10 источников энергии будущего / Альтернативная энергетика

Представляем вам список из десяти самых многообещающих источников энергии будущего.

10. Космические солнечные станции

Каждый час земля получает столько солнечной энергии, больше, чем земляне ее используют за целый год. Один из способов использование этой энергии, создание гигантских солнечных ферм, которые будут собирать часть высокоинтенсивного и бесперебойного солнечного излучения.

Огромные зеркала будут отражать солнечные лучи на коллектора меньшего размера. Затем эта энергия будет передаваться на землю с помощью микроволновых или лазерных пучков.

Одна из причин, почему этот проект находится на стадии идеи – это его огромная стоимость. Тем не менее, он может стать реальностью не в столь отдаленное время из-за развития гелеотехнологий и уменьшения стоимости вывоза грузов в космос.

9. Энергия человека

У нас уже есть устройство заряжаемое человеком, но ученые работают над тем, как получить энергию от обычного движения. Речь идет о микроэлектронике, но потенциал велик, при целевой аудитории в миллиард людей. Сегодня разрабатывается электроника, потребляющая все меньше энергии и однажды возможно, ваш телефон будет заряжаться, болтаясь в сумке, в кармане или в ваших руках и при вождением пальцем по экрану.

В национальной лаборатории Лоуренса в Беркли ученые представили устройство, использующие вирусы для трансформации давления в электричество. Это звучит потрясающе, но пока объяснить, как это работает невозможно. Так же есть небольшие переносные системы пассивно производящие энергию во время вашего движения. Энергия человека не спасет от глобального потепления, но может спасти любая мелочь.

8. Энергия волн и приливов

Обуздание всей энергии движения океана могло зарядить весь мир несколько раз, поэтому более 100 компаний работают над этим. Из-за упора на энергию солнца и ветра, приливную энергетику вытеснили из первых рядов, но она становится более эффективной.

Например, проект «Устрица» — это шарнирный клапан на дне океана, мощностью 2,4 МВт, которые открывая и закрывая, качают воду на берег, где она приводит в движение стандартную гидроэлектрическую турбину. Одна такая установка могла бы обеспечить энергией целый микрорайон или пару больших многоэтажек, то есть, около 2500 семей.

Еще один пример, крыловидная турбина «Терминатор», которую создал инженер из военно-воздушной академии США. Она использует принцип подъемной силы, а не винтовое вращение, что теоретически позволяет ей собирать 99% энергии волн, в отличии от 50%-й эффективности нынешних приливных станций.

В городе Перт в Австралии, впервые установили опреснительные установки, которые работают от энергии волн. Они обеспечивают пресной водой 500 тыс. жителей.

7. Водород (топливные ячейки)

Водород, самый распространенный элемент во вселенной, содержит в себе много энергии, притом, что двигатель, сжигающий чистый водород практически не производит выбросов. Вот почему долгие годы NASA заправляла им «Шаттлы» и некоторые модули «МКС».

Мы не заправляем им обычные двигатели лишь потому, что на нашей планете он существует только в связанной форме. Например, вода, которую мы пьем. Россия в 80-х переделала пассажирский самолет так, чтобы он работал на водороде, а «Боинг» протестировал свои самолеты на нем же.

После отделения водород можно закачать в мобильные топливные ячейки и поместить их на автомобили для прямой генерации электричества. Такие автомобили сейчас производятся довольно большими партиями.

«Хонда» планирует подчеркнуть универсальность своего нового авто на топливных ячейках подключив его к электросети дома в Японии, но не для высасывания электроэнергии из сети, как это делают электромобили соперники, а наоборот, для обеспечения энергией.

По заверению «Хонды» одна такая полностью заправленная машина способна питать энергией целый дом в течение недели или проехать 480 км без дозаправки. Главное препятствие – относительно высокая стоимость таких машин и недостаток таких заправок. Хотя в Калифорнии таких построить планируют 70, в Южной Корее их скоро будет 43 и Германия нацелена на сотню к 2017 году.

6. Энергия тепла подземных лавовых потоков

Способ превращения в энергию тепла, которое поднимается из расплавленных глубин земли, другими словами геотермальная энергетика, используется для нужд миллионов домов по всему миру. Она составляет 27% произведенной энергии Филиппин и 30% Исландии.

В последней, в рамках проекта глубокого бурения нашли целый клад подземного хранилища магмы. Раскаленная магма мгновенно превратила закаченную воду в пар, который 450 град. С, что стало рекордом. Этот пар высокого давления увеличил выработку энергии в 10 раз. Поразительный результат, который должен привести к гигантскому скачку эффективности выработки геотермальной энергии по всему миру.

