În prezent, cercetările privind utilizarea energiei solare se desfășoară pe toate continentele. Până în 2020, ei plănuiesc să satisfacă de la 10 la 30% din necesarul de energie al țării prin instalații solare, în 2010 - 3%. Programe naționale de dezvoltare energie solară acceptat în 68 de țări.

Radiația solară ajunge frontiere externe atmosfera terestră transportă energie de 5,6 106 EJ pe an (P = 17 miliarde kW). Aproximativ 65% din această energie este cheltuită pentru încălzirea suprafeței, ciclul de evaporare-sedimentare, fotosinteză, precum și pentru formarea valurilor, a curenților de aer și oceani și a vântului, 35% din energia solară este reflectată. Fluxul de energie solară care ajunge la suprafața pământului este de 9 mii de ori mai mare decât energia totală produsă în prezent în lume folosind combustibili organici și uraniu.

Energia solară are o serie de avantaje. Este disponibil peste tot, este practic inepuizabil și este disponibil în aceeași formă la nesfârșit. perioadă lungă timp. Pentru a-și satisface nevoile de energie în 2100, omenirea trebuie să utilizeze doar mai puțin de 0,1% din energia solară care cade pe Pământ sau o patruzecime din energia solară care cade în deșert. Energia solară are însă o densitate de flux scăzută (800-1000 W/m2), intensitatea acesteia variază pe parcursul zilei, depinde de anotimp etc. Atât incidentele cât și cele împrăștiate sunt tipuri directe de energie solară. Tipuri indirecte Energia solară include vântul, valurile, mareele, gradienții termici oceanici, energia hidroelectrică și energia fotosintetică.

În mod convențional, se pot distinge patru domenii de utilizare a energiei solare: termică, fotovoltaică, biologică și chimică. Direcția de inginerie termică (furnizarea căldurii solare) se bazează pe încălzirea lichidelor de răcire, cum ar fi apa, cu convenționale sau concentrate. razele solareîn dispozitive colectoare speciale. Această metodă a început deja să găsească aplicații practice în SUA, Japonia, regiunile sudicețara noastră pentru desalinizare și producere de apă caldă, încălzirea clădirilor iarna și răcirea lor vara, pentru uscarea diverselor produse și materiale, alimentarea convertoarelor termice etc. Chiar și cu eficiența actuală colectoare solare se poate dovedi a fi fezabil din punct de vedere economic până la zonele situate la latitudinea 56 (aproximativ latitudinea Moscovei). Multă atenție Multe țări se concentrează pe metoda fotovoltaică de utilizare energie electrica.

Descoperirile făcute în ultimii 10 - 20 de ani în fizica și chimia semiconductorilor au condus la progrese semnificative aici. Pe baza lor, au fost create convertoare fotoelectrice - baterii solare, care sunt acum utilizate pe scară largă în nave spațiale. Eficiența bateriei este de 12-15%, iar pe probele de laborator acest lucru a fost atins semnificativ cele mai bune rezultate (28 - 29 %).

Cercetare teoretică a condus la concluzii despre posibilitatea fundamentală de realizare a coeficientului acțiune utilă, aproape de 90%. Cu toate acestea, utilizarea pe scară largă a convertoarelor semiconductoare în energia de la sol este îngreunată de costul lor încă ridicat (costul de generare a energiei electrice cu panouri solare este mai mare decât cu moduri traditionale). În consecință, una dintre direcțiile principale aici este dezvoltarea convertoarelor mai ieftine, de exemplu, folosind film și semiconductori organici și mai puțin tehnologii scumpe producerea lor.

Energia geotermală bazată pe ape termale (subterane calde) se dezvoltă destul de intens în SUA, Italia și Japonia, unde au fost construite centrale geotermale. În Rusia, resurse mari de energie geotermală sunt disponibile în Kamchatka, Sahalin și Insulele Kuril, iar altele mai mici în Caucaz. Energia geotermală poate fi utilizată în agricultură (încălzirea serelor) și în ferme municipale (furnizare de apă caldă). Unele așezări din Daghestan, Ingușeția, Krasnodar și Stavropol și Kamchatka sunt conectate la alimentarea cu apă geotermală.

Oceanele conțin un potențial enorm sub formă de energie termică în adâncimea coloanei de apă (radiații, temperaturi ale straturilor superioare și inferioare ale apei), precum și energia curenților oceanici, valurile mariiși mareele. În lume, lucrul la centralele mareomotrice (TPP) este cel mai dezvoltat. În 1966, centrala Rance a fost construită în Franța, generând 500 milioane kWh de energie electrică pe an, în 1968 în Rusia - Kislogubskaya GTPP la , în 1984 - o centrală în Canada cu o capacitate de 20 MW.

Promițătoare este producerea de energie din biomasă obținută din procesarea deșeurilor organice. Au fost dezvoltate tehnologii pentru producerea de biogaz și etanol, care pot fi folosite ca combustibil și compost (îngrășăminte organice) din deșeurile organice de la fermele de animale, ferme de porci, ferme de păsări, ape uzate municipale, deșeuri menajere și deșeuri din industria prelucrării lemnului.

