Альтернативные способы выработки энергии

Альтернативная энергия

Бурное потребление энергетических ресурсов планеты человеческой цивилизаций началось в девятнадцатом веке. Это связанно с тем, что именно в этот период общество достигло серьезного прогресса в науке и технологиях что привело к началу промышленной революции.

В это время был изобретен паровой двигатель, люди узнали об электричестве, а чуть позже смогли создать моторы, работающие на жидком топливе. Благодаря всем этим технологиям темпы развития цивилизации возросли многократно. Люди получили новые перспективы и возможности. Они стали создавать для себя более комфортные условия жизни и внедрять новые эффективные механизмы, которые требовали огромного потребления угля, нефти и газа. Время показало, что эти энергетические ресурсы планеты быстро расходуются.

Уже в середине двадцатого века перед народами мира остро встал вопрос, каким образом сохранить темпы развития, сократив при этом добычу ископаемых источников энергии. Ответом на него стало появление, альтернативной или зеленой энергетики.

Само понятие альтернативная энергетика представляет специальные методики получения энергии. Эта технология использует возобновляемые и экологически чистые ресурсы. Процесс их преобразования дает возможность человечеству получать тепловую и электрическую и ядерную энергию. В дальнейшем полученное электричество и тепло используется в разных областях человеческой деятельности. При этом значительно сокращается потребление традиционных энергетических ресурсов.

Виды и способы получения альтернативных источников энергии

Источники альтернативной энергии:

• солнечный свет (солнечные батареи);
• ветер (установка ветряков);
• энергия морских и речных волн;
• биогаз;
• тепло идущее от грунта;
• переработка биомассы растительного и животного происхождения.

Все указанные выше альтернативные источники энергии при переработке не наносят вред окружающей среде (они безотходны). Еще такие ресурсы, легко возобновляются как сейчас так и в будущем.

Что собой представляют действующие и развивающиеся источники альтернативной энергии

Современные альтернативные системы позволяют человеку перерабатывать разные ресурсы, превращая их в эффективные энергетические источники. Давайте пристально рассмотрим эти технологии.

Энергия, получаемая от солнечных лучей.

Данный источник альтернативной энергии сегодня применится чаще, чем все остальные. В мире разработано большое количество технологий, которые способны эффективно использовать солнечные лучи. Однако наиболее широко применяется технология, связанная с солнечными батареями. Компании, которые создают солнечные системы, рекламируют их как бесшумные, экологически чистые и доступные способы получения энергии. Однако, как и у любой другой технологии у солнечных батарей есть как положительные качества, так и конкретные минусы. К таким отрицательным свойствам специалисты относят:

высокая цена электрической или тепловой энергии полученной этим способом. Сейчас она примерно в два раза превышает тарифы, которые запрашивают городские сети, поэтому использование данного типа альтернативных источников энергии не всегда выгодно пользователям. Правда ситуация постепенно меняется и панели становятся менее дорогими;

выпускаемые сейчас солнечные батареи обладают невысокой мощностью. Так один квадратный метр панелей обеспечивает в среднем 150 Вт энергии. Это очень мало с учетом стоимости кремневых панелей;

данные системы сложно обслуживать и ремонтировать. А срок эксплуатации солнечных батарей ограничен точными параметрами.

Специалисты, по альтернативной энергетике, говорят о том, что популярность такой технологии будет только расти. Все зависит, как быстро начнется массовое производство кремневых панелей. Только этот фактор приведет к снижению их стоимости.

Сегодня в нашей стране действуют законы, по которым установка солнечных батарей на крыше частного коттеджа не требует от владельца получения специальных разрешений от властей.

Как еще можно получать альтернативную энергию с помощью солнца

Получение альтернативной энергии от солнца может быть обеспечено не только кремневыми панелями, но и другими системами, которые перерабатывают тепло получаемое от коллекторов.

