Vaihtoehtoiset energialähteet: Teknologian yleiskatsaus

Johdanto

Koko nykyaikainen maailmantalous on riippuvainen dinosaurusten aikana kertyneestä rikkaudesta: öljystä, kaasusta, hiilestä ja muista fossiilisista polttoaineista. Suurin osa elämästämme, metrolla ajamisesta vedenkeittimen lämmittämiseen keittiössä, vaatii viime kädessä tämän esihistoriallisen perinnön polttamista. Suurin ongelma on, että nämä helposti saatavilla olevat energiavarat eivät ole uusiutuvia. Ennemmin tai myöhemmin ihmiskunta pumppaa pois kaiken öljyn maan suolistosta, polttaa kaiken kaasun ja kaivaa kaiken hiilen. Mitä käytämme teekannujen lämmittämiseen?

Emme saa myöskään unohtaa polttoaineen palamisen kielteisiä ympäristövaikutuksia. Kasvihuonekaasujen pitoisuuden nousu ilmakehässä johtaa keskilämpötilan nousuun koko planeetalla. Polttoaineen palamistuotteet saastuttaa ilmaa. Suurten kaupunkien asukkaat tuntevat tämän erityisen hyvin.

Me kaikki ajattelemme tulevaisuutta, vaikka tämä tulevaisuus ei tulisikaan kanssamme. Maailmanlaajuinen yhteisö on jo pitkään tunnustanut fossiilisten polttoaineiden rajoitukset. Ja niiden käytön kielteiset vaikutukset ympäristöön. Johtavat valtiot toteuttavat jo ohjelmia asteittaiseksi siirtymiseksi ympäristöystävällisiin ja uusiutuviin energialähteisiin.

Kaikkialla maailmassa ihmiskunta etsii ja ottaa vähitellen käyttöön korvaavia fossiilisia polttoaineita. Aurinko-, tuuli-, vuorovesi-, maalämpö- ja vesivoimalat ovat toimineet kaikkialla maailmassa jo pitkään. Vaikuttaa siltä, ​​että mikä estää meitä tarjoamasta kaikkia ihmiskunnan tarpeita heidän avullaan?

Itse asiassa vaihtoehtoisella energialla on monia ongelmia. Esimerkiksi energiavarojen maantieteellisen jakautumisen ongelma.Tuulivoimaloita rakennetaan vain alueille, joilla usein puhaltaa voimakkaita tuulia, aurinkoenergiaa - missä on vähimmäismäärä pilvisiä päiviä, vesivoimaloita - suurille joille. Öljyä ei tietenkään ole saatavilla kaikkialla, mutta se on helpompi toimittaa.

Toinen vaihtoehtoisen energian ongelma on epävakaus. Tuulipuistoilla tuotanto riippuu tuulesta, joka muuttaa jatkuvasti nopeutta tai jopa pysähtyy kokonaan. Aurinkovoimalat eivät toimi hyvin pilvisellä säällä eivätkä toimi ollenkaan yöllä.

Tuuli tai aurinko eivät ota huomioon energiankuluttajien tarpeita. Samalla lämpö- tai ydinvoimalaitoksen energiantuotanto on vakio ja helposti säädettävissä. Ratkaisu tähän ongelmaan voi olla vain valtavien energiavarastojen rakentaminen reservin luomiseksi alhaisen tehon tapauksessa. Tämä kuitenkin nostaa huomattavasti koko järjestelmän kustannuksia.

Näiden ja monien muiden vaikeuksien vuoksi vaihtoehtoisen energian kehitys maailmassa on hidastumassa. Fossiilisten polttoaineiden polttaminen on edelleen helpompaa ja halvempaa.

Jos vaihtoehtoisista energialähteistä ei kuitenkaan ole globaalin talouden mittakaavassa paljon hyötyä, niin yksittäisen talon puitteissa ne voivat olla erittäin houkuttelevia. Monet kokevat jo nyt sähkön, lämmön ja kaasun tariffien jatkuvan nousun. Energiayhtiöt pääsevät joka vuosi syvemmälle tavallisten ihmisten taskuun.

Kansainvälisen pääomasijoitusrahaston I2BF:n asiantuntijat esittelivät ensimmäisen katsauksen uusiutuvan energian markkinoista. Heidän ennusteidensa mukaan 5–10 vuoden kuluttua vaihtoehtoiset energiateknologiat tulevat kilpailukykyisemmiksi ja yleistyvät. Jo nyt ero vaihtoehtoisen ja perinteisen energian kustannuksissa pienenee nopeasti.

Energiakustannuksilla tarkoitetaan hintaa, jonka vaihtoehtoisen energian tuottaja haluaa saada kompensoidakseen investointinsa hankkeen keston aikana ja saadakseen 10 %:n tuoton sijoitetulle pääomalle. Tämä hinta sisältää myös velkarahoituksen kustannukset, koska useimmat ovat vahvasti velkaantuneita.