5. Ядерные отходы

Атомные электростанции представляют собой традиционные ядерные реакторы, которые используются уже на протяжения десятилетия, отвечая за 20% потребляемой энергии в США. Реакторы построены по так называемой «легководной» технологии. Вода окружает топливные стержни, тем самым замедляя нейтроны и поддерживая устойчивую ядерную реакцию.

Но эта система крайне не эффективна. Лишь 5% атомов урана в стержнях используется к концу их срока службы. Весь неиспользуемый радиоактивный уран идет в копилку радиоактивных отходов.

Но теперь у нас есть более эффективная технология быстрых реакторов, где стержни погружены не в воду, а в жидкий натрий. Благодаря этому используется 95% урана, вместо не приемлемо низкой эффективности 5%. Этот метод позволит решить гигантскую проблему избавления от 77000 т радиоактивных отходов, так как эти реакторы могут использовать их повторно.
4. Оконные солнечные батареи

С каждым днем производство и установка солнечных батарей становится все дешевле, что ведет к их широкому распространению. Европа во главе с Германией, лидер по преобразованию энергии солнца в электричество. В обычный солнечный день 2012 г Германия выработала столько же энергии от солнца, как от 20 АЭС, что достаточно для обеспечения половины страны.

Сегодня Испания получает 50% энергии из возобновляемых источников, таких как солнце. Калифорнийская пустыня родина крупнейшей в мире солнечной электростанции, чья мощность была увеличена на 500% раз с 2010 по 2014 годы.

Исследователи из национальной лаборатории «Лос- Аламос» совершили значительный прорыв в технологии фотоэлементов на квантовых точках, что позволит высокоэффективным солнечным панелям работать и как прозрачное стекло. Когда эта технология подешевеет достаточно в ближайшие пару лет, чтобы выйти на массовый рынок, любое освещаемое солнцем окно можно превратить в миниатюрную солнечную станцию.

3. Биотопливо (водоросли)

С 2002 до 2013 года производство биотоплива выросло более чем на 500%, так как этанол и биодизель растительного происхождения стали основными заместителями или добавками к автомобильному топливу. На самом деле, когда Генри Форд создавал свою «Модель Т», он рассчитывал, что она будет работать на этаноле.

Однако повсеместное открытие месторождений дешевой нефти сделало именно ее самым дешевым источником энергии. Сегодня биотопливо отвоевывает свои позиции. Единственным недостатком является то, что первое поколения биотоплива использует те же земли и ресурсы, которые раньше использовалось для выращивания еды, что повышает цены на нее и вызывает много проблем в развивающемся мире.

Если мы хотим заменить нефть более чистым горючим необходимо произвести некоторые изменения. Тут выходит на сцену просо прутивидное, которое плодородное, не съедобное, растет везде как сорняки. Тем не менее, если бы мы захотели на него перевести все автомобили, им пришлось бы засеять всю территории США и России вместе взятые. То есть, это не вариант.

Это приводит нас к третьему поколению биотоплив – водорослям, которые могут заменить нефть раз и навсегда. Природная масличность водорослей более 50%, что гарантирует легкое извлечение и обработку масла. Остатки растения можно превратить в электричество в природный газ или удобрения, чтобы вырастить еще больше водорослей без химикатов.

2. Парящие ветряки

Уже сегодня мы получаем достаточное количество энергии из ветра, но парящие, благодаря висящей ветряной турбине на высоте 300-600 м над землей, где ветер сильнее и устойчивее мы могли бы получать эту энергию гораздо эффективней. Схема проста.

реальность и фантазии. Альтернативные источники энергии

Ни для кого не секрет, что используемые сегодня человечеством ресурсы конечны, более того, их дальнейшая добыча и использование может привести не только к энергетической, но и к экологической катастрофе. Традиционно используемые человечеством ресурсы — уголь, газ и нефть — закончатся уже спустя несколько десятилетий, и меры нужно принимать уже сейчас, в наше время. Конечно, можно надеяться, что мы вновь найдем какое-либо богатое месторождение, так же как было в первой половине прошлого века, однако ученые уверены, что таких крупных залежей уже нет. Но в любом случае даже открытие новых месторождений только отсрочит неизбежное, необходимо найти способы производства альтернативной энергии, и переходить на возобновляемые ресурсы, такие как ветер, солнце, геотермальная энергия, энергия водных потоков и другие, а наряду с этим нужно продолжать разработки энергосберегающих технологий.

В этой статье мы рассмотрим несколько самых перспективных, на взгляд современных ученых, идей, на которых будет строиться энергетика будущего.

