Солнечная энергия как альтернативный источник энергии

Солнечная энергия

Прежде всего, стоит отметить, что ресурсом для солнечной энергетики служит энергия солнечного света. Преобразовать которую можно либо в электрическую или же в тепловую энергию. Делается это при помощи специальных установок.

Исходя и расчётов учёных, можно сделать вывод, что за неделю на поверхность земли с солнца попадает такое количество энергии, которое в несколько раз превышает количество энергии вырабатываемой различными источниками на земле.

Несомненно, солнечная энергетика, это отрасль подающие большие надежды, но всё-таки она имеет две стороны медали.

С плюсами более или мене всё ясно. Это всеобщая доступность и неисчерпаемость ресурса. То к минусам стоит отнести такие аспекты как:

• относительная зависимость от условий погоды и времени суток;
• необходимость использовать аккумуляторы при получении солнечной энергии;
• дороговизна оборудования при эксплуатации;
• перепады температур в сторону повышения на поверхности установок для сбора энергии солнечного света.

Числа и показатели для излучения солнца

Разберёмся для начала в терминах и основных показателях. Прежде всего, это солнечная постоянная, значение которой равняется 1367 Вт. Как раз такая цифра в соотношении с поступившим количеством энергии попадает на один квадратный метр поверхности нашей планеты.

Естественно в виду того, что лучам солнца препятствуют слои атмосферы, проникает несколько меньшее количество энергии. К примеру, в экваториальной зоне оно равняется 1020 Вт.

Прибавив к этому частые смены времени дня и ночи, угол падения лучей солнца, можно увидеть, что показатели снижаются ещё как минимум в три раза.

Ни раз, задавая себе вопрос: «откуда берётся солнечная энергия?», учёные разных стран и в разное время пытались ответить на него, применяя различные гипотезы и теории. Но, уже начиная с 19 века, подобный интерес приобрёл иной характер. И на сегодняшний день обозначились более конкретные и чёткие постулаты в отношении солнечных источников энергии.

Удалось установить, что в ходе процесса взаимодействия четырёх атомов водорода с последующим переходом в состоянии ядра гелия и происходит это превращение с выделением большого количества энергии.
Рассмотрим для наглядности энергию, выделяемую при формировании одного грамма водорода. Соотнести её можно с энергией полученной при сжигании пятнадцати тонн бензина.

Цифры говорят сами за себя.

Преобразование солнечной энергии

Само собой после получения подобной энергии от солнца, её требуется перевести в определённое состояние.

Происходит это потому, что в настоящее время технологии не способны удовлетворить потребности и нужды людей в потреблении больших количеств солнечной энергии. В виду этих факторов и были изобретены различные солнечные батареи и солнечный коллектор.

Применяя первые, можно генерировать и получать электрическую энергию. Если же рассматривать коллекторы, то они предназначены для тепловой энергии.

Рассмотри наиболее востребованные способы преобразования энергии солнечного света:

• фотовольтаика;
• термовоздушная энергетика;
• гелиотермальная энергетика;
• с применением солнечных аэростатных электростанций.

Наибольшее распространение получил метод фотовольтаики. Данный метод состоит в использовании различных фотоэлектрических солнечных панелей. В простонародье получивших название солнечные батареи. При помощи них и происходит то самое преобразование солнечной в электроэнергию. Материалом, который используют при изготовлении подобных панелей, является кремний. Рабочая поверхность с толщиной не более одно милемметра.

Такие панели можно размещать где угодно. Важно учитывать лишь большое количество солнечного света, которое должно без преград попадать на поверхность солнечной панели. Хорошим вариантом будут солнечные батареи для дома. Говоря попросту, это фото-пластины, которые устанавливаются либо на крыши загородных или многоквартирных домов.

Так же успешно применяются тонкоплёночные панели для преобразования солнечных лучей. Их разительным отличаем, является толщина, это даёт возможность размещать подобные панели практически в любом месте. Но коэффициент полезного действия у них на порядок ниже, чем у фото-пластин. Поэтому использование тонкоплёночных панелей будет целесообразно исключительно при небольшой поверхности для установки, например на балконе обычного многоэтажного дома или на крышке портативного компьютера.

Преобразование солнечной энергии в термовоздушной энергии происходит постепенно. Первый этап — это преобразование в энергию потока воздуха. Далее он направляется в турбогенератор.
Так же часто применяются аэростатные солнечные электростанции. Здесь генерирование пара воды происходит внутри самого аэростатного баллона.

Подобный эффект доступен для достижения посредством нагревания поверхности аэростата от солнечного света. На поверхность которого нанесено специальное покрытие обладающее селективно-поглощающим свойством. Основным преимуществом подобного способа является концентрация довольно внушительно объёма пара. Это позволяет работать станции в те моменты, когда по разным причинам генерация солнечной энергии не возможна. В ночное время или же когда не позволяют погодные условия.

Рассматривая принцип геотермальной энергии, нужно сразу отметить, что сам процесс так же крайне незамысловат. При попадании солнечных лучей на поверхность установки, происходит нагрев с дальнейшей фокусировкой и преображением принятого тепла в энергию.

Для понимания, приводим наиболее наглядный пример. Вода нагревается, а затем её можно подавать либо в отопительные батареи различных зданий, канализацию. Такой метод позволяет существенно снизить затраты газа и электроэнергии на подобные нужды. А в более крупных промышленных масштабах такой алгоритм уместен для получения электрической энергии, которую дают внушительные тепловые машины.

Сферы применения солнечной энергетики

Спектр применения энергии солнца крайне широк. Уже сейчас её используют на заводах, при строительстве, успешно применяют в химической промышленности, реализуют проекты отопительных установок воды для зданий и это лишь не многие примеры.

Многие считаю, что применение солнечной энергетики — это процесс сравнительно недавний. Но, уже начиная с 1955 года, эти методы успешно применялись в строительстве автомобилей.

Тогда и был выпущен первый прародитель нынешних электрокаров, которые успешно производят такие авто-гиганты как Honda, Toyota, Mitsubishi и другие.

Уже сегодня по всему миру в обиход входят установки при помощи, которых можно нагревать воду дома, готовить пищу и освещать жилые помещения.

Ярким примером могут служить солнечные печи, состоящие из фольгированного картона, которые по инициативе ООН были предоставлены беженцам в разных странах переживающих сложную политическую обстановку.

А на территории Узбекистана, например находится крупнейшая печь, успешно используемая при плавке различных металлов и термической обработке, но это уже совсем иные масштабы в отличие от бытовых.

Самыми необычными примерами где использовалась энергия, полученная от солнца являются:

• Футляр с фотоэлементом для телефона, который одновременно является и зарядкой;
• Сумка для похода (рюкзак), на задней стороне которой прикреплена солнечная панель, при помощи неё можно зарядить планшет, телефон, да и вообще любое устройство средних размеров;
• Одежда с применением специального материала, который генерирует энергию от солнечного света, а затем при помощи специальных устройств направляет её в подключенные устройства.

Источник: https://www.cleanenergo.ru/istochniki-energii/energiya-solntsa/

Альтернативный источник энергии — солнечные панели и батареи

Получение электрической энергии является актуальной задачей нашего времени.  Люди научились получать энергию из различных источников. Однако, ни один из существующих на данный момент источников энергии не способен сравниться по своей мощности и перспективности с Солнцем. Действительно, Солнце способно обеспечить нашу цивилизацию необходимой энергией на тысячи лет.

На текущий момент люди получают солнечную энергию при помощи таких устройства как солнечные панели.

Что такое солнечные  панели?

Солнечная панель представляет собой объединение отдельных элементов (фотоэлементы) изготовленных из полупроводниковых материалов, которые позволяют преобразовывать получаемую ими солнечную энергию в электрический ток.

Достигается такое преобразование благодаря специальной конструкции элементов. Они состоят из двух слоёв, которые выступают в качестве анода и катода. При воздействии на панель солнечного света электроны начинают перемещаться с одного слоя на другой, за счёт чего и вырабатывается электрический ток.

Основные достоинства солнечных батарей

Применение солнечных панелей для добычи электроэнергии обладает целым рядом существенных достоинств, среди которых особенно стоит отметить:

Используя такие панели солнечная энергетика использует возобновляемую энергию. Это очень сильно отличает этот метод получения от многих других, впервую очередь от получения энергии из ископаемых источников (нефть, газ, уголь), которые являются не возобновляемыми.

По представлениям современной физики и астрономии Солнце ещё будет существовать как минимум 6,5 миллиардов лет, поэтому данный источник энергии в рамках текущего развития человеческой цивилизации можно считать практически бесконечным.

120 тысяч тераватт, именно столько солнечного света приходит на Землю ежедневно. Это значение превышает в 20 тысяч раз общую потребность земной цивилизации в энергии.