Annettu kaavio havainnollistaa erityyppisten vaihtoehtoisten ja perinteisten energiamuotojen arviota vuoden 2011 toisella neljänneksellä (kuva 1).

Riisi. yksi.	Erilaisten vaihtoehtoisten ja perinteisten energiamuotojen arviointi

Yllä olevien lukujen mukaan geoterminen energia sekä roskien ja kaatopaikkakaasun polttamisesta syntyvä energia on kaikista vaihtoehtoisista energiamuodoista edullisinta. Itse asiassa ne pystyvät jo suoraan kilpailemaan perinteisen energian kanssa, mutta niitä rajoittava tekijä on rajallinen määrä paikkoja, joissa näitä hankkeita voidaan toteuttaa.

Tämä kirja on kirjoitettu niille, jotka haluavat saada riippumattomuutta energiainsinöörien oikkuista, jotka haluavat osallistua vaihtoehtoisen energian kehittämiseen, jotka haluavat vain säästää vähän energiaa.

Kirjasta V. Germanovich, A. Turilin “Vaihtoehtoiset energialähteet. Käytännön suunnitelmia tuulen, auringon, veden, maan, biomassaenergian käyttöön.

Jatka lukemista tästä

Onko vaihtoehtoisilla energialähteillä tulevaisuutta?

Vaihtoehtoiset uusiutuvan energian lähteet ovat varsin mielenkiintoinen ja lupaava suunta. Esimerkiksi on olemassa useita tehokkaita menetelmiä veden tuottamiseksi ilmasta. Totta, täällä on käytettävä generaattoria. Aika näyttää, keksitäänkö uusia lähestymistapoja näiden ongelmien ratkaisemiseksi ja menetelmien parantamiseksi.

On suuri kysymys, voidaanko resursseja käyttää viisaasti

Katso tämä video YouTubessa

Edellinen suunnittelu️ 220 V jänniterele kotiin: kuinka kodinkoneiden suojaus järjestetään oikein
Seuraava suunnittelu Onko minun lähetettävä tiedot vesimittareiden mukaan vuonna 2019: ja mitä tapahtuu, jos et tee sitä ajoissa?

Vaihtoehtoisten energialähteiden tyypit.

Tuulen, auringon, veden, biopolttoaineiden ja maan lämmön energia on suhteellisen ehtymätöntä ja uusiutuvaa. Vaihtoehtoisten energialähteiden edut ovat kiistattomat, sillä ne säästävät luonnonvaroja. Lisäksi ne ovat paljon ympäristöturvallisuusvaatimusten mukaisia.

Tuulivoima.

Tuulivoiman käytön periaate on muuttaa liike-energia sähköiseksi, termiseksi, mekaaniseksi. Tuuligeneraattoreita käytetään sähköenergian tuottamiseen. Niillä voi olla erilaisia ​​teknisiä parametreja, kokoja, malleja, vaaka- tai pystysuuntaisia ​​pyörimisakselia. Purjeet ovat klassinen esimerkki tuulivoiman käytöstä meriliikenteessä, ja tuulimylly on muunnos mekaaniseksi energiaksi.

Siipien halkaisija ja niiden sijainnin korkeus määräävät tuuligeneraattorin tehon. Tuulenvoimakkuudella 3 m/s generaattori alkaa tuottaa virtaa ja saavuttaa maksimiarvonsa nopeudella 15 m/s. Yli 25 m/s tuulen voima on kriittinen - generaattori sammutetaan.

Aurinkoenergia on lahja auringolta.

Aurinkoenergia vaihtoehtoisena energialähteenä on luonnollinen jatko Auringon elämää antavalle tehtävälle planeetallamme. Mutta vaikka ihmiskunta ei ole oppinut käyttämään sitä suoraan.Tällä hetkellä aurinkopaneeleja käytetään aurinkoenergian muuntajina sähköenergiaksi ja aurinkokeräimiä lämpöenergiana. Lisäksi joissakin tapauksissa käytetään kahden tyypin yhdistelmää.

Aurinkoteknologia koostuu pinnan lämmittämisestä auringonsäteillä ja lämmitetyn veden käyttämisestä kuuman veden toimittamiseen, lämmitykseen tai käyttöön höyryvoimaloissa. Aurinkokeräimiä käytetään muuntamaan aurinkoenergiaa lämpöenergiaksi. Heidän yhteinen teho riippuu aurinko- tai lämpöaseman järjestelmään sisältyvien yksittäisten laitteiden lukumäärä ja teho.

Aurinkopaneelit on jaettu:

• piitä
• elokuva

Piikiteitä käyttävät paristot ovat tällä hetkellä eniten kysyttyjä, ja kalvoparistot ovat kätevimpiä. Piipaneelit ovat yksi parhaista vaihtoehdoista yksityiskotiin.

Vesivoima on veden voiman käyttöä.

