Geotermalna energija in njena uporaba. Uporaba hidroenergetskih virov. Obetavne tehnologije sončne energije. Načelo delovanja vetrnih turbin. Energija valov in tokov. Stanje in možnosti za razvoj alternativne energije v Rusiji.

Permska državna univerza

Fakulteta za filozofijo in sociologijo

Alternativni viri energije

in možnosti njihove uporabe v Rusiji

Oddelek za sociologijo in

politična znanost

Študent: Uvarov P.A.

Skupina: tečaj STSG-2

Perm, 2009

Uvod

1 Koncept in glavne vrste alternativne energije

1.1 Geotermalna energija (zemeljska toplota)

1.2 Sončna energija

1.3 Vetrna energija

1.4 Vodna energija

1.5 Energija valovanja

1.6 Energija tokov

2. Stanje in možnosti za razvoj alternativne energije v Rusiji

Zaključek

Seznam uporabljenih virov

Uvod

Ni zaman, da pravijo: "Energija je kruh industrije." Bolj kot sta razvita industrija in tehnologija, več energije potrebujeta. Obstaja celo poseben koncept - "napredni razvoj energetike". To pomeni, da ni mogoče zgraditi niti enega industrijskega podjetja, niti enega novega mesta ali samo hiše, preden ni identificiran ali na novo ustvarjen vir energije, ki jo bodo porabili. Zato je mogoče po količini proizvedene in porabljene energije precej natančno oceniti tehnično in gospodarsko moč ali, preprosteje, bogastvo katere koli države.

V naravi so zaloge energije ogromne. Prenašajo ga sončni žarki, vetrovi in premikajoče se vodne mase, skladišči se v nahajališčih lesa, plina, nafte in premoga. Energija, "zapečatena" v jedrih atomov snovi, je praktično neomejena. Niso pa vse njegove oblike primerne za neposredno uporabo.

V dolgi zgodovini energetike se je nabralo veliko tehničnih sredstev in metod za proizvodnjo energije in njeno pretvarjanje v oblike, ki jih ljudje potrebujejo. Pravzaprav je človek postal človek šele, ko se je naučil sprejemati in uporabljati toplotno energijo. Ogenj kresov so zakurili že prvi ljudje, ki še niso razumeli njegove narave, vendar se je ta način pretvarjanja kemične energije v toploto ohranil in izpopolnjeval že tisočletja.

Ljudje so k energiji lastnih mišic in ognja dodali mišično energijo živali. Izumili so tehniko odstranjevanja kemično vezane vode iz gline s pomočjo toplotne energije ognja – lončarskih peči, v katerih so nastajali trpežni keramični izdelki. Seveda je človek spoznal procese, ki se med tem procesom odvijajo šele tisoče let kasneje.

Potem so si ljudje omislili mline – tehniko pretvarjanja energije vetrnih tokov in vetra v mehansko energijo vrteče se gredi. A šele z iznajdbo parnega stroja, motorja z notranjim izgorevanjem, hidravlične, parne in plinske turbine, električnega generatorja in motorja je človeštvo dobilo na voljo dovolj zmogljive tehnične naprave. Sposobni so pretvoriti naravno energijo v druge vrste, ki so primerne za uporabo in proizvajajo velike količine dela. Iskanje novih virov energije se s tem ni končalo: izumili so baterije, gorivne celice, pretvornike sončne energije v električno in že sredi dvajsetega stoletja jedrske reaktorje.

Problem oskrbe z električno energijo številnih sektorjev svetovnega gospodarstva, nenehno naraščajoče potrebe več kot šestih milijard ljudi na Zemlji, postaja vse bolj pereč.

Osnova sodobne svetovne energetike so termo in hidroelektrarne. Vendar njihov razvoj ovirajo številni dejavniki. Cena premoga, nafte in plina, na katere delujejo termoelektrarne, narašča, naravne zaloge teh vrst goriv pa se zmanjšujejo. Poleg tega številne države nimajo lastnih virov goriva ali jih primanjkuje. Pri proizvodnji električne energije v termoelektrarnah se v ozračje sproščajo škodljive snovi. Še več, če je gorivo premog, še posebej rjavi premog, ki je za druge namene malo vreden in vsebuje visoko vsebnost nepotrebnih primesi, dosežejo emisije gromozanske razsežnosti. In končno, nesreče v termoelektrarnah povzročijo naravi veliko škodo, primerljivo s škodo katerega koli večjega požara. V najslabšem primeru lahko takšen požar spremlja eksplozija, ki povzroči oblak premogovega prahu ali saj.

Hidroenergetski viri v razvitih državah so skoraj v celoti izkoriščeni: večina rečnih odsekov, primernih za gradnjo hidrotehnike, je že razvitih. In kakšno škodo naravi povzročajo hidroelektrarne! Iz hidroelektrarn ni izpustov v zrak, povzročajo pa kar veliko škodo v vodnem okolju. Najprej trpijo ribe, ker ne morejo premagati jezov hidroelektrarn. Na rekah, kjer so zgrajene hidroelektrarne, zlasti če jih je več - tako imenovane kaskade hidroelektrarn - se količina vode pred in za jezovi močno spreminja. Ogromni zadrževalniki se razlivajo po nižinskih rekah, poplavljena zemljišča pa so nepovratno izgubljena za poljedelstvo, gozdove, travnike in poselitev. Kar se tiče nesreč na hidroelektrarnah, v primeru preboja katere koli hidroelektrarne nastane ogromen val, ki bo odnesel vse jezove hidroelektrarn, ki se nahajajo spodaj. Toda večina teh jezov se nahaja v bližini velikih mest s populacijo več sto tisoč prebivalcev.

Izhod iz te situacije so videli v razvoju jedrske energije. Konec leta 1989 je bilo na svetu zgrajenih in delujočih več kot 400 jedrskih elektrarn (JE). Jedrske elektrarne pa danes ne veljajo več za vir poceni in okolju prijazne energije. Gorivo za jedrske elektrarne je uranova ruda - draga in težko pridobivajoča surovina, katere zaloge so omejene. Poleg tega sta gradnja in obratovanje jedrskih elektrarn povezana z velikimi težavami in stroški. Le nekaj držav zdaj nadaljuje z gradnjo novih jedrskih elektrarn. Resna ovira za nadaljnji razvoj jedrske energije je problem onesnaženosti okolja. Vse to še dodatno otežuje odnos do jedrske energije. Vse pogosteje se slišijo pozivi k popolni opustitvi uporabe jedrskega goriva, zaprtju vseh jedrskih elektrarn in vrnitvi k proizvodnji električne energije v termoelektrarnah in hidroelektrarnah ter k uporabi tako imenovanih obnovljivih – malih oz. "netradicionalne" - vrste proizvodnje energije. Med slednje sodijo predvsem instalacije in naprave, ki izkoriščajo energijo vetra, vode, sonca, geotermalno energijo ter toploto vode, zraka in zemlje.

1. OGlavne vrste alternativne energije

1.1 Geotermalna energija (toplota iz zemlje)

Geotermalna energija dobesedno pomeni: zemeljska toplotna energija. Prostornina Zemlje je približno 1085 milijard kubičnih kilometrov in vsa, z izjemo tanke plasti zemeljske skorje, ima zelo visoko temperaturo.

Če upoštevamo še toplotno kapaciteto zemeljskih kamnin, postane jasno, da je geotermalna toplota nedvomno največji vir energije, s katerim človek trenutno razpolaga. Poleg tega je to energija v svoji čisti obliki, saj že obstaja kot toplota, zato za njeno pridobivanje ni potrebno sežigati goriva ali ustvarjati reaktorjev.

Na nekaterih območjih narava prinaša geotermalno energijo na površje v obliki pare ali pregrete vode, ki zavre in se spremeni v paro, ko doseže površje. Naravno paro je mogoče neposredno uporabiti za proizvodnjo električne energije. Obstajajo tudi območja, kjer se geotermalne vode iz izvirov in vodnjakov lahko uporabljajo za ogrevanje domov in rastlinjakov (otoška država v severnem Atlantskem oceanu – Islandija; ter naši Kamčatka in Kurilski otoki).

Na splošno pa je uporaba geotermalne energije v svetu, zlasti ob upoštevanju velikosti Zemljine globinske toplote, izjemno omejena.

Za proizvodnjo električne energije z uporabo geotermalne pare se trdne snovi ločijo od pare tako, da jih spustijo skozi separator in nato pošljejo v turbino. "Stroški goriva" takšne elektrarne so določeni s kapitalskimi stroški proizvodnih vrtin in sistema za zbiranje pare in so relativno nizki. Tudi sama cena elektrarne je nizka, saj slednja nima kurišča, kotlovnice ali dimnika. V tej priročni, naravni obliki je geotermalna energija stroškovno učinkovit vir električne energije. Žal so na Zemlji redki površinski iztoki naravne pare ali pregrete (to je s temperaturo veliko višjo od 100 o C) vode, ki vrejo, da tvorijo zadostno količino pare.

Bruto globalni potencial geotermalne energije v zemeljski skorji na globini do 10 km je ocenjen na 18.000 bilijonov. t konv. goriva, kar je 1700-krat več od svetovnih geoloških zalog organskega goriva. Samo v Rusiji viri geotermalne energije v zgornji plasti zemeljske skorje 3 km globoko znašajo 180 trilijonov. t konv. goriva. Če bi porabili le približno 0,2 % tega potenciala, bi lahko pokrili energetske potrebe države. Vprašanje je le racionalna, stroškovno učinkovita in okolju prijazna raba teh virov. Prav zato, ker ti pogoji še niso izpolnjeni pri poskusih izdelave pilotnih naprav v državi za izrabo geotermalne energije, danes ne moremo industrijsko razvijati tako neštetih energetskih rezerv.

Geotermalna energija je po času uporabe najstarejši vir alternativne energije. Leta 1994 je na svetu delovalo 330 blokov takšnih postaj in tu so prevladovale ZDA (168 blokov na gejzirskih »poljih« v Dolini gejzirjev, Imperial Valley itd.). Zasedla je drugo mesto. Italija, zadnja leta pa sta jo prehiteli Kitajska in Mehika. Največji delež porabljene geotermalne energije je v Latinski Ameriki, vendar še vedno nekaj več kot 1 %.

V Rusiji sta obetavni območji v tem smislu Kamčatka in Kurilsko otočje. Od 60-ih let na Kamčatki uspešno deluje popolnoma avtomatizirana geotermalna elektrarna Pauzhetskaya z močjo 11 MW, na Kurilskih otokih postaja na otoku. Kunashir. Takšne postaje so lahko konkurenčne le na območjih z visoko prodajno ceno električne energije, na Kamčatki in Kurilskih otokih pa je zaradi velike razdalje transporta goriva in pomanjkanja železnic zelo visoka.

1.2 Energija sonca

Skupna količina sončne energije, ki doseže Zemljino površje, je 6,7-krat večja od globalnega potenciala virov fosilnih goriv. Z uporabo samo 0,5 % te rezerve bi lahko v celoti pokrili svetovne energetske potrebe za tisočletja. Na sever Tehnični potencial sončne energije v Rusiji (2,3 milijarde ton konvencionalnega goriva na leto) je približno 2-krat večji od današnje porabe goriva.

Skupna količina sončne energije, ki v enem tednu doseže Zemljino površje, presega energijo vseh svetovnih zalog nafte, plina, premoga in urana. In v Rusiji ima sončna energija največji teoretični potencial, več kot 2000 milijard ton ekvivalenta goriva (toe). Kljub tako velikemu potencialu v novem energetskem programu Rusije je prispevek obnovljivih virov energije za leto 2005 določen v zelo majhnem obsegu - 17-21 milijonov tce. Prevladuje prepričanje, da je sončna energija eksotika, njena praktična uporaba pa stvar daljne prihodnosti (po letu 2020). V prispevku bom pokazal, da temu ni tako in da je sončna energija resna alternativa tradicionalni energiji že v današnjem času.

Znano je, da se na svetu vsako leto porabi toliko nafte, kot je v naravnih razmerah nastane v 2 milijonih let. Enormne stopnje porabe neobnovljivih virov energije po razmeroma nizkih cenah, ki ne odražajo realnih skupnih stroškov družbe, v bistvu pomenijo življenje od posojil, posojil prihodnjih generacij, ki ne bodo imele dostopa do energije po tako nizki ceni. Energijsko varčne tehnologije za sončno hišo so najbolj sprejemljive z vidika ekonomske učinkovitosti njihove uporabe. Njihova uporaba bo zmanjšala porabo energije v domovih do 60 %. Primer uspešne uporabe teh tehnologij je projekt »2000 solarnih streh« v Nemčiji. V ZDA so solarni grelniki vode s skupno močjo 1400 MW nameščeni v 1,5 milijona domov.

Z izkoristkom sončne elektrarne (SPP) 12% je mogoče vso sodobno porabo električne energije v Rusiji pridobiti iz SPP z aktivno površino približno 4000 kvadratnih metrov, kar je 0,024% ozemlja.

Najbolj praktične aplikacije v svetu so hibridne elektrarne na sončno gorivo z naslednjimi parametri: izkoristek 13,9%, temperatura pare 371 stopinj C, tlak pare 100 barov, stroški proizvedene električne energije 0,08-0,12 USD/kWh, skupna moč v ZDA 400 MW po ceni 3 dolarje/W. Sončna elektrarna deluje v koničnem režimu po prodajni ceni za 1 kWh električne energije v elektroenergetskem sistemu: od 8 do 12 ur - 0,066 $ in od 12 do 18 ur - 0,353 $ Učinkovitost sončne elektrarne je možno povečati na 23 % - povprečni izkoristek sistema elektrarn, strošek električne energije pa se zmanjša zaradi kombinirane proizvodnje električne energije in toplote.

