Trenutno potekajo raziskave o izrabi sončne energije na vseh celinah. Do leta 2020 nameravajo s sončnimi napravami pokriti od 10 do 30 % energetskih potreb države, leta 2010 pa 3 %. Državni razvojni programi sončna energija sprejet v 68 državah.

Doseganje sončnega sevanja zunanje meje zemeljski atmosferi, prenese energijo 5,6 106 EJ na leto (P = 17 milijard kW). Približno 65% te energije se porabi za ogrevanje površine, cikel izhlapevanja-sedimentacije, fotosintezo, pa tudi za nastanek valov, zračnih in oceanskih tokov ter vetra, odbije se 35% sončne energije. Pretok sončne energije, ki doseže zemeljsko površje, je 9 tisočkrat večji od celotne energije, ki se trenutno proizvaja na svetu z uporabo organskih goriv in urana.

Sončna energija ima številne prednosti. Na voljo je povsod, je tako rekoč neizčrpen in je na voljo v enaki obliki neomejeno dolgo. dolgo obdobječas. Za zadovoljevanje svojih potreb po energiji leta 2100 mora človeštvo porabiti le manj kot 0,1 % sončne energije, ki pade na Zemljo, ali štiridesetino sončne energije, ki pade na puščavo. Ima pa sončna energija nizko gostoto pretoka (800-1000 W/m2), njena intenzivnost se čez dan spreminja, odvisna je od letnega časa itd. Tako vpadna kot razpršena sta neposredni vrsti sončne energije. Posredne vrste Sončna energija vključuje energijo vetra, valov, plimovanja, toplotne gradiente oceanov, vodno energijo in fotosintetično energijo.

Konvencionalno lahko ločimo štiri področja uporabe sončne energije: toplotno, fotovoltaično, biološko in kemično. Smer toplotne tehnike (sončna oskrba s toploto) temelji na ogrevalnih hladilnih sredstvih, kot je voda, s konvencionalnimi ali koncentriranimi sončni žarki v posebnih kolektorskih napravah. Ta metoda je že začela najti praktično uporabo v ZDA, na Japonskem, južne regije naše države za razsoljevanje in proizvodnjo tople vode, ogrevanje stavb pozimi in hlajenje poleti, za sušenje različnih izdelkov in materialov, napajanje termopretvornikov itd. Tudi pri današnji učinkovitosti sončni kolektorji se lahko izkaže za ekonomsko izvedljivo do območij, ki ležijo na zemljepisni širini 56 (približno zemljepisni širini Moskve). Veliko pozornosti Veliko držav se osredotoča na fotovoltaični način uporabe električna energija.

Odkritja v zadnjih 10 do 20 letih v fiziki in kemiji polprevodnikov so tukaj privedla do pomembnega napredka. Na njihovi podlagi so bili ustvarjeni fotoelektrični pretvorniki - sončne baterije, ki se zdaj pogosto uporabljajo v vesoljske ladje. Učinkovitost baterije je 12-15%, na laboratorijskih vzorcih pa je to doseženo precej najboljše rezultate (28 - 29 %).

Teoretične raziskave vodilo do sklepov o temeljni možnosti doseganja koeficienta koristno dejanje, blizu 90 %. Vendar široko uporabo polprevodniških pretvornikov v zemeljski energiji ovirajo njihovi še vedno visoki stroški (strošek proizvodnje električne energije s sončnimi paneli je višji kot pri tradicionalne načine). Zato je ena od glavnih usmeritev tukaj razvoj cenejših pretvornikov, na primer z uporabo filmskih in organskih polprevodnikov, in manj drage tehnologije njihovo proizvodnjo.

Geotermalna energija na osnovi termalnih (vročih podzemnih) voda se precej intenzivno razvija v ZDA, Italiji in na Japonskem, kjer so zgradili geotermalne termoelektrarne. V Rusiji so veliki viri geotermalne energije na voljo na Kamčatki, Sahalinu in Kurilskih otokih, manjši pa na Kavkazu. Geotermalno energijo lahko uporabljamo v kmetijstvu (ogrevanje rastlinjakov) in komunalnih (oskrba s toplo vodo) kmetijah. Nekatera naselja v Dagestanu, Ingušetiji, Krasnodarskem in Stavropolskem ozemlju ter Kamčatki so povezana z oskrbo z geotermalno vodo.

Oceani vsebujejo ogromen potencial v obliki toplotne energije v globini vodnega stolpca (sevanje, temperature zgornje in spodnje plasti vode), pa tudi energijo morskih tokov, morski valovi in plimovanje. V svetu je najbolj razvito delo na plimskih elektrarnah (TE). Leta 1966 je bila v Franciji zgrajena elektrarna Rance, ki je proizvedla 500 milijonov kWh električne energije na leto, leta 1968 v Rusiji - Kislogubskaya GTPP na , leta 1984 - elektrarna v Kanadi z zmogljivostjo 20 MW.

Obetavna je proizvodnja energije iz biomase, pridobljene s predelavo organskih odpadkov. Razvite so bile tehnologije za proizvodnjo bioplina in etanola, ki ju lahko uporabimo kot gorivo in kompost (organska gnojila) iz organskih odpadkov z živinorejskih farm, prašičerejskih farm, perutninskih farm, komunalne odpadne vode, gospodinjskih odpadkov in odpadkov iz lesnopredelovalne industrije.