Vesivoimalaitosten turbiinien toimintaperiaate on veden voiman vaikutus vesiturbiinin siipiin, jotka tuottavat sähköä. Toisinaan vaihtoehtoisiksi energiatyypeiksi luokitellaan vain ne vesivoimalaitokset, joissa ei käytetä voimakkaita patoja ja virran muodostuminen tapahtuu veden luonnollisen virtauksen vaikutuksesta. Tämä johtuu voimakkaiden vesivoimalaitosten merkittävästä kielteisestä vaikutuksesta jokimaisemiin, niiden matalista ja katastrofaalisista tulvista.

Ympäristönsuojelijat eivät vastusta meren ja valtamerten vuoroveden luonnollisen energian käyttöä. Kineettisen energian muuntaminen sähköenergiaksi tapahtuu tässä tapauksessa erityisillä vuorovesiasemilla.

Geoterminen energia on maan lämpöä.

Maan pinta säteilee lämpöä paitsi paikoissa, joissa kuumat seismiset lähteet sinkoutuvat, kuten esimerkiksi Kamtšatkassa, myös melkein kaikilla planeetan alueilla. Maan lämmön talteenottamiseen käytetään erityisiä lämpöpumppuja, jotka muunnetaan sitten sähköenergiaksi tai käytetään lämmönä. Laitteiden toimintaperiaate perustuu termodynamiikan lakeihin sekä nesteiden ja kaasujen, erityisesti freonin, käyttäytymisen fysikaalisiin lakeihin.

Pumpun suunnittelutyyppi määrittää ensisijaisen energialähteen, kuten maa-ilma tai maa-vesi.

Biopolttoaine.

Biopolttoaineiden saannin periaate perustuu luomutuotteiden jalostukseen erikoislaitteistoilla. Käsittelyn aikana syntyy lämpö- tai sähköenergiaa. Biopolttoaineet voivat olla nestemäisiä, kiinteitä tai kaasumaisia. Kiinteät, esimerkiksi polttoainebriketit, nestemäiset - bioetanoli, kaasumaiset - biokaasu. Sen lajikkeisiin kuuluu kaatopaikkakaasu, jota muodostuu kaatopaikoilla. Vanhoilta kaatopaikoilta peräisin olevan biokaasun käyttö auttaa ratkaisemaan jätteiden kierrätyksen ongelmia.

Vaihtoehtoinen energialähde: mikä se on ja miksi sitä tarvitaan

Tähän päivään asti energia perustuu hyvin kehitettyihin ja hyväksi havaittuihin tapoihin tuottaa sähköä. Ne ovat tunnettuja ydin-, sähkö- ja vesivoimaloita. Ne kaikki käyttävät planeettamme resursseja, jotka ennemmin tai myöhemmin loppuvat tai sisältävät reaktioita, jotka voivat aiheuttaa korjaamatonta vahinkoa.

Vuonna 2017 näiden resurssien käyttöprosentti jakautui seuraavasti:

• 39,3 % - kivihiili;
• 22,9 % - maakaasu;
• 16 % - vesi;
• 10,6 % - ydinenergia;
• 4,1 % - öljyä.

Nykyään tämä lupaava alue etsii ympäröivästä maailmasta aineita ja prosesseja, jotka pystyvät:

• uusi resurssi (eli ole ehtymätön);
• ovat laadultaan perinteisten tuotteiden täydellinen korvaava;
• olla taloudellinen;
• älä vahingoita ympäristöä.

Mitä vikaa perinteisissä energialähteissä on?

Hiili, öljy ja kaasu eivät ole vielä löytäneet täydellistä korvaavaa paikkaa ihmiskunnan tarvitseman energian tuotannossa. Niiden varastot ovat kuitenkin rajalliset, eikä niitä voida palauttaa.

Esimerkiksi maapallomme käytti jopa 350 miljoonaa vuotta öljyn ja kaasun luomiseen, ja kulutimme niiden resurssit paljon nopeammin.

Noin 90 % planeetan energiasta vuonna 2010 tuotettiin polttamalla fossiilisia ja biopolttoaineita kasvi- tai eläinraaka-aineista. Ja vuoteen 2040 mennessä tällaisen tuotannon osuus ei putoa alle 80 prosentin. Samaan aikaan energiankulutus kasvaa: 40. vuoteen asti - 56%.

Jo vuonna 2012 tiedemiehet ilmoittivat, että planeetan koko kaasuntoimitus päättyisi vuoteen 2052 mennessä ja öljyä kestäisi hieman kauemmin - vuoteen 2060 asti. Eli lapsemme saavat jo kiinni ajan, jolloin öljysäiliöaluksesta tai kaasuputkesta ei ole hyötyä ja metsät kaadetaan.

Palamistuotteisiin ja ydinenergian tuotantoon liittyvät haitalliset päästöt ilmakehään ovat otsonikerrosta heikentäviä ja ilmaston lämpenemisen johtajia.

