Alternativni viri energije: Pregled tehnologije

Uvod

Celotno sodobno svetovno gospodarstvo je odvisno od bogastva, nabranega v času dinozavrov: nafte, plina, premoga in drugih fosilnih goriv. Večina dejavnosti v našem življenju, od vožnje s podzemno železnico do ogrevanja kotlička v kuhinji, na koncu zahteva sežiganje te prazgodovinske zapuščine. Glavna težava je, da ti zlahka dostopni viri energije niso obnovljivi. Prej ali slej bo človeštvo izčrpalo vso nafto iz zemeljskega črevesa, požgalo ves plin in izkopalo ves premog. S čim bomo potem segrevali čajnike?

Ne smemo pozabiti tudi na negativne vplive zgorevanja goriva na okolje. Povečanje vsebnosti toplogrednih plinov v ozračju vodi do zvišanja povprečne temperature po vsem planetu. Produkti zgorevanja goriva onesnaževati zrak. To še posebej dobro čutijo prebivalci velikih mest.

Vsi razmišljamo o prihodnosti, tudi če ta prihodnost ne pride z nami. Svetovna skupnost je že dolgo prepoznala omejitve fosilnih goriv. In negativni vpliv njihove uporabe na okolje. Vodilne države že izvajajo programe postopnega prehoda na okolju prijazne in obnovljive vire energije.

Po vsem svetu človeštvo išče in postopoma uvaja nadomestke za fosilna goriva. Sončne, vetrne, plimske, geotermalne in hidroelektrarne že dolgo delujejo po vsem svetu. Zdi se, kaj nam prav zdaj preprečuje, da bi z njihovo pomočjo zagotovili vse potrebe človeštva?

Pravzaprav ima alternativna energija veliko težav. Na primer problem geografske porazdelitve energetskih virov.Vetrne elektrarne se gradijo le na območjih, kjer pogosto pihajo močni vetrovi, sončne - kjer je minimalno število oblačnih dni, hidroelektrarne - na velikih rekah. Olja seveda tudi ni povsod, vendar ga je lažje dostaviti.

Drugi problem alternativne energije je nestabilnost. Na vetrnih elektrarnah je proizvodnja odvisna od vetra, ki nenehno spreminja hitrost ali pa se celo popolnoma ustavi. Sončne elektrarne v oblačnem vremenu ne delujejo dobro in ponoči sploh ne delujejo.

Niti veter niti sonce ne upoštevata potreb porabnikov energije. Hkrati je moč termo ali jedrske elektrarne konstantna in enostavno regulirana. Rešitev tega problema je lahko le gradnja velikih skladišč energije za ustvarjanje rezerve v primeru nizke proizvodnje. Vendar to močno poveča stroške celotnega sistema.

Zaradi teh in številnih drugih težav se razvoj alternativne energije v svetu upočasnjuje. Kurjenje fosilnih goriv je še vedno lažje in cenejše.

Če pa v obsegu svetovnega gospodarstva alternativni viri energije ne prinašajo veliko koristi, so lahko v okviru posamezne hiše zelo privlačni. Mnogi že čutijo nenehno zvišanje tarif za električno energijo, toploto in plin. Vsako leto pridejo energetska podjetja globlje v žep navadnih ljudi.

Strokovnjaki mednarodnega tveganega sklada I2BF so predstavili prvi pregled trga obnovljivih virov energije. Po njihovih napovedih bodo tehnologije alternativne energije v 5–10 letih postale bolj konkurenčne in razširjene. Vrzel v stroških alternativne in konvencionalne energije se že zdaj hitro zmanjšuje.

Stroški energije se nanašajo na ceno, ki jo želi prejeti proizvajalec alternativne energije, da bi nadomestil svoje kapitalske izdatke v času trajanja projekta in zagotovil donos v višini 10 % vloženega kapitala. Ta cena bo vključevala tudi stroške dolžniškega financiranja, saj je večina močno zadolžena.