Elektrarne so med seboj povezane in dobavljajo električno energijo v elektroenergetsko omrežje regije ali države. Iz tega sistema prejemajo električno energijo porabniki različnih sestav, moči, načina delovanja in drugih indikatorjev. Takšna integracija v energetski sistem omogoča: zmanjšanje skupne instalirane moči elektrarn; rezerva moči zaradi morebitnega manevriranja postaj različne vrste; zmanjšati skupno porabo goriva; povečati zanesljivost napajanja porabnikov z dodatnimi medsebojnimi povezavami; povečati učinkovitost proizvodnje električne energije z optimalno porazdelitvijo električnih obremenitev med postajami različnih vrst.

Slika 1.14.

Skupna električna obremenitev skupine porabnikov, priključenih na elektroenergetski sistem, je odvisna od številnih dejavnikov: sestave porabnikov, njihove moči, načina delovanja, uporabljene tehnologije in opreme, časa dneva in leta, podnebnih razmer itd. Približen dnevni razpored električne obremenitve industrijskega območja je prikazan na sliki 1.14. Zanj je značilna stalna dnevna (osnovna) obremenitev P3; šibko spremenljiva (polovična) obremenitev od P3 do P2; konična obremenitev P1. V vsakem trenutku mora obstajati ravnovesje proizvedene in porabljene moči v elektroenergetskem sistemu (z upoštevanjem izgub). V nasprotnem primeru lahko način delovanja elektroenergetskega sistema kot celote in njegovih posameznih elementov postane izreden, celo do "kolapsa", tj. popolna odklop vseh virov in porabnikov električne energije med seboj. Za ohranjanje elektroenergetske bilance je potrebno regulirati in spreminjati proizvedeno moč v elektrarnah. Različna moč in vztrajnost agregatov določata določene vzorce njihove uporabe, tako s tehničnega kot ekonomskega vidika. Osnovno obremenitev nosijo najmočnejše in inercialne elektrarne - jedrske elektrarne in velike termoelektrarne, državne daljinske elektrarne. Polovično konično obremenitev pokrivajo manevrski agregati hidroelektrarn, črpalnih elektrarn in termoelektrarn. Konično obremenitev zagotavljajo hidrogeneratorji, plinskoturbinske enote in plinskoturbinske enote s kombiniranim ciklom.

Posebna sestava elektrarn v regiji lahko delno spremeni obravnavano možnost porazdelitve obremenitve, vendar splošna načela ostajajo nespremenjena.

Uporaba alternativnih virov energije

Rast prebivalstva, industrijski in socialni razvoj družbe zahtevajo znatno povečanje proizvodnje energije. Hkrati bo do sredine enaindvajsetega stoletja postalo resno akutno pomanjkanje organskih virov energije, ki danes zagotavljajo približno 80% vse potrebne energije. Stroški črpanja in transporta goriva nenehno rastejo in ta proces se bo nadaljeval, saj... nova nahajališča se pogosto nahajajo na oddaljenih, težko dostopnih območjih, na precejšnji globini. Rast cen goriv je tudi posledica dejstva, da so nafta, plin in premog pomembne surovine za številne industrije, zato trditev, da je ogrevanje na olje enako kot ogrevanje z bankovci, ne izgubi svoje aktualnosti.

Zato poteka delo za iskanje novih, alternativne vrste viri energije, vključno z obnovljivimi in okolju prijaznimi. Nekateri od teh dogodkov so obravnavani spodaj.

Magnetohidrodinamične (MHD) instalacije. Načelo delovanja teh naprav omogoča neposredno pretvorbo toplotne energije v električno energijo (slika 1.15). Curek 2 ioniziranega plina teče med kovinskimi ploščami 1, ki se nahajajo v močnem magnetnem polju. V skladu z zakonom elektromagnetne indukcije se inducira EMF, ki povzroči pretok električnega toka med elektrodama znotraj kanala generatorja in v zunanjem tokokrogu. Odsotnost gibljivih delov v generatorju MHD omogoča doseganje temperature delovne tekočine 2550 ... 2600 0C na vstopu in zagotavlja učinkovitost toplotnega cikla 70 ... 75%.

Naprave MHD lahko delujejo po različnih shemah. Ena izmed možnosti je jedrski reaktor z zaprtim ciklom (slika 1.15.b.). Delovna tekočina (argon ali helij z dodatkom cezija) se segreje v jedrskem reaktorju ali v visokotemperaturnem toplotnem izmenjevalniku 3 in vstopi v MHD kanal 4, kjer toplotna energija premikajoča se plazma spremeni v električno. Plini, izpuščeni v kanalu MHD s temperaturo okoli 1500 0C, vstopijo v generator pare 5, ki zagotavlja delovanje enote parne turbine 6. MHD cikel se zapre preko kompresorja 7, ki vrača plin v reaktor. ali toplotni izmenjevalnik 3.

Slika 1.15.

a - princip delovanja MHD generatorja; b - MHD naprava z jedrskim reaktorjem.

Moč pilotne industrijske MHD naprave je 25 MW. Naprava z močjo 500 MW je v fazi tehničnega razvoja. V tem procesu obstajajo številne težave, ki ovirajo hitrost uvajanja MHD generatorjev: ustvarjanje magnetnih polj z visoko indukcijo; doseganje visoke prevodnosti plazme pri temperaturah do 2400...2500 0C; ustvarjanje termo-toplotno odpornih materialov; pridobivanje izmeničnega toka, ki ga je treba invertirati iz enosmernega toka, ki ga generira naprava MHD. Kljub temu ima razvoj in implementacija MHD generatorjev precej dobre možnosti.