Glavni tehnološki dosežek tega projekta je nemško podjetje Flachglass Solartechnik GMBH, ki je ustvarilo tehnologijo za proizvodnjo steklenega parabolično-cilindričnega koncentratorja dolžine 100 m z odprtino 5,76 m, optično učinkovitostjo 81% in življenjsko dobo. 30 let. Glede na razpoložljivost takšne zrcalne tehnologije v Rusiji je priporočljivo množično proizvajati sončne elektrarne v južnih regijah, kjer so plinovodi ali majhna nahajališča plina in neposredno sončno sevanje presega 50% celotnega.

Bistveno nove vrste sončnih koncentratov z uporabo holografske tehnologije je predlagal VIESKh.

Njegove glavne značilnosti so kombinacija pozitivnih lastnosti sončnih elektrarn z modularnim centralnim sprejemnikom in zmožnostjo uporabe tako klasičnih parnih grelnikov kot sončnih celic na osnovi silicija kot sprejemnika.

Ena najbolj obetavnih tehnologij sončne energije je izdelava fotovoltaičnih postaj s sončnimi celicami na osnovi silicija, ki pretvarjajo neposredne in razpršene komponente sončnega sevanja v električno energijo z izkoristkom 12-15%. Laboratorijski vzorci imajo 23-odstotno učinkovitost. Svetovna proizvodnja sončnih celic presega 50 MW na leto in se letno poveča za 30 %. Trenutna stopnja proizvodnje sončnih celic ustreza začetni fazi njihove uporabe za razsvetljavo, dvigovanje vode, telekomunikacijske postaje, napajanje gospodinjskih aparatov v določenih prostorih in v vozilih. Cena sončnih celic je 2,5-3 dolarje/W, medtem ko je cena električne energije 0,25-0,56 dolarjev/kWh. Solarni sistemi nadomeščajo petrolejske sijalke, sveče, suhe celice in baterije, ob precejšnji oddaljenosti od elektroenergetskega sistema in nizkih obremenitvah pa tudi dizel elektrogeneratorje in daljnovode.

1.3 Vetrna energija

Ljudje so zelo dolgo, ko so videli, kakšno uničenje lahko prinesejo nevihte in orkani, razmišljali o tem, ali je mogoče uporabiti energijo vetra.

Stari Perzijci so bili prvi, ki so pred več kot 1,5 tisoč leti zgradili mline na veter s krilnimi jadri iz blaga. Kasneje so mline na veter izboljšali. V Evropi niso le mleli moke, ampak so tudi črpali vodo in pihali maslo, kot na primer na Nizozemskem. Prvi električni generator je bil zasnovan na Danskem leta 1890. Po 20 letih je v državi delovalo že na stotine podobnih naprav.

Vetrna energija je zelo močna. Njegove rezerve po ocenah Svetovne meteorološke organizacije znašajo 170 trilijonov kWh na leto. To energijo je mogoče pridobiti brez onesnaževanja okolja. Veter pa ima dve pomembni pomanjkljivosti: njegova energija je zelo razpršena v prostoru in je nepredvidljiv – pogosto spreminja smer, nenadoma utihne tudi v najbolj vetrovnih predelih sveta in včasih doseže takšno moč, da se lomijo mlini na veter.

Gradnja, vzdrževanje in popravilo vetrnih turbin, ki delujejo 24 ur na dan v vsakem vremenu na prostem, ni poceni. Vetrna elektrarna enake moči kot hidroelektrarna, termoelektrarna ali jedrska elektrarna mora zavzemati večjo površino v primerjavi z njimi. Poleg tega vetrne elektrarne niso neškodljive: motijo letenje ptic in žuželk, povzročajo hrup, odbijajo radijske valove z vrtečimi se rezili, motijo sprejem televizijskih programov v bližnjih naseljenih območjih.

Princip delovanja vetrnih turbin je zelo preprost: lopatice, ki se vrtijo zaradi sile vetra, prenašajo mehansko energijo skozi gred na električni generator. To pa ustvarja električno energijo. Izkazalo se je, da vetrne elektrarne delujejo kot avtomobilčki na baterije, le da je princip njihovega delovanja nasproten. Namesto pretvarjanja električne energije v mehansko se energija vetra pretvarja v električni tok.

Za pridobivanje vetrne energije se uporabljajo različni modeli: "marjetice" z več rezili; propelerji kot letalski propelerji s tremi, dvema ali celo enim krakom (takrat ima protiutež); navpični rotorji, ki spominjajo na sod, prerezan po dolžini in nameščen na osi; nekakšen propeler helikopterja, ki stoji na koncu: zunanji konci njegovih lopatic so upognjeni navzgor in povezani med seboj. Vertikalne strukture so dobre, ker lovijo veter iz katere koli smeri. Ostali se morajo obračati z vetrom.

Da bi nekako nadomestili spremenljivost vetra, so zgradili ogromne "vetrne elektrarne". Vetrne turbine tam stojijo v vrstah na velikem prostoru in delujejo za eno samo omrežje. Na enem robu »kmetije« lahko piha veter, na drugem pa je hkrati tiho. Vetrne elektrarne ne smejo biti postavljene preblizu, da se ne blokirajo. Zato kmetija zavzame veliko prostora. Takšne farme so v ZDA, Franciji, Angliji, na Danskem pa so "vetrno elektrarno" postavili v plitvih obalnih vodah Severnega morja: tam nikogar ne moti in veter je bolj stabilen kot na kopnem.

Za zmanjšanje odvisnosti od spremenljive smeri in moči vetra so v sistem vključeni vztrajniki, ki delno blažijo sunke vetra, in različne vrste baterij. Najpogosteje so električni. Uporabljajo pa tudi zrak (mlin na veter črpa zrak v jeklenke; od tam prihaja njegov enakomeren tok, ki vrti turbino z električnim generatorjem) in hidravliko (zaradi sile vetra se voda dvigne na določeno višino in pada navzdol , vrti turbino). Vgrajene so tudi baterije za elektrolizo. Vetrnica proizvaja električni tok, ki vodo razgradi na kisik in vodik. Shranjujejo se v jeklenkah in po potrebi sežgejo v gorivni celici (tj. v kemičnem reaktorju, kjer se energija goriva pretvori v električno energijo) ali v plinski turbini, pri čemer spet prejemajo tok, vendar brez s tem povezanih ostrih nihanj napetosti. z muhami vetra.

Trenutno na svetu deluje več kot 30 tisoč vetrnih turbin različnih zmogljivosti. Nemčija dobi 10 % električne energije iz vetra, po vsej zahodni Evropi pa veter zagotovi 2500 MW električne energije. Ko se vetrne elektrarne izplačujejo in se njihove zasnove izboljšujejo, cena režijske električne energije pada. Tako je leta 1993 v Franciji cena 1 kWh električne energije, proizvedene v vetrni elektrarni, znašala 40 centimov, do leta 2000 pa se je znižala za 1,5-krat. Res je, energija jedrske elektrarne stane le 12 centimov na 1 kWh.

1.4 Vodna energija

Vodostaj na morskih obalah se čez dan spremeni trikrat. Takšna nihanja so še posebej opazna v zalivih in estuarijih rek, ki se izlivajo v morje. Stari Grki so nihanje gladine vode razlagali z voljo vladarja morij Pozejdona. V 18. stoletju Angleški fizik Isaac Newton je razvozlal skrivnost morskega plimovanja: ogromne vodne mase v svetovnih oceanih poganjata gravitacijski sili Lune in Sonca. Vsakih 6 ur 12 minut se plima spremeni v oseko. Največja amplituda plimovanja na različnih mestih našega planeta ni enaka in se giblje od 4 do 20 m.

Za postavitev enostavne plimske elektrarne (TE) potrebujete bazen – zajezen zaliv ali ustje. Jez ima prepuste in nameščene turbine. Ob visoki plimi voda teče v bazen. Ko sta gladini vode v bazenu in morju izenačeni, se vrata prepustov zaprejo. Z nastopom oseke se nivo vode v morju zmanjša, in ko tlak postane zadosten, začnejo delovati turbine in električni generatorji, ki so povezani z njim, voda pa postopoma zapušča bazen. Šteje se, da je ekonomsko izvedljiva gradnja plimske elektrarne na območjih s plimskimi nihanji morske gladine najmanj 4 m. Projektna zmogljivost plimske elektrarne je odvisna od narave plimovanja na območju, kjer se postaja gradi, od prostornine in površine plimskega bazena ter od števila turbin, nameščenih v telesu jezu.

V dvodelujočih plimskih elektrarnah turbine delujejo tako, da premikajo vodo iz morja v bazen in nazaj. PES z dvojnim delovanjem je sposoben neprekinjeno proizvajati električno energijo 4-5 ur s premori 1-2 ur štirikrat na dan. Za povečanje časa delovanja turbin obstajajo bolj zapletene sheme - z dvema, tremi ali več bazeni, vendar so stroški takšnih projektov zelo visoki.

Prvo plimsko elektrarno z močjo 240 MW so zagnali leta 1966 v Franciji ob izlivu reke Rance, ki se izliva v Rokavski preliv, kjer je povprečna amplituda plimovanja 8,4 m.24 hidroelektrarn TE proizvede povprečno 502 milijonov kW na leto. uro elektrike. Za to postajo je bila razvita plimsko-kapsulna enota, ki omogoča tri direktne in tri obratne načine delovanja: kot generator, kot črpalka in kot prepust, kar zagotavlja učinkovito delovanje TE. Po mnenju strokovnjakov je termoelektrarna na reki Rance ekonomsko upravičena, letni obratovalni stroški so nižji kot pri hidroelektrarnah in znašajo 4 % investicijskih vlaganj. Elektrarna je del francoskega energetskega sistema in se uporablja učinkovito.

Leta 1968 je na Barentsovem morju, nedaleč od Murmanska, začela obratovati pilotna industrijska elektrarna s projektno močjo 800 kW. Kraj njene izgradnje, Kislaya Guba, je ozek zaliv, širok 150 m in dolg 450 m.Čeprav je moč Kislogubskaya TE majhna, je bila njena gradnja pomembna za nadaljnje raziskave in razvoj na področju uporabe energije plimovanja.

Obstajajo projekti velikih termoelektrarn z močjo 320 MW (Kola) in 4000 MW (Mezenskaya) na Belem morju, kjer je amplituda plimovanja 7-10 m, prav tako je načrtovana izraba ogromnega potenciala morja. Ohotsk, kjer je ponekod, na primer v zalivu Penzhinskaya, višina plimovanja 12,9 m, v zalivu Gizhiginskaya pa 12-14 m.

Delo na tem področju poteka tudi v tujini. Leta 1985 je v zalivu Fundy v Kanadi začela delovati plimska elektrarna z močjo 20 MW (amplituda plimovanja je tukaj 19,6 m). Na Kitajskem so zgradili tri male elektrarne na plimovanje. V Združenem kraljestvu se razvija projekt plimske elektrarne z močjo 1000 MW v Severnem estuariju, kjer je povprečna amplituda plimovanja 16,3 m

Z okoljskega vidika ima PES nesporno prednost pred termoelektrarnami, ki kurijo nafto in premog. Ugodni predpogoji za širšo uporabo energije plimovanja so povezani z možnostjo uporabe nedavno ustvarjene cevi Gorlov, ki omogoča gradnjo elektrarn na plimovanje brez jezov, kar zmanjšuje stroške njihove gradnje. Prve TE brez jezov naj bi zgradili v prihodnjih letih v Južni Koreji.

1.5. Energija valov

Zamisel o pridobivanju električne energije iz morskih valov je leta 1935 orisal sovjetski znanstvenik K.E. Ciolkovskega.

Delovanje valovnih energetskih postaj temelji na vplivu valov na delovna telesa v obliki plovcev, nihal, rezil, lupin itd. Mehanska energija njihovih gibov se s pomočjo električnih generatorjev pretvarja v električno. Ko boja niha vzdolž vala, se gladina vode v njej spreminja. Posledično zrak bodisi zapusti ali vstopi vanjo. Toda gibanje zraka je možno le skozi zgornjo luknjo (to je zasnova boje). In tam je nameščena turbina, ki se vedno vrti v eno smer, ne glede na to, v katero smer se giblje zrak. Že dokaj majhni valovi višine 35 cm povzročijo, da turbina razvije več kot 2000 vrt/min. Druga vrsta namestitve je nekaj podobnega stacionarni mikroelektrarni. Navzven je videti kot škatla, nameščena na nosilcih na majhni globini. Valovi prodrejo v škatlo in poganjajo turbino. In tukaj je za delo dovolj že čisto rahlo valovanje morja. Tudi valovi visoki 20 cm so prižgali žarnice s skupno močjo 200 W.

Trenutno se naprave za energijo valov uporabljajo za napajanje avtonomnih boj, svetilnikov in znanstvenih instrumentov. Ob poti se lahko velike valovne postaje uporabljajo za zaščito pred valovi priobalnih vrtalnih ploščadi, odprtih cest in morskih kulturnih kmetij. Začela se je industrijska uporaba energije valov. Okoli 400 svetilnikov in navigacijskih boj po vsem svetu poganjajo valovi. V Indiji plavajoči svetilnik v pristanišču Madras deluje na energijo valov. Od leta 1985 na Norveškem deluje prva industrijska valovna postaja na svetu z močjo 850 kW.

Ustvarjanje valovnih elektrarn je določeno z optimalno izbiro oceanskega vodnega območja s stabilno oskrbo z energijo valov, učinkovito zasnovo postaje, ki vključuje vgrajene naprave za glajenje neenakomernega režima valovanja. Menijo, da lahko valovne postaje učinkovito delujejo z močjo približno 80 kW/m. Izkušnje z delovanjem obstoječih naprav so pokazale, da je električna energija, ki jo proizvajajo, še vedno 2-3 krat dražja od tradicionalnih, vendar se v prihodnosti pričakuje znatno znižanje njenih stroškov.