Нельзя не отметить и такого существенного фактора как экологичность солнечной энергетики, что особенно актуально в сфере последних тенденций в виде  угрозы глобального потепления и других экологических проблем, связанных с выхлопными газами и сжиганием не возобновляемых источников энергии.

Использование солнечных батарей оказывает минимальное негативное воздействие на окружающую среду или не оказывает его вовсе.

Применение энергии Солнца позволяет очень хорошо экономить, так как эксплуатационные расходы на их обеспечение крайне низки. Главный расход в этом случае приходится на покупку самих солнечных панелей. Однако, в наше время уже можно купить солнечные батареи недорого, которые окупятся в течение 1-2 лет, а может даже и быстрее. При этом гарантия производителей таких батарей составляет 20-25 лет.

Солнечная энергия в отличие, например, от углеводородов доступна в любой точке мира. Действительно, эффективно использовать энергию Солнца можно не только в экваториальной части нашей планеты. Хорошим доказательством этого является Германия, которая на текущий момент является лидером в этом направлении.

Выработка электроэнергии на традиционных тепловых электростанциях, а также других подобных объектов обычно сопровождается серьёзными шумами, что может причинять вред здоровью сотрудников электростанции. Солнечная энергия получается бесшумно, так как в солнечных панелях нет никаких рабочих узлов, которые могли бы генерировать сильные шумы.

• Широкая область применения солнечных панелей

Уже сейчас солнечные панели используются для решения самых разных задач, среди которых: выработка электроэнергии в местах где нет доступа к централизованным электросетям, опреснение воды в Африке, обеспечение энергией искусственных спутников и т.д. В ближайшее время за счёт развития технологий в этом направления сфера применения солнечных панелей будет только расти.

Как видите, получение энергии от Солнца обладает очень большим количеством достоинств и с каждым днём это становится всё доступнее и доступнее. Это существенная причина для того, чтобы задуматься об использовании солнечных панелей.

Источник: https://solartime.by/novosti/alternativnyj-istochnik-energii-solnechnye-paneli-i-batarei.html

Электричество из ветра и солнца. Как регионы РФ осваивают альтернативные источники энергии

МОСКВА, 4 июля. /ТАСС/. Несколько регионов России, в том числе Мурманская, Волгоградская и Ульяновская области, планируют в ближайшие 2-3 года реализовать проекты в сфере возобновляемой энергетики, запустив солнечные электростанции и ветропарки.

Это обеспечит электричеством удаленные районы и снизит негативное воздействие на окружающую среду. Насколько успешны в РФ такие проекты и с какими сложностями сталкиваются регионы при освоении альтернативных источников энергии, — в материале ТАСС.

Ставка на ветер

Для некоторых регионов РФ использование энергии ветра является практически единственным способом, чтобы обеспечить ресурсами жителей удаленных населенных пунктов.

Это особенно актуально для Камчатского края, где с 2011 года реализуется инвестпроект «Обеспечение энергоснабжения изолированных территорий на основе возобновляемых источников энергии». Проект подразумевает строительство ветродизельных комплексов в энергоизолированных населенных пунктах.

Власти рассчитывают, что это позволит экономить на топливе около 400 млн рублей в год и снизить темпы роста энерготарифов.

Использование возобновляемых источников энергии актуально для Крайнего Севера и Арктики, где в периоды распутицы доставить топливо в поселки, отрезанные от большой земли, становится невозможным.

Как сообщили ТАСС в Министерстве топливно-энергетического комплекса и ЖКХ Архангельской области, региону требуется круглосуточное «обеспечение бесперебойным энергоснабжением достаточно большого числа изолированных населенных пунктов».

«К сожалению, стоимость интеграции высокотехнологичных решений, позволяющих использовать ветровую, солнечную или другой вид возобновляемой энергии, крайне высока», — сказали в министерстве.

Ставку на ветроэнергетику делают и власти Адыгеи, рассчитывающие на увеличение инвестиций в экономику региона. Как сообщили ТАСС в пресс-службе главы республики, в сентябре здесь запустят самый крупный в стране ветропарк мощностью 150 МВт. «Ветроэлектростанция поможет восполнить растущие потребности республики в энергомощностях, после запуска ветропарка энергодефицитность Адыгеи сократится на 20%», — уточнили в пресс-службе.

На грани окупаемости

Несмотря на экологичные преимущества ветряных и солнечных электростанций, регионы РФ пока не готовы перейти полностью на этот вид энергии. Среди сдерживающих факторов: высокие затраты на строительство и низкая мощность на выходе. Кроме того, как считают некоторые эксперты, такие проекты имеют долгий срок окупаемости.

В частности, вернуть затраты на строительство ветропарков можно минимум через 8 лет, утверждает ТАСС министр промышленности и энергетики Ростовской области Игорь Сорокин. Он отметил, что Ростовская область «обладает обширными территориями и хорошим ветропотенциалом».

Первые ветропарки мощностью 300 МВт появятся здесь в 2019 году.

«Запуск ветроэлектростанций позволит повысить надежность электроснабжения потребителей области, объем выработки электроэнергии и долю энергии на базе возобновляемых источников энергии и распределенной электроэнергии от общей мощности потребленной энергии в Ростовской области до 20% к 2022 году», — сообщил Сорокин.

Как отмечал ранее глава Мурманской области Андрей Чибис, строительство ветропарка в регионе позволит увеличить долю экологически чистых источников энергии и положительно скажется на развитии инфраструктуры Кольского района.

Однако существенной доли в объемах энергопотребления он не займет.

Для сравнения, Кольская АЭС, на которую приходится 60% выработки энергии в регионе, имеет установленную мощность почти в 10 раз выше, а ее выработка составляет почти в 15 раз больше, чем планируемые показатели ветропарка.

В Мурманской области ветропарк создается на побережье Баренцева моря, неподалеку от села Териберка. Ввод в эксплуатацию запланирован на декабрь 2021 года. По данным региональных властей, его мощность составит 201 МВт, ветроэнергетические установки смогут в течение года производить 750 ГВт/час, что позволит сократить выбросы углекислого газа в атмосферу.

По оценке Министерства топливно-энергетического комплекса и ЖКХ Архангельской области, наиболее перспективным участком для строительства ветропарков признано побережье Белого моря. Однако, чтобы запустить такой объект, требуются «высокие единоразовые затраты». По предварительным оценкам, чтобы модернизировать дизельную электростанцию, расположенную на берегу Белого моря, и «научить» ее работать на энергии ветра или солнца, может потребоваться 80 млн рублей.

«В условиях отсутствия транспортной инфраструктуры с удаленными населенными пунктами, стоимость проектов возрастает в разы, внедрение возобновляемых источников энергии становится на грани экономической нецелесообразности. В условиях территориальной удаленности перспективных мест внедрения возобновляемых источников энергии, высокой стоимости реализации и длительного срока окупаемости проекта, вопрос поиска инвестора носит затруднительный характер», — отметили в министерстве.

Энергия Солнца и Земли

Кроме использования ветра, несколько регионов осваивают и другие альтернативные варианты: например, на Камчатке реализуется региональная программа перевода энергетики на нетрадиционные источники энергии и местные виды топлива.

Об этом сообщил ТАСС министр жилищно-коммунального хозяйства и энергетики Камчатского края Олег Кукиль.

В рамках этой программы на Мутновском месторождении парогидротерм (в окрестности Мутновского вулкана с самыми мощными на Камчатке многочисленными выходами на поверхность Земли термальных вод и пара) установлены две геотермальные электростанции, в Усть-Большерецком и Быстринском районах — четыре гидроэлектростанции.

В Республике Адыгея начинают осваивать солнечную энергию. Здесь, к концу текущего года компания «Возобновляемые источники энергии» совместно с ГК «Хевел» построит две первые солнечные электростанции (СЭС) суммарной мощностью 8,9 МВт, инвестиции в объекты составят 960 млн рублей. В Волгоградской области уже работает электростанция на базе солнечных модулей. Как уточнили ТАСС в региональном комитете ЖКХ и ТЭК, это Красноармейская СЭС мощностью 10 МВт.

В Краснодарском крае, в Анапе, в инфраструктуру технополиса ЭРА Минобороны РФ внедрили более 100 энергогенерирующих установок, сообщили ТАСС в пресс-службе центра инноваций. По словам собеседницы агентства, один из типов генераторов — это скамейки, оснащенные солнечными аккумуляторами, энергии которых хватает на зарядку гаджетов через USB-разъемы и питание светодиодной подсветки.

Как отмечают эксперты, солнечная энергетика в России имеет большую историю исследований и разработок со времен СССР. Кроме того, СЭС гораздо дешевле в строительстве и обслуживании по сравнению с ветропарками. «Ветряные электростанции требуют регулярного обслуживания — смазывания лопастей. СЭС практически не требуют специального обслуживания», — добавила директор института статистических исследований и экономики знаний НИУ «Высшая школа экономики» Лилиана Проскурякова.