Termonuklearne instalacije. Ustvarjanje industrijskih naprav te vrste lahko skoraj v celoti reši problem pridobivanja potrebne količine energije. Zaloge izotopov devterija in tritija, začetnega goriva za termonuklearne reaktorje, na Zemlji so praktično neomejene. Med termonuklearno reakcijo se sprosti ogromna energija. To se zgodi na Soncu, pa tudi med eksplozijo vodikove bombe. Za nadzor takega procesa je treba zagotoviti številne pogoje: gostota goriva najmanj 1015 jeder na 1 cm3; temperatura 100...500?106 stopinj. To stanje goriva je treba vzdrževati delček sekunde.

Dela na ustvarjanju termonuklearnega reaktorja so intenzivno potekala v ZSSR, ZDA in na Japonskem. Gotovo pozitivne rezultate, na primer namestitev TOKOMAK na Inštitutu za atomsko energijo poimenovana po. I.V.Kurchatova. Vendar tehnične in znanstvene težave še niso omogočile ustvarjanja prave industrijske termonuklearne naprave.

Sončne elektrarne. Zemlja od Sonca letno prejme 1017 W energije, kar je 20.000-krat več od trenutne porabe. Pretvarjanje sončne energije v toplotno energijo je naravno. Takšne instalacije je človek uporabljal že od antičnih časov. Obstaja tudi dokaj preprost način za pretvorbo sončne energije v električno – s pomočjo fotocelic. Zato se delo na ustvarjanju sončnih elektrarn (SPP) izvaja v mnogih državah. Poseben pomen Hkrati je tak energent okolju prijazen in obnovljiv. Posledično je bilo v zadnjih 50 letih zgrajenih na desetine sončnih elektrarn v ZDA, Avstraliji, Italiji, Oceaniji in drugih podnebno primernih regijah. V ZSSR je bila zgrajena Krimska sončna elektrarna z močjo 5 MW in načrtovana postaja v Srednji Aziji s skupno močjo 200 MW.

Vendar pa obstajajo precejšnje težave pri ustvarjanju in uporabi sončnih elektrarn, ki sončnim elektrarnam še ne omogočajo popolne konkurence termoelektrarnam in hidroelektrarnam. To je spremenljivost sončnega obsevanja glede na čas dneva, leto in odvisno od vremenske razmere; nizka gostota sevanja na površini Zemlje; nezadostna tehnične specifikacije obstoječe fotovoltaične celice in zahtevnost njihovega odstranjevanja. Učinkovitost naprav SEL je trenutno približno 15-odstotna, pridobivanje znatnih zmogljivosti pa je povezano z namestitvijo opreme na velike površine več deset kvadratnih kilometrov in ustrezno porabo materialov. Vendar se delo za izboljšanje SELS nadaljuje.

Geotermalne postaje (GeoTES). Takšne postaje kot vir energije uporabljajo toploto zemeljske notranjosti. Glavne vrste geotermalnih elektrarn delujejo na vročo vodo pod pritiskom, vodo s paro, suho paro ali plin (petrotermalna energija).

V povprečju se za vsakih 30...40 m globoko v Zemljo temperatura poveča za 1 0C in na globini 10...15 kilometrov doseže 1000-1200 0C. V nekaterih delih planeta je temperatura v neposredni bližini površja precej visoka. V teh krajih tečejo močne vroče podzemne vode, para in plin. Tu se lahko nahajajo geotermalne elektrarne. Na primer, v Dolini gejzirjev v ZDA je skupna zmogljivost GeoTPP 900 MW, Lardello GeoTPP v Italiji ima moč 420 MW, postaja Wairaket na Novi Zelandiji pa 290 MW. Precej močne geotermalne elektrarne delujejo v Mehiki, na Japonskem, na Islandiji in v drugih državah. Ruska geotermalna elektrarna na Kamčatki ima moč 5 MW.

Okoljska čistoča, obnovljiva toplotna energija Zemlje in zadostna preprostost zasnove so nedvomne prednosti GeoTES.

Slabosti geotermalnih postaj so njihova toga povezava z mestom uhajanja toplote na površje Zemlje in omejeni parametri delovne tekočine glede tlaka in temperature.

Elektrarne na plimovanje (TE). Sodobne TE uporabljajo fazo oseke in oseke, njihove enote (turbine) so reverzibilne in delujejo, ko se voda premika iz morja v zaliv in obratno (slika 1.16). Takšne naprave lahko delujejo v načinu turbine in črpalke.

PES delujejo v Rusiji (Kislogubskaya, 400 kW), na Japonskem, v Franciji in drugih državah. Najmočnejša TE se nahaja ob izlivu reke Rance v Franciji - 240 MW.

Slika 1.16.

a - pogled od zgoraj; b - razdelek

VGP - najvišji horizont plime; VGO - najvišji horizont oseke

Energija plimovanja je okolju prijazna, obnovljiva, nespremenjena v letnih in dolgoročnih obdobjih, vendar se skozi čas močno spreminja. lunarni mesec in se lahko uporablja samo na določenih geografskih lokacijah na obalah morij in oceanov, če je na voljo potreben teren.

