In spate anul trecut energia alternativă a devenit subiect de interes intens și dezbateri aprinse. Amenințată de schimbările climatice și de faptul că temperaturile medii globale continuă să crească în fiecare an, dorința de a găsi forme de energie care să reducă dependența de combustibilii fosili, cărbune și alte procese poluante a crescut în mod natural.
Deși majoritatea conceptelor nu sunt noi, problema a devenit în sfârșit relevantă abia în ultimele decenii. Datorită îmbunătățirilor aduse tehnologiei și producției, costul majorității formelor de energie alternativă a scăzut, în timp ce eficiența a crescut. Ce este energia alternativă, în termeni simpli și de înțeles, și care este probabilitatea ca aceasta să devină mainstream?
În mod clar, rămâne o dezbatere cu privire la ce înseamnă „energie alternativă” și la ce poate fi aplicată sintagma. Pe de o parte, termenul poate fi aplicat formelor de energie care nu cresc amprenta de carbon a umanității. Prin urmare, poate include instalații nucleare, centrale hidroelectrice și chiar gaze naturale și „cărbune curat”.
Pe de altă parte, termenul este folosit și pentru a se referi la ceea ce este considerat în prezent metode neconvenționale energie - solară, eoliană, geotermală, biomasă și alte completări recente. Acest tip de clasificare exclude metodele de extracție a energiei precum energia hidroelectrică, care există de peste o sută de ani și sunt destul de comune în unele regiuni ale lumii.
Un alt factor este că sursele alternative de energie trebuie să fie „curate” și să nu producă poluanți nocivi. După cum sa menționat, aceasta se referă cel mai adesea la dioxid de carbon, dar se poate referi și la alte emisii - monoxid de carbon, dioxid de sulf, oxid de azot și altele. Conform acestor parametri energie nucleara nu este considerată o sursă alternativă de energie deoarece produce deșeuri radioactive, care sunt foarte toxice și trebuie depozitate corespunzător.
În toate cazurile, totuși, termenul este folosit pentru a se referi la tipurile de energie care vor înlocui combustibilii fosili și cărbunele ca formă dominantă de producție de energie în următorul deceniu.
Tipuri de surse alternative de energie
Strict vorbind, există multe tipuri de energie alternativă. Din nou, aici definițiile devin confuze, deoarece în trecut, „energie alternativă” a fost folosită pentru a descrie metode care nu erau considerate curente sau rezonabile de utilizat. Dar dacă luăm definiția în sens larg, aceasta va include unele sau toate aceste puncte:
Hidroenergie. Aceasta este energia produsă de barajele hidroelectrice la cădere și apa curgătoare (în râuri, canale, cascade) trece printr-un dispozitiv care întoarce turbinele și generează energie electrică.
Energie nucleara. Energia care este produsă în timpul reacțiilor lente de fisiune. Tijele de uraniu sau alte elemente radioactive încălzesc apa, transformând-o în abur, iar aburul învârte turbinele, generând energie electrică.
Energie care se obține direct de la Soare; (constând de obicei dintr-un substrat de siliciu dispus în matrice mari) transformă razele solare direct în energie electrică. În unele cazuri, căldura produsă de lumina soarelui este folosită pentru a produce energie electrică, aceasta fiind cunoscută sub numele de energie termică solară.
Energie eoliana. Energia generată de fluxul de aer; turbinele eoliene gigantice se rotesc sub influența vântului și generează energie electrică.
Energie geotermală. Această energie provine din căldură și abur produse de activitatea geologică din scoarța terestră. În cele mai multe cazuri, conductele sunt plasate în pământ deasupra zonelor active din punct de vedere geologic pentru a trece aburul prin turbine, generând astfel energie electrică.
Energia valurilor. Curenții de maree din apropierea coastelor pot fi folosiți și pentru a genera electricitate. Schimbarea zilnică a mareelor face ca apa să curgă înainte și înapoi prin turbine. Electricitatea este generată și transmisă la centralele electrice de pe uscat.
Biomasă. Acest lucru se aplică combustibililor obținuți din plante și surse biologice - etanol, glucoză, alge, ciuperci, bacterii. Ar putea înlocui benzina ca sursă de combustibil.
Hidrogen. Energie obținută din procese care implică hidrogen gazos. Acestea includ convertoare catalitice, în care moleculele de apă sunt rupte și reunite prin electroliză; celule de combustibil cu hidrogen, care folosesc gaz pentru a alimenta un motor cu ardere internă sau pentru a conduce o turbină încălzită; sau fuziunea nucleară, în care atomii de hidrogen sunt fuzionați în condiții controlate, eliberând cantități incredibile de energie.
Surse de energie alternative și regenerabile
În multe cazuri, sursele alternative de energie sunt, de asemenea, regenerabile. Cu toate acestea, termenii nu sunt complet interschimbabili, deoarece multe forme de surse alternative de energie se bazează pe o resursă limitată. De exemplu, energia nucleară se bazează pe uraniu sau pe alte elemente grele care trebuie mai întâi extrase.
În același timp, energia eoliană, solară, mareomotrică, geotermală și hidroelectrică se bazează pe surse care sunt complet regenerabile. Razele soarelui sunt cea mai abundentă sursă de energie dintre toate și, deși limitate de vreme și de ora zilei, sunt inepuizabile din punct de vedere industrial. De asemenea, vântul este aici pentru a rămâne, datorită schimbărilor de presiune din atmosfera noastră și rotației Pământului.
