Альтернативная энергия Альтернативная энергетика, возобновляемые источники энергии, энергетические ресурсы планеты.
Энергия солнечного ветра
Ученые всего мира открывают новые пути для удовлетворения растущих потребностей в энергии. Наиболее перспективными считаются энергия Солнца (солнечная энергия) и энергия ветра. Эти два источника энергии привлекают ученых в течение очень долгого времени, но они не в состоянии решить, какой из двух является лучшим источником для производства электроэнергии. В настоящее время ученые обращают внимание на третий вариант. Ученые из Washington State University в настоящее время разрабатывают концепцию комбинированной солнечной энергии и энергии ветра для получения огромной энергии, которая называется энергией солнечного ветра. Этот вид энергии будет удовлетворять все потребности в энергии для всего человечества. Преимущества энергии солнечного ветра:
* Ученые уверены, что абсолютно вся энергия, порожденная из солнечного ветра, будет не в состоянии достичь потребителей на планете. Значительная часть энергии, получаемой со специальных спутников, будет теряться в медной проволоке при создании энергособирающего магнитного поля, но той энергии, которая достигает Земли будет достаточно для удовлетворения потребностей всего человеческого, независимо от состояния окружающей среды.
* Группа ученых в Washington State University надеется, что она может создавать 1 миллиард миллиардов гигаватт (!) энергии с помощью массивных 8400-километровых солнечных парусов для сбора энергии солнечного ветра.
* 1000 домов могут быть обеспечены энергией достаточной мощности с помощью 300 метров медной проволоки, приемника двух метров в ширину и 10-метрового паруса.
* Ученые считают, что если некоторые из практических решений окажутся верными и солнечный ветер будет генерировать огромное количество энергии, могут найтись найти новые средства генерирования энергии, неожиданные для всех, включая разработчиков.
Спутник, запущенный в поток солнечного ветра, вместо того чтобы работать, как ветряная мельница, где лопасти турбины физически поворачиваются для выработки электроэнергии, будет использовать энергособирающий медный провод для захвата электронов движущихся со стороны Солнца со скоростью в несколько сотен километров в секунду.
Но несмотря на то, что энергия солнечного ветра будет решать практически все проблемы, с которыми мы столкнемся в будущем из-за нехватки ресурсов, она имеет и некоторые недостатки:
* Огромные инженерные трудности для запуска полноценной системы получения энергии из солнечного ветра.
* Расстояние между спутником и Землей будет настолько огромным, что лазерный луч, путешествующий через миллионы миль, потеряет большую часть энергии. Для решения этой проблемы, необходимо намного более сильное фокусирование лазера чем то, что могут предложить современные технологии.
* Даже если эти лазерные лучи достигнут спутников, что на данный момент очень сомнительно, наши спутники в их нынешнем виде будут не в состоянии выявить эту энергию.
Источник
Ресурсы энергии солнца и ветра на Земле
Жизнь современного человека просто немыслима без энергии. Отключение электроэнергии представляется катастрофой, человек уже не мыслит жизнь без транспорта, а приготовление, к примеру, пищи на костре, а не на удобной газовой или электрической плите – это уже из разряда хобби.
До сих пор мы используем для выработки энергии органическое топливо (нефть, газ, уголь). Но их запасы на нашей планете ограничены, и не сегодня-завтра наступит день, когда они иссякнут. Что же делать? Ответ уже есть – искать другие источники энергии, нетрадиционные, альтернативные, запас которых просто неисчерпаем.
К таким альтернативным источникам энергии относятся солнце и ветер.
Использование солнечной энергии
Солнце – мощнейший поставщик энергии. Что-то мы используем в силу наших физиологических особенностей. Но миллионы, миллиарды киловатт уходят впустую и исчезают с наступлением темноты. Каждую секунду Солнце дарит Земле 80 тысяч миллиардов киловатт. Это в несколько раз больше, чем вырабатывают все электростанции мира.
Только представьте, какие выгоды принесет человечеству использование солнечной энергии:
• Бесконечность по времени. Ученые предсказывают, что Солнце не погаснет еще в течение нескольких миллиардов лет. А это значит, что хватит и на наш век и для наших дальних потомков.