Centralele electrice sunt conectate între ele și furnizează energie electrică rețelei electrice a unei regiuni sau țări. Din acest sistem, consumatorii de diferite compoziții, putere, mod de funcționare și alți indicatori primesc energie electrică. O astfel de integrare în sistemul energetic permite: reducerea capacității totale instalate a centralelor electrice; putere de rezerva datorita posibilelor manevre ale statiilor diferite tipuri; reduce consumul total de combustibil; crește fiabilitatea alimentării cu energie a consumatorilor prin conexiuni reciproce suplimentare; creșterea eficienței producției de energie electrică prin distribuirea optimă a sarcinilor electrice între stații de diferite tipuri.

Fig.1.14.

Sarcina electrică totală a unui grup de consumatori conectați la sistemul de energie electrică depinde de mulți factori: compoziția consumatorilor, puterea acestora, modul de funcționare, tehnologia și echipamentul utilizat, ora din zi și anul, condițiile climatice etc. Un program zilnic aproximativ al sarcinii electrice a unei zone industriale este prezentat în Fig. 1.14. Se caracterizează printr-o sarcină zilnică (de bază) constantă P3; sarcină slab variabilă (în jumătate de vârf) de la P3 la P2; sarcină de vârf P1. În fiecare moment în timp, trebuie să existe un echilibru între puterea generată și consumată în sistemul de energie electrică (ținând cont de pierderi). În caz contrar, modul de funcționare al sistemului de alimentare în ansamblu și elementele sale individuale pot deveni urgență, chiar până la punctul de „colaps”, adică. deconectarea completă a tuturor surselor și consumatorilor de energie electrică unul de celălalt. Pentru a menține echilibrul puterii, este necesar să se regleze și să se modifice puterea generată la centralele electrice. Puterea și inerția diferite ale unităților de putere determină anumite modele de utilizare a acestora, atât din punct de vedere tehnic, cât și economic. Sarcina de bază este suportată de cele mai puternice și inerțiale centrale electrice - centrale nucleare și centrale termice mari, centrale de stat districtuale. Sarcina de jumătate de vârf este acoperită de unități manevrabile ale centralelor hidroelectrice, centralelor cu acumulare prin pompare și centralelor termice. Sarcina de vârf este asigurată de hidrogeneratoare, unități cu turbine cu gaz și unități cu turbine cu gaz cu ciclu combinat.

Compoziția specifică a centralelor electrice din regiune poate modifica parțial opțiunea de distribuție a sarcinii luată în considerare, dar principiile generale rămân neschimbate.

Utilizarea surselor alternative de energie

Creșterea populației, dezvoltarea industrială și socială a societății necesită o creștere semnificativă a producției de energie. În același timp, până la mijlocul secolului XXI, o lipsă acută de resurse de energie organică, care asigură astăzi aproximativ 80% din toată energia solicitată, va deveni destul de reală. Costul extragerii și transportului combustibilului este în continuă creștere, iar acest proces va continua, deoarece... depozitele noi sunt adesea localizate în zone îndepărtate, greu accesibile, la adâncimi considerabile. Creșterea prețurilor la combustibil se datorează și faptului că petrolul, gazul și cărbunele sunt materii prime importante pentru multe industrii, iar afirmația „încălzirea cu petrol este la fel ca și încălzirea cu bancnote” nu își pierde relevanța.

Prin urmare, se lucrează pentru a găsi noi, tipuri alternative surse de energie, inclusiv cele regenerabile și ecologice. Unele dintre aceste evoluții sunt discutate mai jos.

Instalații magnetohidrodinamice (MHD). Principiul de funcționare al acestor instalații face posibilă transformarea directă a energiei termice în energie electrică (Fig. 1.15). Un jet 2 de gaz ionizat este trecut între plăcile metalice 1 situate într-un câmp magnetic puternic. În conformitate cu legea inducției electromagnetice, este indus un EMF, care determină fluxul de curent electric între electrozii din interiorul canalului generatorului și din circuitul extern. Absența pieselor mobile în generatorul MHD face posibilă atingerea unei temperaturi a fluidului de lucru de 2550...2600 0C la intrare și asigurarea unui randament al ciclului termic de 70...75%.

Instalațiile MHD pot funcționa după diferite scheme. Una dintre opțiuni este cu un reactor nuclear cu ciclu închis (Fig. 1.15.b.). Fluidul de lucru (argon sau heliu cu adaos de cesiu) este încălzit într-un reactor nuclear sau într-un schimbător de căldură la temperatură înaltă 3 și intră în canalul MHD 4, unde energie termică plasma în mișcare se transformă în electrică. Gazele evacuate în canalul MHD, având o temperatură de aproximativ 1500 0C, intră în generatorul de abur 5, care asigură funcționarea unității turbinei cu abur 6. Ciclul MHD este închis prin compresorul 7, care returnează gazul în reactor. sau schimbător de căldură 3.

Fig.1.15.

a - principiul de funcționare al generatorului MHD; b - instalatie MHD cu reactor nuclear.

Puterea instalației pilot industriale MHD este de 25 MW. O instalație de 500 MW este în stadiu de dezvoltare tehnică. Există o serie de dificultăți în acest proces care împiedică ritmul de implementare a generatoarelor MHD: crearea de câmpuri magnetice cu inducție ridicată; realizarea unei conductivitati plasmatice ridicate la temperaturi de pana la 2400...2500 0C; crearea de materiale termorezistente la căldură; obţinerea curentului alternativ, care trebuie inversat din curentul continuu generat de instalaţia MHD. Cu toate acestea, dezvoltarea și implementarea generatoarelor MHD are perspective destul de bune.

