Alternatīvie enerģijas avoti: Tehnoloģiju pārskats

Ievads

Visa mūsdienu pasaules ekonomika ir atkarīga no dinozauru laikā uzkrātajām bagātībām: naftas, gāzes, oglēm un citiem fosilā kurināmā veidiem. Lielākajai daļai mūsu dzīves darbību, sākot ar braukšanu metro un beidzot ar tējkannas uzsildīšanu virtuvē, galu galā ir jāsadedzina šis aizvēsturiskais mantojums. Galvenā problēma ir tā, ka šie viegli pieejamie energoresursi nav atjaunojami. Agrāk vai vēlāk cilvēce izsūknēs visu naftu no zemes zarnām, sadedzinās visu gāzi un izraks visas ogles. Ar ko tad sildīsim tējkannas?

Mēs nedrīkstam aizmirst arī par degvielas sadegšanas negatīvo ietekmi uz vidi. Siltumnīcefekta gāzu satura palielināšanās atmosfērā noved pie vidējās temperatūras paaugstināšanās uz visas planētas. Degvielas sadegšanas produkti piesārņot gaisu. Īpaši labi to izjūt lielo pilsētu iedzīvotāji.

Mēs visi domājam par nākotni, pat ja šī nākotne mums nenāk līdzi. Pasaules sabiedrība jau sen ir atzinusi fosilā kurināmā ierobežojumus. Un to izmantošanas negatīvā ietekme uz vidi. Vadošās valstis jau īsteno programmas pakāpeniskai pārejai uz videi draudzīgiem un atjaunojamiem enerģijas avotiem.

Visā pasaulē cilvēce meklē un pakāpeniski ievieš fosilā kurināmā aizstājējus. Jau ilgu laiku visā pasaulē darbojas saules, vēja, plūdmaiņu, ģeotermālās un hidroelektrostacijas. Šķiet, kas šobrīd mums traucē ar viņu palīdzību nodrošināt visas cilvēces vajadzības?

Patiesībā alternatīvajai enerģijai ir daudz problēmu. Piemēram, energoresursu ģeogrāfiskā sadalījuma problēma.Vēja parki tiek būvēti tikai vietās, kur bieži pūš stiprs vējš, saules - kur ir minimāls mākoņainu dienu skaits, hidroelektrostacijas - uz lielām upēm. Nafta, protams, arī nav visur pieejama, bet to ir vieglāk piegādāt.

Otra alternatīvās enerģijas problēma ir nestabilitāte. Vēja stacijās ģenerācija ir atkarīga no vēja, kas pastāvīgi maina ātrumu vai apstājas pavisam. Saules elektrostacijas nedarbojas labi mākoņainā laikā un vispār nedarbojas naktī.

Ne vējš, ne saule neņem vērā enerģijas patērētāju vajadzības. Tajā pašā laikā termoelektrostacijas vai atomelektrostacijas jauda ir nemainīga un viegli regulējama. Šīs problēmas risinājums var būt tikai milzīgu enerģijas uzglabāšanas iekārtu būvniecība, lai izveidotu rezervi zemas izlaides gadījumā. Tomēr tas ievērojami palielina visas sistēmas izmaksas.

Šo un daudzu citu grūtību dēļ alternatīvās enerģijas attīstība pasaulē palēninās. Fosilā kurināmā dedzināšana joprojām ir vienkāršāka un lētāka.

Taču, ja globālās ekonomikas mērogā alternatīvie enerģijas avoti nedod lielu labumu, tad individuālās mājas ietvaros tie var būt ļoti pievilcīgi. Jau tagad daudzi izjūt pastāvīgu elektroenerģijas, siltuma un gāzes tarifu pieaugumu. Ar katru gadu enerģētikas uzņēmumi iekļūst arvien dziļāk vienkāršo cilvēku kabatā.

Starptautiskā riska fonda I2BF eksperti prezentēja pirmo atjaunojamās enerģijas tirgus pārskatu. Pēc viņu prognozēm, pēc 5–10 gadiem alternatīvās enerģijas tehnoloģijas kļūs konkurētspējīgākas un plaši izplatīsies. Jau šobrīd alternatīvās un konvencionālās enerģijas izmaksu atšķirības strauji samazinās.

Enerģijas izmaksas attiecas uz cenu, ko alternatīvās enerģijas ražotājs vēlas saņemt, lai kompensētu tā kapitālieguldījumus projekta darbības laikā un nodrošinātu 10% atdevi no ieguldītā kapitāla. Šajā cenā būs iekļautas arī parādu finansēšanas izmaksas, jo lielākā daļa no tiem ir ļoti piesaistīti.