Система работает следующим образом, разогретая до 120 градусов жидкость (это может быть как вода, так и этиленгликоль), подается по трубопроводу в подвал, где расположен теплообменник. Часть полученного этим способом тепла передается для нагрева фреона или бутана. Эти жидкости обладают свойством, позволяющим им быстро закипать. Вторая часть тепла передается на электрический генератор, имеющий вихревую турбину. Остиальное тепло предназначено для теплового аккумулятора.

Покупателю нужно знать такая установка обойдется дороже, чем кремневые панели, однако она более эффективная из-за чего спрос на эту технологию очень активен и высок. Вот основные плюсы этой технологии

Конструкция очень надежна и при надлежащем уходе может служить владельцу пятьдесят и более лет.

Такая установка имеет КПД, которое в 2,5 раза, превышает КПД солнечных батарей.

У этой системы есть еще одно положительное качество. В ней вместо дорогих панелей используется более доступный тепловой аккумулятор, который может сохранять до 150 кВТ/ч электрической энергии. Поэтому такая система может даже зимой в пасмурную и холодную погоду на протяжении суток отапливать и освещать комнату размеров до 50м2.

Основным минусом такой технологии является сложность монтажа. Поэтому для ее установки покупателю потребуются специалист обладающий навыками, необходимым оборудованием и сертификатом. Что конечно потребует дополнительных расходов.

Альтернативная энергия, получаемая от ветра.

Данная технология получения электричества и тепла была разработана уже достаточно давно. . С помощью силы ветра можно получить мощности эквивалентные 1-1,5 кВт. Причем эти показатели выдает одна ветряная вышка. Этого достаточно чтобы технологией заинтересовались крупные компании и частные лица.

Современные системы для переработки энергии ветра имеют простую конструкцию, которая состоит из трех важных элементов:

• бетонная или металлическая вышка, имеющая поворотную платформу (легко строится);
• пропеллер, который соединен с накопителем энергии (генератором) с помощью механической трансмиссии;
• аккумулятор определенной мощности, обладающий системой для преобразования тока.

Цена ветровой системы может колебаться. В данный момент ветряк имеющий высоту пятьдесят метров и способен выдавать 50кВт/ч. Таким образом, стоимость производимой им энергии примерна, равна с теми тарифами, которые требуют от пользователей тепловые электростанции.

Если говорить об эффективности ветряков для обслуживания частных домов, здесь они показывают более скромные результаты. Так самая простая установка обладающая вышкой с высотой 4,5 метра, и двух метровым четырех лопастным винтом может выдавать как минимум 800 Вт/ч, если сила ветра будет составлять средние 12м/с. Четыре подобных установки уже могут заменить собой дорогую и слабомощную систему из солнечных батарей (размером 29м2). Однако, цена добытой таким способом энергии, будет примерно в два раза выше, чем у городских сетей.

Самый просто ветряк имеющий пропеллер размером 70см, можно смонтировать на балконе квартиры и получать дополнительные 200Вт/ч, даже при слабом ветре. При этом изготовить подобное, как в прочем и более мощное устройство для переработки ветровой энергии, можно собственными руками. Это не требует технических навыков и знаний, главное сделать хороший бесшумный винт, с продуманной конфигурацией.

Сегодня во многих странах (например, в Китае) малогабаритные ветровые установки получили широкое применение. Их можно увидеть на улицах многих населенных пунктов и конечно за городом. Небольшие станции, имеющие винт диаметром 50см, китайцы используют как дополнительный дешевый источник энергии. С помощью таких ветряков можно запитать уличные фонари и приборы, раздающие сигнал для приема интернета, системы сигнализации и сеть уличных камер для наблюдения. Это надежный способ получения дешевой энергии, тем более работает ветряк в отличие от солнечных батарей при любых погодных условиях. Даже если на улице нет сильного ветра, система накапливает энергию.

