбы и турбины.
Приливы и отливы хорошо изучены, поэтому этот источник более предсказуем относительно других. Но освоение технологий было медленным и их доля в глобальном производстве мала. Кроме того, приливные циклы не всегда соответствуют норме потребления электричества.
6. Энергия температурного градиента (гидротермальная энергия)
Морская вода имеет неодинаковую температуру на поверхности и в глубине океана. Используя эту разницу, получают электроэнергию.
Первая установка, которая даёт электричество за счёт температуры океана была сделана ещё в 1930 году. Сейчас есть океанические электростанции закрытого, открытого и комбинированного типа в США и Японии.
7. Энергия жидкостной диффузии
Это новый вид альтернативного источника энергии. Осмотическая электростанция, установленная в устье реки, контролирует смешение солёной и пресной воды и извлекает энергию из энтропии жидкостей.
Выравнивание концентрации солей даёт избыточное давление, которое запускает вращение гидротурбины. Пока есть только одна такая энергетическая установка в Норвегии.
8. Геотермальная энергия
Геотермальные станции берут внутреннюю энергию Земли – горячую воду и пар. Их ставят в вулканических районах, где вода у поверхности или добраться до неё можно пробурив скважину (от 3 до 10 км.).
Извлекаемая вода отапливает здания напрямую или через теплообменный блок. Ещё её перерабатывают в электричество, когда горячий пар вращает турбину, соединённую с электрогенератором.
Недостатки: цена, угроза температуре Земли, выбросы углекислого газа и сероводорода.
Больше всего геотермальных станций в США, Филиппинах, Индонезии, Мексике и Исландии.
9. Биотопливо
Биоэнергетика получает электричество и тепло из топлива первого, второго и третьего поколений.
- Первое поколение – твёрдое, жидкое и газообразное биотопливо (газ от переработки отходов). Например, дрова, биодизель и метан.
- Второе поколение – топливо, полученное из биомассы (остатков растительного или животного материала, или специально выращенных культур).
- Третье поколение – биотопливо из водорослей.
Биотопливо первого поколения легко получить. Сельские жители ставят биогазовые установки, где биомасса бродит под нужной температурой.
Самый традиционный способ и древнейшее топливо – дрова. Сейчас для их производства сажают энергетические леса из быстрорастущих деревьев, тополя или эвкалипта.
Плюсы и минусы альтернативной энергии
Главная перспектива альтернативных источников – существования человечества даже в условиях жёсткого дефицита нефти, газа и угля.
Преимущества:
- Доступность – не нужно обладать нефтяными или газовыми месторождениями. Правда, это относится не ко всем видам. Страны без выхода к морю не смогут получать волновую энергию, а геотермальную можно преобразовывать только в вулканических районах.
- Экологичность – при образовании тепла и электричества нет вредных выбросов в окружающую среду.
- Экономия – полученная энергия имеет низкую себестоимость.
Недостатки и проблемы:
- Траты на этапе строительства и обслуживание – оборудование и расходные материалы дорогие. Из-за этого повышается итоговая цена электроэнергии, поэтому она не всегда оправдана экономически. Сейчас главная задача разработчиков снизить себестоимость установок.
- Зависимость от внешних факторов: невозможно контролировать силу ветра, уровень приливов, результат переработки солнечной энергии зависит от географии страны.
- Низкий КПД и маленькая мощность установок (кроме ГЭС). Вырабатываемая мощность не всегда соответствует уровню потребления.
- Влияние на климат. Например, спрос на биотопливо привёл к сокращению посевных площадей для продовольственных культур, а плотины для ГЭС изменили характер рыбных хозяйств.
Возобновляемая энергия в мире
Главный потребитель возобновляемых источников энергии – Евросоюз. В некоторых странах альтернативная энергетика вырабатывает почти 40% от всей электроэнергии. Там уже прижились разные меры поддержки: скидочные тарифы на подключение и возврат денег за покупку оборудования. Не отстают страны Востока и США.
Германия
40% электроэнергии в Германии дают возобновляемые источники. Она лидер по числу ветровых установок, которые генерируют 20,4 % электричества. Оставшаяся доля приходится на гидроэнергетику, биоэнергетику и солнечную энергетику. Немецкое правительство поставило план: вырабатывать 80% энергии за счёт альтернативных источников к 2050 году, но закрывать атомные электростанции пока не хочет.
Исландия
У Исландии очень много горячей воды, потому что она расположилась в зоне вулканической активности. Страна обеспечивает 85% домов отоплением из геотермальных источников и покрывает ими 65% потребностей населения в электроэнергии. Мощность источников настолько велика, что они хотят наладить экспорт энергии в Великобританию.
Швеция
После нефтяного кризиса 1973 года страна стала искать другие источники энергии. Началось всё с ГЭС и АЭС. Из-за атомных станций шведов часто критиковали Greenpeace, но с конца 80-х доля энергии от АЭС не растёт.
Начиная с 90-х Швеция строит оффшорные ветропарки в море. На выбросы предприятиями углерода в атмосферу введён дополнительный налог, а для производителей ветровой, солнечной и биоэнергии есть льготы.
Ещё Швеция активно использует энергию от переработки мусора и даже планирует его закупать у соседних стран, чтобы отказаться от нефти. Некоторые города получают тепло от мусоросжигательных заводов.
Китай
В Китае самая мощная ГЭС в мире – «Три ущелья». По состоянию на 2018 год – это крупнейшее по массе сооружение. Её сплошная бетонная плотина весит 65,5 млн тонн. За 2014 станция произвела рекордные для мира 98,8 млрд кВт⋅ч.
Крупнейшие ветровые ресурсы тоже здесь (три четверти из них поставлены в море). К 2020 году страна планирует выработать при их помощи 210 ГВт.
Ещё тут 2 700 геотермальных источников и делают 63% устройств для преобразования солнечной энергии. Китай занимает третье место в производстве биотоплива на основе этанола.
Альтернативная энергия в России
Разное географическое положение регионов и специфика климатических поясов в России не позволяют развивать эту отрасль равномерно. Нет инвестиций и есть пробелы в законе.
