Раздел 2. Альтернативные источники получения электрической энергии. Альтернативные источники получения энергии

Раздел 2. Альтернативные источники получения электрической энергии

Тема 2.1. Нетрадиционные способы получения электрической энергии

2.1.1. Электростанции, использующие нетрадиционные виды энергии

Использование любого вида энергии и производство электроэнергии сопровождается образованием многих загрязнителей воды и воздуха: выброс из дымовых труб, сброс тёплой воды в естественные водоисточники, ядерные отходы и т.д. Человек оказывает большое влияние на окружающую его среду. Традиционное производство электрической и тепловой энергии, дающее огромное количество вредных выбросов в атмосферу, ―один из многих видов деятельности человека.

Нетрадиционное получение электроэнергии получается более мягким в смысле воздействия на окружающую среду, чем сжигание ископаемого органического топлива. За последнее время интерес к нетрадиционным источникам энергии стал возрастать более интенсивнее. Так запасы ископаемого топлива понемногу исчерпывают себя. К 2050 году запасы угля, нефти и газа сократятся втрое по сравнению с 1980 годом, а природные виды энергии неисчерпаемы. Повышение цен на нефть, газ послужило главной причиной того, что человечество вновь обратило внимание на водную, ветровую, солнечную и другие виды энергии. Все эти виды энергии относятся к возобновляемым.

Солнечная энергия ― это самый значительный из всех нетрадиционных энергоресурсов. Она является источником ряда других неисчерпаемых источников энергии: ветровой, энергии приливных волн и волн морей и океанов, энергии разности температур слоёв воды в океанах, тепла геотермальных вод и т.д.

Солнечная энергия ― это кинетическая энергия излучения света и тепла, образующаяся в результате реакций в недрах Солнца. Энергия солнечных лучей у поверхности Земли изменяется в зависимости от местоположения данного района, времени суток и состояния атмосферы. Ежегодное количество солнечной энергии у поверхности земли превышает в 25 раз все разведанные запасы угля и в 3÷10 тысяч раз больше ежегодно расходуемой энергии человечеством.

Солнечную энергию можно использовать для производства электроэнергии различными способами: преобразованием её в тепловую энергию и затем в электрическую по обычной схеме ТЭС, непосредственным её преобразованием в электрическую энергию с помощью солнечных батарей. Солнечные электростанции устанавливаются в районах, где интенсивность солнечной радиации достаточно высока и стабильна. Например, в Средней Азии, Крыму, Забайкалье. В этих районах время солнечного освещения составляет 2000÷3000 часов в год.

Впервые солнечная электростанция (СЭС-5) была построена и введена в эксплуатацию на Крымском побережье Азовского моря мощностью 5 МВт. Идею создания солнечной электростанции (СЭС) выдвинул впервые российский инженер Н. В. Линицкий, который предложил использовать схему СЭС с центральным башенным приёмником (солнечной башней). Такое решение характерно для большинства работающих и строящихся СЭС. Крымская СЭС-5 предназначена главным образом для проведения экспериментов, направленных на отработку и усовершенствование систем и режимов эксплуатации крупных СЭС башенного типа. Вместе с тем, СЭС-5 вырабатывает электроэнергию и выдаёт её в Крымскую энергосистему.

В чём же заключается башенный принцип СЭС? Вокруг центрального приёмника, который называется солнечной башней, предусматривается большое поле огромных зеркал (гелиостатов), вращающихся вслед за солнцем и отражающих солнечные лучи на вершину солнечной башни. Являясь отличными рефлекторами, они отражают почти 90% падающего солнечного излучения. Благодаря вогнутой форме зеркала концентрируют пучок света в направлении парогенератора, установленного на вершине солнечной башни. При помощи двух электродвигателей гелиостаты поворачиваются по азимуту и высоте. Ночью, а также в несолнечные часы или при большой скорости ветра гелиостаты устанавливают неподвижно зеркальной поверхностью вниз, к земле, чтобы на них не оседала пыль. Солнечные лучи нагревают поверхность барабанного парогенератора с естественной циркуляцией. Получаемый пар используется для выработки электроэнергии в турбоагрегате. Например, на СЭС-5 в Крыму стоит реконструированная турбина типа ПТ-12-35/10М. Высота башни составляет 70 м, площадь поверхности нагрева парогенератора 154 м2. Расход электроэнергии на собственные нужды СЭС-5 достаточно велик и составляет 15%. КПД по энергии отражённого от зеркал теплового потока равен около 15%, а термический КПД электростанции составляет 32%. Основной недостаток солнечных электростанций с солнечной башней ― это перебои их работы в ночное время, при непогоде и широкого распространения они не получили.

Другой принцип солнечных электростанций ― это применение солнечных прудов. Это более дешёвый способ улавливания солнечной энергии. Искусственный водоём частично заполняется рассолом (очень солёной водой), поверх которого находится пресная вода. Плотность рассола гораздо выше, поэтому он остаётся на дне и с верхним слоем почти не смешивается. Солнечные лучи без помех проходят через пресную воду, но поглощаются рассолом, превращаясь при этом в тепло. Верхний слой действует как изоляция, не позволяя нижнему остывать. Другими словами, в солнечных прудах используется тот же принцип, что и парниках, только земля и стекло заменены соответственно рассолом и пресной водой. Горячий раствор соли может циркулировать по трубам, отапливая помещения, или использоваться для выработки электроэнергии. Горячим раствором нагревают жидкости с низкой точкой кипения, которые, испаряясь, приводят в движение турбогенераторы низкого давления. Так как солнечный пруд представляет собой высокоэффективный теплоаккумулятор, то с его помощью можно получать энергию непрерывно.

К недостаткам всех перечисленных установок преобразования солнечной энергии относится то, что для них нужны большие площади, причём относительно недалеко от потребителя (в пределах 80 км).Иначе потери при передачи электроэнергии на более дальние расстояния будут недопустимо высоки.

К преимуществам можно отнести следующее:

1. при замене солнечной энергии ископаемого топлива уменьшается загрязнение воздуха и воды.

2. Замена ископаемого топлива означает сокращение добычи нефти.

3. Заменяя атомное топливо, снижается угроза распространения атомного оружия и засорения окружающей среды атомными отходами.

Другим методом производства электрической энергии на базе высоко- или среднетемпературных геотермальных вод является использование процесса с применением двухконтурного цикла. В этом процессе вода, полученная из бассейна, используется для нагрева теплоносителя второго контура, имеющего низкую температуру кипения. Пар, образовавшийся в результате кипения этой жидкости, используется для привода турбины. Отработавший пар конденсируется и вновь пропускается через теплообменник, создавая тем самым замкнутый цикл. Такие установки, которые используют фреон в качестве теплоносителя второго контура, в настоящее время разработаны для промышленного освоения в диапазоне температур в пределах 100÷1500С и при единичной электрической мощности 10÷100 КВт. Такие установки могут быть использованы для производства электроэнергии в отдалённых районах.

Теперь рассмотрим горячие системы вулканического происхождения. К этому типу геотермальных ресурсов относится магма. Получение геотермальной энергии непосредственно из магмы пока технически неосуществимо. Технология, необходимая для использования энергии магмы, только начинает разрабатываться.

Предварительные технические разработки этого метода предусматривают устройство замкнутого контура с циркулирующей по нему жидкостью, проходящей через магму.

Рис. 49.

Сначала пробуривают скважину, достигающую области залегания магмы, а затем через неё в породу под большим давлением закачивают холодную воду, что приводит к образованию в ней трещин. После этого через образованную таким образом зону породы с трещинами пробуривают вторую скважину. Геотермальные системы этого типа могут существовать в тех районах, где в зоне с высокими значениями теплового потока располагаются глубокозалегающий осадочный бассейн. Это ― парижский, Венгерский бассейны. В этих зонах температура воды, поступающая из скважин, может достигать 100÷1500С. Такие станции будут работать лет через 12÷15.

Самыми большими резервуарами накопленной энергии являются огромные пространства беспрерывно перемещающихся водных потоков ― это океаны, покрывающих около 71% всей земной поверхности. Известно, что запасы энергии в мировом океане колоссальны. Так тепловая (внутренняя), соответствующая перегреву поверхностных вод океана по сравнению с донными на 200С, имеет величину порядка 1023 КДж. Кинетическая энергия океанских течений, приливов и отливов оценивается величиной 1016 КДж. Но пока что люди умеют использовать лишь ничтожные доли этой энергии. Да и то ценой больших капиталовложений и долгосрочной окупаемостью. Однако происходящее весьма быстрое истощение запасов ископаемых топлив, особенно нефти и газа, использование которых к тому же связано с существенным загрязнением окружающей среды, включая сюда также и тепловое «загрязнение» от ТЭС и АЭС, и грозящее различными катаклизмами, в том числе и климатическими последствиями повышения уровня атмосферной углекислоты.

Наиболее очевидным способом использования океанской энергии представляется постройка приливных электростанций (ПЭС).

Солнце нагревает воздух и вызывает ветры, волнующие поверхность океана. Оно же нагревает воду, накапливающую тепловую энергию. Солнечное и лунное притяжение вызывает приливы и отливы, периодически перемещающие огромные массы воды.

Могущественный древний король Норвегии, Дании и Англии Канют готовился к торжественному и совершенно необходимому ритуалу ― ему предстояло остановить океанские воды, накатывающие на берег. Он облачался в королевские одежды, брал в руки скипетр, садился на трон, который устанавливали на носилки, и приказывал своим подданным нести его на берег. Там он дожидался, пока прилив достигал высшей точки. Только тогда поднимал он свой скипетр и грозно повелевал океанским волнам остановиться и ступать назад. Волны послушно отступали. Неизвестно, верил ли он в свою власть над водами или просто использовал наблюдения за строгой периодичностью приливов и отливов, но для него и его придворных ― людей, живших более 1000 лет назад, происхождение приливов и отливов, видимо, было совершенно загадочным.