Практика работы ветряков доказывает, что правильно размещенная ветровая электростанция, уже через четыре года оправдывает вложенные в нее средства. При этом чтобы эффективность такой системы была на необходимом уровне нужно применять турбины с вышками, высота которых будет не менее 10 метров, а диаметр пропеллера 2,5 – 3 метра. Даже среднего ветра будет достаточно, чтобы две таких установки выдавали 5кВт/ч альтернативной электроэнергетики.

Особенно хорошо ветряные вышки работают в горах и на просторах степей, прерий. Такая местность позволяет ветрам набирать силу и потом обрушивать ее на пропеллеры установок. Если же система установлена в городе, то тогда ее возможности по зарядке генераторов, заметно снижается (в среднем на 30-40%), по сравнению с открытым пространством.

Основной проблемой ветряных вышек все еще остается высока шумность. Даже наиболее технически развитые производители установок пока еще не нашли способы для того чтобы полностью устранить эту проблему. Вышки, обладающие мощность от 1кВт генерируют шум, который по своим параметрам сопоставим с шумом, который выдает работающий дизель.

Электроэнергия, получаемая от переработки биоматериалов.

Специалисты, работающие в области альтернативной энергии, отмечают один большой минус таких систем. Он заключается в том, что с помощью данной технологии почти невозможно создать запас тепла или электричества, если конечно не считать мощных и предельно больших тепловых аккумуляторов и маломощных систем с солнечными литиевыми батареями.

Поэтому многие владельцы загородных домов и коттеджей в качестве альтернативного источника энергии часто используют биотопливо, его легко складировать и запасать в необходимых объемах. Таким образом можно успешно пройти весь отопительный сезон не испытывая дефицита энергии. Кроме того такое топливо подходит для работы автотранспорта.

Сейчас в качестве биотоплива применяется два типа ресурсов, а именно:

1. биогаз это топливо оно хорошо тем, что его можно получать прямо на участке земли, который окружает частный дом;
2. пеллеты этот тип топлива имеет очень высоко КПД. Оно представляет собой специальные гранулы, получаемые из угля, прессованной стружки, соломы, отходов лесозаготовки.

В качестве сырья для пеллет может применяться любая древесина, в том числе и отходы столярного производства. Сделать пеллеты можно собственными руками для этого, только надо купить надежный пресс. С его помощью владелец дома может легко превратить дерево, стружку или опилки в конкретное количество пеллет. Таким образом, потратив немного средств, можно получить стабильный источник недорогого топлива, которое отлично подойдет для обогрева, всего дома, или отдельных помещений. Еще пеллеты это универсальное топливо, которое может использоваться в котлах, печах и других видах отопительных систем.

Второй тип биотоплива — биогаз производится путем переработки органических отходов, которые для больше надежности смешивают навозом крупных животных вроде коров или свиней. При этом в процессе переработки отходов участвует специфический тип бактерий. Эти организмы быстро перерабатывают органические элементы, выделяя газ.

Сам процесс выглядит следующим образом, в специальную емкость загружается нужное количество биомассы и порошок с бактериями. Емкость накрывается крышкой и оставляется в теплом месте. Примерно через три дня, действие бактерий, приводит к появлению биогаза, который по своим параметрам вполне соответствует такому топливу как газ метан.

При этом работая с биогазом, не стоит забывать про технику безопасности.

Возможности гидроэнергетики.

Гидроэнергетические станции известны человечеству уже довольно иного лет. Это один из первых методов получения альтернативной энергии. Он основан на процессе преобразования кинетической силы воды в электричество, которое в дальнейшем может использоваться в разных сферах и областях.

К гидроэнергетическим объектам относятся станции, обладающие разными техническими характеристиками и мощностью. Большинство таких систем располагаются в руслах рек, на озерах и даже ставках. Система работает следующим образом течение, которое имеет естественные причины или появляется с помощью установки запруд и платин, вращает лопасти турбин и преобразуя кинетическую энергию в электричество или тепло. Именно турбина играет главную роль в работе любой гидростанции и в том числе она обеспечивает водоснабжение.

