Природные виды топлива не безграничны; современное энергоснабжение может оказаться под ударом. Решением этой проблемы являются альтернативные источники энергии, которые представляют собой набор методов производства энергии из возобновляемых или практически неисчерпаемых ресурсов. Каждый день специалисты со всего мира ищут новые виды топлива на замену традиционным источникам.
Потому что нам нужны альтернативные источники энергии
Когда исчерпаемые источники энергии (ископаемое топливо) закончатся, человечеству придется перейти на AES (альтернативные источники энергии). По состоянию на 2017 год 35% электроэнергии, производимой в России, было произведено безуглеродным методом на атомных и гидроэлектростанциях.
Использование традиционных источников энергии проблематично по следующим причинам:
- ТЭС использует топливо, которое в ближайшее время закончится. По самым плохим оценкам, это произойдет через 30 лет;
- Стоимость ископаемого топлива растет, поэтому растет цена на электроэнергию;
- Продукция для производства энергии загрязняет окружающую среду;
- Тепло, производимое на станциях, вызывает глобальное потепление.
[красный] У человечества есть выход: переход в АЕИ. [/ красный]
Основные типы
Альтернативные источники энергии не ограничиваются солнечным светом и ветром.
Водопад
- Первый тип — это приливная станция. Принцип действия основан на следующем: давление воды заставляет лопасти вращаться и приводить в действие генератор. Несмотря на высокие капитальные затраты на строительство комплексов, низкие затраты на обслуживание делают технологию выгодной и привлекательной.
Гидроэлектрические турбины
- Второй тип — волновая электростанция. Станции не только получают электричество, но и гасят волны, спасая порты от разрушения. Однако ВЭС разрушают естественную экосистему водоемов, что может привести к исчезновению целых видов рыб.
Проект волновой электростанции
[красный] Основная проблема гидроэлектростанций — значительное негативное воздействие на окружающую среду. [/ красный]
Тепло земли
Еще одна область альтернативной энергетики — производство электроэнергии из тепла земной коры. Этот метод безопасен — он использует практически неиссякаемый ресурс. Вопреки заблуждениям, геотермальные станции не влияют на охлаждение ядра Земли.
В этом секторе мы различаем гидротермальную энергию (вода) и петротермальную энергию (горы).
Геотермальная станция Хеллишейди в Исландии
Главное преимущество этого метода добычи — независимость от времени года, от дня.
Геотермальная энергия имеет свои недостатки. Необходимо пробурить глубокие скважины (для достижения геотермического градиента 30 ° C необходимо достичь глубины в один километр). Этот метод также может косвенно влиять на окружающую среду: вода, используемая для экстракции, содержит соли тяжелых металлов.
Биотопливо
Как выглядит биодизель
Биотопливо — это топливо, произведенное из материалов животного или растительного происхождения. Основное отличие от окаменелости — большая экологичность. По агрегатному состоянию он делится на газообразное, жидкое и твердое. Древесина, солома и синтетические вещества используются для создания биотоплива. Например, биодизель.
Для производства биотоплива используются три поколения растений:
- Первое поколение. Это культуры с высоким содержанием жира и крахмала. Недостаток этого поколения в увеличенной площади используемых земель и более высоких ценах на продукты питания, поскольку продовольственные культуры используются все больше и больше;
- Второе поколение. Это непригодные в пищу дерево, трава и растительный мусор. Это сырье легко перерабатывается, но занимает большие площади и практически не воспроизводится;
- Третье поколение. К этому виду относятся водоросли. Они быстро размножаются и содержат большой процент биомассы, занимая при этом небольшую площадь.
Первое поколение сейчас более распространено, хотя второе изучается на предмет реализации.
Ядерная энергия
АЭС Ясловское Богунице в Словении
Для производства электроэнергии таким образом используется ядерная энергия (обычно вызывающая цепную реакцию урана-235 или плутония-239). Эксплуатация атомных электростанций отличается экологичностью (при условии безаварийной работы) и дешевизной производства электроэнергии. В этом случае мощность можно увеличивать надолго.