Elektrarne, ki uporabljajo energijo morja. Energijo valov, tokov, gradientov temperature in slanosti v morjih in oceanih je mogoče pretvoriti v električno energijo. Oblikovanih in preizkušenih je bilo več vrst obratov za predelavo. Na primer, Coriolisova turbina z močjo 80 MW je zasnovana za postaje, ki uporabljajo oceanske tokove.

Vetrne elektrarne (VE). Človek že od nekdaj uporablja energijo vetra. Pretvarjanje te energije v električno energijo je načeloma zelo preprosto. V ZSSR je bila že v dvajsetih letih zgrajena vetrna elektrarna Kursk z močjo 8 kW. V ZDA že od leta 1941 deluje največja elektrarna na svetu z močjo 1050 kW v eni enoti.

Kljub določenim prednostim (ekološka čistost, obnovljivost, enostavnost in nizki stroški uporabe) pa ima vetrna energija tudi precejšnje slabosti, ki omejujejo gradnjo vetrnih elektrarn. Gre za veliko neenakomernost v gostoti vetrne energije, odvisnost od geografskih, podnebnih, meteoroloških dejavnikov itd. Zato so trenutno vetrne elektrarne omejene moči za lokalno rabo ekonomsko upravičene.

Obeti za dinamiko razvoja elektrarn

Dinamika razvoja svetovne in domače energetike kaže, da bo v bližnji prihodnosti obstoječe ravnovesje med termoelektrarnami, jedrskimi elektrarnami in hidroelektrarnami približno ohranjeno. Pri tem bo prednost dana plinsko-premogovski strategiji, zmanjšana pa bo poraba kurilnega olja v termoelektrarnah. Svetovne cene energije pod vplivom številnih dejavnikov lahko to strategijo prilagajajo v različnih stopnjah in v različnih časovnih intervalih.

PGU in GTU se bosta še naprej razvijala. Od razmeroma novih področij so MHD instalacije prednost.

Razvijala se bo netradicionalna energija (sončna, plimska, geotermalna) z uporabo okolju prijaznih obnovljivih naravnih virov. Nadaljevala se bodo raziskovalna in razvojna dela pri ustvarjanju in razvoju termonuklearnih naprav, termoelektričnih, radioizotopskih, termionskih, elektrokemičnih generatorjev in drugih enot. Posebno in zelo pomembno področje dela je varčevanje z energijo vseh vrst goriv in energetskih virov, toplotne in električne energije.

Za normalno, izpolnjujočo eksistenco sodobnemu človeku potrebna je energija. Brez energije pozimi ne bomo mogli ogreti svojih domov, ne bomo mogli proizvesti mnogih izdelkov in stvari, brez katerih si našega življenja preprosto ni mogoče zamisliti. Človeštvo je tradicionalno navajeno pridobivati ​​energijo iz neobnovljivih virov, kot so plinska ali naftna polja. Neobnovljivi viri pa se tako imenujejo zato, ker bo njihova zaloga prej ali slej izčrpana in se bodo ljudje znašli v kritični situaciji, če se seveda ne bodo pravočasno pripravili na takšen razvoj dogodkov, razporedili čas in sredstva. za razvoj tako pomembne znanstvene in tehnične industrije, kot je alternativna energija.

SMERI NEKONVENCIONALNE ENERGIJE

Človeštvo lahko kot obnovljive vire energije uporablja sončno energijo, energijo vetra, plimovanja, geotermalno energijo in druge netradicionalne vire energije. Vsi ti viri energije se poglobljeno raziskujejo različne vrste alternativna energija.

• Sončna energija

To področje alternativne energije temelji na uporabi sončne energije, katere glavne prednosti so neizčrpnost, odsotnost škodljivih emisij pri proizvodnji energije in dostopnost. In eden od zapletenih dejavnikov pri njegovi uporabi je odvisnost količine sončne energije, ki vstopa v zemljo, od vremena, časa dneva in letnega časa, kar otežuje uporabo sončne energije na območjih z nizka raven sončno sevanje. Za premagovanje tega dejavnika se uporabljajo baterije.

• Geotermalna energija

Težišče tovrstne netradicionalne energije je toplota zemeljskih globin, ki se na posebnih postajah predela v električno energijo ali pa se v nekaterih primerih neposredno uporabi za ogrevanje zgradb. Da bi prišli do toplote v črevesju zemlje, je najpogosteje potrebno vrtati vrtine. Še posebej učinkovito ta metoda pridobivanje energije na mestih, kjer je topla voda zelo blizu zemeljskega površja.

• Energija vetra

Še ena neizčrpen vir energija je veter. Vejo energetike, ki pretvarja energijo vetra v druge vrste energije, imenujemo energija vetra. Vetrne elektrarne aktivno uporabljajo razvite države za pridobivanje prave vrste energije. Na primer, zdaj skoraj 10 odstotkov potrebuje Evropa Energijo pridobivajo z energijo vetra in čez petnajst let bo po ocenah strokovnjakov energija, ki jo bodo uporabljale evropske države, četrtina energije vetra.

• Energija biogoriv

Ta vrsta netradicionalne energije preučuje pridobivanje energije iz bioloških surovin (stebel in drugih delov rastlin, živalskih odpadkov itd.)

• Energija valov

Ta smer netradicionalne energije obvladuje tako zanimiv obnovljiv vir, kot je energija valov.