Dotais grafiks ilustrē dažādu alternatīvās un tradicionālās enerģijas veidu novērtējumu 2011.gada II ceturksnī (1.att.).

Rīsi. viens.	Dažādu alternatīvās un tradicionālās enerģijas veidu novērtējums

Saskaņā ar iepriekš minētajiem skaitļiem ģeotermālajai enerģijai, kā arī enerģijai, kas iegūta sadedzinot atkritumus un poligona gāzi, ir viszemākās izmaksas no visiem alternatīvās enerģijas veidiem. Patiesībā tie jau var tieši konkurēt ar tradicionālo enerģētiku, taču ierobežojošais faktors tiem ir ierobežotais vietu skaits, kur šos projektus var realizēt.

Tiem, kuri vēlas iegūt neatkarību no enerģētiķu iegribām, kuri vēlas dot savu ieguldījumu alternatīvās enerģijas attīstībā, kuri vienkārši vēlas nedaudz ietaupīt uz enerģijas rēķina, šī grāmata ir rakstīta.

No grāmatas V. Germanovičs, A. Turilins “Alternatīvie enerģijas avoti. Praktiski dizaini vēja, saules, ūdens, zemes, biomasas enerģijas izmantošanai.

Turpiniet lasīt šeit

Vai alternatīviem enerģijas avotiem ir nākotne?

Alternatīvie atjaunojamās enerģijas avoti ir diezgan interesants un daudzsološs virziens. Piemēram, ir vairākas efektīvas metodes ūdens iegūšanai no gaisa. Tiesa, šeit jums ir jāizmanto ģenerators. Vai tiks atrastas jaunas pieejas šo problēmu risināšanai un metožu uzlabošanai, rādīs laiks.

Tas, vai izdosies resursus izmantot saprātīgi, ir liels jautājums

Noskatieties šo video vietnē YouTube

Iepriekšējā inženierija️ 220 V sprieguma relejs mājai: kā pareizi organizēt sadzīves tehnikas aizsardzību
Next Engineering Vai man ir jāiesniedz dati pēc ūdens skaitītājiem 2019. gadā: un kas notiek, ja to neizdarīsi laikā?

Alternatīvo enerģijas avotu veidi.

Vēja, saules, ūdens, biodegvielas, Zemes siltuma enerģija ir salīdzinoši neizsmeļama un atjaunojama. Alternatīvo enerģijas avotu priekšrocības ir nenoliedzamas, jo tie saglabā dabas resursus. Turklāt tie daudz vairāk atbilst vides drošības prasībām.

Vēja enerģija.

Vēja enerģijas izmantošanas princips ir pārvērst kinētisko enerģiju elektriskajā, termiskajā, mehāniskajā. Vēja ģeneratori tiek izmantoti elektroenerģijas ražošanai. Tiem var būt dažādi tehniskie parametri, izmēri, dizains, horizontālā vai vertikālā rotācijas ass. Buras ir klasisks piemērs vēja enerģijas izmantošanai jūras transportā, un vējdzirnavas ir pārvēršana mehāniskajā enerģijā.

Lāpstiņu diametrs un to atrašanās vietas augstums nosaka vēja ģeneratora jaudu. Pie vēja stipruma 3 m/s ģenerators sāk radīt strāvu un sasniedz maksimālo vērtību pie 15 m/s. Vēja spēks virs 25 m/s ir kritisks - ģenerators ir izslēgts.

Saules enerģija ir Saules dāvana.

Saules enerģija kā alternatīvs enerģijas avots ir dabisks Saules dzīvības misijas turpinājums uz mūsu planētas. Bet, kamēr cilvēce nav iemācījusies to tieši izmantot.Pašlaik saules paneļi tiek izmantoti kā saules enerģijas pārveidotāji elektroenerģijā, bet saules kolektori tiek izmantoti siltumenerģijai. Turklāt dažos gadījumos tiek izmantota divu veidu kombinācija.

Saules tehnoloģija sastāv no virsmas uzsildīšanas ar saules stariem un uzsildīta ūdens izmantošanu karstā ūdens apgādei, apkurei vai izmantošanai tvaika ģeneratoros. Saules kolektorus izmanto, lai pārvērstu saules enerģiju siltumenerģijā. Viņu kopīgais jauda ir atkarīga no saules vai termostacijas sistēmā iekļauto atsevišķu ierīču skaits un jauda.

Saules paneļi ir sadalīti:

• silīcijs
• filma

Šobrīd vispieprasītākās ir baterijas, kurās izmanto silīcija kristālus, un visērtākās ir plēves. Silikona paneļi ir viena no labākajām iespējām privātmājai.

Hidroenerģija ir ūdens enerģijas izmantošana.

