Возобновляемые источники энергии: примеры, характеристика и использование

Возобновляемые источники энергии: примеры, характеристика и использование

Возобновляемые источники энергии: примеры, характеристика и использование
СОДЕРЖАНИЕ
0
0
16 июня 2020

Введение

Вся современная мировая экономика зависит от богатств, накопленных еще во времена динозавров: нефти, газа, угля и прочих видов ископаемого топлива. Большинство действий в нашей жизни: от поездки в метро до подогревания чайника на кухне, в конечном итоге, требуют сжигания этого доисторического наследства. Основная проблема в том, что эти легкодоступные энергетические ресурсы не возобновляются. Рано или поздно человечество выкачает из земных недр всю нефть, сожжет весь газ и выкопает весь уголь. На чем тогда будем греть чайники?

Не стоит также забывать и об отрицательном экологическом воздействии сжигания топлива. Увеличение содержания парниковых газов в атмосфере приводит к увеличению средней температуры на всей планете. Продукты сгорания топлива загрязняют воздух. Жители крупных городов особенно хорошо на себе это чувствуют.

Все мы задумываемся о будущем, пусть даже это будущее наступит не при нас. Мировое сообщество уже давно осознало ограниченность запасов ископаемого топлива. И отрицательное воздействие их использования на экологию. Ведущие государства уже сейчас внедряют программы постепенного перехода на экологически чистые и возобновляемые источники энергии.

По всему миру человечество ищет и постепенно внедряет замену ископаемому топливу. Уже давно во всем мире работают солнечные, ветряные, приливные, геотермальные и гидроэлектростанции. Казалось бы, что мешает прямо сейчас обеспечить с их помощью все потребности человечества?

На самом деле у альтернативной энергетики много проблем. Например, проблема географического распределения энергетических ресурсов. Ветряные электростанции строятся только в районах, где часто дуют сильные ветра, солнечные – где минимальное количество пасмурных дней, гидроэлектростанции – на крупных реках. Нефть, конечно, тоже есть не везде, но ее доставить проще.

Вторая проблема альтернативной энергетики – нестабильность. На ветряных электростанциях выработка зависит от ветра, который постоянно меняет скорость или вообще затихает. Солнечные электростанции плохо работают в пасмурную погоду и вообще не работают ночью.

Ни ветер, ни Солнце не учитывают нужды потребителей энергии. В тоже время выработка энергии тепло- или атомной электростанции постоянна и легко регулируется. Решить данную проблему может только строительство огромных хранилищ энергии, для создания резерва на случай низкой выработки. Однако это очень сильно удорожает всю систему.

Из-за этих и многих других сложностей замедляется развитие альтернативной энергетики в мире. Сжигать ископаемое топливо по-прежнему проще и дешевле.

Однако если в масштабах мировой экономики альтернативные источники энергии и не дают большой выгоды, то в рамках отдельного дома они могут быть весьма привлекательны. Уже сейчас многие ощущают на себе постоянное увеличение тарифов на электроэнергию, тепло и газ. С каждым годом энергетические компании все глубже залазят в карман обычных людей.

Эксперты международного венчурного фонда I2BF представили первый обзор рынка возобновляемой энергетики. По их прогнозам, через 5–10 лет технологии альтернативной энергетики станут конкурентоспособнее и получат массовое распространение. Уже в настоящее время разрыв в стоимости альтернативной и традиционной энергии быстро сокращается (www.active-house.ru).

Под стоимостью энергии подразумевается цена, которую хочет получить производитель альтернативной энергии, чтобы за время жизни проекта компенсировать свои капитальные расходы и обеспечить доходность в 10% на вложенный капитал. В эту цену также будет включена стоимость долгового финансирования, так как большинствовлечением серьезного рычага заемных средств.

Приведенный график иллюстрирует оценку различных видов альтернативной и традиционной энергетики во II квартале 2011 г. (рис. 1).

 
Рис. 1. Оценка различных видов альтернативной и традиционной энергетики

По приведенным цифрам самой низкой стоимостью из всех видов альтернативной энергетики обладает геотермальная энергия, а также энергия, образующаяся при сжигании мусора и свалочного газа. По сути, они уже могут напрямую конкурировать с традиционной энергетикой, но лимитирующим фактором для них служит ограниченное количество мест, где можно реализовать эти проекты.

Для тех, кто хочет получить независимость от капризов энергетиков, кто хочет внести свой вклад в развитие альтернативной энергетики, кто просто хочет немного сэкономить на энергии, и написана эта книга.