Многие века задумывались люди над тем, что заставляет могучие воды океана с точностью хронометра дважды в сутки подниматься и опускаться. В средние века некоторые были убеждены, что приливы происходят из-за того, что ангел небесный опускает ногу в воды океана. Только теория всемирного тяготения, предложенная Ньютоном, смогла правильно истолковать загадочное явление.

Именно притяжение Солнца и Луны создаёт гигантскую приливную волну. Энергия, которую несёт с собой эта волна, колоссальна. Приливная волна Индийского океана катится на 250 километров против течения реки Ганг, а приливная волна Атлантического океана распространяется по могучей Амазонке на 900 километров. В некоторых местах высота её достигает 18÷20 метров.

Трение приливной волны о дно берега затормаживает даже вращение Земли. Разумеется, за время жизни одного поколения это торможение совершенно неощутимо, но за миллионы лет счёт времени пойдёт уже не за секунды. За последние 400 миллионов лет длина земных суток из-за этого торможения увеличилась на целых два часа: с 22 до 24 часов. Именно по торможению вращения Земли удалось подсчитать общий энергетический потенциал прилива. Это 1,7 млрд. кВт, из которых примерно одна треть приходится на долю морского прилива у берегов. Пренебрегать таким источником энергии человек просто не имеет право.

По-настоящему задумались инженеры об использовании силы прилива в ХХ веке, когда появились не только способы превращать приливную энергию в механическую, но и были освоены способы превращения механической энергии в электрическую.

В 1935 году американцы предприняли попытку построить мощную приливную электростанцию в заливе Пассамакводди. В проекте предусматривалось компенсировать основной недостаток приливной энергии ― её цикличность. Ведь прилив будет вращать турбину в одном направлении, а отлив – в другом, а между циклами неизбежна пауза, когда турбина вообще остановится. Эта задача решалась созданием огромного бассейна, в который вода должна была закачиваться во время самого высокого прилива, а затем постепенно использоваться для вращения турбин во время паузы.

Рис. 50 Схема образования приливной волны.

Уже вскоре стало ясно, что строительство электростанции обойдётся баснословно дорого ― почти вчетверо дороже, чем строительство тепловой электростанции. Через полгода после начала строительство было прекращено.

Исследования российских учёных показали, что не цикличность приливов привела к неудаче строительства приливной электростанции. Ничего не поделаешь с тем, что энергия приливов неравномерна. Нужно только правильно поставить задачу и не требовать непрерывной работы приливной электростанции с одной и той же мощностью.

Наши учёные предложили использовать приливную энергию для того, чтобы компенсировать неизбежные перепады в энергопотреблении, весьма значительные в зависимости от времени суток. Если создать связку речной ГЭС с приливной, то в паре они смогут обеспечить равномерное производство энергии. Когда прилив высок, ГЭС сможет уменьшить производство энергии, а сэкономленная в водохранилище вода будет использована в период слабых приливов. А в то время, когда наступит пауза между приливом и отливом, нагрузку возьмёт на себя ГЭС.

С 1967 г. в устье реки Ранс во Франции на приливах высотой до 13 м работает ПЭС мощностью 240 МВт. При строительстве электростанции «Ранс», которая возводилась прямо на месте её будущей работы, почти четвёртая часть средств ушла на устройство перемычки и осушение котлована для машинного зала.

Российский инженер Бернштейн разработал удобный способ постройки блоков ПЭС, буксируемых на плаву в нужные места, и рассчитал процедуру включения ПЭС в энергосети в часы их максимальной нагрузки потребителям. По его идее была построена ПЭС в 1968 г. в Кислой губе недалеко от г. Мурманска.

Летом 1968 года от мыса Притыка вблизи Мурманска отошёл необычный караван. Могучие буксиры тащили за собой понтоны, а на них располагалось здание приливной электростанции. Караван благополучно прошёл почти сто километров по Кольскому заливу и доставил свой груз в губу Кислую, где здание со смонтированными в нём гидроагрегатом и технологическим оборудованием поставили на заранее подготовленное основание.

Этот наплавной метод строительства приливных электростанций во всём мире известен под названием «советский». Преимущества его огромны. Во-первых, строительство электростанций ведётся не в суровых условиях морского побережья, а во вполне благоприятной заводской обстановке где-нибудь в приморском промышленном центре. Готовые блоки по морю переправляются к месту своей будущей работе. Во-вторых, отпадает необходимость в устройстве перемычек, которыми при строительстве от моря отсекается залив, предназначенный выполнять роль бассейна будущей приливной электростанции.

Когда появились первые проекты приливных электростанций, многие специалисты утверждали, что их сооружение является просто дорогостоящим капризом. Но работы инженеров и специалистов многих стран, опыт эксплуатации первых электростанций наглядно показали, что приливная энергетика ― это вполне реальное дело. По некоторым оптимистическим оценкам специалистов, электростанции, использующие энергию приливов, уже скоро смогут дать человечеству заметную часть необходимой энергии.

Российский метод строительства приливных электростанций наплавленным способом привёл к тому, что стоимость одного киловатта мощности даже у экспериментальной Кислогубской приливной электростанции (ПЭС) лишь ненамного превысила стоимость киловатта, полученного привычными способами.

В настоящее время в России разрабатываются проекты гигантских приливных электростанций.

Уже много лет размышляют специалисты над проблемой использования энергии волн, рождённых ветром и морем. Особенно интенсивно такие исследования ведутся в островных

Рис. 51 Буксировка здания приливной электростанции.

странах: в Великобритании и Японии. Число энтузиастов было столь велико, что только в Великобритании к 1980 году было запатентовано около 340 устройств, перерабатывающих энергию волн. Однако из-за огромных недостатков ни одно из этих устройств не получило практического воплощения.

К настоящему времени осталось всего несколько конструкций, усовершенствованием которых занимаются учёные и инженеры.

Одна из таких конструкций, получившая название «нырок», разработана профессором физики Эдинбургского университета Стефаном Солтером. Первая из построенных им моделей напоминала продолговатую каплю, покачивающуюся в воде, словно ныряющая утка, чем и объясняется название устройства. «Нырок» поднимается и опускается вместе с волнами, при этом он приводит в действие насос. Насос качает воду, которая вращает турбину, и генератор производит ток.

В готовом виде волновая электростанция будет состоять из многочисленных стальных и цементных ячеек, каждая размером с дом. В открытом море волны приведут в действие гигантские гидравлические насосы, вода под давлением поступит в электрогенератор, который будет вырабатывать электроэнергию, передаваемую на берег по подводному кабелю.

П

Рис. 52 «Нырок» Солтера.

о расчётам авторов данного проекта, с одного метра цепи, состоящей из таких поплавков, можно будет получать от 30 до 50 кВт электроэнергии. Цепь длиной в 480 километров выработает столько энергии, сколько производят её в настоящее время все электростанции Великобритании.

В восьмидесятых годах прошлого века приступили к испытаниям ещё одной конструкции, предназначенной для использования энергии морских волн. Это устройство представляет собой плот, состоящий из трех шарнирно соединенных между собой понтонов. Понтоны, повторяя движения волнующейся водной поверхности, приводят в движение гидравлические устройства, которые, в свою очередь, соединены через гидросистему с генератором. По оценкам авторов проекта, одиночный плот размером 50 на 100 метров способен произвести 2000 кВт электроэнергии. Предполагается создать цепь таких плотов в бурном море вблизи берегов Шотландии. Цепь длиной 25 километров, по предположениям ученых, сможет развить мощность до 500 тысяч кВт. Это близко к мощности Днепрогэса.

Первыми создателями действующих устройств, преобразующих энергию волн в электрическую, были японские инженеры. Они создали портовые бакены, или буи, которые светили, используя электричество, рожденное энергией волн. Волновая энергия преобразовывалась в электрическую либо посредством длинных вертикальных стержней, приводимых в движение волнами, либо посредством механизмов маятникового типа, раскачиваемых волнами. Сейчас сотни таких бакенов, установленных в разных местах океана, указывают путь кораблям светом, рожденным волновой энергией. Разрабатываются в Японии и проекты крупномасштабных волновых электростанций. В основу их положен принцип использования воздуха, который сжимается подвижными частями электростанции под действием волн, а потом приводит в движение воздушную турбину, вращающую электрогенератор.

Заманчивой кажется и идея использования энергии морского прибоя, особенно сильного в Северной Атлантике. Некоторая часть этой огромной энергии должна вскоре начать использоваться у берегов Норвегии. Прибойная электростанция, по замыслу норвежских инженеров,— это устойчивое бетонное сооружение с открытой в сторону моря камерой, в которую попадают волны прибоя. Под водой у камеры имеется широкое отверстие, выходящее в вертикальную бетонную шахту, в верхней части которой установлена воздушная турбина.

Накатывающаяся вода заполняет камеру, уровень воды в шахте повышается, а когда вода спадает — понижается. Поверхность воды в шахте становится своеобразным поршнем, который движется и прогоняет воздух через турбину. Хотя поток воздуха все время меняет направление, конструкция турбины такова, что направление ее вращения от направления потока воздуха не зависит. Как обычно, турбина вращает электрогенератор. Задача решена — механическая энергия прибоя превратилась в удобную для использования электрическую.

Мощность экспериментального блока — 400 кВт. Если его эксплуатация окажется успешной, ничего не препятствует постройке целой цепи таких блоков, которые смогут производить большие количества энергии.

Все подобного рода экспериментальные установки пока еще очень несовершенны. Неясно, можно ли вообще создать мощную волновую электростанцию? Как она будет себя вести при шторме? Может быть, генераторы не выдержат сильных волн? Абсолютно неясно, существуют ли материалы, способные долгое время выдерживать воздействие морской воды, не подвергаясь коррозии,— ведь необходимость в частой замене проржавевших узлов может оказаться экономически невыгодной. В общем, вопросов пока больше, чем ответов. Остается лишь надеяться, что усилия ученых принесут плоды и огромная энергия морских волн перестанет расходоваться впустую, не внося своего вклада в мировой энергетический баланс.

