Почему важно сегодня осваивать альтернативную энергию, готовые решения и существующие проблемы
Содержание:
Сегодня люди не могут и не хотят зависеть от единственного источника электроэнергии. Это неудобно и неприятно, поэтому они ищут источники альтернативной энергии, которые смогут бесперебойно поставлять ее в дома, защищая их от холода, делая проживание комфортным и безопасным. Запускаться они могут вручную или автоматически, когда происходит обесточивание основного фидера.
Об альтернативных энергии, которые к тому же смогут очистить планету от продуктов работы двигателей, сделав жизнь экологически безопасной, думают и в мировом масштабе. В Швеции, например, до 60% частных домов уже сегодня используют альтернативные источники энергии, которые являются резервным безотказным дополнением основному. Думается, что, как и во всем цивилизованном мире, в нашей стране они также получат долгожданную популярность.
В первую очередь к таким источникам относится энергия Солнца, воды, ветра, тепла и биомассы. Солнечные батареи и ветрогенераторы уже перестали быть экзотикой, о внедрении которых можно говорить лишь как о далекой перспективе. Их используют во многих странах мира, в том числе и у нас, хотя в незначительном пока количестве.
Ветер, как альтернативный источник энергии
Энергию ветра использовали еще наши предки, которым принадлежит такое изобретение, как ветряная мельница, при помощи которой зерно без затрат превращали в муку, сбивали масло, изготавливали бумагу. В Голландии даже с их помощью производили осушение болотистых почв. Несмотря на то, что в далекие годы в энергетической гонке победу одержали нефтепродукты, сегодня вновь возвращаются к реализации этого замысла, поскольку, сегодня многие понимают, что пришло время, когда пора задуматься об экологической безопасности. Если генератор подсоединить к ветряку, то, поскольку дует ветер практически всегда, можно получить бесшумный источник альтернативной энергии, работающий на использовании энергии ветра.
Уже разработаны модели ветрогенерторов, у которых различная ориентация осей вращения по отношению к ветру:
- С горизонтальной осью вращения, параллельной направлению ветра.
- С вертикальной осью, перпендикулярной направлению ветрового потока.
- Без использования движущихся частей – устройство, использующее термоэлектрический эффект Томсона.
- С горизонтальной осью вращения с фиксированным, относительно направления ветра, направлением, которые применяют при единственном направлении ветра (господствующем).
- Лопастей у ветроколеса может быть от одной до пятидесяти и больше.
Обычно, большой системой, на которой крепится ветроколесо, управляет электроника. Малые ветрогенераторы, как правило, для ориентации по направлению ветра снабжаются хвостовым оперением. Для того, чтобы ограничить вращение ветроколеса используются различные методы: установка лопастей в положение флюгерное, применение клапанов на лопастях и пр. Помимо этого, у таких генераторов, использующих силу ветра, могут быть лопасти различной формы: S-образной, в виде чаши, пластины и др.
Видео: Ветрогенераторы — альтернативная энергия
Современные ветрогенераторы, какими бы мощными не были, пока не могут обеспечить альтернативной энергией потребности крупных городов. Зато в небольших хозяйствах они уже сегодня являются отличными помощниками. В США, например, они используются для освещения городов, находящихся в труднодоступной местности, и небольших ферм. В Германии много лет такую установку используют для опреснения морской воды. У нас они применяются в основном для механизации подъема воды в южных животноводческих хозяйствах. Это позволяет сэкономить: в десять раз в сравнении с подвозом воды на машинах и в четыре раза, по сравнению с дизельными установками.
Ученые понимают, что альтернативная энергия ветра – это миллиарды мегаватт в час. Если даже использовать ее небольшую часть, все равно миллионы жителей планеты могут быть обеспечены электричеством. Вот почему вновь завертелись повсеместно ветряки, а рынок ветряной энергетики стал одним из самых развивающихся. По статистике, за 2001 год количество получаемой в мире энергии ветряков составило двадцать четыре тысячи мегаватт. Имеются, пусть пока незначительные, подвижки и в нашей стране – это ветроэлектрические установки малой мощности. Производят их за рубежом, но они удобны в транспортировке, недороги, просты в монтаже и эксплуатации. И чисты экологически.
Способны же они не просто обеспечить электроэнергией (для освещения, например), но и стать для бытовых приборов, насосов, электрического инструмента источником, обеспечивающим их бесперебойную работу. Установка УВЭ500М, например, при средней скорости ветра 4 метра в секунду, может в месяц выдавать до 30 кВтч энергии. Добавив несколько агрегатов, можно увеличить выработку. Поскольку, установка укомплектована аккумулятором, способным накапливать электричество, то даже тогда, когда нет ветра, подача света в дом не прекратится. Чем не альтернативная энергия? Готовые решения, которыми можно пользоваться уже сегодня, не ограничиваются ветрогенераторами, но они, к сожалению, пока не находят массового спроса, поэтому остаются дорогими.