Podani graf ponazarja oceno različnih vrst alternativne in tradicionalne energije v II četrtletju 2011 (slika 1).

riž. eno.	Ocena različnih vrst alternativne in tradicionalne energije

Glede na zgornje številke ima geotermalna energija, pa tudi energija, ki nastane pri sežiganju smeti in odlagališčnega plina, najnižja cena od vseh vrst alternativne energije. Pravzaprav že lahko neposredno konkurirajo tradicionalni energiji, vendar je zanje omejevalni dejavnik omejeno število krajev, kjer je mogoče te projekte izvajati.

Za tiste, ki se želijo osamosvojiti od muhavosti energetikov, ki želijo prispevati k razvoju alternativne energije, ki želijo le malo prihraniti pri energiji, je ta knjiga napisana.

Iz knjige V. Germanovich, A. Turilin “Alternativni viri energije. Praktične zasnove za uporabo energije vetra, sonca, vode, zemlje, biomase.

Nadaljujte z branjem tukaj

Ali obstaja prihodnost za alternativne vire energije?

Alternativni viri obnovljive energije so precej zanimiva in obetavna smer. Na primer, obstaja več učinkovitih metod za pridobivanje vode iz zraka. Res je, tukaj je treba uporabiti generator.Ali se bodo našli novi pristopi za reševanje teh problemov in izboljšanje metod, bo pokazal čas.

Ali bo sredstva mogoče pametno uporabljati, je veliko vprašanje

Oglejte si ta videoposnetek na YouTubu

Prejšnji inženiring️ 220 V napetostni rele za dom: kako pravilno organizirati zaščito gospodinjskih aparatov
Naslednji inženiring Ali moram predložiti podatke po vodomerih v letu 2019: in kaj se zgodi, če tega ne storite pravočasno?

Vrste alternativnih virov energije.

Energija vetra, sonca, vode, biogoriv, ​​toplote Zemlje so relativno neizčrpne in obnovljive. Prednosti alternativnih virov energije so nesporne, saj ohranjajo naravne vire. Poleg tega so veliko bolj skladni z zahtevami okoljske varnosti.

Vetrna energija.

Načelo uporabe vetrne energije je pretvarjanje kinetične energije v električno, toplotno, mehansko. Vetrni generatorji se uporabljajo za pridobivanje električne energije. Lahko imajo različne tehnične parametre, velikosti, zasnove, vodoravno ali navpično os vrtenja. Jadra so klasičen primer uporabe vetrne energije v pomorskem prometu, vetrnica pa pretvorba v mehansko energijo.

Premer lopatic in višina njihove lokacije določata moč vetrnega generatorja. Pri jakosti vetra 3 m/s začne generator ustvarjati tok in doseže največjo vrednost pri 15 m/s. Moč vetra nad 25 m/s je kritična - generator je izklopljen.

Sončna energija je darilo sonca.

Sončna energija kot alternativni vir energije je naravno nadaljevanje življenjske naloge Sonca na našem planetu. Toda medtem ko se človeštvo tega ni naučilo neposredno uporabljati.Trenutno se sončni paneli uporabljajo kot pretvorniki sončne energije v električno energijo, sončni kolektorji pa se uporabljajo za toplotno energijo. Poleg tega se v nekaterih primerih uporablja kombinacija dveh vrst.

Solarna tehnologija je sestavljena iz ogrevanja površine s sončnimi žarki in uporabe ogrete vode za oskrbo s toplo vodo, ogrevanje ali uporabo v parnih generatorjih. Sončni kolektorji se uporabljajo za pretvarjanje sončne energije v toplotno energijo. Njihovo skupno moč je odvisna od število in moč posameznih naprav, ki so vključene v sistem solarne ali termalne postaje.

Sončne kolektorje delimo na:

• silicij
• film

Trenutno so največje povpraševanje po baterijah, ki uporabljajo silicijeve kristale, najbolj priročne pa so filmske. Silikonske plošče so ena najboljših možnosti za zasebni dom.

Hidroenergija je uporaba moči vode.