Рис. 53 Электростанция, использующая энергию воды и ветра.

Есть еще один источник энергии, заключенной в океане, который будоражит воображение изобретателей. Это — энергия морских течений, могучих рек в океане, несущих невообразимые массы воды. Крупнейшие из них — Гольфстрим и Куросио — несут, соответственно, 83 и 55 млн. м3 воды в секунду. С точки зрения энергетики, это означает примерно 3 млрд. неиспользованных кВт! Трудно пройти мимо столь обильного и постоянного источника энергии. Проекты использования энергии морских течений на благо людей не заставили себя ждать.

Существование океанских течений отметил еще Христофор Колумб. В своем плавании к берегам Южной Америки он попал в полосу быстрого западного течения. Тогда великий путешественник сделал в своем дневнике примечательную запись: «Я считаю доказанным, что воды морей, как и небеса, движутся с востока на запад». Но еще много веков причины возникновения устойчивых течений в океане оставались невыясненными. Только в 1835 году Гаспар Густав де Кориолис, знаменитый французский математик и механик, опубликовал работу, в которой вывел уравнения, описывающие влияние вращения Земли на возникновение воздушных и водных течений, и обнаружил существование неизвестных ранее сил, названных кориолисовыми. В честь Кориолиса получил имя разрабатываемый в США проект использования энергии американской части Гольфстрима — Флоридского течения.

Это течение несет в пятьдесят раз больше воды, чем все реки мира. Да и скорость его довольно приличная — свыше 8 километров в час. Ученые подсчитали: если удастся извлечь хотя бы 4% заключенной в течении энергии, мощность станции могла бы составить один-два миллиона киловатт.

Рис. 54 Установка турбины по проекту «Кариолис».

По проекту «Кориолис» у побережья Флориды должны быть установлены десятки гигантских труб, размером с городской квартал с заключенными в них водяными турбинами. Заякоренные на небольшой глубине, они смогут так же непрерывно, как постоянно само течение, вырабатывать электроэнергию, которой, по расчетам авторов проекта, должно хватить для удовлетворения всех нужд штата. Экологически этот способ получения энергии совершенно чист, окружающая среда не загрязняется. Высказывались опасения, что из-за работы турбин в океане могут возникать огромные волны, но исследования показали, что волны не превысят обычных. Конечно, трудности осуществления проекта и технические, и экономические — огромны. Изобретатели, однако, не теряют оптимизма.

Возможно, в недалеком будущем пройдут первые эксперименты на небольших моделях агрегатов. «Мини-Кориолисы» предполагается установить у берегов Австралии, в Торресовом проливе, где скорость морского течения составляет 15 километров в час. Подводные турбины диаметром около шести метров и мощностью 400 кВт послужат хорошей моделью, на которой изобретатели смогут отработать основные узлы будущих турбин-гигантов.

Не только механической энергией — энергией приливов, морских течений и волн — богат океан. Это — самый большой на Земле аккумулятор тепловой энергии. На поверхности океана в тропиках вода нагрета до 20—25°С. В глубине она гораздо холоднее. А если есть разность температур, значит, есть и возможность получения энергии. Поэтому в последние годы появились проекты извлечения из океана и этой энергии.

Собственно, никаких новых научных проблем использование тепла океана не ставит. Более ста лет назад французский физик д'Арсонваль предложил использовать имеющуюся в океане разность температур для получения энергии. Принцип действия морской тепловой электростанции прост: теплая океанская вода направляется в теплообменник, в котором испаряется какая-либо низкокипящая жидкость (д'Арсонваль предложил использовать в качестве такой жидкости аммиак, температура кипения которого всего 33,3°С). Пары аммиака вращают турбину, вырабатывающую электроэнергию, а потом поступают в другой теплообменник, в который подается холодная вода с тысячеметровой глубины, где ее температура все­го 5°С. Пары аммиака конденсируются, аммиак вновь поступает в первый теплообменник. Цикл повторяется.

Казалось бы, все довольно просто, но технические трудности в осуществлении такого проекта оказались немалыми. Совсем не просто изготовить теплообменник для столь небольшой разницы температур, нелегко поднять воду с большой глубины, сложно передать энергию на берег.

Тем не менее еще в 1929 году соотечественник д'Арсонваля Жорж Клод совершил первую попытку извлечь тепловую энергию океана и преобразовать ее в электрическую. Чтобы не задумываться над проблемой передачи энергии на сушу, Клод построил свою электростанцию на берегу залива Матансас на Кубе. Это была станция, работающая в так называемом открытом цикле: нагретая морская вода использовалась для приведения в действие паровой установки, а затем сбрасывалась обратно в океан. Открытый цикл очень усложнял установку — ведь чтобы превратить воду в пар при низкой температуре, нужно создать вакуум (при нормальном давлении, как известно, вода кипит примерно при 100° С, и температура кипения снижается только с падением давления). Изобретателю удалось преодолеть затруднения, и первая электростанция, использующая тепловую энергию океана, вскоре дала ток. Мощность ее составила 22 кВт, но чтобы их получить, приходилось тратить 80 кВт на работу вакуум-насоса и насосов, подающих холодную воду по трубе длиной два с половиной километра. Но цель изобретателя была достигнута: энергию получить удалось! Дальнейшему совершенствованию установки помешала авария — во время шторма была повреждена и унесена в море труба для подачи холодной воды. Эксперимент пришлось прекратить. Впоследствии Клод сделал еще несколько попыток построить энергетические установки, использующие теплую воду тропических морей. Все они завершились неудачей. Только в наши дни, используя достижения науки и техники, возобновились попытки использовать тепловую энергию океана. Специалисты разных стран объединились для разработки и выполнения обширной программы исследований, получившей название «ОТЕК».

Рис.55.

С августа по ноябрь 1979 года вблизи Гавайских островов производилась пробная эксплуатация установки «Мини-ОТЕК» мощностью 50 кВт. В ней в качестве теплоносителя использовался жидкий пропан, а в качестве привода генератора — турбина высокого давления. Эти усовершенствования дали возможность существенно превзойти результат Жоржа Клода. Испытания малютки прошли вполне удовлетворительно, и новая станция, «ОТЕК-1», мощностью уже тысячу киловатт готовится к спуску на воду. Испытания этой станции должны продолжаться три года. Исследователи хотят выяснить, не будут ли портиться теплообменники, которые невозможно предохранить от попадания водорослей и микроскопических обитателей океана ― бактерий.

Огромные запасы энергии также скрыты в текущей воде рек. Люди научились использовать энергию рек раньше всего. Появились гидроэлектростанции сначала небольшой мощности, а затем и значительной. Производство электроэнергии на ГЭС происходит следующим образом: вода из водохранилища поступает вниз через длинный прямой канал, называемый напорным трубопроводом, и направляется горизонтально вращающиеся лопасти турбины.

Вертикальный вал турбины соединён с блоком генератора. КПД ГЭС обычно составляет 60÷70%, то есть 60÷70% энергии падающей воды преобразуется в электрическую энергию. В поисках альтернативных источников энергии во многих странах немалое внимание уделяют ветроэнергетике. Для того чтобы строительство ветроэлектростанции оказалось экономически оправданным, необходимо, чтобы среднегодовая скорость ветра в данном районе составляла не менее 6 метров в секунду. В нашей стране ветряные электростанции можно строить на побережьях Чёрного, Балтийского и Каспийского морей, в Нижнем Поволжье, на юге Западной Сибири и т.д. Но самый большой ветропотенциал имеют побережья Северного Ледовитого и Тихого океанов, в том числе полуостров Ямал, Таймыр, Камчатка, Чукотка и близлежащие острова.

Рис. 56 Различные типы ветроагрегатов

Новейшие исследования направлены преимущественно на получение электрической энергии из энергии ветра. Сооружаются ветроэлектрические станции преимущественно постоянного тока, который затем можно преобразовать в переменный ток. При использовании ветра возникает серьёзная проблема: избыток энергии в ветреную погоду и недостаток её в период безветрия. Самый простой способ состоит в том, что ветряное колесо может двигать насос, который накачивает воду в расположенный выше резервуар, а потом вода, стекая из него, приводит в действие водяную турбину и генератор постоянного или переменного тока.

Рис.56 Разные типы современных ветроагрегатов.

studfiles.net

Альтернативные источники энергии

Введение.

Производство энергии, являющееся необходимым средством для существования и развития человечества, оказывает воздействие на природу и окружающую человека среду. С одной стороны в быт и производственную деятельность человека настолько твердо вошла тепло- и электроэнергия, что человек даже и не мыслит своего существования без нее и потребляет само собой разумеющиеся неисчерпаемые ресурсы. С другой стороны, человек все больше и больше свое внимание заостряет на экономическом аспекте энергетики и требует экологически чистых энергетических производств. Это говорит о необходимости решения комплекса вопросов, среди которых перераспределение средств на покрытие нужд человечества, практическое использование в народном хозяйстве достижений, поиск и разработка новых альтернативных технологий для выработки тепла и электроэнергии и т.д.

Во второй половине ХХ столетия перед человечеством восстала глобальная проблема – это загрязнение окружающей среды продуктами сгорания органического топлива. Даже если рассматривать отдельно каждую отрасль этой проблемы, то картина будет складываться ужасная. К примеру, вот данные статистики по выбросам в окружающую среду вредных веществ автомобилями: с выхлопными газами автомобилей в атмосферу попало 14,7 миллиона тонн оксида углерода, 3,4 миллиона тонн углеводородов, около одного миллиона тонн оксидов азота, более 5,5 тысячи тонн высокотоксичных соединений свинца. И это данные на далекий 1993 год и если учесть, что каждый год с конвейеров автомобильных заводов сходит свыше 40 миллионов машин, и темпы производства растут, то можно сказать, что уже через десять лет все крупные города мира увязнут в смоге. К этому еще необходимо добавить продукты сгорания топлива на тепловых электростанциях, затопление огромных территорий гидроэлектростанциями и постоянная опасность в районах АЭС. Но у этой проблемы есть и вторая сторона медали: все ныне используемые источники энергии являются исчерпаемыми ресурсами. То есть через столетие при таких темпах потребления угля, нефти и газа население Земли увязнет в энергетическом кризисе.