Siten koko moderni sivilisaatio, riippumatta siitä kuinka poliitikot ja öljyntuottajat sen hylkäävät, on globaalin kysymyksen edessä - mikä energialähde korvaa perinteiset ympäristöä säästäen.

Lämpövoimateollisuus

Venäjän yleisin energia-ala.Maan lämpövoimalaitokset tuottavat yli 1 000 MW käyttämällä raaka-aineena hiiltä, ​​kaasua, öljytuotteita, liuskeesiintymiä ja turvetta. Tuotettu primäärienergia muunnetaan edelleen sähköksi. Teknologisesti tällaisilla asemilla on paljon etuja, jotka määräävät niiden suosion. Näitä ovat käyttöolosuhteiden vaatimattomuus ja työnkulun teknisen organisoinnin helppous.

Lämpövoimalaitokset lauhdelaitosten ja sähkön ja lämmön yhteistuotantolaitosten muodossa voidaan rakentaa suoraan niille alueille, joissa kulutustavaraa otetaan talteen tai missä kuluttaja sijaitsee. Kausivaihtelut eivät vaikuta asemien vakauteen, mikä tekee tällaisista energialähteistä luotettavia. Mutta lämpövoimaloissa on myös haittoja, joita ovat ehtyvien polttoaineresurssien käyttö, ympäristön saastuminen, tarve yhdistää suuria määriä työvoimaresursseja jne.

Mitä valita: uusiutuvat energialähteet vai ydinvoima?

Historiallisesti ydin-, hiili- ja vesivoima ovat olleet valtavia energianlähteitä

Siksi, ottamatta huomioon sitä tosiasiaa, että monet maailman maat ovat tiiviisti mukana uusiutuvan energian alan kehittämisessä, Venäjän federaation johto suunnitteli saavansa vain 4,5 % energiasta uusiutuvasta energiasta vuoden 2020 alkuun mennessä, ymmärtäen että hiilivetyvarat eivät ole rajattomat

Venäjän hallitus luottaa pitkäaikaiseen energiantuotantoon plutoniumista ja fuusioenergiasta; tällaisia ​​energialähteitä ei ole täysin tutkittu ja ne muodostavat todellisen uhan ihmiskunnalle. Tämä koskee kaiken ydinenergian kehittämistä ja soveltamista.

Tavoitteena ydinenergiatutkimuksen lisääminen Ranskassa vuonna 2007 aloitettiin kansainvälisesti merkittävän kokeellisen lämpöydinreaktorin rakentaminen.

Hankkeen perusti useiden maiden ryhmä, mukaan lukien Venäjä. Tällaisen hankkeen luomisen päätarkoituksena oli osoittaa lämpöydinfuusioenergian mahdollinen kaupallinen käyttö sähköenergian lähteenä. Ratkaisua tähän ongelmaan ei ole vielä löydetty.

Lämpöydinprosessien tutkimukseen osallistuneiden tiedemiesten laskelmien mukaan niistä saatava energian määrä vuoteen 2100 mennessä ei voi ylittää 100 GW:n baaria, mikä on alhainen indikaattori ihmiskunnan sähköntuotantoon liittyvien ongelmien ratkaisemisesta. . Esimerkkinä voidaan ottaa se tosiasia, että nykyaikaiset maailman voimalaitokset tuottavat 4000 GW sähköä.

Ainoa tapa ratkaista sähkön saantiongelma on ihmiskunnan siirtyminen uusiutuviin energialähteisiin käyttämällä rinnakkain sähköä säästäviä teknologioita. Tällaisen siirtymän etuna on planeetan ilmaston säilyminen. Kaikki tämän prosessin aloittamiseen tarvittava rahoitus on saatavilla.

Vaihtoehtoinen energia nykyaikaisella Venäjällä

Vaihtoehtoinen energia Venäjällä kehittyy aikaisempiin vuosiin verrattuna nopeammin, mutta ei ole hallitseva. Nykyään suurin osa maan energiasta tulee perinteisistä lähteistä.

Aurinkovoimalat

Aurinkovoimala Uralilla

Maan eteläisillä alueilla sekä Länsi-, Itä-Siperiassa ja Kaukoidässä on potentiaalia aurinkosähkön tuotantoon. Venäjällä lupaa ottaa energiaa Auringosta, joten tämänsuuntaiset hankkeet saavat valtion tukea.

Vesi- ja vuorovesivoimalat

Venäjä hyödyntää aktiivisesti vesipotentiaalia sähkön tuottamiseen: vuoden 2017 tietojen mukaan maassa on 15 teholtaan yli 1000 megawatin voimalaitosta sekä satoja pienempitehoisia asemia. Vesivoimalaitoksen tuottama energia maksaa puolet lämpövoimalaitoksen tuottamasta energiasta.