Načelo delovanja turbin v hidroelektrarnah je učinek sile vode na lopatice hidroturbine, ki proizvaja električno energijo. Včasih se med alternativne vrste energije uvrščajo le tiste hidroelektrarne, kjer se močni jezovi ne uporabljajo, nastajanje toka pa poteka pod vplivom naravnega toka vode. To je posledica znatnega negativnega vpliva močnih hidroelektrarn na naravne rečne krajine, njihovega plitvina in katastrofalnih poplav.

Okoljevarstveniki ne nasprotujejo uporabi naravne energije morja in oceana. Pretvorba kinetične energije v električno energijo v tem primeru poteka na posebnih postajah za plimovanje.

Geotermalna energija je toplota Zemlje.

Površina Zemlje oddaja toploto ne le na mestih, kjer so izvrženi vroči potresni viri, kot na primer na Kamčatki, ampak tudi v skoraj vseh regijah planeta. Za pridobivanje toplote zemlje se uporabljajo posebne toplotne črpalke, ki se nato pretvori v električno energijo ali uporabi kot toplota. Načelo delovanja instalacij temelji na zakonih termodinamike in fizikalnih zakonih obnašanja tekočin in plinov, zlasti freona.

Oblikovni tip črpalke določa primarni vir energije, na primer tla-zrak ali tla-voda.

Biogorivo.

Načelo pridobivanja biogoriv temelji na predelavi ekoloških proizvodov s posebnimi napravami. Med obdelavo nastane toplotna ali električna energija. Biogoriva so lahko tekoča, trdna ali plinasta. Trdni, na primer, vključujejo brikete goriva, tekoči - bioetanol, plinasti - bioplin. Njegove sorte vključujejo deponijski plin, ki nastaja na odlagališčih. Uporaba bioplina iz starih odlagališč pomaga pri reševanju problemov recikliranja odpadkov.

Alternativni vir energije: kaj je to in zakaj je potreben

Do danes energija temelji na dobro razvitih in preverjenih načinih za proizvodnjo električne energije. So znane jedrske, električne in hidroelektrarne. Vsi delujejo z uporabo virov našega planeta, ki bodo prej ali slej izčrpani ali pa vključujejo reakcije, ki lahko povzročijo nepopravljivo škodo.

V letu 2017 je bil odstotek porabe teh sredstev razporejen na naslednji način:

• 39,3 % - premog;
• 22,9 % - zemeljski plin;
• 16% - voda;
• 10,6 % - jedrska energija;
• 4,1% - olje.

Danes to obetavno področje išče snovi in ​​procese v okoliškem svetu, ki so sposobni:

• obnovite svoj vir (t.j. bodite neizčrpni);
• predstavljajo kakovostno popolno zamenjavo za tradicionalne;
• biti varčen;
• ne škodujejo okolju.

Kaj je narobe s tradicionalnimi viri energije?

Premog, nafta in plin še niso našli popolne zamenjave zase pri proizvodnji energije, ki jo potrebuje človeštvo. Vendar so njihove zaloge omejene in jih ni mogoče povrniti.

Na primer, naša Zemlja je porabila do 350 milijonov let za ustvarjanje nafte in plina, mi pa smo njihove vire izčrpali veliko hitreje.

Približno 90 % energije na planetu je bilo leta 2010 proizvedeno s sežiganjem fosilov in biogoriv iz rastlinskih ali živalskih surovin. In do leta 2040 delež takšne proizvodnje ne bo padel pod 80%. Hkrati raste poraba energije: do 40. leta - za 56%.

Že leta 2012 so znanstveniki nakazali: celotna oskrba s plinom na planetu se bo končala do leta 2052, nafta pa bo trajala nekoliko dlje - do leta 2060. Se pravi, naši otroci že lahko ujamejo čas, ko nafta ali plinovod ne bosta koristila, gozdovi pa bodo posekani.

Škodljive emisije v ozračje, povezane s produkti izgorevanja in proizvodnjo jedrske energije, so tanjšalci ozona in prevodniki globalnega segrevanja.

Tako je celotna sodobna civilizacija, ne glede na to, kako jo politiki in naftni proizvajalci zavračajo, pred globalnim vprašanjem – kateri energent bo nadomestil tradicionalne, ob tem pa ohranil okolje.