Dezvoltare
În prezent, energia alternativă este încă în tinerețe. Dar această imagine se schimbă rapid sub influența presiunilor politice, a dezastrelor ecologice la nivel mondial (secete, foamete, inundații) și a îmbunătățirilor în tehnologiile de energie regenerabilă.
De exemplu, din 2015, nevoile de energie ale lumii erau încă asigurate predominant de cărbune (41,3%) și gaze naturale (21,7%). Centralele hidroelectrice și energia nucleară au reprezentat 16,3%, respectiv 10,6%, în timp ce „sursele regenerabile de energie” (solar, eolian, biomasă etc.) au reprezentat doar 5,7%.
Acest lucru s-a schimbat dramatic din 2013, când consumul global de petrol, cărbune și gaze naturale a fost de 31,1%, 28,9% și, respectiv, 21,4%. Energia nucleară și hidroenergetică au reprezentat 4,8% și 2,45%, în timp ce energiile regenerabile au reprezentat doar 1,2%.
În plus, s-a înregistrat o creștere a numărului de acorduri internaționale privind reducerea utilizării combustibililor fosili și dezvoltarea surselor alternative de energie. De exemplu, Directiva privind energia din surse regenerabile, semnată de Uniunea Europeană în 2009, care stabilește obiective de utilizare a energiei regenerabile pentru toate țările membre până în 2020.
În esență, acest acord cere ca UE să-și satisfacă cel puțin 20% din necesarul total de energie cu energie regenerabilă până în 2020 și cel puțin 10% din combustibilii de transport. În noiembrie 2016, Comisia Europeană a revizuit aceste obiective și a stabilit un consum minim de 27% de energie regenerabilă până în 2030.
Unele țări au devenit lideri în dezvoltare Energie alternativa. De exemplu, în Danemarca, energia eoliană asigură până la 140% din necesarul de electricitate al țării; surplusul este furnizat țărilor vecine, Germania și Suedia.
Islanda, datorită locației sale în Atlanticul de Nord și vulcanilor săi activi, a obținut o dependență de 100% de energie regenerabilă încă din 2012 printr-o combinație de energie hidroelectrică și energie geotermală. În 2016, Germania a adoptat o politică de eliminare treptată a dependenței sale de petrol și energie nucleară.
Perspectivele pe termen lung pentru energia alternativă sunt extrem de pozitive. Potrivit unui raport din 2014 al Agenției Internaționale pentru Energie (IEA), energia solară fotovoltaică și solară energie termală va reprezenta 27% din cererea globală până în 2050, ceea ce o face cea mai mare sursă de energie. Poate că, datorită progreselor în fuziune, sursele de combustibili fosili vor fi iremediabil învechite până în 2050.
Surse alternative energie- acesta este vântul, soarele, mareele, biomasa, energia geotermală a Pământului.
Morile de vânt au fost folosite de multă vreme de oameni ca sursă de energie. Cu toate acestea, sunt eficiente și potrivite doar pentru utilizatorii mici. Din păcate, vântul nu este încă capabil să furnizeze energie electrică în cantități suficiente. Energia solară și eoliană au un dezavantaj serios - instabilitate temporară chiar în momentul în care este cea mai necesară. În acest sens, sunt necesare sisteme de stocare a energiei, astfel încât consumul acesteia să poată fi posibil în orice moment, dar nu există încă o tehnologie matură economic pentru crearea unor astfel de sisteme.
Primele generatoare de energie eoliană au fost dezvoltate în anii '90. al XIX-lea în Danemarca, iar până în 1910 au fost construite câteva sute de mici instalații în această țară. În câțiva ani, industria daneză obținea un sfert din necesarul de energie electrică de la generatoarele eoliene. Capacitatea lor totală a fost de 150-200 MW.
În 1982, pe piața chineză au fost vândute 1.280 de turbine eoliene, iar în 1986, 11.000, aducând electricitate în zone din China care nu o mai aveau niciodată.
La începutul secolului al XX-lea. în Rusia existau 250 de mii de mori de vânt țărănești cu o capacitate de până la 1 milion kW. Au măcinat 2,5 miliarde de kilograme de cereale la fața locului, fără transport pe distanțe lungi. Din păcate, ca urmare a unei atitudini necugetate față de resursele naturale în anii 40. secolul trecut pe teritoriu fosta URSS Partea principală a motoarelor de vânt și apă a fost distrusă, iar în anii '50. au dispărut aproape complet ca „tehnologie înapoiată”.
În prezent, energia solară este folosită în unele țări în principal pentru încălzire și pentru producerea de energie la scară foarte mică. Între timp putere radiatie solara, atingerea Pământului este de 2 x 10 17 W, ceea ce este de peste 30 de mii de ori mai mare decât nivelul actual de consum de energie al umanității.