V valovnih napravah s pnevmatskimi pretvorniki pod vplivom valov zračni tok občasno spremeni svojo smer v nasprotno smer. Za te razmere je bila razvita Wellsova turbina, katere rotor ima usmerjevalni učinek, pri čemer ob spremembi smeri zračnega toka ohranja nespremenjeno smer svojega vrtenja, zato se ohrani nespremenjena tudi smer vrtenja generatorja. Turbina je našla široko uporabo v različnih valovnih elektrarnah.

Valovna elektrarna "Kaimei" ("Morska svetloba") - najmočnejša delujoča elektrarna s pnevmatskimi pretvorniki - je bila zgrajena na Japonskem leta 1976. Pri svojem delu uporablja valove do višine 6 - 10 m. Na barki 80 m dolg, 12 m širok m in z izpodrivom 500 ton je nameščenih 22 zračnih komor, odprtih na dnu. Vsak par komor poganja eno Wellsovo turbino. Skupna moč napeljave je 1000 kW. Prvi testi so bili izvedeni v letih 1978 - 1979. v bližini mesta Tsuruoka. Energija se je do obale prenašala po približno 3 km dolgem podvodnem kablu. Leta 1985 je bila na Norveškem, 46 km severozahodno od mesta Bergen, zgrajena industrijska valovna postaja, sestavljena iz dveh naprav. Prva naprava na otoku Toftestallen je delovala na pnevmatski princip. Bila je armiranobetonska komora, zakopana v skalo; Nad njim je bil nameščen jekleni stolp z višino 12,3 mm in premerom 3,6 m. Valovi, ki vstopajo v komoro, so ustvarili spremembo volumna zraka. Nastali tok skozi sistem ventilov je vrtel turbino in pripadajoči generator z močjo 500 kW, letna proizvodnja je bila 1,2 milijona kW. h) Med zimsko nevihto konec leta 1988 je bil postajni stolp uničen. V pripravi je projekt za nov armiranobetonski stolp.

Zasnova druge naprave je sestavljena iz kanala v obliki stožca v soteski, dolgi približno 170 m, z betonskimi stenami, visokimi 15 m in širokimi 55 m na dnu, ki vstopa v rezervoar med otoki, ločen od morja z jezovi, in jez z elektrarno. Valovi, ki gredo skozi zoženi kanal, povečajo svojo višino od 1,1 do 15 m in se izlivajo v rezervoar, katerega gladina je 3 m nad morsko gladino. Voda iz rezervoarja teče skozi nizkotlačne hidravlične turbine z močjo 350 kW. Postaja letno proizvede do 2 milijona kWh električne energije.

In v Združenem kraljestvu se razvija izvirna zasnova valovne elektrarne tipa "školjke", v kateri se kot delovni deli uporabljajo mehke lupine - komore. Vsebujejo zrak pod tlakom, ki je nekoliko višji od atmosferskega. Ko se valovi dvignejo, se komore stisnejo in tvorijo zaprt zračni tok od komor do namestitvenega okvirja in nazaj. Vzdolž pretočne poti so nameščene zračne turbine vrtin z električnimi generatorji. Trenutno se ustvarja poskusna plavajoča naprava s 6 komorami, nameščenimi na okvirju dolžine 120 m in višine 8 m, pričakovana moč je 500 kW. Nadaljnji razvoj je pokazal, da največji učinek dosežemo s postavitvijo kamer v krog. Na Škotskem so na jezeru Loch Ness preizkusili napravo, sestavljeno iz 12 komor in 8 turbin. Teoretična moč takšne instalacije je do 1200 kW.

Zasnova valovnega splava je bila prvič patentirana v ZSSR že leta 1926. Leta 1978 so v Združenem kraljestvu preizkusili eksperimentalne modele oceanskih elektrarn, ki temeljijo na podobni rešitvi. Valovni splav Kokkerel je sestavljen iz zgibnih odsekov, katerih gibanje relativno drug na drugega se prenaša na črpalke z električnimi generatorji. Celotna konstrukcija je pritrjena s sidri. Tridelni valovni splav Kokkerel, dolg 100 m, širok 50 m in visok 10 m, lahko zagotovi moč do 2 tisoč kW.

V ZSSR je bil model valovnega splava testiran v 70. letih. ob Črnem morju. Imel je dolžino 12 m, širina plovcev je bila 0,4 m, na valovih višine 0,5 m in dolžine 10 - 15 m je naprava razvila moč 150 kW.

Projekt, znan kot Salter duck, je pretvornik energije valov. Delovna konstrukcija je plovec ("raca"), katerega profil je izračunan v skladu z zakoni hidrodinamike. Projekt predvideva namestitev velikega števila velikih plovcev, zaporedno nameščenih na skupni gredi. Pod vplivom valov se plovci začnejo premikati in se s silo lastne teže vrnejo v prvotni položaj. V tem primeru se črpalke aktivirajo znotraj jaška, napolnjenega s posebej pripravljeno vodo. Preko sistema cevi različnih premerov se ustvarja tlačna razlika, ki poganja turbine, nameščene med plovci in dvignjene nad gladino morja. Proizvedena električna energija se prenaša po podvodnem kablu. Za učinkovitejšo porazdelitev obremenitev je treba na gred namestiti 20–30 plovcev. Leta 1978 je bil testiran model naprave, sestavljen iz 20 plovcev s premerom 1 m, proizvedena moč je bila 10 kW. Razvit je bil projekt za močnejšo napravo 20 - 30 plovcev s premerom 15 m, nameščenih na gredi dolžine 1200 m, ocenjena moč naprave je 45 tisoč kW. Podobni sistemi, nameščeni ob zahodni obali Britanskega otočja, bi lahko zadostili potrebam Združenega kraljestva po električni energiji.

1.6 Energija tokov

Najmočnejši oceanski tokovi so potencialni vir energije. Trenutni nivo tehnologije omogoča pridobivanje energije tokov pri hitrosti toka več kot 1 m/s. V tem primeru je moč iz 1 m 2 pretočnega prereza približno 1 kW. Zdi se obetavna uporaba tako močnih tokov, kot sta Zalivski tok in Kuroshio, ki nosita 83 oziroma 55 milijonov kubičnih metrov vode s hitrostjo do 2 m/s, in Floridski tok (30 milijonov kubičnih metrov/s, pospeši do 1,8 m/s).

Za oceansko energijo so zanimivi tokovi v Gibraltarski ožini, Rokavskem prelivu in Kurilski ožini. Vendar pa je ustvarjanje oceanskih elektrarn, ki uporabljajo energijo tokov, še vedno povezano s številnimi tehničnimi težavami, predvsem z ustvarjanjem velikih elektrarn, ki ogrožajo ladijski promet.

Coriolisov program predvideva namestitev 242 turbin z dvema rotorjema s premerom 168 m, ki se vrtita v nasprotni smeri, v Floridski ožini, 30 km vzhodno od mesta Miami. Par rotorjev je nameščen v votli aluminijasti komori, ki turbini zagotavlja vzgon. Za povečanje učinkovitosti naj bi bile lamele koles precej prožne. Celoten Coriolisov sistem v skupni dolžini 60 km bo usmerjen vzdolž glavnega toka; njegova širina z turbinami, razporejenimi v 22 vrstah po 11 turbin, bo 30 km. Enote naj bi odvlekli do mesta namestitve in jih zakopali 30 m, da ne bi motile plovbe.

Ko večina južnega pasatnega toka vstopi v Karibsko morje in Mehiški zaliv, se voda od tam vrne v Atlantik skozi Floridski zaliv. Širina toka postane minimalna - 80 km. Hkrati pospeši svoje gibanje na 2 m/s. Ko Floridski tok okrepi Antilski tok, pretok vode doseže svoj maksimum. Razvije se sila, ki je povsem zadostna za poganjanje turbine s pometnimi lopaticami, katere gred je povezana z električnim generatorjem. Sledi prenos toka po podvodnem kablu do obale.

Material turbine je aluminij. Življenjska doba - 80 let. Njeno stalno mesto je pod vodo. Dvigovanje na vodno površino je samo za preventivna popravila. Njegovo delovanje je praktično neodvisno od globine potopitve in temperature vode. Lopatice se vrtijo počasi, kar omogoča majhnim ribam, da prosto plavajo skozi turbino. Toda velik vhod je zaprt z varnostno mrežo.

Ameriški inženirji menijo, da je gradnja takšne konstrukcije celo cenejša od gradnje termoelektrarn. Ni treba graditi zgradbe, polagati cest ali urejati skladišč. In obratovalni stroški so bistveno nižji.

Neto moč posamezne turbine bo ob upoštevanju obratovalnih stroškov in izgub pri prenosu na obalo znašala 43 MW, kar bo zadostilo potrebam zvezne države Florida (ZDA) za 10 %.

Prvi prototip takšne turbine s premerom 1,5 m so preizkusili v Floridski ožini. Razvita je bila tudi zasnova turbine s propelerjem premera 12 m in moči 400 kW.

2 Stanje in možnosti za razvoj alternativne energije v Rusiji

Delež energije tradicionalnih goriv v svetovni energetski bilanci se bo nenehno zmanjševal, nadomeščala pa jih bo netradicionalna – alternativna energija, ki temelji na uporabi obnovljivih virov energije. In ne le njena gospodarska blaginja, tudi njena neodvisnost, njena nacionalna varnost je odvisna od tempa, s katerim se to dogaja v posamezni državi.

Razmere z obnovljivimi viri energije v Rusiji, tako kot skoraj vse v naši državi, lahko imenujemo edinstvene. Zaloge teh virov, ki jih je na današnji tehnični ravni že mogoče izkoristiti, so ogromne. Tukaj je ena od ocen: energija sončnega sevanja - 2300 milijard TUT (ton standardnega goriva); veter - 26,7 milijarde TOE, biomasa - 10 milijard TOE; toplota Zemlje - 40000 milijard TU; majhne reke - 360 milijard; morja in oceani - 30 milijard. Ti viri močno presegajo trenutno raven porabe energije v Rusiji (1,2 milijarde TEU na leto). Vendar pa od vsega tega nepredstavljivega izobilja sploh ni mogoče reči, da so uporabljene drobtine - mikroskopske količine. Tako kot v svetu kot celoti je vetrna energija v Rusiji najbolj razvita vrsta obnovljive energije. Nazaj v tridesetih letih prejšnjega stoletja. V naši državi je bilo serijsko proizvedenih več vrst vetrnih turbin z močjo 3-4 kW, vendar v šestdesetih letih prejšnjega stoletja. njihova proizvodnja je bila prekinjena. V zadnjih letih ZSSR je vlada ponovno posvetila pozornost temu področju, vendar ni imela časa za uresničitev svojih načrtov. Vendar pa je od leta 1980 do 2006. Rusija je razvila veliko znanstveno in tehnično rezervo (vendar Rusija resno zaostaja pri praktični uporabi obnovljivih virov energije). Danes je skupna zmogljivost vetrnih turbin in vetrnih elektrarn, ki delujejo, se gradijo in so načrtovane za zagon v Rusiji, 200 MW. Moč posameznih vetrnih turbin, ki jih proizvajajo ruska podjetja, se giblje od 0,04 do 1000,0 kW. Kot primer bomo navedli več razvijalcev in proizvajalcev vetrnih turbin in vetrnih elektrarn. V Moskvi LLC SKTB Iskra proizvaja vetrne elektrarne M-250 z močjo 250 W. V Dubni v moskovski regiji podjetje Državni oblikovalski biro "Raduga" proizvaja enostavno nameščene vetrne elektrarne moči 750 W, 1 kW in 8 kW; Peterburški raziskovalni inštitut Elektropribor proizvaja vetrne turbine do 500 W.

V Kijevu od leta 1999 Raziskovalno-proizvodna skupina WindElectric proizvaja domače vetrne elektrarne WE-1000 z močjo 1 kW. Strokovnjaki skupine so razvili edinstveno večkrakovno, univerzalno hitro in popolnoma tiho turbino majhne velikosti, ki učinkovito uporablja vsak zračni tok.

Khabarovsk "Podjetje LMV Wind Energy" proizvaja vetrne elektrarne z zmogljivostjo od 0,25 do 10 kW, slednje je mogoče združiti v sisteme z zmogljivostjo do 100 kW. Od leta 1993 To podjetje je razvilo in izdelalo 640 vetrnih elektrarn. Večina je nameščena v Sibiriji, na Daljnem vzhodu, Kamčatki, Čukotki. Življenjska doba vetrnih elektrarn doseže 20 let v katerem koli podnebnem območju. Podjetje dobavlja tudi solarne panele, ki delujejo v povezavi z vetrnimi elektrarnami (moč tovrstnih vetrno-sončnih elektrarn je od 50 W do 100 kW).

Kar zadeva vire vetrne energije v Rusiji, so najbolj obetavna območja obale Arktičnega oceana, Kamčatke, Sahalina, Čukotke, Jakutije, pa tudi obale Finskega zaliva, Črnega in Kaspijskega morja. Zaradi visokih povprečnih letnih hitrosti vetra, nizke razpoložljivosti centraliziranih električnih omrežij in obilice neizkoriščenih površin so ta območja skoraj idealna za razvoj vetrne energije. Podobno je s sončno energijo. Sončna energija, dobavljena na ozemlju naše države na teden, presega energijo vseh ruskih virov nafte, premoga, plina in urana. Na tem področju so zanimivi domači dosežki, vendar zanje ni podpore države in posledično tudi trga fotovoltaike. Vendar se obseg proizvodnje sončnih kolektorjev meri v megavatih. Leta 2006 proizvedenih okoli 400 MW. Obstaja težnja k določenemu povečanju. Vendar pa kupci iz tujine kažejo večje zanimanje za izdelke različnih raziskovalnih in proizvodnih združenj, ki proizvajajo sončne celice, za Ruse so še vedno dragi; predvsem zato, ker je treba surovine za proizvodnjo kristalnih filmskih elementov uvažati iz tujine (v času Sovjetske zveze so bili obrati za proizvodnjo silicija v Kirgizistanu in Ukrajini). Najbolj ugodna območja za uporabo sončne energije v Rusiji so Severni Kavkaz , Stavropolsko in Krasnodarsko ozemlje, Astrahanska regija, Kalmikija, Tuva, Burjatija, regija Čita, Daljni vzhod.

Največji dosežki pri uporabi sončne energije so bili zabeleženi na področju ustvarjanja sistemov za oskrbo s toploto z uporabo ploščatih sončnih kolektorjev. Prvo mesto v Rusiji pri izvajanju takšnih sistemov zaseda Krasnodarsko ozemlje, kjer je v zadnjih letih v skladu z veljavnim regionalnim programom varčevanja z energijo nastalo približno sto velikih solarnih sistemov za oskrbo s toplo vodo in veliko manjših naprav za individualno uporabo. zgrajena. Sončne naprave za ogrevanje prostorov so dobile največji razvoj na Krasnodarskem ozemlju in v Republiki Burjatiji. V Burjatiji so različni industrijski in družbeni objekti - bolnišnice, šole, obrat Elektromashina itd., Pa tudi zasebne stanovanjske zgradbe opremljene s sončnimi kolektorji s kapaciteto od 500 do 3000 litrov tople vode (90-100 stopinj Celzija) na dan. Razmeroma večja pozornost je namenjena razvoju geotermalnih elektrarn, ki so našim energetikom očitno bolj domače in dosegajo večje zmogljivosti ter se zato bolje uvrščajo v običajen koncept energetskega gigantizma. Strokovnjaki verjamejo, da lahko zaloge geotermalne energije na Kamčatki in Kurilskih otokih zagotovijo elektrarne z zmogljivostjo do 1000 MW.

Davnega leta 1967 Na Kamčatki je bila zgrajena geotermalna elektrarna Pauzhetskaya z močjo 11,5 MW. Bila je peta geotermalna elektrarna na svetu. Leta 1967 Zagnala je geotermalna elektrarna Paratunka - prva na svetu z binarnim Rankinovim ciklom. Trenutno se gradi geotermalna elektrarna Mutnovskaya z zmogljivostjo 200 MW z uporabo domače opreme, ki jo proizvaja tovarna turbin Kaluga. Ta tovarna je začela tudi serijsko proizvodnjo modularnih blokov za geotermalno oskrbo z elektriko in toploto. S takimi bloki je mogoče Kamčatko in Sahalin skoraj v celoti oskrbovati z elektriko in toploto iz geotermalnih virov. Geotermalni viri z dokaj velikim energetskim potencialom so na voljo na ozemlju Stavropol in Krasnodar. Danes znaša prispevek geotermalnih sistemov za oskrbo s toploto 3 milijone Gcal/leto.

Po mnenju strokovnjakov ob neštetih zalogah te vrste energije ni rešeno vprašanje racionalne, stroškovno učinkovite in okolju prijazne rabe geotermalnih virov, kar onemogoča vzpostavitev njihovega industrijskega razvoja. Na primer, pridobljene geotermalne vode se uporabljajo na barbarske načine: neprečiščena odpadna voda, ki vsebuje številne nevarne snovi (živo srebro, arzen, fenole, žveplo itd.), se izpušča v okoliška vodna telesa, kar povzroča nepopravljivo škodo naravi. Poleg tega vsi cevovodi geotermalnih ogrevalnih sistemov hitro odpovejo zaradi visoke mineralizacije geotermalnih voda. Zato je potrebna korenita revizija tehnologije izrabe geotermalne energije.

Zdaj je vodilno podjetje za proizvodnjo geotermalnih elektrarn v Rusiji Kaluga Turbine Plant in JSC Nauka, ki sta razvila in proizvajata modularne geotermalne elektrarne z zmogljivostjo od 0,5 do 25 MW. Program za ustvarjanje oskrbe z geotermalno energijo za Kamčatko je bil razvit in se je začel izvajati, zaradi česar bo letno prihranjenih približno 900 tisoč. TUKAJ. Na Kubanu se izkorišča 10 nahajališč geotermalne vode. Za 1999-2000 Raven proizvodnje termoelektrarne v regiji je bila približno 9 milijonov m3, kar je omogočilo prihranek do 65 tisoč TEU. Podjetje Turbocon, ustanovljeno v tovarni turbin v Kalugi, je razvilo izjemno obetavno tehnologijo, ki omogoča pridobivanje električne energije iz vroče vode, ki izhlapeva pod pritiskom in vrti turbino, opremljeno namesto običajnih lopatic s posebnimi lijaki - t.i. Lavalove šobe. Prednosti takih naprav, imenovanih hidro-parne turbine, so vsaj dvojne. Prvič, omogočajo popolnejšo izrabo geotermalne energije. Običajno se za pridobivanje energije uporablja samo geotermalna para ali gorljivi plini, raztopljeni v geotermalni vodi, medtem ko se pri hidroparni turbini vroča voda lahko uporablja tudi neposredno za pridobivanje energije. Druga možna uporaba nove turbine je pridobivanje električne energije v mestnih ogrevalnih omrežjih iz vode, ki se vrača od porabnikov toplote. Zdaj je toplota te vode izgubljena, medtem ko bi kotlovnici lahko zagotovila samostojen vir električne energije.

Toplota iz Zemljine notranjosti lahko ne le oddaja fontane gejzirjev v zrak, ampak tudi ogreva domove in proizvaja elektriko. Kamčatka, Čukotka, Kurilski otoki, Primorsko ozemlje, Zahodna Sibirija, Severni Kavkaz, Krasnodarsko in Stavropolsko ozemlje ter Kaliningrajska regija imajo velike geotermalne vire. Visokokakovostna toplotna toplota (mešanica pare in vode nad 100 stopinj Celzija) omogoča neposredno proizvodnjo električne energije.

Običajno se toplotna mešanica pare in vode pridobiva iz vrtin, izvrtanih do globine 2-5 km. Vsaka vrtina je sposobna zagotoviti električno energijo 4-8 MW iz geotermalnega polja s površino okoli 1 km 2 . Hkrati je zaradi okoljskih razlogov potrebna tudi vrtina za črpanje odpadne geotermalne vode v rezervoar.

Trenutno na Kamčatki delujejo 3 geotermalne elektrarne: Pauzhetskaya GeoPP, Verkhne-Mutnovskaya GeoPP in Mutnovskaya GeoPP. Skupna moč teh geotermalnih elektrarn je več kot 70 MW. To omogoča pokrivanje 25 % potreb regije po električni energiji in zmanjšanje odvisnosti od dobave dragega uvoženega kurilnega olja.

V regiji Sahalin na otoku. Kunashir je dal v uporabo prvo enoto z zmogljivostjo 1,8 MW Geotermalne elektrarne Mendeleevskaya in geotermalno toplotno postajo GTS-700 z zmogljivostjo 17 Gcal/h. Večina nizkokakovostne geotermalne energije se v obliki toplote porabi v stanovanjskih in komunalnih storitvah ter kmetijstvu. Tako je na Kavkazu skupna površina rastlinjakov, ogrevanih z geotermalno vodo, več kot 70 hektarjev. V Moskvi je bila zgrajena in uspešno deluje poskusna večnadstropna stavba, v kateri se topla voda za gospodinjske potrebe ogreva z nizkocenovno toploto iz Zemlje.

Na koncu je treba omeniti še male hidroelektrarne. Stanje z njimi je razmeroma dobro v smislu razvoja konstrukcije: oprema za male hidroelektrarne se proizvaja ali je pripravljena za proizvodnjo v številnih podjetjih elektroenergetike s hidravličnimi turbinami različnih izvedb - aksialnimi, radialno-aksialnimi, propelerskimi. , diagonala, vedro. Hkrati stroški opreme, proizvedene v domačih podjetjih, ostajajo bistveno nižji od svetovne ravni cen. V Kubanu na reki poteka gradnja dveh malih hidroelektrarn (MHE). Beshenka na območju vasi Krasnaya Polyana v Sočiju in izpust obtočnega sistema oskrbe s tehnično vodo termoelektrarne Krasnodar. Predvidena je izgradnja male hidroelektrarne na izpustu Krasnodarskega rezervoarja z zmogljivostjo 50 MW. Začela so se dela za obnovo sistema malih hidroelektrarn v Leningrajski regiji. V sedemdesetih letih prejšnjega stoletja tam je zaradi akcije za utrjevanje oskrbe z električno energijo v regiji prenehalo delovati več kot 40 tovrstnih postaj. Sadove kratkovidne gigantomanije je treba popraviti zdaj, ko je potreba po majhnih virih energije postala očitna.

Zaključek

Treba je opozoriti, da v Rusiji še ni zakonov, ki bi urejali alternativno energijo in spodbujali njen razvoj. Tako kot ni strukture, ki bi ščitila interese alternativne energije. Na primer, ministrstvo za jedrsko energijo se ločeno ukvarja z jedrsko energijo. Načrtovano je poročilo vladi o utemeljitvi potrebe in razvoju koncepta osnutka zveznega zakona "O razvoju obnovljivih virov energije". Za pripravo tega poročila so odgovorna štiri ministrstva: ministrstvo za energijo, ministrstvo za gospodarski razvoj, ministrstvo za industrijo in znanost ter ministrstvo za pravosodje. Kdaj se bodo dogovorili, ni znano.

Da bi se industrija lahko hitro in polno razvila, mora zakon predvideti davčne spodbude za podjetja, ki proizvajajo opremo za pridobivanje energije iz obnovljivih virov (na primer znižati stopnjo DDV na najmanj 10 %). Pomembna so tudi vprašanja certificiranja in licenciranja (predvsem v zvezi z opremo), saj mora prioriteta obnovljivih virov izpolnjevati tudi kakovostne zahteve.

Razvoj alternativnih načinov pridobivanja energije zavirajo proizvajalci in rudarji tradicionalnih virov energije: imajo močne položaje na oblasti in imajo možnost braniti svoje interese. Alternativna energija je še vedno precej draga v primerjavi s tradicionalno energijo, saj skoraj vsa proizvodna podjetja proizvajajo naprave v pilotnih serijah v zelo majhnih količinah in so zato zelo drage. Organizacija množične proizvodnje in certificiranje naprav zahtevata znatne naložbe, ki pa jih sploh ni. Državna podpora bi lahko pomagala zmanjšati stroške. Vendar je to v nasprotju z interesi tistih, katerih poslovanje temelji na proizvodnji tradicionalnih ogljikovodikov. Nihče ne potrebuje dodatne konkurence.

Posledično se primarna raba obnovljivih virov in razvoj alternativne energije daje prednost predvsem v tistih regijah, kjer je to najočitnejša rešitev obstoječih energetskih problemov. Rusija ima pomembne vire vetrne energije, tudi v tistih regijah, kjer ni centralizirane oskrbe z električno energijo - obala Arktičnega oceana, Jakutija, Kamčatka, Čukotka, Sahalin, vendar tudi na teh območjih skoraj ni poskusov reševanja energetskih težav v tem način.

Nadaljnji razvoj alternativne energije je obravnavan v »Ruski energetski strategiji do leta 2020«. Številke, ki jih mora doseči naša alternativna energetika, so zelo nizke, naloge so minimalne, zato ne moremo pričakovati preobrata v ruski energetiki. Do leta 2020 naj bi z alternativno energijo prihranili manj kot 1 % vseh virov goriva. Rusija izbere jedrsko industrijo kot prednostno nalogo v svoji »energetski strategiji« kot »najpomembnejši del energetskega sektorja države«.

V zadnjem času je bilo narejenih nekaj korakov v smeri razvoja alternativnih obnovljivih virov energije. Ministrstvo za energijo je začelo pogajanja s Francozi o možnostih sodelovanja na področju alternativne energije. Na splošno je mogoče ugotoviti, da se stanje in obeti za razvoj alternativne energije v naslednjih 10-15 letih na splošno zdijo obžalovanja vredni.

Seznam uporabljenih virov

1. Kopylov V.A. Geografija industrije v Rusiji in državah CIS. Vadnica. – M.: Marketing, 2001 – 184 str.

2. Vidyapin M.V., Stepanov M.V. Ekonomska geografija Rusije. – M.: Infra – M., 2002 – 533 str.

3. Morozova T.G. Ekonomska geografija Rusije - 2. izd., izd. - M.: UNITI, 2002 - 471 str.

4. Arustamov E.A. Levakova I.V. Barkalova N.V. Ekološki temelji ravnanja z okoljem. M. Ed. "Daškov in K." 2002.

5. V. Volodin, P. Khazanovsky Energija, enaindvajseto stoletje.-M 1998

6. A. Goldin "Oceani energije". M: ENOTNOST 2000

7. Popov V. Biosfera in problemi njene zaščite. Kazan. 1981.

8. Rahilin V. družba in divje živali. M. Znanost. 1989.

9. Lavrus V.S. Viri energije K: NiT, 1997

10. E. Berman. Geotermalna energija - Moskva: Mir, 1978.

11. L. S. Yudasin. Energija: težave in upi. M: ENOTNOST. 1999.

Omejene zaloge fosilnih goriv in globalno onesnaževanje okolja so človeštvo prisilili v iskanje obnovljivih alternativnih virov takšne energije, da je škoda pri njeni predelavi minimalna ob sprejemljivih stroških proizvodnje, predelave in transporta energentov.

Sodobne tehnologije omogočajo uporabo razpoložljivih alternativnih virov energije, tako v obsegu celotnega planeta kot v električnem omrežju stanovanja ali zasebne hiše.

Hiter razvoj življenja v nekaj milijardah let jasno dokazuje razpoložljivost virov energije na Zemlji. Sončna svetloba, podtalna toplota in kemični potencial omogočajo živim organizmom, da izvajajo številne izmenjave energije, ki obstajajo v okolju, ki ga ustvarjajo fizični dejavniki - temperatura, tlak, vlažnost, kemična sestava.