Industrija toplotne energije

Najpogostejši energetski sektor v Rusiji. Termoelektrarne v državi proizvajajo več kot 1.000 MW z uporabo premoga, plina, naftnih derivatov, nahajališč skrilavca in šote kot surovine.Ustvarjena primarna energija se nadalje pretvarja v električno energijo. Tehnološko imajo takšne postaje veliko prednosti, ki določajo njihovo priljubljenost. Ti vključujejo nezahtevne pogoje delovanja in enostavno tehnično organizacijo delovnega toka.

Termoelektrarne v obliki kondenzacijskih objektov in termoelektrarn se lahko gradijo neposredno na območjih, kjer se pridobiva potrošni vir ali kjer se nahaja odjemalec. Sezonska nihanja ne vplivajo na stabilnost postaj, zaradi česar so takšni viri energije zanesljivi. Obstajajo pa tudi slabosti termoelektrarn, ki vključujejo uporabo izčrpnih virov goriva, onesnaževanje okolja, potrebo po priključitvi velikih količin delovnih virov itd.

Kaj izbrati: obnovljivi viri energije ali jedrska energija?

Zgodovinsko gledano so bili jedrska energija, premog in vodna energija ogromen vir energije

Zato je vodstvo Ruske federacije, ne da bi upoštevali dejstvo, da se številne države sveta tesno ukvarjajo z razvojem sektorja obnovljivih virov energije, načrtovalo, da bo do začetka leta 2020 prejelo le 4,5% energije iz obnovljivih virov energije, pri čemer se zaveda da zaloge ogljikovodikov niso neomejene

Ruska vlada računa na dolgoročno proizvodnjo energije iz plutonija in fuzijske energije; takšni viri energije niso v celoti raziskani in predstavljajo resnično grožnjo človeštvu. To velja za razvoj in uporabo vse jedrske energije.

Z namenom več raziskav jedrske energije v Franciji se je v letu 2007 začela gradnja eksperimentalnega termonuklearnega reaktorja mednarodnega pomena.

Projekt je ustanovila skupina več držav, vključno z Rusijo.Glavni namen nastanka takšnega projekta je bil dokazati možno komercialno uporabo energije, pridobljene s termonuklearno fuzijo, kot vira električne energije. Rešitev za to vprašanje še ni bila najdena.

Po izračunih znanstvenikov, ki se ukvarjajo s preučevanjem termonuklearnih procesov, količina energije, prejete od njih do leta 2100, ne bo mogla preseči meje 100 GW, kar je nizek pokazatelj reševanja problemov človeštva, povezanih s proizvodnjo električne energije. . Kot primer lahko vzamemo dejstvo, da sodobne svetovne elektrarne zagotavljajo 4000 GW električne energije.

Edini način za rešitev problema pridobivanja električne energije je prehod človeštva na obnovljive vire energije z vzporedno uporabo tehnologij, ki prispevajo k varčevanju z električno energijo. Prednost takšnega prehoda bo ohranjanje podnebja planeta. Na voljo so vsa potrebna finančna sredstva za začetek tega postopka.

Alternativna energija v sodobni Rusiji

V primerjavi s prejšnjimi leti se alternativna energija v Rusiji razvija hitreje, vendar ne prevladuje. Danes se večina energije v državi proizvaja iz tradicionalnih virov.

Sončne elektrarne

Sončna elektrarna na Uralu

Južne regije države, pa tudi zahodna, vzhodna Sibirija in Daljni vzhod imajo potencial za proizvodnjo sončne električne energije. V Rusiji je obetavno pridobivanje energije iz Sonca, zato projekti v tej smeri prejemajo državno podporo.

Hidroelektrarne in elektrarne na plimovanje

Rusija aktivno izkorišča vodni potencial za proizvodnjo električne energije: od leta 2017 ima država 15 elektrarn z zmogljivostjo več kot 1000 megavatov in tudi na stotine postaj z nižjo zmogljivostjo. Energija, ki jo proizvede hidroelektrarna, stane polovico manj, kot jo proizvede termoelektrarna.

