Альтернативные источники энергии

Альтернативные источники энергии

Без энергии жизнь человечества немыслима. Все мы привыкли использовать в качестве источников энергии органическое топливо – уголь, газ, нефть. Однако их запасы в природе, как известно, ограничены. И рано или поздно наступит день, когда они иссякнут. На вопрос «что делать в преддверии энергетического кризиса?» уже давно найден ответ: надо искать другие источники энергии – альтернативные, нетрадиционные, возобновляемые.

Какие же в настоящее время существуют основные альтернативные источники энергии?

Солнечная энергия

Всевозможные гелиоустановки используют солнечное излучение как альтернативный источник энергии. Излучение Солнца можно использовать как для нужд теплоснабжения, так и для получения электричества (используя фотоэлектрические элементы).

К преимуществам солнечной энергии можно отнести возобновляемость данного источника энергии, бесшумность, отсутствие вредных выбросов в атмосферу при переработке солнечного излучения в другие виды энергии.

Недостатками солнечной энергии являются зависимость интенсивности солнечного излучения от суточного и сезонного ритма, а также, необходимость больших площадей для строительства солнечных электростанций. Также серьёзной экологической проблемой является использование при изготовлении фотоэлектрических элементов для гелиосистем ядовитых и токсичных веществ, что создаёт проблему их утилизации.

Варианты использования солнечной энергии:

Ветряная энергия

Одним их перспективнейших источников энергии является ветер. Принцип работы ветрогенератора элементарен. Сила ветра, используется для того, чтобы привести в движение ветряное колесо. Это вращение в свою очередь передаётся ротору электрического генератора.

Преимуществом ветряного генератора является, прежде всего, то, что в ветряных местах, ветер можно считать неисчерпаемым источником энергии. Кроме того, ветрогенераторы, производя энергию, не загрязняют атмосферу вредными выбросами.

К недостаткам устройств по производству ветряной энергии можно отнести непостоянство силы ветра и малую мощность единичного ветрогенератора. Также ветрогенераторы известны тем, что производят много шума, вследствие чего их стараются строить вдали от мест проживания людей.

Если вам интересна тема использования энергии ветра, то посмотрите эти статьи:

Геотермальная энергия

Огромное количество тепловой энергии хранится в глубинах Земли. Это обусловлено тем, что температура ядра Земли чрезвычайно высока. В некоторых местах земного шара происходит прямой выход высокотемпературной магмы на поверхность Земли: вулканические области, горячие источники воды или пара. Энергию этих геотермальных источников и предлагают использовать в качестве альтернативного источника сторонники геотермальной энергетики.

Используют геотермальные источники по-разному. Одни источники служат для теплоснабжения, другие – для получения электричества из тепловой энергии.

К преимуществам геотермальных источников энергии можно отнести неисчерпаемость и независимость от времени суток и времени года.

К негативным сторонам можно отнести тот факт, что термальные воды сильно минерализованы, а зачастую ещё и насыщены токсичными соединениями. Это делает невозможным сброс отработанных термальных вод в поверхностные водоёмы. Поэтому для отработанную воду необходимо закачивать обратно в подземный водоносный горизонт. Кроме того, некоторые учёные-сейсмологи выступают против любого вмешательства в глубокие слои Земли, утверждая, что это может спровоцировать землетрясения.

Использование других видов альтернативных источников энергии:

Как видим, альтернатива традиционным источникам энергии – существует. И это вселяет надежду на то, что в будущем человечество сможет преодолеть энергетический кризис, связанный с истощением невозобновляемых источников энергии!

Поделитесь этой статьей с друзьями:

Вступайте в наши группы в социальных сетях:

Эффективные альтернативные источники энергии, их особенности и перспективы

Вопрос добычи электроэнергии с годами не теряет своей актуальности. Ученым казалось, что с появлением атомных электростанций человечество получит безграничное количество энергии и больше никогда не будет задаваться этим вопросом. Но все оказалось несколько иначе — запасы необходимого для АЭС урана U 235 не бесконечны, и уже сейчас во многих странах, даже в США, чувствуется его недостаток. Есть методы получения другого необходимого топлива, например, плутония P 239 , искусственными методами, но этого далеко не достаточно. Доходит до того, что приходится использовать созданные ранее ядерные боеприпасы для извлечения из них вложенного ядерного заряда с целью использования на станциях.