• География. На нашей планете нет мест, где не светило бы солнце. Где-то ярче, где-то тусклее, но Солнце есть везде. А значит не нужно будет окутывать Землю бесконечной паутиной проводов, пытаясь доставить электроэнергию в отдаленные уголки планеты.
• Количество. Энергии солнца хватит на всех. Даже если кто-то начнет безразмерно запасать такую энергию впрок, это ничего не изменит. Хватит и чтобы батарейки зарядить, и на пляже позагорать.
• Экономическая выгода. Уже не нужно будет тратиться на покупку дров, угля, бензина. Бесплатный солнечный свет будет отвечать за работу водоснабжения и автомобиля, кондиционера и телевизора, холодильника и компьютера.
• Экологически выгодно. Уйдет в прошлое тотальная вырубка лесов, не нужно будет топить печи, строить очередные «чернобыли» и «фукусимы», жечь мазут и нефть. Зачем прикладывать столько сил к уничтожению природы, когда в небе есть прекрасный и неиссякаемый источник энергии – Солнце.
К счастью, это не мечты. По оценкам ученых, уже к 2020 году 15% электроэнергии в Европе будет обеспечиваться за счет солнечного света. И это только начало.
Где используют солнечную энергию
• Солнечные батареи. Батареи, установленные на крыше дома, уже никого не удивляют. Поглощая энергию солнца, они преобразуют ее в электрическую. В Калифорнии, например, любой проект нового дома подразумевает обязательное использование солнечной батареи. А в Голландии город Херхюговард называют «городом Солнца», потому что здесь все дома оснащены солнечными батареями.
— Уже сейчас все космические корабли во время автономного полета обеспечивают себя электричеством за счет энергии солнца.
— Автомобили на солнечных батареях. Первая модель такого автомобиля была представлена еще в 1955 году. А уже в 2006 году французская компания Venturi наладила серийный выпуск «солнечных» автомобилей. Характеристики его пока скромны: всего 110 километров автономного хода и скорость не выше 120 км/ч. Но практически все мировые лидеры автомобильной промышленности разрабатывают свои версии экологически чистых авто.
• Гаджеты. Уже сейчас есть зарядки для многих устройств, которые работают от солнца.
Виды солнечной энергии (солнечные электростанции)
В настоящее время разработано несколько видов солнечных электростанций (СЭС):
• Башенные. Принцип работы прост. Огромное зеркало (гелиостат) поворачивается вслед за солнцем и направляет солнечные лучи на теплоприемник, заполненный водой. Далее все происходит как в обычной ТЭЦ: вода закипает, превращается в пар. Пар крутит турбину, которая задействует генератор. Последний и вырабатывает электричество.
• Тарельчатые. Принцип работы схож с башенными. Отличие заключается в самой конструкции. Во-первых, используется не одно зеркало, а несколько круглых, похожих на огромные тарелки. Зеркала устанавливают радиально, вокруг приемника.
Каждая тарельчатая СЭС может иметь сразу несколько подобных модулей.
• Фотовольтаические (использующие фотобатареи).
• СЭС с параболоцилиндрическим концентратором. Огромное зеркало в форме цилиндра, где в фокусе параболы установлена трубка с теплоносителем (чаще всего используют масло). Масло разогревается до нужной температуры и отдает тепло воде.
• Солнечно-вакуумные. Участок земли закрывают стеклянной крышей. Воздух и почва под ней нагреваются сильнее. Специальная турбина гонит теплый воздух к приемной башне, возле которой установлен электрогенератор. Электричество вырабатывается за счет разницы температур.
Использование энергии ветра
Еще один вид альтернативного и возобновляемого источника энергии – ветер. Чем сильнее ветер, тем большее количество кинетической энергии он вырабатывает. А кинетическую всегда можно преобразовать в механическую или электрическую энергию.
Механическую энергию, получаемую за счет ветра, используют уже давно. Например, при помоле зерна (знаменитые ветряные мельницы) или перекачивания воды.