MOŽNOSTI ZA NEKONVENCIONALNO ENERGIJO

V mnogih državah se aktivno razvijajo vsa področja netradicionalne energije. Vendar v tistih državah, ki podpirajo raziskave, razvoj in implementacijo alternativne načine ob prejemu celovite vladne - zakonodajne in gospodarske - podpore za energijo, so rezultati še posebej impresivni. V razvitih državah delež obnovljivih virov energije nenehno narašča, kar v mnogih primerih omogoča znatno varčevanje s tradicionalnimi vrstami energije, v nekaterih primerih pa jih popolnoma nadomesti.

Že zdaj uporabljajo sončno energijo za delovanje pomembnih sistemov, v mnogih državah se aktivno gradijo vetrne in sončne elektrarne, arhitekti pri projektiranju in gradnji hiš na začetku upoštevajo možnost uporabe obnovljivih virov energije. V bližnji prihodnosti znanstveniki načrtujejo izvedbo drznih, zanimivih znanstvenih in tehničnih projektov, kot je gradnja sončnih elektrarn vzdolž ekvatorja sveta.

Torej so možnosti za razvoj netradicionalne energije ogromne in popoln prehod na uporabo obnovljivih virov energije bo spremenil naš svet.

Alternativna energija je nekakšna rešilna bilka za človeštvo v prihodnosti. Nadaljnji razvoj naše civilizacije je neposredno odvisen od tega, kako dobro obvladujemo obnovljive vire energije. Zato si vse visoko razvite države prizadevajo podpirati raziskave na tem področju, izvajati projekte, ki temeljijo na izrabi sončne, vetrne ali druge obnovljive energije, da bi delno ali v celoti opustili tradicionalne vire energije in dosegli dolgo pričakovano neodvisnost od neobnovljivih. virov.

Aktiven prehod na uporabo čistih, obnovljivih vrst energije bo človeštvu pomagal kakovostno spremeniti in izboljšati življenje na planetu.

Brez elektrike si življenja v vsakem domu skorajda ne moremo predstavljati: elektrika pomaga pri kuhanju, ogrevanju prostora, črpanju vode vanj in preprosti razsvetljavi. Toda kaj storiti, če tam, kjer živite, še ni komunikacij, potem bodo na pomoč priskočili alternativni viri električne energije.

V našem pregledu smo zbrali več pogostih alternativnih virov električne energije v vsakdanjem življenju, ki se pogosto uporabljajo tako v Rusiji kot v evropskih državah in na ameriški celini. V marsičem so seveda dražji in težje upravljati kot centralno električno omrežje; vendar finančne naložbe bodo v celoti upravičeni s kakovostno in zanesljivo storitvijo ter ustvarjanjem ugodnega okoljskega okolja.

Električni generatorji

Najbolj priljubljen alternativni vir energije v Rusiji, ki je najbolj zahtevan v zasebnih podeželskih hišah. Glede na vrsto uporabljenega goriva so električni generatorji lahko dizelski, bencinski ali plinski.

Dizelski generatorji imajo številne prednosti, vključno z učinkovitostjo, zanesljivostjo in majhnim tveganjem požara. Če redno uporabljate dizelski generator, je veliko bolj donosno kot modeli, ki delujejo na plin ali bencin. Poraba goriva dizelske opreme ni visoka, cena dizelskega goriva je tudi nizka in ne bo zahtevala dragih popravil.

Slabosti dizelskega generatorja so velika količina plinov, ki se sproščajo med delovanjem, hrup in visoki stroški same naprave. Cena "povprečne" opreme z izhodno močjo približno 5 kW je v povprečju približno 23.000 rubljev; vendar se v enem poletnem delu popolnoma poplača.

Bencinski generator idealen kot rezervni ali sezonski vir energije. V primerjavi z dizelskimi generatorji imajo bencinski generatorji majhne velikosti, povzročajo malo hrupa med delovanjem in so nižji v stroških - povprečna cena bencinskega generatorja 5 kW se giblje od 14 do 17 tisoč rubljev. Pomanjkljivost bencinskega generatorja je velika poraba goriva, zaradi visoke ravni ogljikovega dioksida pa boste morali električni generator postaviti v ločen prostor.

Plinski generatorji- morda najbolj "donosni" modeli za vsakodnevno uporabo, ki so se odlično izkazali z vseh strani: lahko delujejo tako na zemeljski plin kot na utekočinjeno gorivo v jeklenkah. Raven hrupa te naprave je zelo nizka, vzdržljivost pa najvišja; hkrati pa so cene v zmernem razponu: za "domačo" napravo z močjo približno 5 kW boste morali plačati približno 18 tisoč rubljev.

Življenje pod soncem

Vsako leto postaja vse bolj priljubljen še en alternativni vir električne energije - sončna energija. Uporablja se lahko ne samo za proizvodnjo električne energije, ampak tudi za zagotavljanje avtonomnega ogrevanja. Na strehi, včasih tudi na stenah so nameščeni sončni kolektorji različnih velikosti, ki imajo baterijo in inverter; pred časom smo pisali o inovativna tehnologija– ploščice z vgrajenimi fotocelicami (). Tukaj so prednosti, ki jih zagotavljajo sončni paneli:

• Uporaba obnovljivih virov energije;
• Popolnoma tiho delovanje;
• Okoljska varnost, odsotnost kakršnih koli emisij v ozračje;
• Enostavna montaža, možnost samomontaže.

Še posebej pogosto lahko najdete sončne celice na evropskem in ruskem jugu, kjer število sončnih dni tako pozimi kot poleti presega število oblačnih. Vendar pa je treba zapomniti tudi nekaj odtenkov:

Tudi v najbolj sončnih vremenskih razmerah skupna moč vseh nameščenih fotocelic verjetno ne bo presegla 5-7 kW na uro. Če torej upoštevamo vsaj okvirno oceno, da je za ogrevanje hiše potrebna energija v višini 1 kW na 10 kvadratnih metrov, potem dobimo to le majhno podeželska hiša; dvo- ali trinadstropne hiše bodo še vedno potrebovale dodatne vire energije, zlasti če bo poraba vode in svetlobe visoka.

Toda tudi če je hiša majhna, bo treba za namestitev opreme nameniti vsaj 10 kvadratnih metrov zemljišča, tako da se na standardnih šeststo kvadratnih metrih z zelenjavnim vrtom in vrtom to zdi malo verjetno.

In seveda obstajajo precej "naravne" težave - to je odvisnost od dnevnih in sezonskih nihanj sončnega sevanja: nihče nam ne zagotavlja sončnega vremena tudi poleti. In še nekaj: čeprav same fotocelice med delovanjem ne oddajajo strupenih snovi, njihovo odstranjevanje ni tako preprosto; odnesti jih morate na posebna zbirna mesta - tako kot rabljene baterije.

Stroški končane postaje se začnejo od 100 tisoč rubljev, kar tudi ne ustreza vsem. vendar sončna energija Uporabite ga lahko tudi na "cenejši" način: na mestu namestite zbiralnik za ogrevanje vode - zajemal bo toploto podnevi, tudi v oblačnih in deževnih dneh. načeloma dnevna potreba v topli vodi je grelni razdelilnik popolnoma zadovoljiv, njegova cena pa se začne od 30.000 rubljev. Toda ta vrsta opreme ne proizvaja električne energije in lahko deluje le v južnih regijah, kjer je sončna aktivnost precej visoka.

Z vetričem!

Naprave za pretvarjanje vetrne energije v električno energijo niso več fantastična tehnološka prihodnost – samo poglejte polja v Nemčiji in na Nizozemskem, da se prepričate o vseprisotnosti vetrnih turbin.

Malo šolske fizike: kinetična energija Veter se zaradi vrtenja turbine pretvori v mehansko energijo, inverter pa ustvari izmenični tok. Zapomniti si je treba tole: minimalna hitrost vetra, pri kateri bo električna energija proizvedena iz vztrajnika, je 2 m/s, optimalno pa je, če je hitrost vetra v območju 5–8 m/s; Zato so vetrni generatorji še posebej priljubljeni v severozahodnih regijah Evrope, kjer je povprečna letna hitrost vetra zelo visoka. Po vrsti oblikovanja vetrni generatorji razlikujejo v vodoravnem in navpičnem položaju: odvisno je od namestitve rotorja.

Vodoravna zasnova generatorja je dobra visoka stopnja Učinkovitost, med namestitvijo bo uporabljena majhna količina materialov. Vendar se boste morali soočiti z nekaterimi težavami: za namestitev bo potreben visok jambor, sam generator pa ima zapleten mehanski del, popravila pa so lahko zelo težavna.

Vertikalni generatorji lahko delujejo v širšem razponu hitrosti vetra; hkrati pa je njihova namestitev veliko bolj zapletena in za namestitev motorja bo potrebna dodatna pritrditev.

Za izravnavo razlike med vetrovno in mirno sezono ter za nemoteno oskrbo hiše z električnim tokom je vetrna postaja običajno opremljena z akumulatorsko baterijo. Druga alternativa vgradnji baterije v vetrno elektrarno bi bil rezervoar za vodo, ki se uporablja za ogrevanje in oskrbo s toplo vodo. V tem primeru boste lahko malo prihranili pri nakupu - vendar bodo stroški vetrnega generatorja še vedno visoki: približno 300 tisoč rubljev, brez baterije - približno 250 tisoč.

Še en odtenek, ki ga je treba upoštevati pri postavitvi vetrne elektrarne, je potreba po ustvarjanju temeljev za opremo. Temelje je treba posebej skrbno okrepiti, če na vašem območju hitrost vetra občasno presega 10 -15 metrov na sekundo. In pozimi bo treba zagotoviti, da se lopatice vetrne turbine ne zmrznejo, kar močno zmanjša učinkovitost. Poleg tega so tresljaji in hrup zaradi delovanja vetrne elektrarne razlog, da je postajo priporočljivo postaviti vsaj 15 metrov od stanovanjskega objekta.

Ugodnost v živo

O biogorivih se zdaj povsod govori kot o »ekološki tehnologiji prihodnosti«. Okoli njega se je vnelo veliko polemik in nasprotujočih si ocen: privlačno je kot gorivo za avtomobile, saj ima privlačno ceno, hkrati pa mnogi vozniki sumijo negativen vpliv biomaterial za motor in moč. Pustimo ob strani avtomobilske težave: navsezadnje se biogoriva lahko uporabljajo ne le kot gorivo za vozila, ampak tudi kot vir električnega toka: lahko nadomesti plin, bencin in dizel pri polnjenju opreme.