Многие густонаселенные страны сокращают работу АЭС из-за длительного загрязнения и отравления территорий в случае аварий. Италия полностью отказалась от атомной энергетики, а Бельгия, Германия и Испания проводят долгосрочную политику по поэтапному отказу от атомных электростанций. [/ Block]
Другие проблемы с этим типом добычи — это стоимость утилизации отходов и тепловое загрязнение, когда выделение тепла влияет на ускорение глобального потепления.
Ветер
Источник энергии — ветер — можно преобразовать двумя способами: генераторы с вертикальной осью ротора (структура конструкции проще, но КПД обычно не превышает 10%) и горизонтальной (КПД больше, достигая 30-40%).
Ветрогенераторы при работе создают шум из-за воздействия ветра на лопасти установки, поэтому обычно располагаются на удалении от жилых домов. Расстояние должно быть не менее 300 метров. При этом пахотные работы можно беспрепятственно продолжать под самими конструкциями.
[зеленый] Ветроэнергетика сейчас демонстрирует самые большие перспективы и потенциал для развития. Например, преимущество ветропарков заключается в разнообразии месторасположения: строительство ведется не только на берегу, но и на [море]
Солнце
Солнечная энергия производится в одном из двух типов сооружений. Первый тип — солнечные концентраторы. Суть их работы заключается в концентрации солнечных лучей от стеклянной системы на воде, за счет чего она нагревается. Недостатком таких конструкций является сложность их конструкции.
Второй тип — фотоэлементы. Они используются чаще из-за более низкой цены, простой конструкции и обслуживания. Фотоэлементы лидируют на рынке, но эффективность не превышает 20%.
Солнечная энергия может производиться более эффективно в Саудовской Аравии и Египте, в других регионах вырабатываемой электроэнергии недостаточно для полного перехода на солнечные станции.
Другие варианты
Есть и другие виды альтернативной энергии:
- Мышечная энергия;
- Криоэнергетика;
- Гравитационная энергия;
- Вулканическая энергия.
Но у этих методов есть и недостатки: например, последний АЕИ является локальным.
Преимущества и недостатки использования
Неисчерпаемость, безопасность, экологичность: это очевидные преимущества работы с нетрадиционными источниками, но для перехода на АЭИ необходимо решить основные проблемы отрасли.
Минусы альтернативных источников энергии:
- Сезонность;
- Место нахождения;
- Нестабильность.
Это не относится ко всем типам AES, например, геотермальная энергетика полностью независима от смены сезона.
Сезонность выражается в строгой зависимости от времени года: например, в определенный момент времени количество энергии ветра и солнца больше других.
Количество вырабатываемой энергии зависит от местоположения. Для выработки электроэнергии из ветра важна скорость (мощность генератора равна кубу скорости, поэтому при уменьшении последнего параметра хотя бы в полтора раза мощность снижается более чем в три раза раз). Следовательно, лучше устанавливать ветряки на берегу, где постоянно дуют сильные ветры.
Местоположение в солнечной энергии выражается на основе количества энергии, генерируемой географической широтой.
И главная проблема МЭА — нестабильность. Во многом нетрадиционные источники зависят от времени, на которое человек не только влияет, но и заранее предсказывает.
Альтернативная энергетика в современной России
По сравнению с предыдущими годами альтернативная энергетика в России развивается быстрее, но не доминирует. Сегодня в стране большая часть энергии производится с использованием традиционных источников.
Солнечные электростанции
Солнечная электростанция на Урале
Южные регионы страны, а также Западная, Восточная Сибирь и Дальний Восток имеют потенциал для производства солнечной электроэнергии. В России обещают добывать энергию Солнца, поэтому проекты с этим направлением получают господдержку.
Гидроэлектрические и приливные электростанции
Россия активно использует водный потенциал для выработки электроэнергии: по состоянию на 2017 год в стране действует 15 электростанций мощностью более 1000 МВт, а также сотни станций меньшей мощности. Стоимость энергии, производимой на гидроэлектростанциях, составляет половину стоимости энергии, вырабатываемой на термоэлектрических станциях.
