Da bi rešili problem omejenih fosilnih goriv, ​​si raziskovalci po vsem svetu prizadevajo ustvariti in komercializirati alternativne vire energije. In ne govorimo samo o znanih vetrnih turbinah in sončnih kolektorjih. Plin in nafto bo mogoče nadomestiti z energijo iz alg, vulkanov in človeških korakov. Recycle je izbral deset najzanimivejših in okolju najprijaznejših virov energije prihodnosti.

Jouli iz vrtljivih križev

Skozi obračalnike na vhodih na železniške postaje gre vsak dan na tisoče ljudi. Naenkrat je več raziskovalnih centrov po vsem svetu prišlo na idejo, da bi pretok ljudi uporabili kot inovativen generator energije. Japonsko podjetje East Japan Railway Company se je odločilo, da bo z generatorji opremilo vsak obračalnik na železniških postajah. Namestitev deluje na železniški postaji v tokijskem okrožju Shibuya: piezoelektrični elementi so vgrajeni v tla pod vrtljivimi ključi, ki proizvajajo elektriko iz pritiska in tresljajev, ki jih prejmejo, ko ljudje stopijo nanje.

Na Kitajskem in Nizozemskem se že uporablja druga tehnologija »energetskega vrtljivega križa«. V teh državah so se inženirji odločili, da ne bodo uporabili učinka stiskanja piezoelektričnih elementov, temveč učinek potiskanja ročajev ali vrat vrtljivega križa. Koncept nizozemskega podjetja Boon Edam predvideva zamenjavo standardnih vrat na vhodu v nakupovalne centre (ki običajno delujejo na sistem fotocelic in se začnejo vrteti sama) z vrati, ki jih mora obiskovalec potiskati in tako proizvajati elektriko.

Takšna generatorska vrata so se že pojavila v nizozemskem centru Natuurcafe La Port. Vsak od njih proizvede približno 4.600 kilovatnih ur energije na leto, kar se na prvi pogled morda zdi nepomembno, vendar je dober primer alternativne tehnologije za pridobivanje električne energije.

Alge ogrevajo hiše

Alge so začele obravnavati kot alternativni vir energije relativno nedavno, vendar je tehnologija po mnenju strokovnjakov zelo obetavna. Dovolj je reči, da je mogoče iz 1 hektarja vodne površine, ki jo zasedajo alge, pridobiti 150 tisoč kubičnih metrov bioplina na leto. To je približno enako količini plina, ki ga proizvede majhna vrtina, in zadostuje za življenje majhne vasi.

Zelene alge je enostavno vzdrževati, hitro rastejo in jih je veliko vrst, ki za fotosintezo uporabljajo energijo sončne svetlobe. Vso biomaso, bodisi sladkorje ali maščobe, je mogoče pretvoriti v biogoriva, najpogosteje v bioetanol in biodizel. Alge so idealno ekogorivo, saj rastejo v vodnem okolju in ne potrebujejo zemljiških virov, so zelo produktivne in ne škodujejo okolju.

Ekonomisti ocenjujejo, da bi lahko do leta 2018 svetovni promet s predelavo biomase iz morskih mikroalg dosegel približno 100 milijard dolarjev. Obstajajo že dokončani projekti, ki uporabljajo gorivo iz alg - na primer 15-stanovanjska stavba v Hamburgu v Nemčiji. Fasade hiše so prekrite s 129 akvariji z algami, ki služijo kot edini vir energije za ogrevanje in klimatizacijo v stavbi, poimenovani Bio Intelligent Quotient (BIQ) House.

Ležišča osvetljujejo ulice

Koncept pridobivanja električne energije s tako imenovanimi "hitrimi udarci" so začeli izvajati najprej v Veliki Britaniji, nato v Bahrajnu, kmalu pa bo tehnologija dosegla Rusijo.Vse se je začelo, ko je britanski izumitelj Peter Hughes ustvaril elektrokinetično cestno rampo za avtoceste. Klančina je sestavljena iz dveh kovinskih plošč, ki se nekoliko dvigata nad cesto. Pod ploščami je električni generator, ki ustvarja tok vsakič, ko avtomobil prečka rampo.

Odvisno od teže avtomobila lahko rampa ustvari med 5 in 50 kilovati v času, ko avto prečka klančino. Takšne rampe delujejo kot baterije in lahko napajajo semaforje in osvetljene prometne znake z elektriko. V Veliki Britaniji tehnologija že deluje v več mestih. Metoda se je začela širiti v druge države - na primer v majhen Bahrajn.

Najbolj neverjetno je, da je nekaj podobnega mogoče videti v Rusiji. Študent iz Tyumena Albert Brand je na forumu VUZPromExpo predlagal enako rešitev za ulično razsvetljavo. Po izračunih razvijalca v njegovem mestu vsak dan čez ovire vozi med 1000 in 1500 avtomobilov. Za en "trk" avtomobila čez "hitrostno oviro", opremljeno z električnim generatorjem, bo proizvedeno približno 20 vatov električne energije, ki ne bo škodila okolju.