Перспективы отрасли

По оценке экспертов, объем инвестиций, необходимых для развития возобновляемой энергетики в России до 2024 года, превышает 800 млрд рублей. Чтобы поддержать инвесторов в освоении этой перспективной отрасли, государство предлагает им специально разработанные меры поддержки.

«Инвесторов в возобновляемой энергетике, российских и зарубежных, на нашем рынке достаточно. Этот сегмент стал привлекателен благодаря выгодным условиям, которые предлагает государство. Сегодня в России сформирована программа господдержки генерации электроэнергии из ВИЭ, в которой основную роль играют договоры поставки мощности», — отметила Проскурякова.

При этом эксперты считают, что развитие возобновляемой энергетики в стране можно ускорить, если возводить ветропарки или солнечные электростанции на основе отечественных разработок и комплектующих. Это мнение разделяют и представители регионов России, где существующие объекты состоят в основном из импортного оборудования.

Так, на Камчатке, в селе Никольское на Командорских островах, работает станция, состоящая из двух французских ветроэнергетических установок, в поселке Усть-Камчатск размещена ветроэнергетическая станция производства Японии.

Единственное исключение — Ульяновская область, где в прошлом году начал работать завод по производству лопастей для ветроустановок.

«Первая партия лопастей для ветрогенераторов в настоящее время готовится к отправке в Ростов-на-Дону. Это уникальные технологии и единственное подобное производство в России, которое имеет большой экспортный потенциал. Сейчас на этом производстве занято более 200 сотрудников», — пояснил ТАСС председатель правительства Ульяновской области Александр Смекалин.

По его словам, сейчас в регионе формируется первый в России «полноценный кластер» возобновляемых источников энергии. «Цель, которую мы перед собой ставили пять лет назад — сделать наш регион базовой территорией для развития ветроэнергетики в масштабах всей страны, — сегодня достигнута. Приятно отметить, что выстраивается кооперация в сфере развития отрасли ветроэнергетики и между нашими компаниями-партнерами», — резюмировал глава правительства Ульяновской области.

Потенциал возобновляемой энергетики будет обсуждаться в ходе международной промышленной выставки ИННОПРОМ, которая пройдет в Екатеринбурге с 8 по 11 июля. В обсуждении примут активное участие РОСНАНО и Фонд инфраструктурных и образовательных программ Технологии для городов.

Тема ИННОПРОМа в этом году — «Цифровое производство: интегрированные решения», страна-партнер — Турция. Организаторами выступает Минпромторг России и правительство Свердловской области. ТАСС является генеральным информационным партнером и оператором пресс-центра.

Источник: https://tass.ru/ekonomika/6630524

Солнечная энергия как альтернативный источник энергии

Общество

В свете постоянно повышающихся тарифов на электроснабжение, многие начинают задумываться о собственной электростанции, а точнее об установке солнечных панелей. С каждым годом производство панелей увеличивается.

Где используются солнечные панели

На сегодня оборудование для преобразования солнечной энергии используется в космической отрасли, в сельском хозяйстве, в быту. Идею подзаряжать приборы от солнечного света взяли и коммунальники. В результате на улицах многих городов, вместо привычных электрических фонарей, установлены современные светильники, работающих от солнца.

Дачники также нередко используют такие фонари, чтобы обеспечить приусадебный участок достаточным освещением. Для российской глубинки, установка солнечных панелей дало возможность почувствовать блага цивилизации.

Виды панелей

Основой всех солнечных панелей является модуль, которые улавливает лучи солнца и перерабатывает их в энергию. Если подробнее, то, как только на панель попадает свет, происходит резкое изменение направлений орбит электронов. Затем в работу вступают преобразователи, которые и дают электричество.

Типы панелей

Прежде, чем купить солнечную панель, следует узнать, какого типа модуль необходим, чтобы удовлетворить потребности в электроэнергии:

• Монокристаллические. Ячейки расположены в одном направлении. В результате повышается КПД панели. Монокристаллическое оборудование рекомендуется устанавливать в климате с большим количеством солнечных дней;
• Поликристаллические. Кремниевые ячейки не имеют одного направления, потому КПД такого оборудование немного ниже, чем у предыдущего типа и не превышает 18%. Такая панель будет давать энергию даже в пасмурный день;
• Аморфные. Здесь присутствует только кремниевое напыление с использованием дополнительных веществ. Несмотря на низки коэффициент полезного действия (8%) панель будет работать не только в солнечный или пасмурный день, но и в дождь и в туман. К тому же аморфные панели доступны любому из-за своей низкой цены;

Гибридная солнечная панель. Производители решили соединить в одно целое аморфную панель и с монокристаллическим модулем. Такое оборудование станет незаменимым при рассеянном свете. Выбор солнечной панели остается за потребителем, но то, что этот альтернативный источник электрической энергии в скором времени станет основным, сомнений нет.

Источник: https://gazetaznamya.ru/blogi/ob-obwestve/solnechnaya-energiya-kak-alternativnyy-istochnik-energii.html

Биотопливо, кислота и сила космоса Какие альтернативные источники энергии уже существуют — Meduza

В начале декабря 2015 года успешно прошли первые испытания немецкого реактора Wendelstein 7-X, который способен обеспечивать энергией города благодаря термоядерному синтезу, без применения нефти. В Европе и Америке уже много лет ведутся активные работы по изобретению альтернативных источников энергии. По просьбе «Медузы» Владислав Воронин узнал, чего уже удалось добиться.

Биотопливо вместо нефти

В Швеции мечтают о том, что когда-нибудь нефть и бензин будут больше не нужны: в октябре на базе технического университета Лулео произвели первую партию нового топлива из порубочных остатков. Процесс делится на два этапа.

Первый — термическое разложение остатков древесины (пиролиз) и резкое охлаждение полученного продукта.

В результате образуется основа биотоплива, которую можно преобразовать в полноценное транспортное топливо при газификации и добавлении специальной черной густой массы — побочного продукта целлюлозно-бумажного производства.

Как уверяют изобретатели, топлива из одного бензовоза, заправленного биотопливом, автомобилю хватит, чтобы 10 раз проехать вокруг Земли.

Энергия от воды с солью

В ноябре 2009 года в норвежской коммуне Хурум заработала первая в мире осмотическая электростанция — установка, которая извлекает энергию при смешивании пресной и соленой воды.

Как это выглядит: в резервуар, разделенный на два отсека полупроницаемой мембраной, подается морская и пресная вода; молекулы пресной воды проходят через мембрану, чтобы выровнять концентрацию соли, и в отсеке с морской водой образуется избыточное давление; это давление используется для вращения гидротурбины — в итоге вырабатывается электроэнергия.

Звучит заманчиво, но эффективность станции оказалась ниже, чем планировалось. Энергии вырабатывалось мало, и компании Statkraft никак не удавалось отбить 20 миллионов евро, потраченные на строительство. Спустя 4 года проект заморозили. Сейчас Statkraft пытается понять, как можно увеличить производительность осмотических электростанций.

В сентябре 2015 года ответ неожиданно нашли в австралийском университете Гриффита. Доктор Фернанда Хелфер и профессор Шарль Лемкерт провели исследование и отметили, что осмотические электростанции надо строить на базе опреснительных установок — чтобы давление возникало при смешивании обычной морской воды и раствора, полученного после опреснения. Австралийцы полагают, что в таком случае энергии будет больше, а осмотические станции снизят зависимость от невозобновляемых источников энергии. 

Мощные солнечные батареи

Ученые Иллинойсского университета летом 2015 года изобрели способ увеличить мощность обычных солнечных батарей. Они предлагают не сразу поглощать солнечный свет, а сделать переходную зону, которая повысит интенсивность световых волн.

 Для этого перед батареей устанавливается специальная тарелка с мощными световыми излучателями (люминофорами), которые, захватив солнечный свет, повторно испускают его более длинными волнами благодаря Стоксову сдвигу.

По плану исследователей, это позволит в 30 раз увеличить количество захваченных фотонов — следовательно, существенно увеличится эффективность солнечных батарей.

Термоядерный синтез

Какие хитрости бы ни придумывали ученые, главной надеждой энергетики в ближайшие годы будет термоядерный синтез. Центром исследований в этой области стал реактор Wendelstein 7-X в немецком городе Грайфсвальд, стоимость проекта составляет около 400 миллионов евро.

В начале декабря 2015 года успешно прошли первые испытания. Физикам удалось нагреть один миллиграмм газообразного гелия (получается при слиянии дейтерия и трития) до температуры в миллион градусов по Цельсию и удержать полученную плазму в равновесии в течение 0,1 секунды. И это только начало.

Ученые планируют наращивать мощность излучения и повышать температуру плазмы до 100 миллионов градусов. В следующем году физики надеются удерживать водородную плазму в равновесии в течение десяти секунд.