Postaje za plimovanje zahtevajo velika finančna sredstva, zato se razvoj te smeri v Ruski federaciji ne zgodi. Po napovedih znanstvenikov bi lahko TE predstavljale petino električne energije, proizvedene v Rusiji.

vetrne turbine

V Rusiji je zaradi nizke hitrosti vetra nemogoče namestiti generatorje z vodoravno osjo vrtenja. Vendar pa se pogosto uporabljajo strukture z navpično osjo vrtenja.

Vetrna elektrarna v regiji Ulyanovsk

Od leta 2018 je skupna zmogljivost vetrnih turbin v Rusiji znašala 134 megavatov. Največja elektrarna v regiji Uljanovsk (zmogljivost - 35 megavatov).

Geotermalne postaje

V Rusiji je 5 geotermalnih elektrarn, od tega tri na Kamčatki. Po podatkih iz leta 2016 GeoPP proizvede 40 % električne energije, porabljene na tem polotoku.

Uporaba biogoriva

Proizvodnja goriva je organizirana tudi v Rusiji. Hkrati je za državo bolj donosno razvijati trdna biogoriva kot tekoča. Zdaj proizvodnja poteka v tovarni v Vladivostoku.

jedrska elektrarna

Rusija proizvaja električno energijo z jedrsko energijo in se še naprej razvija v tej smeri. Gradijo se nove postaje, uporabljajo se nove metode pridobivanja. Po podatkih za leto 2019 v Rusiji deluje 10 jedrskih elektrarn. Ruska federacija je na drugem mestu na svetu po zmogljivosti za proizvodnjo električne energije iz jedrskih elektrarn, Ljudska republika Kitajska je osvojila prvenstvo v tej panogi.

Vetrna energija

Vetrne elektrarne so obetaven način pridobivanja energije, še posebej na mestih, kjer je smer vetra konstantna.

Način pridobivanja takšne energije ne onesnažuje naravnega okolja. Vendar pa obstaja odvisnost od nestalnosti smeri in moči vetra. Čeprav je to odvisnost mogoče delno zgladiti z namestitvijo vztrajnikov in različnih baterij.

Toda gradnja, vzdrževanje in popravila vetrnih elektrarn ni poceni. Poleg tega njihovo delovanje spremlja hrup, moti ptice in žuželke ter odbija radijske valove z vrtljivimi deli.

Alternativna energija za podatkovne centre

Lastniki podatkovnih centrov se vse bolj zanimajo za alternativne vire električne energije. Edini način za ohranitev stopnje rasti zmogljivosti je znatno znižanje stroškov uvajanja, vzdrževanja in hlajenja podatkovnih centrov. Obstaja več možnosti.

Na primer, toploto, ki nastane med delovanjem strežnikov, lahko usmerimo v ogrevanje prostorov. Tako je Yandex leta 2015 ogrel celotno mesto na Finskem. Z dobavo toplote mestu je Yandex lahko povrnil del stroškov za elektriko.

Hlajenje podatkovnih centrov je ena najbolj požrešnih stroškov za IT podjetja. V povprečju hlajenje predstavlja 45 % stroškov energije.

Izvirni način za prihranek pri hlajenju opreme je uporaba "prostega hlajenja". Ali, preprosto povedano, za hlajenje strežnikov z zrakom z ulice. Za Rusijo, kjer je zunaj večino leta hladno, to še posebej velja.

Drug način za hlajenje zraka v podatkovnem centru, ki vam omogoča prihranek o stroških energije — metoda adiabatnega hlajenja. V tem primeru se voda razprši za znižanje temperature. Pri izhlapevanju jemlje toploto in na tako preprost način zniža temperaturo zraka.

Vsekakor je pred eksperimentiranjem priporočljivo opraviti podroben energetski pregled. Njegovi rezultati bodo omogočili analizo stanja porabe energije in opredelitev možnosti za varčevanje z energetskimi viri.

Zakaj potrebujemo alternativne vire energije

Ko bo izčrpnih virov energije (fosilnih goriv) zmanjkalo, bo človeštvo moralo preiti na AES (alternativne vire energije). Od leta 2017 je bilo 35 % električne energije, proizvedene v Rusiji, proizvedeno na način brez ogljika - v jedrskih elektrarnah in hidroelektrarnah.