Потому ныне перед всеми учеными мира стоит проблема нахождения и разработки новых альтернативных источников энергии. В данной работе будут рассмотрены проблемы нахождения новых видов топлива, которые можно было бы назвать безотходными и неисчерпаемыми.

1. Проблемы энергетики.

Современный период раз­вития человечества иногда характеризуют через: энерге­тику, экономику, экологию. Энергетика в этом ряду занимает осо­бое место. Она является определяющей и для экономики, и для экологии. От нее в решающей мере зависит экономический потен­циал государств и благосостояние людей. Она же оказывает наи­более сильное воздействие на окружающую среду, экосистемы и биосферу в целом. Самые острые экологические проблемы (изме­нение климата, кислотные осадки, всеобщее загрязнение среды и другие) прямо или косвенно связаны с производством, либо с ис­пользованием энергии. Энергетике принадлежит первенство не только в химическом, но и в других видах загрязнения: тепловом, аэрозольном, электромагнитном, радиоактивном. Поэтому не будет преувеличением сказать, что от решения энергетических проблем зависит возможность решения основных экологических проблем. Энергетика - это та отрасль производства, которая развивается невиданно быстрыми темпами. Если численность населения в ус­ловиях современного демографического взрыва удваивается за 40-50 лет, то в производстве и потреблении энергии это происходит через каждые 12-15 лет. При таком соотношении темпов роста населения и энергетики, энерговооруженность лавинообразно уве­личивается не только в суммарном выражении, но и в расчете на душу населения.

Нет основания ожидать, что темпы производства и потребления энергии в ближайшей перспективе существенно изменятся (неко­торое замедление их в промышленно развитых странах компенси­руется ростом энерговооруженности стран третьего мира), поэто­му важно получить ответы на следующие вопросы:

- какое влияние на биосферу и отдельные ее элементы оказыва­ют основные виды современной (тепловой, водной, атомной) энер­гетики и как будет изменяться соотношение этих видов в энергети­ческом балансе в ближайшей и отдаленной перспективе;

- можно ли уменьшить отрицательное воздействие на среду со­временных (традиционных) методов получения и использования энергии;

- каковы возможности производства энергии за счет альтерна­тивных (нетрадиционных) ресурсов, таких как энергия солнца, вет­ра, термальных вод и других источников, которые относятся к не­исчерпаемым и экологически чистым.

В настоящее время энергетические потребности обеспечиваются в основном за счет трех видов энергоресурсов: органического топ­лива, воды и атомного ядра. Энергия воды и атомная энергия ис­пользуются человеком после превращения ее в электрическую энер­гию. В то же время значительное количество энергии, заключенной в органическом топливе, используется в виде тепловой, и только часть ее превращается в электрическую. Однако и в том и в дру­гом случае высвобождение энергии из органического топлива свя­зано с его сжиганием, а, следовательно, и с поступлением продук­тов горения в окружающую среду. Познакомимся с основными экологическими последстви­ями современных способов получения и использования энергии.

1.1 Атомная энергетика.

Энергия - это основа основ. Все блага цивилизации, все материальные сферы деятельности человека - от стирки белья до исследования Луны и Марса - требуют расхода энергии. И чем дальше, тем больше.

На сегодняшний день энергия атома широко используется во многих отраслях экономики. Строятся мощные подводные лодки и надводные корабли с ядерными энергетическими установками. С помощью мирного атома осуществляется поиск полезных ископаемых. Массовое применение в биологии, сельском хозяйстве, медицине, в освоении космоса нашли радиоактивные изотопы.

Значение атомных электростанций в энергобалансе любой страны трудно переоценить. Гидроэнергетика требует создания крупных водохранилищ, под которые затапливаются большие площади плодородных земель. Вода в них застаивается и теряет свое качество, что, в свою очередь, обостряет проблемы водоснабжения, рыбного хозяйства и индустрии досуга.

Теплоэнергетические станции в наибольшей степени способствуют разрушению биосферы и природной среды Земли. Они уже израсходовали десятки тонн органического топлива (угля). Для его добычи в сельском хозяйстве и других сферах экономики изымаются огромные земельные площади. В местах открытой добычи угля образуются «лунные ландшафты», а повышенное содержание золы в топливе является основной причиной выброса в воздух десятков миллионов тонн SO2 . Тепловые энергетические установки во всем мире выбрасывают в атмосферу за год до 250 млн. тонн золы и около 60 млн. тонн сернистого ангидрида.

Атомные электростанции (АЭС) - это третий «кит» в системе современной мировой энергетики. Техническая обеспеченность АЭС, бесспорно, являются крупнейшим достижением научно-технического прогресса (НТП). В случае их безаварийной работы не производится практически никакого загрязнения окружающей среды, кроме теплового. Правда, в результате работы АЭС (и предприятий атомного топливного цикла) образуются радиоактивные отходы, представляющие потенциальную опасность для всего живого. Обнадеживает тот факт, что объем радиоактивных отходов довольно мал, они весьма компактны, и их можно хранить в таких условиях, которые гарантируют отсутствие утечки. АЭС много экономичнее обычных тепловых электростанций, а, самое главное, при их правильной эксплуатации – это чистые источники энергии.

В 1990 году атомными электростанциями мира производилось 16% всей электроэнергии. Такие электростанции работали в 31 стране и строились еще в 6 странах. Ядерный сектор энергетики наиболее значителен во Франции, Бельгии, Финляндии, Швеции, Болгарии и Швейцарии, т.е. в тех промышленно развитых странах, где недостаточно природных энергоресурсов. Эти страны производят от четверти до половины своей электроэнергии на АЭС. США производят на АЭС только восьмую часть своей электpоэнеpгии, но это составляет около одной пятой ее мирового производства.

Вместе с тем, развивая ядерную энергетику в интересах экономики, нельзя забывать и о безопасности и здоровье людей, так как ошибки могут привести к катастрофическим последствиям. Всего с момента начала эксплуатации атомных станций в 14 странах мира произошло более 150 инцидентов и аварий различной степени сложности. Наиболее характерные из них: в 1957 г. – в Уиндскейле (Англия), в 1959 г. – в Санта-Сюзанне (США), в 1961 г. – в Айдахо-Фолсе (США), в 1979 г. – на АЭС Три-Майл-Айленд (США), в 1986 г. – на Чернобыльской АЭС (бывший СССР, сейчас Украина) [5; стр. 15].

Атомная энергетика по-прежнему остается предметом острых дебатов. Сторонники и противники атомной энергетики резко расходятся в оценках ее безопасности, надежности и экономической эффективности. Кроме того, широко pаспpостpанено мнение о возможной утечке ядерного топлива из сферы выработки электpоэнеpгии и его использовании для создания ядерного оружия.

1.3 Нефть и уголь.

Доказанные запасы нефти в мире оцениваются в 140 млрд. тонн, а ежегодная добыча составляет около 3,5 млрд. тонн. Однако вряд ли стоит предрекать наступление через 40 лет глобального кризиса в связи с исчерпанием нефти в недрах Земли, ведь экономическая статистика оперирует цифрами доказанных запасов, то есть запасов, которые полностью разведаны, описаны и исчислены. А это далеко не все запасы планеты. Даже в пределах многих разведанных месторождений сохраняются неучтённые или не вполне учтённые нефтеносные секторы, а сколько месторождений ещё ждёт своих открывателей.

За последние два десятилетия человечество вычерпало из недр более 60 млрд. тонн нефти. Вы думаете, доказанные запасы при этом сократились на такую же величину? Ничуть не бывало. Ситуация парадоксальна: чем больше добываем, тем больше остаётся. Между тем этот геологический парадокс вовсе не кажется парадоксом экономическим. Ведь чем выше спрос на нефть, чем больше её добывают, тем большие капиталы вливаются в отрасль, тем активнее идёт разведка на нефть, тем больше людей, техники, мозгов вовлекается в разведку и тем быстрее открываются и описываются новые месторождения. Кроме того, совершенствование техники добычи нефти позволяет включать в состав запасов ту нефть, наличие (и количество) которой было ранее известно, но достать которую было нельзя при техническом уровне прошлых лет. Конечно, это не означает, что запасы нефти безграничны, но очевидно, что у человечества есть ещё не одно сорокалетие, чтобы совершенствовать энергосберегательные технологии и вводить в оборот альтернативные источники энергии.

mirznanii.com

Альтернативные источники энергии

Альтернативные источники энергии всё чаще находят применение во всем мире. В будущем, скорее всего, электроэнергию будут получать от солнца и ветра.

Однако, данные способы получения электроэнергии не единственные. К альтернативным источникам энергии относится и энергия приливов, энергия растений, геотермальная энергия.Солнечная энергия один из самых известных и распространенных альтернативных источников энергии. Узнать подробнее о данном альтернативном источнике энергии можно из другой статьи о солнечной энергии. А пока поговорим о других возобновляемых источниках энергии.

Для сбора энергии ветра существуют ветрогенераторы, которые устанавливают как на суше, так и на воде. Ветровые турбины преобразовывают кинетическую энергию ветра в механическую энергию, которая в свою очередь используется для различных конкретных целей, например для перекачки воды. В результате ветер используется для получения электричества. Ветровые турбины распространены в США. Ветровые турбины не загрязняют воздух. Но не смотря на все преимущества, у данного альтернативного источника энергии есть недостаток. Ветер не постоянное явление и полагаться на него полностью нельзя. Кроме того, при вращении лопастей ветровой турбины издается малоприятный шум, а так же известно немало случаев, когда птицы погибали, попадая между лопастями.