В последние годы была разработана еще одна технология, использующая воду в качестве альтернативного источника энергии. Работа этой системы основана на энергии прибоя и волн. Сейчас в прибрежных странах подобные установки не редкость. Как и речные гидростанции, они имеют турбину, однако у нее есть своя особенность. Такой механизм может вращаться как в одну, так и в другую стороны и при этом заряжает генераторы.

Геотермальная энергия.

Этот метод получения и энергии появился совсем недавно однако очень быстро смог доказать свою эффективность. Источником энергии в этом случае является тепло, которое выделяет земная кора. У технологии есть большой минус ведь она может быть доступна только в конкретных частях планеты. Так сейчас станции такого вида есть в Новой Зеландии, Ирландии, США, Италии, а также в других странах, где работа таких установок экономически обоснована.

Сейчас с помощью геотермальной технологии получения альтернативной энергии добывается 19,3 тысячи МВт. При этом одним из крупнейших поставщиков геотермальной энергии является Российская Федерация. На ее долю приходится 10% от всей добытой таким способом энергии в мире. Однако это далеко не предел, ведь Россия, обладая большими территориями с разными климатическими условиями, просто обязана развивать это направление энергетики, делая его более надежным и вытребованным у граждан. По мнению экспертов одна Камчатка способна используя эту технологию производить до 5 тысяч МВт.

Гравитация как источник для получения энергии.

Как известно гравитация это одна из мощнейших сил во вселенной. Именно благодаря ней создаются галактики и появляются новые звезды. На нашей планете гравитация также играет огромную роль и является замечательным ресурсом для альтернативной энергии. Сейчас в мире работает множество установок, которые, используя силу гравитации, преобразуют ее в электрическую и тепловую энергию. Вот основные положительные параметры подобных систем.

• для работы гравитационных установок не требуется использование дорогих ресурсов способных вырабатывать энергию;
• это устройство безопасно для человека и не загрязняет окружающую среду;
• система может работать, даже в плохих погодных условиях и таблицы температуры на нее не влияют. Она максимально эффективна в любых обстоятельствах;
• такая станция может быть установлена в любом удобном для владельца месте.

Принцип работы большинства гравитационных систем достаточно прост. В некоторых устройствах есть система грузов форм, которые, опускаясь, создают определенную энергию.

Стоит отметить, что исходя из показателя цена-качество, гравитационные установки сегодня входят в разряд наиболее эффективных систем, позволяющих производить альтернативную энергию.

Какие экономические показатели показывает альтернативная энергетика

Вопрос экономической целесообразности применения возобновляемых видов электроснабжения, уже не первый год волнует специалистов. Основная проблема, она все еще достаточно дорога (особенно это касается солнечной энергетики или геотермальных станциях), при этом эффективность ее по сравнению с традиционными способами производства электричества низка. Однако методики постоянно развиваются, оборудование и системы для возобновляемой энергетики становятся лучше и дешевле. При этом тарифы обычных сетей постоянно растут, в том числе и из-за повышения цены газа, нефти и угля. Поэтому все больше стран склоняются к этой методике получения тепла и света. Частных домовладения, также стараются переходить на использование возобновляемых методик. Сейчас это становится все более выгодно благодаря новым законам, внедряемым правительствами разных стран.

По заявлениям экспертов ситуация на рынке природных ресурсов будет постепенно ухудшаться а цена на них расти. Ведь нефть и газ не бесконечны и когда-нибудь их источники будут полностью исчерпаны. Поэтому правительства наиболее развитых стран уже сейчас вкладывает больше деньги, создавая ветроэнергетические станции и поля солнечных батарей. Технологии совершенствуются, а инженеры работают над созданием новых и более качественных способов получения не дрогой и экологически чистой энергии.

Российская Федерация, пока проигрывает эту гонку. Однако, обладая бесчисленными природными богатствами, Россия сейчас может не заботиться о внедрении альтернативной энергетики. Главное чтобы в конкретный момент эта политика не оказалась полностью провальной. А значит уже сегодня нужно думать о будущем, когда ресурсы планеты окажутся на грани исчерпания.