Uporaba tradicionalnih virov energije je problematična iz naslednjih razlogov:

• TE uporablja gorivo, ki ga bo v bližnji prihodnosti zmanjkalo. Po najslabših ocenah se bo to zgodilo čez 30 let;
• Stroški fosilnih goriv naraščajo, zato se dviguje cena električne energije;
• Proizvodi za proizvodnjo električne energije onesnažujejo okolje;
• Toplota, ki jo proizvajajo postaje, povzroča globalno segrevanje.

Človeštvo ima samo eno pot - prehod na AIE.

Energija osek in osek

Pretvorba energije plimovanja v električno energijo se v elektrarnah na plimovanje izvaja na dva načina:

1. Prvi način je po principu pretvorbe energije podoben pretvorbi energije v hidroelektrarni z vrtenjem turbine, priključene na električni generator;
2. Druga metoda uporablja energijo gibanja vode; Ta metoda temelji na razliki v nivoju vode med plimovanjem in oseko.

Pros

• Sončna energija je obnovljiv vir. Dokler obstaja Sonce, bo njegova energija dosegla Zemljo.
• Proizvodnja sončne energije ne povzroča onesnaženja vode ali zraka, ker pri zgorevanju goriva ni kemične reakcije.
• Sončna energija se lahko zelo učinkovito uporablja za praktične namene, kot sta ogrevanje in razsvetljava.
• Prednosti sončne energije so pogosto vidne pri ogrevanju bazenov, letovišč in rezervoarjev za vodo po vsem svetu.

Proti

• Sončna energija ne proizvaja energije, če sonce ne sije. Noč in oblačni dnevi močno omejujejo količino proizvedene energije.
• Gradnja sončnih elektrarn je lahko zelo draga.

Glavne vrste obnovljive energije

Energija sonca

Sončna energija velja za vodilni in okolju prijazen vir energije. Do danes so bile razvite in uporabljene termodinamične in fotoelektrične metode za pridobivanje električne energije. Potrjen je koncept operativnosti in možnosti nanoanten. Sonce, ki je neizčrpen vir okolju prijazne energije, lahko zadovolji potrebe človeštva.

Vetrna energija

Vetrno energijo ljudje že dolgo uspešno uporabljajo in mlini na veter. Znanstveniki razvijajo nove in izboljšujejo obstoječe vetrne elektrarne. Znižanje stroškov in povečanje učinkovitosti vetrnic. Posebej so pomembni na obalah in na območjih s stalnimi vetrovi. Vetrne elektrarne s pretvarjanjem kinetične energije zračnih mas v poceni električno energijo že pomembno prispevajo k energetskemu sistemu posameznih držav.

geotermalna energija

Geotermalni viri energije uporabljajo neizčrpen vir – notranjo toploto Zemlje. Obstaja več delovnih shem, ki ne spremenijo bistva procesa. Naravna para se očisti iz plinov in dovaja v turbine, ki vrtijo električne generatorje. Podobne naprave delujejo po vsem svetu. Geotermalni viri zagotavljajo električno energijo, ogrevajo vsa mesta in osvetljujejo ulice. Toda moč geotermalne energije se uporablja zelo malo, proizvodne tehnologije pa imajo nizko učinkovitost.

Energija plimovanja in valov

Energija plimovanja in valov je hitro razvijajoča se metoda pretvarjanja potencialne energije gibanja vodnih mas v električno energijo. Z visoko stopnjo pretvorbe energije ima tehnologija velik potencial. Res je, da se lahko uporablja samo na obalah oceanov in morij.

energija biomase

Proces razgradnje biomase vodi do sproščanja plina, ki vsebuje metan. Prečiščen se uporablja za proizvodnjo električne energije, ogrevanje prostorov in druge gospodinjske potrebe. Obstajajo mala podjetja, ki v celoti izpolnjujejo svoje energetske potrebe.