Энергию ветра используют также:
• В ветряных установках, которые вырабатывают электричество. Лопасти заряжают аккумулятор, от которого ток подается в преобразователи. Здесь постоянный ток преобразуется в переменный.
• Транспорт. Уже сейчас есть автомобиль, который едет за счет энергии ветра. Специальная ветровая установка (кайт) позволяет двигаться и водным судам.
Виды ветряной энергии (ветряные электростанции)
• Наземные – самый распространенный вид. Такие ВЭС устанавливают на холмах или возвышенностях.
• Шельфовые. Их строят на мелководье, в значительном удалении от берегов. Электричество поступает на сушу по подводным кабелям.
• Прибрежные – устанавливают на некотором удалении от моря или океана. Прибрежные ВЭС используют силу бризов.
• Плавающие. Первый плавающий ветрогенератор был установлен в 2008 году недалеко от берегов Италии. Генераторы устанавливают на специальных платформах.
• Парящие ВЭС размещают на высоте на специальных подушках, выполненных из невоспламеняемых материалов и наполненных гелием. Электричество на землю подается по канатам.
Перспективы и развитие
Самые серьезные перспективные планы по использованию энергии солнца ставит перед собой Китай, который к 2020 году планирует стать мировым лидером в этой области. Страны ЕЭС разрабатывают концепцию, которая позволит получать до 20% электроэнергии из альтернативных источников. Американское Министерство энергетики называет меньшую цифру – к 2035 году до 14%. Есть СЭС и в России. Одна из самых мощных установлена в Кисловодске.
Что касается использования энергии ветра, то приведем некоторые цифры. Европейская Ассоциация ветровой энергетики опубликовала данные, которые показывают, что ветроэнергетические установки обеспечивают электричеством многие страны мира. Так, в Дании, за счет таких установок получают 20% потребляемой электроэнергии, в Португалии и Испании – 11%, в Ирландии – 9%, в Германии – 7%.
В настоящее время ВЭС установлены более чем в 50 странах мира, а их мощность растет из года в год.
Источник
Солнечно-ветровая энергетика
Солнечно ветровые электростанции — энергетически более выгодная и более стабильная система. В пасмурную погоду или ночью, когда нет солнца, ветровые установки являются основными поставщиками электричества. В солнечную же погоду ветер стихает, при этом увеличивается выработка электроэнергии солнечной составляющей электростанции.
На службе человечества
Использовать солнечное излучение и силу ветра люди научились уже давно. Но не всегда дует ветер и светит солнце, к тому же эти факторы могут зависеть от времени года и суток, поэтому была создана гибридная система, в которую входят ветровые электростанции и солнечные батареи, позволяющая получать электричество круглосуточно целый год. Ветрогенератор является главным звеном, от которого заряжаются батареи. Чтобы работа такой ветроустановки была стабильной и эффективной, к ней добавлены солнечные панели, заряд от которых также поступает на аккумуляторы. 
Такая система солнечные батареи плюс ветрогенераторы рассчитана на то, чтобы, при отсутствии одного или обоих энергетических источников, подача электричества не прекращалась. Когда нет ветра или солнца подача электричества осуществляется от батарей аккумуляторов, а на случай того, что заряд иссякнет, обычно делается резервное подключение к генератору или централизованному источнику. В этом случае батареи снова берут заряд, а потребители обеспечиваются электричеством.
Гибридные электростанции имеют перспективу использования только в районах, где солнечные и ветровые потенциалы достаточно высоки. Совместная энергия солнца и ветра может быть использована только в тех климатических и географических зонах, где она достаточно высока.
Когда проектируются комбинированные солнечно-ветровые установки, то обязательно учитывается потенциальная энергия, которую могут давать солнечные батареи и ветрогенераторы. От конкретных условий климата зависит, какая часть такой электростанции будет основной, а какая – вспомогательной. При монтаже такой установки может быть использовано несколько ветрогенераторов и фотоэлектрических модулей.