Există două opțiuni principale pentru utilizarea energiei solare: fizică și biologică. În versiunea fizică, energia este acumulată de colectoare solare, celule solare pe semiconductori sau concentrată printr-un sistem de oglinzi. Opțiunea biologică folosește energia solară acumulată în timpul fotosintezei în materia organică a plantelor (de obicei lemn). Această opțiune este potrivită pentru țările cu rezerve forestiere relativ mari. De exemplu, Austria intenționează să obțină până la o treime din necesarul de energie electrică din arderea lemnului în următorii ani. În aceleași scopuri, în Marea Britanie este planificată plantarea a aproximativ 1 milion de hectare de teren impropriu utilizării agricole cu păduri. Sunt plantate specii cu creștere rapidă, cum ar fi plopul, care este tăiat deja la 3 ani de la plantare (înălțimea acestui copac este de aproximativ 4 m, diametrul tulpinii este mai mare de 6 cm).
Problema utilizării surselor de energie netradiționale a devenit recent deosebit de relevantă. Acest lucru este, fără îndoială, benefic, deși astfel de tehnologii necesită costuri semnificative. În februarie 1983, compania americană Arca Solar a început să opereze prima centrală solară din lume cu o capacitate de 1 MW. Construirea unor astfel de centrale electrice este o propunere costisitoare. Construcția unei centrale solare capabilă să furnizeze energie electrică la aproximativ 10 mii de consumatori casnici (putere - aproximativ 10 MW) va costa 190 de milioane de dolari. Acesta este de patru ori mai mare decât costul construcției unei centrale termice care funcționează pe combustibil solid și, în consecință, de trei ori mai mult decât construcția unei centrale hidroelectrice și a unei centrale nucleare. Cu toate acestea, experții în studiul energiei solare sunt încrezători că odată cu dezvoltarea tehnologiei de utilizare a energiei solare, prețurile acesteia vor scădea semnificativ.
Energia eoliană și solară sunt probabil viitorul energiei. În 1995, India a început să implementeze un program de generare de energie folosind vânt. În SUA, capacitatea centralelor eoliene este de 1654 MW, în Uniunea Europeană - 2534 MW, din care 1000 MW sunt generați în Germania. În prezent, energia eoliană a atins cea mai mare dezvoltare în Germania, Anglia, Olanda, Danemarca și SUA (numai în California există 15 mii de turbine eoliene). Energia obținută din vânt poate fi reînnoită constant. Parcurile eoliene nu poluează mediul. Cu ajutorul energiei eoliene este posibilă electrizarea celor mai îndepărtate colțuri ale globului. De exemplu, 1.600 de locuitori ai insulei Desirat din Guadelupa se bazează pe electricitatea generată de 20 de generatoare eoliene.
Din ce altceva poți obține energie fără a polua mediul?
Pentru a valorifica energia mareelor, centralele de maree sunt de obicei construite la gurile râurilor sau direct pe malul mării. Într-un dig de port convențional, sunt lăsate găuri acolo unde apa curge liber. Fiecare val crește nivelul apei și, prin urmare, presiunea aerului care rămâne în găuri. Aerul „stors” prin orificiul superior pune turbina în mișcare. Odată cu plecarea undei, are loc o mișcare inversă a aerului, care caută să umple vidul, iar turbina primește un nou impuls de rotire. Potrivit experților, astfel de centrale electrice pot folosi până la 45% din energia mareelor.
Energia valurilor pare a fi o formă destul de promițătoare de nouă sursă de energie. De exemplu, pentru fiecare metru de front de undă care înconjoară Marea Britanie pe partea nord-Atlantică, există o medie de 80 kW de energie pe an, sau 120.000 GW. Pierderi semnificative în timpul procesării și transmiterii acestei energie sunt inevitabile și, aparent, doar o treime din aceasta poate intra în rețea. Cu toate acestea, volumul rămas este suficient pentru a furniza întregii Mari Britanii cu energie electrică la nivelul ratelor de consum curent.
Oamenii de știință sunt, de asemenea, atrași de utilizarea biogazului, care este un amestec de gaz inflamabil - metan (60-70%) și dioxid de carbon neinflamabil. De obicei conține impurități - hidrogen sulfurat, hidrogen, oxigen, azot. Biogazul se formează ca urmare a descompunerii anaerobe (fără oxigen) a materiei organice. Acest proces poate fi observat în natură în mlaștinile de câmpie. Bulele de aer care se ridică din fundul zonelor umede sunt biogaz - metan și derivații săi.
Procesul de producere a biogazului poate fi împărțit în două etape. În primul rând, cu ajutorul bacteriilor anaerobe, din carbohidrați, proteine și grăsimi se formează un set de substanțe organice și anorganice: acizi (butiric, propionic, acetic), hidrogen, dioxid de carbon. În a doua etapă (alcalină sau metanică), sunt implicate bacteriile metanice, care distrug acizii organici, eliberând metan, dioxid de carbon și cantitate mica hidrogen.
Depinzând de compoziție chimică La fermentarea materiilor prime, se eliberează 5 până la 15 metri cubi de gaz per metru cub de materie organică prelucrată.
Biogazul poate fi ars pentru a încălzi casele, a usca cerealele și poate fi folosit ca combustibil pentru mașini și tractoare. În compoziția sa, biogazul diferă puțin de gazul natural. În plus, în procesul de producere a biogazului, reziduurile de fermentație reprezintă aproximativ jumătate din materia organică. Poate fi brichetat pentru a produce combustibil solid. Cu toate acestea, din punct de vedere economic, acest lucru nu este foarte rațional. Reziduul de fermentație este cel mai bine folosit ca îngrășământ.