Instalaţii termonucleare. Crearea unor instalații industriale de acest tip poate rezolva aproape complet problema obținerii cantității necesare de energie. Furnizarea de izotopi de deuteriu și tritiu, combustibilul inițial pentru reactoarele termonucleare, pe Pământ este practic nelimitată. În timpul unei reacții termonucleare, se eliberează energie colosală. Acest lucru se întâmplă pe Soare, precum și în timpul exploziei unei bombe cu hidrogen. Pentru a controla un astfel de proces trebuie asigurate o serie de conditii: densitatea combustibilului de cel putin 1015 nuclei la 1 cm3; temperatura 100...500?106 grade. Această stare a combustibilului trebuie menținută pentru o fracțiune de secundă.

Lucrările la crearea unui reactor termonuclear au fost intens realizate în URSS, SUA și Japonia. Anumit rezultate pozitive, de exemplu, instalația TOKOMAK de la Institutul de Energie Atomică care poartă numele. I.V.Kurchatova. Cu toate acestea, problemele tehnice și științifice nu au făcut încă posibilă crearea unei adevărate instalații termonucleare industriale.

Centrale solare. Pământul primește 1017 W de energie anual de la Soare, ceea ce este de 20.000 de ori mai mult decât nivelul actual de consum. Este firesc să transformăm energia solară în energie termică. Astfel de instalații au fost folosite de om din cele mai vechi timpuri. Există, de asemenea, o modalitate destul de simplă de a converti energia solară în energie electrică - folosind fotocelule. Prin urmare, în multe țări se lucrează la crearea de centrale solare (SPP). Semnificație deosebităÎn același timp, o astfel de resursă energetică este ecologică și regenerabilă. Drept urmare, în ultimii 50 de ani, zeci de centrale solare au fost construite în SUA, Australia, Italia, Oceania și alte regiuni climatice potrivite. În URSS a fost construită centrala solară din Crimeea cu o capacitate de 5 MW și a fost proiectată o stație în Asia Centrală cu o capacitate totală de 200 MW.

Cu toate acestea, există dificultăți semnificative în crearea și utilizarea centralelor solare, care nu permit încă centralelor solare să concureze pe deplin cu centralele termice și hidrocentralele. Aceasta este variabilitatea radiației solare în funcție de momentul zilei, an și în funcție de conditiile meteo; densitate scăzută de radiație la suprafața Pământului; insuficientă specificatii tehnice celulele fotovoltaice existente și complexitatea eliminării acestora. Eficiența instalațiilor SEL este în prezent de aproximativ 15%, iar obținerea de capacități semnificative este asociată cu amplasarea echipamentelor pe suprafețe mari de zeci de kilometri pătrați și consumul corespunzător de materiale. Cu toate acestea, lucrările pentru îmbunătățirea SELS continuă.

Stații geotermale (GeoTES). Astfel de stații folosesc căldura din interiorul pământului ca sursă de energie. Principalele tipuri de centrale geotermale funcționează cu apă caldă sub presiune, apă cu abur, abur uscat sau gaz (energie petrotermală).

În medie, la fiecare 30...40 m adâncime în Pământ, temperatura crește cu 1 0C și la o adâncime de 10...15 kilometri ajunge la 1000-1200 0C. În unele părți ale planetei, temperatura este destul de ridicată în imediata apropiere a suprafeței. În aceste locuri ape subterane fierbinți puternice, flux de abur și gaz. Aici pot fi amplasate centrale geotermale. De exemplu, în Valea Gheizerelor din SUA, capacitatea totală a GeoTPP este de 900 MW, Lardello GeoTPP din Italia are o capacitate de 420 MW, iar stația Wairaket din Noua Zeelandă are o capacitate de 290 MW. Centrale geotermale destul de puternice funcționează în Mexic, Japonia, Islanda și alte țări. Centrala geotermală rusească din Kamchatka are o capacitate de 5 MW.

Curățenia mediului, energia termică regenerabilă a Pământului și simplitatea suficientă a designului sunt avantajele incontestabile ale GeoTES.

Dezavantajele stațiilor geotermale sunt conexiunea lor rigidă la locul unde căldura scapă pe suprafața Pământului și parametri limitați ai fluidului de lucru în ceea ce privește presiunea și temperatură.

Centrale mareomotrice (TPP). TPP-urile moderne folosesc faza fluxului și refluxului, unitățile lor (turbinele) sunt reversibile și funcționează atunci când apa se deplasează de la mare în golf și invers (Fig. 1.16). Astfel de instalații sunt capabile să funcționeze în modurile turbină și pompă.

PES operează în Rusia (Kislogubskaya, 400 kW), Japonia, Franța și alte țări. Cel mai puternic TPP este situat la gura râului Rance din Franța - 240 MW.

Fig.1.16.

a - vedere de sus; b - sectiunea

VGP - cel mai înalt orizont de maree; VGO - cel mai înalt orizont de maree joasă

Energia mareelor ​​este prietenoasă cu mediul, regenerabilă, neschimbată în perioade anuale și pe termen lung, cu toate acestea, se modifică semnificativ în timp. luna lunarași poate fi utilizat numai în anumite locații geografice de pe coastele mărilor și oceanelor dacă terenul necesar este disponibil.