Več kot le nogomet

Žoga Soccket, ki jo je razvila skupina diplomantov s Harvarda, ki so ustanovili podjetje Uncharted Play, lahko v pol ure igranja nogometa proizvede dovolj električne energije za večurno napajanje LED svetilke. Socket se imenuje okolju prijazna alternativa nevarnim virom energije, ki jih pogosto uporabljajo prebivalci nerazvitih držav.

Načelo shranjevanja energije Socket žoge je povsem preprosto: kinetična energija, ki nastane pri udarcu žoge, se prenese na majhen nihalu podoben mehanizem, ki poganja generator. Generator proizvaja elektriko, ki se shranjuje v bateriji. Shranjeno energijo lahko uporabimo za napajanje katerega koli manjšega električnega aparata – na primer namizne svetilke z LED.

Socket ima izhodno moč šest vatov. Energijska žoga je že požela priznanje svetovne javnosti: prejela je številne nagrade, bila je visoko ocenjena s strani Clinton Global Initiative, prejela pa je tudi priznanja na znameniti konferenci TED.

Skrita energija vulkanov

Eden glavnih dosežkov pri razvoju vulkanske energije pripada ameriškim raziskovalcem iz začetnih podjetij AltaRock Energy in Davenport Newberry Holdings. "Preskusni predmet" je bil speči vulkan v Oregonu. Slana voda se črpa globoko v kamnine, katerih temperatura je zaradi razpada radioaktivnih elementov, prisotnih v planetovi skorji in najbolj vročem plašču Zemlje, zelo visoka. Pri segrevanju se voda spremeni v paro, ki se dovaja v turbino, ki proizvaja elektriko.

Trenutno delujeta samo dve majhni tovrstni elektrarni – v Franciji in Nemčiji. Če ameriška tehnologija deluje, potem lahko geotermalna energija po podatkih Geološkega zavoda ZDA zagotovi 50 % električne energije, ki jo država potrebuje (danes je njen prispevek le 0,3 %).

Islandski raziskovalci so leta 2009 predlagali še en način izrabe vulkanov za energijo. V bližini vulkanskih globin so odkrili podzemni rezervoar vode z nenormalno visoko temperaturo. Super vroča voda leži nekje na meji med tekočino in plinom in obstaja le pri določenih temperaturah in tlakih.

Nekaj ​​podobnega bi znanstveniki lahko ustvarili tudi v laboratoriju, a se je izkazalo, da je taka voda tudi v naravi – v zemeljskem drobovju. Menijo, da je mogoče iz vode pri »kritični temperaturi« pridobiti desetkrat več energije kot iz vode, ki zavre na klasičen način.

Energija iz človeške toplote

Princip delovanja termoelektričnih generatorjev na temperaturne razlike je znan že dolgo. Toda šele pred nekaj leti je tehnologija začela omogočati uporabo toplote človeškega telesa kot vira energije. Skupina raziskovalcev s Korejskega naprednega inštituta za znanost in tehnologijo (KAIST) je razvila generator, vgrajen v fleksibilno stekleno ploščo.

T Ta pripomoček bo omogočil polnjenje fitnes zapestnic iz toplote človeške roke - na primer med tekom, ko se telo zelo segreje in je v nasprotju s temperaturo okolja. Korejski generator, velik 10 krat 10 centimetrov, lahko proizvede približno 40 milivatov energije pri temperaturi kože 31 stopinj Celzija.

Podobno tehnologijo je za osnovo vzela mlada Ann Makosinski, ki je izumila svetilko, ki se polni iz temperaturne razlike med zrakom in človeškim telesom. Učinek je razložen z uporabo štirih Peltierjevih elementov: njihova značilnost je sposobnost ustvarjanja električne energije pri segrevanju na eni strani in ohlajanju na drugi.

Posledično Annina svetilka oddaja precej močno svetlobo, vendar ne potrebuje polnilnih baterij. Za njegovo delovanje je potrebna le petstopinjska temperaturna razlika med stopnjo segretosti človekove dlani in temperaturo v prostoru.

Koraki do pametnih tlakovcev

Vsaka točka na eni od prometnih ulic predstavlja do 50.000 korakov na dan. Zamisel o uporabi peš prometa za koristno pretvorbo korakov v energijo je bila implementirana v izdelku, ki ga je razvil Lawrence Kemball-Cook, direktor britanskega podjetja Pavegen Systems Ltd. Inženir je ustvaril tlakovce, ki proizvajajo elektriko iz kinetične energije hodečih pešcev.

Naprava v inovativni ploščici je izdelana iz prožnega, vodoodpornega materiala, ki se ob pritisku upogne za približno pet milimetrov. To pa ustvarja energijo, ki jo mehanizem pretvori v elektriko. Akumulirani vati so shranjeni v litij-polimerni bateriji ali neposredno uporabljeni za osvetlitev avtobusnih postaj, izložb in znakov.

Sama ploščica Pavegen velja za popolnoma okolju prijazno: njeno telo je izdelano iz posebnega razreda nerjavečega jekla in recikliranega polimera z nizko vsebnostjo ogljika. Zgornja površina je izdelana iz rabljenih pnevmatik, zaradi česar so ploščice trpežne in zelo odporne na obrabo.

Med poletnimi olimpijskimi igrami leta 2012 v Londonu so na številnih turističnih ulicah položili ploščice. V dveh tednih jim je uspelo pridobiti 20 milijonov joulov energije. To je bilo več kot dovolj za delovanje ulične razsvetljave v britanski prestolnici.