Виды возобновляемой энергии в России
Солнечная энергия
Используется и в промышленных масштабах, и у местного населения как резервный или основной источник тепла и электричества. Мощность всех солнечных установок – 400 МВт, из них самые крупные в Самарской, Астраханской, Оренбургской областях и Крыму. Самая мощная СЭС – «Владиславовка» (Крым). Ещё разрабатываются проекты для Сибири и Дальнего Востока.
Ветровая энергетика
Ветровая возобновляемая энергия в России представлена чуть хуже, чем солнечная, хотя и здесь есть промышленные установки. Общая мощность ветровых генераторов в нашей стране – 183,9 МВт (0,08 % от всей энергосистемы). Больше всего установок – в Крыму, а мощнейшая находится в Адыгее – «Адыгейская ВЭС».
Гидроэнергетика
Это самый популярный вариант альтернативного источника энергии в России. Около 200 речных ГЭС вырабатывают до 20% от всей энергии в стране. В заливе Кислая губа в Мурманской области с 1968 года есть приливная электростанция – «Кислогубская ПЭС». Самая крупная ГЭС стоит на реке Енисей – «Саяно-Шушенская».
Геотермальная энергетика
За счёт обилия вулканов этот вид энергетики распространён на Камчатке. Там 40% потребляемой энергии генерируется на геотермальных источниках. По данным учёных, потенциал Камчатки оценивается в 5000 МВт, а вырабатывается только 80 МВт энергии в год. Ещё геотермальные станции есть на Курилах, Ставропольском и Краснодарском крае.
Биотопливо
Наша страна входит в тройку экспортёров пеллет на европейском рынке. В России есть заводы, создающие из остатков древесины пеллеты и брикеты, которыми топят котлы и печки.
Сельскохозяйственные отходы преобразуют в жидкое топливо и биогаз для дизельных двигателей. А вот свалочный газ не используется вообще, его просто выбрасывают в атмосферу, нанося ущерб окружающей среде.
Компании, которые занимаются возобновляемыми источниками энергии
Рост инвестиций в возобновляемую энергетику и поддержка правительства помогает многим компаниям успешно вести бизнес.
First Solar Inc.
Эта американская компания была образована в 1990 году и стала известной благодаря производству солнечных батарей. Сейчас это крупнейшая фирма, которая продаёт солнечные модули, поставляет оборудование и отвечает за технический сервис.
Vestas Wind Systems A/S
Старейший производитель ветрогенераторов из Дании. Компания основана в 1898 году и на сегодняшний день ей удалось установить более 60 тысяч ветровых турбин в 63 странах. Vestas продаёт отдельные генераторы, комплексные станции и обслуживает устройства.
Atlantica Yield PLC
Эта компания с офисом в Лондоне владеет классическими линиями электропередач, солнечными и ветровыми станциями в Северной Америке, Испании, Алжире, Южной Америке и Южной Африке.
ABB Ltd. Asea Brown Boveri
Шведско-швейцарская компания, известная автомобильными двигателями, генераторами и робототехникой. С 1999 года бренд занимается преобразованием солнечной и ветровой энергии. В 2013 году компания стала мировым лидером в области оборудования фотоэлектрической энергии.
Читайте: Персональный мир и полная автоматизация. Что такое четвёртая промышленная революция?
invlab.ru
Альтернативные источники электроэнергии
Это ветряные, приливные, геотермальные и солнечные электростанции. Они экологически безвредны, но их недостаток в том, что электроэнергии они производят сравнительно мало.
Ветряные электростанции.
Принцип действия ветряных электростанций прост: ветер крутит лопасти ветряка, приводя в движение вал электрогенератора. Производство ветряков очень дешево, но их мощность мала, и их работа зависит от погоды. К тому же они очень шумны, поэтому крупные установки даже приходится на ночь отключать. Помимо этого, ветряные электростанции создают помехи для воздушного сообщения, и даже для радиоволн. Применение ветряков вызывает локальное ослабление силы воздушных потоков, мешающее проветриванию промышленных районов и даже влияющее на климат. Наконец, для их использования необходимы огромные площади, много больше, чем для других типов энергоустановок. В Германии чрезмерное использование энергии ветра привело к ослаблению ветров, которые раньше выдували смог и вредные отходы, выделяемые в окружающую среду фабриками и заводами, с территории городов. Теперь экология этих населённых пунктов заметно ухудшилась.
Приливные электростанции.
Для выработки электроэнергии электростанции такого типа используют энергию прилива. Недостаток приливных электростанции в том, что они строятся только на берегу морей и океанов, к тому же они развивают не очень большую мощность, да и приливы бывают всего лишь два раза в сутки. И даже они экологически не безопасны. Они нарушают нормальный обмен соленой и пресной воды и тем самым – условия жизни морской флоры и фауны. Влияют они и на климат, поскольку меняют энергетический потенциал морских вод, их скорость и территорию перемещения. Морские теплостанции, построенные на перепаде температур морской воды, способствуют выделению большого количества углекислоты, нагреву и снижению давления глубинных вод и остыванию поверхностных. А процессы эти не могут не сказаться на климате, флоре и фауне региона. Оказывается, что, если приливных электростанций построить много, они могут существенно замедлить вращение Земли вокруг свей оси. Вред от такого вмешательства в природу может быть совершенно непредсказуемым и непоправимым.
Геотермальные электростанции.
Преобразуют внутреннее тепло Земли (энергию горячих пароводяных источников) в электричество. Первая геотермальная электростанция (Паужетская) мощностью 5 МВт пущена в 1966 на Камчатке; к 1980 её мощность доведена до 11 МВт. Геотермальные электростанции имеются в США, Новой Зеландии, Италии, Исландии, Японии. К недостаткам геотермальных электроустановок относится возможность локального оседания грунтов и пробуждения сейсмической активности. А выходящие из-под земли газы создают в окрестностях немалый шум и могут, к тому же, содержать отравляющие вещества. Кроме того, геотермальную электростанцию построить можно не везде, потому что для ее постройки необходимы определенные геологические условия.
Солнечные электростанции.