Centrale electrice care utilizează energie marină. Energia valurilor, a curenților, a gradienților de temperatură și de salinitate din mări și oceane poate fi transformată în electricitate. Au fost proiectate și testate mai multe tipuri de instalații de conversie. De exemplu, turbina Coriolis de 80 MW este proiectată pentru stații care utilizează curenți oceanici.

Centrale eoliene (WPP). Omul a folosit întotdeauna energia eoliană. Transformarea acestei energii în energie electrică este în principiu foarte simplă. În URSS, deja în anii 20, a fost construită parcul eolian Kursk cu o capacitate de 8 kW. Cea mai mare instalație din lume, cu o capacitate de 1050 kW într-o unitate, funcționează în SUA din 1941.

Totuși, în ciuda anumitor avantaje (curațenie ecologică, regenerabilitate, simplitate și cost redus de utilizare), energia eoliană prezintă și dezavantaje semnificative care limitează construcția de parcuri eoliene. Aceasta este o mare denivelare în densitatea energiei eoliene, dependență de factori geografici, climatici, meteorologici etc. Prin urmare, în prezent, parcurile eoliene de putere limitată pentru utilizare locală sunt justificate economic.

Perspective pentru dinamica dezvoltării centralelor electrice

Dinamica dezvoltării energetice globale și internă indică faptul că în viitorul apropiat echilibrul existent între termocentrale, centrale nucleare și hidrocentrale se va menține aproximativ. În acest caz, se va acorda prioritate strategiei gaz-cărbune, iar utilizarea păcurului la termocentrale va fi redusă. Prețurile mondiale ale energiei, influențate de numeroși factori, sunt capabile să ajusteze această strategie în diferite grade și la diferite intervale de timp.

PGU și GTU vor fi dezvoltate în continuare. Dintre zonele relativ noi, instalațiile MHD sunt prioritare.

Se va dezvolta energie netradițională (solară, mareomotrică, geotermală), folosind resurse naturale regenerabile ecologice. Lucrările de cercetare-dezvoltare vor continua cu privire la crearea și dezvoltarea de instalații termonucleare, termoelectrice, radioizotopice, termoionice, generatoare electrochimice și alte unități. Un domeniu de lucru separat și foarte important este economisirea energiei a tuturor tipurilor de combustibil și resurse energetice, energie termică și electrică.

Pentru o existență normală, împlinită la omul modern este nevoie de energie. Fără energie, nu ne vom putea încălzi casele iarna, nu vom putea produce multe produse și lucruri fără de care viața noastră este pur și simplu de neconceput. În mod tradițional, omenirea este obișnuită să obțină energie din surse neregenerabile, precum zăcămintele de gaze sau petrol. Totuși, sursele neregenerabile sunt numite astfel pentru că mai devreme sau mai târziu aprovizionarea lor se va epuiza, iar oamenii se vor găsi într-o situație critică, dacă, bineînțeles, nu se pregătesc la timp pentru o astfel de desfășurare a evenimentelor, alocând timp și resurse. pentru dezvoltarea unei industrii ştiinţifice şi tehnice atât de importante ca energie alternativă.

DIRECȚII ENERGETICE NECONVENȚIONALE

Omenirea poate folosi energia solară, energia eoliană, energia mareelor, geotermală și alte surse de energie netradiționale ca surse de energie regenerabilă. Toate aceste surse de energie sunt explorate în profunzime diferite tipuri energie alternativă.

• Energia solară

Această zonă de energie alternativă se bazează pe utilizarea energiei solare, ale cărei principale avantaje sunt inepuizabilitatea, absența emisiilor nocive în timpul producției de energie și accesibilitatea. Iar unul dintre factorii care complică aplicarea sa este dependența cantității de energie solară care intră pe pământ de vreme, ora și ora anului, ceea ce face dificilă utilizarea energiei solare în zonele cu nivel scăzut radiatia solara. Pentru a depăși acest factor, se folosesc baterii.

• Energie geotermală

Accentul acestui tip de energie netradițională este căldura din adâncurile pământului, care este procesată la stații speciale în energie electrică sau, în unele cazuri, utilizată direct pentru încălzirea clădirilor. Pentru a ajunge la căldura din măruntaiele pământului, cel mai adesea este necesar să forați puțuri. Deosebit de eficient această metodă obtinerea de energie in locurile in care apa calda este foarte aproape de suprafata pamantului.

• Energia eoliană

Altul sursă inepuizabilă energia este vântul. Ramura energiei care transformă energia eoliană în alte tipuri de energie se numește energie eoliană. Centralele eoliene sunt utilizate în mod activ de către țările dezvoltate pentru a obține tipurile potrivite energie. De exemplu, acum aproape 10 la sută nevoie de Europa energia se obține folosind energia eoliană, iar în cincisprezece ani, potrivit experților, energia utilizată de țările europene va fi un sfert din energia eoliană.

• Energie biocombustibil

Acest tip de energie netradițională studiază generarea de energie din materii prime biologice (tulpini și alte părți ale plantelor, deșeuri animale etc.)

• Energia valurilor

Această direcție a energiei netradiționale stăpânește o sursă regenerabilă atât de interesantă precum energia valurilor.

PERSPECTIVE PENTRU ENERGIE NECONVENȚIONALĂ

Toate domeniile energiei netradiționale se dezvoltă activ în multe țări. Cu toate acestea, în acele țări care sprijină cercetarea, dezvoltarea și implementarea moduri alternative Primind sprijin guvernamental - legislativ și economic - cuprinzător pentru energie, rezultatele sunt deosebit de impresionante. În țările dezvoltate, ponderea surselor de energie regenerabilă este în continuă creștere, ceea ce permite în multe cazuri economisirea semnificativă a tipurilor tradiționale de energie și, în unele cazuri, înlocuirea lor completă.