Одним из самых интересных альтернативных источников энергии является энергия биомасс или энергия растений. Растущие деревья и другие растения накапливают органические соединения – углеводы. Когда растения погибают, они разлагаются и освобождают энергию. Такую энергию получают во время сжигания древесины. Подобную энергию можно получать из мусора, скошенной травы, пищевых отходов. Кстати исследования по поводу получения энергии из скошенной травы уже проводились ученым Андреасом Мершином. Ознакомиться с результатами его исследований можно в статье «Солнечные батареи из скошенной травы».

Геотермальная энергия тоже относится к альтернативным источникам энергии. Геотермальная энергия исходит изнутри Земли. Данную энергию можно использовать для обогрева зданий, производства электроэнергии. Внутри нашей планеты непрерывно производится тепло, которое поднимается к поверхности земли. Альтернативный источник энергии в виде геотермальной электроэнергии обладает рядом преимуществ. Данная энергия доступна в течение всего дня и ночи, в любой день года. Геотермальная энергия – экологически чистый и возобновляемый источник энергии. Примером может служить ГеоТЭС в Исландии.

Энергия приливов и отливов является возобновляемым альтернативным источником энергии. Энергию добывают путем строительства плотин. Однако у данного способа есть недостаток, плотины могут генерировать энергию только когда поток воды проходить сквозь плотину в течение 10 часов. К тому же строительство плотин требует больших инвестиций. В мире не так много мест, где расположены подобные плотины. В качестве примера можно привести плотину в устье реки Ранс на севере Франции.

timerobots.ru

АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

Обозреватель - Observer 2005 №6 (185)

АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

О.Лисов,

член-корреспондент МАНЭБ

        Становление и развитие человеческой цивилизации всегда было связано с развитием и совершенствованием энергетики и зависило от нее. Государство, которое обладает значительными энергоресурсами и развитой энергосетью, быстрее увеличивает промышленный, оборонный и социально-политический потенциал. Практически электротеплоэнергетика является системообразующей отраслью любой экономики, а значит и государства. От ее состояния зависят уровень и темпы социально-экономического развития любой страны.

        На протяжении нескольких веков основными энергоносителями в мире были и, вероятно, будут (уголь, торф, нефть, газ). Большую роль в общем балансе энергий играет также электроэнергия, получаемая на гидроэлектростанциях, а в последние 50 лет атомная энергетика.

        Россия занимает одно из ведущих мест в мире по добыче углеводородных источников энергии. (табл. 1). Табл. 1

        На сегодняшний день суммарная мощность отечественных электростанций превышает 215 млн. кВт. Свыше 20% ее составляют гидроэлектростанции, более 10% - атомные электростанции и почти 70% - тепловые станции, работающие на газе (63%) и на твердом топливе (28%).

        Общая протяженность всех линий электропередач (ЛЭП) превышает 2,5 млн. км. В 2002 г. электропотребление в РФ составило 878 млрд. кВт/час. В перспективе ожидается дальнейший рост потребления.

        Длительное время основой всего топливно-энергетического комплекса (ТЭК) в мире был уголь, но постепенно его доля снижается с 56% в 1950 г., до 30% в 1970 г. и до 28% в 2003 г.

        На первое место выдвинулись нефть и газ, но, по прогнозам специалистов, уголь будет оставаться еще длительное время важной составляющей мирового энергетического баланса, так как промышленные запасы его велики и исчисляются 15,0 трлн. т условного топлива (усл. т), то есть практически их хватит на 100-200 лет (по другим данным на 200-300 лет).

        Однако форма и вид его использования будут значительно модифицированы. Уголь обогатят специальными энергетическими добавками, раздробят, переведут в жидкие суспензии, которые можно будет транспортировать по трубам. Это позволит поднять его энергоемкость, значительно снизить загрязнение природной среды шлаками и химическими отходами при сжигании.

        Важным отрицательным фактором производства тепла и электроэнергии, связанных с углеводородными энергоносителями, является массовое и все увеличивающееся загрязнение биосферы (воздуха, воды, почвы) опасными химическими отходами в жидкой, твердой, газообразной и аэрозольной формах. Таким образом, всей экосистеме ежедневно наносится прямой, косвенный или потенциальный ущерб, последствия которого мы уже ощущаем сейчас.

        Так, тепловая электростанция средней мощности (ТЭС) с коэффициентом полезного действия 33-39% более половины вырабатываемой энергии возвращает в окружающую среду, поднимая ее температуру. В течение года только одна станция дает до 43 тыс. т золы, 220 тыс. т окиси и закиси серы, около 30-40 тыс. т окислов азота, двуокись углерода и других опасных для живой природы веществ.

        Загрязнение атмосферы химическими веществами - основной фактор неблагоприятного воздействия на экологию. Сюда входят сотни млн. тонн окислов азота, серы, углекислоты, твердых и жидких веществ, в том числе и в форме аэрозолей. Глобальное загрязнение атмосферы приводит к изменению климата, увеличению потока жесткого ультрафиолетового (УФ) излучения на поверхность Земли, увеличению числа кислотных дождей, усилению парникового эффекта, увеличению числа различных заболеваний среди людей и животных.

        Загрязнение почвы твердыми и жидкими отходами промышленности, строительства, городского хозяйства и сельскохозяйственного производства, а также часто необоснованное вмешательство человека в режим водоснабжения почв в условиях поливного земледелия и мелиоративных преобразований с крупномасштабным применением пестицидов и удобрений, оказывает неблагоприятное влияние на экологию земли и воды.

        Если атмосфера и почва принимают на себя основной объем всех загрязнений, то естественные водоемы (озера, реки, моря и океаны) служат природными накопителями химических отходов человеческой деятельности.

        За счет регулярных осадков (дождь, снег), а в период весенних и осенних половодий и стоков поверхностных вод в водоемы попадают и накапливаются сотни тонн химических и биологических веществ. - Сюда же в природные водные объекты попадают "использованные" в промышленности, сельском хозяйстве и энергетике большие объемы вод-охладителей с измененным химическим составом, повышенной температурой и биологическими примесями, которые также накапливаются и неблагоприятно влияют на биосферу водоемов, вызывая изменения их состава и свойств и оказывая вредное воздействие на все живое.

        Ученые предупреждают - над человечеством нависла угроза глобального экологического крушения, когда дальнейшее загрязнение окружающей среды чревато необратимыми последствиями для человека, подобно ядерной катастрофе. На повестку дня поставлен вопрос - как уберечь планету от грозящей катастрофы.

        Ясно, что одному государству с такой глобальной проблемой не справиться. Браться за ее решение надо сообща - всему мировому сообществу. Это многие понимают. Свидетельством тому является вступление в силу с 16 февраля 2005 г. "Киотского протокола к Рамочной конвенции ООН об изменении климата" - международного правового акта, подписанного почти всеми государствами мира, но ратифицированного только 55 стран. К сожалению, некоторые страны (США, Китай и ряд других), казалось бы понимающие важность такого шага, не присоединились к протоколу.

        Участники Конвенции добровольно берут на себя обязательства ограничить до определенного уровня выбросы в атмосферу вредных и опасных веществ национальной промышленностью и транспортными средствами. В частности, государства взяли на себя обязательства сократить свои антропогенные выбросы парниковых газов на 5% по сравнению с 1990 г. в период с 2008 по 2012 г.

        Для решения проблемы уменьшения количества выбросов в околоземное пространство вредных и опасных веществ в каждом государстве имеются разработанные и проверенные технические решения, методы борьбы с загрязнениями и достаточно эффективные технологии. Сюда входит:

• строительство очистных сооружений с современной технологией;

• установка пылегазоулавливающих и специальных фильтров;

• создание малоотходных или безотходных технологий;

• утилизация всех видов отходов для их вторичного использования;

• разработка и широкое применение замкнутых циклов использования воды и воздуха;

• применение биологических методов борьбы с вредителями и болезнями лесных и сельскохозяйственных растений;

• щадящее использование техники; улучшение конструкции всех видов двигателей, машин и механизмов;

• поиски новых (альтернативных) видов топлива и энергоносителей.

        К альтернативным или как их иногда называют возобновляемым источникам энергии (ВИЭ) относят солнечную, ветровую, геотермальную, энергию приливов, волновую, биоэнергетику и энергию разности температур глубин морей и океанов.

        В настоящего времени создание промышленных установок и получение энергии от всех указанных видов источников составляет 1,6% от всей получаемой энергии. Однако в ряде стран, где этой проблемой занимаются уже довольно продолжительное время (от 10 до 20 лет), этот показатель значительно превышает мировой.

        Например, в Дании - 12%, Испании, Италии. Германии - 2,7%, США Великобритании и Швеции 2,2-2,4%.

        Энергия, получаемая от этих источников, как правило, дороже традиционной, но это целесообразно в тех регионах, где имеются эти источники и куда завозить топливо и проводить ЛЭП невыгодно.

 Солнечная энергетика

        Основным элементом солнечной энергетики являются плоские зеркальные коллекторы, которые воспринимают солнечную радиацию и преобразуют ее в тепло или электричество. По этим характеристикам и судят о масштабах использования солнечной энергии. На сегодняшний день общая площадь таких коллекторов колеблется в мире от 50 до 60 млн. кв. м, что обеспечивает получение тепловой энергии эквивалентной 5-7 млн. т усл. топлива в год.

        Солнечную энергию можно сразу преобразить в электрическую с помощью фотоэлектрических преобразователей (ФЭП). Последние находят все более широкое применение и стоимость их снижается с каждым годом за счет массовости производства. Сегодня модули ФЭП на мировом рынке стоят около 4 долл. за ватт, что при значительном количестве солнечных дней в году позволяет получать электроэнергию стоимостью 15-20 центов/кВт.

        По расчетам, энергия солнечного излучения поступающего на Землю составляет 1,3 • 1023 ккал/г, используется же ее только 8 • 1015 ккал/г, третья часть этой энергии отражается обратно в космос, еще 1/3 поглощается атмосферой, а оставшаяся третья часть попадает непосредственно на поверхность Земли, нагревает ее, испаряя с поверхности воду и генерируя турбулентные потоки теплоты в атмосфере, а также отражается от этой поверхности. Долгое время считалось, что промышленному использованию энергии солнца препятствовала весьма объективная причина - малое число солнечных дней в году там, где развивалось это направление. Однако жизнь заставляет искать новые технические решения, создавать специальную технику и новые материалы, чтобы заставить солнечную энергию служить человеку.