Pametni telefoni za polnjenje koles

Če želite napolniti predvajalnik, telefon ali tablico, vam ni treba imeti električne vtičnice pri roki. Včasih je vse, kar morate storiti, zavrteti pedala. Tako je ameriško podjetje Cycle Atom izdalo napravo, ki omogoča polnjenje zunanje baterije med kolesarjenjem in posledično polnjenje mobilnih naprav.

Izdelek, imenovan Siva Cycle Atom, je lahek kolesarski generator z litijevo baterijo, zasnovan za napajanje skoraj vseh mobilnih naprav, ki imajo vrata USB. Ta mini generator lahko v nekaj minutah namestite na večino običajnih okvirjev koles. Samo baterijo je mogoče enostavno odstraniti za naknadno polnjenje pripomočkov. Uporabnik se ukvarja s športom in vrti pedala - in po nekaj urah je njegov pametni telefon že napolnjen na 100 centov.

Nokia pa je širši javnosti predstavila tudi pripomoček, ki se pritrdi na kolo in omogoča poganjanje pedal spremeniti v način pridobivanja okolju prijazne energije. Polnilnik za kolesa Nokia vsebuje dinamo, majhen električni generator, ki uporablja energijo iz vrtenja koles kolesa za polnjenje telefona prek standardne 2 mm vtičnice, ki je na večini telefonov Nokia.

Koristi od odpadne vode

Vsako veliko mesto dnevno izpusti ogromne količine odpadne vode v odprta vodna telesa, ki onesnažujejo ekosistem. Zdi se, da voda, zastrupljena z odplakami, ne more biti več koristna za nikogar, vendar ni tako - znanstveniki so odkrili način za ustvarjanje gorivnih celic, ki temeljijo na njej.

Eden od pionirjev ideje je bil profesor Pennsylvania State University Bruce Logan. Splošni koncept je za nestrokovnjaka zelo težko razumljiv in je zgrajen na dveh stebrih – uporabi bakterijskih gorivnih celic in namestitvi tako imenovane reverzne elektrodialize. Bakterije oksidirajo organske snovi v odpadni vodi in pri tem proizvajajo elektrone, ki ustvarjajo električni tok.

Skoraj vse vrste organskih odpadkov je mogoče uporabiti za proizvodnjo električne energije – ne samo odpadno vodo, ampak tudi živalske odpadke, pa tudi stranske proizvode vinske, pivovarske in mlečne industrije. Kar zadeva reverzno elektrodializo, tukaj delujejo električni generatorji, ki so razdeljeni na celice z membranami in črpajo energijo iz razlike v slanosti dveh mešalnih tekočih tokov.

"Papirnata" energija

Japonski proizvajalec elektronike Sony je razvil in na sejmu Green Products Exhibition v Tokiu predstavil biogenerator, ki lahko proizvaja elektriko iz drobno narezanega papirja. Bistvo postopka je naslednje: za izolacijo celuloze (to je dolga veriga glukoznega sladkorja, ki ga najdemo v zelenih rastlinah) potrebujemo valovit karton.

Veriga se prekine s pomočjo encimov, nastalo glukozo pa predela druga skupina encimov, s pomočjo katerih se sproščajo vodikovi ioni in prosti elektroni. Elektroni se pošljejo skozi zunanji tokokrog za ustvarjanje električne energije. Predvideva se, da lahko takšna naprava pri obdelavi enega lista papirja velikosti 210 x 297 mm ustvari približno 18 W na uro (približno toliko energije, kot jo proizvede 6 AA baterij).

Metoda je okolju prijazna: pomembna prednost takšne "baterije" je odsotnost kovin in škodljivih kemičnih spojin. Čeprav je tehnologija trenutno še daleč od komercializacije: proizvedena električna energija je precej majhna - zadostuje le za napajanje majhnih prenosnih pripomočkov.

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 je treba območje, v katerem živite, 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 je koristna ne samo zaradi nizkih stroškov, ampak tudi zato, ker ne škoduje 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.

Zaloge naravnih goriv niso neomejene, cene energije pa nenehno rastejo. Strinjam se, da bi bilo lepo uporabiti alternativne vire energije namesto tradicionalnih, da ne bi bili odvisni od dobaviteljev plina in električne energije v vaši regiji. Vendar ne veste, kje začeti?

Pomagali vam bomo razumeti glavne vire obnovljive energije - v tem gradivu smo preučili najboljše ekološke tehnologije. Alternativna energija lahko nadomesti običajne vire energije: z lastnimi rokami lahko ustvarite zelo učinkovito napravo za njeno proizvodnjo.

Naš članek obravnava preproste načine sestavljanja toplotne črpalke, vetrnega generatorja in sončnih kolektorjev ter izbere foto ilustracije posameznih faz procesa. Zaradi jasnosti je gradivo opremljeno z videoposnetki o proizvodnji okolju prijaznih naprav.

»Zelene tehnologije« bodo bistveno zmanjšale stroške gospodinjstev z uporabo praktično brezplačnih virov.

Že od antičnih časov so ljudje v vsakdanjem življenju uporabljali mehanizme in naprave, katerih delovanje je bilo usmerjeno v pretvorbo sil narave v mehansko energijo. Osupljiv primer tega so vodni mlini in mlini na veter.