Чтобы решить энергетический вопрос окончательно, многие разработчики обратили внимание на альтернативные источники электроэнергии.

К ним традиционно относят следующие:

  • солнечные батареи;
  • ветрогенераторы;
  • тепло земли;
  • биогазовый генератор;
  • сила приливов и отливов, некоторые другие.

Рассмотрим использование этих альтернативных источников электричества более подробно.

Лучи Солнца

Посредством солнечных лучей на Землю переносится приблизительно 1000 кВт мощности ежегодно, что равно той энергии, которая выделяется при сгорании 100 л дизельного топлива. Это довольно большое количество, и его освоение занимает умы очень многих современных исследователей. Лучшим вариантом на сегодня для использования солнечного излучения являются солнечные батареи, часто объединенные по несколько десятков в большие блоки, так называемые панели. Принцип работы таких изделий простой — фотоны из лучей солнца, проходя через батареи, создают на полупроводниковом материале разность потенциалов, что и вызывает движение тока в электрической цепи.

Типичная батарея такого плана, имеющая площадь поверхности в 60–80 см 2 , при хорошей солнечной погоде может давать ток около 1 А, чего достаточно для зарядки мобильного телефона, прослушивания радио и других несложных задач. Если соорудить большую панель из 40–50 таких элементов, то можно получить, соответственно, источник энергии на 40–50 А тока и 20–25 В напряжения. Такой мощности будет достаточно уже и для более серьезных задач: освещения помещения, зарядки автомобильного аккумулятора. Чтобы покрыть нужды частного дома в электричестве, всю поверхность его крыши покрывают такими солнечными панелями.

Солнечная альтернативная электроэнергетика — неплохой вариант добычи электричества, но способ имеет несколько недостатков, главными среди которых можно назвать высокую стоимость организации своей электростанции, а также полную зависимость от погодных условий: в случае пасмурной погоды вырабатываемой мощности будет очень мало.

Ветрогенераторы

Ветряки широко применяются во многих развитых странах мира: Голландии, Дании, Японии, США и других. Особенно эффективно их использование в гористой местности или на морских побережьях, где постоянно бушуют сильные ветры. Мощности современной электростанции из ветряных генераторов достаточно, чтобы покрывать нужды крупных сельскохозяйственных объектов, удаленных от цивилизации, или инфраструктуры небольших городов.

Читать еще:  Дизайн гостиной, кухни и столовой

Конструкция ветряка выглядит следующим образом: в нем присутствуют лопасти определенной формы, которые жестко связаны с ротором установленного внутри электрогенератора. При движении лопастей ротор вращается, и генератор вырабатывает электричество. Чем крупнее лопасти, чем большее они создают вращение, чем больший и чем чаще возникает ветер в данной местности, тем больше электрогенератор будет вырабатывать электрической энергии. Подсчитано, что минимальная скорость ветра, при которой может работать ветрогенератор, равна около 2 м/с. Если постоянная скорость ветра будет больше 8–10 м/с, то вырабатываемого электричества будет достаточно, чтобы запитывать электросеть частного дома.

Недостатком этого способа считается то, что входящий в систему аккумулятор довольно быстро выходит из строя (из-за слишком частых циклов зарядки-разрядки), а его стоимость составляет ощутимую часть всей ветряной установки. От ветра могут повреждаться детали конструкции, что потребует регулярного ремонта.

Все чаще можно видеть, как люди оборудуют ветряки для дома. Невзирая на некоторые сложности, они способны работать голами и приносить владельцу немало выгод.

Геотермальные источники

Углубление в недра Земли показало: под пластами поверхности — высокая температура. Это можно видеть по таким явлениям, как, например, гейзеры — фонтаны горячей воды, бьющие из-под земли. Тепло земли также относится к альтернативным источникам энергии — его очень удобно использовать с помощью теплового насоса. Правда, стоит отметить, что работа насоса также требует подвода некоторого количества тока, но, как показывает практика, соотношение затраченной на работу насоса мощности по отношению к полученной от тепла недр земли составляет приблизительно 1:4–1:6, что вполне перекрывает расходы и делает этот метод очень выгодным.