Конечная цель намного амбициознее и пока кажется невероятной: удерживать плазму в реакторе аж 30 минут.

Если все испытания пройдут успешно, стеллараторы перестанут казаться машинами будущего и станут привычными электростанциями, обеспечивающими полноценную жизнь городов.

Энергия ветра

В следующем году у берегов Шотландии начнут строить крупнейшую в мире плавучую ветряную электростанцию. Это будет сеть из пяти турбин общей мощностью 30 мегаватт — планируется, что этого хватит на 20 000 домов.

Энергия будет вырабатываться благодаря мощным ветрам, скорость которых на расстоянии 25 километров от берега Шотландии обычно составляет 10 метров в секунду. При этом при необходимости турбины можно будет отодвинуть и дальше, так как их основание не будет крепиться к морскому дну, а расположится на специальных платформах. Правительство Шотландии надеется, что такая система поможет существенно сократить расходы на производство электроэнергии.

Геотермальная энергетика

Исландия — идеальный пример страны, которая отказалась от нефти и других невозобновляемых источников энергии: около 70 процентов потребностей закрывают гидроэлектростанции, еще 25 — геотермальные установки. Отрасль настолько развита, что Исландия готова продавать свои разработки за границу. 

Так, Великобритания ведет переговоры о покупке геотермальной энергии, которая вырабатывается при помощи горячей воды и пара.

В Исландии более 100 вулканов, благодаря чему даже на относительно небольшой глубине температура воды достаточна для выработки энергии. Например, около 90 процентов домов в Исландии обогреваются за счет горячей воды, которая подается из скважин в трубы и отапливает жилые помещения.

Электроэнергия добывается, как правило, более сложными способами.

Наиболее распространены три: прямой — когда пар, поднимающийся из скважины, пропускается через турбину, которая и вырабатывает энергию; непрямой — когда горячая вода под высоким давлением подается из-под земли в испаритель, а полученный пар вращает турбину; бинарный — когда горячая термальная вода взаимодействует в теплообменнике с другой жидкостью (с более низкой температурой кипения) и выпаривает ее, в итоге пары рабочей жидкости вращают турбину. 

Планируется, что британцы проложат по дну моря кабель длиной 750 миль, это обойдется в несколько миллиардов фунтов. Исландия берет на себя все производство энергии: под землю, где расположены сухие высокотемпературные породы, закачивается вода, которая потом возвращается на поверхность сильно нагретой и вырабатывает энергию.

Интересно, что в 2012 году в Великобритании опубликовали исследование о том, что страна самостоятельно может добыть 20 процентов необходимой энергии с помощью геотермальных установок. 

Солнечная энергия из космоса

Возможно, самый необычный способ добыть энергию — отправиться за ней в космос. Этим занялась калифорнийская компания Solaren, которая в 2009 году начала готовиться к запуску нескольких спутников с солнечными панелями. Старт проекта, изначально запланированный на 2016 год, был перенесен на конец десятилетия из-за сложностей с финансированием. 

Интересно, что о получении энергии из космоса думали задолго до появления Solaren: в рассказе Айзека Азимова Reason, написанном в 1941 году, впервые упоминается космическая станция, которая снабжает Землю энергией и управляется роботами.

На самом деле все должно выглядеть так: постоянный ток от солнечных отражателей передается на Землю с помощью электромагнитных волн, а на земле их принимает специальная антенна. После этого энергия передается в сотни жилых домов.

Кислота, способная заменить бензин

Футболист лондонского «Арсенала» Матье Фламини в середине ноября признался, что почти все заработанные деньги вкладывает в компанию, которая разрабатывает биотопливо на основе левулиновой кислоты. По словам полузащитника, это вещество в будущем способно заменить бензин и открыть рынок объемом 20 миллиардов фунтов.

Фламини вместе с другом Паскуале Гранатой уже семь лет владеет компанией GF Biochemicals и заводом в итальянском городе Казерте, на котором работают около 80 человек (всего в компании — 400 сотрудников).

«Когда мы нашли способ производить кислоту в промышленных масштабах, мы запатентовали его. Затем шло постепенное развитие. У нас есть исследователи, химики и другие ученые из Франции, Италии, России, Голландии, Германии и Египта», — сказал Фламини.

Источник: https://meduza.io/feature/2015/12/27/biomaslo-kislota-i-sila-kosmosa

Энергия Солнца

Солнце — лишь одна из миллиардов звезд, но оно — источник энергии для всего живого и для самой Земли. Ископаемое топливо расходуется такими темпами, что его запасы истощатся где-то во второй половине следующего столетия. Атомные электростанции, когда-то считавшиеся хорошей альтернативой, оказались опасными, что было продемонстрировано аварией в Чернобыле (СССР) в 1986 г. Из всех альтернативных источников энергия солнца является самой чистой и безопасной.

Солнечное излучение

Около 30% солнечного излучения отражается атмосферой Земли, а еще 20% поглощается. В результате, лишь 50% его достигает поверхности нашей планеты, но это эквивалентно всей энергии, вырабатываемой примерно 170 миллионами самых мощных электростанций мира.

Многие лесные пожары возникают в жару по вине солнечного света, сфокусированного капельками утренней росы. Еще в 400 г. до н. э. греки научились использовать энергию Солнца для разжигания костра с помощью наполненного водой стеклянного шара. К 200 г. до н. э. похожий способ с использованием вогнутых зеркал для фокусировки солнечных лучей стали применять и в Китае.

В современной бытовой солнечной печи сфокусированные лучи разогревают пищу. Вместо вогнутого зеркала в некоторых печах используют ряд плоских отражателей, установленных под углом и направленных на место размещения пищи.

Солнечное отопление

Все дома частично обогреваются Солнцем, но есть проекты, позволяющие максимально использовать этот даровой источник энергии и таким образом значительно снизить плату за отопление.

В таких домах установлены большие окна на стороне, освещаемой полуденным солнцем, и намного меньшие окна на противоположной, более прохладной стороне.

В некоторых домах жалюзи из теплоизолирующих материалов закрываются на ночь, что позволяет сохранить большую часть тепла, накопленного за день. Это — пассивная солнечная технология.

Солнечная энергия может также использоваться для водяного отопления домов. Лучи Солнца нагревают воду с помощью вакуумных солнечных коллекторов, поглощающих (в отличие от радиаторов отопления) излучение для нагрева воды. Эти коллекторы обычно устанавливают на крыше дома под углом, чтобы улавливать максимальное количество прямых солнечных лучей. Холодная вода протекает через панели и нагревается поглощенным ими солнечным светом.

Солнечные элементы

Солнечные элементы — это электронные устройства, где за счет фотоэлектрического эффекта свет преобразуется в электроэнергию. Каждый элемент производит немного энергии, поэтому для обеспечения электроснабжения в достаточном объеме необходимы батареи таких соединенных друг с другом элементов. Элемент состоит из тонкого слоя полупроводникового материала, обычно кремния.

В некоторых солнечных элементах применяют другой полупроводник — арсенид галлия. Они более эффективны, чем кремниевые, и могут работать при гораздо более высоких температурах, благодаря чему их можно применять на спутниках, подвергающихся мощному воздействию лучей Солнца в космосе.

На энергии солнечных элементов работают большинство искусственных спутников; она также используется в некоторых электронных калькуляторах и часах.

В 1981 г. легкий самолет «Солар чэлленджер» пересек Ла-Манш, используя солнечный свет как единственный источник энергии. Крылья самолета были покрыты солнечными элементами, производящими энергию для управления электроприводом воздушного винта. В штате Флорида, США, телефон-автомат работал от солнечных фотоэлектрических батарей, установленной на крыше будки.

Электричество в районах

В некоторых отдаленных районах большие батареи солнечных элементов обеспечивают большую часть бытовой электроэнергии, которая используется для зарядки батарей, работающих ночью.

Солнечные элементы очень надежны. После установки они практически не нуждаются в уходе и могут годами работать без обслуживания. В Великобритании есть маяки, работающие в автоматическом режиме от солнечных элементов. Батареи таких элементов используются также в ряде автоматических метеостанций, расположенных вдоль побережья и в море.

Электроэнергия, получаемая от солнечных элементов, зависит не от тепла, а от света. Благодаря этому посадочный радиомаяк мощностью 360 кВт может работать на солнечной энергии в условиях мерзлоты на Аляске.

Начиная с 1960-х годов, батареи фотоэлектрических элементов используются для производства электроэнергии для спутников связи. Новейшие батареи такого типа установлены на борту космических станций.

В заоблачной вышине одна из станций с помощью восьми панелей крыльевого типа преобразовывает солнечный свет в 75 кВт электроэнергии.

Проект использования солнечной энергии, предложенный американским инженером Питером Глейзером, может обеспечить нас энергией из космоса. По замыслу автора, должны быть запущены 40 солнечных орбитальных электростанций (СОЭ), оснащенных огромными батареями солнечных элементов. Полученная энергия будет преобразовываться в пучки микроволн, посылаемых на приемные станции на Земле. Там микроволны будут преобразованы обратно в электричество.