Kroženje snovi in energije v naravi

Ekonomska merila za alternativne vire energije

Človek je že od pradavnine uporabljal energijo vetra kot pogonsko napravo za ladje, kar je omogočilo razvoj trgovine. Obnovljivo gorivo iz odmrlih rastlin in odpadkov je bilo vir toplote za kuhanje in proizvodnjo prvih kovin. Energija vodne razlike je poganjala mlinske kamne. Tisočletja so bile to glavne oblike energije, ki jih danes imenujemo alternativni viri.

Z razvojem geologije in tehnologij pridobivanja podzemlja je postalo ekonomsko bolj donosno pridobivati ogljikovodike in jih sežigati za proizvodnjo energije, kot je potrebno, kot dobesedno čakati na vreme ob morju in upati na uspešno sovpadanje tokov, smeri vetra in oblačnost.

Nestabilnost in spremenljivost vremenskih razmer ter relativna cenenost motorjev na fosilna goriva so prisilili k napredku v smeri uporabe energije iz zemeljskega drobovja.

Graf, ki prikazuje razmerje med porabo fosilnih in obnovljivih virov energije

Ogljikov dioksid, ki ga asimilirajo in predelajo živi organizmi, ki ležijo v globinah milijone let, se ob zgorevanju fosilnih ogljikovodikov vrača v ozračje, kar je vir učinka tople grede in globalnega segrevanja. Blaginja prihodnjih generacij in krhko ravnovesje ekosistema prisilita človeštvo, da ponovno razmisli o ekonomskih kazalnikih in rabi alternativne energije, saj je zdravje dragocenejše od vsega.

Zavestna raba alternativnih virov energije, ki jih je narava obnovljiva, postaja priljubljena, a kot doslej prevladujejo ekonomske prioritete. Toda v podeželski hiši ali podeželski hiši je lahko uporaba alternativnih virov električne energije in toplote edina stroškovno učinkovita možnost za pridobivanje energije, če se izkaže, da je vodenje, povezovanje in namestitev električnih vodov predrago.

Zagotavljanje hiše, oddaljene od civilizacije, z minimalno zahtevano količino električne energije z uporabo sončnih kolektorjev in vetrnega generatorja

Možnosti uporabe alternativnih vrst energije

Medtem ko znanstveniki raziskujejo nove smeri in razvijajo tehnologije hladne fuzije, lahko domači mojstri uporabljajo naslednje alternativne vire energije za dom:

sončna svetloba;
Vetrna energija;
Biološki plin;
Temperaturna razlika;

Za te alternativne vrste obnovljivih virov energije obstajajo že pripravljene rešitve, ki so bile uspešno uvedene v množično proizvodnjo. Na primer, sončne kolektorje, vetrne generatorje, bioplinske naprave in toplotne črpalke različnih zmogljivosti je mogoče kupiti skupaj z dostavo in montažo, da bi imeli svoje alternativne vire električne in toplotne energije za zasebni dom.

Industrijsko proizvedena sončna plošča, nameščena na strehi zasebne hiše

Vsak posamezen primer mora imeti svoj načrt oskrbe gospodinjskih električnih aparatov z alternativnimi viri električne energije, glede na potrebe in zmožnosti. Na primer, za napajanje prenosnega računalnika, tabličnega računalnika ali polnjenje telefona lahko uporabite vir 12 V in prenosne adapterje. Ta napetost bo ob zadostni prostornini akumulatorja dovolj energije za uporabo razsvetljave.

Sončni kolektorji in vetrne turbine morajo zaradi variabilnosti osvetlitve in moči vetrne energije polniti baterije. S povečanjem moči alternativnih virov električne energije in prostornine baterij se energetska neodvisnost avtonomnega napajanja povečuje. Če morate električne naprave, ki delujejo na 220 V, priključiti na alternativni vir električne energije, uporabite napetostni pretvorniki.

Diagram, ki prikazuje moč gospodinjskih električnih aparatov iz baterij, ki jih polni vetrni generator in sončne celice

Alternativna sončna energija

Skoraj nemogoče je ustvariti fotovoltaične celice doma, zato oblikovalci alternativnih virov energije uporabljajo že pripravljene komponente, sestavljajo proizvodne strukture in dosegajo zahtevano moč. Zaporedna povezava fotocelic poveča izhodno napetost nastalega vira električne energije, vzporedna povezava sestavljenih vezij pa daje večji skupni tok sklopa.

Shema povezovanja fotocelic v sklopu

Lahko se osredotočite na intenzivnost energije sončnega sevanja - to je približno en kilovat na kvadratni meter. Upoštevati je treba tudi izkoristek sončnih kolektorjev – trenutno znaša približno 14 %, vendar poteka intenziven razvoj povečanja izkoristka sončnih generatorjev. Izhodna moč je odvisna od jakosti sevanja in vpadnega kota žarkov.

Začnete lahko z majhnimi - kupite enega ali več majhnih sončnih kolektorjev in imate na svoji dači vir alternativne električne energije v količini, ki je potrebna za polnjenje pametnega telefona ali prenosnika, da imate dostop do svetovnega interneta. Z merjenjem toka in napetosti preučujejo obseg porabe energije, pri čemer upoštevajo možnost nadaljnje širitve uporabe alternativnih virov električne energije.

Namestitev dodatnih solarnih panelov na streho hiše

Ne smemo pozabiti, da je sončna svetloba tudi vir toplotnega (infrardečega) sevanja, ki se lahko uporablja za ogrevanje hladilne tekočine brez nadaljnje pretvorbe energije v električno. To alternativno načelo velja v sončni kolektorji, kjer se s pomočjo reflektorjev infrardeče sevanje koncentrira in prenaša s hladilno tekočino v ogrevalni sistem.

Sončni kolektor kot del ogrevalnega sistema doma

Alternativna vetrna energija

Najlažji način, da sami ustvarite vetrni generator, je uporaba avtomobilskega generatorja. Za povečanje hitrosti in napetosti vira alternativne električne energije (izkoristek proizvodnje električne energije) je treba uporabiti menjalnik ali jermenski pogon. Razlaga vseh vrst tehnoloških odtenkov presega obseg tega članka - preučiti morate načela aerodinamike, da bi razumeli proces pretvorbe hitrosti zračnega masnega toka v alternativno električno energijo.

Na začetni stopnji preučevanja možnosti za pretvorbo obnovljivih virov alternativne vetrne energije v električno energijo morate izbrati zasnovo vetrne turbine. Najpogostejše izvedbe so propeler z lopaticami vodoravne osi, Savoniusov rotor in Darrieusova turbina. Trikraki propeler kot alternativni vir energije je najpogostejša možnost DIY.

Vrste Darrieusovih turbin

Pri načrtovanju lopatic propelerja je zelo pomembna kotna hitrost vrtenja vetrnice. Obstaja tako imenovani faktor izkoristka propelerja, ki je odvisen od hitrosti zračnega toka, pa tudi od dolžine, prereza, števila in vpadnega kota lopatic.

Na splošno lahko ta koncept razumemo na naslednji način: pri šibkem vetru dolžina lopatice z najugodnejšim vpadnim kotom ne bo zadostovala za doseganje največje učinkovitosti pridobivanja energije, temveč z večkratnim povečanjem pretoka in povečanjem kotne hitrosti bodo robovi rezil občutili prevelik upor, ki jih lahko poškoduje.

Kompleksen profil lopatic vetrnice

Zato se dolžina lopatic izračuna na podlagi povprečne hitrosti vetra, ki gladko spreminja napadalni kot glede na razdaljo od središča propelerja. Da bi preprečili zlom lopatic med orkanskim vetrom, so kabli generatorja v kratkem stiku, kar preprečuje vrtenje propelerja. Za grobe izračune lahko en kilovat alternativne električne energije odvzamemo iz trikrakega propelerja s premerom 3 metre pri povprečni hitrosti vetra 10 m/s.

Za ustvarjanje optimalnega profila rezila boste potrebovali računalniško modeliranje in CNC stroj. Doma obrtniki uporabljajo razpoložljive materiale in orodja ter poskušajo čim bolj natančno poustvariti risbe alternativnih virov vetrne energije. Uporabljeni materiali so les, kovina, plastika itd.

Doma narejen propeler vetrne turbine iz lesa in kovinske plošče

Moč avtomobilskega generatorja morda ne bo zadostovala za proizvodnjo električne energije, zato obrtniki izdelujejo električne stroje z lastnimi rokami ali predelajo elektromotorje. Najbolj priljubljena zasnova alternativnega vira električne energije je rotor z izmenično nameščenimi neodimskimi magneti in statorjem z navitji.

Rotorji domačih generatorjev

Stator z navitji za domači generator

Alternativna energija bioplin

Biološki plin kot vir energije pridobivamo predvsem na dva načina: piroliza in anaerobno (brez kisika) razgradnjo organskih snovi. Piroliza zahteva omejeno količino kisika, potrebnega za vzdrževanje reakcijske temperature, medtem ko se sproščajo vnetljivi plini: metan, vodik, ogljikov monoksid in druge spojine: ogljikov dioksid, ocetna kislina, voda, ostanki pepela. Gorivo z visoko vsebnostjo katrana je najbolj primerno kot vir za pirolizo. Spodnji video prikazuje vizualno predstavitev sproščanja vnetljivih plinov iz lesa pri segrevanju.

Za sintezo bioplina iz odpadnih produktov organizmov se uporabljajo metanski rezervoarji različnih izvedb. Namestitev rezervoarja za metan doma z lastnimi rokami je smiselna, če ima gospodinjstvo kokošnjak, svinjico in govedo. Glavni izhodni plin je metan, vendar velike količine vodikovega sulfida in drugih organskih spojin zahtevajo uporabo čistilnih sistemov za odstranjevanje vonjav in preprečevanje zamašitve gorilnikov v termalnih generatorjih ali kontaminacije cevi za gorivo motorja.

Potrebno je temeljito preučiti energijo kemijskih procesov in tehnologij s postopnim pridobivanjem izkušenj, skozi poskuse in napake, da bi dobili gorljiv biološki plin sprejemljive kakovosti na izhodu iz vira.

Ne glede na izvor se mešanica plinov po čiščenju dovaja v generator toplote (kotel, pečica, gorilnik) ali v uplinjač bencinskega generatorja - na ta način se z lastnimi rokami pridobi polnopravna alternativna energija . Z zadostno močjo plinskih generatorjev je mogoče ne samo zagotoviti dom z alternativno energijo, temveč tudi zagotoviti delovanje majhne proizvodnje, kot je prikazano v videu:

Toplotni motorji za varčevanje in pridobivanje alternativne energije

Toplotne črpalke pogosto uporablja v hladilnikih in klimatskih napravah. Ugotovljeno je bilo, da premikanje toplote zahteva nekajkrat manj energije kot njeno ustvarjanje. Zato ima hladna voda iz vodnjaka toplotni potencial glede na hladno vreme. Z znižanjem temperature tekoče vode iz vodnjaka ali iz globin nezamrznjenega jezera toplotne črpalke odvzemajo toploto in jo prenašajo v ogrevalni sistem ter tako dosegajo znatne prihranke energije.

Varčevanje z energijo s toplotno črpalko

Druga vrsta toplotnega motorja je Stirlingov motor, ki ga poganja energija temperaturnih razlik v zaprtem sistemu valjev in batov, nameščenih na ročični gredi pod kotom 90º. Vrtenje ročične gredi se lahko uporablja za proizvodnjo električne energije. Omrežje vsebuje veliko materialov iz zaupanja vrednih virov, ki podrobno razlagajo načelo delovanja Stirlingovega motorja in celo ponujajo primere domačih modelov, kot je v spodnjem videu:

Na žalost nam domače razmere ne dovoljujejo, da bi ustvarili Stirlingov motor z energetskimi parametri, višjimi od parametrov zabavne igrače ali predstavitvenega stojala. Za dosego sprejemljive moči in učinkovitosti je potrebno, da je delovni plin (vodik ali helij) pod visokim pritiskom (200 atmosfer ali več). Podobni toplotni motorji se že uporabljajo v sončnih in geotermalnih elektrarnah in se začenjajo uvajati v zasebni sektor.

Stirlingov motor v gorišču paraboličnega zrcala

Za pridobitev najbolj stabilne in neodvisne električne energije v podeželski hiši ali v zasebnem domu boste morali združiti več alternativnih virov energije.

Inovativne ideje za ustvarjanje alternativnih virov energije

Noben strokovnjak ne bo mogel v celoti in v celoti zajeti celotne palete možnosti obnovljive alternativne energije. Alternativni viri energije so na voljo v dobesedno vsaki živi celici. Na primer, alga klorela je že dolgo znana kot vir beljakovin v hrani za ribe.

Izvajajo se poskusi gojenja klorele v ničelni gravitaciji za uporabo kot hrano za astronavte med vesoljskimi leti na dolge razdalje v prihodnosti. Energijski potencial alg in drugih preprostih organizmov se proučuje za sintezo vnetljivih ogljikovodikov.

Kopičenje sončne svetlobe v živih celicah klorele, gojenih v industrijskih obratih

Upoštevati je treba, da boljšega pretvornika in baterije za sončno energijo od fluoroplastike žive celice še niso izumili. Zato so potencialni obnovljivi viri alternativne električne energije na voljo v vsakem zelenem listu, ki izvaja fotosinteza.

Glavna težava je zbiranje organskega materiala, uporaba kemičnih in fizikalnih postopkov za pridobivanje energije iz njega in pretvorbo v elektriko. Že zdaj so velike površine kmetijskih zemljišč namenjene gojenju alternativnih energetskih rastlin.