Deja acum, stațiile spațiale folosesc energia solară pentru a opera sisteme eoliene și centrale solare în mod activ în multe țări, atunci când proiectează și construiesc case, inițial iau în considerare posibilitatea utilizării surselor de energie regenerabilă; În viitorul apropiat, oamenii de știință plănuiesc să implementeze proiecte științifice și tehnice îndrăznețe, interesante, cum ar fi construcția de centrale solare de-a lungul ecuatorului globului.

Deci, perspectivele de dezvoltare a energiei netradiționale sunt colosale, iar o tranziție completă la utilizarea surselor de energie regenerabilă ne va schimba lumea.

Energia alternativă este un fel de colac de salvare pentru umanitate în viitor. Dezvoltarea în continuare a civilizației noastre depinde în mod direct de cât de bine stăpânim sursele de energie regenerabilă. De aceea, toate țările foarte dezvoltate se străduiesc să susțină cercetarea în acest domeniu, să implementeze proiecte bazate pe utilizarea energiei solare, eoliene sau a altor surse regenerabile pentru a abandona parțial sau complet sursele de energie tradiționale și a dobândi independența mult așteptată față de energia neregenerabilă. resurse.

O tranziție activă către utilizarea unor tipuri de energie curată și regenerabilă va ajuta umanitatea să se schimbe calitativ și să îmbunătățească viața de pe planetă.

Fără electricitate, viața în orice casă este aproape de neconceput: electricitatea ajută la gătit, la încălzirea camerei, la pomparea apei în ea și la iluminarea simplă. Dar ce ar trebui să faci dacă nu există încă comunicații acolo unde locuiești, atunci surse alternative de energie electrică vor veni în ajutor.

În recenzia noastră, am colectat mai multe surse alternative comune de energie electrică în viața de zi cu zi, care sunt utilizate pe scară largă atât în ​​Rusia, cât și în țările europene și pe continentul american. În multe privințe, acestea sunt, desigur, mai scumpe și mai greu de operat decât rețeaua centrală de energie; cu toate acestea investitii financiare va fi pe deplin justificată de servicii de înaltă calitate și de încredere, precum și de crearea unui mediu ecologic favorabil.

Generatoare electrice

Cea mai populară sursă de energie alternativă din Rusia, care este cea mai solicitată în casele private de la țară. În funcție de tipul de combustibil folosit, generatoarele electrice pot fi diesel, benzină sau gaz.

Generatoare diesel au multe avantaje, printre care eficiența, fiabilitatea și un risc scăzut de incendiu. Dacă utilizați în mod regulat un generator diesel, acesta este mult mai profitabil decât modelele care funcționează pe benzină sau pe benzină. Consumul de combustibil al echipamentelor diesel nu este mare, prețul motorinei este, de asemenea, scăzut și nu va necesita reparații costisitoare.

Dezavantajele unui generator diesel sunt cantitatea mare de gaze eliberate în timpul funcționării, zgomotul și costul ridicat al dispozitivului în sine. Prețul echipamentului „mediu” cu o putere de ieșire de aproximativ 5 kW este în medie de aproximativ 23.000 de ruble; cu toate acestea, într-o vară de muncă se plătește complet de la sine.

Generator pe benzina ideală ca sursă de alimentare de rezervă sau sezonieră. În comparație cu generatoarele diesel, generatoarele pe benzină au dimensiuni mici, fac puțin zgomot în timpul funcționării și au costuri mai mici - prețul mediu al unui generator de benzină de 5 kW variază de la 14 la 17 mii de ruble. Dezavantajul unui generator pe benzină este consumul mare de combustibil, iar nivelul ridicat de dioxid de carbon emis va necesita să plasați generatorul electric într-o cameră separată.

Generatoare de gaz- poate cele mai „profitabile” modele pentru utilizare în viața de zi cu zi, care s-au dovedit în toate privințele: pot funcționa atât cu gaz natural, cât și cu combustibil lichefiat în cilindri. Nivelul de zgomot al acestui dispozitiv este foarte scăzut, iar durabilitatea este cea mai mare; în același timp, prețurile se află într-un interval moderat: pentru un dispozitiv „acasă” cu o putere de aproximativ 5 kW, va trebui să plătiți aproximativ 18 mii de ruble.

Viața sub soare

În fiecare an, o altă sursă alternativă de energie electrică devine din ce în ce mai populară - energia solară. Poate fi folosit nu numai pentru a genera energie electrică, ci și pentru a oferi încălzire autonomă. Pe acoperiș sunt instalate panouri solare de diferite dimensiuni, iar uneori pe pereți, care au o baterie și un invertor; cu ceva timp în urmă am scris despre tehnologie inovatoare– gresie cu fotocelule incorporate (). Iată care sunt beneficiile pe care le oferă panourile solare:

• Utilizarea sursei regenerabile de energie;
• Funcționare absolut silentioasă;
• Siguranța mediului, absența oricăror emisii în atmosferă;
• Instalare simplă, posibilitate de autoinstalare.