К сожалению, птицы и неметаллические самолеты просто сгорят при попадании на них мощных пучков микроволновой энергии, посылаемых СОЭ.

Источник: http://www.solarroof.ru/theory/28/53/

Солнечная энергия в доме: забота о природе и выгода для хозяев. Испания по-русски — все о жизни в Испании

Утопичная, на первый взгляд, идея об использовании энергии солнца для домашнего энергоснабжения стала реальностью стараниями испанских инженеров.

Солнечные батареи, установленные на крышах домов, в связке с АКБ (аккумуляторными батареями) позволили испанцам обрести независимость от городской электрической сети.

Вопреки психологическим барьерам, бюрократическим препятствиям и первичным финансовым затратам на монтаж, которые окупаются только в течение 8–10 лет, уже более ста испанских семей живут на энергетическом самообеспечении, о чем сообщает портал Idealista.

В нашей статье мы расскажем о работе Фонда устойчивого развития (Fundación Desarrollo Sostenible), который благодаря кампании «Нет – проводам» (Corta los Cables) мотивирует общество на использование возобновляемых источников энергии, в частности, солнечной фотоэлектрической системы, а также об опыте домовладельцев, решивших отказаться от привычного электроснабжения. После установки солнечных батарей их дорогие счета за свет канули в лету, но качество получаемой электроэнергии осталось на прежнем уровне.

Как постепенно отключиться от городской электросети?

Штаб-квартира Фонда устойчивого развития находится в охраняемой природной зоне в Фуэнте-де-Колумбарес (Fuente de Columbares) в сообществе Мурсия. Это экологический центр, который занимается пропагандой и разработкой проектов по сохранению окружающей среды.

С момента своего создания в начале 2000-х годов штаб-квартира была отключена от электросети и оснащена солнечной электростанцией. «Фотоэлектрическая установка в Фуэнте-де-Колумбарес послужила стимулом для старта кампании «Нет – проводам».

Проект, запущенный в 2013 году для рекламы возобновляемых источников энергии показал, что система экономии энергии посредством использования солнечного света не так сложна, – заявил директор Фонда устойчивого развития Гонсало Эсама.

– Мы хотим продемонстрировать, что солнечные батареи – это возможность не только для богатых людей или ярых защитников природы, но и для простых граждан».

По словам Гонсало, фонд разработал систему постоянного энергетического самообеспечения (Sistema AOS), которая дает людям возможность совместить в своих домах солнечные электростанции с городской электросистемой. «Система ПЭС работает автономно и не требует ручного вмешательства в работу», – поясняет директор фонда.

Помимо защиты окружающей среды и борьбы с изменением климата переход на использование возобновляемых источников энергии имеет экономическую подоплеку. Многие испанцы, которые решились выйти из городской энергосистемы, были недовольны высокими счетами за свет от энергетических компаний.

«Мы провели исследование и обнаружили, что в последние годы цена на электричество в Испании увеличивалась в среднем на 7% в год. Ассоциации потребителей, такие как Facua, выступили с критикой скачка цен. В данный момент отсутствуют внутренние экономические механизмы, которые могли бы противостоять растущей стоимости электроэнергии. Нужно двигаться в сторону использования возобновляемых источников энергии, чтобы оставить энергетические компании не у дел», – заявил Гонсало.

Затраты и подводные камни перехода «на солнце»

Все элементы системы ПЭС полностью пригодны для установки в жилых помещениях. Стоимость оборудования, необходимого для достижения заявленной мощности в 5 кВт, которой достаточно для питания небольшого дома на одну семью, и накапливания энергии в среднем достигает 18 000 евро. Установки солнечной электростанции на 3 кВт, что является наиболее распространенным решением для квартир, потребует затрат в районе 12 000 евро.

Самый дорогой элемент в системе – солнечные батареи. За последнее десятилетие технология фотоэлектрических панелей шагнула далеко вперед. Сегодня на рынке представлен широкий ассортимент данной продукции. АКБ нужны для сохранения энергии, которую солнечные панели производят в течение дня. Накопленная энергия расходуется ночью либо в пасмурные дни.

В системе ПЭС используются два вида аккумуляторных батарей. Наиболее дешевое решение – это громоздкие свинцово–кислотные АКБ, но для их использования в помещении необходимо оборудовать специально отведенное и хорошо вентилируемое место из-за их токсичности. Литиевые АКБ, в свою очередь, более компактны и не производят вредные выбросы.

«Люди нас часто спрашивают о юридических нюансах использования солнечных электростанций. Отключение от городского электроснабжения не является нарушением закона. Вы имеете полное право использовать нашу технологию, чтобы снабжать свой дом электричеством», – пояснил Гонсало Эсама.

Другая проблема, которая вызывает опасение у заинтересованных сторон, касается так называемого налога на солнечные батареи. Под его уплату попадают владельцы объектов, получающих энергию как от солнечных установок, так и от городской сети.

«К полностью отключенным от сети объектам не применяются никакие сборы. Существующий налог на солнечную энергию распространяется только к станциям мощностью более 10 кВт. Солнечные установки большинства испанских домов производят не более 7 кВт», – сообщает руководитель фонда.

Но что происходит, когда АКБ разряжены, а солнечные батареи не дают энергию? По словам Гонсало, при таком развитии событий система ПЭС вводит в действие резервный генератор. Он обеспечивает дом электричеством и заряжает батареи. «По опыту эксплуатации системы ПЭС, генератор требуется только в крайних случаях и, как правило, на его долю приходится не более 10% производимой энергии в год», – сказал он.

Уважение к природе, привитое с детства

Родители Давида Бальестера научили его ценить и уважать окружающую среду. Построенный руками отца дом постепенно расширялся и улучшался, пока не стал тем, чем он является сейчас. Жилище полностью отключено от электрической сети. «Мы всегда интересовались новыми технологиями, которые делают жизнь проще и уменьшают влияние жизнедеятельности людей на окружающую среду», – объяснил свою позицию Давид.

«С началом использования экологичной энергии менталитет меняется, и человек старается изменить и повседневные привычки, чтобы сделать свое существование более эффективным. Например, в обычном доме у людей нет проблем со стиркой и мойкой в ночное время. В нашем случае мы приспособились заниматься бытовыми делами днем в яркую солнечную погоду, – продолжает Давид. – Когда вы пользуетесь солнечной энергией, вы ощущаете, что больше не наносите вред природе и не переплачиваете за свет».

Давид и его семья стали полностью «самодостаточными» и сократили свои ежедневные денежные траты до минимума. «Воду для потребления мы берем из родника, а солнечную электростанцию мы установили три года назад. Мы заметили, что у нас остаются излишки энергии, поэтому мы купили электромобиль и заряжаем его от домашней сети. Теперь мы экономим на электроэнергии, воде и бензине», – заявил хозяин дома.

Будущее за «чистым балансом»

Для тех, кто не решается полностью отказаться от городского электроснабжения, Фонд устойчивого развития разработал кампанию «Нет – проводам: шаг за шагом» (Corta los Cables poco a poco). «Испанские семьи боятся изменений в законодательстве, поэтому рассматривают промежуточный вариант для отключения от сети. Мы предлагаем им совместить использование солнечной энергии с питанием от обычной электросети. Так люди чувствуют себя в большей безопасности», – заявил Гонсало Эсама.

Другой долгосрочной целью фонда является внедрение в систему ПЭС механизма возврата излишков энергии в городскую электрическую систему. Этот прием, который уже используется в других странах, именуется «чистым балансом». «Смысл этого подхода заключается в том, чтобы дать домохозяйствам возможность делиться производимой солнечными батареями избыточной энергией с городской электрической системой и взамен бесплатно добирать при необходимости энергию из системы», – объяснил Гонсало.

Бытовые и юридические трудности, с которыми сталкиваются владельцы недвижимости в Испании, можно решить, если обратиться за консультацией в Центр услуг «Испания по-русски».

Статья оказалась полезной?

Да

(3) (0)

Источник: https://espanarusa.com/ru/pedia/article/641543

Энергия солнечных батарей. Альтернативные источники энергии солнечные элементы

От научно-технического прогресса уже не скрыться, его плоды проникли во все сферы жизни, включая и нетрадиционные источники питания альтернативной энергетики. Энергопотребление мировой экономики непрерывно растет. Рано или поздно мир столкнется с тем, что запасы нефти, газа и угля будут исчерпаны. Чем их заменить? — вопрос уже далеко не праздный.

Поиск ответа на него заставляет исследовать альтернативные, экологически чистые и возобновляемые источники энергии.