Energija elektromagnetnega sončnega sevanja

Uporablja se lahko za proizvodnjo električne energije in toplote. Neposredna pretvorba sončnega sevanja v električno energijo se izvaja tako z neposredno pretvorbo zaradi pojava notranjega fotoelektričnega učinka na fotovoltaičnih panelih kot posredno s termodinamičnimi metodami (pridobivanje pare z visokim tlakom).

sončna elektrarna

Potrdilo o prejemu toplotna energija iz sončna energija se proizvaja z absorbiranjem te energije in nadaljnjim segrevanjem površine in hladilne tekočine, tako s posebnimi kolektorji kot z uporabo tehnik »sončne arhitekture«.

Nabor nastavitev za pretvorba sončne energije je sončna elektrarna.

Prednosti

Vetrna energija ne povzroča onesnaževanja, ki bi lahko onesnažilo okolje. Ker ne potekajo kemični procesi, kot pri izgorevanju fosilnih goriv, ​​ne ostanejo škodljivi stranski produkti.

• Ker je vetrna proizvodnja obnovljiv vir energije, je ne bomo nikoli končali.
• Kmetijstvo in paša lahko še vedno potekata na zemljiščih, ki jih zasedajo vetrne turbine, ki bi lahko pomagale pri proizvodnji biogoriv.
• Vetrne elektrarne je mogoče zgraditi na morju.

Naprava in uporaba sončnih kolektorjev

Primitivni sončni kolektor je črna kovinska plošča, nameščena pod tanko plastjo prozorne tekočine. Kot veste iz šolskega tečaja fizike, se temni predmeti segrejejo bolj kot svetli. Ta tekočina se premika s pomočjo črpalke, hladi ploščo in se hkrati segreva. Tokokrog ogrevane tekočine se lahko namesti v rezervoar, ki je priključen na vir hladne vode. S segrevanjem vode v rezervoarju se tekočina iz kolektorja ohladi. In potem se vrne. Tako vam ta energetski sistem omogoča stalen vir tople vode, pozimi pa tudi tople radiatorje.

Obstajajo tri vrste kolektorjev, ki se razlikujejo po napravi

Do danes obstajajo 3 vrste takšnih naprav:

• zrak;
• cevasti;
• stanovanje.

Zrak

Zračni zbiralniki so sestavljeni iz temnih plošč.

Zračni zbiralniki so črne plošče, prekrite s steklom ali prozorno plastiko. Okoli teh plošč naravno ali prisilno kroži zrak. Topel zrak se uporablja za ogrevanje prostorov v hiši ali za sušenje oblačil.

Prednost je izjemna preprostost oblikovanja in nizki stroški. Edina pomanjkljivost je uporaba prisilnega kroženja zraka. Lahko pa brez tega.

Cevasti

Prednost takšnega zbiralnika je preprostost in zanesljivost.

Cevni kolektorji so videti kot več steklenih cevi, ki so postavljene v vrsto, na notranji strani prevlečene z materialom, ki absorbira svetlobo.Povezani so s skupnim zbiralnikom in skozi njih kroži tekočina. Takšni kolektorji imajo 2 načina prenosa prejete energije: neposreden in posreden. Prva metoda se uporablja pozimi. Drugi se uporablja vse leto. Obstaja različica z uporabo vakuumskih cevi: ena se vstavi v drugo in med njimi se ustvari vakuum.

To jih izolira od okolja in bolje zadrži nastalo toploto. Prednosti so preprostost in zanesljivost. Pomanjkljivosti vključujejo visoke stroške namestitve.

stanovanje

Da bi kolektorji delovali učinkoviteje, so inženirji predlagali uporabo koncentratorjev.

Ploščati kolektor je najpogostejši tip. Prav on je služil kot primer za razlago načela delovanja teh naprav. Prednost te sorte je preprostost in poceni v primerjavi z drugimi. Pomanjkljivost je znatna izguba toplote kot druge podtipe ne trpijo.

Za izboljšanje že obstoječih solarnih sistemov so inženirji predlagali uporabo neke vrste ogledal, imenovanih koncentratorji. Omogočajo vam dvig temperature vode s standardnih 120 na 200 C°. Ta podvrsta zbiralcev se imenuje koncentracija. To je ena najdražjih možnosti izvedbe, kar je nedvomno pomanjkljivost.