Vuorovesiasemat vaativat suuria varoja, joten tämän suunnan kehitystä Venäjän federaatiossa ei tapahdu. Tutkijoiden ennusteiden mukaan sähkövoimalaitokset voisivat muodostaa viidenneksen Venäjällä tuotetusta sähköstä.

tuuliturbiinit

Venäjällä on mahdotonta asentaa generaattoreita, joissa on vaakasuuntainen pyörimisakseli, alhaisen tuulen nopeuden vuoksi. Usein käytetään kuitenkin rakenteita, joissa on pystysuuntainen pyörimisakseli.

Tuulivoimala Uljanovskin alueella

Vuodesta 2018 lähtien tuulivoimaloiden kokonaiskapasiteetti Venäjällä oli 134 megawattia. Uljanovskin alueen suurin voimalaitos (kapasiteetti - 35 megawattia).

Geotermiset asemat

Venäjällä on 5 geotermistä voimalaitosta, joista kolme sijaitsee Kamtšatkassa. Vuoden 2016 tietojen mukaan GeoPP tuottaa 40 prosenttia tällä niemimaalla kulutetusta sähköstä.

Biopolttoaineen käyttö

Polttoaineen tuotantoa järjestetään myös Venäjällä. Samalla maan on kannattavampaa kehittää kiinteitä biopolttoaineita kuin nestemäisiä. Nyt tuotanto tapahtuu Vladivostokissa sijaitsevassa tehtaassa.

Ydinvoimala

Venäjä tuottaa sähköä ydinenergialla ja jatkaa kehitystään tähän suuntaan.Uusia asemia rakennetaan, uusia poistomenetelmiä sovelletaan. Vuoden 2019 tietojen mukaan Venäjällä toimii 10 ydinvoimalaa. Venäjän federaatio on maailman toisella sijalla ydinvoimaloiden sähköntuotantokapasiteetissa, Kiinan kansantasavalta on voittanut mestaruuden tällä alalla.

Tuulivoima

Tuulipuistot ovat lupaava tapa tuottaa energiaa erityisesti paikoissa, joissa tuulen suunta on vakio.

Menetelmä tällaisen energian saamiseksi ei saastuta luontoa. On kuitenkin olemassa riippuvuus tuulen suunnan ja voimakkuuden epäjohdonmukaisuudesta. Vaikka tämä riippuvuus voidaan osittain tasoittaa asentamalla vauhtipyöriä ja erilaisia ​​akkuja.

Mutta tuulivoimaloiden rakentaminen, ylläpito ja korjaus ei ole halpaa. Lisäksi niiden toimintaan liittyy melua, ne häiritsevät lintuja ja hyönteisiä ja heijastavat radioaaltoja pyörivillä osilla.

Vaihtoehtoinen energia palvelinkeskuksille

Konesalojen omistajat ovat yhä enemmän kiinnostuneita vaihtoehtoisista sähkönlähteistä. Ainoa tapa ylläpitää kapasiteetin kasvuvauhtia on vähentää merkittävästi datakeskusten käyttöönotto-, ylläpito- ja jäähdytyskustannuksia. Vaihtoehtoja on useita.

Esimerkiksi palvelimien toiminnan aikana syntyvä lämpö voidaan ohjata tilan lämmitykseen. Joten vuonna 2015 Yandex lämmitti kokonaisen kaupungin Suomessa. Toimittamalla lämpöä kaupungille Yandex pystyi korvaamaan osan sähkölaskuistaan.

Palvelinkeskusten jäähdytys on yksi IT-yritysten ahneimmista kulueristä. Keskimäärin jäähdytyksen osuus energiakustannuksista on 45 %.

Alkuperäinen tapa säästää laitteiden jäähdytyksessä on käyttää "freecoolingia". Tai yksinkertaisesti sanottuna jäähdyttää palvelimia kadulta tulevalla ilmalla.Venäjällä, jossa ulkona on kylmää suurimman osan vuodesta, tämä pätee erityisesti.

Toinen tapa jäähdyttää ilmaa konesalissa, mikä mahdollistaa säästämisen energiakustannuksista — adiabaattinen jäähdytysmenetelmä. Tässä tapauksessa vettä suihkutetaan lämpötilan alentamiseksi. Haihtuessaan se ottaa lämpöä ja alentaa näin yksinkertaisella tavalla ilman lämpötilaa.

Joka tapauksessa ennen kokeilua on suositeltavaa tehdä yksityiskohtainen energiakatselmus. Sen tulosten avulla voidaan analysoida energiankulutuksen tilaa ja tunnistaa mahdollisuuksia energiaresurssien säästämiseen.

Miksi tarvitsemme vaihtoehtoisia energialähteitä

Kun ehtyvät energialähteet (fossiiliset polttoaineet) loppuvat, ihmiskunnan on vaihdettava AES:iin (vaihtoehtoiset energialähteet). Vuodesta 2017 lähtien 35 % Venäjällä tuotetusta sähköstä tuotettiin hiilivapaalla tavalla - ydin- ja vesivoimalaitoksilla.