К их числу относят: ветер (ветрогенераторы), солнце (водонагреватели, коллекторы, солнечные батареи), движение вод (приливные и волновые электростанции, мини- и микроводопадные электростанции), подземное тепло (геотермальная энергия: тепловые и электрические станции, грунтовые теплообменники), водород и сероводород (использование энергии, выделяемой при их сгорании), биотопливо (топливо, получаемое из биологического сырья) и другие.

К достоинствам нетрадиционных видов энергии — ветровой, солнечной, и водной относится то, что это постоянно возобновляемый, практически вечный источник энергии

Да, пока еще промышленные образцы генераторов, преобразовывающих природную энергию в электрический ток с большой выходной мощностью, дороги. Но дороговизна оборудования компенсируется дешевизной получаемой электроэнергии, и наступит момент, когда ветрогенератор и мощный модуль солнечной батареи, окупив себя, будет давать потребителю совершенно бесплатную электроэнергию (если предполагать, что в этом мире вообще существует нечто бесплатное).

Зато ветрогенераторы и солнечные батареи, как экологически чистый источник электрической энергии сокращают выбросы в атмосферу; в 50 странах мира приняты и действуют законы по государственной поддержке развития ветроэнергетики; в России, к сожалению, таких законов нет.

И это при том, что свыше половины географической территории РФ не имеет доступа к электросетям и обеспечивается электричеством от дизельных генераторов, что очень дорого. Ветрогенератор можно установить практически в любой местности, следуя определенным рекомендациям.

Кроме промышленной сферы, ветрогенераторы и модули солнечных батарей с успехом можно применить на дачных участках и даже сделать самостоятельно.

С каждым днем люди на планете все больше зависят от разного рода носителей энергии. Один из них, безусловно, солнце. Но что есть такое его лучи?

[adsense_id=»1″]

Весь электромагнитный спектр солнечного излучения, какую бы энергию ни несли отдельные ее участки, представляет излучение физических тел. Основные источники света — атомы — никогда не испускают его непрерывно. Напротив, их излучение носит прерывистый, дискретный характер, ибо все атомы генерируют свет только в виде отдельных квантов электромагнитного поля — фотонов.

Однако уже в простом опыте по разложению белого света с помощью призмы обнаруживается удивительный красочный порядок, который наглядно демонстрирует не только энергетический, но и явно семиотический (знаковый) характер спектра.

Примерно такой же по многогранности спектр представляют собой и солнечные лучи, воздействующие на кремний (заложенный в основе) фотоэлементов, соединенных в батареи.

Современный мир уже невозможно представить без электричества, и аккумулирующих его устройств, в частности — солнечных батарей, а, следовательно, чтобы идти в ногу со временем, людям нужно применять новые нетрадиционные методы энергоснабжения, хотя бы для того, чтобы наш жизнь в быту и на природе стала более комфортной.

К слову, цены на солнечные батареи упали (за последние 20 лет) в 30-40 раз Более того, они продолжают снижаться, что делает их использование весьма перспективным.

Сегодня можно самостоятельно собрать устройство для альтернативного обеспечения солнечной энергией, состоящее непосредственно из солнечной батареи (солнечных элементов, соединенных в батарею), аккумулятора и устройства преобразователя (инвертора) тока — с постоянного в переменный; таким образом иметь дома источник альтернативного питания с сетевым напряжением 220 В. На рис. 1.1 представлена блок-схема устройства источника питания от солнечной батареи Согласно представленной иллюстрации полезная мощность (и ее смысл) для потребителя зависит от мощности каждого элемента устройства.

Главным ценообразующим фактором солнечной батареи и ее отдельных элементов также является полезная мощность (напряжение и выходной ток)

К примеру, сегодня стоимость готовой солнечной батареи типа ТСМ-180 (12) с номинальным напряжением 12 В и полезной мощностью 180 Вт составит 272Э тыс. рублей.

Для обеспечения работы одного современного электрочайника потребовалось бы около 2 кВт, то есть не менее 11 подобных батарей, поэтому, кроме источников питания на основе солнечных батарей, сегодня активно применяются и другие альтернативные источники, к примеру, преобразующие кинетическую энергию ветра в электрический ток — ветрогенераторы — о которых речь пойдет в главе 2.

Солнечные батареи мощностью 1 кВт, сегодня имеет цену порядка 180 тысяч руб.

Для сравнения дизельному электрогенератору для выработки 1 кВт/час электроэнергии потребуется до 0,33 литров дизельного топлива. При стоимости топлива 18 руб./литр затраты на топливо составят примерно 6 руб./кВт/час. Приобрести такой генератор с размером, сопоставимым с системным блоком ПК, можно за 15 ООО руб. Выводы делайте сами.

Большинство солнечных элементов производятся из дорогостоящего кремния. Как следствие, высокая стоимость электроэнергии, производимой солнечными батареями. Однако, возможно все может измениться в будущем. Предполагается, что через 10 лет — энергоресурсы, добытые с помощью солнца, будут продаваться по цене на 50 % ниже добываемой при помощи угля, природного газа и ядерного топлива.

В течение года солнечные батареи теряют до 1,5% своей первоначальной мощности из-за старения кремния. Если прй изготовлении солнечной батареи был допущен брак, то он может обнаружиться через несколько месяцев, или даже лет.

Именно поэтому не стоит покупать «дешевые» солнечные батареи, потому что они в результате могут оказаться очень дорогостоящими (скупой платит дважды и трижды).

Тем не менее, мнений и соображений противников и сторонников солнечных батарей очень много, и пожалуй, единственное в чем все противоборствующие стороны солидарны, так это в том, что использование солнечной энергии для альтернативных источников питания устройств весьма оправдано и очень перспективно.[adsense_id=»1″]

Учитывая относительно небольшую выходную мощность, источник на основе лишь одной солнечной батареи нельзя назвать удовлетворительным.

Поэтому, те потребители, кто обладает серьезным финансовым ресурсом, соединяют солнечные батареи в модули, дополняют их устройствами контроля заряда аккумуляторов, мощными преобразователями энергии и в таком виде система может уже обеспечивать бесперебойное энергоснабжение дома (коттеджа), хотя окончательная стоимость соизмерима с несколькими сотнями тысяч рублей.

На рис. 1.2 представлен вид солнечного модуля мощного источника питания для дома.

Полагаю, что за источниками альтернативной энергии, безусловно, будущее. Год от года солнечные элементы будут «дешеветь», а их полезная мощность, на радость потребителю, повышаться. Сегодня солнечные батареи массово применяются в качестве зарядных устройств небольшой мощности — для сотовых телефонов и другой бытовой техники.

Похожее

Источник: https://vetrodvig.ru/energiya-solnechnyx-batarej-alternativnye-istochniki-energii-solnechnye-elementy/

Альтернатива есть: чем можно заменить традиционные источники энергии

11 ноября отмечается Международный день энергосбережения. Сделать потребление более экономным и экологичным призваны альтернативные источники энергии. О том, как обеспечить жилой дом энергией с помощью водорослей, каковы принципы работы ветряных электростанций и какие страны в лидерах альтернативной энергетики — читайте в нашем материале.

Далеко ли можно уехать на алюминиевой банке?

Альтернативные источники энергии в современном мире уже стали делом привычным. Однако в этой области все еще есть место удивительным находкам ученых. Что только ни служит источником энергии. Некоторые придумки еще несколько десятилетий назад могли прийти в голову разве что писателям-фантастам, а в XXI веке это уже реальность.

Несколько лет назад в немецком Гамбурге соорудили дом, полностью отапливаемый водорослями. 129 аквариумов с растениями закреплены на внешних лесах постройки и способны поворачиваться вслед за солнцем. Таким образом водоросли под воздействием света выделяют тепло.

Если фасад-«биореактор» генерирует слишком много тепла (в жаркую солнечную погоду) энергия сохраняется про запас в специальном буфере.

Когда количество водорослей в резервуаре достигает предела, избытки отправляются для переработки в биотопливо и обеспечивают запас на весь зимний период.

Летом зеленые панели с водорослями выполняют еще одну функцию: они создают внутри квартир тень. Футуристическое сооружение строилось около трех лет, а на его возведение было потрачено около 5 миллионов евро.

Можно ли не тратить энергию во время игры в футбол, а наоборот, вырабатывать ее? Разработчики мяча Soccket (от soсcer — футбол и socket — разъём) отвечают на этот вопрос утвердительно.

Технологичный мяч снабжен устройством, способным перерабатывать кинетическую энергию от ударов в электричество. Всего за 15 минут игры батарея, встроенная в игровой снаряд, полностью заряжается. Этой мощности может хватить, чтобы зарядить мобильный телефон или лампу.

Мяч оборудован специальным разъемом для передачи электроэнергии на другой источник.

Российские разработчики тоже могут похвастаться находками в области альтернативной энергии.

Научный коллектив кафедры цветных металлов и золота НИТУ «МИСиС» под руководством приглашенного из Германии профессора Александра Громова разработал способ получать альтернативное экологически чистое топливо (водород) из отходов алюминия и цветных металлов.