Солнце – бесплатный и вечный источник альтернативной энергии
Другим основным источником альтернативной энергии служит Солнце. Все более целесообразным становится эксплуатация солнечных батарей, сфера применения которых очень широка. Это сельское хозяйство и промышленность, частный сектор и космос, т.е. везде, где отсутствует централизованное энергоснабжение. Помимо того, что солнечные батареи – это чистый экологический источник энергии, они характеризуются длительным сроком службы, работают бесшумно и дают возможность наращивать мощность. Им не нужно системное обслуживание. Единственное, что может снижать их эффективность — загрязненные панели.
Они эффективно служат туристам, рыбакам, путешественникам, т.е. тем, кто длительно находится в условиях отсутствия коммуникаций. Солнечные батареи способны заряжать различные мобильные устройства: планшеты, мобильные телефоны, ноутбуки, фотоаппараты и видеокамеры. Главное правильно подобрать мощность этих компактных современных устройств. В сфере бизнеса применяются они не только как аварийный источник питания (или дополнительный), но и как источник заработка. Для развития солнечной энергетики введен «зеленый тариф», который позволяет сгенерированную солнечными, тепловыми, водяными и ветряными электростанциями энергию, по высокой цене продавать государству.
Видео: Солнечные батареи для дома — альтернативная энергия
Солнечные батареи альтернативной энергии, параллельно массе преимуществ, имеют один, но весомый недостаток – цену. Они очень дорогое удовольствие. Несколько лучше с ними обстоит дело на Западе, где несколько компаний наладили их производство и занимаются продвижением на рынке своего продукта. Так производители Дании – компания «ТермоСол» рекламировали недавно свои вакуумные солнечные батареи, специально разработанных для регионов с прохладным климатом. Кроме того, не первый год компания занимается производством систем тепло- и водоснабжения, работающих на солнечной энергии.
Батареи альтернативной энергии, работающие на солнечном свете, и в пасмурную погоду, и во время низкого солнцестояния будут надежным источником энергии. Не помешает сбору энергии низкая температура и ветер.
Тепло земли можно использовать во благо человеку
Еще один альтернативный источник тепло земли, реализованный в тепловых насосах, которые давно функционируют в домах дальнего зарубежья, а у нас появились совсем недавно. Основаны они на том, что для отопления используется тепло, забираемое из окружающей среды – воздуха, воды, почвы. В том числе и в холодное время года. Кажется, откуда зимой тепло?
Оказывается, его можно получать из грунта, температура которого на глубине постоянна. А благодаря испарителю, имеющемуся в установке, тепло небольшого теплового потенциала (грунта) передается фену. Компрессором полученный пар сжимается, что приводит к повышению температуры пара до нужного уровня, которое и передается в системы отопления и водоснабжения. Насос, как видим, выполняет работу по трансформации тепловой энергии с низкого уровня до того, который необходим потребителю. Работает эта неприхотливая конструкция в диапазоне температуры 25 — +50 градусов. Монтируется она легко и является экологичной.
Видео: Тепло из-под земли — альтернативная энергия
Вывод
Отечественные производители предлагают в альтернативной энергии также использовать гибриды – ветрогенераторы, снабженные солнечными батареями, чтобы солнечные батареи занимались производством энергии в солнечный день, а ветряки тогда, когда на улице пасмурно.
Подводя итоги, видим, что традиционный источник энергии (электричество) – далеко не единственный. И выбор за человеком, который может воспользоваться любым существующим или дождаться, пока откроют что-то новое.
Источник
Альтернативная энергетика: типы, роль, плюсы и минусы нетрадиционных источников энергии
Альтернативные, или нетрадиционные источники энергии — это ресурсы природы, которые можно использовать для получения электричества. Сюда относятся солнце, ветер, и даже энергия земли, биомасс, сточных вод и отходов. По прогнозам, с помощью биогенного горючего можно получать до 49% электроэнергии, а также 16-22% — от энергии ветра и воды.
Виды, преимущества и недостатки разных альтернативных источников энергии
У каждого типа нетрадиционной энергетики есть свои плюсы и минусы, а также особенности организации процесса для получения электричества.
Солнечная энергия
Преобразование энергии солнца происходит с помощью особых технологий. Сложность обработки солнечной энергии выступает в качестве недостатка этого источника:
- излучение имеет низкую плотность и непостоянно, поэтому существующие технологии имеют ряд ограничений;
- в некоторых странах из-за низкого уровня солнечного излучения реализовать методику нецелесообразно.
Среди преимуществ можно выделить абсолютную экологическую безопасность солнечной энергии и отсутствие вмешательства в геологию Земли.
На солнечной энергии работают космические станции и спутники. Широкое распространение получили солнечные панели в некоторых странах – ими оснащают крыши домов.
Геотермальная энергетика
Геотермальный метод получения энергии построен на принципе преобразования тепла мантии и ядра Земли (чаще всего источником служат пароводяные резервы). Преобразование природного пара – процесс трудоемкий, так как требуется строительство труб и турбин, проводящих его с глубины от 2-3 км. Однако стоимость электроэнергии на выходе получается не слишком высокой.