Perinteisten energialähteiden käyttö on ongelmallista seuraavista syistä:

• TPP käyttää polttoainetta, joka loppuu lähitulevaisuudessa. Pahimpien arvioiden mukaan tämä tapahtuu 30 vuoden kuluttua;
• Fossiilisten polttoaineiden hinta nousee, joten sähkön hinta nousee;
• Sähköntuotantotuotteet saastuttavat ympäristöä;
• Asemien tuottama lämpö aiheuttaa ilmaston lämpenemistä.

Ihmiskunnalla on vain yksi tapa - siirtyminen AIE:hen.

Ebb ja virtausenergia

Vuorovesienergian muuntaminen sähköksi tapahtuu vuorovesivoimalaitoksissa kahdella tavalla:

1. Ensimmäinen menetelmä energian muuntamisen periaatteen mukaan on samanlainen kuin energian muuntaminen vesivoimalaitoksessa pyörittämällä sähkögeneraattoriin kytkettyä turbiinia;
2. Toinen menetelmä käyttää veden liikkeen energiaa; Tämä menetelmä perustuu vedenpinnan eroihin nousuveden ja laskuveden aikana.

Ammattilaiset

• Aurinkoenergia on uusiutuva luonnonvara. Niin kauan kuin aurinko on olemassa, sen energia saavuttaa maan.
• Aurinkosähkön tuotanto ei aiheuta veden tai ilman saastumista, koska polttoaineen polttamisessa ei tapahdu kemiallista reaktiota.
• Aurinkoenergiaa voidaan käyttää erittäin tehokkaasti käytännön tarkoituksiin, kuten lämmitykseen ja valaistukseen.
• Aurinkoenergian hyödyt nähdään usein uima-altaiden, lomakeskusten ja vesisäiliöiden lämmittämisessä ympäri maailmaa.

Miinukset

• Aurinkoenergia ei tuota energiaa, jos aurinko ei paista. Yöt ja pilviset päivät rajoittavat voimakkaasti tuotetun energian määrää.
• Aurinkovoimaloiden rakentaminen voi olla erittäin kallista.

Uusiutuvan energian päätyypit

Auringon energia

Aurinkoenergiaa pidetään johtavana ja ympäristöystävällisenä energialähteenä. Tähän mennessä sähkön tuottamiseen on kehitetty ja käytetty termodynaamisia ja valosähköisiä menetelmiä. Käsite nanoantennien toimivuudesta ja tulevaisuudennäkymistä vahvistetaan. Aurinko, joka on ehtymätön ympäristöystävällisen energian lähde, voi hyvinkin täyttää ihmiskunnan tarpeet.

Tuulivoima

Tuulienergiaa on käytetty menestyksekkäästi ihmisten ja tuulimyllyjen keskuudessa jo pitkään. Tutkijat kehittävät uusia ja parantavat olemassa olevia tuulipuistoja. Kustannusten alentaminen ja tuulimyllyjen tehokkuuden lisääminen. Ne ovat erityisen tärkeitä rannikoilla ja alueilla, joilla tuulet jatkuvat.Muuntamalla ilmamassojen kineettistä energiaa halvaksi sähköenergiaksi tuulipuistot antavat jo merkittävän panoksen yksittäisten maiden energiajärjestelmään.

maalämpö

Geotermiset energialähteet käyttävät ehtymätöntä lähdettä - maan sisäistä lämpöä. On olemassa useita työjärjestelmiä, jotka eivät muuta prosessin olemusta. Luonnonhöyry puhdistetaan kaasuista ja syötetään turbiineihin, jotka pyörittävät sähkögeneraattoreita. Vastaavia asennuksia toimii kaikkialla maailmassa. Geotermiset lähteet tuottavat sähköä, lämmittävät kokonaisia ​​kaupunkeja ja valaisevat katuja. Mutta geotermisen energiaa käytetään hyvin vähän, ja tuotantoteknologioiden hyötysuhde on alhainen.

Vuorovesi- ja aaltoenergia

Vuorovesi- ja aaltoenergia on nopeasti kehittyvä menetelmä vesimassojen liikkeen potentiaalisen energian muuntamiseksi sähköenergiaksi. Korkean energian muuntonopeuden ansiosta teknologialla on suuri potentiaali. Totta, sitä voidaan käyttää vain valtamerten ja merien rannikoilla.

biomassa energiaa

Biomassan hajoamisprosessi johtaa metaania sisältävän kaasun vapautumiseen. Puhdistettuna sitä käytetään sähkön tuottamiseen, tilojen lämmitykseen ja muihin kotitalouksien tarpeisiin. On pieniä yrityksiä, jotka täyttävät energiatarpeensa täysin.