Из книги В. Германович, А. Турилин «Альтернативные источники энергии. Практические конструкции по использованию энергии ветра, солнца, воды, земли, биомассы».

Продолжение читайте здесь

Гидроэнергетика

Человек стал использовать энергию течения рек задолго до изобретения электричества, ведь первые водяные мельницы появились ещё до нашей эры. Долгое время гидроэнергетика была единственным экономически рентабельным источником возобновляемой энергии. Плотина гидроэлектростанции перегораживает русло реки, в результате чего создается разница в уровне воды, а также водохранилище. При сбросе воды она крутит турбины, за счет чего и вырабатывается электричество.

Расходы на строительство ГЭС очень велики, однако затраты, связанные с ее эксплуатацией чрезвычайно малы. В результате себестоимость электроэнергии оказывается значительно ниже, чем при сжигании топлива. Считается, что экологический ущерб наносит водохранилище, которое затапливает огромные территории. Однако оно дает возможность выравнивать мощность электростанции, а также может использоваться местными жителями для пляжного отдыха.

Сегодня именно ГЭС являются самыми мощными электростанциями на нашей планете. Рекордсмен – «Три ущелья» на реке Янцзы (Китай) с мощностью 22,5 ГВт, за год вырабатывающая порядка 100 млрд Квт·ч. На гидроэнергетику приходится более половины энергии, вырабатываемой с помощью возобновляемых источников.

Среди новых и уже испытуемых технологий можно выделить следующие наиболее перспективные проекты:

  • Волновые аттенюаторы (например, Pelamis Wave Energy – преобразователь волновой энергии в виде змеевидных устройств, наполовину погруженных в воду — см. рис.)
  • Волновые генераторы на принципе обратного маятника (Inverted Pendulum, например, bioWAVE, в котором ряд поплавков или лопастей взаимодействует с колеблющейся морской поверхностью (потенциальной энергией) и подводными течениями (кинетической энергией), конвертируя энергию волн в электричество специальным конвертирующим модулем);
  • Генераторы с жидким/газообразным рабочим телом (включая SDE Wave Power, использующий гидродинамическую энергию волн для приведения в движение пистонов в гидравлическом моторе или Archimedes Wave Swing-III ряд устройств из множества уловителей волновых колебаний на гибкой мембране, конвертирующих энергию волн в пневматическую энергию посредством сжатия воздуха в каждом устройств).

По материалам компании Branan

Виды альтернативных источников энергии

Виды установок отличаются способом выработки энергии: они могу быть активными и пассивными, автономными и зависимыми. Кроме того, важную роль играет выбор источника энергии.

Энергия ветра и солнца

Если вы считаете, что такие приборы и установки – дело будущего, вы ошибаетесь. Солнечные батареи давно и эффективно используются в разных уголках планеты. Более того, такие батареи можно приобрести в обычном магазине. Вопрос только в расчете эффективности использования их в том или ином месте.

Для генерации электрической энергии комплектуются солнечные электростанции, основой которой служат солнечные батареи (панели), изготавливаемые на основе кристаллов кремния

Энергия солнца используется для работы тепловых установок. Там специальные солнечные коллекторы, накапливая энергию, преобразуют её в энергию тепловую. Мощность подобных установок зависит от количества и мощности отдельных устройств, входящих в состав тепловых и солнечных станций.

Если говорить об энергии ветров, то этот вид получения энергии основан на преобразовании кинетической энергии воздушных масс в электрическую энергию, используемую потребителями. Очень часто целые поля «ветряков» располагаются в долинах и пустынях, где сила ветров бывает колоссальной.

Основой ветровых установок служит ветровой генератор

Исполнение их может быть разным. Все генераторы различаются по техническим параметрам, габаритным размерам и конструкции. Они могут быть  с горизонтальной и вертикальной осью вращения, различаться типом и количеством лопастей, могут располагаться даже в море.

Сила воды и тепло земли

Каждому ещё со школьной поры знакомо такое понятие как гидроэлектростанция. Мощнейшая сила воды используется на благо человеку не один десяток лет. Многокилометровые платины сдерживают давление огромных масс воды, течение которых помогают вырабатывать энергию.

Гидротурбина, является основой гидроэлектростанций

Ещё один способ получения электрической энергии путем преобразования энергии воды – это использование энергии приливов, посредством строительства приливных станций. Работа таких установок основана на использовании кинетической энергии морской воды в период приливов и отливов, происходящих в морях и океанах под воздействием объектов солнечной системы.