Приливные станции требуют большого финансирования, поэтому освоения этого направления в Российской Федерации не происходит. По прогнозам ученых, на ТЭС может приходиться пятая часть электроэнергии, производимой в России.
Ветряные турбины
установка генераторов с горизонтальной осью вращения в России невозможна из-за небольшой скорости ветра. Однако часто используются конструкции с вертикальной осью вращения.
Ветроэлектростанция в Ульяновской области
По состоянию на 2018 год общая мощность ветряных турбин в России составляла 134 МВт. Крупнейшая электростанция Ульяновской области (мощность — 35 МВт).
Геотермальные станции
В России 5 геотермальных электростанций, три из которых расположены на Камчатке. По состоянию на 2016 год ГеоЭС вырабатывает 40% электроэнергии, потребляемой на этом полуострове.
Применение биотоплива
Производство топлива также организовано в России. При этом стране выгоднее разрабатывать твердое биотопливо, чем жидкое. Сейчас производство ведется на заводе во Владивостоке.
АЭС
Россия производит электроэнергию с помощью атомной энергии и продолжает развиваться в этом направлении. Строятся новые станции, применяются новые методы добычи. По состоянию на 2019 год в России действует 10 АЭС. Российская Федерация занимает второе место в мире по выработке электроэнергии с использованием атомных электростанций, Китайская Народная Республика — в этом направлении.
Что можно использовать в частном доме
Получение энергии из альтернативных источников возможно не только для компаний, но и для государства. Существуют различные установки и устройства, которые помогают вырабатывать электроэнергию нетрадиционным способом. Альтернативные методы получения энергии помогают сэкономить на счетах, а в случае аварийного отключения электроэнергии вы не останетесь без электричества.
Солнечные панели
Панели установлены на крышу
Солнечные панели могут помочь вам получить экологически чистую энергию для вашего дома. Для покупки нужно рассчитать необходимую мощность и выбрать место крепления. Покупка и установка фотоэлементов оправдана и окупается в будущем.
Солнечные коллекторы
Солнечные коллекторы нагреваются на солнце, направляют накопленное тепло в воду и нагревают ее. Поэтому данный прибор обеспечивает отопление и горячую воду в любое время года.
Ветряные турбины
Генераторы накапливают энергию и впоследствии потребляются бытовой техникой. Обычно устанавливается несколько устройств, которые в случае аварийного отключения включаются поочередно.
Тепловые насосы
Тепловые насосы нагревают помещение до необходимой температуры в любое время года. Большинство из них оснащены обратной функцией — охлаждением, что пригодится летом. Источником может быть вода, ветер или тепло земли.
Производство биогаза
Отечественное производство биогаза позволяет заменить использование ископаемого топлива в повседневной жизни на его более экологичный и экономичный аналог. Вы можете купить или построить биогазовую установку самостоятельно.
Мини ГЭС
Мини-ГЭС — это небольшие станции, вырабатывающие электроэнергию для одного дома. Используйте эту установку в качестве основного или резервного источника питания. Переносные гидроэлектростанции — альтернатива для удаленных и труднодоступных мест.
Другие возможности
Есть и более редкие возможности, но они дороги в реализации. Например, инфракрасные излучатели для отопления помещений. На мировом рынке можно найти водородные котлы, которые вырабатывают тепло за счет химических реакций между кислородом и водородом.
Что можно сделать своими руками
Альтернативная энергия своими руками доступна каждому. Необязательно тратить много денег, чтобы сэкономить на счетах и не нанести вред окружающей среде. Вы можете делать практически все.
- Топливные брикеты из отходов (например, бумаги);
- Ручной генератор с суперконденсатором;
- Бензиновый генератор;
- Солнечная панель в смартфоне;
- Коллектор из поликарбоната;
- Уменьшенная версия ветряка.
Вы можете самостоятельно создавать системы, которые снизят ваши расходы по счетам без снижения потребления электроэнергии.
Комментирование закрыто