Принцип реализации данного способа также довольно прост — к зоне повышенной температуры в земле проделывается скважина, куда потом устанавливается тепловой насос. Он служит для того, чтобы охлаждать горячую подземную воду, а в результате этого выделяется дополнительная энергия, которая по специальным коммуникациям направляется на потребителя.

Выгоды от использования такого метода добывания электричества очевидны, но есть и существенный минус — для дома площадью в 150 м 2 придется потратить на необходимые работы и оборудование около 20–30 тысяч долларов.

Биогазовые установки

Немалую популярность в последние годы набрало использование биомассы. Суть его состоит в том, что из различной биомассы (барда, птичьего помета, навоза и других подобных веществ) при брожении выделяется особый газ под названием целлюлозный этанол. Здесь альтернативное электричество можно получить, просто сжигая получаемый таким образом газ.

Чтобы реализовать такую задумку, учеными были разработаны специальные биогазовые установки, которые сейчас продаются по довольно доступным ценам. Наиболее выгодно их использовать различным фермерским хозяйствам, где биологические отходы являются неотъемлемой частью производственного цикла. Единожды потратившись на биогазовую конструкцию, фермер может получить отличный источник близкого к природному газа, который в итоге легко преобразовать как в тепло, так и в электричество.

Приливы и отливы

Еще один интересный альтернативный источник энергии, который широко применяется в морских странах. Благодаря естественным приливам и отливам, вода постоянно движется. Если установить на некоторой глубине водяные турбины, то они, используя это движение масс воды, будут вырабатывать довольно немалую мощность. Примечательно, что даже учитывая низкую скорость воды от приливов и отливов, водяные турбины могут показывать высокую эффективность работы. Это можно увидеть на примере крупнейшей в мире приливной электростанции, находящейся во Франции и способной давать целых 240 мВт мощности.

В качестве заключения стоит сказать, что это не все возможные способы получения тока. Они совершенствуются и разрабатываются постоянно, но наибольшего практического результата удалось добиться именно указанными методами. Они уже сейчас способны составить достойную альтернативу традиционным вариантам получения электричества, а в некоторых случаях полностью их заместить.

Альтернативные источники энергии

Мы каждый день пользуемся электричеством и воспринимаем горящий свет как само собой разумеющееся явление. Однако энергоресурсы не генерируются самостоятельно, и для их производства государство ежегодно тратит огромное количество финансовых средств. Данный процесс также загрязняет окружающую среду. Учёные стремятся решить эту проблему и одним из самых популярных вариантов являются альтернативные источники энергии, которые стоят дешевле и не причиняют вреда природе.

Количество видов альтернативных источников энергии постоянно увеличивается. Специалисты данной сферы предпринимают попытки создать устройства, которые конвертируют возобновляемые источники энергии в электричество. Это может быть солнечная энергия, ветер, тепло земли или биологическое топливо.

Каждый из источников изучается отдельно и на данный момент было создано несколько отдельных отраслей, которые направлены на развитие и создание более продвинутых устройств преобразования энергии. Возможно, уже очень скоро мы перестанем сжигать уголь или другие ресурсы планеты, а начнём использовать экологические чистые альтернативные источники энергии. Это позволит улучшить состояние окружающей среды и сэкономить огромное количество финансовых средств.

Солнечные батареи – один из самых популярных способов генерации электроэнергии

Индустрия солнечных батарей постоянно расширяется. По оценкам специалистов мощность такого среднестатистического источника электроэнергии каждый год увеличивается в три раза. Это свидетельствует о развитии данной области.

К основному преимуществу солнечной батареи относится экологическая чистота. Солнце не загрязняет природу, и использование панелей для конвертации электроэнергии не способствует созданию парникового эффекта. Если Россия продолжит использовать нефть в качестве основного способа для обеспечения населения электричеством, то этого природного ресурса вряд ли хватит более чем на 50 лет. Если использовать газ, то его хватит на 100 лет, а уголь можно будет жечь ещё 500 лет.

Однако не у каждой страны есть такие большие запасы природных ресурсов. В Великобритании и Франции нефти и газа вряд ли хватит больше чем на три года.