Biogorivo nastaja s predelavo rastlinskih ostankov – stebel in semen. Za proizvodnjo biološkega dizla se uporabljajo maščobe iz semen oljnic, bencin pa pridobivajo s fermentacijo koruze, sladkornega trsa, pese in drugih rastlin. Alge so priznane kot najbolj optimalen vir biološke energije, saj so nezahtevne pri gojenju in se zlahka pretvorijo v biomaso z oljnatimi lastnostmi, podobnimi olju.

Ta tehnologija proizvaja tudi biološki plin, ki se zbere med fermentacijo organskih odpadkov iz živilske industrije in živine: 95 % jih sestavlja metan. Okoljske tehnologije vam omogočajo zbiranje zemeljskega plina na...odlagališčih! Iz 1 tone neuporabnih smeti nastane do 500 kubičnih metrov koristnega plina, ki se nato pretvori v celulozni etanol.

Če govorimo o uporabo v gospodinjstvu biogoriva za pridobivanje električne energije, potem morate za ta namen kupiti posamezno bioplinarno, ki bo proizvajala zemeljski plin iz odpadkov. Jasno je, da je ta možnost izvedljiva le v podeželski hiši, ki ima na ulici svoje odlagališče bioloških odpadkov.

Standardna instalacija vam bo dala od 3 do 12 kubičnih metrov plina na dan; nastali plin se lahko nato uporabi za ogrevanje hiše in polnjenje različne opreme, vključno z generatorjem plina, o katerem smo pisali zgoraj. Na žalost bioplinarne še niso na voljo povsod: za eno boste morali odšteti najmanj 250.000 rubljev.

Ukrotite tok

Če imate lastno tekočo vodo (odsek potoka ali reke), bi bila dobra rešitev izgradnja individualne hidroelektrarne. Po namestitvi je ta vrsta generatorja energije ena najbolj zapletenih, vendar je njegova učinkovitost bistveno višja od vseh zgoraj opisanih virov - vetra, sonca in bioloških. Hidroelektrarne so lahko zaježene ali brez zajezitve; druga možnost je pogostejša in dostopnejša - pogosto najdete sinonimno ime "pretočna postaja". Po zasnovi so postaje razdeljene na več vrst:

Najbolj optimalna in pogosta možnost, ki je primerna za izdelavo sami, je postaja s propelerjem ali kolesom; Na internetu lahko najdete veliko navodil in koristnih nasvetov.

Najtežja in neprijetna rešitev bi bila namestitev girlande: ima nizko produktivnost, je precej nevarna za ljudi okoli, namestitev postaje pa bo zahtevala porabo velike količine materialov in veliko časa. V zvezi s tem je rotor Daria bolj priročen, saj je os nameščena navpično in jo je mogoče namestiti nad vodo. Hkrati bo takšno postajo težko namestiti, rotor pa je treba pri zagonu ročno odviti.

Če kupite že pripravljeno mini hidroelektrarno, potem bo povprečni stroški bo približno 200 tisoč rubljev; Samomontaža komponent bo prihranila do 30% stroškov, vendar bo zahtevala veliko časa in truda. Kaj od tega je boljše, se odločite sami.

Zakaj bi energetskim podjetjem vsak mesec plačevali elektriko, če si lahko energijo zagotovite sami? Vse več ljudi v svetu razume to resnico. In zato bomo danes govorili o 8 nenavadnih virov alternativne energije za dom, pisarno in prosti čas.

Sončne plošče v oknih

Dandanes je najpogostejši alternativni vir energije v vsakdanjem življenju sončne plošče. Tradicionalno so nameščeni na strehah zasebnih hiš ali na dvoriščih. Toda pred kratkim je postalo mogoče te elemente postaviti neposredno v okna, kar omogoča uporabo takšnih baterij tudi lastnikom navadnih stanovanj v večnadstropnih stavbah.

Hkrati so se že pojavile rešitve, ki omogočajo ustvarjanje sončnih kolektorjev s visoki ravni preglednost. Prav te energetske elemente je treba vgraditi v stanovanjska okna.

Na primer, prozorne sončne celice so razvili strokovnjaki z Michigan State University. Ti elementi prepuščajo 99 odstotkov svetlobe, ki gre skozi njih, vendar imajo učinkovitost 7%.

Uprise je ustvaril nenavadno visoko zmogljivo vetrno turbino, ki se lahko uporablja tako doma kot v industrijskem obsegu. Ta vetrna turbina se nahaja v prikolici, ki jo lahko vleče SUV ali avtodom.

Zloženo turbino Uprise lahko vozite po javnih cestah. Ko pa se razporedi, se spremeni v pravo vetrno turbino visoko petnajst metrov in z močjo 50 kW.

Uprise se lahko uporablja med potovanjem z avtodomom, za napajanje oddaljenih krajev ali običajnih zasebnih bivališč. Z namestitvijo te turbine na svoje dvorišče lahko njen lastnik odvečno elektriko celo prodaja sosedom.

Makani Power je projekt istoimenskega podjetja, ki je pred kratkim prešlo pod nadzor napol tajnega laboratorija za inovacije. Ideja za to tehnologijo je preprosta in genialna. Gre za o majhnem zmaju, ki lahko leti na višini do enega kilometra in proizvaja elektriko.