S pojavom električne energije je prisotnost generatorja omogočila pretvorbo mehanske energije v električno.

Vodni mlin je predhodnik avtomatske črpalke, ki za opravljanje dela ne zahteva prisotnosti osebe. Kolo se spontano vrti pod pritiskom vode in samostojno črpa vodo

Danes precejšnjo količino energije proizvedejo prav vetrni kompleksi in hidroelektrarne. Poleg vetra in vode so ljudje dostopni do virov, kot so biogoriva, energija zemeljske notranjosti, sončna svetloba, energija gejzirjev in vulkanov ter moč plimovanja.

Naslednje naprave se v vsakdanjem življenju pogosto uporabljajo za pridobivanje obnovljive energije:

Visoki stroški samih naprav in namestitvenih del marsikomu preprečijo navidezno brezplačno energijo.

Vračilo lahko doseže 15-20 let, vendar to ni razlog, da bi se prikrajšali za gospodarske možnosti. Vse te naprave je mogoče izdelati in namestiti neodvisno.

Pri izbiri vira alternativne energije se morate osredotočiti na njegovo razpoložljivost, potem bo največja moč dosežena z najmanj naložbami

Domače sončne celice

Že pripravljena solarna plošča stane veliko denarja, zato si ne more vsak privoščiti njenega nakupa in namestitve. Z izdelavo plošče sami lahko stroške zmanjšate za 3-4 krat.

Preden začnete graditi sončno celico, morate razumeti, kako vse deluje.

Galerija slik

Načelo delovanja solarnega napajalnega sistema

Razumevanje namena vsakega elementa sistema vam bo omogočilo, da si predstavljate njegovo delovanje kot celoto.

Glavne komponente katerega koli solarnega sistema napajanja:

• Sončna plošča. To je kompleks elementov, povezanih v eno celoto, ki pretvarja sončno svetlobo v tok elektronov.
• Baterije. Ena ne bo dovolj za dolgo časa, zato ima lahko sistem do ducat takih naprav. Število baterij je odvisno od porabljene energije. Število baterij se lahko v prihodnosti poveča z dodajanjem zahtevanega števila solarnih panelov v sistem;
• Solarni regulator polnjenja. Ta naprava je potrebna za zagotovitev normalnega polnjenja baterije. Njegov glavni namen je preprečiti ponovno polnjenje baterije.
• Inverter. Naprava, potrebna za pretvorbo toka. Baterije zagotavljajo nizkonapetostni tok, inverter pa ga pretvori v visokonapetostni tok, ki je potreben za delovanje – izhodno moč. Za dom bo zadostoval pretvornik z izhodno močjo 3-5 kW.

Glavna značilnost solarnih panelov je, da ne morejo ustvarjati visokonapetostnega toka. Ločen element sistema je sposoben ustvariti tok 0,5-0,55 V. Ena sončna baterija lahko proizvede tok 18-21 V, kar je dovolj za polnjenje 12-voltne baterije.

Če je bolje kupiti pripravljen pretvornik, baterije in krmilnik polnjenja, potem je povsem mogoče izdelati sončne celice sami.

Kakovosten krmilnik in pravilna povezava bosta pripomogla k ohranjanju funkcionalnosti baterij in avtonomije celotne solarne postaje kot celote čim dlje.

Izdelava sončne baterije

Za izdelavo baterije morate kupiti sončne fotocelice na osnovi mono- ali polikristalov. Upoštevati je treba, da je življenjska doba polikristalov bistveno krajša od monokristalov.

Poleg tega učinkovitost polikristalov ne presega 12%, medtem ko ta številka za posamezne kristale doseže 25%. Za izdelavo ene solarne plošče morate kupiti vsaj 36 takih elementov.

Sončna baterija je sestavljena iz modulov. Vsak gospodinjski modul vključuje 30, 36 ali 72 kosov. zaporedno povezani elementi z virom napajanja z največjo napetostjo približno 50 V

1. korak - Sestavljanje ohišja solarne plošče

Delo se začne z izdelavo telesa, za to bodo potrebni naslednji materiali:

• Lesene kocke
• Vezan les
• Pleksi steklo

Iz vezanega lesa je treba izrezati dno ohišja in ga vstaviti v okvir iz palic debeline 25 mm. Velikost dna je določena s številom solarnih fotocelic in njihovo velikostjo.

Vzdolž celotnega oboda okvirja je treba izvrtati luknje s premerom 8-10 mm v palicah v korakih po 0,15-0,2 m. Potrebni so za preprečevanje pregrevanja baterijskih celic med delovanjem.

Pravilno izdelane luknje z razmakom 0,15-0,20 m bodo zaščitile elemente sončne celice pred pregrevanjem in zagotovile stabilno delovanje sistema.

Korak #2 - povezovanje elementov solarne plošče

Glede na velikost ohišja je potrebno s pisarniškim nožem izrezati podlago za sončne celice iz vlaknene plošče. Pri namestitvi je treba poskrbeti tudi za prezračevalne luknje, razporejene vsakih 5 cm na kvadratni način. Končano telo je treba dvakrat pobarvati in posušiti.