Недостаток метода – вероятность оседания грунта и повышения сейсмической активности, поэтому в опасных районах этот источник альтернативной энергии неприменим.
Ветровая энергетика
Для реализации метода требуется ветряная электростанция. Одно из преимуществ такого источника энергии – это дешевое оснащение. Но недостаток – сильная зависимость от погодных условий, требуется постоянный контроль состояния. А еще ветровые электростанции могут создавать помехи для радиоволн.
Важно! Обширное использование ветряных электростанций может стать причиной недостаточной вентиляции промышленных районов, что приведет к ухудшению экологической обстановки.
Также для ветряных станций требуются большие площади, поэтому реализация в густонаселенных регионах затруднена. Однако ветряные источники энергии используются в некоторых странах Европы и Америки для снабжения небольших поселений.
Волновая энергетика
В этом способе для получения электричества используется энергия волн. В отличие от альтернативных источников, описанных выше, волновая энергия отличается большей ударной мощностью. Это самый многообещающий способ получения энергии в перспективе освоения океанов.
Важно! Все виды естественной энергии – ветер, солнце, волны – относятся к возобновляемым источникам.
Самый яркий пример традиционного использования волновой энергии – гидроэлектростанции, но он не единственный. Целесообразно строительство волновых станций в районах с мощными приливами (колебание больше 4 м).
Среди недостатков можно выделить небольшую мощность, строительство только возле побережья, а также цикличность работы – всего 2 раза в сутки. Экологическая безопасность такого способа получения энергии под вопросом, ведь станции нарушают баланс соленой и пресной воды, что несет угрозу морской жизни.
Новейшая технология получения энергии волновым путем – аэро ГЭС. Они работают по принципу конденсации влаги из атмосферы, однако до внедрения этой технологии в жизнь еще далеко.
Градиент-температурная энергетика
В основе этого метода лежит баланс температур. Для строительства станций требуется морское побережье. Поглощая до 70% солнечной энергии, мировой океан становится отличным источником температурных ресурсов. Однако нагрев и выделение углекислой кислоты при обработке морской воды нарушают экологическую обстановку. Среди преимуществ можно выделить только то, что ресурс крайне обширен.
Биомассовая энергетика
Под этим понятием скрывается процесс гниения биологических отходов и ресурсов – в результате выделяется биологический газ с большим содержанием метана. Его можно использовать для обогрева помещений и выработки электричества.
Больше всего такой источник энергии используется в сельскохозяйственных предприятиях. Это безотходное производство, так как гниющие продукты потом используются для удобрения. Кроме растений и навоза, можно использовать быстрорастущие водоросли.
Главный недостаток теплового источника – КПД не превышает 6% и для обеспечения нужд мегаполиса энергией такой метод не подойдет.
Энергия молнии
Один из самых новых альтернативных методов получения электричества – сбор энергии молний, попадающих в землю. Пока что проект находится на стадии разработки – установки для улавливания молнии еще не готовы.
Это дорогостоящий, но окупающийся метод, ведь 1 молния способна обеспечить целый район крупного города энергией на некоторое время. Но уже сейчас можно выделить главный недостаток – зависимость от частоты гроз.
Роль и значение альтернативной энергетики
Поиск альтернативных источников энергии – одна из самых актуальных задач, так как человечество чудовищными темпами поглощает газ, нефть и другие виды топлива, чтобы производить энергию. Научная «мечта» — получение альтернативы электричеству, но она пока что недостижима. Кризис топливных ресурсов неизбежен, и нетрадиционные источники энергии должны помочь предотвратить его.
Альтернативные источники энергии в России
В России в разных регионах интегрируется практическое использования следующих альтернативных источников энергии:
- Солнечная энергия. Самая большая трудность – это законодательное и финансовое обеспечение станций, собирающих солнечную энергию. Наибольший потенциал такого способа получения энергии сосредоточен в южных регионах, а также на севере – в Якутии и Магаданской области.
- Гидроэнергетика. ГЭС после АЭС занимают 2 место по способам производства электроэнергии, и перспективы у этого метода достаточно большие.
- Геотермальная энергетика. Геотермальные ресурсы России в 10 раз богаче, чем залежи нереализованного угля. Самый перспективный край – Камчатка, где на глубине чуть больше 3 км заложен пар температурой 200 градусов. Большим потенциалом также обладает Кавказ и Краснодарский край.
- Биогаз. Активно развивающаяся отрасль энергетики, востребованная в России. Есть даже предприятия, которые начали производство установок.
- Приливная энергетика. Наиболее перспективны города, расположенные на побережье.
- Ветроэнергетика. На территории России ветрогенные установки используются со времен СССР: на территории Калининграда, в заполярье, Башкортостане и Чувашии. Потенциал у этого метода в РФ обширен, поэтому ветроэнергетика активно развивается.
Альтернативные источники энергии – один из вопросов сохранения окружающей среды и ресурсов планеты, который изучается тысячами специалистов. Каждый день ищутся новые решения и разрабатываются методы для получения энергии из ветра, солнца, воды. Но сфера изучена недостаточно и многие задачи только предстоит решить.
Источник