Солнечные электростанции используют энергию Солнца для превращения ее в электрическую. Они состоят из множества солнечных элементов, какие мы можем иногда видеть в калькуляторах. Они не загрязняют окружающую среду вредными веществами, но их мощность мала, так как они превращают в электричество лишь 10-20% энергии солнечных лучей, попадающих на них, и эффективность их работы зависит от погоды. Но главный недостаток солнечных электростанций – материалоемкость. Возведение, например, установки с системой зеркал и парогенератором требует в десятки раз больше стали и цемента, чем строительство ТЭС. А ведь производство этих материалов для окружающей среды тоже бесследно не проходит. Тот же недостаток присущ проектам околоземных солнечных электростанций, предназначенных для передачи энергии на Землю мощными микроволновыми пучками. Строительство подобной системы потребовало бы запуска сотен космических кораблей огромной грузоподъемности, и каждый старт с последующим спуском загрязняли бы земную атмосферу продуктами сгорания ракетного топлива. Кроме того, преобразование микроволновой энергии в потребительскую, сопровождаемое большим выделением тепла, чрезмерно нагревало бы атмосферу со всеми вытекающими отсюда последствиями.
Нет сомнений, что все варианты альтернативной энергетики имеют свои достоинства. Но лишь всестороннее изучение каждого нового проекта позволит избежать при попытке его реализации глубинных изменений нашей биосферы.
studfile.net
Использование альтернативных источников энергии — АСГАРД-Сервис
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 2017 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.
asgard-service.com
Конспект урока по географии на тему » Электроэнергетика, нетрадиционные источники энергии.» 10 класс
Дата № урока 34 Класс 10 Предмет география
Тема урока: Электроэнергетика, нетрадиционные источники энергии.
ЦЕЛИ: сформировать представление об электроэнергии мира; странах с высоким количеством электроэнергии на душу населения и низким, о странах с различной структурой энергетического баланса.
Требования к уровню подготовки:
— знать/понимать
— уметь
— обосновывать
— рассчитывать
— понимать
— объяснять
— раскрывать
— осуществлять поиск информации
— подготавливать устное выступление
— применять знания
— использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни
ТИП:
ОБОРУДОВАНИЕ:
ХОД УРОКА:
ОРГМОМЕНТ (ПРИВЕТСТВИЕ, ОТМЕТКА ОТСУТСТВУЮЩИХ, ПРОВЕРКА САМОЧУВСТВИЯ И ГОТОВНОСТИ К УРОКУ)
АКТУАЛИЗАЦИЯ ОПОРНЫХ ЗНАНИЙ – ПРОВЕРКА Д/З
3. МОТИВАЦИЯ – Электроэнергетика входит в состав топливно-энергетического комплекса. Показатель производства электроэнергии из расчета на душу населения относится к числу наиболее важных показателей, характеризующих ту или иную страну, так как он в наибольшей мере отражает степень электрификации ее экономики. Структура производства электроэнергии так же изменяется.
— Какие виды электростанций вы знаете? (ТЭС, ГЭС, АЭС, нетрадиционные источники энергии.
4. ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА
Неоспорима роль энергии в поддержании и дальнейшем развитии цивилизации. В современном обществе трудно найти хотя бы одну область человеческой деятельности, которая не требовала бы прямо или косвенно больше энергии, чем ее могут дать мускулы человека.
Потребление энергии – важный показатель жизненного уровня. В те времена, когда человек добывал пищу, собирая лесные плоды и охотясь на животных, ему требовалось в сутки около 8 МДж энергии,
– после овладения огнем эта величина возросла до 16 МДж,
– в примитивном сельскохозяйственном обществе – 50 МДж,
– в более развитом обществе человеку требуется в сутки 100 МДж.
ТЭС — положительным по сравнению с другими типами электростанций является относительно свободное размещение, связанное с широким распространением и разнообразием топливных ресурсов; способность вырабатывать электроэнергию без сезонных колебаний.
ГЭС — они производят наиболее дешевую электроэнергию. Современные ГЭС позволяют производить более 10 млн. кВт энергии в год, что вдвое превышает показатели действующих в настоящее время ТЭС и, пока, АЭС.
АЭС — при нормальных условиях функционирования они абсолютно не загрязняют окружающую среду, не требуют привязки к источнику сырья и соответственно могут быть размещены практически везде, новые энергоблоки имеют мощность практически равную мощности средней ГЭС.
Учитель: Практически каждая страна располагает каким-либо видом альтернативной энергии и в ближайшей перспективе может внести существенный вклад в топливно-энергетический баланс мира.
В странах Севера производство электроэнергии на душу населения от 10 000 до 20 000 кВт/ч, лидирует Норвегия – более 20 000. В странах Юга – не превышает 5 000, а в многих африканских странах производство электроэнергии на душу населения менее 100 кВт/ч.
ГЭС Примерно 20% мирового производства электроэнергии обеспечивают гидроэлектростанции. По общим размерам выработки электроэнергии на ГЭС выделяются Канада, США, Бразилия, Россия, Китай. Но более ярко ориентация на гидроэнергетику выражена в тех странах, где доля ГЭС особенно высока:
Швейцария и Новая Зеландия – более 90%;
Норвегия – 99,5% (около 200 ГЭС размещены под землей. Это объясняется экономическими и инженерными соображениями).
Среди развивающихся стран таких примеров можно привести значительно больше:
Бразилия – 93%, а также Танзания, Непал, Шри-Ланка, Киргизия, Таджикистан – страны, где горные реки, богатые гидроресурсами.
Экономически гидропотенциал планеты Земля оценивается в 15 трлн кВт/ч.
Среди крупнейших электростанций мира в первую десятку входят гидроэлектростанции:
Итайпу – мощностью 12.6 млн кВт/ч – Бразилия-Парагвай,
Гранд-Кули – 10,8 – США,
Гурии – 10,3 – Венесуэла,
Саяно-Шушенская – 6,4 – Россия,
Красноярская – 6,0 – Россия.