Hidroelektrostaciju turbīnu darbības princips ir ūdens spēka ietekme uz hidroturbīnas lāpstiņām, kas ģenerē elektroenerģiju. Dažkārt pie alternatīviem enerģijas veidiem tiek klasificētas tikai tās hidroelektrostacijas, kurās netiek izmantoti spēcīgi aizsprosti un straumes rašanās notiek dabiskās ūdens plūsmas ietekmē. Tas ir saistīts ar jaudīgo hidroelektrostaciju būtisko negatīvo ietekmi uz dabiskajām upju ainavām, to seklumu un katastrofāliem plūdiem.

Vides aizstāvji neiebilst pret jūras un okeāna plūdmaiņu dabiskās enerģijas izmantošanu. Kinētiskās enerģijas pārvēršana elektroenerģijā šajā gadījumā notiek īpašās plūdmaiņu stacijās.

Ģeotermālā enerģija ir Zemes siltums.

Zemes virsma izstaro siltumu ne tikai vietās, kur tiek izmesti karsti seismiski avoti, kā, piemēram, Kamčatkā, bet arī gandrīz visos planētas reģionos. Lai iegūtu zemes siltumu, tiek izmantoti speciāli siltumsūkņi, un pēc tam to pārvērš elektroenerģijā vai izmanto kā siltumu. Instalāciju darbības princips Pamatojas uz termodinamikas likumiem un šķidrumu un gāzu, jo īpaši freona, uzvedības fizikālajiem likumiem.

Sūkņa konstrukcijas veids nosaka primāro enerģijas avotu, piemēram, augsne-gaiss vai augsne-ūdens.

Biodegviela.

Biodegvielas iegūšanas princips ir balstīts uz bioloģisko produktu pārstrādi, izmantojot īpašas iekārtas. Apstrādes laikā tiek ģenerēta siltuma vai elektriskā enerģija. Biodegviela var būt šķidra, cieta vai gāzveida. Cietās, piemēram, degvielas briketes, šķidrās - bioetanols, gāzveida - biogāzes. Tās šķirnes ietver poligona gāzi, kas veidojas poligonos. Veco poligonu biogāzes izmantošana palīdz atrisināt atkritumu pārstrādes problēmas.

Alternatīvais enerģijas avots: kas tas ir un kāpēc tas ir vajadzīgs

Līdz šai dienai enerģētikas pamatā ir labi izstrādāti un pārbaudīti elektroenerģijas ražošanas veidi. Tās ir labi zināmas atomelektrostacijas, elektriskās un hidroelektrostacijas. Visi no tiem strādā, izmantojot mūsu planētas resursus, kas agrāk vai vēlāk tiks izsmelti vai ietver reakcijas, kas var radīt neatgriezenisku kaitējumu.

2017. gadā šo resursu izlietojuma procenti tika sadalīti šādi:

• 39,3% - ogles;
• 22,9% - dabasgāze;
• 16% - ūdens;
• 10,6% - kodolenerģija;
• 4,1% - eļļa.

Mūsdienās šī daudzsološā joma apkārtējā pasaulē meklē vielas un procesus, kas spēj:

• atjauno savu resursu (t.i. esi neizsmeļams);
• kvalitātes ziņā pilnībā aizstāj tradicionālos;
• būt ekonomiskam;
• nekaitē videi.

Kas vainas tradicionālajiem enerģijas avotiem?

Akmeņogles, nafta un gāze vēl nav atradušas sev pilnīgu aizstājēju cilvēcei nepieciešamās enerģijas ražošanā. Tomēr to krājumi ir ierobežoti un nav atgūstami.

Piemēram, mūsu Zeme pavadīja līdz 350 miljoniem gadu, lai radītu naftu un gāzi, un mēs izsmēlām to resursus daudz ātrāk.

Aptuveni 90% enerģijas uz planētas 2010. gadā tika saražoti, sadedzinot fosilās un biodegvielas no augu vai dzīvnieku izejvielām. Un līdz 2040. gadam šādas produkcijas īpatsvars nesamazināsies zem 80%. Tajā pašā laikā pieaug enerģijas patēriņš: līdz 40. gadam - par 56%.

Vēl 2012. gadā zinātnieki norādīja, ka visa gāzes piegāde uz planētas beigsies līdz 2052. gadam, bet naftas pietiks nedaudz ilgāk – līdz 2060. gadam. Tas ir, mūsu bērni jau var noķert laiku, kad naftas tankkuģis vai gāzes vads nederēs, un meži tiks izcirsti.

Kaitīgās emisijas atmosfērā, kas saistītas ar sadegšanas produktiem un kodolenerģijas ražošanu, ir ozona slāņa noārdītāji un globālās sasilšanas izraisītāji.