То есть благодаря этой разработке машины смогут ездить на алюминиевых банках. Переработка одной маленькой банки из-под газировки (0,33 литра) дает топливо для 20 метров автопробега.

«Мы предложили систему, которая включает анализ исходного сырья, оптимальные способы измельчения алюминиевых отходов, разработку механизмов и режимов окисления, а также хранения и транспортировки полученного твердого металлического реагента. Мы нашли оптимальные реагенты для окисления алюминиевых отходов, разработали концепцию аппарата для получения водорода — аналога карбидного генератора ацетилена», — уточнил Громов.

Одним из плюсов технологии является ее пожаробезопасность. Также баночное топливо позволяет решить проблему утилизации алюминиевых отходов и привлечь внимание к проблеме сортировки и раздельному сбору мусора.

Плюсы и минусы альтернативной энергетики

Многие страны мира активно внедряют использование альтернативных источников в свои энергетические системы. Китай — один из лидеров. Эта страна больше всех выбрасывает в атмосферу СО2, что и заставило руководство Китая задуматься об альтернативных экологичных источниках энергии. Согласно государственному плану, к 2020 году в семи районах страны будут построены огромные ветряные ЭС. Наряду с ветряной в Китае планируют активно использовать и солнечную энергию.

Также активно развивается альтернативная энергетика в США. Еще в 2014 году суммарная мощность американских ветрогенераторов составила 65 879 МВт. Страна является мировым лидером по развитию геотермальной энергетики — направления, использующего для получения энергии разницу температур между ядром Земли и ее корой.

Германия — еще одна из стран-лидеров альтернативной энергетики. В апреле прошлого года страна установила своеобразный рекорд: в последние выходные апреля Германия получила 85% энергии из возобновляемых источников, то есть благодаря солнечным, ветро- и гидроэлектростанциям.

Альтернативная энергетика способна стать хорошим помощником странам, у которых нет собственных запасов углеводородов. По этому пути пошла Япония. Закон, принятый парламентом Японии в 2011 году, предусматривает поддержку альтернативной энергетики, а также развитие ветро-, гелио-, гидро- и геотермальной энергетики. Большинство жителей страны поддерживает переход на альтернативную энергетику, после аварии на «Фукусиме» многие японцы настроены резко негативно против АЭС.

Сейчас альтернативная энергетика идет в основном по пути использования энергии ветра и солнца. Согласно статистике, опубликованной Всемирной ассоциацией ветровой энергетики (WWEA), общая мощность всех ветроустановок в мире по состоянию на конец 2017 года составила 539 291 МВт. Ветрогенераторы, установленные в мире по состоянию на конец 2017 года, могут обеспечить более 5% мировой потребности в электроэнергии.

Принцип работы ветряных электростанций заключается в преобразовании кинетической энергии ветра в электрическую энергию. Такие станции состоят из ветродвигателя, генератора электрического тока, автоматического устройства управления работой ветродвигателя и генератора.

Само производство ветряных электростанций обходится довольно дешево. К недостаткам можно отнести малую мощность и то, что их работа зависит от погоды. Своеобразная метеозависимость. К тому же такие станции производят много шума, и на ночь их, как правило, отключают.

Еще ветряные электростанции создают помехи для воздушного сообщения и даже для радиоволн.

Солнечная энергия тоже имеет ряд своих плюсов и минусов. К преимуществам использования солнца специалисты относят экологическую чистоту, доступность практически в любой точке земного шара и возобновляемость этого ресурса. К недостаткам причисляют сложное техническое обслуживание станций и дорогую стоимость оборудования.

Как поспорили Герман Оскарович и Анатолий Борисович

В России нет единого мнения по поводу использования альтернативной энергии. Об этом свидетельствует спор, который состоялся в рамках Гайдаровского форума между главой Сбербанка Германом Грефом и главой компании «Роснано» Анатолием Чубайсом.

Герман Греф высказал мнение, что в ближайшие годы маловероятно, что альтернативная энергетика будет иметь шансы на масштабное развитие.

«Я не вижу, зачем у нас солнце (солнечная энергетика ‒ ред.) при нашей сегодняшней дешевизне ресурсов. Я просто не вижу ни одного шанса в ближайшие 10 лет, что у нас какое-то солнце появится или ветер», ‒ отметил глава Сбербанка.

В свою очередь Чубайс ответил, что солнечная энергетика в России уже состоялась, а через год, скорее всего, окончательно состоится и ветряная.

«Если говорить не с точки зрения бизнеса, а с точки зрения страновой картинки, я считаю, что солнечная энергетика в России уже состоялась, и дальше она шаг за шагом уже будет просто нарастать, нарастать и нарастать в объемах. Для меня 2017 год ‒ это год развилки по ветру. Вижу очень серьезные предпосылки, которые могут привести к тому, что через год на следующем Гайдаровском форуме я смогу сказать, что ветер в России тоже состоялся», ‒ сказал Чубайс.

Летом этого года замглавы Минэнерго Алексей Текслер заявил, что в ведомстве обсуждаются объемы поддержки электрогенерации на основе возобновляемых источников энергии (ВИЭ) после 2024 года.

«У нас есть некий консенсус в Министерстве энергетики по этой части, продлить, продолжить поддержку возобновляемой энергетики за рамками 2024 года, мы сейчас обсуждаем объем, размеры такого рода поддержки», ‒ сказал Текслер, выступая на четвертом международном конгрессе Reencon «Возобновляемая энергетика ‒ XXI век: энергетическая и экономическая эффективность».

В настоящее время в России действует программа поддержки «зеленой» энергетики, в том числе строительства электростанций, которые выбираются на конкурсной основе, но это программа завершится в 2024 году. В отрасли идет обсуждение, что же все-таки будет дальше.

Ранее министр энергетики Александр Новак заявил, что в рамках разрабатываемой масштабной программы модернизации российских электростанций стоимостью 3,5 триллиона рублей до 2035 года, 405 миллиардов рублей может быть направлено на новую программу поддержки «зеленой» энергетики после 2024 года. Также Новак пояснял, что еще неясно, сохранится ли поддержка в нынешнем виде или будут другие меры.

Как бы то ни было, очевидно, что альтернативные источники энергии в России и других странах ежегодно будут наращивать все большие мощности. При этом в ближайшее время углеводороды вряд ли перестанут быть основным источником энергии.

Материал подготовлен на основе информации РИА Новости и открытых источников

Источник: https://ria.ru/20181111/1532503401.html

Альтернативные источники энергии

Альтернативная энергетика охватывает все те вещи, которые не потребляют ископаемого топлива. Они – доступны, экологически чистые и не загрязняют (или очень мало) окружающую среду. Существует несколько альтернативных энергетических проектов, работающих в разных странах, чтобы уменьшить нашу зависимость от традиционных ископаемых видов топлива. Есть много впечатляющих вариантов, на которые вы можете обратить внимание. В этой статье предлагаю больше узнать о них.

Солнечная энергия

Является первым источником энергии в мире. Ее использовали даже гораздо раньше, чем люди узнали как зажечь огонь. Многие живые существа флоры и фауны зависят от солнечной энергии. Она в основном используется для генерации света и тепла. Приходящая на планету солнечная энергия зависит от орбитальной траектории Солнца и его вариаций в пределах галактики.

Кроме того, она зависит от активности, происходящей в космосе и на солнце. Как полагают, благодаря именно этой энергии, было разделение на сушу и море в Ледниковый период. Солнечная энергия – наиболее широко используемый альтернативный источник энергии во всем мире. Около 70% солнечного света отражается обратно в космос.

У нас только 30% солнечного света, чтобы удовлетворить свои энергетические потребности. В то время как солнечная энергия используется для производства солнечной энергии, она также используется для сушки одежды, для фотосинтеза растений, людьми во время зимних сезонов – для теплой температуры их тел.

Солнечную энергию можно добывать либо из солнечных нагревателей, либо используя фотоэлектрические (PV) ячейки.

Есть два вида солнечной энергии: активная и пассивная. Пассивная солнечная энергия в основном использует длительность, положение и интенсивность солнечных лучей для нагревания конкретной области. Она также используется, чтобы вызвать воздушный поток из одной зоны в другую.

Активная солнечная энергия использует электрические и механические технологии, такие как сбор панелей в захвате, преобразования и хранения энергии для использования в будущем. Солнечная энергия не загрязняет окружающую среду и широко используется во многих странах.

Она является возобновляемым источником энергии, так как солнце будет продолжать производить солнечный свет все время. Панели солнечных батарей, которые необходимы, чтобы использовать эту энергию можно использовать в течение длительного времени, они практически не требуют технического обслуживания.

Солнечная энергия оказывается неэффективной в более холодных регионах, которые не получают длительного солнечного света. Она не может использоваться в течение ночи, также батареи не могут потреблять весь солнечный свет. Ее энергетических преимуществ намного больше, чем недостатков.