Puteți găsi mai ales panouri solare în sudul Europei și Rusiei, unde numărul de zile însorite atât iarna, cât și vara depășește numărul celor înnorate. Dar există câteva nuanțe care trebuie reținute:

Chiar și în cele mai însorite condiții meteorologice, este puțin probabil ca puterea totală a tuturor fotocelulelor instalate să depășească 5-7 kW pe oră. Prin urmare, dacă luăm în considerare cel puțin o estimare aproximativă că încălzirea unei case necesită energie la o rată de 1 kW la 10 metri patrati, atunci obținem că doar un mic casă de țară; casele cu două sau trei etaje vor necesita în continuare surse de energie suplimentare, mai ales dacă consumul de apă și lumină este și el mare.

Dar chiar dacă casa este mică, atunci cel puțin 10 metri pătrați de teren vor trebui alocați pentru instalarea echipamentelor, așa că pe un standard de șase sute de metri pătrați cu grădină de legume și grădină, acest lucru pare puțin probabil.

Și, desigur, există dificultăți destul de „naturale” - aceasta este dependența de fluctuațiile zilnice și sezoniere ale radiației solare: nimeni nu ne garantează vreme însorită chiar și vara. Și încă un punct: deși fotocelulele în sine nu emit substanțe toxice în timpul funcționării, eliminarea lor nu este atât de simplă, trebuie să le duci la puncte speciale de colectare - la fel ca bateriile uzate;

Costul unei stații finite începe de la 100 de mii de ruble, ceea ce nu se potrivește tuturor. Cu toate acestea, energie solară De asemenea, îl puteți folosi într-un mod „mai ieftin”: instalați un colector pe șantier pentru a încălzi apa - va capta căldura în timpul zilei, chiar și în zilele înnorate și ploioase. În principiu, necesar zilnicîn apă caldă, colectorul de încălzire este complet satisfăcător, iar prețul său începe de la 30.000 de ruble. Dar acest tip de echipament nu generează energie electrică și este capabil să funcționeze doar în regiunile sudice, unde activitatea solară este destul de mare.

Cu briza!

Instalațiile pentru transformarea energiei eoliene în energie electrică nu mai reprezintă un viitor tehnologic fantastic - doar uitați-vă la câmpurile din Germania și Olanda pentru a vă convinge de omniprezența turbinelor eoliene.

Puțină fizică școlară: energie cinetică Vântul este transformat în energie mecanică din rotația turbinei, iar invertorul, la rândul său, generează curent alternativ. Este necesar să ne amintim acest lucru: viteza minimă a vântului la care va fi generată electricitate de la volant este de 2 m/s și este optimă dacă viteza vântului este în regiunea de 5–8 m/s; Acesta este motivul pentru care generatoarele eoliene sunt deosebit de populare în regiunile de nord-vest ale Europei, unde viteza medie anuală a vântului este foarte mare. După tipul de proiectare generatoare eoliene diferă pe orizontală și pe verticală: depinde de montarea rotorului.

Designul orizontal al generatorului este bun rata mare Eficiență, o cantitate mică de materiale va fi folosită în timpul instalării. Dar va trebui să întâmpinați unele dificultăți: va fi necesar un catarg înalt pentru instalare, iar generatorul în sine are o parte mecanică complexă, iar reparațiile pot fi foarte dificile.

Generatoarele verticale pot funcționa într-o gamă mai largă de viteze ale vântului; dar, în același timp, instalarea lor este mult mai complicată și va fi necesară o fixare suplimentară pentru a monta motorul.

Pentru a netezi diferența dintre anotimpul vânt și cel calm și pentru a alimenta casa cu curent electric neîntrerupt, stația eoliană este de obicei echipată cu o baterie de stocare. O altă alternativă la instalarea unei baterii la un parc eolian ar fi un rezervor de stocare a apei, care este folosit atât pentru încălzire, cât și pentru alimentarea cu apă caldă. În acest caz, veți putea economisi puțin la achiziție - cu toate acestea, costul generatorului eolian va rămâne în continuare ridicat: aproximativ 300 de mii de ruble, fără baterie - aproximativ 250 de mii.

O altă nuanță care ar trebui luată în considerare la înființarea unui parc eolian este necesitatea de a crea o fundație pentru echipament. Fundația trebuie întărită cu grijă deosebită dacă în zona dumneavoastră viteza vântului depășește periodic 10 -15 metri pe secundă. Și iarna, va fi necesar să vă asigurați că paletele turbinei eoliene nu se înghețează, acest lucru reduce foarte mult eficiența. În plus, vibrațiile și zgomotul de la funcționarea unei turbine eoliene sunt motivul pentru care se recomandă amplasarea stației la cel puțin 15 metri de o clădire de locuit.

Beneficiu live

Despre biocombustibili se vorbește acum peste tot ca fiind o „tehnologie ecologică a viitorului”. O mulțime de controverse și recenzii contradictorii au izbucnit în jurul lui: este atractiv ca combustibil pentru mașini, deoarece are un preț atractiv, dar în același timp mulți șoferi bănuiesc impact negativ biomaterial pentru motor și putere. Să lăsăm deoparte problemele automobilelor: la urma urmei, biocombustibilii pot fi folosiți nu numai ca combustibil vehicule, dar și ca sursă de curent electric: poate înlocui gazul, benzina și motorina la realimentarea echipamentelor.

Biocombustibilul este produs prin prelucrarea reziduurilor vegetale - tulpini și semințe. Pentru a produce motorină biologică se folosesc grăsimi din semințele culturilor oleaginoase, iar benzina este produsă prin fermentarea porumbului, a trestiei de zahăr, a sfeclei și a altor plante. Algele sunt recunoscute ca fiind cea mai optimă sursă de energie biologică, deoarece sunt nepretențioase în cultivare și sunt ușor transformate în biomasă cu proprietăți uleioase similare uleiului.

Această tehnologie produce și gaz biologic, care este colectat în timpul fermentației deșeurilor organice din industria alimentară și animale: 95% din el este compus din metan. Tehnologii de mediu vă permit să colectați gaze naturale în... gropile de gunoi! 1 tonă de gunoi inutile produce până la 500 de metri cubi de gaz util, care este apoi transformat în etanol celulozic.

Dacă vorbim despre uz casnic biocombustibili pentru a genera energie electrică, atunci în acest scop trebuie să achiziționați o instalație individuală de biogaz care va produce gaz natural din deșeuri. Este clar că această opțiune este fezabilă doar într-o casă de țară care are propria groapă de gunoi biologice pe stradă.

O instalație standard vă va oferi de la 3 la 12 metri cubi de gaz pe zi; gazul rezultat poate fi apoi folosit pentru a încălzi casa și a alimenta diverse echipamente, inclusiv generatorul de energie pe gaz, despre care am scris mai sus. Din păcate, instalațiile de biogaz nu sunt încă disponibile peste tot: va trebui să plătiți cel puțin 250.000 de ruble pentru una.

Îmblanzi fluxul

Dacă aveți propria apă curentă (o secțiune a unui pârâu sau râu), atunci construirea unei centrale hidroelectrice individuale ar fi o soluție bună. În ceea ce privește instalarea, acest tip de generator de energie este unul dintre cele mai complexe, dar eficiența sa este semnificativ mai mare decât cea a tuturor surselor descrise mai sus - eoliană, solară și biologică. Centralele hidroelectrice pot fi blocate sau fără baraj a doua opțiune este mai comună și mai accesibilă - puteți găsi adesea numele sinonim „stație de curgere”. Pe baza designului lor, stațiile sunt împărțite în mai multe tipuri:

Cea mai optimă și comună opțiune, care este potrivită pentru a o face singur, este o stație cu elice sau roată; Puteți găsi o mulțime de instrucțiuni și sfaturi utile pe Internet.

Cea mai dificilă și incomodă soluție ar fi instalarea unei ghirlande: are productivitate scăzută, este destul de periculoasă pentru oamenii din jur, iar instalarea stației va necesita consumul unei cantități mari de materiale și mult timp. În acest sens, rotorul Daria este mai convenabil, deoarece axa este situată vertical și poate fi instalat deasupra apei. În același timp, va fi dificil să montați o astfel de stație, iar rotorul trebuie deztors manual la pornire.

Dacă achiziționați o minicentrală hidroelectrică gata făcută, atunci va fi cost mediu va fi de aproximativ 200 de mii de ruble; Auto-asamblarea componentelor va economisi până la 30% din costuri, dar va necesita mult timp și efort. Care dintre acestea este mai bine este la latitudinea dvs. să hotărâți.

De ce să plătiți companiile energetice pentru electricitate în fiecare lună dacă vă puteți furniza propria energie? Toate mai multe persoaneîn lume înțelege acest adevăr. Și de aceea astăzi vom vorbi despre 8 surse neobișnuite de energie alternativă pentru casă, birou și petrecere a timpului liber.

Panouri solare la ferestre

În zilele noastre, cea mai comună sursă alternativă de energie în viața de zi cu zi este panouri solare. În mod tradițional, acestea sunt instalate pe acoperișurile caselor private sau în curți. Dar recent a devenit posibilă plasarea acestor elemente direct în ferestre, ceea ce permite utilizarea unor astfel de baterii chiar și de către proprietarii de apartamente obișnuite din clădiri cu mai multe etaje.

Totodată, au apărut deja soluții care fac posibilă realizarea de panouri solare cu nivel înalt transparenţă. Aceste elemente energetice ar trebui instalate în ferestrele rezidențiale.

De exemplu, panourile solare transparente au fost dezvoltate de specialiști de la Universitatea de Stat din Michigan. Aceste elemente transmit 99 la sută din lumina care trece prin ele, dar au o eficiență de 7%.

Uprise a creat o turbină eoliană neobișnuită de mare putere care poate fi folosită atât acasă, cât și la scară industrială. Această turbină eoliană este amplasată într-o remorcă care poate fi trasă de un SUV sau autocaravană.

Când este pliată, turbina Uprise poate fi condusă pe drumurile publice. Dar atunci când este desfășurat, se transformă într-o turbină eoliană cu drepturi depline, înaltă de cincisprezece metri și cu o putere de 50 kW.

Uprise poate fi folosit atunci când călătoriți într-o autocaravană, pentru a alimenta locații îndepărtate sau reședințe private obișnuite. Instalând această turbină în curtea sa, proprietarul ei poate chiar vinde surplusul de energie electrică vecinilor.

Makani Power este un proiect al companiei cu același nume, care a intrat recent sub controlul unui laborator de inovație semi-secret. Ideea din spatele acestei tehnologii este atât simplă, cât și ingenioasă. Este vorba despre despre un mic zmeu care poate zbura la o altitudine de până la un kilometru și poate genera electricitate.