Вернёмся к солнечной энергии – она неисчерпаема и её ресурсами можно пользоваться в дневное время и даже в случае, если небо затянуто облаками. Установленная солнечная батарея обслуживается легко и быстро, а генерация энергии не требует ежедневного участия человека. Данный вид конструкции отличается прочностью и долговечностью. Срок эксплуатации источника энергии данного типа составляет более 25 лет.

Читать еще:  Ковер – настоящее украшение любой гостиной

В некоторых государствах использование солнечных батарей спонсируется со стороны государства. Например, если гражданин Франции устанавливает у себя дома солнечную батарею, то правительство может вернуть ему до 60% суммы потраченных денег. Многие выражают недовольство, что данный вид альтернативного источника энергии требует больших финансовых затрат. Однако каждый год стоимость таких батарей уменьшается.

Безусловно, ядерная энергия даёт гораздо больше электричества, однако история показывает, что на таких станциях может случиться авария. Если раньше основным препятствием для работы солнечных батарей была непогода, то современные модели «добывают» энергию в дневное время независимо от плотности облаков.

«Плантации» с солнечными батареями занимают много места, но если бы каждый владелец частного дома разместил такой элемент питания на крыше, то потребление энергии из обычного источника сократилось бы во много раз. Постоянное развитие технологии приводит к снижению цены солнечной батареи – сегодня её может позволить себе купить любая семья с постоянным доходом. Подержаный автомобиль стоит дороже, чем солнечная панель. Также многие используют солнечные коллекторы, которые отлично подходят для нагрева воды. Светодиодные фонари на солнечных батарейках уже успели стать трендовыми.

Ветрогенераторы – насколько востребовано данное устройство?

Энергия ветра может быть преобразована в электричество и для этого используют ветрогенераторы. Турбины данного типа имеют привлекательный внешний вид и обладают достаточно высокой эффективностью. Большинство моделей не требуют управления человеком и служат на протяжении долгого времени. Разделяют горизонтальные и вертикальные турбины.

Горизонтальные устройства оснащены флюгером и системой слежения. У вертикальных устройств нет необходимости ориентации на ветер и они отличаются большей надёжностью. Устройство работает даже если скорость ветра низкая — в таких условиях она продолжает производить энергию. Оно характеризуется низким уровнем шума и высокой долговечностью.

Многие специалисты спорят о том, какой вид ветряной турбины лучше. Вертикальные установки менее эффективны, чем горизонтальные – разница составляет в 10%. Преимущества ветрогенератора очевидны:
• Ветер есть везде. Это значит, что установка окупится в любом случае, так как она будет производить энергию на постоянной основе.

• Экономия финансовых средств для государства. Если массово внедрить данную технологию, то цена одного кВт снизится до 5 центов.

• Экологическая чистота. Использование этого альтернативного источника энергии не загрязняет атмосферу.

• Занимают мало места. В отличие от солнечной панели, они занимают гораздо меньшую площадь.

• Снижение зависимости от нефти. Этот природный ресурс когда-нибудь кончится и поэтому стоит инвестировать в ветрогенераторы.

Следует отметить, что на данный момент начальная стоимость установки достаточно высокая. Однако её цена будет снижаться по мере развития технологий.

Тепловые насосы – секрет популярности

Тепловой насос очень распространён среди владельцев домашнего хозяйства. Он применяется для отопления помещения. Если описать принцип его действия вкратце, то он конвертирует уличное тепло в «домашнее». Бывают насосы типа грунт-вода, вода-вода, вода-воздух и воздух-воздух. Внутри системы установлен капилляр, конденсатор, испаритель и компрессор. Устройство функционирует за счёт терморегулятора и хладагента, который циркулирует внутри устройства.

Хладагент забирает тепло у испарителя, который в свою очередь добывает тепло из воды, воздуха или почвы. Достоинства теплового насоса:
• Экономия денег. Устройство потребляет гораздо меньше электроэнергии, чем обычный котёл.

• Экологичность. Не производит вредные выбросы углекислого газа.

• Безопасная работа. Так как тепловой насос не использует топливо, то он не способен взорваться или загореться.

• Универсальность. С помощью этой системы можно нагревать и остужать воду.