Вариантом использования альтернативных источников энергии – использование геотермальных вод. Кипящая вода помогает воздавать электроэнергию и передает тепло. Это происходит с помощью специального теплового насоса.

Для использования геотермальных вод используются специальные установки, посредством которых внутреннее тепло земли преобразуется в тепловую и электрическую энергии

Биотопливо

Биотопливо (переработка органического сырья или отходов) – один из перспективных способов добычи ресурсов. Современные технологии позволяют перерабатывать разные его виды — жидкое, твердое, газообразное и получать электрическую или тепловую энергию.

Твердые виды биотоплива — это дрова, топливные брикеты или пеллеты, газообразные – это биогаз и биоводород, а жидкие – биоэтанол, биометанол, биобутанол, диметиловый эфир и биодизель

В качестве биотоплива могут выступать отходы от обработки дерева (прессованные опилки), очисток орехов и семян. Данное топливо используют для выработки тепловой и электрической энергии на ТЭС. Из отходов сельскохозяйственных культур производится также биогаз и жидкое топливо для дизельных двигателей и установок, где они сжигается, в результате чего осуществляется производство тепловой и электрической энергий.

Плюсы и минусы использования

Как и любого топлива, у альтернативных источников энергии есть свои плюсы и минусы.

Плюсами использования являются:

  • возобновляемость;
  • экологичность;
  • разнообразие вариантов использования;
  • низкая себестоимость энергии.

Минусы использования:

  • затраты на приобретение и установку оборудования, которое требует дорогостоящего ремонта;
  • зависимость от внешних факторов (погодные условия);
  • низкая мощность установок.

Альтернативные источники энергии – не дешевое удовольствие. Однако, такие вложения быстро окупаются

Перспективы энергетики и возобновляемых источников энергии

Что касается возобновляемой энергетики, Россия тоже имеет большой потенциал. Страна заинтересована в развитии и потреблении подобной электроэнергии хотя бы потому, что подключение к общим электросетям жителей отдаленных частей страны достаточно трудоемко и дорого.

С помощью возобновляемой электроэнергии эти вопросы можно было бы решить. В России есть энергодефицитные регионы, подача электроэнергии на местном уровне довольно слабая и ненадежная, что впоследствии приводит к частым отключениям электричества. Это, в свою очередь, дестабилизирует жизнь местных жителей, а также может привести к проблемам и неполадкам на различных производствах.

Если в таких местах использовать возобновляемую энергетику, это бы нивелировало множество проблем, в том числе и сократило бы бюджетные средства, выделяемые на доставку топлива.

Перспективные технологии возобновляемой энергетики являются единственным выходом для сел, индивидуальных жилых строений, многих предприятий рыбной или лесной промышленности, для метеорологических или археологических станций, маяков, радаров, а также для морских платформ на выработках нефти или газа.

Возобновляемая энергетика остается результативным способом снабжения электроэнергией этих объектов.

Благодаря внедрению нетрадиционных возобновляемых источников электроэнергии на курортах страны и в городах с повышенным загрязнением кислорода, возможно значительное улучшение экологической обстановки.

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.

ПЭС

Приливная электростанция (ПЭС) — особый вид гидроэлектростанции, использующий энергию приливов, а фактически кинетическую энергию вращения Земли. Приливные электростанции строят на берегах морей, где гравитационные силы Луны и Солнца дважды в сутки изменяют уровень воды. Колебания уровня воды у берега могут достигать 18 метров. Для получения энергии залив или устье реки перекрывают плотиной, в которой установлены гидроагрегаты, которые могут работать как в режиме генератора, так и в режиме насоса (для перекачки воды в водохранилище для последующей работы в отсутствие приливов и отливов). В последнем случае они называются гидроаккумулирующая электростанция.

Взято из Википедии, подробнее https://ru.wikipedia.org/wiki/Приливная_электростанция

Watch this video on YouTube

Среди общих направлений технологических исследований в области приливной энергетики выделяются следующие:

Усовершенствование приливных плотин:

  • Повышение эффективности генераторов на приливных плотинах;
  • Улучшение антикоррозийных свойств материалов;

Использование приливного течения:

  • Генерация электроэнергии непосредственно от течения воды во время
  • приливов (а не от перепада в уровне воды между приливами и
  • отливами);
  • Исследования в области различных видов турбин (горизонтальных и
  • вертикальных) для преобразования энергии приливного течения;
  • Исследований новых, не турбинных технологий;

Модернизация фиксаторов преобразователей приливного течения:

Якорная стоянка на гравитационном фундаменте или забивных сваях, плавающие платформы, закрепленные с помощью причальных линий.