1 m 3 de biogaz corespunde unui litru de gaz lichid sau 0,5 litri de benzină de înaltă calitate. Obținerea biogazului va oferi beneficii tehnologice - distrugerea deșeurilor și beneficii energetice - combustibil ieftin.
În India, aproximativ 1 milion de instalații ieftine și simple sunt folosite pentru a produce biogaz, iar în China sunt peste 7 milioane. Din punct de vedere al mediului, biogazul are avantaje enorme, deoarece poate înlocui lemnul de foc și, prin urmare, păstrează pădurile și. prevenirea deșertificării. În Europa, o serie de stații municipale de epurare a apelor uzate își satisfac nevoile energetice din biogazul pe care îl produc.
O altă sursă alternativă de energie o constituie materiile prime agricole: trestia de zahăr, sfecla de zahăr, cartofii, topinamburul etc. Combustibilul lichid, în special etanolul, este produs din acesta prin fermentare în unele țări. Astfel, în Brazilia, materia vegetală este transformată în alcool etilic în astfel de cantități încât această țară își satisface majoritatea nevoilor de combustibil pentru automobile. Materiile prime necesare organizării producției de masă de etanol sunt în principal trestia de zahăr. Trestia de zahăr participă activ la procesul de fotosinteză și produce pentru fiecare hectar de suprafață cultivată mai multă energie decât alte culturi. În prezent, producția sa în Brazilia este de 8,4 milioane de tone, ceea ce corespunde la 5,6 milioane de tone de benzină în sine. Calitate superioară. În SUA se produce biocol - un combustibil pentru mașini care conține 10% etanol obținut din porumb.
Energia termică sau electrică poate fi obținută din căldura adâncurilor pământului. Energia geotermală este rentabilă acolo unde apa caldă este aproape de suprafața scoarței terestre - în zonele cu activitate vulcanică activă cu numeroase gheizere (Kamchatka, Insulele Kuril, insulele arhipelagului japonez). Spre deosebire de alte surse primare de energie, purtătorii de energie geotermală nu pot fi transportați pe distanțe care depășesc câțiva kilometri. Prin urmare, căldura pământului este o sursă de energie tipic locală, iar lucrările legate de exploatarea acesteia (explorare, pregătirea locurilor de foraj, foraj, testarea puțurilor, captarea fluidelor, primirea și transmiterea energiei, reîncărcare, crearea infrastructurilor etc.) se desfășoară ca de obicei într-o zonă relativ mică, ținând cont de condițiile locale.
Energia geotermală este utilizată pe scară largă în SUA, Mexic și Filipine. Ponderea energiei geotermale în sectorul energetic din Filipine este de 19%, Mexic - 4%, SUA (ținând cont de utilizarea pentru încălzire „direct”, adică fără conversie în energie electrică) - aproximativ 1%. Capacitatea totală a tuturor centralelor geotermale din SUA depășește 2 milioane kW. Energia geotermală furnizează căldură capitalei Islandei, Reykjavik. Deja în 1943, acolo au fost forate 32 de puțuri la adâncimi de la 440 la 2400 m, prin care se ridică la suprafață apa cu o temperatură de 60 până la 130 ° C. Nouă dintre aceste puțuri sunt încă în funcțiune astăzi. În Rusia, în Kamchatka, funcționează o centrală geotermală cu o capacitate de 11 MW și se construiește o alta cu o capacitate de 200 MW.
Prefaţă
Soarele și vântul ca surse alternative de energie sunt cunoscute de mult timp, deși în Rusia nu sunt la fel de răspândite ca în țările europene.
Cuprins
Sursele tradiționale de energie sunt combustibilii fosili, dar rezervele de cărbune, gaz și petrol sunt limitate. Prin urmare, trebuie să căutăm surse alternative de energie - regenerabile și, prin urmare, inepuizabile. După ce a cheltuit o singură dată pentru instalare, utilizarea surselor alternative de energie este posibilă pe viață - desigur, sub rezerva întreținerii periodice a instalațiilor.
Ce surse alternative de energie există și cum sunt utilizate, veți afla pe această pagină.
Soarele și vântul ca surse alternative de energie sunt cunoscute de mult timp, deși în Rusia nu sunt la fel de răspândite ca în țările europene. Cu toate acestea, este imposibil să ignorăm această resursă naturală gratuită pentru generarea de energie electrică. În plus, utilizarea surselor alternative de energie nu este doar destul de profitabilă din punct de vedere economic, ci și sigură pentru mediu.
Vântul este o sursă alternativă de energie
Una dintre condițiile care va permite utilizarea energiei eoliene ca sursă alternativă de energie este necesitatea de a avea o turbină eoliană – o centrală eoliană. În plus, este important să aveți o casă într-o zonă în care vânturile puternice nu sunt neobișnuite, deși rafale mici vor fi suficiente pentru a funcționa o moară de vânt de 1,5-4 kW. O astfel de sursă alternativă de energie pentru casă va satisface pe deplin nevoi modeste: lumină, vizionarea la televizor, reîncărcarea unui laptop. Pentru aceasta este suficienta o instalatie cu o putere de 500-600 W.