• Надёжность. Вы наверняка удивитесь, но данная система намного надёжнее, чем стандартный котёл газового или электрического типа.

• Долгий срок эксплуатации. Они могут работать на протяжении 30 лет и сохранять работоспособность.

• Комфортное использование. Большинство моделей работают в автоматическом режиме.

Данное устройство стоит дороже, чем обычный котёл. Однако если вы заботитесь об окружающей среде, то это ваш вариант. В любом случае, цена не настолько велика и приобретение теплового насоса может позволить себе любой человек.

Биогаз – хороший способ заботы об окружающей среде

Биогаз состоит из метана и углекислого газа с примесями других газов. Он образуется благодаря активности бактерий, которые обрабатывают биологические отходы. Данный процесс получил название анаэробного сбраживания. После «работы» бактерий эти отходы можно использовать в качестве удобрений.

Этот способ получения энергии имеет хорошую экономическую выгоду. К основным достоинствам этого топлива можно отнести доступность – этот альтернативный источник энергии может позволить себе любой человек. Сырьевая база постоянно пополняется и благодаря этому методу решается один из самых насущных «экологических» вопросов – как расходовать скапливающийся мусор? Единственный недостаток данного вида добычи энергии заключается в том, что он способствует созданию парникового эффекта.

Вышеперечисленные способы добычи электроэнергии уже очень скоро станут применяться в большинстве развитых стран. Они выгодны не только в плане экономии денег, но и актуальны из-за своей экологичности и эффективности.

Эффективные альтернативные источники энергии, их особенности и перспективы

Вопрос добычи электроэнергии с годами не теряет своей актуальности. Ученым казалось, что с появлением атомных электростанций человечество получит безграничное количество энергии и больше никогда не будет задаваться этим вопросом. Но все оказалось несколько иначе — запасы необходимого для АЭС урана U 235 не бесконечны, и уже сейчас во многих странах, даже в США, чувствуется его недостаток. Есть методы получения другого необходимого топлива, например, плутония P 239 , искусственными методами, но этого далеко не достаточно. Доходит до того, что приходится использовать созданные ранее ядерные боеприпасы для извлечения из них вложенного ядерного заряда с целью использования на станциях.

Читать еще:  Течь в душевой кабине

Чтобы решить энергетический вопрос окончательно, многие разработчики обратили внимание на альтернативные источники электроэнергии.

К ним традиционно относят следующие:

  • солнечные батареи;
  • ветрогенераторы;
  • тепло земли;
  • биогазовый генератор;
  • сила приливов и отливов, некоторые другие.

Рассмотрим использование этих альтернативных источников электричества более подробно.

Лучи Солнца

Посредством солнечных лучей на Землю переносится приблизительно 1000 кВт мощности ежегодно, что равно той энергии, которая выделяется при сгорании 100 л дизельного топлива. Это довольно большое количество, и его освоение занимает умы очень многих современных исследователей. Лучшим вариантом на сегодня для использования солнечного излучения являются солнечные батареи, часто объединенные по несколько десятков в большие блоки, так называемые панели. Принцип работы таких изделий простой — фотоны из лучей солнца, проходя через батареи, создают на полупроводниковом материале разность потенциалов, что и вызывает движение тока в электрической цепи.

Типичная батарея такого плана, имеющая площадь поверхности в 60–80 см 2 , при хорошей солнечной погоде может давать ток около 1 А, чего достаточно для зарядки мобильного телефона, прослушивания радио и других несложных задач. Если соорудить большую панель из 40–50 таких элементов, то можно получить, соответственно, источник энергии на 40–50 А тока и 20–25 В напряжения. Такой мощности будет достаточно уже и для более серьезных задач: освещения помещения, зарядки автомобильного аккумулятора. Чтобы покрыть нужды частного дома в электричестве, всю поверхность его крыши покрывают такими солнечными панелями.

Солнечная альтернативная электроэнергетика — неплохой вариант добычи электричества, но способ имеет несколько недостатков, главными среди которых можно назвать высокую стоимость организации своей электростанции, а также полную зависимость от погодных условий: в случае пасмурной погоды вырабатываемой мощности будет очень мало.