Источники возобновляемой энергии

Возобновляемой энергией считается та, которую извлекают из постоянно происходящих в окружающей среде процессов от неисчерпаемых источников. Её получают из природных ресурсов, источники могут быть разными, такими как:

Энергия ветра

Представляет собой кинетическую энергию воздуха в движении. Ветер наделён энергией и образуется из-за существования неравномерного солнечного нагревания атмосферы (т. е. движение воздуха, появляющееся из-за разницы в атмосферном давлении), вращения земного шара и неровностей поверхности земли.

Скорость ветра выражает сколько кинетической энергии, которую можно трансформировать в электроэнергию или механическую энергию.

Энергия волн

Является энергией, переносимой по поверхности воды от волн. Её используют для добывания электричества, преобразовывается она на специальных волновых электростанциях, установленных в воду.

Энергия приливов и отливов

Эта энергия вырабатывается за счёт силы притяжения Луны и Солнца, т. е. гравитационного градиента или разницы в притяжении Луны и Солнца, которая действует на Землю (её поверхность и центр).

Чтобы преобразовать кинетическую энергию движения воды в электрическую энергию используются приливные электростанции.

Энергия температурного градиента морской воды

Эта энергия вырабатывается за счёт разности температур, которая возникает и на поверхности воды, и на глубине. Её можно применить для электрогенерации.

Преобразование этой энергии осуществляется используя гидротермальные станции, устанавливаемые в особенной океанической акватории.

Гидроэнергия

Это энергия потоков водных масс или генерируемая в результате падения воды. Для этого использовались водяные колёса для преобразования механической энергии, а позднее с развитием технологий, начали применять гидротурбины. Сейчас гидротурбины создают в основном электроэнергию.

Энергия солнечного света

Этот тип энергии достаточно широк в использовании. Ещё идут исследования возможностей применения гелиоустановок (устройство, преобразующее энергию солнца и позволяющее использовать её для другого типа энергии, например тепловую).

На данный момент уже существуют разные способы потребления энергии солнечного света: «солнечные» крыши на частных домах (для тепло- и энергоснабжения), установки на автомобилях (которые заряжают аккумуляторы), большие «солнечные фермы» и другие.

Геотермальная энергия

Это энергия естественного тепла Земли. Широко используется многими странами для теплоснабжения (для обогрева воды, отопления, в промышленности и т. д.) и производства электроэнергии. Её запасы огромны.

Главные типы геотермальной энергии:

  • поверхностное тепло Земли (выработано на глубине до нескольких сотен метров);
  • магма (полученная от расплавления горных пород);
  • гидротермальные системы (резервуары горячей/тёплой воды);
  • петрогеотермальные зоны (тепло полученное от сухих горных пород);
  • парогидротермальные системы (полученные из месторождения пара и пароводяной смеси).

Биоэнергетика

Энергия из материалов, полученных из биологических источников растительного и животного происхождения, лесного хозяйства и все биологически разлагаемые отходы.

Выработанная энергия может быть использована для тепла, электричества или топлива для двигателей внутреннего сгорания.

Биоэнергетическое топливо это — этанол, метанол, биодизель и другие.

Ветер

Ветер — старый, проверенный и надёжный источник возобновляемой энергии. Люди его использовали задолго до введения термина в парусных кораблях и ветряных мельницах.

Сейчас, в силу развития технологий, ветрогенераторы стали достаточно сильной фигурой на рынке и занимают крепкую позицию в своей нише. Конкурентность между производителями заставила их хорошо вложиться в исследования наиболее оптимального ветрогенератора.