Использование энергии
На сегодняшний день альтернативная энергетика в России только начинает развиваться, однако, все чаще люди хотят использовать неиссякаемые источники энергии, которые не загрязняют атмосферу и природу, не вредят экологии, и при этом дают свет и тепло. В научных кругах давно подсчитано, что недельное количество поступающей энергии Солнца в несколько раз превышает мировые запасы топливных ресурсов планеты. Однако используется этот потенциал в мизерных количествах, считается чуть ли не экзотическим, а промышленное применение такой энергии – это отдаленное будущее.
Для создания современных ветро-солнечных установок необходимы не только финансы и материальные затраты, нужны разработки научно-технического плана. Сейчас выпускаются солнечные электростанции, работающие в вакуумном режиме, способные давать энергию в любой климатической зоне при любой погоде. Однако из стоимость достаточно высока и установка окупается не так быстро. Ветровые станции, собирающие энергию на батареи, тоже не всегда могут обеспечить необходимым электричеством. Использование альтернативной энергетики, когда работает энергия солнца и ветро-энергия, может решить этот вопрос.
Все электростанции, работающие по традиции на углеводородном топливе, загрязняют атмосферу, атомные станции – вообще очень опасный вид выработки электричества. А солнечно-ветровая энергетика способна полностью решить вопрос с экологией, дать необходимое количество электричества, при этом она абсолютно безопасна. Использовать такие ветро-солнце-электростанции можно в любой точке планеты, потому что плотность потока солнечного излучения достаточно высока. Есть географические места, где солнце светит практически круглый год, добавив к такому потоку силу ветра, и установив ветрогенераторы, можно получить невероятную по мощи энергию.
Комплектация
Когда энергия солнца и ветра используется совместно для выработки электричества, система становится более надежной. При использовании нескольких энергетических источников аккумуляторные батареи можно уменьшить в размере. В отличие от солнечных модулей, ветрогенераторы вырабатывают более дешевое электричество. В такие гибридные ветровые электростанции устанавливаются ветро-стояки, фотоэлектрические модули и другие компоненты высокого качества, которые надежны и долговечны.
Использовать такие установки можно для любых объектов, причем эти системы рассчитаны так, что их можно объединять с дизельными генераторами и централизованной подачей электричества. В стандартную комплектацию гибридной электростанции входит:
- ветрогенератор
- башня
- солнечные панели
- солнечный контроллер (МРРТ)
- инвертор с зарядным устройством
- автоматический выключатель
- гелиевые аккумуляторы
- кабель для соединения с аккумуляторами
- кабель для ветрогенератора
- кабель для фотоэлектрических модулей
- температурный батарейный датчик
к содержанию ↑
Новые разработки
Сегодня самой мощной в мире ветростанцией является Jaisalmer Wind Park, расположенная в Индии, штат Раджастхан, производительностью 1064 Мвт, второй по мощности ветровой электростанцией стала RoscoeWindFarm в Техасе. Ее производительность 781,5 МВт, а работают там 627 ветротурбин.
Среди солнечных установок, обеспечивающих энергией население, в 2013 году заняла первое место Agua Caliente Solar Project, расположенная в США, штат Аризона, а второй по мощности стала индийская фотоэлектрическая станция, построенная в 2012 году, но уже через год выдающая 214 МВт энергии.
Последний проект, стоимость которого равна 1,5 миллиарда долларов – это разработка компании SWET. Это абсолютно новый взгляд на альтернативную энергетику, позволяющий увеличить вырабатываемую мощность до 435 МВт в год. Эта установка рассчитана на работу солнца и ветра, однако, зависит от их капризов намного меньше, чем обычные электростанции.
Внешне эта система напоминает очень высокую башню атомной электростанции (685 м) при диаметре 60 м. Строят это сооружение в пустыне, где очень жарко и сухо, причем солнце светит почти круглый год. За счет таких условий прогрев башни будет очень сильным, поэтому энергия солнца будет преобразовываться в энергию тепла. Весь периметр башни – это клапаны с распыляемой водой, которая необходима для охлаждения воздуха. В результате холодные воздушные потоки будут со скоростью 80 км/час устремляться вниз, вращая ветрогенераторы. Однако рентабельность такой установки в северных климатических зонах остается под вопросом.
Источник