В Китае в верхнем течении реки Янцзы начато сооружение гигантского гидроузла Санься («Три ущелья») с гидростанцией мощностью в 18 млн кВт/ч. В 2008 году были сданы в эксплуатацию 5 энергоблоков. Всего 26 энергоблоков. Гидроузел в прошлом году, помимо выработки электроэнергии, сыграл важную роль в борьбе с наводнениями, при обеспечении навигации на Янцзы и охране экологии.
В России с 1964 года строится крупнейший гидроузел на реке Зея. Выработка за I полугодие 2009 2 746,0 млн кВт*ч.
ТЭС В структуре выработки электроэнергии – как в мире, так и в большинстве отдельных стран – преобладают тепловые электростанции, работающие на угле, мазуте, природном газе. В мировом производстве электроэнергии их доля составляет 62%. По размерам выработки электроэнергии на ТЭС лидируют США, Китай, Россия, Япония, ФРГ. Но по доле ТЭС в общей выработке электроэнергии выделяются другие страны. Наиболее ярко ориентация на ТЭС в «угольных» странах – Польша, ЮАР;
«нефтяных» — Саудовская Аравия, Кувейт, ОАЭ, Алжир.
Крупнейшие в мире – Сургутская – мощностью 4,8 млн кВт/ч,
– Рифтинская – 3,8 млн кВт/ч, обе в России.
АЭСТретье место принадлежит атомным электростанциям, которые обеспечивают 17% мировой выработки электроэнергии. В последние 20 лет производство электроэнергии на АЭС выросло более, чем в 10 раз. Особенно выделяются развитые страны. Это объясняется более низкими потребностями АЭС в сырье, чем ТЭС. Однако темпы роста в конце 90-х гг. резко замедлились, сказывалось падение цен на нефть и психологическое впечатление от последствий на Чернобыльской АЭС в России. Тем не менее, в 32 странах мира действуют АЭС.
Больше всего доля АЭС в общем производстве электроэнергии во Франции, Японии, США, ФРГ, Великобритании, России. А по доле в выработке энергии на АЭС выделяются Литва, Бельгия, Франция.
Крупнейший атомно-энергетический комплекс – «Фукусима» в Японии, насчитывает 10 энергоблоков.
К числу главных производителей уранового концентрата относятся Канада, США, Австралия, Намибия, Россия.
Распределение мощностей АЭС по регионам и странам мира.
(35% — Западная Европа, 27% — США, 17% — АТР, 14% — Восточная Европа, 4% — Канада, 3% — прочие государства.)
Выделяют еще альтернативные источники энергии.
Альтернативная электроэнергетика — это электроэнергия, использующая альтернативные источники энергии:солнечную, ветровую, приливную, геотермальную.
1. Геотермальные электростанции: в странах – Центральной Америки, Филиппинах, Исландии, России, Японии, США.
2. Приливные электростанции: в странах – Франции, Канаде, России, Индии, Китае.
3. Ветроэнергетические установки: — Западная Европа, США, Индия, Китай.
4. Солнечные электростанции: — есть в 30 странах мира.
Электроэнергия передается по системе международных ЛЭП. В большинстве стран существует единая энергосистема, хотя в США, Канаде, Бразилии их нет.
ФИЗМИНУТКА
Электростанции на альтернативных источниках энергии:
более низкая стоимость электроэнергии и тепла, получаемая от нетрадиционных источников энергии, чем от всех других источников;
возможность практически во всех странах иметь локальные электростанции, делающие их независимыми от общей энергосистемы;
доступность и технически реализуемая плотность, мощность для полезного использования;
возобновляемость нетрадиционных источников энергии;
экономия или замена традиционных энергоресурсов и энергоносителей;
замена эксплуатируемых энергоносителей для перехода к экологически более чистым видам энергии;
повышение надежности существующих энергосистем.
На нетрадиционные (альтернативные) источники энергии приходится всего около 1% мировой выработки электроэнергии. Речь идет прежде всего о геотермальных электростанциях (ГеоТЭС), которые вырабатывают немалую часть электроэнергии в странах Центральной Америки, на Филиппинах, в Исландии. Исландия также являет собой пример страны, где термальные воды широко используются для обогрева, отопления.
Приливные электростанции (ПЭС) пока имеются лишь в нескольких странах – Франции, Великобритании, Канаде, России, Индии, Китае.
Солнечные электростанции (СЭС) работают более чем в 30 странах.
В последнее время многие страны расширяют использование ветроэнергетических установок (ВЭУ). Больше всего их в странах Западной Европы (Дания, ФРГ, Великобритания, Нидерланды), в США (Калифорния), в Индии, Китае.
В Дании работает более 4 тыс. ветроэнергетических установок, которые обеспечивают 4-5% общего производства электроэнергии. Предполагают, что к 2030 году эта доля возрастет до 25-30%, что позволит вдвое сократить выбросы углерода в атмосферу.
Перспективы использования альтернативных источников энергии во многом связаны с их экологической «чистотой».
Альтернативную энергию повсеместно можно будет использовать только тогда, когда традиционного топлива станет настолько мало, что его цена станет баснословно высокой; или когда экологический кризис поставит человечество на грань самоуничтожения. Уже сейчас можно существенно преуменьшить вероятность парникового эффекта и ликвидировать все экологически неблагоприятные районы за счёт использования чистой альтернативной энергии. Однако этого до сих пор не произошло из-за низкой рентабельности такого строительства. Никто не хочет вкладывать свои деньги в то, что сможет окупиться только через несколько столетий. Ведь подготовительные работы для использования любого альтернативного источника энергии стоят очень дорого, кроме того, они не всегда безопасны как для людей, так и для окружающей среды. Поэтому моментального введения в эксплуатацию «правильного» источника электричества ожидать в ближайшее время не стоит.
5.ЗАКРЕПЛЕНИЕ
— Назовите страну лидера добычи нефти (Саудовская Аравия)
— Назовите страну лидера добычи газа (Россия)
— Назовите страну лидера добычи угля (Китай)
— Назовите страну лидера по выработки электроэнергии в Африке (ЮАР)
— Назовите страны лидера по выработке атомной энергии (США, Франция, Япония, Германия, Россия, Великобритания).