Sähkömagneettisen auringonsäteilyn energia

Sitä voidaan käyttää sekä sähkön että lämmön tuottamiseen.Auringon säteilyn suora muuntaminen sähköenergiaksi suoritetaan sekä suoralla muuntamisella, joka johtuu aurinkopaneelien sisäisen valosähköisen vaikutuksen ilmiöstä, että epäsuorasti käyttämällä termodynaamisia menetelmiä (höyryn saaminen korkealla paineella).

aurinkovoimala

Kuitti lämpöenergiaa aurinkoenergiaa tuotetaan absorboimalla tätä energiaa ja lämmittämällä pintaa ja jäähdytysnestettä edelleen sekä erityisillä keräilijöillä että käyttämällä "aurinkoarkkitehtuuria".

Asetussarja kohteelle aurinkoenergian muuntaminen on aurinkoenergiaa voimalaitos.

Plussat

Tuulivoima ei tuota saastetta, joka voi saastuttaa ympäristöä. Koska kemiallisia prosesseja ei tapahdu, kuten fossiilisia polttoaineita poltettaessa, haitallisia sivutuotteita ei jää jäljelle.

• Koska tuulituotanto on uusiutuva energialähde, emme saa sitä koskaan valmiiksi.
• Maataloutta ja laiduntamista voidaan edelleen harjoittaa tuuliturbiinien käytössä, mikä voisi auttaa biopolttoaineiden tuotannossa.
• Tuulipuistoja voidaan rakentaa merelle.

Aurinkokeräinten laite ja käyttö

Alkukantainen aurinkokeräin on musta metallilevy, joka on sijoitettu ohuen läpinäkyvän nestekerroksen alle. Kuten koulun fysiikan kurssista tiedät, tummat esineet lämpenevät enemmän kuin vaaleat. Tämä neste liikkuu pumpun avulla, jäähdyttää levyä ja lämmittää samalla itsensä. Lämmitetty nestepiiri voidaan sijoittaa säiliöön, joka on yhdistetty kylmän veden lähde. Säiliössä olevaa vettä lämmittämällä jäähdytetään kerääjää.Ja sitten se tulee takaisin. Näin ollen tämän energiajärjestelmän avulla voit saada jatkuvan kuuman veden lähteen ja talvella myös kuumia lämpöpattereita.

Keräilijöitä on kolmen tyyppisiä, jotka eroavat toisistaan ​​laitteiltaan

Tähän mennessä tällaisia ​​laitteita on 3 tyyppiä:

• ilmaa;
• putkimainen;
• tasainen.

ilmaa

Ilmankerääjät koostuvat tummista levyistä.

Ilmankerääjät ovat mustia levyjä, jotka on päällystetty lasilla tai läpinäkyvällä muovilla. Ilma kiertää näiden levyjen ympärillä luonnollisesti tai pakotettuna. Lämmintä ilmaa käytetään talon huoneiden lämmittämiseen tai vaatteiden kuivaamiseen.

Etuna on suunnittelun äärimmäinen yksinkertaisuus ja alhaiset kustannukset. Ainoa haittapuoli on pakotetun ilmankierron käyttö. Mutta ilman sitä voi pärjätä.

Putkimainen

Tällaisen keräimen etuna on yksinkertaisuus ja luotettavuus.

Putkimaiset keräimet näyttävät useilta peräkkäin olevilta lasiputkilta, jotka on päällystetty sisältä valoa absorboivalla materiaalilla. Ne on kytketty yhteiseen kerääjään ja neste kiertää niiden läpi. Tällaisilla keräilijöillä on kaksi tapaa siirtää vastaanotettu energia: suora ja epäsuora. Ensimmäistä menetelmää käytetään talvella. Toinen on käytössä ympäri vuoden. Tyhjiöputkilla on vaihtelua: toinen työnnetään toiseen ja niiden väliin syntyy tyhjiö.

Tämä eristää ne ympäristöstä ja säilyttää syntyvän lämmön paremmin. Edut ovat yksinkertaisuus ja luotettavuus. Haittoja ovat korkeat asennuskustannukset.

tasainen

Jotta keräilijät toimisivat tehokkaammin, insinöörit ovat ehdottaneet rikastimien käyttöä.

Levykeräin on yleisin tyyppi.Hän toimi esimerkkinä näiden laitteiden toimintaperiaatteen selittämiseen. Tämän lajikkeen etuna on yksinkertaisuus ja halpa muihin verrattuna. Haittana on merkittävä lämmönhukkaa kuin muut alatyypit eivät kärsi.

Jo olemassa olevien aurinkojärjestelmien parantamiseksi insinöörit ehdottivat eräänlaisten peilien käyttöä, joita kutsutaan keskittäjiksi. Niiden avulla voit nostaa veden lämpötilaa standardista 120 astetta 200 asteeseen. Tätä keräilijöiden alalajia kutsutaan keskittymiseksi. Tämä on yksi kalleimmista suoritusvaihtoehdoista, mikä on epäilemättä haitta.