Перспективы развития альтернативной энергетики в Российской Федерации и Мире.

Бурное потребление энергетических ресурсов планеты человеческой цивилизаций началось в девятнадцатом веке. Это связанно с тем, что именно в этот период общество достигло серьезного прогресса в науке и технологиях что привело к началу промышленной революции.

В это время был изобретен паровой двигатель, люди узнали об электричестве, а чуть позже смогли создать моторы, работающие на жидком топливе. Благодаря всем этим технологиям темпы развития цивилизации возросли многократно. Люди получили новые перспективы и возможности. Они стали создавать для себя более комфортные условия жизни и внедрять новые эффективные механизмы, которые требовали огромного потребления угля, нефти и газа. Время показало, что эти энергетические ресурсы планеты быстро расходуются.

Необычные источники альтернативной энергии

Современные технологии получения альтернативной энергии очень быстро развиваются. Появляются новые системы, оборудование и методики получения или создания источников энергии. Вот только некоторые такие источники, которые используются уже сейчас.

1. Солнечные батареи в виде окна. Панели, перерабатывающие энергию солнца, сейчас представляют наиболее популярный метод получения альтернативной энергии. Изначально подобные системы можно было устанавливать только на крыше или на специальных площадках. Однако сейчас появилось новое поколение панелей, которые можно размешать в оконном проеме. Такие батареи обладают высокой прозрачностью. Поэтому их крепят прямо на стекло. Это надежный способ получения дополнительной энергии для офиса или частного дома.
2. Ветряк на прицепе. Недавно известный производитель ветровых систем компания Uprise разработала новый тип турбины. Это устройство обладает высокой эффективностью и при этом имеет компактные (как для ветряка) размеры. Новая турбина устанавливается в прицеп автомобиля. Это делает систему мобильной. Ее можно легко перевозить и устанавливать в районах, где есть проблемы с электричеством. Сейчас такое оборудование часто покупают владельцы домов на колесах.
3. Энергия с помощью воздушного змея. Это еще одна разработка, которая позволяет человеку получать тепло и электричество в отдаленных местах. Система использует летательные аппараты, которые поднимаются на высоту и здесь при помощи турбин перерабатывают силу ветра в электричество. Плюс такой системы автономность и надежность. Особенно полезной эта методика будет для удаленных населенных пунктов или для автономных лагерей.

Виды источников энергии в будущем

Термоядерная энергетика

Альтернативные источники энергии полученные из природных ресурсов очень эффективны. Однако все-таки самые мощные энергетические источники будут созданы человеком. Например, это касается нового научного проекта, который предполагает создание термоядерного реактора, который будет способен воссоздавать процесс, происходящий внутри звезды. По всем прогнозам это будет наиболее мощный источник энергии, когда-либо созданный человеком.

Изначально запуск реактора был на 2016 год. Однако сложность используемых технологических решений потребовала отсрочки запуска проекта. Сейчас специалисты говорят о том, что он может быть введен в действие не раньше 30-40 годов двадцать первого века.

Антивещество как источник энергии

Данный способ получения энергии еще не так давно можно было отнести к разряду фантастики. Однако современные технологии, по мнению многих специалистов, позволят использовать антивещество в качестве источника энергии уже в ближайшем будущем.

Как известно антивещество представляет собой материю, состоящую из античастиц. Она имеет такую же массу, как и обыкновенная материя но при этом обладает противоположным атомным свойством (процесс известен как заряд и спин).

Получать энергию из антивещества можно путем сталкивания разных частиц, что приводит высвобождению огромного количества энергии. Это процесс был описан и просчитан известным физиком Альбертом Эйнштейном.

Энергия антивещества уже сейчас используется в медицине, однако в будущем она будет задействована как сверхмощный энергетический источник. Однако до этого ученым придется решить еще множество технических вопросов. В том числе как получить необходимые антивещества. Как его хранить, чтобы это было надежно и безопасно.

Источник