Tādējādi visa mūsdienu civilizācija, lai kā politiķi un naftas ražotāji to noraidītu, saskaras ar globālu jautājumu - kāds enerģijas avots aizstās tradicionālos, vienlaikus saudzējot vidi.

Siltumenerģijas nozare

Visizplatītākā enerģētikas nozare Krievijā.Termoelektrostacijas valstī saražo vairāk nekā 1000 MW, kā izejvielu izmantojot ogles, gāzi, naftas produktus, slānekļa atradnes un kūdru. Saražotā primārā enerģija tālāk tiek pārveidota elektroenerģijā. Tehnoloģiski šādām stacijām ir daudz priekšrocību, kas nosaka to popularitāti. Tajos ietilpst mazprasīgi ekspluatācijas apstākļi un darbplūsmas tehniskās organizācijas vienkāršība.

Termoelektrostacijas kondensācijas iekārtu un koģenerācijas iekārtu veidā var būvēt tieši tajās teritorijās, kur tiek iegūts patērējamais resurss vai kur atrodas patērētājs. Sezonālās svārstības neietekmē staciju stabilitāti, kas padara šādus enerģijas avotus uzticamus. Bet ir arī termoelektrostaciju trūkumi, kas ietver izsmeļamo kurināmā resursu izmantošanu, vides piesārņojumu, nepieciešamību pieslēgt lielus darbaspēka resursus utt.

Ko izvēlēties: atjaunojamos enerģijas avotus vai kodolenerģiju?

Vēsturiski kodolenerģija, ogles un hidroenerģija ir bijuši milzīgi enerģijas avoti

Tāpēc, neņemot vērā to, ka daudzas pasaules valstis ir cieši saistītas ar atjaunojamās enerģijas sektora attīstību, Krievijas Federācijas vadība plānoja līdz 2020. gada sākumam no atjaunojamās enerģijas saņemt tikai 4,5% enerģijas, saprotot ka ogļūdeņražu rezerves nav neierobežotas

Krievijas valdība rēķinās ar ilgtermiņa enerģijas ražošanu no plutonija un kodolsintēzes enerģijas; šādi enerģijas avoti nav pilnībā izpētīti un rada reālus draudus cilvēcei. Tas attiecas uz visas kodolenerģijas attīstību un izmantošanu.

Ar mērķi vairāk pētīt kodolenerģiju Francijā 2007. gadā tika uzsākta starptautiskas nozīmes eksperimentālā kodoltermiskā reaktora būvniecība.

Projektu dibināja vairāku valstu grupa, tostarp Krievija. Galvenais šāda projekta izveides mērķis bija pierādīt termokodolsintēzes rezultātā iegūtās enerģijas iespējamo komerciālo izmantošanu kā elektriskās enerģijas avotu. Risinājums šai problēmai vēl nav atrasts.

Pēc kodoltermisko procesu izpētē iesaistīto zinātnieku aprēķiniem, no tiem saņemtais enerģijas daudzums līdz 2100. gadam nevarēs pārsniegt 100 GW latiņu, kas ir zems rādītājs cilvēces ar elektroenerģijas ražošanu saistīto problēmu risināšanai. . Kā piemēru var minēt faktu, ka mūsdienu pasaules elektrostacijas nodrošina 4000 GW elektroenerģijas.

Vienīgais veids, kā atrisināt elektroenerģijas ieguves problēmu, ir cilvēces pāreja uz atjaunojamās enerģijas avotiem, paralēli izmantojot tehnoloģijas, kas veicina elektroenerģijas taupīšanu. Šādas pārejas priekšrocība būs planētas klimata saglabāšana. Ir pieejamas visas nepieciešamās finanses šī procesa uzsākšanai.

Alternatīvā enerģija mūsdienu Krievijā

Salīdzinot ar iepriekšējiem gadiem, alternatīvā enerģija Krievijā attīstās straujāk, taču nav dominējoša. Mūsdienās lielākā daļa enerģijas valstī tiek ražota, izmantojot tradicionālos avotus.

Saules elektrostacijas

Saules elektrostacija Urālos

Valsts dienvidu reģionos, kā arī Rietumu, Austrumsibīrijā un Tālajos Austrumos ir saules elektroenerģijas ražošanas potenciāls. Krievijā sola iegūt enerģiju no Saules, tāpēc projekti šajā virzienā saņem valsts atbalstu.