4. mesto. Elektrarne za plimovanje in valove

Tradicionalne hidroelektrarne delujejo po naslednjem principu:

1. Tlak vode se dovaja na turbine.
2. Turbine se začnejo vrteti.
3. Vrtenje se prenaša na generatorje, ki proizvajajo električno energijo.

Gradnja hidroelektrarne je dražja od termoelektrarne in je možna le na mestih z velikimi zalogami vodne energije. Toda glavni problem je škoda na ekosistemih zaradi potrebe po izgradnji jezov.

Plimske elektrarne delujejo na podobnem principu, vendar uporabljajo moč plimovanja za ustvarjanje energije.

"Vodne" vrste alternativne energije vključujejo tako zanimivo smer, kot je energija valov. Njegovo bistvo se skriva v proizvodnji električne energije z uporabo energije oceanskih valov, ki je veliko višja od energije plimovanja. Najmočnejša valovna elektrarna danes je Pelamis P-750, ki proizvede 2,25 MW električne energije.

Ti ogromni konvektorji ("kače"), ki se nihajo na valovih, se upognejo, zaradi česar se hidravlični bati začnejo premikati v notranjosti. Olje črpajo skozi hidravlične motorje, ti pa obračajo električne generatorje. Nastala električna energija se dovaja na obalo preko kabla, ki je položen vzdolž dna. V prihodnosti se bo število konvektorjev pomnožilo in postaja bo lahko proizvedla do 21 MW.

Zgodovina uporabe vetrne energije

Nemogoče je natančno reči, kdaj se je začela uporaba vetrne energije za reševanje gospodarskih vprašanj človeka. Mlini na veter so poznani že od starih egipčanskih časov. V starodavni Kitajski so vetrnice uporabljali za črpanje vode iz riževih polj. Uporaba jadra za plovbo je znana že prej, iz časa starega Babilona, ​​in to je le pisni dokaz.

Evropa je bila v tistih dneh zbirka divjih plemen. S pojavom civilizacijskih znamenj so se tu pojavile tudi vetrnice, jadrnice. Toda za dolgo obdobje se je uporaba vetra končala. Preveč nestabilen, nepredvidljiv vir, nanj je bilo nemogoče računati brez nadomestne možnosti.

Z razvojem proizvodnje so se pojavile prve črpalke za dvig vode iz vodnjakov.Hkrati se je začela uporaba vetrnic kot pogona zanje. Takšne naprave delujejo še danes, so enostavne, zanesljive in nezahtevne pri delovanju.

Vetrni generatorji so se začeli pojavljati s prihodom naprav za pretvorbo rotacijskega gibanja v električno energijo - generatorji. Vetrne turbine so se v 20. stoletju hitro razvijale, čeprav je vojna ustavila številne projekte v Evropi.

Danes sta vodilni pri uporabi vetrnih elektrarn ZDA in Kitajska. V Evropi je na voljo veliko postaj, skoncentrirane so na zahodni obali. Predvsem na Danskem, kar je povsem razumljivo – drugih virov v tej državi ni.

Visok izkoristek HE, odsotnost močnih in stabilnih vetrov na večini območij so zmanjšali zanimanje za vetrno energijo. Poleg tega oprema, ki je takrat obstajala, ni imela visoke produktivnosti, ni omogočala proizvodnje dovolj energije. Težavo smo rešili z uporabo bencinskih ali dizelskih generatorjev, ki so bolj zanesljivi in ​​pripravljeni ob pravem času doseči želeni rezultat.

Danes se je zanimanje za vetrno energijo močno povečalo. Pojavili so se novi, učinkovitejši razvoji, ki lahko zagotovijo zadostno število potrošnikov. Poleg tega obstajajo močni neodim magneti, ki vam omogočajo, da sami izdelate generatorje z zmožnostjo dela s počasno vrtilno hitrostjo, kar je korenito spremenilo situacijo in vzbudilo veliko zanimanje med oblikovalci.