Spravilo miskantusa - energetski agrotehnični posevek

Še en ogromen vir alternativne energije je lahko atmosferska elektrika. Energija strele je ogromna in ima uničujoče učinke, za zaščito pred njo pa se uporabljajo strelovodi.

altTežava pri izkoriščanju energetskega potenciala strele in atmosferske elektrike je visoka napetost in razelektritveni tok v zelo kratkem času, kar zahteva ustvarjanje večstopenjskih sistemov kondenzatorjev za shranjevanje naboja in nato uporabo shranjene energije. Tudi statična atmosferska elektrika ima dobre možnosti.

Ni skrivnost, da so viri, ki jih danes uporablja človeštvo, omejeni, poleg tega lahko njihovo nadaljnje pridobivanje in uporaba vodita ne le v energetsko, ampak tudi v okoljsko katastrofo. Viri, ki jih človeštvo tradicionalno uporablja - premog, plin in nafta - bodo zmanjkali v nekaj desetletjih, zato je treba ukrepe sprejeti zdaj, v našem času. Seveda lahko upamo, da bomo spet našli kakšno bogato nahajališče, tako kot je bilo v prvi polovici prejšnjega stoletja, a znanstveniki so prepričani, da tako velikih nahajališč ni več. A v vsakem primeru bo tudi odkritje novih nahajališč le odložilo neizogibno; treba je poiskati načine za proizvodnjo alternativne energije in prehod na obnovljive vire, kot so veter, sonce, geotermalna energija, energija vodnih tokov in drugi, ter pri hkrati pa je treba nadaljevati z razvojem energetsko varčnih tehnologij.

V tem članku si bomo ogledali nekaj najbolj obetavnih, po mnenju sodobnih znanstvenikov, idej, na katerih bo zgrajen energetski sektor prihodnosti.

Sončne postaje

Ljudje se že dolgo sprašujejo, ali je mogoče segreti vodo pod sončnimi žarki, posušiti oblačila in lončenino, preden jo pošljejo v pečico, vendar teh metod ni mogoče imenovati učinkovite. Prva tehnična sredstva za pretvarjanje sončne energije so se pojavila v 18. stoletju. Francoski znanstvenik J. Buffon je pokazal poskus, v katerem mu je uspelo v jasnem vremenu s pomočjo velikega konkavnega ogledala vžgati suh les z razdalje približno 70 metrov. Njegov rojak, slavni znanstvenik A. Lavoisier, je z lečami koncentriral sončno energijo, v Angliji pa so ustvarili bikonveksno steklo, ki je s fokusiranjem sončnih žarkov v le nekaj minutah stopilo lito železo.

Naravoslovci so izvedli številne poskuse, ki so dokazali, da je sonce na zemlji možno. Toda sončna baterija, ki bi pretvarjala sončno energijo v mehansko, se je pojavila relativno nedavno, leta 1953. Ustvarili so ga znanstveniki ameriške nacionalne vesoljske agencije. Že leta 1959 je bila sončna baterija prvič uporabljena za opremljanje vesoljskega satelita.

Morda so že takrat, ko so ugotovili, da so takšne baterije v vesolju veliko učinkovitejše, znanstveniki prišli na idejo o izdelavi vesoljskih sončnih postaj, saj sonce v eni uri ustvari toliko energije, kot je ne porabi vse človeštvo. na leto, zakaj ga torej ne bi uporabili? Kakšna bo industrija sončne energije v prihodnosti?

Po eni strani se zdi, da je uporaba sončne energije idealna možnost. Vendar pa so stroški ogromne vesoljske sončne postaje zelo visoki, poleg tega pa bo drago tudi njeno delovanje. Sčasoma, ko bodo uvedene nove tehnologije za dostavo tovora v vesolje, pa tudi novi materiali, bo izvedba takšnega projekta postala mogoča, vendar za zdaj lahko uporabljamo le relativno majhne baterije na površini planeta. Mnogi bodo rekli, da je tudi to dobro. Da, to je mogoče v zasebnem domu, toda za oskrbo velikih mest z energijo potrebujete bodisi veliko sončnih kolektorjev bodisi tehnologijo, ki jih bo naredila učinkovitejše.

Tu je prisotna tudi ekonomska plat vprašanja: vsak proračun bo močno trpel, če mu bo zaupana naloga preoblikovanja celotnega mesta (ali celotne države) na sončne celice. Zdi se, da bi bilo mogoče mestne prebivalce zavezati k plačilu določenih zneskov za prenovo, vendar bodo v tem primeru nesrečni, saj če bi bili ljudje pripravljeni na takšne stroške, bi to že zdavnaj storili sami: vsi ima možnost nakupa sončne baterije.

V zvezi s sončno energijo obstaja še en paradoks: proizvodni stroški. Neposredno pretvarjanje sončne energije v električno ni najbolj učinkovito. Do sedaj ni bilo mogoče najti boljšega načina, kot je uporaba sončnih žarkov za segrevanje vode, ki se spremeni v paro in nato vrti dinamo. V tem primeru je izguba energije minimalna. Človeštvo želi uporabiti »okolju prijazne« solarne panele in sončne postaje za varčevanje z viri na zemlji, vendar bo takšen projekt zahteval ogromno istih virov in »neekološke« energije. Na primer, v Franciji so nedavno zgradili sončno elektrarno s površino približno dveh kvadratnih kilometrov. Stroški gradnje so bili okoli 110 milijonov evrov brez obratovalnih stroškov. Ob vsem tem je treba upoštevati, da je življenjska doba takih mehanizmov približno 25 let.

Veter

Energijo vetra so ljudje uporabljali tudi že od pradavnine, najenostavnejša primera sta jadranje in mlini na veter. Vetrne turbine se uporabljajo še danes, še posebej pa so učinkovite na območjih s stalnim vetrom, kot je obala. Znanstveniki nenehno postavljajo ideje, kako posodobiti obstoječe naprave za pretvorbo vetrne energije, ena izmed njih so vetrne turbine v obliki lebdečih turbin. Zaradi nenehnega vrtenja bi lahko "viseli" v zraku na razdalji nekaj sto metrov od tal, kjer je veter močan in stalen. To bi pomagalo pri elektrifikaciji podeželskih območij, kjer standardne vetrne turbine niso mogoče. Poleg tega bi lahko takšne lebdeče turbine opremili z internetnimi moduli, s pomočjo katerih bi ljudem omogočili dostop do svetovnega spleta.

Plimovanje in valovanje

Razmah sončne in vetrne energije postopoma izginja, druge naravne energije pa so pritegnile zanimanje raziskovalcev. Uporaba oseke in oseke se šteje za bolj obetavno. S tem problemom se ukvarja že okoli sto podjetij po vsem svetu in obstaja več projektov, ki so dokazali učinkovitost tega načina pridobivanja električne energije. Prednost pred sončno energijo je, da so izgube pri pretvarjanju ene energije v drugo minimalne: plimski val vrti ogromno turbino, ki proizvaja elektriko.

Projekt Oyster je ideja o namestitvi ventila na tečajih na oceansko dno, ki bo potiskal vodo na obalo in s tem vrtel preprosto hidroelektrično turbino. Samo ena taka instalacija bi lahko zagotovila elektriko majhni soseski.

Plimne valove že uspešno uporabljajo v Avstraliji: v mestu Perth so postavili naprave za razsoljevanje, ki delujejo na to vrsto energije. Njihovo delo omogoča oskrbo s svežo vodo približno pol milijona ljudi. V tem sektorju proizvodnje energije je mogoče združiti tudi naravno energijo in industrijo.

Uporaba je nekoliko drugačna od tehnologij, ki smo jih vajeni v rečnih hidroelektrarnah. Hidroelektrarne pogosto povzročajo škodo okolju: okolica je poplavljena in ekosistem je uničen, vendar so elektrarne, ki delujejo na plimske valove, v tem pogledu veliko varnejše.

Človeška energija

Eden najbolj fantastičnih projektov na našem seznamu je uporaba energije živih ljudi. Sliši se osupljivo in celo nekoliko grozljivo, a ni tako strašno. Znanstveniki negujejo idejo, kako uporabiti mehansko energijo gibanja. Ti projekti se nanašajo na mikroelektroniko in nanotehnologijo z nizko porabo energije. Čeprav se sliši kot utopija, ni pravega razvoja, je pa ideja zelo zanimiva in znanstvenikom ne zapusti glave. Strinjam se, naprave, ki se bodo, tako kot avtomatska ura, polnile s prstom po senzorju ali preprosto obešanjem tablice ali telefona v torbi med hojo, bodo zelo priročne. Da ne govorimo o oblačilih, ki bi lahko, napolnjena z raznimi mikronapravami, energijo človeškega gibanja pretvarjala v elektriko.

V laboratoriju Lawrence v Berkeleyju so na primer znanstveniki poskušali uresničiti zamisel o uporabi virusov za pritisk na elektriko. Obstajajo tudi majhni mehanizmi, ki jih poganja gibanje, vendar takšna tehnologija še ni bila dana v proizvodnjo. Da, globalne energetske krize se ne da reševati na ta način: koliko ljudi bo moralo »vrteti pedala«, da bo delovala cela elektrarna? Toda kot eden od ukrepov, ki se uporablja v kompleksu, je teorija precej izvedljiva.

Takšne tehnologije bodo še posebej učinkovite na težko dostopnih mestih, na polarnih postajah, v gorah in tajgi, med popotniki in turisti, ki nimajo vedno možnosti napolniti svojega pripomočka, vendar je pomembno ostati v stiku, še posebej, če skupina je v kritični situaciji. Toliko stvari bi lahko preprečili, če bi ljudje vedno imeli zanesljivo komunikacijsko napravo, ki ne bi bila odvisna od stenske vtičnice.

Vodikove gorivne celice

Morda je vsak lastnik avtomobila ob pogledu na indikator količine bencina, ki se približuje ničli, pomislil, kako super bi bilo, če bi avto vozil na vodo. Zdaj pa so njegovi atomi pritegnili pozornost znanstvenikov kot pravi energetski objekti. Dejstvo je, da delci vodika – najpogostejšega plina v vesolju – vsebujejo ogromno energije. Poleg tega motor ta plin izgoreva tako rekoč brez stranskih produktov, kar pomeni, da dobimo okolju zelo prijazno gorivo.

Vodik je gorivo za nekatere module ISS in raketoplane, na Zemlji pa obstaja predvsem v obliki spojin, kot je voda. V osemdesetih letih je Rusija razvila letala, ki uporabljajo kot gorivo vodik, te tehnologije so celo uvedli v prakso, eksperimentalni modeli pa so dokazali njihovo učinkovitost. Ko se vodik loči, se premakne v posebno gorivno celico, po kateri se lahko neposredno proizvaja elektrika. To ni energija prihodnosti, to je že realnost. Podobni avtomobili se že proizvajajo v precej velikih količinah. Podjetje Honda je, da bi poudarilo vsestranskost vira energije in avtomobila kot celote, izvedlo poskus, s katerim so avto priključili na domače električno omrežje, ne pa zato, da bi ga ponovno napolnili. Avto lahko zasebni dom oskrbuje z energijo več dni ali prevozi skoraj petsto kilometrov brez dolivanja goriva.

Edina pomanjkljivost takšnega energenta je trenutno razmeroma visoka cena tako okolju prijaznih avtomobilov in seveda dokaj majhno število vodikovih polnilnic, vendar je njihova gradnja v mnogih državah že načrtovana. Tako na primer v Nemčiji že načrtujejo, da bodo do leta 2017 postavili sto bencinskih črpalk.

Toplota zemlje

Pretvarjanje toplotne energije v električno je bistvo geotermalne energije. V nekaterih državah, kjer je uporaba drugih industrij težavna, se uporablja precej široko. Na primer, na Filipinih 27% vse električne energije prihaja iz geotermalnih postaj, na Islandiji pa je ta številka približno 30%. Bistvo tega načina pridobivanja energije je precej preprosto, mehanizem je podoben preprostemu parnemu stroju. Da bi dosegli domnevno "jezero" magme, je treba izvrtati vodnjak, skozi katerega se dovaja voda. Ob stiku z vročo magmo se voda takoj spremeni v paro. Dvigne se tam, kjer vrti mehansko turbino in tako proizvaja elektriko.

Prihodnost geotermalne energije je v iskanju velikih "odlagališč" magme. Na omenjeni Islandiji jim je denimo uspelo: vroča magma je v delčku sekunde vso vbrizgano vodo spremenila v paro pri temperaturi okoli 450 stopinj Celzija, kar je absolutni rekord. Takšna visokotlačna para lahko večkrat poveča učinkovitost geotermalne postaje, kar bi lahko bila spodbuda za razvoj geotermalne energije po vsem svetu, še posebej na območjih, nasičenih z vulkani in termalnimi vrelci.

Uporaba jedrskih odpadkov

Jedrska energija je nekoč povzročila pravo senzacijo. Tako je bilo, dokler ljudje niso spoznali nevarnosti tega energetskega sektorja. Nesreče so možne, nihče ni imun na takšne primere, vendar so zelo redki, vendar se radioaktivni odpadki pojavljajo nenehno in do nedavnega znanstveniki niso mogli rešiti tega problema. Dejstvo je, da je uranove palice, tradicionalno »gorivo« jedrskih elektrarn, mogoče uporabiti le v 5-odstotnem obsegu. Ko je ta majhen del izčrpan, se celotna palica pošlje na "odlagališče".

Prej je bila uporabljena tehnologija, pri kateri so bile palice potopljene v vodo, kar je upočasnilo nevtrone in ohranilo stabilno reakcijo. Zdaj namesto vode uporabljajo tekoči natrij. Ta zamenjava omogoča ne le uporabo celotne količine urana, temveč tudi predelavo več deset tisoč ton radioaktivnih odpadkov.