Hidroelektrostacijas un plūdmaiņu spēkstacijas

Krievija aktīvi izmanto ūdens potenciālu elektroenerģijas ražošanai: uz 2017. gadu valstī ir 15 elektrostacijas ar jaudu virs 1000 megavatiem, kā arī simtiem staciju ar mazāku jaudu. Hidroelektrostacijas saražotā enerģija maksā uz pusi lētāk nekā termoelektrostacija.

Paisuma stacijām ir vajadzīgas lielas finanses, tāpēc šī virziena attīstība Krievijas Federācijā nenotiek. Pēc zinātnieku prognozēm, TES varētu veidot piekto daļu no Krievijā saražotās elektroenerģijas.

vēja turbīnas

Zemā vēja ātruma dēļ Krievijā nav iespējams uzstādīt ģeneratorus ar horizontālu rotācijas asi. Tomēr bieži tiek izmantotas konstrukcijas ar vertikālu rotācijas asi.

Vēja elektrostacija Uļjanovskas apgabalā

2018. gadā kopējā vēja turbīnu jauda Krievijā bija 134 megavati. Lielākā spēkstacija Uļjanovskas reģionā (jauda - 35 megavati).

Ģeotermālās stacijas

Krievijā ir 5 ģeotermālās elektrostacijas, no kurām trīs atrodas Kamčatkā. Saskaņā ar 2016. gada datiem GeoPP saražo 40% no šajā pussalā patērētās elektroenerģijas.

Biodegvielas pielietojums

Degvielas ražošana tiek organizēta arī Krievijā. Tajā pašā laikā valstij ir izdevīgāk attīstīt cieto biodegvielu, nevis šķidro. Tagad ražošana tiek veikta rūpnīcā Vladivostokā.

atomelektrostacija

Krievija ražo elektroenerģiju, izmantojot kodolenerģiju, un turpina attīstīties šajā virzienā.Tiek būvētas jaunas stacijas, tiek pielietotas jaunas ieguves metodes. Saskaņā ar 2019. gada datiem Krievijā darbojas 10 atomelektrostacijas. Krievijas Federācija ieņem otro vietu pasaulē pēc elektroenerģijas ražošanas jaudas, izmantojot atomelektrostacijas, Ķīnas Tautas Republika ir ieguvusi čempionātu šajā nozarē.

Vēja enerģija

Vēja parki ir daudzsološs enerģijas ieguves veids, īpaši vietās, kur vēja virziens ir nemainīgs.

Šādas enerģijas iegūšanas metode nepiesārņo dabisko vidi. Tomēr pastāv atkarība no vēja virzienu un stipruma nepastāvības. Lai gan šo atkarību var daļēji izlīdzināt, uzstādot spararatus un dažādus akumulatorus.

Taču vēja parku celtniecība, uzturēšana un remonts nav lēts. Turklāt to darbību pavada troksnis, traucē putniem un kukaiņiem, radioviļņus atstaro ar rotējošām daļām.

Alternatīva enerģija datu centriem

Datu centru īpašnieki arvien vairāk interesējas par alternatīviem elektroenerģijas avotiem. Vienīgais veids, kā saglabāt jaudas pieauguma tempu, ir ievērojami samazināt datu centru izvietošanas, uzturēšanas un dzesēšanas izmaksas. Ir vairākas iespējas.

Piemēram, serveru darbības laikā radušos siltumu var novirzīt telpu apkurei. Tātad 2015. gadā Yandex apsildīja veselu pilsētu Somijā. Piegādājot pilsētai siltumu, Yandex varēja kompensēt daļu no elektrības izmaksām.

Datu centru dzesēšana ir viena no IT kompāniju visniecīgākajām izdevumu pozīcijām. Vidēji dzesēšana veido 45% no enerģijas izmaksām.

Oriģināls veids, kā ietaupīt uz iekārtu dzesēšanu, ir izmantot "freecooling". Vai, vienkārši sakot, atdzesēt serverus ar gaisu no ielas.Īpaši tas attiecas uz Krieviju, kur lielāko gada daļu ārā ir auksts.

Vēl viens veids, kā atdzesēt gaisu datu centrā, kas ļauj ietaupīt par enerģijas izmaksām — adiabātiskās dzesēšanas metode. Šajā gadījumā, lai pazeminātu temperatūru, tiek izsmidzināts ūdens. Iztvaicējot, tas uzņem siltumu un tādā vienkāršā veidā samazina gaisa temperatūru.

Jebkurā gadījumā pirms eksperimentēšanas ir vēlams veikt detalizētu energoauditu. Tā rezultāti ļaus analizēt enerģijas patēriņa stāvokli un identificēt energoresursu taupīšanas iespējas.