        Наиболее значительных результатов в этой области энергетики достигла ФРГ, которая уже много лет с достаточным объемом финансирования занимается проблемой промышленного использования энергии Солнца и это несмотря на то, что в этой стране насчитывается всего лишь 1700 солнечных час. в среднем в год, в то время как, например, в Испании их уже 2600. Длительное время ряд НИИ и КБ крупнейших немецких фирм и концернов создают все более и более эффективные и дешевые солнечные элементы для систем этой энергетики.

        В солнечной энергетике используются три вида преобразователей:

• солнечные коллекторы;

• фотоэлектрические солнечные элементы-преобразователи;

• концентрационные электростанции.

        Концентрационную солнечную станцию (СЭС) построили в Крыму (опытная электростанция мощностью 5000 кВт) и в Туркмении, где 240 солнечных дней в году.

        Построена также солнечно-тепловая (СТЭС) электростанция мощностью 300 тыс. кВт.

        Такие станции могут сэкономить, по сравнению с обычной ТЭС 100 тыс. т усл. топлива в год, и на 10 тыс. т сократить вредные выбросы в атмосферу.

        В конце 1992 г. в Германии (г. Фрибург) был построен и эксплуатируется дом, вся инфраструктура которого работает от солнечных батарей, расположенных на крыше и стенах. Площадь фотоэлементов превышает 30 кв. м.

        Строительство этого дома обошлось в значительную сумму (от 1,5 до 2 млн. марок), но ученые считают этот дом экспериментальным образцом, на котором будут отработаны многие вопросы, связанные с широким использованием солнечной энергии для нужд человека.

        Подсчитано, что солнечная энергия, особенно в регионах, где много солнечных дней может уже сейчас конкурировать с другими видами энергии как по стоимости, так и по экологической безопасности для человека и окружающей среды. Строительство таких электростанций в первую очередь будет оправдано в тех регионах, где отсутствуют другие источники энергии и нет ЛЭП. А в умах ученых уже созрели планы создания космических солнечных электростанций. Такие крупноразмерные станции, находясь на больших высотах, могут преобразовывать энергию солнечных лучей в электричество, аккумулировать его и с помощью СВЧ-диапазона передавать на Землю. Но пока это только далекая перспектива.

 Ветроэнергетика

        Сегодня использование энергии ветра - динамично развивающаяся отрасль мировой энергетики.

        Так, если в 2000 г. суммарная установленная мощность ветровых энергетических установок (ВЭУ) в мире составляла 17,8 ГВт, то в 2002 г. она уже достигала 31,1 ГВт.

        Тенденцией последних десятилетий является непрерывное совершенствование и рост единичных мощностей таких установок, широкое использование при их проектировании и строительстве передовых достижений науки, техники, технологии и материалов.

        Если 10 лет назад обычной была установка в 300-500 кВт, то в 2002 г. стала в 1-1,2 МВт. При таком подходе и благоприятных характеристиках ветра стоимость электроэнергии, вырабатываемой крупной ВЭУ, приближается к стоимости электроэнергии тепловой электростанции.

        В последние годы в мире стоит настоящий ветроэнергетический бум. Бесспорным лидером являются США, в которых действуют более 30 тыс. ветроустановок различной мощности, разработанных и закупленных в Дании, Японии, Великобритании, Голландии и собственно в Америке и смонтированных в разных штатах. Их общая мощность более 2 млн. кВт. Во всех развитых странах, в том числе Швеции, Франции, Голландии, Японии и многих других, приняты и выполняются государственные программы широкого вовлечения в энергетический баланс ВЭУ.

        В Германии и Дании суммарные мощности действующих ВЭУ превысили 500 мВт в каждой и производство электроэнергии на них составляет 10% от общего количества электроэнергии.

        Германия, в частности, доводит общую мощность всех ветроэлектростанций (ВЭС) до 2 млн. кВт.

        В Голландии эксплуатируется более 4000 ВЭУ, которые вырабатывают около 5% всей электроэнергии, используемой в стране. К 2030 г. планируется на ветроэлектростанциях получать более 30% всей электроэнергии.

        Следует отметить, что к таким внушительным результатам эти страны пришли только через 25 лет усиленного развития этой области энергетики, после очередного энергетического кризиса начала 70-х годов.

        Финляндия, желая не отставать от своих соседей в этом вопросе, к началу XXI в. обзавелась сразу 9 ВЭУ - самыми крупными в Европе мощностью по 1 МВт каждая.

        Теперь в общую электросеть Суоми ежегодно будет поступать около 20 млн. кВт/час электроэнергии.

        До ввода же в действие этих установок в Финляндии ветер вырабатывал только 1% всей энергии, гидроэлектростанции 22%, атомные - 31% и тепловые - 46%.

        В России до недавнего времени развитию ветроэнергетики не уделялось должного внимания из-за дороговизны получаемой электроэнергии. В стране было и так много дешевой энергии, получаемой на ГЭС и ТЭС. ВЭУ, построенные в конце прошлого века мощностью в 250 кВт, оказались недостаточно надежными и эффективными.

        Однако подорожанием энергии и тепла, а также при учете зарубежного опыта эксплуатации таких установок подход российских энергетиков изменился.

        Только в 1995 г. был введен в эксплуатацию и включен в систему "Калмэнерго" головной ветроэнергоблок, мощностью 1000 кВт (Калмыцкая ВЭС).

        Это полностью автоматизированная установка по своим тактико-техническим параметрам превосходит зарубежные аналоги, так как при ее изготовлении были использованы не только современные материалы, но и самые передовые ракетно-космические технологии.

        В дальнейшем планируется создать целый комплекс, состоящий из 22 ветроустановок, образующий единую ВЭС (или ветровую ферму) суммарной мощностью 22 мВт, которая будет вырабатывать около 6% от общего объема потребляемой в Калмыкии электроэнергии.

        По подсчетам экономистов, стоимость этой ВЭС составляет 1 млн. долл. США, окупится она через 7-8 лет, срок службы ее не менее 25 лет.

        В Калининграде построена и эксплуатируется подобная ВЭС.

        Кроме этого, для нужд Кольского полуострова спроектирован целый парк ВЭУ, состоящий из 239 единиц, которые закольцованы в единый блок.

        Такой же проект разработан и для района Финского залива, которые будут не только давать электроэнергию, но и использоваться для получения водорода и кислорода.

        Кроме того, были спроектированы экспериментальные ВЭУ меньшей мощностью - "Радуга-250" (250 кВт), "Радуга - 8" (8 кВт) и "Радуга 001" (1 кВт), а также АВЭ-4 -агрегат ветроэнергетический, АВЭ - 100/250 - для индивидуального пользования отдаленным деревням, малым хозяйствам, фермерам, садоводам, дачникам. Разрабатываются также ВЭУ мощностью 2 и 3 МВт.

        Проектами российских ветроэлектростанций заинтересовались правительства Индии, Египта, Монголии и ряда других стран, которым по линии ООН выделены специальные деньги на развитие нетрадиционных источников энергии. Возможно взаимовыгодное сотрудничество в этой области, хотя нашим разработкам противостоит тридцатилетний опыт и практика передовых промышленно-развитых стран - США, Японии, Дании, Голландии, ФРГ, Франции.

        С 1997 г. в Хабаровском крае российско-голландская фирма "LMX-Ветроэнергетика" изготовила и установила на Дальнем Востоке, Якутии и других регионах более 120 ветроэнергетических установок мощностью 1,5 кВт. Большинство из них до настоящего времени работают в фермерских хозяйствах края, снабжают электроэнергией больницы, школы, лаборатории и другие объекты1.

 Энергетика морей и океанов

        Другим экологически чистым источником электроэнергии, который почти не использовался в нужных объемах человеком, являются приливно-отливные электростанции, построенные на побережье морей и океанов.

        По подсчетам ученых и специалистов, потенциал приливно-отливной энергетики составляет не менее 1 млрд. кВт, что соответствует выработке 2-3 трлн. кВт/час. энергии. Считается, что из этого весьма большого количества половину можно было бы заставить работать на человека.

        За прошедшие годы было много попыток заставить силу морских приливов-отливов вращать лопасти турбин, но сложность режима, так как приливы и отливы подчиняются законам лунного времени и ряд технических трудности, не позволяли решать проблему.

        Отечественные специалисты уже много лет проводят исследования по оценке возможности постройки таких электростанций на Белом и Охотском морях, где отмечается значительная высота прилива.

        Однако специфика приливных станций состоит в том, что приходится через водоагрегаты пропускать огромное количество воды, но при очень малых ее напорах, а это требует установку большого числа специальных капсульных агрегатов с достаточно большими размерами рабочих колес. Определенный опыт получен при эксплуатации единственной опытной Кислогубской приливной электростанции (ПЭС) под Мурманском мощностью 800 кВт, построенной еще в 1968 г. За 36 лет ее эксплуатации был проведен большой объем уникальных исследований - по выявлению стойкости конструкций всей установки и отдельных ее узлов, эффективности, защищенности и по другим параметрам. Полученные результаты (конструктивные, инженерные и экологические решения, примененные на этой станции) легли в основу разработки более мощных приливных электростанций, а использование наплавных элементов, позволило отказаться от сооружения дорогостоящих стационарных перемычек, дамб или плотин в море и значительно удешевило объем всех работ по строительству. Российский опыт используется и в других странах.

        Приливные станции средней мощности работают во Франции, Канаде, Китае.

        Другими направлениями являются буй-электростанции, волновые электростанции и станции, использующие океанский прибой.