Osvoboditev planeta jedrske energije je pomembna, vendar obstaja en "ampak" v sami tehnologiji. Uran je vir in njegove zaloge na Zemlji so omejene. Če bo ves planet prešel izključno na energijo, pridobljeno iz jedrskih elektrarn (na primer v ZDA jedrske elektrarne proizvedejo le 20% vse porabljene električne energije), bodo zaloge urana zelo hitro izčrpane, kar bo spet vodilo človeštvo na pragu energetske krize, zato je jedrska energija, čeprav posodobljena, le začasen ukrep.

Rastlinsko gorivo

Tudi Henry Ford, ko je ustvaril svoj model T, je pričakoval, da bo že deloval na biogorivo. Vendar so takrat odkrili nova naftna polja in potreba po alternativnih virih energije je za nekaj desetletij izginila, zdaj pa se ponovno vrača.

V zadnjih petnajstih letih se je uporaba rastlinskih goriv, kot sta etanol in biodizel, večkrat povečala. Uporabljajo se kot samostojni viri energije in kot dodatki k bencinu. Pred časom so upe polagali v posebno poljščino prosa, imenovano "repica". Je popolnoma neprimeren za prehrano ljudi ali živine, ima pa visoko vsebnost olja. Iz tega olja so začeli proizvajati »biodizel«. Toda ta pridelek bo zavzel preveč prostora, če ga poskusite pridelati dovolj, da bi zagotovili gorivo za vsaj del planeta.

Zdaj znanstveniki govorijo o uporabi alg. Njihova vsebnost olja je približno 50 %, kar bo olajšalo pridobivanje olja, odpadke pa je mogoče pretvoriti v gnojila, na podlagi katerih bodo vzgojene nove alge. Ideja velja za zanimivo, vendar še ni dokazala svoje sposobnosti preživetja: uspešni poskusi na tem področju še niso bili objavljeni.

Termonuklearna fuzija

Prihodnji energetski sektor sveta po mnenju sodobnih znanstvenikov ni mogoč brez tehnologije. To je trenutno najbolj obetaven razvoj, v katerega se že vlagajo milijarde dolarjev.

B uporablja energijo cepitve. Nevarno je, ker obstaja grožnja nenadzorovane reakcije, ki bo uničila reaktor in povzročila izpust ogromne količine radioaktivnih snovi: morda se vsi spomnijo nesreče v jedrski elektrarni Černobil.

Fuzijske reakcije, kot že ime pove, uporabljajo energijo, ki se sprosti, ko se atomi spajajo. Posledično v nasprotju z atomsko fisijo ne nastanejo radioaktivni odpadki.

Glavna težava je v tem, da termonuklearna fuzija proizvaja snov, ki ima tako visoko temperaturo, da lahko uniči celoten reaktor.

Prihodnost je realnost. In fantazije so tukaj neprimerne, trenutno se je na francoskem ozemlju že začela gradnja reaktorja. V pilotni projekt, ki ga financirajo številne države, med katerimi so poleg EU Kitajska in Japonska, ZDA, Rusija in druge, je bilo vloženih več milijard dolarjev. Sprva so prvi poskusi načrtovali začetek leta 2016, vendar so izračuni pokazali, da je proračun premajhen (namesto 5 milijard je bilo potrebnih 19), zato je bil začetek prestavljen za nadaljnjih 9 let. Morda bomo čez nekaj let videli, česa je zmožna termonuklearna energija.

Problemi sedanjosti in priložnosti prihodnosti

Ne le znanstveniki, ampak tudi pisci znanstvene fantastike dajejo veliko idej za uvedbo tehnologije prihodnosti v energetski sektor, vendar se vsi strinjajo, da doslej nobena od predlaganih možnosti ne more v celoti zadovoljiti vseh potreb naše civilizacije. Na primer, če bi vsi avtomobili v Združenih državah poganjali biogorivo, bi bilo treba površino, ki je enaka polovici celotne države, posejati s polji oljne ogrščice, ne da bi upoštevali dejstvo, da v ZDA ni veliko zemlje, primerne za kmetovanje. . Poleg tega so doslej vsi načini pridobivanja alternativne energije dragi. Morda se vsak navaden meščan strinja, da je pomembno uporabljati okolju prijazne, obnovljive vire, a ne takrat, ko mu povedo, kakšna je cena takšnega prehoda v tem trenutku. Znanstvenike na tem področju čaka še veliko dela. Nova odkritja, novi materiali, nove ideje - vse to bo človeštvu pomagalo pri uspešnem soočanju z nastajajočo krizo virov. Planete je mogoče rešiti le s celovitimi ukrepi. Na nekaterih območjih je bolj priročno uporabljati proizvodnjo vetrne energije, na drugih je bolj priročno uporabljati sončne celice itd. Morda pa bo glavni dejavnik zmanjšanje porabe energije na splošno in ustvarjanje tehnologij za varčevanje z energijo. Vsak človek mora razumeti, da je odgovoren za planet in vsak si mora zastaviti vprašanje: »Kakšno energijo izberem za prihodnost?« Preden preidete na druge vire, bi se morali vsi zavedati, da je to res potrebno. Le s celostnim pristopom bo mogoče rešiti problem porabe energije.

Ekologija porabe Znanost in tehnologija: Čeprav večina konceptov alternativne energije ni novih, je to vprašanje postalo aktualno šele v zadnjih nekaj desetletjih. Zahvaljujoč izboljšavam tehnologije in proizvodnje so se stroški večine oblik alternativne energije znižali, medtem ko se je učinkovitost povečala.

V zadnjih letih je alternativna energija postala predmet intenzivnega zanimanja in vročih razprav. Zaradi ogroženosti zaradi podnebnih sprememb in dejstva, da se povprečne globalne temperature vsako leto dvigujejo, se seveda povečuje želja po iskanju oblik energije, ki bodo zmanjšale odvisnost od fosilnih goriv, premoga in drugih onesnaževalnih procesov.

Čeprav večina konceptov alternativne energije ni novih, je to vprašanje končno postalo aktualno šele v zadnjih nekaj desetletjih. Zahvaljujoč izboljšavam tehnologije in proizvodnje so se stroški večine oblik alternativne energije znižali, medtem ko se je učinkovitost povečala. Kaj je alternativna energija, povedano preprosto in razumljivo, in kakšna je verjetnost, da bo postala mainstream?

Jasno je, da ostaja nekaj razprave o tem, kaj pomeni "alternativna energija" in za kaj se ta izraz lahko uporablja. Po eni strani lahko izraz uporabimo za oblike energije, ki ne povečujejo ogljičnega odtisa človeštva. Zato lahko vključuje jedrske objekte, hidroelektrarne in celo zemeljski plin in »čisti premog«.

Po drugi strani pa se izraz uporablja tudi za označevanje tega, kar zdaj velja za netradicionalne metode pridobivanja energije – sončno, vetrno, geotermalno, biomaso in druge nedavne dodatke. Ta vrsta razvrstitve izključuje metode pridobivanja energije, kot je hidroelektrarna, ki obstajajo že več kot sto let in so precej pogoste v nekaterih regijah sveta.

Drugi dejavnik je, da morajo biti alternativni viri energije »čisti« in ne smejo proizvajati škodljivih onesnaževal. Kot rečeno, se to najpogosteje nanaša na ogljikov dioksid, lahko pa tudi na druge emisije - ogljikov monoksid, žveplov dioksid, dušikov oksid in druge. Po teh parametrih jedrska energija ne sodi med alternativne vire energije, saj proizvaja radioaktivne odpadke, ki so zelo strupeni in jih je treba ustrezno skladiščiti.

V vseh primerih pa se izraz uporablja za označevanje vrst energije, ki bodo v naslednjem desetletju nadomestile fosilna goriva in premog kot prevladujočo obliko proizvodnje energije.

Vrste alternativnih virov energije

Strogo gledano obstaja veliko vrst alternativne energije. Tudi tu pride do zmede pri definicijah, ker se je v preteklosti »alternativna energija« uporabljala za opis metod, ki niso veljale za običajne ali razumne za uporabo. Toda če definicijo vzamemo na široko, bo vključevala nekatere ali vse te točke:

Hidroenergija. To je energija, ki jo proizvajajo jezovi hidroelektrarn, ko padajoča in tekoča voda (v rekah, kanalih, slapovih) teče skozi napravo, ki obrača turbine in proizvaja elektriko.

Jedrska energija. Energija, ki nastane med počasnimi reakcijami cepitve. Uranove palice ali drugi radioaktivni elementi segrejejo vodo in jo spremenijo v paro, para pa vrti turbine, ki proizvajajo elektriko.

Sončna energija. Energija, ki je pridobljena neposredno iz sonca; Fotovoltaične celice (običajno sestavljene iz silicijevega substrata, razporejenega v velike nize) pretvarjajo sončne žarke neposredno v električno energijo. V nekaterih primerih se toplota, ki jo proizvaja sončna svetloba, uporablja za proizvodnjo električne energije, to je znano kot sončna toplotna energija.

Vetrna energija. Energija, ki jo ustvari pretok zraka; velikanske vetrne turbine se vrtijo pod vplivom vetra in proizvajajo elektriko.

Geotermalna energija. Ta energija izvira iz toplote in pare, ki ju proizvaja geološka dejavnost v zemeljski skorji. V večini primerov so cevi postavljene v zemljo nad geološko aktivnimi območji, da prehajajo paro skozi turbine in tako proizvajajo elektriko.

Energija plimovanja. Plimske tokove v bližini obale je mogoče uporabiti tudi za proizvodnjo električne energije. Dnevna sprememba plimovanja povzroči, da voda teče naprej in nazaj skozi turbine. Električna energija se proizvaja in prenaša v elektrarne na kopnem.

Biomasa. To velja za goriva, ki so pridobljena iz rastlin in bioloških virov – etanol, glukoza, alge, glive, bakterije. Lahko bi nadomestili bencin kot vir goriva.

vodik. Energija, pridobljena iz procesov, ki vključujejo vodikov plin. Sem spadajo katalitični pretvorniki, v katerih se molekule vode z elektrolizo razbijejo in ponovno združijo; vodikove gorivne celice, ki uporabljajo plin za pogon motorja z notranjim zgorevanjem ali pogon ogrevane turbine; ali jedrska fuzija, pri kateri se vodikovi atomi spajajo pod nadzorovanimi pogoji, pri čemer se sprostijo neverjetne količine energije.

Alternativni in obnovljivi viri energije

V mnogih primerih so alternativni viri energije tudi obnovljivi. Vendar izraza nista popolnoma zamenljiva, saj je veliko oblik alternativnih virov energije odvisnih od omejenih virov. Na primer, jedrska energija temelji na uranu ali drugih težkih elementih, ki jih je treba najprej izkopati.

Hkrati se energija vetra, sonca, plimovanja, geotermalne in hidroelektrične energije zanaša na vire, ki so popolnoma obnovljivi. Sončni žarki so najbogatejši vir energije od vseh in so z industrijskega vidika neizčrpni, čeprav omejeni z vremenom in časom dneva. Tudi veter je tu, da ostane, zahvaljujoč spremembam tlaka v našem ozračju in vrtenju Zemlje.

Trenutno je alternativna energija še v mladosti. Toda ta slika se pod vplivom političnih pritiskov, svetovnih okoljskih katastrof (suše, lakote, poplave) in izboljšav tehnologij obnovljivih virov energije hitro spreminja.

Na primer, od leta 2015 so bile svetovne potrebe po energiji še vedno pretežno zagotovljene s premogom (41,3 %) in zemeljskim plinom (21,7 %). Hidroelektrarne in jedrska energija predstavljajo 16,3 % oziroma 10,6 %, medtem ko »obnovljivi viri energije« (sonce, veter, biomasa itd.) predstavljajo le 5,7 %.

To se je močno spremenilo od leta 2013, ko je svetovna poraba nafte, premoga in zemeljskega plina znašala 31,1 %, 28,9 % oziroma 21,4 %. Jedrska in vodna energija predstavljata 4,8 % oziroma 2,45 %, medtem ko obnovljivi viri energije predstavljajo le 1,2 %.

Poleg tega se je povečalo število mednarodnih sporazumov o omejevanju uporabe fosilnih goriv in razvoju alternativnih virov energije. Na primer direktiva o obnovljivih virih energije, ki jo je Evropska unija podpisala leta 2009 in ki določa cilje za uporabo obnovljive energije za vse države članice do leta 2020.

Ta sporazum v bistvu zahteva, da EU do leta 2020 pokrije vsaj 20 % svojih skupnih potreb po energiji z obnovljivo energijo in vsaj 10 % goriv za promet. Novembra 2016 je Evropska komisija revidirala te cilje in določila 27-odstotno minimalno porabo obnovljive energije do leta 2030.

Nekatere države so postale vodilne v razvoju alternativne energije. Na Danskem vetrna energija na primer zagotavlja do 140 % potreb države po električni energiji; presežek dobavlja v sosednje države, Nemčijo in Švedsko.

Islandija je zaradi svoje lege v severnem Atlantiku in aktivnih vulkanov že leta 2012 s kombinacijo hidroenergije in geotermalne energije dosegla 100-odstotno odvisnost od obnovljivih virov energije. Leta 2016 je Nemčija sprejela politiko postopnega odpravljanja odvisnosti od nafte in jedrske energije.

Dolgoročni obeti za alternativno energijo so izjemno pozitivni. Po poročilu Mednarodne agencije za energijo (IEA) iz leta 2014 bosta fotovoltaična sončna energija in sončna toplotna energija do leta 2050 predstavljali 27 % svetovnega povpraševanja, zaradi česar bosta največji vir energije. Morda bodo zaradi napredka v fuziji viri fosilnih goriv do leta 2050 brezupno zastareli. objavljeno

Težko si je predstavljati sodobnega človeka, ki ne pozna problema onesnaženja zemeljskega ozračja s produkti zgorevanja ogljikovodikov. Številni mednarodni dokumenti in predvsem Kjotski sporazum (1997 - 1999) pričajo o tem, da so mednarodna skupnost in uprave številnih držav zaskrbljene nad količino izpustov toplogrednih plinov v ozračje in predlagajo omejitvene faktorje. Eden od načinov za zmanjšanje kurjenja primarnih virov je njihova zamenjava z alternativnimi vrstami energije.