Kāpēc mums ir nepieciešami alternatīvi enerģijas avoti

Kad izsīkstošie enerģijas avoti (fosilais kurināmais) beigsies, cilvēcei būs jāpāriet uz AES (alternatīvajiem enerģijas avotiem). Uz 2017. gadu 35% no Krievijā saražotās elektroenerģijas tika saražoti bezoglekļa veidā - atomelektrostacijās un hidroelektrostacijās.

Tradicionālo enerģijas avotu izmantošana ir problemātiska šādu iemeslu dēļ:

• TES izmanto degvielu, kas tuvākajā laikā beigsies. Pēc sliktākajām aplēsēm tas notiks pēc 30 gadiem;
• Aug fosilā kurināmā izmaksas, līdz ar to arī elektrības cena;
• Elektrības ražošanas produkti piesārņo vidi;
• Staciju radītais siltums izraisa globālo sasilšanu.

Cilvēcei ir tikai viens ceļš – pāreja uz AIE.

Ebb un plūsmas enerģija

Paisuma un plūdmaiņu enerģijas pārvēršanu elektroenerģijā plūdmaiņu spēkstacijās veic divos veidos:

1. Pirmā metode pēc enerģijas pārveidošanas principa ir līdzīga enerģijas pārveidošanai hidroelektrostacijā, griežot turbīnu, kas savienota ar elektrisko ģeneratoru;
2. Otrajā metodē tiek izmantota ūdens kustības enerģija; Šīs metodes pamatā ir ūdens līmeņa atšķirība paisuma un bēguma laikā.

Pros

• Saules enerģija ir atjaunojams resurss. Kamēr pastāvēs Saule, tās enerģija sasniegs Zemi.
• Saules enerģijas ražošana neizraisa ūdens vai gaisa piesārņojumu, jo kurināmā sadegšanas rezultātā nenotiek ķīmiska reakcija.
• Saules enerģiju var ļoti efektīvi izmantot praktiskiem mērķiem, piemēram, apkurei un apgaismojumam.
• Saules enerģijas priekšrocības bieži tiek novērotas peldbaseinu, kūrortu un ūdens rezervuāru apsildīšanai visā pasaulē.

Mīnusi

• Saules enerģija neražo enerģiju, ja saule nespīd. Nakts un mākoņainas dienas ievērojami ierobežo saražotās enerģijas daudzumu.
• Saules elektrostaciju celtniecība var būt ļoti dārga.

Galvenie atjaunojamās enerģijas veidi

Saules enerģija

Saules enerģija tiek uzskatīta par vadošo un videi draudzīgu enerģijas avotu. Līdz šim ir izstrādātas un izmantotas termodinamiskās un fotoelektriskās metodes elektroenerģijas ražošanai. Tiek apstiprināta nanoantenu darbības koncepcija un perspektīvas. Saule, kas ir neizsmeļams videi draudzīgas enerģijas avots, var apmierināt cilvēces vajadzības.

Vēja enerģija

Vēja enerģiju cilvēki veiksmīgi izmanto jau ilgu laiku un vējdzirnavas. Zinātnieki izstrādā jaunus un uzlabo esošos vēja parkus. Izmaksu samazināšana un vējdzirnavu efektivitātes paaugstināšana. Tie ir īpaši svarīgi piekrastē un apgabalos ar pastāvīgu vēju.Pārvēršot gaisa masu kinētisko enerģiju lētā elektroenerģijā, vēja parki jau tagad sniedz būtisku ieguldījumu atsevišķu valstu energosistēmā.

geotermāla enerģija

Ģeotermālās enerģijas avoti izmanto neizsmeļamu avotu - Zemes iekšējo siltumu. Ir vairākas darba shēmas, kas nemaina procesa būtību. Dabiskais tvaiks tiek attīrīts no gāzēm un tiek ievadīts turbīnās, kas rotē elektriskos ģeneratorus. Līdzīgas iekārtas darbojas visā pasaulē. Ģeotermiskie avoti nodrošina elektrību, silda veselas pilsētas un apgaismo ielas. Taču ģeotermālās enerģijas jauda tiek izmantota ļoti maz, un ražošanas tehnoloģijām ir zema efektivitāte.

Paisuma un viļņu enerģija

Paisuma un viļņu enerģija ir strauji attīstoša metode ūdens masu kustības potenciālās enerģijas pārvēršanai elektroenerģijā. Ar augstu enerģijas konversijas ātrumu tehnoloģijai ir liels potenciāls. Tiesa, to var izmantot tikai okeānu un jūru krastos.

biomasas enerģija

Biomasas sadalīšanās process izraisa metānu saturošas gāzes izdalīšanos. Attīrīts, to izmanto elektrības ražošanai, telpu apkurei un citām mājsaimniecības vajadzībām. Ir mazi uzņēmumi, kas pilnībā apmierina savas enerģijas vajadzības.