Проверка усвоения знаний.
Ученики выполняют тест
1. Укажите лидера по выработке электроэнергии в Африке.
2. Выделите страну, лидирующую по выработке электроэнергии на душу населения:
Мавритания, Ливия, Мали, Чад, Нигер.
3. Отметьте страну, структура электроэнергетики которой отличается от других стран:
Южная Корея, Литва, Бельгия, Италия, Франция.
4. Составьте пару:
ГЭС а) ЮАР, Германия, Австралия, США, Китай
ТЭС б) Франция, Япония, Швеция, Бельгия, Южная Корея
АЭС в) Канада, Норвегия, Новая Зеландия, Бразилия, Танзания, Непал, Шри-Ланка
5. Установите соответствие:
1. Бразилия а) Занимает 4 место по производству электроэнергии, доля ТЭС – 62%
2. Франция б) Занимает 10 место по производству электроэнергии, доля ГЭС – 93%
3. Россия в) Занимает 8 место по производству электроэнергии, доля АЭС – 77%
Ответы:
1. ЮАР 2. Ливия 3. Италия – ТЭС 4. ГЭС в) ТЭС а) АЭС б) 5. 1б 2в 3а
6.ИТОГИ УРОКА
ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ
infourok.ru
Альтернативные источники энергии: приливная энергетика и ее секреты
Приливы есть результат воздействия силы тяготения, изменяющейся дважды за сутки благодаря то приближению, то удалению от земной поверхности Солнца и Луны. ПЭС – приливные электростанции – особые станции, использующие для выработки электричества энергию приливов, т.е. кинетическую энергию, образующуюся за счет вращения планеты.
Greenpeace полагает, что совокупных ресурсов приливной энергетики достаточно для пятикратного покрытия потребностей современного общества в электроэнергии.
За и против
Преимущества ПЭС:
- отсутствие опасных выбросов;
- минимальное изменение существующего прибрежного ландшафта;
- возобновляемость используемых ресурсов;
- точность прогнозирования объема вырабатываемой электроэнергии;
- длительный – свыше 100 лет – срок службы;
- риск подтопления прилегающих земель полностью исключен;
- низкая себестоимость электроэнергии.
Развитию приливной энергетики мешают следующие факторы:
- дороговизна строительства ПЭС;
- слишком большой срок окупаемости, обусловленный низкой производительностью станций;
- потребность в большой прибрежной зоне, которую при благоприятных климатических условиях целесообразнее использовать для создания рекреационной зоны, для привлечения туристов, что объясняет расположение большинства ПЭС в северных широтах;
- недоказанное предположение о том, что работа подобного оборудования мешает вращению планеты, что может привести к непредсказуемым последствиям;
- цикличность выработки электроэнергии, что делает невозможным использование ПЭС как единственного источника электричества. Для достойного обеспечения потребителей энергией требуется поддержка более мощных агрегатов, способных питать сети круглосуточно (ТЭЦ, ГЭС, АЭС).
Принцип работы
Математически доказано, что в месте возведения ПЭС разница между уровнем воды в периоды прилива и отлива должна быть не менее 4 м. В отдельных акваториях перепад составляет 18 м. Чем значительнее разница высот стояния вод, тем мощнее электростанция.
Подобные условия можно отыскать на морском побережье с характерным рельефом берега, который должен образовывать огромный ограниченный сушей «бассейн». Таким требованиям отвечают морские заливы, а также устья рек.
Плотина
Интересующая часть акватории отсекается от моря плотиной, в ниши которой вмонтированы гидротурбины с генераторами. Оборудование обличено в обтекаемую капсулу. Получившиеся устройства выполняют двойную роль: при прохождении водных потоков они вырабатывают электроэнергию, но способны переключиться и стать насосами для перекачки воды в водохранилище с целью использования созданных запасов во время отсутствия приливов и отливов. Электричество вырабатывается и во время прилива, и во время отлива.
ПЭС работает циклично:
- простой, длительность которого составляет 1-2 часа, – время начала прилива и его окончания;
- работа в течение 4-5 часов в период приливов и отливов.
За сутки циклы повторяются четырёхкратно.
В период прилива вода наполняет бассейн ПЭС. Во время прохождения водяных потоков сквозь ниши в плотине благодаря создаваемому давлению начинается вращение лопастей внутри капсульных агрегатов. В результате работы турбин и вырабатывается электричество. При отливе вода уходит из бассейна, минуя плотину, вновь вращая лопасти.
Когда уровень вод в бассейне и открытой акватории выравнивается, впускные клапаны закрываются. Когда уровень вод достигает минимума они автоматически открываются.
На уровень мощности ПЭС влияют:
- сила и характер приливов;
- численность и объем бассейнов;
- количество смонтированных генераторов и турбин.
Приливная «мельница»
Более дешевыми и перспективными считаются проекты, для реализации которых строительство плотины не требуется. При такой схеме электрогенераторы заменяют на гигантские лопасти длиной 10-20 м. Конструктивно они напоминают ветряные электростанции, чьи лопасти опустили в воду.
Действующие проекты
Пионерами в данной области стали англичане. Первую приливную электростанцию соорудили рядом с Ливерпулем еще в 1913 г.
В южной Корее ПЭС запустили в 2011 г. Ее мощности в 254 МВт достаточно, чтобы обеспечить электричеством полумиллионный город, что позволит экономить 860 000 баррелей нефти ежегодно. В дальнейшем корейцы планируют построить ПЭС на 812 МВт.
В России функционирует только одна ПЭС – Кислогубская. Ее построили на Баренцевом море как экспериментальную станцию еще в 1968 г. Среднегодовая мощность станции – 1,2 млн КВт/ч. В Мурманской области – на Кольской губе – планируют возвести еще одну приливную электростанцию.
ПЭС функционируют на территории многих стран: в Великобритании, Франции, Индии, Норвегии, Канаде и некоторых других.