Ветрогенераторы

Ветряки широко применяются во многих развитых странах мира: Голландии, Дании, Японии, США и других. Особенно эффективно их использование в гористой местности или на морских побережьях, где постоянно бушуют сильные ветры. Мощности современной электростанции из ветряных генераторов достаточно, чтобы покрывать нужды крупных сельскохозяйственных объектов, удаленных от цивилизации, или инфраструктуры небольших городов.

Конструкция ветряка выглядит следующим образом: в нем присутствуют лопасти определенной формы, которые жестко связаны с ротором установленного внутри электрогенератора. При движении лопастей ротор вращается, и генератор вырабатывает электричество. Чем крупнее лопасти, чем большее они создают вращение, чем больший и чем чаще возникает ветер в данной местности, тем больше электрогенератор будет вырабатывать электрической энергии. Подсчитано, что минимальная скорость ветра, при которой может работать ветрогенератор, равна около 2 м/с. Если постоянная скорость ветра будет больше 8–10 м/с, то вырабатываемого электричества будет достаточно, чтобы запитывать электросеть частного дома.

Недостатком этого способа считается то, что входящий в систему аккумулятор довольно быстро выходит из строя (из-за слишком частых циклов зарядки-разрядки), а его стоимость составляет ощутимую часть всей ветряной установки. От ветра могут повреждаться детали конструкции, что потребует регулярного ремонта.

Все чаще можно видеть, как люди оборудуют ветряки для дома. Невзирая на некоторые сложности, они способны работать голами и приносить владельцу немало выгод.

Геотермальные источники

Углубление в недра Земли показало: под пластами поверхности — высокая температура. Это можно видеть по таким явлениям, как, например, гейзеры — фонтаны горячей воды, бьющие из-под земли. Тепло земли также относится к альтернативным источникам энергии — его очень удобно использовать с помощью теплового насоса. Правда, стоит отметить, что работа насоса также требует подвода некоторого количества тока, но, как показывает практика, соотношение затраченной на работу насоса мощности по отношению к полученной от тепла недр земли составляет приблизительно 1:4–1:6, что вполне перекрывает расходы и делает этот метод очень выгодным.

Принцип реализации данного способа также довольно прост — к зоне повышенной температуры в земле проделывается скважина, куда потом устанавливается тепловой насос. Он служит для того, чтобы охлаждать горячую подземную воду, а в результате этого выделяется дополнительная энергия, которая по специальным коммуникациям направляется на потребителя.

Выгоды от использования такого метода добывания электричества очевидны, но есть и существенный минус — для дома площадью в 150 м 2 придется потратить на необходимые работы и оборудование около 20–30 тысяч долларов.

Биогазовые установки

Немалую популярность в последние годы набрало использование биомассы. Суть его состоит в том, что из различной биомассы (барда, птичьего помета, навоза и других подобных веществ) при брожении выделяется особый газ под названием целлюлозный этанол. Здесь альтернативное электричество можно получить, просто сжигая получаемый таким образом газ.

Чтобы реализовать такую задумку, учеными были разработаны специальные биогазовые установки, которые сейчас продаются по довольно доступным ценам. Наиболее выгодно их использовать различным фермерским хозяйствам, где биологические отходы являются неотъемлемой частью производственного цикла. Единожды потратившись на биогазовую конструкцию, фермер может получить отличный источник близкого к природному газа, который в итоге легко преобразовать как в тепло, так и в электричество.

Приливы и отливы

Еще один интересный альтернативный источник энергии, который широко применяется в морских странах. Благодаря естественным приливам и отливам, вода постоянно движется. Если установить на некоторой глубине водяные турбины, то они, используя это движение масс воды, будут вырабатывать довольно немалую мощность. Примечательно, что даже учитывая низкую скорость воды от приливов и отливов, водяные турбины могут показывать высокую эффективность работы. Это можно увидеть на примере крупнейшей в мире приливной электростанции, находящейся во Франции и способной давать целых 240 мВт мощности.

В качестве заключения стоит сказать, что это не все возможные способы получения тока. Они совершенствуются и разрабатываются постоянно, но наибольшего практического результата удалось добиться именно указанными методами. Они уже сейчас способны составить достойную альтернативу традиционным вариантам получения электричества, а в некоторых случаях полностью их заместить.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector