Видео описание
В видео показан принцип работы биогазовой установки:
Энергия вулканов
Разрушительная мощь вулканов всегда пугала людей. Со временем учёные, исследуя их, поняли, что это огромные запасы энергии, которыми, к сожалению, человечество не пользуется. Научно-технический прогресс преодолел и эту проблемы, поэтому сегодня во многих странах мира стали возводить электростанции около вулканов.
Технология получения электричества здесь достаточно проста.
- В слои грунта, расположенные около лавы, по трубам закачивается солёная вода.
- Она там нагревается до критических температур.
- Затем подаётся на генератор, который и вырабатывает электрический ток.
По сути, это технология гидроэлектростанции, где турбину генератора вращает падающая сверху на неё вода. Только здесь вода солёная и нагретая, поднимающаяся сама из недр земли.
Именно таким способом производят горячую воду, которую подают в дома и здания разного назначения. В Исландии эта технология применяется для организации горячего водоснабжения в системе теплиц. Эта страна уже давно ничего со стороны не завозит в плане овощей, фруктов, зелени и цветов. Правда, здесь горячую воду берут из гейзеров. Хотя последние нагреваются именно от спящих вулканов.
Энергетика Исландии основана на вулканическом тепле Источник yandex.net
Геотермальная энергия или энергия тепла Земли
Она может использоваться по прямому назначению, либо для получения электроэнергии. Преобразование энергии происходит на геотермальных станциях – ГеоТЭС.
Источники геотермальной энергии могут быть высоко- и низкопотенциальными. К высокопотенциальным источникам относятся гидротермальные ресурсы (термальная вода). Их применяют для отопления помещений.
Низкопотенциальные источники энергии, в свою очередь, бывают естественными (воздух атмосферы, грунтовая вода, сам грунт) и искусственными (вентиляционный воздух помещения, отработанные воздух, вода или тепло). Данные источники применяют для кондиционирования, теплоснабжения и горячего водоснабжения.
Использование для частного дома
Использование альтернативных источников для отопления загородного дома или дачи, а также для его электроснабжения, может быть осуществлено достаточно успешно. В этом случае все зависит от региона проживания пользователя и места расположения объекта потребления энергии.
Способность вырабатывать электрический ток солнечными станциями и ветровыми установками зависит от активности солнца и скорости ветра в месте их размещения, а также прочих погодных явлений, характеризующих этот регион.
Устройство микро ГЭС возможно только при наличии вблизи объекта потребления реки или иного водоема, а геотермальной станции – при присутствии близко расположенных к поверхности земли геотермальных вод.
Биотопливо в виде дров и продуктов отходов деревопереработки, возможно в регионах страны богатых лесами, с развитой промышленностью данного направления.
Получение биогаза и жидкого топлива — доступно там, где большие территории отведены под выращивание сельскохозяйственных культур, что позволяет иметь большой запас биомассы, используемой для производства этих видов топлива.
Основные проблемы альтернативной энергетики
Отсутствие государственной поддержки
Главная проблема использования альтернативных источников энергии – дотационность. К примеру, внедрение новых технологий в странах с прохладным климатом и недостаточным количеством солнечного света потребует значительных финансовых затрат. Без серьезной государственной поддержки использование альтернативной энергетики будет убыточным и бессмысленным. Значительных затрат потребует не только производство, но и транспортировка энергии.
Альтернативная энергетика не подходит для промышленного производства
Энергия, получаемая из природных источников, нуждается в «страховочном» дублировании другими типами электростанций. Это связано с тем, что ее производство зависит от времени суток, погодных условий и прочих факторов. К сожалению, в большинстве стран альтернативная энергетика способна выполнять функцию дополнительного источника, но заменить собой традиционную энергию она пока что не может.
Зависимость от погодных условий
Непостоянство природных явлений – это еще одна серьезная проблема альтернативных источников энергии. Солнце может в любой момент скрыться за тучами, ветер утихнуть, а высота приливов уменьшиться. Установив на крыше дома солнечные батареи, его владелец отдается на милость природы: если в течение нескольких дней будет солнечная погода – в доме будут работать все электроприборы. Но если погода будет пасмурной – жителям дома придется приготовиться к отсутствию самых необходимых благ цивилизации. Даже если до этого были накоплены избыточные запасы энергии – в период простоя электростанций они иссякнут.
Низкий КПД
Низкий уровень выработки энергии природными источниками пока что не позволяет превратить их в основной источник питания. К примеру, для обеспечения жилого дома электричеством в объеме 200-300 Вт площадь солнечных батарей должна составлять не менее 20 м².
Длительный процесс оформления документов
Людям, желающим открыть частную электростанцию, придется столкнуться с необходимостью в получении большого количества бумаг и разрешений. Перед началом выполнения работ по установке электростанции в обязательном порядке надо получить разрешение местных властей на постройку, согласие соседей и пр. Также необходимо ознакомиться с перечнем условий и требований к техническим характеристикам строящихся объектов. Если этого не сделать – владельцу электростанции придется отвечать в суде.
Шумная работа электростанций
Шумная работа характерна не для всех видов альтернативных источников энергии, но игнорировать наличие этого фактора нельзя. При работе ветряных электростанций сила шумового эффекта достигает 34-45 дБ на расстоянии 20 метров. Непрерывный шум будет неприятен как владельцу дома, так и его соседям. Еще один минус альтернативных источников энергии – неприятный запах. Он характерен для биомассовой энергетики, основанной на разложении отмерших растений, навоза и др. Решить проблему неприятного запаха не поможет даже использование герметичных контейнеров.
Высокая стоимость оборудования и обслуживания
Производство оборудования для электростанций – это сложный и трудоемкий процесс, требующий значительных финансовых вложений. Высокая стоимость солнечных батарей обусловлена тем, что в их состав входит фотоэлемент, разработанный на основе кремния. Кремний должен пройти предварительное очищение и преобразование, а это обходится производителям недешево. Так же дела обстоят и с другими источниками энергии, основанной на использовании природных ресурсов.
Морковь
Морковка также раньше была несколько иного цвета. /Фото: discoverychannel.ru
Первые упоминания о моркови можно увидеть в Персии еще в X веке, вот только тогда она выглядела совсем не так, как сейчас. Древний овощ имел фиолетовый или белый оттенок с тонкой разветвленной корневой системой, в отличие от современного корня. Насчет появления современный рыжий оттенок у моркови также не все однозначно, однако наиболее вероятной версией считают генетическую мутацию — именно в результате этого процесса овощ пожелтел.
Фермеры и селекционеры на протяжении долгих лет отбирали корнеплоды, примерно одинаковые по форме, а также максимально привлекательным по цвету и вкусу. Судя по тому, что сегодня у нас на столе находится именно оранжевая морковь, для людей прошлого она оказалась наиболее предпочтительной.
Основные виды альтернативной энергетики
Таблица 1. Основные виды ВИЭ и их характеристика
| Вид энергии | Оценочная мощность, ТВт | Степень использования в хозяйственном Комплексе, ТВт | Проблемы в использовании | Степень воздействия на окружающую среду при использовании |
| Солнечная энергия (поток прямой, рассеянной радиации) | 100000 | 0,3 | Не равномерность в пространстве и времени | Воздействие на окружающую среду варьируется от минимальных до допустимых |
| Энергия солнечного и космического ветра | 0,001 | Отсутствует | Малая величина у поверхности земли | Отсутствует |
| Энергия приливов и отливов морей и океанов | 1 | 0,01 | Узкая пространственная локализация | Приводит к существенному преобразованию ландшафта прибрежных территорий |
| Потенциальная и кинетическая энергия воды | 3 | 1,0 | Высокие капитальные затраты на технологическом этапе | Приводит к существенному преобразованию ландшафта обширных территорий |
| Потенциальная и кинетическая энергия ветра | 2000 | 0,5 | Не равномерность в пространстве и времени | Воздействие на окружающую среду варьируется от минимальных до допустимых |
| Геотермальные источники энергии | 30 | 0,01 | Узкая пространственная локализация | Воздействие на окружающую среду варьируется от минимальных до допустимых |
| Энергия земного магнетизма | 10 | Отсутствует | Технологическая сложность преобразования в тепловую энергию | Отсутствует |
| Энергия ядерного синтеза и атомного распада | 300 | 10 | Крайне высокая опасность в случае аварий | Является потенциально высоко опасной в случае катастрофических ситуаций |
Возобновляемая энергетика обеспечивает более четверти (26%) мирового производства электроэнергии. С 2000 года, за исключением гидроэнергетики, выработка электроэнергии на основе ВИЭ выросла более чем в 10 раз, и на первом месте стоят ветровая и солнечная энергия.
Рис. 1. Доля ВИЭ в общем производстве электроэнергии в мире в 2019 году
Гидроэнергетика
К возобновляемым источникам энергии относятся широко распространенные гидроэлектростанции. На этих объектах используется потенциальная энергия водных потоков.
Традиционные гидроэлектростанции
Возводят гидроэлектростанции, как правило, на реках. Для создания необходимого давления воды создают мощные плотины и объемные хранилища воды. Как разновидность, используют бесплотинные ГЭС.
Данным объектам (ГЭС) гидроэнергетики присущи следующие особенности.
Положительные:
- высокий КПД при сравнительно малых экономических затратах на строительство и дальнейшую эксплуатацию станции, отсюда низкая себестоимость электроэнергии;
- отсутствуют вредные выбросы в атмосферу;
- водохранилище как фактор, улучшающий микроклимат в районе ГЭС;
- возможность разведения рыб;
- предотвращает появление паводков, используется для орошения сельхозугодий, технического применения на заводах;
- обладают механизмом регулирования потребления энергии.
Отрицательные:
- водохранилища затопляют обширные территории, занимают земли, пригодные для сельского хозяйства;
- перекрытие рек существенно меняет условия для обитания ценных видов проходных рыб, многие из которых исчезают из облюбованных ранее водоемов.
Гидроэлектростанции, как возобновляемые источники энергии, эффективны для поставки электроэнергии в горные участки. Они имеются в Швейцарии, на территории России. В мировом объеме поставляемой энергии доля гидроресурсов составляет около трех процентов. В Канаде, Исландии и Китае основную часть электроэнергии вырабатывают именно гидростанции.
Красноярская гидроэлектростанция
В России строительство гидроэлектростанций всегда считалось выгодным направлением. В наши дни гидростанции вырабатывают 6 процентов электроэнергии страны. Площади крупнейших водохранилищ ГЭС составляют тысячи квадратных километров. В пример можно привести размеры Самарского водохранилища, площадь которого превышает 6400 км2.
Приливные электростанции
Особой разновидностью гидроэнергетики являются приливные электростанции, работающие на основе использования энергии приливов и отливов. Они возводятся на побережьях, где под воздействием гравитационных сил Солнца и Луны ежедневно меняется уровень воды морских и речных водоемов. Залив или устье реки перегораживают дамбой. Встроенный в неё гидроагрегат с огромными лопастями и преобразует силу прибоя в электроэнергию.
Так устроена приливная гидроэлектростанция
Такая форма получения энергии из неисчерпаемого источника очень экологична, имеет малую себестоимость. Однако само строительство требует больших вложений. Кроме того, перепады в мощности не позволяют поставлять электроэнергию в постоянном режиме. Тем не менее, станции ПЭС ценят за высокую эффективность и малое влияние на экологию. Их строительство продолжается во многих странах.
Волновые электростанции
Энергия волн представляет собой огромный потенциал. Удельную мощность морских и океанских волновых колебаний оценивают гораздо выше солнечной и ветровой. Специалисты подсчитали, что мощность волн мирового океана равна примерно 30 процентам всей потребляемой электроэнергии на Земле.
Волновая гидроэлектростанция Oyster в Шотландской прибрежной зоне мощностью 600 кВт
Работа волновых электростанций построена на превращении потенциальной энергии волн в электрическую. Выбор места строительства подобных объектов получения электричества обусловлен особенностями региона, наличием крупных водоемов и сильных ветров.
Гидроэнергетика будущего
Гидроэнергетика не стоит на месте. Постоянно придумываются новые специфические виды использования силы мирового океана. К примеру, в данный момент разрабатываются технологии использования в энергетике морских течений и разницы температур на различных глубинах.
Океанские и морские течения (Куросио, Гольфстрима и т.п.) также обладают определенной энергетической силой, потенциал которой на практике пока не оценен. Но ученые и проектировщики считают возведение гидростанций, использующих энергию водных течений, перспективном направлением в морской энергетике. Согласно технологии, применяют специальные преобразователи в виде объемных и водяных насосов.
Роторная система Seagen, расположенная у побережья Ирландии, преобразует энергию течений в электроэнергию
Электроэнергию можно получать, используя разницу температур поверхности и глубинных слоев моря или океана. Разность на глубине 400 м и верхнего слоя воды составляет 12 градусов. В данный момент уже существуют экспериментальные системы преобразования разницы температур в электричество, основанные на пьезоэффекте.
Виды, преимущества и недостатки разных альтернативных источников энергии
У каждого типа нетрадиционной энергетики есть свои плюсы и минусы, а также особенности организации процесса для получения электричества.
Солнечная энергия
Преобразование энергии солнца происходит с помощью особых технологий. Сложность обработки солнечной энергии выступает в качестве недостатка этого источника:
- излучение имеет низкую плотность и непостоянно, поэтому существующие технологии имеют ряд ограничений;
- в некоторых странах из-за низкого уровня солнечного излучения реализовать методику нецелесообразно.
Среди преимуществ можно выделить абсолютную экологическую безопасность солнечной энергии и отсутствие вмешательства в геологию Земли.
На солнечной энергии работают космические станции и спутники. Широкое распространение получили солнечные панели в некоторых странах – ими оснащают крыши домов.
Геотермальная энергетика
Геотермальный метод получения энергии построен на принципе преобразования тепла мантии и ядра Земли (чаще всего источником служат пароводяные резервы). Преобразование природного пара – процесс трудоемкий, так как требуется строительство труб и турбин, проводящих его с глубины от 2-3 км. Однако стоимость электроэнергии на выходе получается не слишком высокой.
Недостаток метода – вероятность оседания грунта и повышения сейсмической активности, поэтому в опасных районах этот источник альтернативной энергии неприменим.
Ветровая энергетика
Для реализации метода требуется ветряная электростанция. Одно из преимуществ такого источника энергии – это дешевое оснащение. Но недостаток – сильная зависимость от погодных условий, требуется постоянный контроль состояния. А еще ветровые электростанции могут создавать помехи для радиоволн.
Также для ветряных станций требуются большие площади, поэтому реализация в густонаселенных регионах затруднена. Однако ветряные источники энергии используются в некоторых странах Европы и Америки для снабжения небольших поселений.
Волновая энергетика
В этом способе для получения электричества используется энергия волн. В отличие от альтернативных источников, описанных выше, волновая энергия отличается большей ударной мощностью. Это самый многообещающий способ получения энергии в перспективе освоения океанов.
Самый яркий пример традиционного использования волновой энергии – гидроэлектростанции, но он не единственный. Целесообразно строительство волновых станций в районах с мощными приливами (колебание больше 4 м).
Среди недостатков можно выделить небольшую мощность, строительство только возле побережья, а также цикличность работы – всего 2 раза в сутки. Экологическая безопасность такого способа получения энергии под вопросом, ведь станции нарушают баланс соленой и пресной воды, что несет угрозу морской жизни.
Новейшая технология получения энергии волновым путем – аэро ГЭС. Они работают по принципу конденсации влаги из атмосферы, однако до внедрения этой технологии в жизнь еще далеко.
Градиент-температурная энергетика
В основе этого метода лежит баланс температур. Для строительства станций требуется морское побережье. Поглощая до 70% солнечной энергии, мировой океан становится отличным источником температурных ресурсов. Однако нагрев и выделение углекислой кислоты при обработке морской воды нарушают экологическую обстановку. Среди преимуществ можно выделить только то, что ресурс крайне обширен.
Биомассовая энергетика
Под этим понятием скрывается процесс гниения биологических отходов и ресурсов – в результате выделяется биологический газ с большим содержанием метана. Его можно использовать для обогрева помещений и выработки электричества.