‘; blockSettingArray[0][«setting_type»] = 6; blockSettingArray[0][«elementPlace»] = 2; blockSettingArray[1] = []; blockSettingArray[1][«minSymbols»] = 0; blockSettingArray[1][«minHeaders»] = 0; blockSettingArray[1][«text»] = ‘
‘; blockSettingArray[1][«setting_type»] = 6; blockSettingArray[1][«elementPlace»] = 0; blockSettingArray[3] = []; blockSettingArray[3][«minSymbols»] = 1000; blockSettingArray[3][«minHeaders»] = 0; blockSettingArray[3][«text»] = ‘
ekoenergia.ru
Виды альтернативной энергии (кратко)
ВСТУПЛЕНИЕ
Традиционные виды альтернативной энергии — это энергия Солнца и ветра, энергия морских волн, приливов и отливов. Есть проекты преобразования в электроэнергию газа, выделяющегося на мусорных свалках, а также из навоза на звероводческих фермах. Основным видом “бесплатной” неиссякаемой энергии по справедливости считается Солнце. В Солнце сосредоточено 99, 886% всей массы солнечной системы. Солнце ежесекундно излучает энергию в тысячи миллиардов раз большую, чем при ядерном взрыве 1 кг U235 .
СОЛНЦЕ
Солнце — неисчерпаемый источник энергии — ежесекундно дает Земле 80 триллионов киловатт, то есть в несколько тысяч раз больше, чем все электростанции мира. Нужно только уметь пользоваться им. Например, Тибет — самая близкая к Солнцу часть нашей планеты — по праву считает солнечную энергию своим богатством. На сегодня в Тибетском автономном районе Китая построено уже более пятидесяти тысяч гелиопечей. Солнечной энергией отапливаются жилые помещения площадью 150 тысяч квадратных метров, созданы гелиотеплицы общей площадью миллион квадратных метров.
ВЕТЕР
На первый взгляд ветер кажется одним из самых доступных и возобновляемых источников энергии. В отличие от Солнца он может “работать” зимой и летом, днем и ночью, на севере и на юге. Но ветер — это очень рассеянный энергоресурс. Природа не создала “месторождения” ветров и не пустила их, подобно рекам, по руслам. Ветровая энергия практически всегда “размазана” по огромным территориям. Основные параметры ветра — скорость и направление — меняются подчас очень быстро и непредсказуемо, что делает его менее “надежным”, чем Солнце. Таким образом, встают две проблемы, которые необходимо решить для полноценного использования энергии ветра. Во-первых, это возможность “ловить” кинетическую энергию ветра с максимальной площади. Во-вторых, еще важнее добиться равномерности, постоянства ветрового потока. Вторая проблема пока решается с трудом. Существуют интересные разработки по созданию принципиально новых механизмов для преобразования энергии ветра в электрическую. Одна из таких установок (патент РФ № 1783144) порождает искусственный сверхураган внутри себя при скорости ветра в 5 м/с!
Ветровые двигатели не загрязняют окружающую среду, но они очень громоздкие и шумные. Чтобы производить с их помощью много электроэнергии, необходимы огромные пространства земли. Лучше всего они работают там, где дуют сильные ветры. И тем не менее всего одна электростанция, работающая на ископаемом топливе, может заменить по количеству полученной энергии тысячи ветряных турбин.
МОРЕ
В последнее время в некоторых странах снова обратили внимание на те проекты, которые были отвергнуты ранее как малоперспективные. Так, в частности, в 1982 г. британское правительство отменило государственное финансирование тех электростанций, которые используют энергию моря: часть таких исследований прекратилась, часть продолжалась при явно недостаточных ассигнованиях от Европейской комиссии и некоторых промышленных фирм и компаний. Причиной отказа в государственной поддержке называлась недостаточная эффективность способов получения “морского” электричества по сравнению с другими его источниками, в частности — атомными.
В мае 1988 г. в этой технической политике произошел переворот. Министерство торговли и промышленности Великобритании прислушалось к мнению своего главного советника по энергетике Т. Торпа, который сообщил, что три из шести имеющихся в стране экспериментальных установок усовершенствованы и ныне стоимость 1 КВт/ч на них составляет менее 6 пенсов, а это ниже минимального уровня конкурентоспособности на открытом рынке. Цена “морской” электроэнергии с 1987 г. снизилась вдесятеро.
Волны. Наиболее совершенен проект “Кивающая утка”, предложенный конструктором С. Солтером. Поплавки, покачиваемые волнами, дают энергию стоимостью всего 2,6 пенса за 1 КВт\ч, что лишь незначительно выше стоимости электроэнергии, которая вырабатывается новейшими электростанциями, сжигающими газ (в Британии это — 2,5 пенса), и заметно ниже, чем дают АЭС (около 4,5 пенса за 1 КВт\ч).
Следует заметить, что использование источников альтернативных, возобновляемых видов энергии может достаточно эффективно снизить процент выбросов в атмосферу вредных веществ, то есть в какой-то степени решить одну из важных экологических проблем. Энергия моря может с полным основанием быть причисленной к таким источникам.
Приливы. Первая большая электростанция, работающая на энергии приливов, была построена в 1968г. в устье реки Ранс (Франция). Электростанция работает следующим образом. Когда начинается отлив, заслонки в дамбе закрывают, поддерживая высокий уровень воды за плотиной. При разнице уровней в 3 м. заслонки открывают, и вода устремляется в море, вращая лопатки 24-х больших турбин, а вместе с ними и роторы электрогенераторов. Когда опять начинается прилив, вода через открытые заслонки проходит за плотину, и цикл повторяется
(Реферат по экологии Козореза Михаила)
subscribe.ru
10 альтернативных источников энергии, о которых вы ничего не знали
Для решения проблемы ограниченности ископаемых видов топлива исследователи во всем мире работают над созданием и внедрением в эксплуатацию альтернативных источников энергии. И речь идет не только о всем известных ветряках и солнечных батареях. На смену газу и нефти может прийти энергия от водорослей, вулканов и человеческих шагов. Recycle выбрал десять самых интересных и экологически чистых энерго-источников будущего.