Энергия ветра

Эксплуатировалась в течение очень долгого времени, столетиями. Ее использовали в парусных судах, чтобы сделать возможными торговые пути в дальние страны. Один ветряк может питать орошения сельскохозяйственных культур, а также энергетические потребности семьи – откачку воды и электрическое освещение. Тем не менее, в настоящее время существует несколько видов ветряков, которые используются для создания требуемой энергии в основном для промышленного использования.

Многие из ветровых турбин могут захватить много энергии сразу перед подачей его в электрическую сеть. Все их знают, как ветровые электростанции, которые используется уже в течение многих лет по всему миру. Лишь Соединенные Штаты не спеша осваивают этот альтернативный источник энергии. Энергия ветра – возобновляемый источник энергии, снижающий наш союз с зарубежными странами, которые поставляют для нефть и газ.

Она не вызывает никакого загрязнения воздуха и создает рабочие места в последние несколько десятилетий. Улучшение в технологии привело к снижению стоимости установки ветроэлектростанций. Энергия ветра может быть использована только в тех областях, в которых есть сильные ветры. Это означает, что она не может быть использована в качестве источника для энергии в любом месте на Земле. Она иногда создает шумовые помехи, поэтому не может использоваться вблизи жилых районов.

Эти недостатки свидетельствуют о том, что энергия ветра может добываться только в отдельных регионах.[1]

Геотермальная энергия

Гео означает Земля и тепловая означает энергию. Под геотермальной энергией имеется ввиду энергия, выработанная под землей. Она абсолютно чистая и возобновляемая. Геотермальная энергия используется в течение последних нескольких лет. Земля содержит расплавленные породы, которые называются магма. Тепло непрерывно продуцируется оттуда. Температура повышается примерно на 3 градуса по Цельсию, на каждые 100 метров под землей.

Ниже 10000 метров температура настолько высока, что ее можно использовать для кипячения воды. Вода делает свой путь глубоко внутри Земли и горячий камень кипит как вода. Затем кипящая вода производит пар, который поглощают геотермальные насосы. Пар вращает турбины, которые в свою очередь, активируют генераторы. Геотермальная энергия может быть найдена в любом месте на земле.

В большинстве стран используют эту энергию для выработки электроэнергии и мощности миллионов домов. Области, которые имеют высокие подземные температуры это те, которые подвержены землетрясениям и извержениям вулканов. Соединенные Штаты производят больше геотермальной энергии, чем любая другая страна в мире. Большинство геотермальных резервуаров горячей воды расположены в западных штатах, на Аляске и Гавайских островах.

Геотермальная энергия – полностью возобновляемая. Земля будет продолжать производить тепло до тех пор, пока мы здесь. Если эти ресурсы будут использоваться эффективно, они могут обеспечить решение энергетических проблем в мире. Геотермальная энергия никаким образом не загрязняет окружающую среду. Также делает нас менее зависимыми от стран, богатых на нефть и газ.

Она значительно экономит средства, так как топливо не требуется, чтобы добывать энергию из-под земли. Эти преимущества делают геотермальную энергию одним из лучших альтернативных источников. Но, геотермальная энергия имеет и недостатки. Она может добываться только в конкретном регионе, а не везде. Земля может выделять определенные вредные газы, выпуская тепло, которое может оказаться неблагоприятными для человечества.

Кроме того, районы, где эта энергия есть, подвержены землетрясениям и извержениям вулканов. Кроме того, создание геотермальных электростанций требует огромных затрат на установку. Вот некоторые плюсы и минусы геотермальной энергии [1].

Гидроэлектроэнергия

Энергия, вырабатываемая солнцем, и энергия ветра перемещают ветер. Тепло, вызванное солнцем гонит ветер. Движение ветров затем захватывается ветровыми турбинами. И ветер, и солнце – причина испарения воды. Затем водяной пар превращается в дождь или снег и стекает в море или океаны через реки, ручьи. Энергия движущейся воды может быть использована. Она называется гидроэлектрическая.

Гидроэлектростанции, захватывая кинетическую энергию, двигают воды и дают механическую энергию турбинам. Подвижные турбины затем преобразовывают механическую энергию в электрическую через генераторы. Плотины во всем мире были построены только для этой цели. Гидроэнергетика – крупнейший в мире альтернативный источник. Существуют различные типы гидроэлектростанций.

Выбор гидростанции зависит от объема и потока воды. Гидроэнергетика – возобновляемый, предсказуемый и управляемый источник энергии. Она не выделяет парниковых газов и являются экологически чистой. С отрицательной стороны, гидроэнергетика может вызвать неблагоприятное воздействие на водную флору и фауну, уменьшать поток воды, который может влиять на сельское хозяйство.

Также требует огромных затрат на строительство и может привести к хаосу, если возникнут неполадки.

Энергия биомассы

Это процесс, с помощью которого альтернативная энергия генерируется посредством превращения биологических материалов и отходов в формы, которые могут быть использованы в качестве источников энергии для отопления, выработки электроэнергии и транспортировки.

Эти углеродные вещества или материалы, преобразованные на ископаемые виды топлива в течение длительного периода времени не рассматриваются в качестве биомассы. Тем не менее, в их первоначальном состоянии они рассматриваются как биомасса. Это происходит из-за разделения углерода. Они ранее содержали углеродный цикл.

Это делает их по-разному влияющими на уровни углекислого газа в воздухе.

Энергия биомассы существовала с древних времен, когда люди сжигали древесину или уголь для отопления своих домов или приготовления пищи. Древесина по-прежнему остается наиболее распространенным источником для производства энергии из биомассы. Помимо древесины, другие продукты также используются для добычи энергии биомассы. Например, включают зерновые культуры, заводы, свалки, коммунально-бытовых и промышленных отходов, деревьев и сельскохозяйственных отходов.

Биомасса является возобновляемым источником энергии. Мы могли бы производить ее до тех пор, пока существуют культуры, растения и отходы. Это не создает никаких выбросов парниковых газов и может быть легко извлечено через процесс сгорания. Еще одним преимуществом является то, что биомасса помогает уменьшить свалки. Биомасса является сравнительно неэффективным по сравнению с ископаемым топливом.

Они выделяют метан газы, которые могут быть вредными для окружающей среды.

Энергия океана

Земля предлагает много источников энергии. Так же, как геотермальной и солнечной энергии, которая уже давно используется в системах отопления домов и освещения. Даже в прошлом веке эти формы энергии были в использовании. Из-за массивных размеров океанов, эта энергия может быть использована в более широком масштабе, чем другие альтернативные источники энергии.

Волны, производимые океаном и приливы, которые обрушились на берег моря обладают огромным потенциалом. Если их силу использовать эффективно, то можно сократить энергетических проблемы мира. Есть три типа: приливная энергия, энергия волны и океанская термальная энергия. Приливные электростанции в основном включают в себя использование кинетической энергии от входящих и исходящих приливов и отливов.

Разница высоких приливов и отливов также играет важную роль в этом отношении. Существует много энергии, которая может использоваться из волн. Это еще одна форма гидроэнергии. Взлет и падение океанских приливов и отливов захваченных приливными генераторами, которые вращают турбины. Движение турбин отвечает за выработку электроэнергии. Короче говоря, приливной генератор захватывает кинетическое движение приливов и преобразует их в электрическую энергию.

Главным преимуществом приливной энергии является то, что она полностью возобновляемая и гораздо более предсказуема, чем волновая энергия.

Водородная энергетика

Водород является самым распространенным и доступным элементом на земле, но он редко встречается один. Даже вода содержит две трети водорода. Он, как правило, встречается с другими элементами и отделяться прежде, чем мы сможем использовать его. Водород имеет огромный потенциал и может быть использован для питания домов, транспортных средств и даже космической ракеты.

Отделить водород от других элементов энергозатратно, и, следовательно, довольно дорого стоит извлечь его. Основное преимущество водородной энергетики – она является чистым источником топлива и не оставляет каких-либо элементов отходов, кроме воды. Там нет вредных выбросов для окружающей среды. Она полностью является возобновляемым ресурсом и может быть произведена снова и снова по первому требованию.

Водород также может быть использован для изготовления бомб. Например, которые использовались Америкой на Хиросиму и Нагасаки, что делает его легко воспламеняемым. Зависимость от ископаемого топлива до сих пор остается, чтобы извлечь водород из других элементов. Кроме того, это довольно дорого для производства и хранения.

Таковы некоторые из альтернативных источников энергии, которые могут быть приняты во внимание при планировании производства и потребления энергии. Вы можете использовать любой из них, и вы будете удовлетворять свои потребности в электроэнергии [1].

Литература

1. Электронный источник: environment.

Источник: http://masters.donntu.org/2018/etf/kiselev/library/article5.html