Способы получения энергии: использование и поиск новых источников, электричество как альтернативный вид топлива

Классификация видов энергии

Люди используют разные виды ресурсов: электричество в своих домах, вырабатываемое при сжигании угля, ядерная реакция или гидроэлектростанция на реке. Следовательно, уголь, атомная энергия и гидроэнергетика называются источниками. Когда люди заправляют свои топливные баки бензином, источником может быть нефть или даже выращивание и переработка зерна.

Источники энергии делятся на две группы:

• Возобновляемый
• Не возобновляемый

Возобновляемые и невозобновляемые источники могут использоваться в качестве первичных источников для получения выгод, таких как тепло, или использоваться для производства вторичных источников энергии, таких как электричество.

Когда люди используют электричество в своих домах, электричество, скорее всего, вырабатывается путем сжигания угля или природного газа, ядерной реакции или гидроэлектростанции на реке или из нескольких источников. Люди используют сырую (невозобновляемую) нефть для питания своих автомобилей, но они также могут использовать (возобновляемое) биотопливо, такое как этанол, который производится из переработанной кукурузы

Возобновляемые

Существует пять основных источников возобновляемой энергии:

• Солнечно
• Геотермальное тепло внутри Земли
• Энергия ветра
• Биомасса из растений
• Гидроэлектроэнергия из проточной воды

Биомасса, которая включает древесину, биотопливо и отходы биомассы, является основным источником возобновляемой энергии, на которую приходится около половины всех возобновляемых источников энергии и около 5% от общего потребления.

Невозобновляемые

Большая часть ресурсов, которые в настоящее время потребляются из невозобновляемых источников:

• Нефтяные продукты
• Сжиженный углеводородный газ
• Природный газ
• Каменный уголь
• Ядерная энергия

Невозобновляемые источники энергии составляют около 90% всех используемых ресурсов.

Сырая нефть, природный газ и уголь представляют собой ископаемое топливо, которое образовалось за миллионы лет от солнца, тепла ядра Земли и давления земли на останки (или окаменелости) мертвых растений и существ, таких как микроскопические диатомовые водоросли. Большинство нефтепродуктов, потребляемых в мире, производится из сырой нефти, но жидкие углеводороды также могут быть получены из природного газа и угля.

Ядерная энергия работает в основном на уране, невозобновляемом источнике топлива, атомы которого делятся (посредством процесса, называемого ядерным делением) с образованием тепла и, в конечном итоге, электричества.

Основными видами энергии, потребляемой во многих странах, являются нефтепродукты, природный газ, уголь, ядерная энергия и возобновляемые виды топлива.

Основными пользователями этих резервов являются жилые и коммерческие здания, промышленность, транспорт и электроэнергетика. Модели использования топлива сильно различаются в зависимости от системы применения. Например, нефть обеспечивает 92% топлива, используемого для транспорта, но дает только около 1% ресурсов, используемых для производства электроэнергии. Понимание взаимосвязи между различными видами энергии и ее использованием дает информацию по многим важным энергетическим вопросам.

Первичная энергия

Первичная энергия как вид включает нефть, природный газ, уголь, атомную энергию и возобновляемые источники энергии.

Электричество — это вторичный источник, который создается с использованием этих первичных форм. Например, уголь является основным источником, который сжигается на электростанциях для выработки электроэнергии, которая является вторичным источником.

Первичная энергия обычно измеряется в различных единицах, например в баррелях нефти, кубических метрах газа, тоннах угля. Общей единицей измерения является также британская тепловая единица, или BTU, для измерения содержания каждого типа.

• Измерение

1 Гкал / час = 1,163 МВт

1 Вт = 859,8 кал / час

1 Вт = 3412 БТЕ / час

BTU — Британская тепловая единица (BTU) Россия потребляет квадриллион BTU.

В физическом выражении один квадриллион равен примерно 172 миллионам баррелей нефти, 51 миллиону тонн угля или 1 триллиону кубометров газа.

На нефть приходится наибольшая доля потребления первичной энергии, за ней следуют природный газ, уголь, атомные электростанции и возобновляемые источники энергии (включая гидроэнергетику, ветер, биомассу, геотермальную, солнечную).

Как распределяются виды энергии в каждой системе

Различные виды энергии используются в жилых и коммерческих зданиях, на транспорте, в промышленности и в производстве электроэнергии. Система электроснабжения является крупнейшим первичным потребителем и используется для выработки электроэнергии. Почти вся электроэнергия используется в зданиях и в промышленности. Общее количество электроэнергии, используемой в жилых и коммерческих зданиях, в промышленности и на транспорте, огромно.

Почти все ядерное топливо используется в электроэнергетической системе для производства электроэнергии. На его долю в России приходится 18% первичной энергии. Во Франции — 75%, Венгрии — 52%, Украине — 56%. В среднем в мире около 10%.

Состав первичных источников сильно различается в зависимости от системы спроса. Энергетическая политика, направленная на то, чтобы повлиять на использование данного первичного источника с целью воздействия на окружающую среду, экономическую или энергетическую безопасность, фокусируется на системах, которые являются основными потребителями этого типа энергии. Например, 71% нефти используется в транспортной системе, где она потребляет 92% от общего потребления первичной энергии.

Политика снижения расхода нефти чаще всего относится к транспортной системе. Эта политика обычно направлена ​​на повышение эффективности автомобильного топлива или поощрение разработки альтернативных видов топлива.

Около 91% угля и только 1% нефти используется для производства энергии, что свидетельствует о стратегии, которая влияет на производство энергии и имеет гораздо большее значение для использования угля, чем использование нефти.

Некоторые первичные источники энергии, такие как ядерная энергия и уголь, полностью или преимущественно используются для производства электроэнергии. Другие, такие как природный газ и возобновляемые источники энергии, распределяются по системам более равномерно. Точно так же транспорт в настоящее время почти полностью зависит от одного вида топлива (нефти).

Однако с внедрением новых технологий электроэнергетика использует больше различных источников энергии для производства электроэнергии. Например, есть практические реализации для выработки электроэнергии из биомассы.

Изменяется ли потребление топлива с течением времени

Источники энергии меняются со временем, но это происходит медленно. Например, когда-то уголь широко использовался в качестве топлива для обогрева домов и коммерческих зданий, но за последние полвека объем использования угля для этих целей снизился.

Хотя доля возобновляемых видов топлива в общем потреблении первичной энергии все еще относительно невелика, их использование увеличивается во всех секторах. Кроме того, использование природного газа в энергетической отрасли увеличилось в последние годы из-за низких цен на природный газ, в то время как использование угля в этой системе сократилось.

Виды альтернативных источников энергии

Возобновляемая энергия поступает из устойчивых источников, таких как гидроэлектроэнергия, энергия ветра, солнечная энергия, геотермальная энергия, биомасса и энергия приливов и отливов. В отличие от ископаемых видов топлива, таких как нефть, природный газ, уголь и урановая руда, эти источники энергии не исчерпываются, поэтому их называют возобновляемыми. Только в 2019 году установки возобновляемой энергии (ВИЭ) были установлены по всему миру общей мощностью 200 ГВт.

Солнечная энергия

Солнце является основным источником энергии на Земле, потому что ежегодно на нашу планету приходится около 173 ПВт (или 173 млн ГВт) солнечной энергии, а это более чем в 10 000 раз превышает мировые потребности в энергии. Фотоэлектрические модули на крыше или на открытых площадках преобразуют солнечный свет в электричество с помощью полупроводников, в основном кремния. Солнечные коллекторы вырабатывают тепло для отопления и производства горячей воды, а также для кондиционирования воздуха.

Солнечные панели могут генерировать электроэнергию в пасмурную погоду и даже в снег. Для максимальной эффективности их следует устанавливать под определенным углом: чем дальше от экватора, тем больше угол установки панелей.

Энергия ветра

Использование ветра как движущей силы — давняя традиция. Ветряные мельницы использовались для измельчения муки, лесопилки) и как насосная или подъемная станция для воды. Современные ветряные турбины вырабатывают электроэнергию из энергии ветра. Сначала они преобразуют кинетическую энергию ветра в механическую энергию ротора, а затем в электрическую энергию.

Ветроэнергетика — одна из самых быстрорастущих технологий возобновляемой энергетики. Согласно последним данным IRENA, за последние два десятилетия мировые мощности по производству электроэнергии на суше и на море выросли почти в 75 раз — с 7,5 ГВт в 1997 году до примерно 564 ГВт к 2018 году.

Энергия воды

Даже в Древнем Египте и Римской империи энергия воды использовалась для привода рабочих машин, в том числе мельниц. В средние века водяные мельницы использовались в Европе на лесопилках и бумажных фабриках. С конца 19 века энергия воды активно использовалась для выработки электроэнергии.

Энергия жидкостной диффузии

Это новый вид альтернативного источника энергии. Осмотическая электростанция, установленная в устье реки, контролирует смешивание пресной и соленой воды и извлекает энергию из энтропии жидкостей.

Выравнивание концентрации соли дает избыточное давление, которое запускает вращение гидротурбины. Пока в Норвегии есть только одна такая электростанция.

Гидротермальная энергия

Морская вода имеет разную температуру на поверхности и в глубине океана. Используя эту разницу, получается электричество.

Первая установка, обеспечивающая электричество за счет температуры океана, была построена в 1930 году. В настоящее время в Соединенных Штатах и ​​Японии имеются закрытые, открытые и комбинированные океанские электростанции.

Энергия приливов и отливов

Приливы и волны — еще один способ получить энергию. У них есть генератор, который вырабатывает электричество. Следовательно, для выработки электроэнергии волновые электростанции используют гидродинамическую энергию, то есть энергию, перепад давления и разницу температур морских волн. Исследования в этой области все еще продолжаются, но эксперты уже подсчитали, что только европейское побережье может вырабатывать более 280 ТВтч энергии в год, что составляет половину энергопотребления Германии.

Освоение тепловой энергии океана

Океаны впечатляют своими масштабами. Специалисты не могут даже приблизительно оценить количество тепловой энергии, хранящейся в нем. Ясно только одно: колоссальное количество ресурсов остается неиспользованным. Уже построены прототипы электростанций, преобразующих тепловую энергию океанических вод в ток. Однако это пилотные проекты, и нет уверенности в том, что это направление энергетики получит дальнейшее развитие.

Геотермальная энергия

Геотермальная энергия использует тепло Земли для производства электроэнергии. Температура недр позволяет прогревать верхние слои Земли и подземные водоемы. Геотермальная энергия почвы добывается с помощью неглубоких скважин: это не требует больших капитальных вложений. Это особенно эффективно в регионах, где горячие источники расположены у поверхности земной коры.

Биотопливо

Биоэнергетика получает электричество и тепло от топлива первого, второго и третьего поколения.

• Первое поколение: твердое, жидкое и газообразное биотопливо (отработанный газ). Например, дрова, биодизель и метан.

• Второе поколение — это топливо, получаемое из биомассы (остатков растительного или животного материала или специально выращиваемых культур).

• Третье поколение — биотопливо из водорослей.

Биотопливо первого поколения легко получить. Жители деревни установили биогазовые установки, где биомасса ферментируется при нужной температуре.

Самый традиционный способ и самое старое топливо — дрова. Теперь для их производства в энергетических лесах засаживают быстрорастущие деревья, тополя или эвкалипты.

Гравитация как источник для получения энергии.

Как известно, гравитация — одна из самых мощных сил во Вселенной. Именно благодаря ей создаются галактики и появляются новые звезды. На нашей планете гравитация также играет огромную роль и является прекрасным источником альтернативных источников энергии. К настоящему времени в мире существует множество установок, которые с помощью силы тяжести преобразуют ее в электрическую и тепловую энергию. Вот основные положительные параметры таких систем.

• работа гравитационных систем не требует использования дорогостоящих ресурсов, способных производить энергию;
• это устройство безопасно для человека и не загрязняет окружающую среду;
• система может работать даже в неблагоприятных погодных условиях, и это не влияет на температурные таблицы. Он наиболее эффективен при любых обстоятельствах;
• такую ​​станцию ​​можно установить в любом удобном для владельца месте.

Принцип работы большинства гравитационных систем довольно прост. В некоторых устройствах есть система весов фигур, которые при опускании создают определенную энергию.

Стоит отметить, что по показателю цена-качество гравитационные системы сегодня являются одними из самых эффективных систем для производства альтернативной энергии.

Необычные альтернативные источники энергии

Чтобы решить проблему нехватки ископаемого топлива, исследователи по всему миру работают над созданием и распространением альтернативных источников энергии. И мы говорим не только о знаменитых ветряных турбинах и солнечных батареях. Газ и нефть можно заменить энергией водорослей, вулканов и человеческих ходов. Предлагаем вам узнать о самых интересных и экологически чистых источниках энергии будущего.

Джоули из турникетов

Тысячи людей ежедневно проходят через турникеты на въездах на вокзалы. Идея использования потока людей в качестве инновационного генератора энергии появилась в нескольких исследовательских центрах по всему миру. Японская компания East Japan Railway Company решила оборудовать генераторами каждый турникет вокзалов. Установка работает на вокзале в токийском районе Сибуя: пьезоэлектрические элементы встроены в пол под турникетами, которые вырабатывают электричество за счет давления и вибрации, которые они получают, когда люди наступают на них.

Еще одна технология «энергетического турникета» уже используется в Китае и Нидерландах. В этих странах инженеры решили использовать не эффект давления на пьезоэлементы, а эффект толкания ручек турникета или двери турникета. Идея голландской компании Boon Edam состоит в том, чтобы заменить стандартные двери на входах в торговые центры (которые обычно работают с системой фотоэлементов и начинают самостоятельно включаться) на двери, которые посетитель должен толкать и таким образом генерировать электричество.

В голландском центре Natuurcafe La Port такие порты для генераторов уже появились. Каждый из них производит около 4600 киловатт-часов энергии в год, что на первый взгляд может показаться незначительным, но служит хорошим примером альтернативной технологии производства электроэнергии.

Водоросли отапливают дома

Альтернативным источником энергии стали считать водоросли сравнительно недавно, но технология, по мнению экспертов, очень перспективная. Достаточно сказать, что с 1 гектара водной поверхности, занятой водорослями, можно получить 150 тысяч кубометров биогаза в год. Это примерно равно объему газа, который производит небольшая скважина, и этого достаточно для жизни небольшой деревни.

За зелеными водорослями легко ухаживать, они быстро растут и представлены многими видами, которые используют солнечный свет для фотосинтеза. Вся биомасса, будь то сахар или жир, может быть преобразована в биотопливо, чаще всего в биоэтанол и биодизель. Водоросли — идеальное экологическое топливо, потому что они растут в водной среде, не требуют земельных ресурсов, высокопродуктивны и не наносят вреда окружающей среде.

По оценкам экономистов, к 2018 году мировой доход от переработки биомассы морских микроводорослей может составить около 100 миллиардов долларов. Уже реализуются проекты на «водорослевом» топливе, например, дом на 15 квартир в Гамбурге, Германия. Фасады дома покрыты 129 аквариумами с водорослями, которые являются единственным источником энергии для отопления и кондиционирования воздуха, получившего название «Дом с биологическим интеллектом» (BIQ.

«Лежачие полицейские» освещают улицы

Концепция выработки электроэнергии с использованием так называемых «лежачих полицейских» начала реализовываться сначала в Великобритании, затем в Бахрейне, и вскоре технология дойдет до России. Все началось, когда британский изобретатель Питер Хьюз создал электрокинетический пандус для автомагистралей. Пандус состоит из двух металлических пластин, которые немного возвышаются над дорогой. Под пластинами находится электрический генератор, который вырабатывает ток каждый раз, когда машина проезжает рампу.

В зависимости от веса автомобиля пандус может генерировать от 5 до 50 киловатт за время, пока автомобиль переезжает по пандусу. Такие пандусы способны обеспечивать электроэнергией светофоры и светящиеся дорожные знаки в качестве батарей. В Великобритании технология уже работает в нескольких городах. Метод стал распространяться и в другие страны, например в небольшой Бахрейн.

Самое удивительное, что нечто подобное можно увидеть и в России. Такое же решение уличного освещения предложил тюменский студент Альберт Бранд на форуме ВУЗПромЭкспо. По подсчетам застройщика, в его городе ежедневно проезжает от 1000 до 1500 машин. При «перегрузке» автомобиля по «датчику скорости», оборудованному электрогенератором, будет вырабатываться около 20 ватт электроэнергии, не наносящей вреда окружающей среде.

Больше, чем просто футбол

Разработанный группой выпускников Гарварда, которые основали Uncharted Play, мяч Soccket может генерировать достаточно электроэнергии за полчаса футбола, чтобы привести в действие светодиодную лампу в течение нескольких часов. Соккет называют экологической альтернативой небезопасным источникам энергии, которыми часто пользуются жители слаборазвитых стран.

Принцип накопления энергии в копыте довольно прост: кинетическая энергия, генерируемая при ударе по мячу, передается крошечному маятниковому механизму, который приводит в действие генератор. Генератор вырабатывает электричество, которое хранится в батарее. Накопленную энергию можно использовать для питания любого небольшого прибора, например, настольной лампы со светодиодами.

Мощность Socket — шесть ватт. Мяч, генерирующий энергию, уже получил международное признание: он получил множество наград, был высоко оценен Глобальной инициативой Клинтона и получил одобрение на известной конференции TED.

Скрытая энергия вулканов

Одна из главных разработок в развитии вулканической энергии принадлежит американским исследователям компаний-спонсоров AltaRock Energy и Davenport Newberry Holdings. «Подопытным» был спящий вулкан в Орегоне. Соленая вода закачивается глубоко в скалы, температура которых очень высока из-за распада радиоактивных элементов в коре планеты и в самой горячей мантии Земли. При нагревании вода превращается в пар, который подается на турбину, вырабатывающую электричество.

В настоящее время действуют только два небольших завода этого типа — во Франции и Германии. Если американские технологии работают, то, по данным Геологической службы США, геотермальная энергия потенциально может обеспечить 50% электроэнергии, необходимой стране (сегодня ее вклад составляет всего 0,3%).

Другой способ использования вулканов для получения энергии был предложен в 2009 году исландскими исследователями. Недалеко от вулканических глубин они обнаружили подземный резервуар с водой с аномально высокой температурой. Супер горячая вода находится где-то на границе между жидкостью и газом и существует только при определенной температуре и давлении.

Ученые могли бы создать нечто подобное в лаборатории, но было обнаружено, что такая вода находится в природе — в недрах земли. Считается, что из воды при «критической температуре» можно извлечь в 10 раз больше энергии, чем из воды, доведенной до кипения классическим способом.

Энергия из тепла человека

Принцип работы термоэлектрических генераторов на перепадах температур известен уже давно. Но всего несколько лет назад технологии начали делать возможным использование тепла человеческого тела в качестве источника энергии. Группа исследователей из Корейского ведущего института науки и технологий (KAIST) разработала генератор, встроенный в гибкую стеклянную пластину.

Такой гаджет позволит фитнес-браслетам перезарядиться от тепла человеческой руки, например, во время бега, когда тело очень горячее и контрастирует с температурой окружающей среды. Корейский генератор размером 10 х 10 сантиметров может производить около 40 милливатт энергии при температуре кожи 31 градус Цельсия.

Похожая технология была взята за основу молодой Анной Макосински, которая изобрела фонарик, который заряжается от разницы температур воздуха и человеческого тела. Эффект объясняется использованием четырех элементов Пельтье: их характеристика — способность генерировать электричество при нагревании с одной стороны и охлаждении с другой.

В результате фонарик Анны излучает довольно яркий свет, но не требует перезаряжаемых батареек. Для его работы требуется всего лишь разница температур всего в пять градусов между степенью нагрева ладони человека и температурой в помещении.

Шаги по «умной» тротуарной плитке

В любой точке одной из оживленных улиц ежедневно совершается до 50 000 шагов. Идея использования пешеходного движения для эффективного преобразования шагов в энергию была реализована в продукте, разработанном Лоуренсом Камбалл-Куком, директором британской компании Pavegen Systems Ltd. Инженер создал тротуарную плитку, которая вырабатывает электричество за счет кинетической энергии пешеходов.

Устройство в инновационной плитке изготовлено из гибкого водонепроницаемого материала, который при нажатии прогибается примерно на пять миллиметров. Это, в свою очередь, создает энергию, которую механизм преобразует в электричество. Накопленные ватты хранятся в литий-полимерной батарее или идут непосредственно на освещение автобусных остановок, витрин и вывесок.

Сама плитка Pavegen считается полностью экологичной: ее корпус изготовлен из нержавеющей стали особого качества и низкоуглеродистого переработанного полимера. Верхняя поверхность изготовлена ​​из использованных покрышек, что делает плитку прочной и устойчивой к истиранию.

Во время летних Олимпийских игр 2012 года в Лондоне плитка была выложена на многих туристических улицах. За две недели удалось получить 20 миллионов джоулей энергии. Этого было более чем достаточно для уличного освещения в британской столице.

Велосипед, заряжающий смартфоны

Для зарядки плеера, телефона или планшета не нужна розетка. Иногда просто крутил педали. Например, американская компания Cycle Atom выпустила устройство, позволяющее заряжать внешний аккумулятор во время езды на велосипеде и впоследствии подзаряжать мобильные устройства.

Этот продукт, получивший название Siva Cycle Atom, представляет собой легкий велосипедный генератор с питанием от литиевой батареи, предназначенный для питания практически любого мобильного устройства с портом USB. Этот мини-генератор можно установить на самые распространенные велосипедные рамы за считанные минуты. Сам аккумулятор легко снимается для последующей зарядки гаджетов. Пользователь посвящает себя спорту и педалям — и через пару часов его смартфон уже заряжен на 100 центов.

Nokia, в свою очередь, также представила широкой публике гаджет, который крепится к велосипеду и позволяет перевести педалирование на экологически чистый способ получения энергии. В комплект Nokia Bicycle Charger Kit входит динамо-машина, небольшой электрический генератор, который использует энергию колес велосипеда для зарядки телефона через стандартный 2-миллиметровый штекер, который есть в большинстве телефонов Nokia.

Польза от сточных вод

Каждый большой город ежедневно сбрасывает огромное количество сточных вод в открытые водоемы, которые загрязняют экосистему. Казалось бы, отравленная вода из сточных вод уже никому не может быть полезна, но это не так: ученые открыли способ изготовления топливных элементов на ее основе.

Одним из пионеров этой идеи был профессор Пенсильванского государственного университета Брюс Логан. Общая концепция очень трудна для понимания неспециалистом и основана на двух столпах: использовании бактериальных топливных элементов и установке так называемого обратного электродиализа. Бактерии окисляют органические вещества в сточных водах и при этом производят электроны, создавая электрический ток.

Практически любой тип органических отходов можно использовать для производства электроэнергии, не только сточные воды, но и отходы животноводства, а также побочные продукты винодельческой, пивной и молочной промышленности. Что касается обратного электродиализа, то здесь работают электрические генераторы, разделенные на клетки мембранами, которые получают энергию от разницы солености двух смешивающихся жидких потоков.

«Бумажная» энергия

Японский производитель электроники Sony разработал и представил на Tokyo Eco-Fair биогенератор, способный вырабатывать электричество из тонко измельченной бумаги. Суть процесса заключается в следующем: гофрокартон нужен для выделения целлюлозы (это длинная цепь сахара-глюкозы, содержащаяся в зеленых растениях.

Цепь разрывается с помощью ферментов, а образовавшаяся глюкоза обрабатывается другой группой ферментов, с помощью которых высвобождаются ионы водорода и свободные электроны. Электроны направляются через внешнюю цепь для выработки электричества. Предполагается, что такая установка при обработке листа бумаги размером 210 х 297 мм может генерировать около 18 Вт в час (примерно такое же количество энергии вырабатывают 6 батареек АА).

Метод экологически чистый: важным преимуществом такой «батарейки» является отсутствие вредных металлов и химических соединений. Хотя на данный момент технология еще далека от коммерциализации: электроэнергии вырабатывается совсем немного — ее хватает только для питания небольших портативных гаджетов.

Вирус М13

Ученым из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли (Калифорния) удалось модифицировать вирус бактериофага M13 так, чтобы он создавал электрический заряд при механической деформации материала. Чтобы получить электричество, просто нажмите кнопку или проведите пальцем по дисплею. Однако пока максимальный заряд, полученный «инфекционным методом», равен емкости четверти микропальцевой батареи.

Торий

Торий — радиоактивный металл, похожий на уран, но при распаде способный производить в 90 раз больше энергии. В природе он в 3-4 раза толще урана, а один грамм вещества эквивалентен 7 400 галлонам (33 640 литрам) бензина по количеству выделяемого тепла. 8 граммов тория достаточно, чтобы проехать более 100 лет или 1,6 млн км без дозаправки. В целом Laser Power Systems объявила о начале работ над ториевым двигателем. Мы видим!

Микроволновый двигатель

Как известно, космический корабль получает импульс к взлету за счет выброса и сгорания ракетного топлива. Роджер Шойер попытался стереть основы физики. Его двигатель EMDrive (мы об этом писали) не нуждается в топливе, создавая тягу с помощью микроволн, которые отражаются от внутренних стенок герметичного контейнера. Впереди еще долгий путь: тягового усилия такого двигателя не хватит даже, чтобы бросить монету со стола.

Респираторы с солнечными батареями

Берлинский изобретатель Хайнц Кнопске превратил респиратор в устройство, вырабатывающее электричество. По сути, это привычная маска, на поверхности которой закреплена небольшая солнечная батарея.

Как его использовать: аккумулятора достаточно для зарядки телефона или часов. В начале 2021 года Китай уже приступил к серийному производству «солнечных» масок и отправил первую партию в Европу.

«Бесконечная» энергия из воздуха

В 2020 году ученые из Массачусетского университета создали Air-gen, генератор, который вырабатывает электричество, используя натуральные белки и влажность из воздуха.

Ученые используют протеобактерии Geobacter для выращивания белка, проводящего электричество. Он представляет собой пленку толщиной менее 10 микрон — в несколько раз тоньше человеческого волоса — и помещается между двумя электродами. Белки собирают влагу из воздуха и благодаря мелким порам создают ток между электродами.

Air-gen показывает лучшие результаты при влажности 45%, но также адаптируется к засушливым регионам, таким как Сахара. Генератор не зависит от атмосферных условий, а также работает в помещении.

Как его использовать: в то время как Air-gen имеет достаточно мощности только для питания небольших электронных устройств. Вскоре ученые разработают версию для мобильных телефонов и умных часов, чтобы они никогда не выходили из строя. И если исследователям удастся совместить Air-gen с краской для стен, в домах будет бесконечный источник электричества.

Солнечные паруса

В 2019 году Планетарное общество развернуло парус LightSail 2 на одной из ракет SpaceX и успешно прошел испытания.

Солнечный парус почти такой же, как обычный парус на кораблях. Только не ветер приводит его в движение, а солнечная энергия — поток заряженных частиц, который испускает Солнце. Если вы уловите этот поток энергии, вы сможете долгое время путешествовать в космосе по определенному пути, и вам не понадобится для этого топливо.

Как подать заявку: Используя разработки Планетарного общества, NASA планирует в 2021 году полететь на Луну с помощью паруса, а затем отправиться к околоземному астероиду 1991 VG.

Виды источников энергии в будущем

В будущем, по обнадеживающим заявлениям ученых и футуристов, появятся новые источники энергии. Среди наиболее ожидаемых — термоядерная энергия и антивещество. Среди самых фантастических — энергия ДНК.

Термоядерная энергетика

Альтернативные источники энергии, полученные из природных ресурсов, очень эффективны. Однако самые мощные источники энергии будут созданы руками человека. Это, например, новый научный проект, который предполагает строительство термоядерного реактора, который сможет воссоздать процесс, происходящий внутри звезды. По общему мнению, это будет самый мощный источник энергии, когда-либо созданный человеком.

Первоначально запуск реактора был запланирован на 2016 год. Однако сложность используемых технологических решений потребовала отсрочки запуска проекта. Сейчас специалисты говорят, что он может быть введен в эксплуатацию не ранее 30-40 годов ХХI века.

Антивещество

Не так давно этот способ получения энергии можно было отнести к разряду научной фантастики. Однако современные технологии, по мнению многих экспертов, в ближайшем будущем позволят использовать антивещество в качестве источника энергии.

Как известно, антивещество состоит из античастиц. Он имеет ту же массу, что и обычное вещество, но обладает противоположными атомными свойствами (процесс, известный как заряд и вращение).

Вы можете получить энергию из антивещества, сталкиваясь с разными частицами, что приводит к высвобождению огромного количества энергии. Этот процесс описал и рассчитал известный физик Альберт Эйнштейн.

Энергия антивещества уже используется в медицине, но в будущем она будет использоваться как сверхмощный источник энергии. Однако перед этим ученым предстоит решить множество других технических задач. В том числе как получить необходимое антивещество. Как сохранить его в безопасности.

Энергия из ДНК

Также было обнаружено, что органические молекулы преобразуют солнечную энергию в электричество. В 2021 году немецким ученым удалось синтезировать супрамолекулярную систему, то есть более сложную, чем обычная молекула, на основе ДНК.

Основа системы — фуллерен, «футбольный мяч» из 60 атомов углерода. К нему прикреплен краситель, который поглощает солнечный свет и передает полученную энергию фуллерену. Но возникает проблема: если не организовать такие супрамолекулы, ток между ними почти не потечет, а со временем полностью погаснет.

Ученые предложили такое решение: они закрепили супрамолекулы на основе фуллеренов и краситель на спирали ДНК. Тогда движение электронов становится упорядоченным, и электрический ток не затухает.

Как это применить: Исследователи не обещают, что солнечные элементы на основе ДНК в ближайшее время появятся на всех крышах домов, но планируют развивать это направление. Они предсказывают, что эта технология будет дешевле, прочнее и долговечнее, чем солнечные панели на основе кремния.

Электричество из дерева

Если раздавить древесину, а затем вернуть ее в исходное состояние, она генерирует электрическое напряжение, хотя и очень низкое. Швейцарские ученые провели несколько экспериментов, и в 2021 году им удалось превратить древесину в мини-генератор.

Исследователи изменили химический состав древесины. Они поместили его в смесь перекиси водорода и уксусной кислоты, растворили один из компонентов коры дерева — лигнин — и оставили только целлюлозу. В результате древесина превратилась в «губку», которая после сжатия сама возвращается к своей первоначальной форме. По словам ученых, такая губка генерирует электрическое напряжение в 85 раз выше, чем обычная древесина.

Как подать заявку: Пока исследователи тестируют полученный материал. Они уже выяснили, что энергии 30 кусков дерева длиной 1,5 см достаточно для питания ЖК-дисплея.

Жидкое топливо из солнечной энергии

В настоящее время электроэнергия производится путем сжигания ископаемых видов топлива, таких как уголь и природный газ. У этого метода есть две проблемы: ископаемое топливо вредно для окружающей среды и в конечном итоге закончится. Это заставляет ученых искать заменитель органического вещества.

С 2001 года китайские ученые пытаются преобразовать солнечную энергию в жидкое топливо. Спустя 20 лет они это сделали.

Исследователям удалось получить жидкий продукт с минимумом примесей: содержание в нем метанола достигает 99,5%. Для этого потребовалось три шага:

• преобразовывать свет солнечных батарей в энергию;
• использовать это электричество для разложения воды на водород и кислород;
• объединение водорода и окиси углерода для получения метанола.

Способ применения: в отличие от нефти и угля, это топливо горит чисто. Если Китай сможет производить жидкий метанол в больших масштабах, диоксида углерода в атмосфере будет намного меньше: на Китай приходится около 29% мировых выбросов.

Водород

Ярким примером хорошо известных возобновляемых источников будущего является водород. Элемент уже активно используется в ракетном топливе. Ведутся разработки для его широкого использования на транспорте. Сам по себе водород не имеет вредных выбросов в атмосферу, но в чистом виде активно не используется из-за горючести при контакте с воздухом, износа элементов двигателя при взаимодействии.

Плюсы и минусы альтернативной энергии

Основная перспектива альтернативных источников — существование человечества даже в условиях острой нехватки нефти, газа и угля.

Преимущества

Основные преимущества:

• Доступность: необязательно иметь месторождения нефти или газа. Правда, это касается не всех видов. Страны, не имеющие выхода к морю, не смогут получать энергию волн, а геотермальная энергия может быть преобразована только в вулканических регионах.
• Экологичность: при производстве тепла и электроэнергии отсутствуют вредные выбросы в окружающую среду.
• Экономия — получаемая энергия имеет невысокую стоимость.

Недостатки и проблемы

Основные минусы:

• Затраты на строительство и техническое обслуживание: оборудование и расходные материалы стоят дорого. По этой причине увеличивается конечная цена на электроэнергию, поэтому это не всегда экономически оправдано. Теперь основная задача разработчиков — снизить стоимость инсталляций.
• Зависимость от внешних факторов: невозможно контролировать силу ветра, уровень приливов, результат переработки солнечной энергии зависит от географии страны.
• Низкий КПД и малая мощность станций (за исключением гидроэлектростанций). Вырабатываемая мощность не всегда соответствует уровню потребления.
• Влияние на климат. Например, спрос на биотопливо привел к сокращению площадей для выращивания продовольственных культур, а плотины для гидроэлектростанций изменили характер рыболовства.

Есть ли будущее у альтернативных источников энергии

Альтернативные источники возобновляемой энергии используются и развиваются неравномерно в разных странах. Но там, где эти области получают широкую государственную поддержку, результаты впечатляют. Использование APS позволяет значительно улучшить окружающую среду и добиться значительной экономии.

Альтернативная энергия поможет спасти человечество от энергетического кризиса, а планету — от экологического истощения и загрязнения. Несмотря на упорное сопротивление компаний-монополистов, предлагающих уголь, нефть и газ в качестве основных источников энергии, развитые страны пытаются перевести почти все виды производства на АЕИ. Так что у освоения нетрадиционных источников энергии большие перспективы.

Топ-10 стран-лидеров по производству альтернативной энергии

Мировые тенденции использования возобновляемых источников

Начиная с 21 века в мире наблюдается стремительный рост производства энергии из возобновляемых источников:

• энергия ветра выросла в 22 раза за 13 лет;
• солнечная энергия выросла в 430 раз за 10 лет.

В некоторых регионах приняты государственные программы по увеличению доли энергии, получаемой из возобновляемых источников, до 75-100%. Кроме того, инициатива исходит от крупнейших компаний, стремящихся получить 100% возобновляемые источники энергии: IKEA, Apple, Google.

Необходимость внедрения ВИЭ

Нетрадиционные виды энергии призваны заменить существующие, ресурсы которых ограничены. Своевременное внедрение возобновляемых источников энергии позволит избежать энергетического кризиса и экологических проблем планеты. Некоторые страны способны полностью покрыть свои потребности за счет возобновляемых источников энергии: Шотландия, Ирландия, Дания. Из-за нестабильности источников это происходит нерегулярно.

Статистические данные и прогнозы

Прогнозы различных специалистов по использованию возобновляемых источников регулярно корректируются. Коррекция связана с освоением нетрадиционных и традиционных методов. Одновременно с открытием новых методов добычи энергии ведется их совершенствование, разработка и ввод в эксплуатацию новых нефтяных и газовых месторождений. Согласно одному из прогнозов, к 2040 году на ВИЭ будет приходиться до половины мировой энергии.

Страны-лидеры по использованию ВИЭ

Среди лидеров по использованию возобновляемых источников энергии выделяются как мировые державы, так и небольшие страны. Среди мировых держав лидируют США и Китай. Их лидерство выражается в количественных показателях, а не в показателях справедливости. Среди малых стран есть те, которые полностью или по большей части обеспечивают себя возобновляемыми источниками энергии: Исландия, Дания, Уругвай, Коста-Рика, Никарагуа. Доля высока в развитых странах: Великобритании и Германии.

Как разные страны мира выполняют планы по энергопереходу

Страны всего мира поставили перед собой амбициозные цели по переходу на возобновляемые источники энергии. Эти цели также являются частью Парижского соглашения: к 2030 году решения с нулевым выбросом углерода могут быть конкурентоспособными в секторах, на которые приходится более 70% глобальных выбросов. Планируется сделать это за счет перехода к энергетике, процесса замены угольной экономики на возобновляемые источники энергии. В 2020 году, несмотря на пандемию и экономический спад, многие города и компании продолжали объявлять или реализовывать планы декарбонизации.

Ожидается, что Индия внесет наибольший вклад в возобновляемые источники энергии в 2021 году. Ожидается, что здесь будут запущены многочисленные ветровые и солнечные проекты.

Европейский союз также ожидает скачка в росте производственных мощностей в 2021 году. Здесь, даже перед лицом пандемии, они не забывают «зеленый курс», крупнейшую коррекцию экономического курса в истории ЕС. Целью проекта является создание пространства с нулевым уровнем выбросов в ЕС к 2030 году. Поэтому планируется снизить объем выбросов парниковых газов на 40% по сравнению с уровнем 1990 года и увеличить долю энергии из возобновляемых источников источники .. 32% в общей структуре энергопотребления. По данным Европейской комиссии, эти цели могут быть достигнуты с помощью ежегодных инвестиций в размере € 260 млрд. Доля возобновляемых источников энергии в энергетической системе ЕС также неуклонно растет. Таким образом, около 40% электроэнергии в первой половине 2020 года в ЕС было произведено из возобновляемых источников.

Между тем лидерами инвестиций в развитие возобновляемой энергетики являются Китай, США, Япония и Великобритания. С тех пор, как BloombergNEF начал отслеживать эти данные, глобальные инвестиции в ветроэнергетику, солнечную энергию, биотопливо, биомассу и отходы, малую гидроэнергетику увеличились почти на порядок. Ежегодно инвестиции в чистую энергетику выросли с 33 миллиардов долларов до более чем 300 миллиардов долларов за 20 лет.

За десять лет Китай стал крупным производителем оборудования для возобновляемых источников энергии. В первую очередь, речь идет о солнечных батареях. Семь из десяти крупнейших мировых производителей солнечных батарей — китайские компании. В целом развитие технологий снизило затраты на строительство новых станций возобновляемой энергии. Это приближает планы Китая по снижению выбросов углерода к 2060 году.

Ожидается, что президент США Джо Байден также предпримет серьезные шаги в направлении энергетического перехода. Он не только вернул страну к Парижскому соглашению, но и объявил о намерении достичь чистых выбросов парниковых газов и перейти на 100% зеленую энергию к 2050 году.

Кроме того, к 2050 году Япония, Южная Корея, Новая Зеландия и Великобритания планируют использовать только возобновляемые источники энергии. Прошлый 2020 год уже стал самым зеленым годом для энергетической системы Великобритании со времен промышленной революции. Страна сумела обойтись без угля 67 дней. Великобритания планирует отказаться от традиционных источников энергии к 2025 году.

В Испании активно развиваются возобновляемые источники энергии: по прогнозам, сектор солнечной энергетики в стране вырастет примерно вдвое больше, чем в Германии.

В 2020 году Шотландия получила 97% электроэнергии из возобновляемых источников. С помощью производимой «зеленой» энергии удалось удовлетворить потребности в электронике более 7 миллионов домашних хозяйств. К 2030 году Шотландия планирует достичь нулевого уровня выбросов углерода.

Тот же год был выбран в качестве времени полного отказа от традиционной энергетики для Австрии, и Саудовская Аравия планирует к 2030 году получать 50% своей электроэнергии из возобновляемых источников энергии.

Германия

40% электроэнергии в Германии поступает из возобновляемых источников. Это лидер по количеству ветряных турбин, вырабатывающих 20,4% электроэнергии. Остальная часть представлена ​​гидроэнергетикой, биоэнергетикой и солнечной энергией. Правительство Германии поставило план: к 2050 году производить 80% энергии из альтернативных источников, но пока не хочет закрывать атомные станции.

Исландия

В Исландии много теплой воды, потому что она находится в зоне вулканической активности. В стране геотермальное отопление обеспечивает 85% домов и покрывает 65% потребности населения в электроэнергии. Источники настолько мощные, что хотят экспортировать энергию в Великобританию.

Швеция

После нефтяного кризиса 1973 года страна начала искать другие источники энергии. Все началось с гидроэлектростанций и атомных электростанций. Гринпис часто критиковали за шведские атомные электростанции, но доля энергии от атомных электростанций не увеличивалась с конца 1980-х годов.

Швеция строит оффшорные ветряные электростанции с 1990-х годов. Введен дополнительный налог на корпоративные выбросы углерода в атмосферу, а для производителей энергии ветра, солнца и биоэнергетики предусмотрены льготы.

Швеция также активно использует энергию от переработки отходов и даже планирует покупать ее в соседних странах, чтобы отказаться от нефти. Некоторые города получают тепло от мусоросжигательных заводов.

Китай

В Китае самая мощная гидроэлектростанция в мире — Три ущелья. По состоянию на 2018 год это самое крупное сооружение по массе. Его массивная бетонная плотина весит 65,5 миллиона тонн. В 2014 году станция выработала мировой рекорд — 98,8 млрд кВтч.

Здесь также находятся основные ветровые ресурсы (три четверти из них доставляются в море). К 2020 году с их помощью страна планирует произвести 210 ГВт.

Есть также 2700 геотермальных источников, и они составляют 63% устройств преобразования солнечной энергии. Китай занимает третье место по производству биотоплива на основе этанола.

Компании, которые занимаются возобновляемыми источниками энергии

Увеличение инвестиций в возобновляемые источники энергии и государственная поддержка помогают многим компаниям успешно вести бизнес.

First Solar Inc.

Эта американская компания была образована в 1990 году и прославилась производством солнечных батарей. Сейчас это крупнейшая компания, которая продает солнечные модули, поставляет оборудование и отвечает за технические услуги.

Vestas Wind Systems A/S

Старейший производитель ветряных турбин из Дании. Компания была основана в 1898 году и на сегодняшний день установила более 60 000 ветряных турбин в 63 странах. Vestas продает индивидуальные генераторы, комплектные станции и сервисное оборудование.

Atlantica Yield PLC

Эта лондонская компания владеет классическими линиями электропередач, солнечными и ветряными электростанциями в Северной Америке, Испании, Алжире, Южной Америке и Южной Африке.

ABB Ltd. Asea Brown Boveri

Шведско-швейцарская компания, известная своими автомобильными двигателями, генераторами и робототехникой. С 1999 года бренд занимается преобразованием солнечной и ветровой энергии. В 2013 году компания стала мировым лидером в производстве фотоэлектрического энергетического оборудования.

Альтернативная энергия в России

Различное географическое положение регионов и специфика климатических зон России не позволяют развиваться единообразно этой отрасли. Нет инвестиций, есть пробелы в законе.

Солнечная энергия

Он используется как в промышленных масштабах, так и местным населением в качестве резервного или основного источника тепла и электроэнергии. Мощность всех солнечных станций составляет 400 МВт, из которых самые крупные в Самарской, Астраханской и Оренбургской областях. Также в разработке проекты для Сибири и Дальнего Востока.

Ветровая энергетика

Возобновляемая ветроэнергетика в России выглядит несколько хуже солнечной, хотя здесь есть и промышленные предприятия. Суммарная мощность ветропарков в нашей стране составляет 183,9 МВт (0,08% всей энергосистемы). Самый мощный завод находится в Адыгее — «Адыгейский ветропарк».

Гидроэнергетика

Это самый популярный альтернативный источник энергии в России. Около 200 речных гидроэлектростанций вырабатывают до 20% всей энергии страны. С 1968 года в Кислой губе Мурманской области существует приливная электростанция — Кислогубская ГРЭС. Самая крупная гидроэлектростанция расположена на реке Енисей — Саяно-Шушенская».

Геотермальная энергетика

Из-за обилия вулканов этот вид энергии широко распространен на Камчатке. Здесь 40% потребляемой энергии вырабатывается из геотермальных источников. По подсчетам ученых, потенциал Камчатки оценивается в 5000 МВт, а в год вырабатывается всего 80 МВт энергии. Также геотермальные станции есть на Курилах, Ставрополье и Краснодарском крае.

Биотопливо

Россия входит в тройку экспортеров пеллет на европейский рынок. В Российской Федерации есть предприятия по производству пеллет и брикетов из древесных отходов, которые используются для отопления котлов и печей.

Сельскохозяйственные отходы превращаются в жидкое топливо и биогаз для дизельных двигателей. Но свалочный газ вообще не используется, его просто выбрасывают в атмосферу, нанося ущерб окружающей среде.

Как бизнес формирует положительный имидж, инвестируя в ВИЭ

Компании по всему миру также создают стратегии и определяют экологические цели, которых они хотят достичь с течением времени. Понятно, что нужно действовать ответственно и показывать экологический пример потребителям. Конечно, использование возобновляемых источников энергии может не только помочь сформировать положительный имидж компаний, но и снизить затраты на электроэнергию.

Таким образом, новые серверы Facebook, а также компания General Motors будут получать питание от солнечной электростанции. Он строится в Кентукки в рамках масштабной программы Green Invest.

IKEA планирует производить больше электроэнергии из возобновляемых источников, чем потребляет к 2030 году. В 14 странах в магазинах продается 920 000 солнечных панелей и более 530 ветряных турбин. Ingka, материнская компания IKEA, инвестировала около 2,8 миллиарда долларов в различные проекты в области возобновляемых источников энергии и стала владельцем 1,7 ГВт мощности. Он также продолжит инвестировать в строительство ветряных электростанций и солнечных электростанций.

Химическая компания BASF постепенно перейдет на возобновляемые источники энергии, а также планирует инвестировать в ветряные электростанции.

Intel получает энергию от ветра, солнца, воды и биомассы. С 2012 года Intel инвестировала 185 миллионов долларов в 2000 проектов по энергосбережению, при этом 100% электроэнергии, потребляемой компанией в США и ЕС, поступает из возобновляемых источников энергии.

Apple также стремится к нейтрализации выбросов углерода. Он приобрел несколько солнечных ферм, обеспечивая устойчивую энергию в своих центрах обработки данных. С 2018 года все магазины, офисы и центры обработки данных Apple полностью работают на возобновляемых источниках энергии.

Microsoft использует более 1,3 миллиарда кВтч экологически чистой энергии в год для разработки программного обеспечения, работы центров обработки данных и производства. К 2030 году компания намерена сократить выбросы углекислого газа на 75.

Альтернативные источники энергии для частного дома

Владельцы частных домов, благодаря использованию альтернативных источников энергии, могут значительно снизить стоимость своих счетов или полностью отказаться от услуг поставщиков газа, электроэнергии и тепла. Также есть возможность не только сделать вашу экономику энергонезависимой, но и продать излишки. Государство всячески поощряет развитие и использование альтернативных источников энергии рядовыми гражданами. Для выработки тепла и электроэнергии с использованием нетрадиционных источников энергии можно использовать заводское оборудование или изготовить его самостоятельно. Итак, альтернативная энергетика позволяет:

• преобразовывать солнечную энергию в электрическую или тепловую для горячего водоснабжения и низкотемпературного отопления;
• с помощью специальных генераторов получать электроэнергию с помощью силы ветра;
• использовать специальные насосы для забора тепла из земли, воды и воздуха, обогрева домов и выработки электроэнергии с помощью теплогенераторов;
• получение газа из сельскохозяйственных отходов, биологических материалов и продуктов жизнедеятельности домашних животных и птиц.

Образ альтернативных источников энергии, которые можно использовать в частном доме и комплексно

Максимальная эффективность достигается за счет использования различных видов альтернативных источников энергии.

Солнечная энергия как альтернативный источник энергии

Использование солнечной энергии дает возможность получать электроэнергию и горячую воду для отопления и горячего водоснабжения с помощью полупроводниковых солнечных панелей и коллекторов. Под действием света на кремниевые элементы происходит прямое движение электронов (электрический ток). Подключив достаточное количество панелей, можно получить электричество, достаточное для удовлетворения потребностей дома. Так, например, солнечная батарея площадью 1,4 м2 при хорошем освещении выдает 24 В мощностью около 270 Вт. Так как солнце светит не всегда и с разной интенсивностью, напрямую подключить бытовую технику невозможно на панели преобразования. Чтобы использовать электричество от солнечных батарей, нужна целая система, в которую входят:

• аккумулятор (аккумулятор) для накопления лишнего электричества (используется в темноте и в непогоду);
• контроллер (необязательно, но рекомендуется) предназначен для контроля уровня заряда аккумулятора во избежание полного разряда или перегрузки, а также для оптимизации работы солнечных панелей;
• инвертор, преобразующий постоянный ток в переменный и позволяющий получить напряжение 220-230 В.

Чтобы сделать дом или дачу полностью независимыми от централизованного электроснабжения, необходимо установить большое количество батарей и несколько аккумуляторов. Это, конечно, недешево, но в конечном итоге полностью окупается за относительно короткое время. Набор панелей для выработки 1500 Вт в день, достаточной для дачи или некоторых бытовых приборов в доме, стоит около 1000 долларов, для выработки 4 кВт — около 2200 долларов и 9 кВт — 6200 долларов. Можно купить небольшую систему и впоследствии интегрировать ее с новыми солнечными батареями, достигнув необходимой мощности.

Альтернативные источники электроэнергии для частного дома – солнечные панели

Таким образом, мы уже рассмотрели, что солнечная энергия может быть использована для выработки электроэнергии (полупроводниковые панели) и тепла для отопления и горячего водоснабжения (коллекторы). Давайте посмотрим, что такое солнечные панели. Солнечный элемент состоит из ряда кремниевых солнечных элементов (отечественные модели). Такие панели имеют КПД 20-24% и относительно невысокую стоимость. Фотоэлементы соединены между собой, а их контакты выведены на клеммы, расположенные на закрытом корпусе каждой батареи. Корпус выполнен из анодированного алюминия, а безель — из высококачественного прочного стекла с антибликовым покрытием.

Солнечные коллекторы – достойная замена традиционным водонагревателям

Солнечные коллекторы тепла позволяют аккумулировать 600-800 Вт / час на квадратный метр и обеспечивать дом энергией, достаточной для отопления и горячего водоснабжения. Конструктивно коллекторы делятся на следующие основные группы:

• пустой. Плоские или многотрубные конструкции с естественной или принудительной циркуляцией теплоносителя в системе. В основном это стационарные коллекторы, предназначенные для сезонного использования;
• воздушные солнечные системы, которые являются самыми легкими и простыми. Тепло отводится с нагретой поверхности коллектора потоком воздуха;
• в третьем варианте тепло солнечных коллекторов можно использовать для преобразования его в электричество.

Последний вариант не пользуется большой популярностью у рядовых потребителей из-за сложности обслуживания и дороговизны оборудования.

Пример устройства альтернативной энергетики для дома ручной работы

Тепловые насосы для отопительных систем частных домов

В настоящее время для отопления домов и обеспечения горячей водой в основном используются котлы различных типов — твердотопливные, дизельные, газовые и электрические. Сравнительно недавно появился еще один способ нагрева жидкости с помощью теплового насоса, но пока он еще не получил широкого распространения. Теплоноситель, двигаясь по эстакаде, оседает на определенной глубине в земле, нагревается на несколько градусов и попадает в испаритель. Кроме того, нагретая жидкость передает тепло хладагенту, который при низких температурах превращается в пар и попадает в компрессор. В компрессоре он сжимается, что приводит к повышению давления и, как следствие, повышению температуры.

Сжатый нагретый теплоноситель поступает в конденсатор, где передает тепло другому теплоносителю (воздуху, воде или антифризу). В результате этого процесса хладагент охлаждается и возвращается в жидкое состояние. Затем жидкость поступает в испаритель, и весь цикл повторяется.

Энергия ветра как альтернативный источник энергии

Использование энергии ветра для выработки электроэнергии особенно важно в тех регионах планеты, где невозможно использовать другие источники энергии. Стационарные ветряки (в зависимости от количества установок) позволяют подавать электроэнергию в дом, производство и даже городские районы. Устройства для преобразования энергии ветра в электричество делятся на две группы:

1. Вертикальный. Преимущество такой конструкции в том, что нет необходимости устанавливать ее, ориентируясь на преобладающие ветры. Из-за недостаточной эффективности их используют в частных домах. Именно этот тип ветрогенератора предпочитают изготавливать ремесленники для удовлетворения своих потребностей в электроэнергии. Такие конструкции просты, обладают достаточным сопротивлением нагрузкам и легко модернизируются для увеличения мощности.
2. По горизонтали. Они более эффективны, чем вертикальные ветряные турбины, но должны регулироваться в зависимости от направления ветра. В основном они используются для производства электроэнергии в промышленных масштабах.

Установка для производства биогаза

Биогаз — один из экологически чистых альтернативных источников энергии, способ производства которого оказывает минимальное воздействие на окружающую среду. Кроме того, для его получения используются человеческие, животные и сельскохозяйственные отходы, которые необходимо утилизировать. Эта технология постоянно совершенствуется, но среди нетрадиционных источников электроэнергии она не так популярна, как солнечные батареи, ветряные турбины или тепловые электростанции.

Этот вид биотоплива получают путем ферментации сырья в специальном реакторе. Отходы загружаются в установку и подвергаются воздействию особых бактерий в течение определенного времени, которое зависит от объема сырья. В результате такой обработки образуется горючая смесь (60% метана, 35% углекислого газа и 5% других видов газа), а также потенциально опасный для человека сероводород. Полученный таким образом продукт очищается и транспортируется по трубам к устройствам потребления (котлам, газовым плитам и т.д.) или, в случае избытка, в аккумулятор (газовый баллон).

Отходы, оставшиеся после производства биогаза, необходимо регулярно вывозить из реактора. Ферментированное сырье широко используется в сельском хозяйстве как удобрение высокого качества. Установка для получения этого вида топлива выгодна владельцам ферм или сельскохозяйственных предприятий, а также тем, кто имеет доступ к необходимому сырью. Биореактор можно приобрести в специализированных компаниях, заказать или изготовить своими руками.

Какие экономические показатели показывает альтернативная энергетика

Вопрос об экономической целесообразности использования возобновляемых источников энергии волнует специалистов уже несколько лет. Основная проблема в том, что он по-прежнему довольно дорогой (особенно для солнечной энергии или геотермальных электростанций), а его эффективность по сравнению с традиционными методами производства электроэнергии невысока. Однако методы постоянно развиваются, а оборудование и системы возобновляемых источников энергии становятся лучше и дешевле. При этом тарифы обычных сетей постоянно растут, в том числе за счет удорожания газа, нефти и угля. Поэтому все больше и больше стран обращаются к этому способу получения тепла и света. Семьи также пытаются перейти на использование возобновляемых источников энергии. Теперь это становится все более прибыльным благодаря новым законам, вводимым правительствами разных стран.

По мнению экспертов, ситуация на рынке природных ресурсов будет постепенно ухудшаться, и их цена будет расти. В конце концов, нефть и газ не бесконечны, и однажды их источники будут полностью исчерпаны. Поэтому правительства более развитых стран уже вкладывают больше денег, создавая ветряные электростанции и солнечные поля. Технологии совершенствуются, и инженеры работают над созданием новых и более эффективных способов получения устойчивой и экологически чистой энергии.

Российская Федерация по-прежнему проигрывает в этой гонке. Однако, обладая бесчисленными природными ресурсами, Россия теперь может не заботиться о внедрении альтернативных источников энергии. Главное, чтобы в конкретный момент эта политика не обернулась полным провалом. Это означает, что сегодня необходимо думать о будущем, когда ресурсы планеты находятся на грани исчерпания.

Несколько слов в заключение

Полностью перейдя на использование альтернативных источников энергии, можно не только получить практически бесплатно тепло, электричество и экологическое топливо, но и очистить окружающую среду от вредных для здоровья человека выбросов и парниковых газов. Растения для АПС можно сделать своими руками, а дом отапливать теплом и электричеством, а продав излишки государству, можно даже получить прибыль. Надеемся, наша статья была вам полезна, а если у вас возникнут вопросы, задавайте их в комментариях, и наши специалисты с радостью вам ответят.