Больше всего такой источник энергии используется в сельскохозяйственных предприятиях. Это безотходное производство, так как гниющие продукты потом используются для удобрения. Кроме растений и навоза, можно использовать быстрорастущие водоросли.
Главный недостаток теплового источника – КПД не превышает 6% и для обеспечения нужд мегаполиса энергией такой метод не подойдет.
Энергия молнии
Один из самых новых альтернативных методов получения электричества – сбор энергии молний, попадающих в землю. Пока что проект находится на стадии разработки – установки для улавливания молнии еще не готовы.
Это дорогостоящий, но окупающийся метод, ведь 1 молния способна обеспечить целый район крупного города энергией на некоторое время. Но уже сейчас можно выделить главный недостаток – зависимость от частоты гроз.
Что такое альтернативное отопление частного дома
Альтернативное отопление представляет собой способы и системы теплоподачи для частного дома, дающие возможность не использовать газ или электрическую энергию. Как правило, источники тепла в этом контексте – бесплатные ресурсы природы, доступные каждому из нас. Например, такие, как солнце и ветер.
Почему это выгодно:
- Для обогрева помещения используются такие тепловые источники, которые не требуют оплаты счетов от поставщиков;
- На создание установок работающих с ветром или солнцем уйдет меньше денежных трат, чем на обустройство привычных отопительных систем;
- Повышение цен на коммунальные блага никак не отразится на использовании альтернативы обогрева жилья.
Впрочем, альтернатива электрическому или газовому обогреву не только экономически выгодна, но и еще экологична, так как в процессе работы не сжигается древесина или иное топливо.
Альтернативные источники энергии в России
В России в разных регионах интегрируется практическое использования следующих альтернативных источников энергии:
- Солнечная энергия. Самая большая трудность – это законодательное и финансовое обеспечение станций, собирающих солнечную энергию. Наибольший потенциал такого способа получения энергии сосредоточен в южных регионах, а также на севере – в Якутии и Магаданской области.
- Гидроэнергетика. ГЭС после АЭС занимают 2 место по способам производства электроэнергии, и перспективы у этого метода достаточно большие.
- Геотермальная энергетика. Геотермальные ресурсы России в 10 раз богаче, чем залежи нереализованного угля. Самый перспективный край – Камчатка, где на глубине чуть больше 3 км заложен пар температурой 200 градусов. Большим потенциалом также обладает Кавказ и Краснодарский край.
- Биогаз. Активно развивающаяся отрасль энергетики, востребованная в России. Есть даже предприятия, которые начали производство установок.
- Приливная энергетика. Наиболее перспективны города, расположенные на побережье.
- Ветроэнергетика. На территории России ветрогенные установки используются со времен СССР: на территории Калининграда, в заполярье, Башкортостане и Чувашии. Потенциал у этого метода в РФ обширен, поэтому ветроэнергетика активно развивается.
Альтернативные источники энергии – один из вопросов сохранения окружающей среды и ресурсов планеты, который изучается тысячами специалистов. Каждый день ищутся новые решения и разрабатываются методы для получения энергии из ветра, солнца, воды. Но сфера изучена недостаточно и многие задачи только предстоит решить.
Мне нравится1Не нравится
Основные виды
Виды альтернативных источников добычи энергии не ограничиваются солнечным светом и ветром.
Всегда перед потребителем стоит выбор, основанный на вопросе, что лучше? И в этом плане подразумевается, во-первых, затраты на приобретение нового вида источника электричества, во-вторых, как долго этот прибор будет работать. То есть, будет ли это выгодно, окупится ли вся затея, а если окупится, то через какой промежуток времени? Скажем так, экономию денежных средств еще никто не отменял.
Как видите, вопросов и проблем и здесь хватает, потому что электричество своими руками – дело не только серьезное, но и достаточно затратное.
Ядерная энергетика
Атомная электростанция Ясловское Богунице в Словении
Для выработки электричества этим способом используют ядерную энергию (обычно вызывают цепную реакцию урана-235 или плутония-239). Работа атомных электростанций характеризуется экологичностью (при условии безаварийной работы) и дешевой выработкой энергии. Мощность при этом можно наращивать долго.