Sončne celice naj bodo obrnjene na glavo na podlago iz vlaknene plošče in ožičene. Če končni izdelki še niso bili opremljeni s spajkanimi vodniki, je delo močno poenostavljeno. Vendar pa je treba v vsakem primeru izvesti postopek odspajkanja.

Ne smemo pozabiti, da mora biti povezava elementov dosledna. Sprva je treba elemente povezati v vrstice in šele nato končane vrstice združiti v kompleks s povezavo na tokovne vodila.

Po končanem delu je treba elemente obrniti, pravilno položiti in pritrditi s silikonom.

Vsak element mora biti varno pritrjen na podlago s trakom ali silikonom, s čimer se boste izognili neželenim poškodbam v prihodnosti.

Nato morate preveriti izhodno napetost. Približno mora biti v območju 18-20 V. Zdaj je treba baterijo delovati nekaj dni in preveriti sposobnost polnjenja baterij. Šele po preverjanju delovanja so spoji zatesnjeni.

3. korak - sestavljanje napajalnega sistema

Ko se prepričate o njegovi brezhibni funkcionalnosti, lahko sestavite napajalni sistem. Vhodne in izhodne kontaktne žice je treba izvesti ven za naknadno priključitev naprave.

Iz pleksi stekla je treba izrezati pokrov in ga pritrditi s samoreznimi vijaki na stranice ohišja skozi predhodno izvrtane luknje.

Namesto sončnih celic lahko za izdelavo baterije uporabimo diodno vezje z diodami D223B. Plošča s 36 zaporedno povezanimi diodami lahko odda 12 V.

Diode je treba najprej namočiti v aceton, da se odstrani barva. V plastično ploščo je treba izvrtati luknje, vstaviti diode in ožičiti. Končano ploščo je treba postaviti v prozorno ohišje in zapečatiti.

Pravilno usmerjeni in nameščeni solarni paneli zagotavljajo maksimalno učinkovitost sončne energije, sistem pa je enostaven in enostaven za vzdrževanje.

Osnovna pravila za namestitev solarne plošče

Učinkovitost celotnega sistema je v veliki meri odvisna od pravilne namestitve sončne baterije.

Pri namestitvi morate upoštevati naslednje pomembne parametre:

1. Senčenje.Če je baterija v senci dreves ali višjih zgradb, ne le da ne bo delovala normalno, ampak lahko tudi odpove.
2. Orientacija. Da bi povečali sončno svetlobo na fotocelicah, mora biti baterija usmerjena proti soncu. Če živite na severni polobli, mora biti plošča usmerjena proti jugu, če pa živite na južni polobli, potem obratno.
3. Naklon. Ta parameter je določen z geografsko lokacijo. Strokovnjaki priporočajo namestitev plošče pod kotom, ki je enak geografski širini.
4. Razpoložljivost. Nenehno morate spremljati čistočo sprednje strani in pravočasno odstraniti plast prahu in umazanije. In pozimi je treba ploščo občasno očistiti nabranega snega.

Priporočljivo je, da pri delovanju solarne plošče kot naklona ni konstanten. Naprava bo delovala maksimalno le, če bodo sončni žarki usmerjeni neposredno na njen pokrov.

Poleti je bolje, da ga postavite pod naklonom 30 ° do obzorja. Pozimi je priporočljivo dvigniti in namestiti na 70º.

Številne industrijske različice solarnih panelov vključujejo naprave za sledenje gibanja sonca. Za domačo uporabo lahko razmislite in zagotovite stojala, ki vam omogočajo spreminjanje kota plošče

Toplotne črpalke za ogrevanje

Toplotne črpalke so ena najnaprednejših tehnoloških rešitev za vaš dom. Niso le najbolj priročni, ampak tudi okolju prijazni.

Njihovo delovanje bo bistveno zmanjšalo stroške, povezane s plačevanjem hlajenja in ogrevanja prostorov.

Galerija slik

Razvrstitev toplotnih črpalk

Toplotne črpalke razvrščam po številu krogov, viru energije in načinu pridobivanja.

Glede na končne potrebe so toplotne črpalke lahko:

• Eno-, dvo- ali trikrožni;
• Eno- ali dvo-kondenzator;
• Z možnostjo ogrevanja ali z možnostjo ogrevanja in hlajenja.

Glede na vrsto energenta in način pridobivanja ločimo naslednje toplotne črpalke:

• Tla - voda. Uporabljajo se v zmernih podnebnih pasovih z enakomernim segrevanjem zemlje, ne glede na letni čas. Za vgradnjo se uporablja kolektor ali sonda, odvisno od vrste tal. Vrtanje plitvih vrtin ne zahteva pridobitve dovoljenj.
• . Toplota se akumulira iz zraka in je usmerjena v ogrevanje vode. Namestitev bo primerna v podnebnih območjih z zimskimi temperaturami, ki niso nižje od -15 stopinj.
• . Namestitev je določena s prisotnostjo vodnih teles (jezera, reke, podtalnica, vodnjaki, usedalniki). Učinkovitost takšne toplotne črpalke je zelo impresivna, kar je posledica visoke temperature vira v hladni sezoni.
• Voda je zrak. Pri tej kombinaciji kot vir toplote delujejo isti hranilniki, le da se toplota prek kompresorja prenaša neposredno na zrak, ki se uporablja za ogrevanje prostorov. V tem primeru voda ne deluje kot hladilno sredstvo.
• Tla so zrak. V tem sistemu je toplotni prevodnik zemlja. Toplota iz tal se preko kompresorja prenaša v zrak. Kot nosilci energije se uporabljajo tekočine, ki ne zmrzujejo. Ta sistem velja za najbolj univerzalnega.
• . Delovanje tega sistema je podobno delovanju klimatske naprave, ki lahko ogreva in hladi prostor. Ta sistem je najcenejši, saj ne zahteva izkopnih del ali polaganja cevovodov.