        Так, японские специалисты построили на северо-западе о.Хонсю и испытывают первую в мире буй-электростанцию, в которой энергия морских волн преобразуется в электрическую. Снабженное тремя генераторами мощностью по 200 кВт каждая, это сооружение возможно откроет новое направление в развитии экологически чистой энергии. Но пока еще при строительстве и эксплуатации подобных объектов очень много неизученных вопросов, сложных экономических и технических проблем.

        Сообщалось также о намерении строительства у побережья Западной Австралии экспериментальной волновой электростанции мощностью 1 мВт, которая могла бы полностью снабжать электроэнергией небольшой приморский городок-курорт, но себестоимость такой станции оценивается около 8 млн. долл. Пока такой проект существует только на бумаге.

        На нашем Дальнем Востоке создается экспериментальная волновая электростанция, которая позволит определить технические требования и условия строительства и эксплуатации таких станций в различных климатических условиях, а также и их рентабельность.

        Давно работают ученые над проблемой использования океанского прибоя. По подсчетам специалистов, волна высоты 1,5 м и длиной в 15 м несет в себе мощность в 4,3 кВт, высотой 3 м - 17,9 кВт, а 6 м - 220 кВт. Только использовать эту энергию очень сложно, так как эти волны в основном разрушают, а не созидают. Они уничтожают причальные стенки, волноломы и перемещают большие массы песка и камней. Промышленно использовать такие огромные мощности пока не удается.

        В мире продолжаются исследования по разработке и строительству гидротермальных электростанций (ГТС), работа которых основана на перепаде температур на поверхности океана (моря) и в его глубине (принцип Карно).

        Первая подобная станция была построена в 1927 г. на р. Маас, вторая в Африке (Берег Слоновой Кости), вырабатывающей 50 млн. кВт/ч электроэнергии в год. Технически возможно и экономически выгодно строить ГТС в районах Мирового Океана, даже в арктических морях с разностью температур в 10°С.

        Использование больших энергетических запасов морских волн, приливов и отливов, прибоя, температурной разницы морской воды являются заманчивой идей, но научное и технические возможности пока не позволяют осуществлять это в больших масштабах.

        Близка к осуществлению заманчивая идея использовать океанские течения для получения электроэнергии.

        Лабораторные испытания реактивной геликоидной (спиралевидной) гидротурбины (турбина Горлова) позволили приступить к сооружению первой в мире океанской электростанции (ОЭС), мощностью 136 МВт во Флоридском проливе, в 5 км от острова Марафон (США). Здесь не будет плотины, а вся станция расположится на значительной глубине и якорями будет закреплена на дне. Как заявляет руководство строительно-монтажной фирмы "Гольфстрим энерджи" первая очередь океанской станции (пока мощностью 30 МВт) будет сдана в эксплуатацию через 2-3 года. Общая стоимость строительства ОЭС оценивается в 300 млн. долл. Указанная ОЭС будет использовать потенциал течения Гольфстрим, перемещающего 25 млн. куб. м воды в секунду, что в 20 раз больше суммарного расхода всех рек земного шара.

        По основным экономическим показателям 1 кВт установленной мощности ОЭС сопоставим с речными ГЭС, в 2,5-3,5 раза экономичнее солнечных электростанций, на 10% - АЭС и уступает только тепловым станциям, однако последние не выдерживают конкуренции по экологии.

 Геотермальная энергетика

        Существенный вклад в общую количество получаемой электроэнергии может вносить использование геотермальных теплоносителей, то есть тепла горячих источников и подземных термальных вод.

        Общая мощность вырабатываемой электроэнергии на всех подобных электростанциях в мире превышает 9000 МВт. При этом следует отметить, что получаемая энергия и все работы, связанные с ее производством, являются безопасными, экологически чистыми и особенно не влияют на природную среду. Широкое распространение такие геоэлектростанции получили в Японии и Исландии, на территории которых имеются горячие источники.

        В России подобные источники имеются на Камчатке и Курилах. Это уникальнейшие территории, обладающие исключительными запасами геотермальной энергии, использование которой позволит в течении нескольких столетий обеспечивать теплом и электричеством население и промышленность полуострова.

        По оценкам, запасы термального пара и воды Камчатки способны обеспечить суммарную электрическую и тепловую мощность, превышающую 2000 МВт. Только 25% освоение этого геотермального потенциала способно превратить полуостров в самый высокоразвитый и энергообеспеченный регион России.

        На Камчатке в 1967 г. была построена первая Паужетская ГеоЭС, опытно-промышленная станция мощностью 5 МВт, позднее в 1982 г. была введена в строй её вторая очередь мощностью в 6 МВт. В 1999 г. вступила в строй Верне-Мутновская геотермальная электростанция, мощностью 12 МВт.

        Многолетний опыт эксплуатации ГеоЭС позволил в 1999 г. камчадалам заинтересовать международных инвесторов и приступить в рамках программы "Энергетическая чистая энергетика" к возведению самой мощной (50 МВт) Мутновской ГеоЭС, пробный пуск которой состоялся в 2001 г.

        Как подсчитали специалисты после пуска последнего блока этой станции четвертая часть всей электроэнергии полуострова будет вырабатываться на базе местных гидроресурсов - термальных вод. В дальнейшем мощности ГеоЭС могут еще возрасти.

 Биоэнергетика

        Основными носителями энергии в биопроцессах, как правило, являются отходы лесной, деревообрабатывающей, целлюлозно-бумажной промышленности, биомассы сточных вод и продуктопереработки, отходы полеводства (солома, сено), сельского хозяйства (трава, ботва) и животноводства (навоз). По некоторым данным (возможно завышенным), вклад биоэнергетики в мировом энергетическом балансе может составлять около 12%.

        В Бразилии на тростниковом сырье работают полупромышленные установки для получения топлива для автомобилей, а в Новой Зеландии такие же производства организованы на базе цитрусового сырья.

        В нашей стране было около 30 малых ТЭЦ с общей установочной мощностью 1,4 ГВт, в которых использовалось совместное сжигание биомассы с традиционным топливом (мазутом, углем или газом). По подсчетам, на этих установках было выработано 2,2 млрд. кВт/час электроэнергии и 9,7 млн. Гкал тепла.

        Такие установки, но более совершенные и в дальнейшем могут найти применение в небольших хозяйствах, на фермах, в лесхозах, где есть достаточное количество биомассы.

 Новые виды энергоносителей

        Наиболее перспективными новыми энергоносителями пока признаны водород и угольное топливо эковуд.

        Водород, по мнению многих ученых и специалистов, в энергетике будущего должен занять ведущее положение, как один из наиболее распространенных в природе и экологически чистый энергоноситель. Широкомасштабное использование водорода для решения энергетических проблем призвано совершить в мире экологическую революцию. Применение его для отопления, освещения и транспорта больших городов приведет к очищению атмосферы за счет снижения выброса углекислоты и других загрязнений.

        В западных странах проблема энергетического использования водорода приобретает законодательную, организационную, техническую и межгосударственную основу.

        В США (г. Майями) создана штаб-квартира Международной ассоциации, по проблемам водородной энергетики, в которую входят 82 государства.

        В США, Японии, Канаде, Швеции, Германии, Швейцарии уровень потребления его наиболее высок и продолжается увеличиваться.

        Американцы провозгласили водородную энергетику как национальное экономическое направление и назвали "Водородной экономикой".

        В Норвегии на базе местных ГЭС создается крупномасштабное производство водорода с мощностью 116 o 106 куб. м водорода в год, который затем сжижается, заправляется в крупные емкости, вывозится в Германию для использования в качестве энергоносителя.

        В Германии сооружается свой крупный экспериментальный комплекс с использованием солнечно-водородной технологии. Водород будет получаться с помощью солнечной электростанции, аккумулироваться и затем использоваться в промышленности и в домашнем хозяйстве.

        Как показали специально проведенные исследования и расчеты, наиболее рациональным способом получения, хранения и использования водорода является применение солнечно-водородной технологии для его получения.

        В Швейцарии уже длительное время эксплуатируется жилой дом, обслуживаемый солнечной энергетической установкой, состоящей из ФЭП - зеркал-элементов общей площадью 50 кв. м для получения электричества.

        В результате опытной эксплуатации двух самых мощных станций подобного типа, действующих в Калифорнии (США) мощностью 700 кВт и в Испании мощностью 500 кВт, такой способ производства энергии признан эффективным2.

 Новое топливо - эковут

        В России создан новый конкурентоспособный и экологически более чистый вид жидкого горючего - эковут.

        Это водоугольная суспензия по себестоимости на 30-50% дешевле мазута и на 20-40% - природного газа. Получают его без особых капиталоемких термических или химических процессов из угля любых марок и зольности (антрацита, каменного или бурого). Во всех случаях технология обеспечивает почти полную химическую и высокую механическую полноту выгорания топлива до 98-99%. Как сообщают разработчики, в топливе нет канцерогенных соединений, вторичных углеводов, сажи, монооксида углерода и других загрязняющих атмосферу веществ. Сократилось также образование оксида серы (до 85%) и азота (до 90%), на (85%) уменьшился выброс в атмосферу твердых несгоревших частиц.

        Поисками новых методов использования угля занимаются не только в России, но и в Италии, Японии, Германии и ряде других стран промышленно развитых, но только у нас нашли такой экологически чистый способ его превращения.

        Эковут по физико-механическим свойствам не отличается от традиционного жидкого топлива - может транспортироваться по трубопроводам и использоваться взамен твердого, жидкого и газообразного топлива на электростанциях, в паровых и водогрейных котлах. Концентрация твердой фазы в суспензии может составлять от 50 до 70% и ее качество не зависит от качества воды. Суспензию можно обогащать различными присадками, которые существенно улучшают теплотворную способность топлива.

        Альтернативная энергетика находится пока только в начале пути. В России, как и в других государствах разработана специальная программа по развитию альтернативной энергетики.

Примечания

       1 Энергосмесь для мира будущего // Аспекты. 2000. № 3, 4.