Джоули из турникетов
Тысячи людей каждый день проходят через турникеты при входе на железнодорожные станции. Сразу в нескольких исследовательских центрах мира появилась идея использовать поток людей в качестве инновационного генератора энергии. Японская компания East Japan Railway Company решила оснастить каждый турникет на железнодорожных станциях генераторами. Установка работает на вокзале в токийском районе Сибуя: в пол под турникетами встроены пьезоэлементы, которые производят электричество от давления и вибрации, которую они получают, когда люди наступают на них.
Другая технология «энерго-турникетов» уже используется в Китае и в Нидерландах. В этих странах инженеры решили использовать не эффект нажатия на пьезоэлементы, а эффект толкания ручек турникета или дверей-турникетов. Концепция голландской компании Boon Edam предполагает замену стандартных дверец при входе в торговые центры (которые обычно работают по системе фотоэлемента и сами начинают крутиться) на двери, которые посетитель должен толкать и таким образом производить электроэнергию.
В голландском центре Natuurcafe La Port такие двери-генераторы уже появились. Каждая из них производит около 4600 киловатт-час энергии в год, что на первый взгляд может показаться незначительным, но служит неплохим примером альтернативной технологии по выработке электричества.
Водоросли отапливают дома
Водоросли стали рассматриваться в качестве альтернативного источника энергии относительно недавно, но технология, по мнению экспертов, очень перспективна. Достаточно сказать, что с 1 гектара площади водной поверхности, занятой водорослями, в год можно получать 150 тысяч кубометров биогаза. Это приблизительно равно объёму газа, который выдает небольшая скважина, и достаточно для жизнедеятельности небольшого поселка.
Зеленые водоросли просты в содержании, быстро растут и представлены множеством видов, использующих энергию солнечного света для осуществления фотосинтеза. Всю биомассу, будь то сахара или жиры, можно превратить в биотопливо, чаще всего в биоэтанол и биодизельное топливо. Водоросли — идеальное эко-топливо, потому что растут в водной среде и не требуют земельных ресурсов, обладают высокой продуктивностью и не наносят ущерба окружающей среде.
По оценкам экономистов, к 2018 году глобальный оборот от переработки биомассы морских микроводорослей может составить около 100 млрд долларов. Уже существуют реализованные проекты на «водорослевом» топливе — например, 15-квартирный дом в немецком Гамбурге. Фасады дома покрыты 129 аквариумами с водорослями, служащими единственным источником энергии для отопления и кондиционирования здания, получившего название Bio Intelligent Quotient (BIQ) House.
«Лежачие полицейские» освещают улицы
Концепцию выработки электроэнергии при помощи так называемых «лежачих полицейских» начали реализовывать сначала в Великобритании, затем в Бахрейне, а скоро технология дойдет и до России. Все началось с того, что британский изобретатель Питер Хьюс создал «Генерирующую дорожную рампу» (Electro-Kinetic Road Ramp) для автомобильных дорог. Рампа представляет собой две металлические пластины, немного поднимающиеся над дорогой. Под пластинами заложен электрический генератор, который вырабатывает ток всякий раз, когда автомобиль проезжает через рампу.
В зависимости от веса машины рампа может вырабатывать от 5 до 50 киловатт в течение времени, пока автомобиль проезжает рампу. Такие рампы в качестве аккумуляторов способны питать электричеством светофоры и подсвечиваемые дорожные знаки. В Великобритании технология работает уже в нескольких городах. Способ начал распространяться и на другие страны — например, на маленький Бахрейн.
Самое удивительное, что нечто подобное можно будет увидеть и в России. Студент из Тюмени Альберт Бранд предложил такое же решение по уличному освещению на форуме «ВУЗПромЭкспо». По подсчетам разработчика, в день по «лежачим полицейским» в его городе проезжает от 1000 до 1500 машин. За один «наезд» автомобиля по оборудованному электрогенеретором «лежачему полицейскому» будет вырабатываться около 20 ватт электроэнергии, не наносящей вред окружающей среде.
Больше, чем просто футбол
Разработанный группой выпускников Гарварда, основателей компании Uncharted Play, мяч Soccket может за полчаса игры в футбол сгенерировать электроэнергию, которой будет достаточно, чтобы несколько часов подпитывать LED-лампу. Soccket называют экологически чистой альтернативой небезопасным источникам энергии, которые нередко используются жителями малоразвитых стран.
Принцип аккумулирования энергии мячом Soccket довольно прост: кинетическая энергия, образуемая от удара по мячу, передается крошечному механизму, похожему на маятник, который приводит в движение генератор. Генератор производит электроэнергию, которая накапливается в аккумуляторе. Сохраненная энергия может быть использована для питания любого небольшого электроприбора — например, настольной лампы со светодиодом.
Выходная мощность Soccket составляет шесть ватт. Генерирующий энергию мяч уже завоевал признание мирового сообщества: получил множество наград, был высоко оценен организацией Clinton Global Initiative, а также получил хвалебные отзывы на известной конференции TED.
Скрытая энергия вулканов
Одна из главных разработок в освоении вулканической энергии принадлежит американским исследователям из компаний-инициаторов AltaRock Energy и Davenport Newberry Holdings. «Испытуемым» стал спящий вулкан в штате Орегон. Соленая вода закачивается глубоко в горные породы, температура которых благодаря распаду имеющихся в коре планеты радиоактивных элементов и самой горячей мантии Земли очень высока. При нагреве вода превращается в пар, который подается в турбину, вырабатывающую электроэнергию.
На данный момент существуют лишь две небольшие действующие электростанции подобного типа – во Франции и в Германии. Если американская технология заработает, то, по оценке Геологической службы США, геотермальная энергия потенциально способна обеспечить 50% необходимого стране электричества (сегодня ее вклад составляет лишь 0,3%).
Другой способ использования вулканов для получения энергии предложили в 2009 году исландские исследователи. Рядом с вулканическими недрами они обнаружили подземный резервуар воды с аномально высокой температурой. Супер-горячая вода находится где-то на границе между жидкостью и газом и существует только при определенных температуре и давлении.
Ученые могли генерировать нечто подобное в лаборатории, но оказалось, что такая вода встречается и в природе — в недрах земли. Считается, что из воды «критической температуры» можно извлечь в десять раз больше энергии, чем из воды, доведенной до кипения классическим образом.