Солнечные станции

Люди издавна задумывались над тем, возможно ли использование энергии солнца на земле. Под солнечными лучами нагревали воду, сушили одежду и глиняную посуду перед ее отправкой в печь, однако эти способы нельзя назвать эффективными. Первые технические средства, преобразующие солнечную энергию, появились еще в 18 веке. Французский ученый Ж. Бюффон показал опыт, в котором ему удалось с помощью большого вогнутого зеркала в ясную погоду воспламенить сухое дерево с расстояния около 70 метров. Его соотечественник, известный ученый А. Лавуазье, применял линзы, чтобы концентрировать энергию солнца, а в Англии создали двояковыпуклое стекло, которое, фокусируя солнечные лучи, расплавляло чугун всего за несколько минут.

Естествоиспытатели проводили множество опытов, которые доказывали, что использование энергии солнца на земле возможно. Однако солнечная батарея, которая превращала бы солнечную энергию в механическую, появилась сравнительно недавно, в 1953 году. Ее создали ученые из Национального аэрокосмического агентства США. Уже в 1959 году солнечную батарею впервые применили для оснащения космического спутника.

Возможно уже тогда, осознав, что в космосе такие батареи гораздо эффективнее, ученым пришла идея о создании космических солнечных станций, ведь за час солнце вырабатывать столько энергии, сколько все человечество не потребляет и за год, так почему же не использовать это? Какой будет солнечная энергетика будущего?

С одной стороны кажется, что использование солнечной энергии идеальный вариант. Однако себестоимость огромной космической солнечной станции очень высока, да и к тому же она будет дорога в эксплуатации. Со временем, когда будут введены новые технологии по доставке грузов в космос, а также новые материалы, реализация подобного проекта станет возможной, но пока мы можем пользоваться только относительно небольшими батареями на поверхности планеты. Многие скажут, что это тоже неплохо. Да, возможно в условиях частного дома, но для энергообеспечения больших городов, соответственно, необходимо либо множество солнечных батарей, либо технология, которая сделает их эффективнее.

Экономическая сторона вопроса здесь тоже присутствует: любой бюджет сильно пострадает, если на него будет возложена задача перевести целый город (или всю страну) на солнечные батареи. Казалось бы, можно обязать жителей городов выплачивать некоторые суммы на переоснащение, но в таком случае недовольны будут они, ведь если бы люди готовы были бы пойти на такие траты, они уже давно сделали бы это сами: возможность купить солнечную батарею есть у каждого.

Касательно солнечной энергии есть и еще один парадокс: затраты на производство. Перевод энергии солнца в электричество напрямую — не самая эффективная вещь. До сих пор еще не найдено способа лучше, чем использовать солнечные лучи для нагревания воды, которая, превращаясь в пар, в свою очередь вращает динамо-машину. В таком случае энергопотеря минимальна. Человечество хочет использовать «экологичные» солнечные панели и солнечные станции, чтобы сохранить ресурсы на земле, однако для подобного проекта потребуется огромное количество тех же ресурсов, и «неэкологичной» энергии. Например, во Франции недавно была построена солнечная электростанция, площадью около двух квадратных километров. Стоимость постройки составила около 110 миллионов евро, не считая затрат на эксплуатацию. При всем этом следует учитывать, что срок службы подобных механизмов составляет около 25 лет.

Ветер

Энергия ветра — также использовалась людьми еще с древности, самым простым примером можно назвать хождение под парусом и ветряные мельницы. Ветряки используются и сейчас, особенно они эффективны в областях с постоянными ветрами, например на побережье. Ученые постоянно выдвигают идеи, как модернизировать уже имеющиеся приспособления для преобразования ветряной энергии, одна из них — ветряки в виде парящих турбин. За счет постоянного вращения они могли бы «висеть» в воздухе на расстоянии нескольких сотен метров от земли, где ветер сильный и постоянный. Это помогло бы в электрификации сельской местности, где невозможно использование стандартных ветряков. К тому же такие парящие турбины могли бы быть оснащены интернет-модулями, с помощью которых осуществлялось бы обеспечение людей доступом в мировую паутину.

Приливы и волны

Бум на солнечную и ветряную энергетику постепенно проходит, и интерес исследователей привлекла другая природная энергия. Более перспективной считается использование приливов и отливов. Уже сейчас этим вопросом занимается около ста компаний по всему миру, существует и несколько проектов, доказавших эффективность данного способа добычи электричества. Преимущество перед солнечной энергетикой в том, что потери при переводе одной энергии в другую минимальны: приливная волна вращает огромную турбину, которая и вырабатывает электричество.