Nesreče v jedrskih elektrarnah: 1979 Three Mile Island Nuclear Power Plant, Pennsylvania, ZDA; 1986 Černobilska jedrska elektrarna, Ukrajina; 2011 Jedrska elektrarna Fukushima-1, Japonska, je razkrila nov globalni problem za okolje in človeka, rešujejo pa ga tudi z alternativno energijo. Kot primer. Nemška vlada naslednjih 9 let ne bo uporabljala jedrske energije. Alternativa je vetrna energija iz obalnega Barentsovega in Severnega morja, sončna energija in energija biomase.

Od alternativnih in obnovljivih virov energije so trenutno najbolj iskana tekoča biogoriva, trdna biogoriva, bioplin, sončna in vetrna energija.

Tekoče biogorivo.

Gorivo iz rastlinskih ali živalskih surovin in industrijskih odpadkov. Biogorivo je potrebno za motorje z notranjim izgorevanjem (etanol, metanol, biodizel itd.), kar pomeni, da se lahko uporablja v cestnem prometu. Glavni proizvajalki tekočih biogoriv sta ZDA in Brazilija, ki predstavljata vsaka 45 % celotne svetovne proizvodnje. Tehnoloških procesov proizvodnje in posebnosti pridobivanja tekočega biogoriva ne bomo opisovali, navedel bom le njihove pozitivne in negativne lastnosti iz informacij, ki jih imam.

Strokovnjaki menijo, da so glavne pomanjkljivosti pri razvoju industrije biogoriv:

– Zmanjšanje površin za poljščine za prehrano in prerazporeditev v korist poljščin za kurjavo, kar pomeni zmanjšanje oskrbe s krmo za perutnino in živino.
– Zaradi povečane proizvodnje biogoriv se lahko število lačnih ljudi na planetu poveča na več kot 1 milijon ljudi.

Glavna prednost kurjenja biogoriv je vpliv na okolje. Uporaba biogoriv velja za »ogljično nevtralno tehnologijo«: najprej atmosferski ogljik (v obliki CO2) vežejo rastline, nato pa se sprosti, ko se snovi, pridobljene iz teh rastlin, sežgejo. Treba je opozoriti, da je skupna količina CO2, ki se sprosti pri proizvodnji in uporabi tovrstnih biogoriv, skoraj enaka kot pri uporabi tradicionalnih fosilnih goriv, vendar za določeno vrsto rastlin.

Naslednji pozitivni dejavnik se lahko šteje za uporabo kmetijskih zemljišč, odvzetih iz prometa. Pridelovanje surovin za proizvodnjo biogoriv na teh zemljiščih bo povečalo delež biogoriv v prometu z 10 % na 25 %. V ZDA in Evropi obstaja standard za biogorivo - gorivo E85 (85% etanola in 15% bencina). V številnih evropskih državah je mešanica etilnega alkohola in bencina že 25% cenejša od čistega bencina. Vlade številnih držav uvajajo davčne olajšave za prodajo avtomobilov na biogoriva.

1. Na podlagi okoljskih in gospodarskih koristi biogoriva, ali menite, ali je, če imate osebno vozilo, koristno uporabljati biogorivo v njem?

Trdno biogorivo.

actwin,0,0,0,0;ScreenshotCaptor
22.12.2012, 18:46:24

Drva so najstarejše gorivo, ki ga uporablja človek. Trenutno se gojijo posebni energetski gozdovi, sestavljeni iz hitro rastočih rastlinskih vrst, ki se po nadaljnji predelavi uporabljajo kot trdno biološko gorivo. Kurilni peleti in briketi so poleg drv stisnjeni izdelki iz lesnih odpadkov: žagovine, sekancev, lubja, odpadkov iz sečnje itd. to je trdno biogorivo.

Na trgu je veliko ponudb za prodajo tako kotlov na trda goriva za ogrevanje kot goriva zanje v obliki lesnih peletov. Kot primer, ki potrjuje prednosti uporabe trdnega biogoriva, bom navedel naslednjo zanimivost. Zdaj v Evropi in zlasti v Ukrajini od leta 2010 gojijo energetsko švedsko vrbo. Vrba ima velik prirast biomase in raste tako v mokriščih kot na svežih obdelovalnih površinah.

Pri zgorevanju nizka vsebnost pepela. Kar zadeva toploto zgorevanja, so vrbovi sekanci za 28% slabši od zemeljskega plina, vendar so 2,5–4-krat cenejši. Kotli na briketirane vrbove ostanke delujejo samodejno in dosegajo do 75 % prihranka v primerjavi s plinskim ogrevanjem. Razpon kotlov sega od 21 kW do 1000 kW, namenjeni pa so zasebnim hišam, vikendom, vikend hišam in industrijskim objektom.

2. Povejte mi, ali v dobi naraščajočih cen premoga, plina in elektrike potrebujemo alternativno energijo v obliki trdnih biogoriv?

Bioplin nastane z metansko (anaerobno, to je brez dostopa zraka) fermentacijo biomase, ki se razgradi zaradi delovanja treh vrst bakterij. To so hidrolitične, kislotvorne in metantvorne bakterije, vsaka naslednja vrsta bakterij pa se hrani z odpadnimi snovmi prejšnje. Kot posledica fermentacije nastanejo kompleksne organske spojine, ki se pod vplivom bakterij pretvorijo v metan CH4 in ogljikov dioksid CO2. Surovina za proizvodnjo bioplina so organski odpadki: gnoj, ptičji iztrebki, žita in rastlinski odpadki.

Surovi bioplin vsebuje v povprečju 65 % metana in 35 % CO2, vlago in druge primesi. Tako kot zemeljski plin, to je plin, pridobljen iz podzemlja, pred uporabo v motorju z notranjim zgorevanjem, je tudi bioplin podvržen obogatitvi (do vsebnosti metana 95 %), čiščenju, sušenju in stiskanju.

Fizikalno-kemijske in okoljske lastnosti prečiščenega bioplina in zemeljskega plina so skoraj enake, zato se zanje uporablja enaka oprema za gorivo. Bioplin se uporablja kot gorivo v ogrevalnih kotlih in generatorjih za proizvodnjo mehanske in električne energije. Pomemben dejavnik v bioplinski tehnologiji za predelavo govejega, kokošjega, prašičjega in drugih organskih kmetijskih odpadkov je tvorba biognojil.

Biognojilo vsebuje vse potrebne sestavine gnojil (dušik, fosfor, kalij, makro- in mikroelemente) v raztopljeni, uravnoteženi obliki v razmerjih, potrebnih za rastline, pa tudi aktivne biološke stimulanse rasti, ki dvakrat ali večkrat povečajo produktivnost. Danes se bioplinarne intenzivno uvajajo v kmetijski sektor kot alternativni vir goriva, predvsem pa v zasebnih gospodinjstvih.

Primer proizvodnje bioplina doma (regija Lipetsk, Rusija).

Lastnik njegove kmetije je izkopal veliko jamo. Obložil sem ga z betonskimi obroči, nato pa pokril z železnim zvonom. Zmešajte 1,5 tone gnoja s 3,5 tone odpadkov - gnilega listja, vršičkov itd. Mešanico položite v luknjo. Dodal sem vodo v tolikšni količini, da je bila vlažnost približno 60-70 odstotkov. Z uporabo tuljave segrejte mešanico na 35 stopinj. Pod vplivom temperature je mešanica začela fermentirati in v odsotnosti dovoda zraka se je temperatura dvignila na 70 stopinj. Proizvodni proces je trajal 2 tedna.

Sprejel je potrebne ukrepe za preprečitev eksplozije - namestitev protiuteži na kupolo, uporabo kablov in občasno sproščanje plina. Prejel sem približno 40 kubičnih metrov bioplina na dan. Za ogrevanje hiše je bil uporabljen plin. Pet ton mešanice mu je zadoščalo za pol leta obratovanja naprave. Odpadki, pridobljeni kot posledica namestitve, so odlično gnojilo za vrt.

3. Če imate zasebno kmetijo, živino in perutnino, ali imajo vaši sorodniki ali prijatelji zasebno kmetijo, in območje, kjer živite, je treba plinificirati, kakšno odločitev boste sprejeli o ustvarjanju ogrevalnega sistema za vaš dom?

Sončna energija.

Široka uporaba sončne energije za domače potrebe (razsvetljava, ogrevanje hiš, voda itd.) je že dolgo uveljavljeno dejstvo za mnoge razvite države. Hiter razvoj sončne energije, ki temelji na novih tehnologijah, nas sili k ponovnemu razmisleku o možnostih oskrbe naših domov z energijo. Sončna energija je okolju prijazna, relativno poceni in kar je najpomembneje, večna.

O podrobnostih gradnje sončnih kolektorjev z lastnimi rokami smo razpravljali v članku http://site/page/solnechnaja-batareja-sdelaju-sam. Sončna baterija, naredil bom sam.” Danes nas še posebej veseli dejstvo, da naše otroke zanima sončna energija in njena uporaba za vsakodnevne potrebe. Takole piše iz Rusije baškirski šolar iz Rusije, ki je izdelal model hiše s sončno baterijo: »Uporaba električne energije iz sončnih kolektorjev ni koristna samo zato, ker so poceni, ampak tudi zato, ker ne škodujejo okolju.

Toda Rusija in zlasti Baškirija imata malo sončnih dni na leto. Zato je za večjo korist narave in gospodarstva pomembna uporaba kombiniranih virov energije, to je sončne energije, ki jo je treba danes obravnavati kot dodatek gorivu, hidravlični in jedrski energiji. Moje sanje so ustvariti metropolo, ki bi jo v celoti poganjala sončna energija. Preko vesoljske postaje, ki usmerja sončne žarke na določeno točko na Zemlji.«

Med obiskom prijateljev, živijo v Kijevu v novi večnadstropni stanovanjski stavbi, sem opazil eno zanimivost. Na ravni strehe 22-nadstropne stavbe je ploščad, ograjena s pregrado. Na tem mestu so v posebnih lončkih posajena zelena okrasna drevesca, verjetno tuje. Ne vem, zakaj je bilo to storjeno, in nisem mogel izvedeti.

Med mojim bivanjem pri prijateljih je bila elektrika izklopljena za 4 ure (hiša ni plinificirana). Električni štedilnik, kuhalnik vode, topla voda, ogrevanje, TV, razsvetljava, vse je izklopljeno! Kaj storiti, če je to dolgo? Takoj se mi je porodila ideja, zakaj ne bi postavili solarnih kolektorjev na streho ob zelenicah (površina strehe 20 - 50 m2) in v trenutkih izpadov oskrbo stanovalcev z električno energijo po zasilni shemi, usklajeni z močjo sončne baterije in naprave za shranjevanje.

4. Ali so po vašem mnenju rešitve, ki sem jih predlagal za namestitev sončnih kolektorjev na strehe sodobnih stavb, uporabne ali ne?

Vetrna energija.

Vetrna energija se uporablja v vetrnih generatorjih za proizvodnjo električne energije. Ta vir energije se bistveno razlikuje od primarnih virov energije, saj ni surovin in odpadkov. Edina pomembna zahteva za vetrno turbino je visoka povprečna letna raven vetra.

Glede na tržne priložnosti lahko kupite vetrno turbino za povsem ugoden denar in zagotovite večletno energetsko neodvisnost vašega doma. Naloga avtonomne ali skoraj avtonomne oskrbe stanovanj z energijo vetra je še vedno težka. Za izvedbo takšne naloge mora imeti propeler vetrne turbine premer približno 20 m, zato je treba uporabo vetrnega generatorja v gospodinjstvu obravnavati z vidika znatnih prihrankov pri stroških proizvodnje toplote in zmanjšanja poraba električne energije iz omrežja.

In vendar, da bi končno oblikovali mnenje o možnosti uporabe vetrnih turbin v vsakdanjem življenju, bom navedel nekaj številk. Po mnenju Unesca mora biti za samozavestno in udobno bivanje v podeželski hiši poraba električne energije najmanj 2 kWh. na dan. Po podatkih strokovnjakov, ki so spremljali porabo električne energije več deset družin, je realna poraba električne energije tričlanske družine 3,5 kWh. na dan (razsvetljava, TV, računalnik, črpalka, hladilnik).

Vetrne elektrarne serijske proizvodnje različnih proizvajalcev z močjo 1000 W - 2000 W pri povprečni hitrosti vetra 5 m/s zmorejo proizvesti od 8 kWh. do 15 kWh na dan. To pomeni, da lahko zlahka zagotovijo minimalno neodvisno napajanje podeželske hiše.

5. Ali menite, da se glede na trenutno rast cen električne energije splača namestiti vetrni generator kot neodvisen vir električne energije za vaš dom?

Okoljski problemi in vse hitrejša rast cen nafte, premoga in zemeljskega plina nas silijo v iskanje načinov za njihovo rešitev. Alternativne vrste energije so realnost današnjega časa. Skoraj vse je odvisno od našega razumevanja in naših nadaljnjih dejanj. Verjamem v pozitivne rezultate povečanja rabe netradicionalnih in obnovljivih virov energije, tudi v vsakdanjem življenju, kar je praksa dokazala.

Draga bralka, nisem naključno izbrala okvir članka v obliki ankete. Resnično upam, da boste po branju misli, ki sem jih izrazil, izrazili svoje mnenje v komentarjih o enem od področij ali o vseh. Nadaljnje teme mojih objav so odvisne od vašega razumevanja in odziva. Brez vas ne bi mogel zbrati teh informacij. Vsem in vsakemu posebej želim uspeh pri svojih prizadevanjih in polno zdravje.