Pri izbiri vrste vira toplote se morate osredotočiti na geologijo lokacije in možnost nemotenega izkopavanja ter razpoložljivost prostega prostora.

Če prostega prostora primanjkuje, boste morali opustiti vire toplote, kot sta zemlja in voda, ter jemati toploto iz zraka.

Učinkovitost sistema in stroški njegove vgradnje so v veliki meri odvisni od pravilne izbire tipa toplotne črpalke.

Načelo delovanja toplotnih črpalk temelji na uporabi Carnotovega cikla, ki zaradi močnega stiskanja hladilne tekočine povzroči zvišanje temperature.

Večina klimatskih naprav s kompresorskimi enotami (hladilnik, zamrzovalnik, klimatska naprava) deluje po istem principu, vendar z nasprotnim učinkom.

Glavni delovni cikel, ki se izvaja v komorah teh enot, ima nasprotni učinek - zaradi močnega širjenja pride do zožitve hladilnega sredstva.

Zato je eden najbolj dostopnih načinov izdelave toplotne črpalke uporaba posameznih funkcionalnih enot, ki se uporabljajo v klimatskih napravah.

Torej, gospodinjski hladilnik lahko uporabite za izdelavo toplotne črpalke. Njegov uparjalnik in kondenzator bosta igrala vlogo toplotnih izmenjevalcev, odvzela toplotno energijo iz okolja in jo usmerila neposredno v ogrevanje hladilne tekočine, ki kroži v ogrevalnem sistemu.

Nizkocenovna toplota iz zemlje, zraka ali vode skupaj s hladilno tekočino vstopi v uparjalnik, kjer se spremeni v plin, nato pa jo kompresor dodatno stisne, zaradi česar je temperatura še višja.

Sestavljanje toplotne črpalke iz odpadnega materiala

Z uporabo starih gospodinjskih aparatov, oziroma njihovih posameznih komponent, lahko sami sestavite toplotno črpalko. Spodaj si poglejmo, kako je to mogoče storiti.

1. korak - pripravite kompresor in kondenzator

Delo se začne s pripravo kompresorskega dela črpalke, katerega funkcije bodo dodeljene ustrezni enoti klimatske naprave ali hladilnika. To enoto je treba pritrditi z mehkim vzmetenjem na eni od sten delovne sobe, kjer bo to priročno.

Po tem morate narediti kondenzator. Za to je idealen 100-litrski rezervoar iz nerjavečega jekla. Vanj morate namestiti tuljavo (lahko vzamete že pripravljeno bakreno cev iz stare klimatske naprave ali hladilnika.

Pripravljen rezervoar je treba z brusilnikom po dolžini razrezati na dva enaka dela - to je potrebno za namestitev in pritrditev tuljave v telo bodočega kondenzatorja.

Po namestitvi tuljave v eno od polovic je treba oba dela rezervoarja povezati in zvariti skupaj, da tvorita zaprt rezervoar.

Za izdelavo kondenzatorja je bil uporabljen 100-litrski rezervoar iz nerjavečega jekla, ki smo ga z brusilnikom prerezali na pol, namestili tuljavo in izvedli obratno varjenje.

Upoštevajte, da morate pri varjenju uporabiti posebne elektrode, še bolje pa uporabite varjenje z argonom, le to lahko zagotovi največjo kakovost šiva.

2. korak - izdelava uparjalnika

Za izdelavo uparjalnika boste potrebovali zaprt plastični rezervoar s prostornino 75-80 litrov, v katerega boste morali namestiti tuljavo iz cevi s premerom ¾ palca.

Za izdelavo tuljave je dovolj, da bakreno cev ovijete okoli jeklene cevi s premerom 300-400 mm, nato pa zavoje pritrdite s perforiranim kotom

Navoje je treba rezati na koncih cevi, da se naknadno zagotovi povezava s cevovodom. Ko je sestavljanje končano in je tesnjenje preverjeno, je treba uparjalnik pritrditi na steno delovnega prostora z nosilci ustrezne velikosti.

Bolje je, da dokončanje montaže zaupate strokovnjaku. Medtem ko lahko nekatere montaže opravite sami, mora spajkanje bakrenih cevi in ​​črpanje hladilnega sredstva opraviti strokovnjak. Montaža glavnega dela črpalke se konča s priključitvijo grelnih baterij in izmenjevalnika toplote.

Treba je opozoriti, da je ta sistem nizke porabe energije. Zato bo bolje, če toplotna črpalka postane dodaten del obstoječega ogrevalnega sistema.

3. korak - ureditev in povezava zunanje naprave

Najboljši vir toplote je voda iz vodnjaka ali vrtine. Nikoli ne zmrzne in tudi pozimi temperatura le redko pade pod +12 stopinj. Potrebno bo postaviti dva takšna vodnjaka.

Voda se črpa iz ene vrtine in nato dovaja v uparjalnik.

Energijo podzemne vode lahko uporabljamo vse leto. Na njegovo temperaturo ne vplivajo vremenske razmere in letni časi

Načeloma je sistem pripravljen za delovanje, vendar bo za njegovo popolno avtonomijo potreben avtomatski sistem, ki nadzoruje temperaturo gibljivega hladilnega sredstva v ogrevalnih krogih in tlak freona.

Sprva lahko opravite z navadnim zaganjalnikom, vendar je treba opozoriti, da je mogoče zagnati sistem po izklopu kompresorja po 8-10 minutah - ta čas je potreben za izenačitev tlaka freona v sistemu.

Načrtovanje in uporaba vetrnih generatorjev

Energijo vetra so uporabljali že naši predniki. Od tistih daljnih časov se načeloma ni nič spremenilo.

Razlika je le v tem, da mlinske kamne mlina nadomestita generator in pogon, ki pretvarja mehansko energijo lopatic v električno energijo.

Galerija slik

Namestitev vetrnega generatorja je ekonomsko donosna, če povprečna letna hitrost vetra presega 6 m/s.

Namestitev je najbolje izvesti na hribih in ravnicah, idealna mesta so obale rek in velikih vodnih teles, stran od različnih komunalnih naprav.

Vetrni generatorji se uporabljajo za pretvorbo energije zračnih mas v električno energijo, najbolj produktivni so v obalnih regijah.

Razvrstitev vetrnih generatorjev

Razvrstitev vetrnih generatorjev je odvisna od naslednjih osnovnih parametrov:

• Glede na postavitev osi lahko obstaja vodoravno. Vodoravna zasnova omogoča samodejno vrtenje glavnega dela za iskanje vetra. Glavna oprema vertikalnega vetrnega generatorja se nahaja na tleh, zato ga je lažje vzdrževati, medtem ko je izkoristek vertikalnih lopatic manjši.
• Glede na število rezil jih ločimo enojni, dvojni, trojni in večkraki vetrni generatorji. Vetrni generatorji z več kraki se uporabljajo pri nizkih hitrostih pretoka zraka in se redko uporabljajo zaradi potrebe po namestitvi menjalnika.
• Odvisno od materiala, uporabljenega za izdelavo rezil, so lahko rezila jadralne in toge. Rezila tipa jadra so enostavna za izdelavo in namestitev, vendar zahtevajo pogosto zamenjavo, saj hitro odpovejo pod vplivom ostrih sunkov vetra.
• Glede na korak vijaka obstajajo spremenljiv in fiksni koraki. Pri uporabi spremenljivega koraka je mogoče doseči znatno povečanje obsega obratovalnih hitrosti vetrnega generatorja, vendar bo to vodilo do neizogibnega zapleta zasnove in povečanja njegove teže.

Moč vseh vrst naprav, ki pretvarjajo vetrno energijo v električni analog, je odvisna od površine lopatic.

Vetrni generatorji za delovanje praktično ne potrebujejo klasičnih virov energije. Z uporabo naprave z zmogljivostjo približno 1 MW boste v 20 letih prihranili 92.000 sodčkov nafte ali 29.000 ton premoga.

Naprava za generator vetra

Vsaka vetrna turbina vsebuje naslednje osnovne elemente:

• Rezila vrtenje pod vplivom vetra in zagotavljanje gibanja rotorja;
• Generator, ki proizvaja izmenični tok;
• Krmilnik rezila, je odgovoren za nastanek izmeničnega toka v enosmerni tok, ki je potreben za polnjenje baterij;
• Polnilne baterije, so potrebni za akumulacijo in izravnavo električne energije;
• Inverter, izvaja obratno pretvorbo enosmernega toka v izmenični tok, iz katerega delujejo vsi gospodinjski aparati;
• jambor, potrebno je dvigniti lopatice nad tlemi, dokler ni dosežena višina gibanja zračnih mas.

V tem primeru se generator in drog štejeta za glavna dela vetrnega generatorja, vse ostalo pa so dodatne komponente, ki zagotavljajo zanesljivo in avtonomno delovanje sistema kot celote.

Vezje katerega koli, tudi najpreprostejšega vetrnega generatorja, mora vključevati pretvornik, krmilnik polnjenja in baterije

Vetrni generator z nizko hitrostjo iz samogeneratorja

Menijo, da je ta oblika najpreprostejša in najbolj dostopna za samoproizvodnjo. Lahko postane samostojen vir energije ali pa prevzame del moči obstoječega napajalnega sistema.

Če imate avtomobilski generator in akumulator, lahko vse ostale dele izdelate iz odpadnega materiala.

1. korak - izdelava vetrnega kolesa

Lopatice veljajo za enega najpomembnejših delov vetrnega generatorja, saj njihova zasnova določa delovanje preostalih komponent. Za izdelavo rezil je mogoče uporabiti različne materiale - blago, plastiko, kovino in celo les.