Ветроэнергетика

Для оптимальной работы ветряка учитываются такие факторы:

  1. высота над уровнем моря или земли. Как известно зона до двух километров турбулентна, воздушные потоки, располагаемые выше сильно тормозят нижние. Но эффект заметно снижается уже на высоте 100 метров. Плюс, расположения ветряка выше 100 метров позволит увеличить длину лопасти и освободить пространство под устройством для деятельности людей и других коммуникаций
  2. расположение. Оптимальный вариант — побережье или море. Интересный факт! Сейчас появилась офшорная ветроэнергетика. Некие группы людей строят в морях и океанах ветряные электростанции, а на побережья проводят провода подачи тока, тем самым укрываясь от налогов
  3. скорость ветра. Характеристика высчитывается по среднему показателю по региону. Ветряк начинает работать при скорости ветра 3 м/с, а при скорости свыше 25 м/с идет аварийное его отключение, дабы не повредить устройство. Оптимальная скорость  — 15 м/с
  4. количество лопастей. В процессе исследований было определено, что три лопасти — самый эффективный вариант.
  5. Ось вращения

Watch this video on YouTube

Недостатки системы ВИЭ

По расчётам учёных, использование ВИЭ в России на сегодняшний день должно было составлять около 15–18%. Эти оптимистические прогнозы не сбылись. Почему же обещанное не сбылось?

Большое влияние здесь имели такие недостатки системы ВИЭ:

  1. Сравнительная дороговизна производства.В то время как добыча традиционных ископаемых уже давно себя окупила, сооружение нового оборудования под стандарты альтернативной энергетики требует огромных инвестиций. Пока что инвесторы не заинтересованы совершать крупные вложения, отдача от которых будет минимальной. Предпринимателям выгоднее открывать новые месторождения нефти и газа, а не тратить деньги «на ветер».
  2. Слабая законодательная база в Российской Федерации.Мировые учёные уверены, что направление развитию альтернативной энергетики задаёт государство. Правительственные органы формируют надлежащую базу и этим оказывают поддержку. Например, во многих странах Европы введены налоги на выброс СО₂ в атмосферу. В этих странах общий процент использования ВИЭ достигает от 20 до 40%.
  3. Потребительский фактор.Тарифы на энергию, произведённую ВИЭ, выше традиционных в 3–3,5 раз. Современный человек работает над своим благосостоянием и хочет получать максимальный результат при минимальных затратах. Ментальность людей изменить сложнее всего. Ни крупные бизнесмены, ни простые обыватели не хотят переплачивать за альтернативную энергию, пусть даже от этого зависит будущее планеты.
  4. Непостоянство системы.Природа переменчива. Эффективность разных видов ВИЭ зависит от сезонных и погодных условий. Солнечные элементы не будут производить энергию в пасмурный день. Ветрогенераторы не работают в штиль. До сих пор человеку не удаётся побороть сезонность ВИЭ.

Для успешного развития российской возобновляемой энергетике не хватает потенциала и поддержки. В связи с этим русские энергетики уверены, что в обозримом будущем ВИЭ будут использоваться лишь в качестве подспорья традиционному топливу.

Источники возобновляемой энергетики

Возобновляемая энергетика (ВЭ) – это наше будущее. Источники нефти и газа постепенно сойдут на нет. На выставке «Электро» представлены современные технологии и разработки возобновляемых источников энергетики (ВИЭ).

Получить возобновляемую энергию можно из следующих источников:

  • солнца;
  • ветра;
  • воды, в том числе сточной;
  • приливов;
  • волн природных водных объектов;
  • геотермальных источников;
  • земли, воздуха, воды;
  • биологической массы, к которой относятся специально выращенные с этой целью растения;
  • биологического газа, то есть газа, полученного вследствие распада продуктов производства либо сформировавшегося в шахтах при добыче угля.

Количество получаемой энергии из вышеперечисленных источников настолько велико, что с его помощью можно покрыть все энергетические потребности человечества.

Но в силу того, что экономическая выгода не позволяет применение некоторых ВИЭ, оценивают допускаемые ими возможности с помощью термина «экономический потенциал». В РФ этот показатель равен 25%. Это означает, что четвертую часть энергии, которая нужна для жизнедеятельности государства, можно было бы добывать из ВИЭ.

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:

  1. высокий КПД при сравнительно малых экономических затратах на строительство и дальнейшую эксплуатацию станции, отсюда низкая себестоимость электроэнергии;
  2. отсутствуют вредные выбросы в атмосферу;
  3. водохранилище как фактор, улучшающий микроклимат в районе ГЭС;
  4. возможность разведения рыб;
  5. предотвращает появление паводков, используется для орошения сельхозугодий, технического применения на заводах;
  6. обладают механизмом регулирования потребления энергии.

Отрицательные:

  1. водохранилища затопляют обширные территории, занимают земли, пригодные для сельского хозяйства;
  2. 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.