Letalo Makani Power je opremljeno z vgrajenimi vetrnimi turbinami, ki bodo aktivno delovale na višinah, kjer so hitrosti vetra bistveno višje kot pri tleh. Prejeta energija v v tem primeru prenaša preko kabla, ki zmaja povezuje z bazno postajo.

Energija se bo pridobivala tudi iz gibanja samega letala Makani Power. Vleči za kabel pod silo vetra, to zmaj bo zavrtel dinamo, vgrajen v bazno postajo.

S pomočjo Makani Power je možno oskrbovati z energijo tako zasebne domove kot tudi oddaljena mesta, kjer je nepraktična namestitev tradicionalnega daljnovoda.

Sodobne sončne celice imajo še vedno zelo nizko učinkovitost. Zato je za pridobitev visokih proizvodnih kazalcev iz njih potrebno pokriti precej velike prostore s ploščami. Toda tehnologija, imenovana Betaray, vam omogoča, da povečate učinkovitost za približno trikrat.

Betaray je majhna instalacija, ki se lahko nahaja na dvorišču zasebne hiše ali na strehi visoke stavbe. Temelji na prozorni stekleni krogli s premerom nekaj manj kot en meter. Akumulira sončno svetlobo in jo usmeri na dokaj majhno fotovoltaično ploščo. Največja učinkovitost te tehnologije je osupljivo visokih 35 odstotkov.

Poleg tega je sama namestitev Betaray dinamična. Samodejno se prilagaja položaju sonca na nebu, da kadar koli deluje z največjo zmogljivostjo. Tudi ponoči ta baterija proizvaja elektriko s pretvarjanjem svetlobe lune, zvezd in uličnih luči.

Dansko-islandski umetnik Olafur Eliasson je lansiral nenavaden projekt Little Sun, ki združuje ustvarjalnost, tehnologija in družbene obveznosti uspešnih ljudi do prikrajšanih. Govorimo o majhni napravi v obliki cveta sončnice, ki se podnevi polni z energijo sončne svetlobe, da bi zvečer osvetlila najtemnejše kotičke planeta.

Vsakdo lahko prispeva denar, da bo sončna svetilka Mali sonček prišla v življenje družine iz države tretjega sveta. Lučke Little Sun otrokom iz barakarskih naselij in oddaljenih vasi omogočajo, da svoje večere posvetijo učenju ali branju, brez katerih uspeh v sodobni družbi ni mogoč.

Lučke Little Sun lahko kupite tudi zase in postanete del lastno življenje. Te naprave lahko uporabite pri odhodu v naravo ali za ustvarjanje osupljivega večernega vzdušja na odprtem prostoru.

Številni skeptiki se smejijo športnikom in trdijo, da se lahko sila, ki jo porabijo med vadbo, uporabi za proizvodnjo električne energije. Ustvarjalci so sledili temu mnenju in ustvarili prvi na svetu set zunanjih vadbenih naprav, od katerih je vsaka majhna elektrarna.

najprej igrišče Green Heart se je pojavil novembra 2014 v Londonu. Elektriko, ki jo proizvedejo ljubitelji vadbe, lahko uporabite za polnjenje mobilne naprave: pametni telefoni ali tablični računalniki.

Spletna stran Green Heart pošilja odvečno energijo v lokalna električna omrežja.

Paradoksalno je, toda celo otroke lahko prisilimo v proizvodnjo »zelene« energije. Konec koncev, nikoli ne želijo nekaj početi, se igrati in se nekako zabavati. Zato so nizozemski inženirji ustvarili nenavaden gugalnik z imenom Giraffe Street Lamp, ki pri pridobivanju električne energije izkorišča otroški nemir.

Gugalnik Giraffe Street Lamp ustvarja energijo, medtem ko se uporablja za predvideni namen. Otroci ali odrasli z guganjem v sedežu spodbujajo delovanje dinama, vgrajenega v ta dizajn.

Seveda nastala električna energija ne bo zadostovala za popolno delovanje zasebne stanovanjske stavbe. Toda energija, ki se nabere v dnevu igre, je povsem dovolj, da nekaj ur po mraku deluje ne preveč močna ulična svetilka.

Mobilni operater Vodafone se zaveda, da se njegov dobiček poveča, ko telefoni strank delujejo 24 ur na dan, njihovi lastniki pa sami ne skrbijo, kje najti vtičnico za polnjenje baterij svojega pripomočka. Zato je to podjetje sponzoriralo razvoj nenavadne tehnologije, imenovane Power Pocket.

Naprave, ki temeljijo na tehnologiji Power Pocket, morajo biti čim bližje človeškemu telesu, da izkoriščajo njegovo toploto za pridobivanje električne energije za gospodinjske potrebe.

Vklopljeno v tem trenutku, ki temelji na tehnologiji Power Pocket, sta nastala dva praktična izdelka: kratke hlače in spalna vreča. Prvič so jih testirali med glasbeni festival Festival Isle of Wight leta 2013. Izkušnja se je izkazala za uspešno, ena noč osebe v taki spalna vreča Izkazalo se je, da je dovolj za polnjenje baterije pametnega telefona za približno 50 odstotkov.

IN ta pregled govorili smo le o tistih alternativnih virih energije, ki jih lahko uporabljamo za vsakodnevne potrebe: doma, v pisarni ali v prostem času. Še vedno pa je veliko izjemnih sodobnih »zelenih« tehnologij, razvitih za uporabo v industrijskem obsegu. O njih lahko preberete v recenziji.