Энергия из тепла человека
Принцип термоэлектрических генераторов, работающих на разнице температур, известен давно. Но лишь несколько лет назад технологии стали позволять использовать в качестве источника энергии тепло человеческого тела. Группа исследователей из Корейского ведущего научно-технического института (KAIST) разработала генератор, встроенный в гибкую стеклянную пластинку.
Такой гаджет позволит фитнес-браслетам подзаряжаться от тепла человеческой руки — например, в процессе бега, когда тело сильно нагревается и контрастирует с температурой окружающей среды. Корейский генератор размером 10 на 10 сантиметров может производить около 40 милливат энергии при температуре кожи в 31 градус Цельсия.
Похожую технологию взяла за основу молодая Энн Макосински, придумавшая фонарик, заряжающийся от разницы температур воздуха и человеческого тела. Эффект объясняется использованием четырех элементов Пельтье: их особенностью является способность вырабатывать электричество при нагреве с одной стороны и охлаждении с другой стороны.
В итоге фонарик Энн производит довольно яркий свет, но не требует батарей-акуумуляторов. Для его работы необходима лишь температурная разница всего в пять градусов между степенью нагрева ладони человека и температурой в комнате.
Шаги по «умной» тротуарной плитке
На любую точку одной из оживленных улиц приходится до 50000 шагов в день. Идея использовать пешеходный поток для полезного преобразования шагов в энергию была реализована в продукте, разработанном Лоуренсом Кемболл-Куком, директором британской Pavegen Systems Ltd. Инженер создал тротуарную плитку, генерирующую электроэнергию из кинетической энергии гуляющих пешеходов.
Устройство в инновационной плитке сделано из гибкого водонепроницаемого материала, который при нажатии прогибается примерно на пять миллиметров. Это, в свою очередь, создаёт энергию, которую механизм преобразует в электричество. Накопленные ватты либо сохраняются в литиевом полимерном аккумуляторе, либо сразу идут на освещение автобусных остановок, витрин магазинов и вывесок.
Сама плитка Pavegen считается абсолютно экологически чистой: ее корпус изготовлен из нержавеющей стали специального сорта и переработанного полимера с низким содержанием углерода. Верхняя поверхность изготовлена из использованных шин, благодаря этому плитка обладает прочностью и высокой устойчивостью к истиранию.
Во время проведения летней Олимпиады в Лондоне в 2012 году плитку установили на многих туристических улицах. За две недели удалось получить 20 миллионов джоулей энергии. Этого с избытком хватило для работы уличного освещения британской столицы.
Велосипед, заряжающий смартфоны
Чтобы подзарядить плеер, телефон или планшет, необязательно иметь под рукой розетку. Иногда достаточно лишь покрутить педали. Так, американская компания Cycle Atom выпустила в свет устройство, позволяющее заряжать внешний аккумулятор во время езды на велосипеде и впоследствии подзаряжать мобильные устройства.
Продукт, названный Siva Cycle Atom, представляет собой легкий велосипедный генератор с литиевым аккумулятором, предназначенным для питания практически любых мобильных устройств, имеющих порт USB. Такой мини-генератор может быть установлен на большинстве обычных велосипедных рам в течение считанных минут. Сам аккумулятор легко снимается для последующей подзарядки гаджетов. Пользователь занимается спортом и крутит педали — а спустя пару часов его смартфон уже заряжен на 100 поцентов.
Компания Nokia в свою очередь тоже представила широкой публике гаджет, присоединяемый к велосипеду и позволяющий переводить кручение педалей в способ получегия экологически безопасной энергии. Комплект Nokia Bicycle Charger Kit имеет динамо-машину, небольшой электрический генератор, который использует энергию от вращения колес велосипеда и подзаряжает ей телефон через стандартный двухмиллиметровый разъем, распространенный в большинстве телефонов Nokia.
Польза от сточных вод
Любой крупный город ежедневно сбрасывает в открытые водоемы гигантское количество сточных вод, загрязняющих экосистему. Казалось бы, отравленная нечистотами вода уже никому не может пригодиться, но это не так — ученые открыли способ создавать на ее основе топливные элементы.
Одним из пионеров идеи стал профессор Университета штата Пенсильвания Брюс Логан. Общая концепция весьма сложная для понмания неспециалиста и построена на двух столпах — применении бактериальных топливных ячеек и установке так называемого обратного электродиализа. Бактерии окисляют органическое вещество в сточных водах и производят в данном процессе электроны, создавая электрический ток.
Для производства электричества может использоваться почти любой тип органического отходного материала – не только сточные воды, но и отходы животноводства, а также побочные продукты производств в виноделии, пивоварении и молочной промышленности. Что касается обратного электродиализа, то здесь работают электрогенераторы, разделенные мембранами на ячейки и извлекающие энергию из разницы в солености двух смешивающихся потоков жидкости.
«Бумажная» энергия
Японский производитель электроники Sony разработал и представил на Токийской выставке экологически чистых продуктов био-генератор, способный производить электроэнергию из мелко нарезанной бумаги. Суть процесса заключается в следующем: для выделения целлюлозы (это длинная цепь сахара глюкозы, которая находится в зеленых растениях) необходим гофрированный картон.
Цепь разрывается с помощью ферментов, а образовавшаяся от этого глюкоза подвергается обработке другой группой ферментов, с помощью которых высвобождаются ионы водорода и свободные электроны. Электроны направляются через внешнюю цепь для выработки электроэнергии. Предполагается, что подобная установка в ходе переработки одного листа бумаги размером 210 на 297 мм может выработать около 18 Вт в час (примерно столько же энергии вырабатывают 6 батареек AA).
Метод является экологически чистым: важным достоинством такой «батарейки» является отсутствие металлов и вредных химических соединений. Хотя на данный момент технология еще далека от коммерциализации: электричества вырабатывается достаточно мало – его хватает лишь на питание небольших портативных гаджетов.
Смотреть далее: 10 самых красивых ветряных электростанций мира
recyclemag.ru