Acest tip de sursă alternativă de energie este o structură formată din următoarele elemente:
capete de vânt cu trei lame,
generator,
rulment de rotire,
controlor,
încărcător,
baterie,
invertor
O centrală eoliană funcționează astfel: palele fixate pe o roată încep să se rotească sub influența vântului; roata transmite cuplul arborelui generatorului, care produce energie. Există o relație directă între cantitatea sa și dimensiunea roții: cu cât roata este mai mare, cu atât captează mai ușor vântul, cu atât se generează mai multă energie. Energia intră în încărcător, care o transformă în curent electric continuu necesar pentru încărcarea bateriilor. Toate procesele sunt controlate de un controlor. Pentru a produce curent alternativ, pe care funcționează toate aparatele de uz casnic, există un invertor.
Pentru a instala această sursă alternativă de energie electrică, este necesar să se pregătească o fundație de beton, inclusiv un element de fundație (inel de beton armat) umplut cu mortar. Catargul de oțel este ținut în poziție verticală prin cabluri.
În prezent, achiziționarea unei centrale eoliene, nu doar importată, ci și produsă intern, nu este o problemă. Este clar că costul său depinde direct de putere, de exemplu, o centrală eoliană de 1 kW (va produce 120 kW pe lună) va costa aproximativ 35.000 de ruble.
O fotografie a acestei surse alternative de energie poate fi văzută aici:
Sursele alternative de energie includ panourile solare
Nu toate regiunile se pot lăuda cu prezența vântului puternic în Rusia. Același lucru este valabil și pentru zilele însorite, al căror număr variază în diferite zone, deși chiar și norii grei nu vă împiedică să primiți 100 W pe 1 m2. Pentru a genera 10 kW de energie, suprafața panourilor solare trebuie să fie de 100 m2.
Pentru a folosi soarele ca sursă alternativă de energie, energia solară trebuie convertită în energie electrică. Acest lucru va necesita elemente speciale, procesul de transformare în sine se numește efect fotoelectric, iar modulul folosit pentru aceasta se numește celulă fotovoltaică.
Conductoarele de jos sunt montate pe ambele părți ale fotocelulei. Când razele soarelui lovesc o fotocelulă, o parte din lumină (foton) este absorbită. Aceasta eliberează un electron. În acest moment, se generează un curent. Electricitatea generată în celula solară poate fi utilizată direct sau stocată într-o baterie. Fotocelulele individuale nu pot alimenta o locuință cantitatea necesară energie, astfel încât acestea sunt colectate în panouri de diferite dimensiuni și tipuri. De obicei, pentru a utiliza energia solară ca sursă alternativă de energie, panourile sunt asamblate în module fotovoltaice de siliciu, a căror dimensiune variază de la 0,4 la 1,6 m2, cu o putere de 40-160 W.
Aplicarea energiei solare ca sursă alternativă de energie electrică
Atunci când sunt combinate, panourile formează panouri solare - o sursă alternativă de energie, coeficient acțiune utilă care este încă mic și se ridică la 5-15% (doar 15% din lumină este transformată în energie electrică).
Un set de panouri solare cu controler, invertor, baterii, cablu, sarcină electrică și structură de susținere se numește stație solară, care poate fi considerată și utilizată ca sistem de alimentare cu energie de urgență.
Costul unei stații formată din patru module cu o putere de 115 W, două baterii, un invertor de 1 kW și un controler va fi de aproximativ 125.000 de ruble. Dacă o astfel de sursă alternativă de energie este suficientă pentru o dacha depinde de costurile energetice, care trebuie calculate înainte de achiziționarea complexului. Dacă există electricitate în casă, atunci citirile lunare ale contorului vor ajuta; dacă nu este pornit, atunci ar trebui să instalați toate elementele care sunt consumatori de energie, să adăugați puterea acestora și să înmulțiți cu numărul de ore de funcționare pe lună - aceasta va fi cantitatea de energie consumată. Desigur, este necesar să se optimizeze cantitatea de energie consumată, de exemplu, prin instalarea de becuri cu economie de energie, lumini stradale cu energie solară etc.
Conexiunile și ramurile de fire și cabluri trebuie realizate în cutii de ramificație și joncțiune special concepute pentru aceasta (se pot distinge prin numărul de găuri: în primul sunt patru, în al doilea - două).
Trebuie să recunoaștem că sursele alternative de energie nu au devenit încă obișnuite, deoarece costurile inițiale ale achiziției de echipamente sunt destul de mari și se vor achita nu mai devreme de 10 ani. Totuși, perspectivele care se deschid, potrivit oamenilor de știință, sunt enorme.
Ce alte surse alternative de energie există?
Mai jos veți afla ce alte surse alternative de energie sunt disponibile care le pot înlocui pe cele tradiționale.
Sursele alternative de energie includ centralele electrice mobile. Sunt mobile, compacte, puternice, au o durată de viață semnificativă, sunt durabile, funcționează cu un nivel de zgomot destul de scăzut și cu o diferență mare de temperatură - de la +45 la -50 ° C.
Componentele principale ale unei centrale electrice mobile sunt un generator și un motor cu ardere internă. O sursă alternativă de energie sunt stațiile sincrone (pentru utilizare în situații de urgență) și stațiile asincrone (pentru menținerea tensiunii în rețea și conectarea aparatelor electrice care răspund la supratensiuni).