4. sija. Vuorovesi- ja aaltovoimalaitokset

Perinteiset vesivoimalaitokset toimivat seuraavan periaatteen mukaisesti:

1. Veden paine syötetään turbiineille.
2. Turbiinit alkavat pyöriä.
3. Pyörimisnopeus välittyy generaattoreille, jotka tuottavat sähköä.

Vesivoimalan rakentaminen on lämpövoimaa kalliimpaa ja mahdollista vain paikoissa, joissa vesivoimavarat ovat suuret. Mutta suurin ongelma on ekosysteemeille aiheutuva vahinko, joka johtuu tarpeesta rakentaa patoja.

Vuorovesivoimalaitokset toimivat samalla periaatteella, mutta käyttävät vuoroveden voimaa energian tuottamiseen.

Vaihtoehtoisen energian "vesi"-tyyppeihin kuuluu sellainen mielenkiintoinen suunta kuin aaltoenergia. Sen olemus tiivistyy sähkön tuottamiseen käyttämällä valtameren aaltoenergiaa, joka on paljon korkeampi kuin vuorovesi. Tämän päivän tehokkain aaltovoimalaitos on Pelamis P-750, joka tuottaa 2,25 MW sähköenergiaa.

Aalloilla heiluttaessa nämä valtavat konvektorit ("käärmeet") taipuvat, minkä seurauksena hydrauliset männät alkavat liikkua sisällä.Ne pumppaavat öljyä hydraulimoottoreiden läpi, jotka vuorostaan ​​kääntävät sähkögeneraattoreita. Tuloksena oleva sähkö toimitetaan rantaan pohjaa pitkin vedetyn kaapelin kautta. Jatkossa konvektorien määrä moninkertaistuu ja asema pystyy tuottamaan jopa 21 MW.

Tuulivoiman käytön historia

On mahdotonta sanoa tarkasti, milloin tuulienergian käyttö ihmisen taloudellisten asioiden ratkaisemiseen alkoi. Tuulimyllyt ovat olleet tiedossa muinaisesta Egyptistä lähtien. Muinaisessa Kiinassa tuulimyllyjä käytettiin pumppaamaan vettä riisipelloilta. Purjeen käyttö navigointiin tunnetaan jo aikaisemmin, muinaisen Babylonin ajoilta, ja tämä on vain kirjallista todistetta.

Eurooppa oli tuohon aikaan villiheimojen kokoelma. Sivilisaation merkkien ilmaantuessa tänne ilmestyi myös tuulimyllyjä ja purjelaivoja. Mutta pitkäksi aikaa tuulen käyttö loppui siihen. Liian epävakaa, arvaamaton lähde, siihen oli mahdotonta luottaa ilman varavaihtoehtoa.

Tuotannon kehittymisen myötä ilmestyivät ensimmäiset pumput veden nostamiseen kaivoista. Samalla alettiin käyttää tuulimyllyjä niiden käyttövoimana. Tällaiset laitteet toimivat edelleen, ne ovat yksinkertaisia, luotettavia ja vaatimattomia.

Tuuligeneraattoreita alkoi ilmestyä, kun syntyivät laitteet, jotka muuntavat pyörivän liikkeen sähkögeneraattoreiksi. Tuulivoimalat kehittyivät nopeasti 1900-luvulla, vaikka sota pysäytti monet hankkeet Euroopassa.

Tänä päivänä tuulivoimaloiden käytön johtajia ovat Yhdysvallat ja Kiina. Euroopassa on saatavilla suuri määrä asemia, ne ovat keskittyneet länsirannikolle.Ennen kaikkea Tanskassa, mikä on täysin ymmärrettävää - tässä maassa ei ole muita lähteitä.

Teholaitosten korkea hyötysuhde sekä voimakkaiden ja tasaisten tuulien puuttuminen useimmilla alueilla ovat vähentäneet kiinnostusta tuulienergiaan. Lisäksi tuolloin olemassa olevilla laitteilla ei ollut korkea tuottavuus, eivätkä ne mahdollistaneet riittävän energian tuotantoa. Ongelma ratkaistiin käyttämällä bensiini- tai dieselgeneraattoreita, jotka olivat luotettavampia ja valmiita tuottamaan halutun tuloksen oikeaan aikaan.

Nykyään kiinnostus tuulivoimaan on kasvanut merkittävästi. Uusia, tehokkaampia kehityskohteita on ilmaantunut, jotka voivat tarjota riittävän määrän kuluttajia. Lisäksi on olemassa vahvoja neodyymimagneetteja, joiden avulla voit tehdä itse generaattoreita, joilla on kyky työskennellä hitaalla pyörimisnopeudella, mikä muutti tilanteen radikaalisti ja herätti suurta kiinnostusta suunnittelijoiden keskuudessa.