Многие страны с большой плотностью населения сворачивают работу АЭС в связи с долгосрочным заражением и отравлением территорий в случае аварий. Италия полностью отказалась от ядерной энергетики, а Бельгия, Германия и Испания начали длительную политику по постепенному отказу от АЭС.
Другими проблемами этого вида добычи являются стоимость утилизации отработанного материала и тепловое загрязнение, при котором выброс тепла сказывается на ускорении глобального потепления.
Энергия солнца
Солнечная энергия считается ведущим и экологически чистым источником энергии. На сегодня для получения электроэнергии разработаны и используются термодинамический и фотоэлектрический метод. Подтверждается концепция работоспособности и перспективности наноантенн. Солнце, являясь неистощимым источником экологически чистой энергии, вполне может обеспечить потребности человечества.
Энергия ветра
Давно и успешно используется людьми энергия ветра, ветряков. Ученые разрабатывают новые и совершенствуют имеющиеся ветряные электростанции. Снижая затраты и повышая КПД ветряков. Особую актуальность они имеют на побережьях и в местностях с постоянными ветрами. Преобразуя кинетическую энергию воздушных масс в дешевую электрическую энергию, ветряные электростанции уже сегодня вносят существенный вклад в энергосистему отдельных стран.
Геотермальная энергетика
Источники геотермальной энергии используют неисчерпаемый источник — внутреннее тепло Земли. Существует несколько рабочих схем, не меняющих суть процесса. Природный пар очищают от газов и подают в турбины, вращающие электрогенераторы. Подобные установки работают по всему миру. Геотермальные источники дают электричество, греют целые города и освещают улицы. Но мощность геотермальной энергетики использована очень мало, а технологии получения имеют низкий КПД.
Приливная и волновая энергетика
Не стоит сбрасывать со счетов приливы и отливы моря. Здесь огромный склад энергии, которую уже давно жители приморских регионов используют себе во благо. Начнем с того, что вода плотнее воздуха почти в 900 раз, поэтому небольшое ее движение заставляет крутиться турбины. Конечно, такое сооружение не под силу хозяину частного дома, поэтому на нем не стоит останавливаться
Но для информации примите это во внимание. Тем более мы рассматриваем альтернативные виды энергии. Приливная и волновая энергетика – это бурно развивающийся способ преобразования потенциальной энергии движения водяных масс в электрическую энергию
Имея высокий коэффициент преобразования энергии, технология имеет большой потенциал. Правда, может использоваться только на побережьях океанов и морей
Приливная и волновая энергетика – это бурно развивающийся способ преобразования потенциальной энергии движения водяных масс в электрическую энергию. Имея высокий коэффициент преобразования энергии, технология имеет большой потенциал. Правда, может использоваться только на побережьях океанов и морей.
Биомассовая энергетика
Процесс разложения биомассы приводит к выделению газа имеющим в своем составе метан. Очищенным, он используется для выработки электроэнергии, обогрева помещений и других хозяйственных нужд. Существуют небольшие предприятия, полностью обеспечивающие свои энергетические потребности.
Прочие варианты
Существуют и другие виды альтернативной энергетики:
- Мускульная энергетика;
- Криоэнергетика;
- Гравитационная энергетика;
- Вулканическая энергетика.
Но у этих способов тоже есть свои недостатки: так, последний АИЭ локален.
Примечания
- Источники энергии // Научно-технический энциклопедический словарь. Научно-технический энциклопедический словарь
- Екатерина Зубкова. Дорогой коллектор для бесплатной энергии. Energyland.info (19 июля 2012)
- Фотоэлемент // Большой Энциклопедический словарь. 2000
- Краснок А. Е., Максимов И. С., Денисюк А. И., Белов П. А., Мирошниченко А. Е., Симовский К. Р., Кившарь Ю. С. Оптические наноантенны // Успехи физических наук. — 2013. — Т. 183, № 6. — С. 561—589
- ГОСТ Р 51238-98 Нетрадиционная энергетика. Гидроэнергетика малая. Термины и определения
- ГОСТ Р от 25 декабря 1998 года № 51238-98
- Биотопливо // Большая российская энциклопедия. Электронная версия. — М., 2016