Stațiile mobile pot funcționa cu benzină sau motorină. Primele sunt folosite ca sursă de alimentare în timpul întreruperilor de curent. Puterea lor variază de la 0,5 la 12 kW, ceea ce este suficient pentru a efectua cantități mici de muncă. Generatorul este echipat cu pornire automată, adică începe să funcționeze atunci când este întreruptă alimentarea. Nivelul de zgomot al centralelor pe benzină este cu aproximativ 20-30% mai mic decât al celor diesel.
Centrala electrică diesel este proiectată pentru funcționare continuă. Puterea sa variază foarte mult - de la 12 la 2500 kW. Stațiile pot produce un număr diferit de rotații pe minut - până la 3000 rpm. Pentru o alimentare constantă a casei și a șantierului, este suficient ca acest parametru să fie de 1500 rpm. Cea mai recentă generație de stații diesel poate funcționa neîntrerupt pe tot parcursul anului.
Când achiziționați o centrală mobilă, trebuie să selectați o unitate cu puterea necesară. Pentru a face acest lucru, trebuie să stabiliți ce dispozitive vor funcționa de pe acesta. Printre consumatorii obișnuiți de energie se numără frigiderul și lămpile, printre cele care sunt aprinse periodic, se numără fierul de călcat, uneltele electrice etc. Pentru a calcula puterea stației, trebuie să însumați puterea acelor dispozitive care sunt utilizate în mod activ; și adăugați încă 20%. Dacă nevoile unei case mici de grădină sunt asigurate de o stație cu o putere de 2 kW, atunci pentru o casă individuală confortabilă veți avea nevoie de o stație cu o putere de 10-20 kW.
Energia alternativă este metode neconvenționale primirea, transmiterea și utilizarea energiei. Cunoscută și sub denumirea de energie „verde”. Sursele alternative se referă la resursele regenerabile (cum ar fi apa, lumina soarelui, vântul, energia valurilor, sursele geotermale, arderea neconvențională a combustibililor regenerabili).
Bazat pe trei principii:
- Reînnoire.
- Prietenia mediului.
- Economic.
Energia alternativă trebuie să rezolve mai multe probleme stringente în lume: risipa de resurse minerale și eliberarea de dioxid de carbon în atmosferă (aceasta se întâmplă cu metode standard de producere a energiei prin gaze, petrol etc.), ceea ce presupune încălzirea globală, modificări ireversibile. în mediu și efect de seră.
Dezvoltarea energiei alternative
Direcția este considerată nouă, deși încercările de utilizare a energiei vântului, apei și solare au fost făcute încă din secolul al XVIII-lea. În 1774, a fost publicată prima lucrare științifică despre inginerie hidraulică, „Arhitectura hidraulică”. Autorul lucrării este inginerul francez Bernard Forest de Belidor. După publicarea lucrării, dezvoltarea direcției verde a înghețat timp de aproape 50 de ani.
- 1846 - prima turbină eoliană, designer - Paul la Cour.
- 1861 - brevet pentru invenția unei centrale solare.
- 1881 - construirea unei centrale hidroelectrice la Cascada Niagara.
- 1913 - construcția primei stații geotermale, inginer - italianul Piero Ginori Conti.
- 1931 - construirea primului parc eolian industrial din Crimeea.
- 1957 - instalarea unei turbine eoliene puternice (200 kW) în Țările de Jos, conectată la rețeaua de stat.
- 1966 - construcția primei stații generatoare de energie pe bază de valuri (Franța).
Energia alternativă a primit un nou impuls pentru dezvoltare în timpul crizei severe din anii 1970. Din anii 90 până la începutul secolului al XXI-lea, în lume s-a înregistrat un număr critic de accidente la centralele electrice, ceea ce a devenit un stimulent suplimentar pentru dezvoltarea energiei verzi.
Energie alternativă în Rusia
Ponderea energiei alternative în țara noastră este de aproximativ 1% (conform Ministerului Energiei). Până în 2020, este planificată creșterea acestei cifre la 4,5%. Dezvoltarea energiei verzi se va realiza nu numai din fonduri guvernamentale. Federația Rusă atrage antreprenori privați, promițând o rambursare mică (2,5 copeici pe 1 kW pe oră) acelor oameni de afaceri care sunt implicați îndeaproape în dezvoltări alternative.
Potențialul de dezvoltare a energiei verzi în Federația Rusă este enorm:
- coastele oceanice și maritime, Sakhalin, Kamchatka, Chukotka și alte teritorii, datorită populației și dezvoltării lor scăzute, pot fi folosite ca surse de energie eoliană;
- sursele de energie solară depășesc în mod colectiv cantitatea de resurse care sunt produse prin prelucrarea petrolului și gazelor - cele mai favorabile în acest sens sunt teritoriile Krasnodar și Stavropol, Orientul Îndepărtat, Caucazul de Nord si etc.
(Cea mai mare centrală solară din Altai, Rusia)
În ultimii ani, finanțarea pentru această industrie a scăzut: nivelul de 333 de miliarde de ruble a scăzut la 700 de milioane. Acest lucru se explică prin criza economică globală și prezența unor probleme urgente. În prezent, energia alternativă nu este o prioritate în industria rusă.