Saules elektromagnētiskā starojuma enerģija

To var izmantot gan elektrības, gan siltuma ražošanai.Saules starojuma tieša pārvēršana elektroenerģijā tiek veikta gan tiešā pārveidē, ko izraisa iekšējā fotoelektriskā iedarbība uz fotoelektriskajiem paneļiem, gan netieši, izmantojot termodinamiskās metodes (iegūstot tvaiku ar augstu spiedienu).

saules elektrostacija

Kvīts siltumenerģija no Saule tiek ražota, absorbējot šo enerģiju un tālāk sildot virsmu un dzesēšanas šķidrumu, gan izmantojot īpašus kolektorus, gan izmantojot "saules arhitektūras" metodes.

Iestatījumu komplekts priekš saules enerģijas pārveide ir saules enerģija elektrostacija.

Pros

Vēja enerģija nerada piesārņojumu, kas varētu piesārņot vidi. Tā kā nenotiek nekādi ķīmiski procesi, kā, sadedzinot fosilo kurināmo, nepaliek kaitīgi blakusprodukti.

• Tā kā vēja ražošana ir atjaunojams enerģijas avots, mēs to nekad nepabeigsim.
• Lauksaimniecība un ganīšana joprojām var notikt uz zemes, ko aizņem vēja turbīnas, kas varētu palīdzēt ražot biodegvielu.
• Vēja parkus var būvēt jūrā.

Saules kolektoru ierīce un izmantošana

Primitīvs saules kolektors ir melna metāla plāksne, kas novietota zem plānas caurspīdīga šķidruma slāņa. Kā zināms no skolas fizikas kursa, tumšie objekti uzkarst vairāk nekā gaišie. Šis šķidrums pārvietojas ar sūkņa palīdzību, atdzesē plāksni un vienlaikus uzsilst pats. Apsildāmā šķidruma kontūru var ievietot tvertnē, kas savienota ar aukstā ūdens avots. Sildot ūdeni tvertnē, šķidrums no kolektora tiek atdzesēts.Un tad tas atgriežas. Tādējādi šī energosistēma ļauj iegūt pastāvīgu karstā ūdens avotu, bet ziemā arī karstos radiatorus.

Ir trīs veidu kolektori, kas atšķiras pēc ierīces

Līdz šim ir 3 šādu ierīču veidi:

• gaiss;
• cauruļveida;
• plakans.

Gaiss

Gaisa kolektori sastāv no tumšas krāsas plāksnēm.

Gaisa kolektori ir melnas plāksnes, kas pārklātas ar stiklu vai caurspīdīgu plastmasu. Gaiss cirkulē dabiski vai piespiedu kārtā ap šīm plāksnēm. Siltais gaiss tiek izmantots telpu apsildīšanai mājā vai drēbju žāvēšanai.

Priekšrocība ir ārkārtēja dizaina vienkāršība un zemās izmaksas. Vienīgais trūkums ir piespiedu gaisa cirkulācijas izmantošana. Bet jūs varat iztikt bez tā.

Cauruļveida

Šāda kolektora priekšrocība ir vienkāršība un uzticamība.

Cauruļveida kolektori izskatās pēc vairākām stikla caurulēm, kas sarindotas rindā, no iekšpuses pārklātas ar gaismu absorbējošu materiālu. Tie ir savienoti ar kopēju kolektoru, un caur tiem cirkulē šķidrums. Šādiem kolektoriem ir 2 veidi, kā pārnest saņemto enerģiju: tiešais un netiešais. Pirmo metodi izmanto ziemā. Otrais tiek izmantots visu gadu. Izmantojot vakuuma caurules, ir dažādas variācijas: vienu ievieto otrā un starp tām tiek izveidots vakuums.

Tas tos izolē no apkārtējās vides un labāk saglabā iegūto siltumu. Priekšrocības ir vienkāršība un uzticamība. Trūkumi ietver augstās uzstādīšanas izmaksas.

plakans

Lai kolektori strādātu efektīvāk, inženieri ir ierosinājuši izmantot koncentratorus.

Plakanais kolektors ir visizplatītākais veids.Tieši viņš kalpoja par piemēru, lai izskaidrotu šo ierīču darbības principu. Šīs šķirnes priekšrocība ir vienkāršība un lētums salīdzinājumā ar citām. Trūkums ir ievērojams siltuma zudums, nekā citi apakštipi necieš.

Lai uzlabotu jau esošās saules sistēmas, inženieri ierosināja izmantot sava veida spoguļus, ko sauc par koncentratoriem. Tie ļauj paaugstināt ūdens temperatūru no standarta 120 līdz 200 C°. Šo kolektoru pasugu sauc par koncentrāciju. Šī ir viena no visdārgākajām izpildes iespējām, kas neapšaubāmi ir trūkums.

