Vrste postaj, ki proizvajajo energijo z alternativami. Energija prihodnosti: realnost in fantazija

Čas ne miruje. V starih časih so ljudje uporabljali le lastne moči, ali, če je mogoče, moč hišnih ljubljenčkov. Potem najprej zunanji vir Energija, ki so se jo ljudje naučili uporabljati, je bil ogenj. Vse, kar so sprva znali pridobiti iz ognja, je bilo kuhanje hrane in ogrevanje doma. Danes so v službi človeštva viri energije, ki milijonkrat presegajo človeško moč. Zdaj hrane ne kuhamo le s pomočjo ognja, s posebno opremo dvigujemo tone tovora, uporabljamo rakete, osvajamo vesolje, gledamo v globine Zemlje in gradimo milijonska mesta. Vendar pa se svet vse pogosteje srečuje z lokalnimi energetskimi krizami, povezanimi s pomanjkanjem energetski viri.

Zakon energije

Energija nikoli ne izgine, lahko spreminja obliko in se kopiči. Na primer, rastline potrebujejo sončno svetlobo, se obračajo sončna energija in ga kopičite. Hkrati pa nam jo dajejo v obliki užitnih izdelkov, ljudje in živali uživajo te rastline in to energijo, ki se v njih nabere, pretvarjajo na primer v mišično delo. Po drugi strani pa se pri kurjenju lesa na ognju sprošča tudi energija, ki prihaja iz Sonca. Poleg tega so vsi fosilni viri planeta, predvsem premog, zemeljski plin in nafta, naprave za shranjevanje sončne energije. Vsi ti viri goriva in energije so nastali iz ostankov živali in rastlin, ki so obstajale pred milijoni let, pod pritiskom in izjemno visoka temperatura v zemeljski skorji.

Srednjeveškemu človeku bi se zdelo kot čarovnija, če bi nekdo pred njegovimi očmi pridobival svetlobo iz premoga ali vozil avto z oljem. Toda ta čar je le v tem, da je mogoče kopičiti energijo in jo prenašati iz ene oblike v drugo. Dandanes je ta proces postal tako pogost za vse, da malokdo razmišlja o problemu energije in virih, ki jih za to potrebujemo. Odkar je človeštvo začelo razkrivati ​​skrivnosti energije, si prizadeva pridobiti energijo po najnižji ceni. Idealna možnost To bi bilo izumiti časovni stroj, tako imenovani "perpertum mobile", ki bi sam proizvajal energijo in jo prejemal iz nič. Toda na žalost je nemogoče ustvariti takšen večni stroj, ki bi rešil vse težave z energetskimi viri. Celotna količina energije ostane vedno nespremenjena, ne more se ustvariti, lahko le sprostite nakopičeno energijo in jo pretvorite v drugo: svetlobno, električno, toplotno, fizikalno, kemično itd.

Voda kot vir energije

Oseba lahko uporablja močna sila vode, na nekaterih stopnjah posegajo v naravni vodni cikel, da bi tako pridobili energijo. Danes hidroelektrarne proizvajajo električno energijo, ki jo lahko shranimo ali takoj porabimo za predvideni namen.

Neverjetno močni morski valovi vsako sekundo trčijo ob številne obale, močna energija opravljajo svoje delo. Toda človeštvo še vedno ne zmore uporabiti sile morski valovi za proizvodnjo energije, čeprav obstaja nešteto teoretičnih modelov in idej za njihovo izvedbo za reševanje energetskega problema. V zadnjem času, namreč po nesreči v jedrski elektrarni v Černobilu, so se vlade številnih pomorskih držav resno začele zanimati za ta varen vir energije, pred tem pa so testi potekali predvsem na področju jedrske energije.

Premog

Vse vrste premoga so rezultat milijone let trajajočega procesa, med katerim so se ostanki raznovrstne vegetacije razgradili in preoblikovali z delovanjem visok pritisk v šoto, nato v premog. Skozi milijone let so te usedline prodirale vse globlje v zemeljsko skorjo, na vrhu pa so bile prekrite z novimi plastmi. Na primer, 50-metrsko plast šote so stisnili v 3-metrsko plast premoga. Rimljani so bili prvi, ki so že v 1. stoletju našega štetja ogrevali svoje domove s premogom. Raziskovalci menijo, da so šoto za ogrevanje uporabljali že v prazgodovini. Šele v 16. stoletju so v Evropi začeli uporabljati premog kot gorivo.

Premog in nafta po izvoru in kemična sestava spadajo v isto skupino. Pravzaprav lahko dobiš bencin iz premoga, tako kot iz nafte. To metodo so razvili v Nemčiji med drugo svetovno vojno, ko ni bilo dovolj nafte za proizvodnjo bencina. Ta metoda je sestavljena iz dejstva, da se med procesom izgorevanja premog zdrobi in je podvržen določenim kemičnim procesom, kar ima za posledico odlično gorivo.

Olje

Tako kot druge vrste fosilnih goriv, ​​ki jih človeštvo uporablja za proizvodnjo toplote in elektrike, je nafta izjemno stara. Najstarejša naftna polja so nastala pred 600 milijoni let. Nafta je zapolnila vse praznine in razpoke zemeljske skorje ter ustvarila ogromna nahajališča. Danes jih aktivno iščejo, vrtijo vrtine in izkopavajo ogromne zaloge teh nahajališč.

Vse več snovi, ki jih človeštvo uživa, je proizvedenih iz nafte. Bencin in dizelsko gorivo nista edina proizvoda, ki ju uživamo ljudje. Nafta je surovina za proizvodnjo zdravil, umetnih tkanin, strupov, mineralnih gnojil, kozmetike in plastike. Sploh ne sumimo, kako odvisno je človeštvo od teh virov goriva in energije. Ni zaman, da so najbogatejše države na svetu države proizvajalke nafte. Dandanes povsod prevladuje nafta. Nobena druga oblika energije še ne more nadomestiti nafte kot vira energije.

Zemeljski plin

Plin, ki se uporablja za ogrevanje, kuhanje ali proizvodnjo električne energije, je največkrat propan, butan ali zemeljski plin. Odkrili so ga med vrtanjem prvih naftnih vrtin skoraj po naključju. Danes zemeljski plin pokriva petino svetovnih potreb po energiji.

Zemeljski plin, ki zgori med kuhanjem, proizvede dvakrat več energije kot električni tok, ki ga proizvedejo termoelektrarne. Zemeljski plin je tako kot premog fosilno gorivo, vendar je po izvoru bližje nafti. Zato se pridobiva skupaj z nafto ali v obliki samostojnih plinskih formacij. Najlažji način pridobivanja zemeljskega plina je iz nahajališč, ki so pod zemljo, na primer na Bližnjem vzhodu ali v Sibiriji. Za varnost pri njegovi proizvodnji skrbi sistem povezovalnih cevi in ​​ventilov, s pomočjo katerih se uravnava tlak, saj so plinska polja nenehno pod ogromnim pritiskom.

Glavna evropska plinska polja so v Italiji, Franciji in na Nizozemskem ter v Severnem morju, ob obali Velike Britanije in Norveške. Poleg tega Rusija dobavlja sibirski plin po obsežnem sistemu plinovodov v države Srednje Evrope. Rusija je glavni dobavitelj plina, tretjina vseh svetovnih zalog plina prihaja iz Sibirije.

Energija iz atomov

Človeštvo se je naučilo pridobivati ​​atomsko energijo v elektrarnah z razdelitvijo jedra atoma urana. Prav ta element ima nestabilno jedro in ga nevtroni najlažje razcepijo. Zaradi razpada jedra se sproščajo novi nevtroni, ki posledično razcepijo druga atomska jedra. Ta proces se spremeni v verižno reakcijo in sprosti ogromno energije, ki se porabi za pretvorbo vode v paro, ki poganja turbino in električni generator. Na žalost je ta način reševanja energetskega problema nevaren, tako kot energija atomska jedra prihaja do radioaktivnega sevanja, ki je nevarno za vse žive organizme. Zato mora biti zaščita s posebnimi ohišji v takih elektrarnah maksimalna.

Mehke energije

Po mnenju znanstvenikov je rešitev energetskega problema v prihodnosti v mehkih alternativnih vrstah energije. Obstajajo oblike, kot so vetrna energija, bioenergija in sončna energija. Ne razsipajo mineralov in ne škodijo okolju. Imenujemo jih tudi obnovljivi viri energije. Dokler je na Zemlji življenje, so energija vetra, bioenergija in sončna energija neizčrpne, fosilni viri v obliki premoga, plina in nafte pa bodo nekega dne izginili.

Bioenergija

Bioenergija je energija, ki jo proizvajajo rastline. Za živali in ljudi so rastline najpomembnejši vir energije in živilski izdelek. Rastline dobijo energijo neposredno od Sonca, les pa je nosilec obnovljive bioenergije. Toda potrebe naše industrijske družbe so tako velike, da lahko ves les na planetu zadovolji le majhen del, ne da bi rešil energetski problem. V mnogih državah je les glavni vir energije. Nenadzorovana sečnja povzroča zmanjšanje števila dreves, saj pogosto ni dovolj denarja za njihovo sajenje. V tem primeru ta vir postopoma postane neobnovljiv, kar bo postalo eden od vzrokov za energetski problem.

Alternativna in obetavna metoda pridobivanja energije je proizvodnja bioplina. Nastane iz uničenih snovi živalskega in rastlinskega sveta brez stika z zrakom. Kmetijske kmetije, kjer se kot odpadek zbere veliko biomase, lahko uporabljajo posebne bioplinarne za proizvodnjo metana. Delovanje takšnih naprav ne škoduje okolju, njihova uporaba pa ne zahteva nobenih stroškov. Energija in težave s surovinami prav v takih alternativnih virih. Seveda pa jih je treba najprej zgraditi, prvi poskusi pa so vedno povezani z velikimi stroški. Zanimiv način porabijo manj bencina, na primer v Braziliji. Proizvajajo bioalkohol, tekočino, pridobljeno s fermentacijo sladkornega trsa in koruze. Ta alkohol se doda navadnemu bencinu. Tako postane država manj odvisna od uvoza bencina.

Drug primer uporabe bioenergije je kalifornijska obala. Eno od sort gojijo na morskih kmetijah morske alge, ki dnevno zrastejo pol metra. Predelujejo jih tudi za proizvodnjo bencina, druge vrste alg pa uporabljajo kot surovine v termoelektrarnah, kar zmanjšuje težave z energijo in surovinami.

Vetrna energija

Veter je eden izmed tradicionalnih virov energije. Že v 7. stoletju pr. e. mline na veter so uporabljali v Perziji, leta 1920 pa so v ZDA prvič uporabili mlin na veter za pridobivanje električne energije. Še 10 let kasneje so v Avstriji in na Bavarskem zgradili vetrne elektrarne, ki so celotna območja oskrbovale z lastno elektriko.

Sodobne elektrarne proizvajajo električno energijo. S pomočjo vetrne energije se premikajo električni generatorji, ki napajajo električno omrežje ali hranijo energijo v baterijah. Po mnenju strokovnjakov ima uporaba vetrne energije veliko prihodnost, če bo človeštvo dalo prednost razvoju tehnologije alternativne energije kot jedrski energiji in uporabi nafte kot vira energije.

Sončna energija

Kar zadeva proizvodnjo energije, si lahko predstavljamo Sonce kot vrsto jedrskega reaktorja izjemne moči. Zemljo doseže le majhen delec, a tudi ta daje možnost življenja. Ali je mogoče sončno energijo pretvoriti neposredno v električno? Da, to je povsem mogoče z uporabo sončnih kolektorjev. Že danes tam, kjer sonce sije močno in so potrebe po električni energiji majhne, ​​prejemajo energijo neposredno od sonca. Sončne celice so rezine, ki imajo dve izjemno tanki plasti. Ena plast je sestavljena iz silicija, druga - iz silicija in bora. Skupaj s sončno svetlobo, ki zadene sončno baterijo, fotoni – drobni delci svetlobe, ki jih oddaja Sonce – prodrejo v njeno zunanjo plast. Premikajo elektrone, jih prenašajo v drugo plast in tako povzročijo električno napetost. Preneseni elektroni vstopijo v napravo za shranjevanje toka, nato pa v električne vodnike. Tako na primer sončne elektrarne že rešujejo energetski problem Daljnega vzhoda.

Solarni paneli se nenehno izboljšujejo. Še vedno so zelo dragi, vendar upamo, da bodo v bližnji prihodnosti postali precej učinkoviti in poceni ter bodo lahko rešili globalni energetski problem in zadovoljili znaten del potreb človeštva po električni energiji. Takšne sončne elektrarne so zdaj zaradi ekstremne vročine na nenaseljenih območjih. Obeti za uporabo sončne energije so ogromni; po mnenju strokovnjakov, če se bo tehnologija za proizvodnjo vodika še naprej razvijala, bo sončno energijo, nakopičeno v puščavskih območjih, mogoče dostaviti v obliki vodika v države porabnice.

Zakaj varčevati z zalogami energije?

Zaloge nafte, premoga in zemeljskega plina, ki jih je naš planet oblikoval v milijonih let, človeštvo porabi v nekaj letih. Ko te zaloge brezglavo porabljamo s povečano proizvodnjo energije, ropamo svoje zanamce.

S tem porušimo energijsko ravnovesje na Zemlji, saj mora biti razmerje med prejeto in vrnjeno energijo v vesolje uravnoteženo. Če človeštvo uničuje in sežiga zaloge energije, potem nastajajo plini, ki preprečujejo vračanje odvečne sončne energije v vesolje. Posledično se pojavi globalni energetski problem - naš planet postane toplejši, pojavi se pojav, imenovan učinek tople grede. Učinek tople grede lahko tako močno spremeni globalno podnebje, da se bodo razširile puščave, nastali uničujoči tornadi, stopil se bo led na polih, gladina morja se bo močno dvignila in številne obale bodo poplavljene.

Poleg tega je že prišel čas izčrpavanja energetskih virov. Znanstveniki oglašajo alarm in dokazujejo, da bodo zaloge fosilne energije trajale še nekaj desetletij, potem se bo poraba energije zmanjšala in s tem tudi blaginja človeštva. Rešitev problema je hiter prehod družbe na razumno porabo zalog energije in razvoj novih alternativnih in varnih načinov pridobivanja energije.

Razloga za to sta dva: okoljski (strokovnjaki si prizadevajo, da bi bil energetski sektor čim bolj »eko«, saj je res eden najbolj uničujočih za okolje) in ekonomski (premog je drag, vendar sta sončna svetloba in veter še vedno brezplačno). Torej, katere države so bile uspešnejše na področju alternativne energije kot druge?
1

Skupna inštalirana moč vetrnih turbin na Kitajskem je v letu 2014 znašala 114.763 MW (po podatkih Evropskega združenja za vetrno energijo in GWEC). Zakaj je vlada tako aktivno razvijala vetrno energijo? Pri nas stanje ni tako dobro: glede izpustov CO2 v ozračje. In po nesreči v Fukušimi na Japonskem je postalo jasno, da je čas za razvoj alternativnih virov energije. Predvidena je izraba predvsem geotermalne, vetrne in sončne energije. V skladu z državnim načrtom bodo do leta 2020 v 7 regijah države zgrajene ogromne vetrne elektrarne s skupno močjo 120 gigavatov.

2

Tu se aktivno razvija alternativna energija. Na primer, skupna zmogljivost ameriških vetrnih generatorjev v ZDA je leta 2014 znašala 65.879 MW. Je vodilna v svetu v razvoju geotermalne energije – smeri, ki za proizvodnjo energije izkorišča temperaturno razliko med Zemljinim jedrom in njeno skorjo. Eden od načinov uporabe vročih geotermalnih virov je EGS (napredni geotermalni sistemi), v katerega vlaga ameriško ministrstvo za energijo. Podpirajo jih tudi raziskovalni centri in družbe tveganega kapitala (zlasti Google), a dokler UGS ostane komercialno nekonkurenčen, je treba delati.

3

Vetrna energija je v Nemčiji eden vodilnih alternativnih virov energije na svetu (upravičeno 3. mesto!). Do leta 2008 je bila Nemčija na prvem mestu po skupni zmogljivosti vetrne energije. Leto 2014 je država zaključila s skupno močjo vetrnih generatorjev 39.165 MW. Mimogrede, aktiven razvoj to območje se je začelo po ... tragediji v Černobilu: takrat se je vlada odločila poiskati alternativne vire električne energije. In tukaj je rezultat: leta 2014 je 8,6 % proizvedene električne energije v Nemčiji prišlo iz vetrnih elektrarn.

4

Tukaj je vse povsem razumljivo: država nima lastnih zalog ogljikovodikov, zato moramo izumiti alternativne načine proizvodnja energije. Japonci na tem področju razvijajo in uvajajo najrazličnejše tehnologije: od poceni do izjemno dragih, obsežnih in tehnološko naprednih. Tukaj gradijo mikrohidroelektrarne in hidrotermalne postaje, vetrne elektrarne pa še ne delujejo - so drage, hrupne in neučinkovite.

5

Vetrna in bioenergija sta v tej državi dobro razviti (vetrni generatorji na Danskem so leta 2014 proizvedli 4845 MW energije, delež električne energije, proizvedene z vetrnimi generatorji, je znašal 39 % celotne proizvodnje). Ali je kaj čudnega, saj ima Danska tako malo svojih naravnih virov, da moramo iskati alternativne načine, kako bi se lahko preživljali sami ...

6

Še ena skandinavska država, ki zagovarja prijaznost do okolja in skrb za okolje: norveški parlament razmišlja o načrtu za oblikovanje posebnega sklada, katerega sredstva bodo namenjena razvoju različnih alternativnih programov. Eden od njih je program prehoda prebivalstva na električna vozila.

7

Zdi se, da Iranci nimajo česa skrbeti? Nafte imajo veliko, razvoj alternativne energije pa jih sploh ne zanima (kdo bo kupoval nafto, če se bodo pojavili novi viri energije?). Pa vendar od leta 2012 obstajajo programi za vlaganje v sončne in vetrne elektrarne.

8

Njegova močna točka je sončna energija: številne podeželje države so že cenile prednosti sončna energija. Vladni cilj je zdaj elektrificirati vsak dom v državi, večinoma s sončnimi kolektorji, ki bodo zagotavljali elektriko več kot 400 milijonom ljudi.

9

Ta majhna država v Himalaji ima potencial, da postane prva 100-odstotno organska država na svetu. Vlado je resno zaskrbel problem škodljivih učinkov avtomobilskih izpuhov na ozračje in za začetek je napovedala tedenski »dan pešcev«. Državna vlada je nato sklenila partnerstvo z Nissanom in sprožila proces zmanjševanja uvoza fosilnih goriv ter hkrati ustvarila prve državne flote električnih vozil ter razvila mrežo avtomobilskih polnilnic. Vse to prispeva k vse večji priljubljenosti električnih vozil med Butanci - in zakaj ne, če so za to ustvarjeni vsi pogoji!

10

Kakšna novica! Izkazalo se je, da kljub negativnim pojavom v gospodarstvu država še naprej razvija program za gradnjo velike sončne elektrarne. Zavidljiva vztrajnost, kljub težavam!
No, kakšen super trend! To je dobro tako za gospodarstvo kot za okolje!

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

Sončne plošče v oknih

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

Hkrati so se že pojavile rešitve, ki omogočajo ustvarjanje solarnih panelov z visoko stopnjo preglednosti. Prav te energetske elemente je treba vgraditi v stanovanjska okna.

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

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

Zloženo turbino Uprise lahko uporabljate za vožnjo po cesti običajna uporaba. Ko pa se razporedi, se spremeni v polnopravno vetrno turbino visoko petnajst metrov in z močjo 50 kW.

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

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

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

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

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

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

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

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

Dansko-islandski umetnik Olafur Eliasson je lansiral nenavaden projekt Little Sun, ki združuje ustvarjalnost, tehnologijo in družbeno odgovornost. uspešni ljudje prikrajšanim. Govorimo o majhni napravi v obliki cveta sončnice, ki se podnevi polni z energijo sončne svetlobe, da bi zvečer osvetlila najtemnejše kotičke planeta.

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

Lučke Little Sun lahko kupite tudi zase in postanete del lastno življenje. Te naprave lahko uporabite, ko greste v naravo ali ustvarite osupljivo večerno vzdušje na odprtem prostoru.

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

najprej igrišče Green Heart se je pojavil novembra 2014 v Londonu. Elektriko, ki jo proizvajajo ljubitelji vadbe, lahko uporabimo za polnjenje mobilnih naprav: pametnih telefonov ali tabličnih računalnikov.

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

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

Gugalnik ulične svetilke Giraffe med uporabo proizvaja energijo. neposredni namen. Otroci ali odrasli z guganjem v sedežu spodbujajo delovanje dinama, vgrajenega v ta dizajn.

Seveda nastala električna energija ne bo zadostovala za popolno delovanje zasebne stanovanjske stavbe. Toda energije, ki se nabere v dnevu igranja, je povsem dovolj za delovanje ne zelo zmogljivega ulična svetilka v nekaj urah po mraku.

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

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

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

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

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

Slika 1.14.

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

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

Uporaba alternativnih virov energije

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

Zato se izvajajo dela za iskanje novih, alternativnih vrst virov energije, vključno z obnovljivimi in okolju prijaznimi. Nekateri od teh dogodkov so obravnavani spodaj.

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

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

Slika 1.15.

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

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

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

Dela na ustvarjanju termonuklearnega reaktorja so intenzivno potekala v ZSSR, ZDA in na Japonskem. Gotovo pozitivne rezultate, na primer instalacija TOKOMAK na inštitutu atomska energija njim. I.V.Kurchatova. Vendar tehnične in znanstvene težave še niso omogočile ustvarjanja prave industrijske termonuklearne naprave.

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

Vendar pa obstajajo velike težave pri ustvarjanju in uporabi sončnih elektrarn, ki še ne omogočajo sončnih elektrarn v celoti tekmujejo s termoelektrarnami in hidroelektrarnami. To je minljivost sončno sevanje po času dneva, letu in odvisno od vremenske razmere; nizka gostota sevanje v bližini zemeljske površine; nezadostna specifikacije obstoječe fotovoltaične celice in zahtevnost njihovega odstranjevanja. Učinkovitost naprav SEL je trenutno približno 15-odstotna, pridobivanje znatnih zmogljivosti pa je povezano z namestitvijo opreme na velike površine več deset kvadratnih kilometrov in ustrezno porabo materialov. Vendar se delo za izboljšanje SELS nadaljuje.

Geotermalne postaje (GeoTES). Takšne postaje kot vir energije uporabljajo toploto zemeljske notranjosti. Delujejo glavne vrste geotermalnih elektrarn topla voda pod pritiskom, na vodi s paro, na suhi pari ali plinu (petrotermalna energija).

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

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

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

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

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

Slika 1.16.

a - pogled od zgoraj; b - razdelek

VGP - najvišji horizont plime; VGO - najvišji horizont oseke

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

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

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

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

Obeti za dinamiko razvoja elektrarn

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

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

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

Alternativna energija je nekonvencionalne metode sprejemanje, oddajanje in uporaba energije. Znana tudi kot "zelena" energija. Alternativni viri se nanašajo na obnovljive vire (kot so voda, sončna svetloba, veter, energija valov, geotermalni viri, nekonvencionalno zgorevanje obnovljivih goriv).

Temelji na treh načelih:

1. Obnovljivost.
2. Prijaznost do okolja.
3. Varčno.

Alternativna energija mora rešiti več perečih problemov v svetu: razsipavanje mineralov in emisije v ozračje ogljikov dioksid(to se zgodi pri standardnih metodah pridobivanja energije s pomočjo plina, nafte itd.), kar potegne za seboj globalno segrevanje, nepopravljive okoljske spremembe in učinek tople grede.

Razvoj alternativne energije

Smer velja za novo, čeprav so bili poskusi uporabe vetrne, vodne in sončne energije narejeni že v 18. stoletju. Leta 1774 je bilo objavljeno prvo znanstveno delo o hidravličnem inženiringu, "Hidravlična arhitektura". Avtor dela je francoski inženir Bernard Forest de Belidor. Po objavi dela je razvoj zelene smeri zamrznil za skoraj 50 let.

• 1846 - prva vetrna turbina, oblikovalec - Paul la Cour.
• 1861 - patent za izum sončne elektrarne.
• 1881 - izgradnja hidroelektrarne na Niagarskih slapovih.
• 1913 - izgradnja prve geotermalne postaje, inženir - Italijan Piero Ginori Conti.
• 1931 - izgradnja prve industrijske vetrne elektrarne na Krimu.
• 1957 - postavitev močne vetrne turbine (200 kW) na Nizozemskem, priključene na državno omrežje.
• 1966 - izgradnja prve postaje za pridobivanje energije na podlagi valovanja (Francija).

Alternativna energetika je v hudi krizi sedemdesetih let prejšnjega stoletja dobila nov zagon za razvoj. Od 90. let do začetka 21. stoletja je bilo v svetu zabeleženo kritično število nesreč v elektrarnah, kar je postalo dodatna spodbuda za razvoj zelene energije.

Alternativna energija v Rusiji

Delež alternativne energije je pri nas približno 1% (po podatkih ministrstva za energijo). Do leta 2020 naj bi to številko povečali na 4,5 %. Razvoj zelene energije ne bo potekal le z državnimi sredstvi. Ruska federacija privablja zasebne podjetnike in tistim poslovnežem, ki se tesno ukvarjajo z alternativnim razvojem, obljublja majhno povračilo (2,5 kopecks na 1 kW na uro).

Potencial za razvoj zelene energije v Ruski federaciji je ogromen:

• oceanske in morske obale, Sahalin, Kamčatka, Čukotka in druga ozemlja se lahko zaradi nizke naseljenosti in razvitosti uporabljajo kot viri vetrne energije;
• viri sončne energije skupaj presegajo količino virov, ki se proizvedejo s predelavo nafte in plina - najbolj ugodna glede tega sta Krasnodarsko in Stavropolsko ozemlje, Daljni vzhod, Severni Kavkaz in itd.

(Največja sončna elektrarna na Altaju v Rusiji)

IN Zadnja leta financiranje te industrije se je zmanjšalo: raven 333 milijard rubljev je padla na 700 milijonov.To pojasnjuje globalna gospodarska kriza in prisotnost perečih težav. Trenutno alternativna energija ni prednostna smer v ruski industriji.

Alternativna energija v državah po svetu

(Vetrni generatorji na Danskem)

Najbolj dinamično (zaradi razpoložljivosti vodnih virov) se razvija hidroenergija. Vetrna in sončna energija močno zaostajata, čeprav se nekatere države odločajo za to smer.

Tako se s pomočjo vetrnih turbin proizvede energija (od skupne):

• 28 % na Danskem;
• 19 % na Portugalskem;
• 16 % v Španiji;
• 15 % na Irskem.

Povpraševanje po sončni energiji je manjše od ponudbe: polovica virov, ki jih proizvajalci lahko dobavijo, je nameščenih.

(Sončna elektrarna v Nemčiji)

TOP-5 voditeljev v proizvodnji zelene energije (podatki s portala Vesti.ru):

1. ZDA (24,7 %) - (vse vrste virov, največ je vključena sončna svetloba).
2. Nemčija - 11,7% (vse vrste alternativnih virov).
3. Španija - 7,8 % (vetrni viri).
4. Kitajska - 7,6% (vse vrste virov, od tega polovica vetrne energije).
5. Brazilija - 5 % (biogoriva, sončni in vetrni viri).

(Največja sončna elektrarna v Španiji)

Ena najtežjih težav za reševanje so finance. Pogosto je cenejša uporaba tradicionalnih virov energije kot vgradnja nove opreme. Ena od potencialno pozitivnih rešitev tega problema je močno zvišanje cen elektrike, plina ipd., da bi ljudi prisilili k varčevanju in sčasoma popolnoma prešli na alternativne vire.

Napovedi razvoja so zelo različne. Tako Združenje za vetrno energijo obljublja, da bo do leta 2020 delež zelene energije narasel na 12 %, EREC pa predvideva, da bo leta 2030 že 35 % svetovne porabe energije zagotovljeno iz obnovljivih virov.