Energie alternativă în țări din întreaga lume
(Generatoare eoliene în Danemarca)
Hidroenergia se dezvoltă cel mai dinamic (datorită disponibilității resurselor de apă). Energia eoliană și solară sunt semnificativ în urmă, deși unele țări aleg să se miște în aceste direcții.
Astfel, cu ajutorul turbinelor eoliene se produce energie (din total):
- 28% în Danemarca;
- 19% în Portugalia;
- 16% în Spania;
- 15% în Irlanda.
Cererea de energie solară este mai mică decât oferta: jumătate din sursele pe care producătorii le pot furniza sunt instalate.
(Centrală solară din Germania)
TOP-5 lideri în producția de energie verde (date de pe portalul Vesti.ru):
- SUA (24,7%) - (toate tipurile de resurse, lumina solară este cea mai implicată).
- Germania - 11,7% (toate tipurile de resurse alternative).
- Spania - 7,8% (surse de vânt).
- China - 7,6% (toate tipurile de surse, jumătate dintre ele sunt energie eoliană).
- Brazilia - 5% (biocombustibili, surse solare și eoliene).
(Cea mai mare centrală solară din Spania)
Una dintre cele mai dificile probleme de rezolvat este cea financiară. Este adesea mai ieftin să folosești surse tradiționale de energie decât să instalezi echipamente noi. Una dintre soluțiile potențial pozitive la această problemă este o creștere bruscă a prețurilor la energie electrică, gaze etc., pentru a forța oamenii să economisească și, în timp, să treacă complet la surse alternative.
Prognozele de dezvoltare variază foarte mult. Astfel, Asociația Energiei Eoliene promite că până în 2020 ponderea energiei verzi va crește la 12%, iar EREC presupune că în 2030 deja 35% din consumul mondial de energie va fi asigurat din surse regenerabile.
Ecologia consumului Știință și tehnologie: Deși majoritatea conceptelor de energie alternativă nu sunt noi, abia în ultimele decenii această problemă a devenit în sfârșit relevantă. Datorită îmbunătățirilor aduse tehnologiei și producției, costul majorității formelor de energie alternativă a scăzut, în timp ce eficiența a crescut.
În ultimii ani, energia alternativă a devenit subiect de interes intens și dezbatere aprinsă. Amenințată de schimbările climatice și de faptul că temperaturile medii globale continuă să crească în fiecare an, dorința de a găsi forme de energie care să reducă dependența de combustibilii fosili, cărbune și alte procese poluante a crescut în mod natural.
Deși majoritatea conceptelor de energie alternativă nu sunt noi, abia în ultimele decenii problema a devenit în sfârșit relevantă. Datorită îmbunătățirilor aduse tehnologiei și producției, costul majorității formelor de energie alternativă a scăzut, în timp ce eficiența a crescut. Ce este energia alternativă, în termeni simpli și de înțeles, și care este probabilitatea ca aceasta să devină mainstream?
În mod clar, rămâne o dezbatere cu privire la ce înseamnă „energie alternativă” și la ce poate fi aplicată sintagma. Pe de o parte, termenul poate fi aplicat formelor de energie care nu cresc amprenta de carbon a umanității. Prin urmare, poate include instalații nucleare, centrale hidroelectrice și chiar gaze naturale și „cărbune curat”.
Pe de altă parte, termenul este folosit și pentru a se referi la ceea ce sunt considerate acum metode energetice netradiționale - solar, eolian, geotermal, biomasă și alte adăugări recente. Acest tip de clasificare exclude metodele de extracție a energiei precum energia hidroelectrică, care există de peste o sută de ani și sunt destul de comune în unele regiuni ale lumii.
Un alt factor este că sursele alternative de energie trebuie să fie „curate” și să nu producă poluanți nocivi. După cum sa menționat, aceasta se referă cel mai adesea la dioxid de carbon, dar se poate referi și la alte emisii - monoxid de carbon, dioxid de sulf, oxid de azot și altele. Prin acești parametri, energia nucleară nu este considerată o sursă alternativă de energie deoarece produce deșeuri radioactive, care sunt foarte toxice și trebuie depozitate corespunzător.
În toate cazurile, totuși, termenul este folosit pentru a se referi la tipurile de energie care vor înlocui combustibilii fosili și cărbunele ca formă dominantă de producție de energie în următorul deceniu.
Tipuri de surse alternative de energie
Strict vorbind, există multe tipuri de energie alternativă. Din nou, aici definițiile devin confuze, deoarece în trecut, „energie alternativă” a fost folosită pentru a descrie metode care nu erau considerate curente sau rezonabile de utilizat. Dar dacă luăm definiția în sens larg, aceasta va include unele sau toate aceste puncte:
Hidroenergie. Aceasta este energia produsă de barajele hidroelectrice la cădere și apa curgătoare (în râuri, canale, cascade) trece printr-un dispozitiv care întoarce turbinele și generează energie electrică.
Energie nucleara. Energia care este produsă în timpul reacțiilor lente de fisiune. Tijele de uraniu sau alte elemente radioactive încălzesc apa, transformând-o în abur, iar aburul învârte turbinele, generând energie electrică.