4. vieta. Paisuma un viļņu spēkstacijas

Tradicionālās hidroelektrostacijas darbojas pēc šāda principa:

1. Ūdens spiediens tiek piegādāts turbīnām.
2. Turbīnas sāk griezties.
3. Rotācija tiek pārsūtīta uz ģeneratoriem, kas ražo elektroenerģiju.

Hidroelektrostacijas celtniecība ir dārgāka par termoelektrostaciju un iespējama tikai vietās ar lielām ūdens enerģijas rezervēm. Taču galvenā problēma ir kaitējums ekosistēmām, ko rada nepieciešamība būvēt dambjus.

Paisuma un plūdmaiņu spēkstacijas darbojas pēc līdzīga principa, bet izmanto plūdmaiņu spēku, lai radītu enerģiju.

"Ūdens" alternatīvās enerģijas veidi ietver tādu interesantu virzienu kā viļņu enerģija. Tās būtība ir saistīta ar elektroenerģijas ražošanu, izmantojot okeāna viļņu enerģiju, kas ir daudz augstāka nekā plūdmaiņu enerģija. Mūsdienās jaudīgākā viļņu spēkstacija ir Pelamis P-750, kas ģenerē 2,25 MW elektroenerģijas.

Šūpojoties uz viļņiem, šie milzīgie konvektori ("čūskas") izliecas, kā rezultātā iekšā sāk kustēties hidrauliskie virzuļi.Tie sūknē eļļu caur hidrauliskiem motoriem, kas savukārt ieslēdz elektriskos ģeneratorus. Iegūtā elektroenerģija tiek nogādāta krastā caur kabeli, kas ir novietots gar apakšā. Nākotnē konvektoru skaits tiks palielināts un stacija varēs ģenerēt līdz 21 MW.

Vēja enerģijas izmantošanas vēsture

Nav iespējams precīzi pateikt, kad vēja enerģijas izmantošana sākās cilvēka ekonomisko jautājumu risināšanai. Vējdzirnavas ir zināmas kopš senās Ēģiptes laikiem. Senajā Ķīnā vējdzirnavas izmantoja ūdens sūknēšanai no rīsu laukiem. Buras izmantošana kuģošanai ir zināma vēl senāk, no senās Babilonas laikiem, un tas ir tikai rakstisks pierādījums.

Eiropa tajos laikos bija savvaļas cilšu kolekcija. Līdz ar civilizācijas zīmju parādīšanos šeit parādījās arī vējdzirnavas, buru kuģi. Bet ilgu laiku vēja izmantošana ar to beidzās. Pārāk nestabils, neparedzams avots, uz to nebija iespējams paļauties bez atkāpšanās.

Attīstoties ražošanai, parādījās pirmie sūkņi ūdens pacelšanai no akām. Tajā pašā laikā sākās vējdzirnavu izmantošana kā piedziņa. Šādas ierīces darbojas arī šodien, tās ir vienkāršas, uzticamas un neprasīgas darbībā.

Vēja ģeneratori sāka parādīties, kad parādījās ierīces rotācijas kustības pārveidošanai elektrībā - ģeneratori. Vēja turbīnas strauji attīstījās 20. gadsimtā, lai gan karš apturēja daudzus projektus Eiropā.

Mūsdienās vēja parku izmantošanas līderi ir ASV un Ķīna. Eiropā ir pieejams liels skaits staciju, tās ir koncentrētas rietumu krastā.Visvairāk Dānijā, kas ir diezgan saprotami – citu avotu šajā valstī nav.

Augstā HES efektivitāte, spēcīga un stabila vēja trūkums lielākajā daļā teritoriju ir samazinājis interesi par vēja enerģiju. Turklāt tajā laikā esošajām iekārtām nebija augstas produktivitātes, nebija iespējams saražot pietiekami daudz enerģijas. Problēma tika atrisināta, izmantojot benzīna vai dīzeļa ģeneratorus, kas ir uzticamāki un gatavi īstajā laikā radīt vēlamo rezultātu.

Mūsdienās interese par vēja enerģiju ir ievērojami pieaugusi. Ir parādījušās jaunas, efektīvākas izstrādes, kas spēj nodrošināt pietiekamu patērētāju skaitu. Turklāt ir spēcīgi neodīma magnēti, kas ļauj patstāvīgi izgatavot ģeneratorus ar spēju strādāt ar lēnu rotācijas ātrumu, kas radikāli mainīja situāciju un izraisīja lielu dizaineru interesi.