Основы альтернативной энергетики и использования ВИЭ

Возобновляемая энергетика использует для своих нужд энергию:

  • ветра;
  • малых речных потоков;
  • солнца;
  • геотермальных источников;
  • приливов и отливов.

Россия стремится к переходу на использование альтернативных источников энергии. Вот как развивается эта отрасль энергетики в государстве:

  1. Ветер.Под ветроэнергетику отводится примерно 26–30% всего электричества, что генерируется на территории России. Хотя страна не входит в число лидеров по производству возобновляемой энергии, показатель уже неплохой.
      • Большим КПД обладают ветроустановки, расположенные в предгорных и горных районах Кавказа, Алтая, Урала. Развитие ветроэнергетики ведётся на российских побережьях Тихого и Северного Ледовитого океанов. Специалисты рассматривают возможность возведения крупных ветропарков на побережьях Каспийского и Азовского морей, на юге Камчатки и п-ове Кольском. Мощнейшие действующие ветропарки локализуются в Крыму, республике Башкортостан, Калининградской области и на Камчатке.
      • Наряду с большими ветровыми площадками, сооружаются малые, предназначенные для обеспечения энергией близлежащих сёл и деревень.
      • Кроме обычных наземных ветрогенераторов, не так давно стали применять зонды, заполненные гелием. Эти приспособления поднимаются на 1,2–3 км над уровнем земли и генерируют энергию, находясь в воздухе. Преимущество таких зондов состоит в большей производимой мощности (т. к. порывы ветра на высоте значительно сильнее).
  2. Горные речки.Малые водные потоки хранят в себе энергию. Во многих частях России (на Кавказе, например) на горных реках были возведены небольшие ГЭС. Такие установки требуют лишь периодического техосмотра. Обслуживать действующее оборудование круглосуточно не требуется. Зато жители поселений, что расположены в таких местностях, имеют сравнительно дешёвую электрическую энергию. Провести в эти деревушки централизованное энергообеспечение было бы в несколько раз дороже!
  3. Геотермальные источники.Энергия горячих подземных вод развивается динамично. По общим данным, на территории России имеется 56 месторождений термальных вод, 20 из которых используются в промышленных целях. Все термальные ЭС расположены в зоне Камчатки и Курильских островов. На западе Сибири было открыто подземное море площадью около 3 млн. м². Его энергия пока остаётся недостаточно востребованной.
  4. Солнце.Огромные площадки, «усеянные» солнечными батареями, расположены в Крыму, республике Башкортостан, в Алтайском крае. Именно в этих районах гелиоэнергетика даёт самые большие доходы.

Из приведённых в списке данных видно, что ВИЭ на территории России набирают обороты и медленно, но верно развиваются. Однако страна всё ещё отстаёт от мировых лидеров по использованию ВИЭ.

Приливы и отливы воды

Это очень мощный, неисчерпаемый источник. В своё время ещё Жюль Верн интересовался применением этого природного явления, а изобретательные англичане строили мельницы на берегах движущихся вод, в далеком 11 веке нашей эры. Переработка с помощью силы притяжения Солнца и спутника земли Луны непростая задача и имеет много трудностей. Несмотря на постоянность силы притяжения космических тел, выбор места для постройки приливной электростанции — сложный. В нём учитывается и кратность приливов/отливов за сутки, высота подъёма (колеблется от 30см. до 15м.), почва, на которой будет сооружена постройка.

Ещё одной интересной особенностью есть несовпадения лунных суток с солнечными. Лунные сутки на 50 минут меньше, а люди живут по ним 24 часа. В результате получаются несовпадения по времени с самым максимальным и минимальным вырабатыванием и её потребление, во время самой активной деятельности человека.

Сама приливная электростанция устроена довольно просто. Наперекор устьям большой реки впадающей в море/океан, возводится дамба. Сооружение полностью перекрывает движение в обе стороны. В отверстиях дамбы устанавливают огромные лопасти, которые под током пропускают её и крутятся, а генераторы выдают электричество.

Несмотря на большие сложности с установкой системы, она довольно успешно используется по всему миру. В связи с высокой эффективностью и малым влиянием на экологию, человечество продолжает наращивать их количество по всему земному шару.

Комментировать
0
0
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

;) :| :x :twisted: :sad: :roll: :oops: :o :mrgreen: :idea: :evil: :cry: :cool: :arrow: :P :D :???: :?: :-) :!: 8O

Это интересно