       2 Стахорский Р., Малышев В. Водород - экологически чистый источник будущего // Энергия промышленного производства. 1994. № 2.

militaryarticle.ru

Альтернативные источники энергии: преимущества, недостатки и особенности

Все источники энергии, использующиеся человеческой цивилизацией, подразделяются на традиционные и альтернативные. В настоящее время использовать альтернативные источники энергии человечество стремится как можно больше, поскольку такие источники имеют ряд неоспоримых преимуществ перед привычными. Вместе с тем, имеют они и определенные недостатки.

Традиционная энергетика и ее недостатки

Для развития цивилизации необходима дополнительная энергия, причем чем дальше, тем больше. В процессе своего существования человечество постепенно осваивало дополнительные источники энергии, и с развитием науки и техники таких источников требовалось и находилось все больше и больше. К настоящему времени к традиционным источникам энергии относят следующие:

• Основанные на сжигании топлива (дрова, уголь, нефть) – наиболее старые из освоенных человеком;
• Основанные на преобразовании движения воды (гидроэлектростанции) – применяются в течение последних ста лет;
• Основанные на ядерных преобразованиях, то есть атомные электростанции – применяются в течение последних пятидесяти лет.

На использовании этих источников энергии основана практически вся деятельность человека. Можно смело сказать, что традиционная энергетика – это опора цивилизации, важнейшая часть мира. Однако каждый из этих источников энергии обладает существенными недостатками, все более и более затрудняющими их дальнейшее использование. Главными из этих недостатков является ограниченность этих ресурсов и негативные продукты их использования.

Запасы ископаемых видов топлива, то есть угля и нефти, ограничены, да еще и невозобновляемы, а за счет их истощения вследствие длительного использования добыча становится все дороже. А в процессе сжигания такого топлива образуется гигантское количество различных отходов, загрязняющих среду обитания.

 

В случае атомной энергетики с запасами топлива, которое представляет собой обогащенный уран, ситуация проще, хотя это тоже ископаемый ресурс и его запасы так же конечны.

 

Но вот радиоактивные отходы, получающиеся в процессе вырабатывания необходимой энергии, представляют собой очень серьезную проблему. Кроме того, атомные станции – это всегда источник опасности, поскольку в случае аварии может произойти катастрофа, которая так или иначе затронет весь мир: самые яркие примеры таких катастроф – это Чернобыль и Фукусима.

В использовании гидроэнергии тоже есть проблемы, так как, во-первых, не везде есть подходящие для использования реки, а во-вторых, использование такой энергии предполагает строительство водохранилищ, в результате чего затапливаются наиболее плодородные земли и места проживания большого количества людей.

Вместе с тем, традиционная энергетика имеет очень важное преимущество перед нетрадиционной – непрерывность работы и получения энергии. Эта особенность лежит в основе всего мирового хозяйства. Кроме того, нельзя упускать из виду тот факт, что полученная традиционными способами энергия довольно дешева.

Что такое альтернативный источник энергии?

Альтернативная энергетика, как уже понятно из названия, призвана получать энергию нетрадиционными методами. Таких методов, которые получили развитие в настоящее время, известно несколько:

• использование энергии Солнца;
• использование энергии ветра;
• использование геотермальной энергии;
• использование энергии приливов и волн;
• использование возобновляемого (растительного) топлива.

При первом же взгляде на этот список заметно, что в основе альтернативной энергетики лежит стремление использовать природные энергетические процессы, происходящие естественным путем. Альтернативная энергетика должна быть лишена двух основных недостатков энергетики традиционной: невозобновляемости сырья и удорожания энергии, с этим связанной, а также большого количества отходов, которые возникают в процессе традиционного получения энергии. Поэтому для получения энергии используются природные явления. Ученые пытаются поставить стихии на службу человеку и научиться извлекать энергию из естественных процессов.

Альтернативная энергетика возникла совсем недавно и находится в самом начале своего развития. Пока еще стоимость энергии, полученной альтернативными способами, значительно выше стоимости энергии из традиционных источников. Кроме того, как выяснилось, имеющаяся сейчас альтернативная энергетика обладает и другими существенными недостатками.

Недостатки альтернативной энергетики

Главным недостатком нетрадиционной энергетики, использующей энергию природных явлений, является непостоянство этих природных явлений. Ветер может в любой момент стихнуть, солнце закрыться тучами, высота приливов уменьшиться, а геотермальные источники иссякнуть. Из-за этого возникает необходимость в избыточном накоплении энергии, чтобы была возможность эти «моменты простоя» преодолеть за счет запасов. Но любых запасов может не хватить, если вдруг такой период бездействия продлится дольше обычного. Это приводит, в свою очередь, к необходимости дублировать альтернативный источник энергии своим традиционным собратом (например, дизель-генератором) или подводить к потребителям линию обычного электричества «для подстраховки», что в значительной степени обесценивает усилия по выработке энергии альтернативным способом.

Необходимость создания запасов энергии приводит к необходимости оснащения таких энергоисточников мощными аккумуляторами, накапливающими меньшую или даже большую часть вырабатываемой энергии (например, в случае солнечных электростанций, когда больше всего энергии вырабатывается днем, а используется вечером и ночью). Это еще сильнее увеличивает затраты на оборудование для выработки альтернативной энергии.

Статьи по теме

www.chuchotezvous.ru

Альтернативные источники энергии. Полный список и описание. | ENARGYS.RU

Абсолютное большинство подстанций оказывают неблагоприятное влияние на окружающую среду, несут опасность и используют невозобновляемые ресурсы. Исходя из всего этого, можно заключить, что необходима модернизация существующих электростанций или введение и поиск новых альтернативных видов источников энергии. Это требует значительных денежных затрат, которые в конечном итоге могут себя не оправдать, поэтому очевидно, что от традиционных видов источников энергии отказываться не нужно, но необходимы поиски новых инновационных и энергосберегающих способов производства энергии.

Существует возможность получения электроэнергии без промежуточного преобразования энергии в механическую, а прямое получение из исходной энергии — электрической

Солнечные батареи

Существует возможность получения электроэнергии без промежуточного преобразования энергии в механическую, а прямое получение из исходной энергии — электрической. Такой способ существует, это фотоэлектрическое преобразование или фотовольтаика, он применяется в солнечных батареях. Основой для производства солнечных батарей является кремний, от производства солнечного кремния зависит высокая стоимость такого источника. Процесс карботермического цикла в результате которого, получают кремний для солнечных батарей очень дорогостоящий. В конструкции солнечных батарей все направлено на долговечность, элементы со временем не теряют своих свойств, они практически вечны. Единственное что влияет на срок службы батареи — это пленка EVAэтиленвинилацетатная пленка, предназначенная для герметизации элементов, по прошествии примерно 25 лет она теряет свою пропускную способность света до 80%, то есть уменьшение вырабатываемой мощности на 20%

Для солнечных батарей необходимо применение аккумулятора, инвертора и контроллера заряда. Аккумулятор служит для накопления электрической энергии в результате работы солнечной батареи. Аккумулятор обладает собственными свойствами, его нельзя перезаряжать, т. е. нельзя подавать большое напряжение, для этого подключается контроллер заряда, он отслеживает точку максимальной мощности. Также к солнечной батарее подключается инвертор, для преобразования постоянного напряжения 12 В в переменное 220В.

Читать больше про солнечную энергетику.

Ветроэнергетика

Одно из перспективных направлений развития возобновляемой энергетики является ветроэнергетика. Она заключается в использовании и преобразовании кинетической энергии воздушных масс в электрическую, этот процесс осуществляется ветрогенератором. Сегодня в России существует 11 станций преобразующих ветровую энергию с установочной мощностью до 5,6 МВт. Выгодно применение ветрогенераторов в энергетических ветровых зонах, в районах крайнего севера, на побережьях российских морей и еще многих других мест, а также труднодоступных, удаленных деревнях и селах, куда транспортировка энергии затруднена.

Читать больше про ветроэнергетику.

Геотермальная энергетика

Этот вид энергии основан на получении электроэнергии за счет энергии, содержащейся в земных недрах. В основном при использовании тепла, производимого гейзерами. Такой вид энергии имеет неоспоримые плюсы, заключаемые в неиссякаемости энергии и ее полной независимости от окружающей среды и времени года. Существует только необходимость возобновления отработанной воды в водоносном горизонте.

Читать больше про геотермальную энергетику.

Малая гидроэнергетика

Вид энергетики основан на использовании малых водостоков в виде небольших речек или даже ручьев, где можно установить МГЭС (малую ГЭС), это небольшие приплотинные станции с незначительными водохранилищами, и станции использующие скоростную энергию свободного течения и перепады уровней воды. Такие виды источников отличаются экологической безопасностью, а также возможность работы в автономном режиме и в составе централизованного электроснабжения.

Читать больше про гидроэнергетику.

Приливная энергетика

Это совершенно особый вид, электростанции работающий на приливной энергии фактически использующий энергию вращения планеты. Достоинством этого вида энергии является использование возобновляемого и предсказуемого источника – прилива. Экологически чистая работа станции, с передачей океану совершенно незначительного количества тепла. Достаточно простое техническое обслуживание, и возможность установки под водой, в результате чего приливная станция не является помехой для морского судовождения.

Недостатки включают в себя дороговизну строительства, и затруднённое сооружение из-за труднодоступности благоприятных для станции приливно-отливных течений. Негативное влияние на морскую флору, недопустимость совершения ошибок в проектировании, что может привести к наводнению в прибрежных районах.

enargys.ru

---

• 
  Чем удобрять розы в сентябре
• 
  Как правильно сделать слив в бане чтобы не было запаха
• 
  Как залить отмостку вокруг дома
• 
  Какой лучше поддон для душевой кабины
• 
  Baxi отопительный котел
• 
  Кустовая роза уход на зиму
• 
  Вешалки для бани из дерева
• 
  Можно ли красить горячие батареи акриловой краской
• 
  Низкорослый флокс
• 
  Как из выключателя сделать розетку и выключатель
• 
  Какой использовать раствор для кладки печи