Aeronava Makani Power este echipată cu turbine eoliene încorporate care vor funcționa activ la altitudini unde viteza vântului este semnificativ mai mare decât la nivelul solului. Energia primită în în acest caz, transmis printr-un cablu care leagă zmeul la stația de bază.

Energia va fi generată și din mișcările aeronavei Makani Power în sine. Tragând cablul sub forța vântului, asta zmeu va face dinamul încorporat în stația de bază să se rotească.

Cu ajutorul Makani Power, este posibil să furnizați energie atât caselor private, cât și locațiilor îndepărtate, unde este imposibil să instalați o linie electrică tradițională.

Celulele solare moderne au încă o eficiență foarte scăzută. Prin urmare, pentru a obține indicatori de înaltă performanță de la acestea, este necesar să acoperiți cu panouri spații destul de mari. Dar o tehnologie numită Betaray vă permite să creșteți eficiența de aproximativ trei ori.

Betaray este o instalație de dimensiuni mici care poate fi amplasată în curtea unei case private sau pe acoperișul unei clădiri înalte. Se bazează pe o sferă de sticlă transparentă cu un diametru puțin mai mic de un metru. Acumulează lumina soarelui și o concentrează pe un panou fotovoltaic destul de mic. Eficiența maximă a acestei tehnologii este de 35 la sută uimitor de mare.

Mai mult, instalația Betaray în sine este dinamică. Se adaptează automat la poziția Soarelui pe cer pentru a funcționa la capacitatea sa maximă în orice moment. Și chiar și noaptea, această baterie generează energie electrică transformând lumina de la lună, stele și luminile stradale.

Artistul danez-islandez Olafur Eliasson a lansat un proiect neobișnuit numit Little Sun, care combină creativitate, tehnologia și obligațiile sociale ale oamenilor de succes față de cei dezavantajați. Vorbim despre un mic dispozitiv în formă de floarea soarelui, care în timpul zilei se umple cu energie din lumina soarelui pentru a aduce seara iluminare în cele mai întunecate colțuri ale planetei.

Oricine poate dona bani pentru a aduce lampa solară Little Sun în viața unei familii dintr-o țară din Lumea a Treia. Micile lămpi de soare le permit copiilor din mahalale și din satele îndepărtate să-și dedice serile studiului sau lecturii, fără de care succesul în societatea modernă este imposibil.

De asemenea, puteți cumpăra lămpi Little Sun pentru dvs., făcându-le parte propria viata. Aceste dispozitive pot fi folosite atunci când ieșiți în natură sau pentru a crea o atmosferă uimitoare de seară în zone deschise.

Mulți sceptici râd de sportivi, susținând că forța pe care o folosesc în timpul exercițiilor fizice poate fi folosită pentru a genera electricitate. Creatorii au urmat această opinie și au creat primul set de aparate de exerciții în aer liber din lume, fiecare dintre ele fiind o mică centrală electrică.

Primul loc de joaca Green Heart a apărut în noiembrie 2014 la Londra. Electricitatea generată de pasionații de exerciții fizice poate fi folosită pentru a încărca dispozitive mobile: smartphone-uri sau tablete.

Site-ul Green Heart trimite excesul de energie către rețelele electrice locale.

Este paradoxal, dar chiar și copiii pot fi forțați să producă energie „verde”. La urma urmei, ei nu sunt niciodată contrarii să facă ceva, să se joace și să se distreze cumva. De aceea, inginerii olandezi au creat un leagăn neobișnuit numit Giraffe Street Lamp, care folosește neliniștea copiilor în procesul de generare a energiei electrice.

Leagănul de lampă Girafe generează energie în timp ce este utilizat în scopul pentru care a fost destinat. Legănându-se în scaun, copiii sau adulții stimulează funcționarea dinamului încorporat în acest design.

Desigur, energia electrică rezultată nu va fi suficientă pentru funcționarea completă a unei clădiri rezidențiale private. Dar energia acumulată în timpul unei zile de joacă este suficientă pentru a acționa o lampă stradală nu foarte puternică timp de câteva ore după amurg.

Operatorul de telefonie mobilă Vodafone realizează că profiturile sale cresc atunci când telefoanele clienților funcționează non-stop, iar proprietarii lor înșiși nu își fac griji unde să găsească o priză pentru a încărca bateriile gadgetului lor. De aceea, această companie a sponsorizat dezvoltarea unei tehnologii neobișnuite numită Power Pocket.

Dispozitivele bazate pe tehnologia Power Pocket trebuie să fie cât mai aproape de corpul uman pentru a-și folosi căldura pentru a genera electricitate pentru nevoile casnice.

Pe în acest moment, pe baza tehnologiei Power Pocket, au fost create două produse practice: pantaloni scurți și un sac de dormit. Au fost testate pentru prima dată în timpul festival de muzică Festivalul Isle of Wight în 2013. Experiența s-a dovedit a fi de succes, o noapte de o persoană în astfel de sac de dormit S-a dovedit a fi suficient pentru a încărca bateria smartphone-ului cu aproximativ 50 la sută.

ÎN această recenzie Am vorbit doar despre acele surse alternative de energie care pot fi folosite pentru nevoile de zi cu zi: acasă, la birou sau în timpul liber. Dar există încă multe tehnologii „verzi” moderne extraordinare dezvoltate pentru a fi utilizate la scară industrială. Puteți citi despre ele în recenzie.