Energie solara. Energie care se obține direct de la Soare; Celulele fotovoltaice (constituite de obicei dintr-un substrat de siliciu dispus în matrice mari) transformă razele solare direct în energie electrică. În unele cazuri, căldura produsă de lumina soarelui este folosită pentru a produce energie electrică, aceasta fiind cunoscută sub numele de energie termică solară.
Energie eoliana. Energia generată de fluxul de aer; turbinele eoliene gigantice se rotesc sub influența vântului și generează energie electrică.
Energie geotermală. Această energie provine din căldură și abur produse de activitatea geologică din scoarța terestră. În cele mai multe cazuri, conductele sunt plasate în pământ deasupra zonelor active din punct de vedere geologic pentru a trece aburul prin turbine, generând astfel energie electrică.
Energia valurilor. Curenții de maree din apropierea coastelor pot fi folosiți și pentru a genera electricitate. Schimbarea zilnică a mareelor face ca apa să curgă înainte și înapoi prin turbine. Electricitatea este generată și transmisă la centralele electrice de pe uscat.
Biomasă. Acest lucru se aplică combustibililor obținuți din plante și surse biologice - etanol, glucoză, alge, ciuperci, bacterii. Ar putea înlocui benzina ca sursă de combustibil.
Hidrogen. Energie obținută din procese care implică hidrogen gazos. Acestea includ convertoare catalitice, în care moleculele de apă sunt rupte și reunite prin electroliză; celule de combustibil cu hidrogen, care folosesc gaz pentru a alimenta un motor cu ardere internă sau pentru a conduce o turbină încălzită; sau fuziunea nucleară, în care atomii de hidrogen sunt fuzionați în condiții controlate, eliberând cantități incredibile de energie.
Surse de energie alternative și regenerabile
În multe cazuri, sursele alternative de energie sunt, de asemenea, regenerabile. Cu toate acestea, termenii nu sunt complet interschimbabili, deoarece multe forme de surse alternative de energie se bazează pe o resursă limitată. De exemplu, energia nucleară se bazează pe uraniu sau pe alte elemente grele care trebuie mai întâi extrase.
În același timp, energia eoliană, solară, mareomotrică, geotermală și hidroelectrică se bazează pe surse care sunt complet regenerabile. Razele soarelui sunt cea mai abundentă sursă de energie dintre toate și, deși limitate de vreme și de ora zilei, sunt inepuizabile din punct de vedere industrial. De asemenea, vântul este aici pentru a rămâne, datorită schimbărilor de presiune din atmosfera noastră și rotației Pământului.
În prezent, energia alternativă este încă în tinerețe. Dar această imagine se schimbă rapid sub influența presiunilor politice, a dezastrelor ecologice la nivel mondial (secete, foamete, inundații) și a îmbunătățirilor în tehnologiile de energie regenerabilă.
De exemplu, din 2015, nevoile de energie ale lumii erau încă asigurate predominant de cărbune (41,3%) și gaze naturale (21,7%). Centralele hidroelectrice și energia nucleară au reprezentat 16,3%, respectiv 10,6%, în timp ce „sursele regenerabile de energie” (solar, eolian, biomasă etc.) au reprezentat doar 5,7%.
Acest lucru s-a schimbat dramatic din 2013, când consumul global de petrol, cărbune și gaze naturale a fost de 31,1%, 28,9% și, respectiv, 21,4%. Energia nucleară și hidroenergetică au reprezentat 4,8% și 2,45%, în timp ce energiile regenerabile au reprezentat doar 1,2%.
În plus, s-a înregistrat o creștere a numărului de acorduri internaționale privind reducerea utilizării combustibililor fosili și dezvoltarea surselor alternative de energie. De exemplu, Directiva privind energia din surse regenerabile, semnată de Uniunea Europeană în 2009, care stabilește obiective de utilizare a energiei regenerabile pentru toate țările membre până în 2020.
În esență, acest acord cere ca UE să-și satisfacă cel puțin 20% din necesarul total de energie cu energie regenerabilă până în 2020 și cel puțin 10% din combustibilii de transport. În noiembrie 2016, Comisia Europeană a revizuit aceste obiective și a stabilit un consum minim de 27% de energie regenerabilă până în 2030.
Unele țări au devenit lideri în dezvoltarea energiei alternative. De exemplu, în Danemarca, energia eoliană asigură până la 140% din necesarul de electricitate al țării; surplusul este furnizat țărilor vecine, Germania și Suedia.
Islanda, datorită locației sale în Atlanticul de Nord și vulcanilor săi activi, a obținut o dependență de 100% de energie regenerabilă încă din 2012 printr-o combinație de energie hidroelectrică și energie geotermală. În 2016, Germania a adoptat o politică de eliminare treptată a dependenței sale de petrol și energie nucleară.
Perspectivele pe termen lung pentru energia alternativă sunt extrem de pozitive. Potrivit unui raport din 2014 al Agenției Internaționale pentru Energie (IEA), energia solară fotovoltaică și energia solară termică vor reprezenta 27% din cererea globală până în 2050, ceea ce o face cea mai mare sursă de energie. Poate că, datorită progreselor în fuziune, sursele de combustibili fosili vor fi iremediabil învechite până în 2050. publicat