Rezila bomo izdelali iz kanalizacijskih plastičnih cevi. Glavne prednosti tega materiala so nizki stroški, visoka odpornost na vlago in enostavnost obdelave.

Delo se izvaja v naslednjem vrstnem redu:

1. Dolžina rezila se izračuna, premer plastične cevi pa mora biti 1/5 zahtevanega posnetka;
2. Z vbodno žago je treba cev razrezati po dolžini na 4 dele;
3. En del bo postal predloga za izdelavo vseh naslednjih rezil;
4. Po rezanju cevi je treba robove na robovih obdelati z brusnim papirjem;
5. Odrezana rezila morajo biti pritrjena na predhodno pripravljeno aluminijasto ploščo s priloženim pritrdilnim elementom;
6. Prav tako morate po modifikaciji na ta disk priložiti generator.

Upoštevajte, da PVC cev ni dovolj močna in ne bo mogla prenesti močnih sunkov vetra. Za izdelavo rezil je najbolje uporabiti PVC cev z debelino najmanj 4 cm.

Velikost rezila ima pomembno vlogo pri velikosti obremenitve. Zato ne bi bilo odveč razmisliti o možnosti zmanjšanja velikosti rezil s povečanjem njihovega števila.

Lopatice vetrnega generatorja so izdelane po šabloni iz ¼ PVC kanalizacijske cevi s premerom 200 mm, razrezane vzdolž osi na 4 dele

Po montaži je treba vetrno kolo uravnotežiti. Če želite to narediti, ga morate vodoravno namestiti na stojalo v zaprtih prostorih. Rezultat pravilne montaže bo negibnost kolesa.

Če pride do vrtenja rezil, jih je treba pred uravnoteženjem konstrukcije nabrusiti z abrazivom.

2. korak - izdelava jambora vetrnega generatorja

Za izdelavo jambora lahko uporabite jekleno cev s premerom 150-200 mm. Najmanjša dolžina jambora mora biti 7 m, če na mestu obstajajo ovire za gibanje zračnih mas, je treba kolo vetrnega generatorja dvigniti na višino, ki presega oviro za najmanj 1 m.

Zatiči za pritrditev napenjal in sam jambor morajo biti betonirani. Kot napenjalne žice lahko uporabite jekleni ali pocinkani kabel debeline 6-8 mm.

Oporniki za jambore bodo dali vetrnemu generatorju dodatno stabilnost in zmanjšali stroške, povezane z gradnjo masivnih temeljev; njihova cena je veliko nižja od drugih vrst drogov, vendar je za oporo potreben dodaten prostor

Korak # 3 - ponovna oprema avtomobilskega generatorja

Modifikacija je sestavljena le iz previjanja statorske žice in izdelave rotorja z neodimskimi magneti. Najprej morate izvrtati luknje, potrebne za pritrditev magnetov v poli rotorja.

Namestitev magnetov se izvaja z izmeničnimi poli. Po končanem delu je treba medmagnetne praznine zapolniti z epoksidno smolo, sam rotor pa zaviti v papir.

Pri previjanju tuljave morate upoštevati, da bo učinkovitost generatorja odvisna od števila obratov. Tuljava mora biti navita v trifaznem vezju v eno smer.

Končni generator je treba preizkusiti; rezultat pravilno opravljenega dela bo odčitek 30 V pri 300 obratih generatorja.

Predelani generator je pripravljen za testiranje nazivne napetosti pred končno namestitvijo celotnega sistema vetrnih turbin z nizko hitrostjo

Korak #4 - dokončanje montaže vetrnega generatorja z nizko hitrostjo

Vrtljiva os generatorja je izdelana iz cevi z nameščenima dvema ležajema, repni del pa je izrezan iz pocinkanega železa debeline 1,2 mm.

Preden generator pritrdite na drog, je potrebno narediti okvir, za to je najprimernejša profilna cev. Pri izvedbi pritrditve je treba upoštevati, da mora biti najmanjša razdalja od droga do lopatice večja od 0,25 m.

Pod vplivom toka vetra se lopatice in rotor premikajo, kar povzroči vrtenje menjalnika in ustvarjanje električne energije

Za delovanje sistema morate za vetrnim generatorjem namestiti krmilnik polnjenja, baterije in pretvornik.

Kapaciteta baterije je določena z močjo vetrnega generatorja. Ta indikator je odvisen od velikosti vetrnega kolesa, števila lopatic in hitrosti vetra.

Zaključki in uporaben video na to temo

Izdelava solarnega panela s plastičnim ohišjem, seznam materialov in postopek dela

Princip delovanja in pregled geotermalnih črpalk

Ponovna oprema avtogeneratorja in izdelava vetrnega generatorja z nizko hitrostjo z lastnimi rokami

Posebnost alternativnih virov energije je njihova okolju prijaznost in varnost.

Precej nizka moč naprav in njihova vezava na določene terenske razmere omogočata učinkovito delovanje le kombiniranih sistemov tradicionalnih in alternativnih virov.

Ali vaš dom uporablja alternativne vire energije za ogrevanje in elektriko? Ste sami sestavili vetrni generator ali izdelali solarne panele? Delite svoje izkušnje v komentarjih k našemu članku.

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; Zemljina toplota - 40.000 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 ogljikovodikovih goriv. 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.