Проект «Устрица» — это идея установить на дне океана шарнирный клапан, который будет подавать воду на берег, тем самым вращая простую гидроэлектрическую турбину. Всего одна такая установка могла бы обеспечить электричеством небольшой микрорайон.

Уже сейчас в Австралии успешно применяют приливные волны: в городе Перте установлены опреснители, работающие на этом типе энергии. Их работа позволяет обеспечить пресной водой около полумиллиона человек. Природная энергетика и промышленность также могут сочетаться в этой отрасли производства энергии.

Использование энергии приливов и отливов несколько отличается от технологий, которые мы привыкли видеть в речных гидроэлектростанциях. Часто ГЭС наносят вред окружающей среде: затопляются прилегающие территории, разрушается экосистема, а вот станции, работающие на приливных волнах, в этом плане гораздо безопаснее.

Энергия человека

Одним из самых фантастических проектов в нашем списке можно назвать использование энергии живых людей. Звучит ошеломляюще и даже несколько ужасающе, но не все так страшно. Ученые лелеют мысль о том, как использовать механическую энергию движения. Речь в этих проектах идет о микроэлектронике и нанотехнологиях с низким энергопотреблением. Пока звучит как утопия, реальных разработок нет, но идея весьма интересная и не покидает умы ученых. Согласитесь, весьма удобны будут устройства, которые подобно часам с автоматической подзаводкой, будут заряжаться от того, что по сенсору проводят пальцем, или от того, что планшет или телефон просто болтается в сумке при ходьбе. Не говоря уж об одежде, которая, наполненная разными микроустройствами, могла бы преобразовывать в электричество энергию движения человека.

В Беркли, в лаборатории Лоуренса, например, ученые попытались воплотить в жизнь идею о том, чтобы использовать вирусы для преобразования энергии давления в электричество. Небольшие механизмы, работающие от движения, так же имеются, однако пока что на поток подобная технология не поставлена. Да, с глобальным энергетическим кризисом подобным образом не справиться: скольким же людям придется «крутить педали», чтобы заставить работать целый завод? Но как одна из мер, применяемых в комплексе, теория вполне жизнеспособна.

Особенно подобные технологии будут эффективны в труднодоступных местах, на полярных станциях, в горах и тайге, среди путешественников и туристов, у которых не всегда есть возможность зарядить свой гаджет, а вот оставаться на связи важно, особенно если группа попала в критическую ситуацию. Как много всего можно было бы предотвратить, если бы у людей всегда было надежное устройство связи, не зависящее «от розетки».

Топливные ячейки водорода

Пожалуй, у каждого владельца авто, глядящего на индикатор количества бензина, приближающийся к нулю, возникала мысль о том, как отлично было бы, если бы машина работала на воде. Но сейчас ее атомы попали в поле зрения ученых как настоящие объекты энергетики. Дело в том, что в частицах водорода — самого распространенного газа во вселенной — содержится громадное количество энергии. Более того, двигатель сжигает этот газ практически без побочных продуктов, то есть, мы получаем очень экологичное топливо.

Водородом заправляют некоторые модули МКС и шатлы, но на Земле он существует в основном в виде соединений, таких как вода. В восьмидесятых годах в России были разработки самолетов, использующих в качестве топлива водород, эти технологии даже применяли на практике, и экспериментальные модели доказали свою эффективность. Когда водород отделяется, он перемещается в специальную топливную ячейку, после чего возможна генерация электричества напрямую. Это не энергетика будущего, это уже реальность. Подобные автомобили уже производятся и довольно большими партиями. Компания Honda, дабы подчеркнуть универсальность источника энергии и авто в целом, провела эксперимент в результате которого машина была подключена к электрической домашней сети, однако не для того, чтобы получить подзарядку. Автомобиль может обеспечивать энергией частный дом в течение нескольких дней, или проехать без дозаправки почти пятьсот километров.

Единственный недостаток подобного источника энергии на данный момент — это относительно высокая стоимость таких экологичных машин, и, конечно, достаточно небольшое количество водородных заправок, однако во многих странах уже планируется их постройка. Например, в Германии уже стоит план об установке ста заправочных станций к 2017 году.

Тепло земли

Превращение тепловой энергии в электричество — это и есть сущность геотермальной энергетики. В некоторых странах, где затруднено использование других отраслей, она используется довольно широко. Например, на Филлипинах 27 % всего электричества приходится именно на геотермальные станции, а в Исландии этот показатель составляет около 30 %. Сущность этого способа добычи энергии довольно проста, механизм схож с простой паровой машиной. До предполагаемого «озера» магмы необходимо пробурить скважину, через которую подается вода. При контакте с раскаленной магмой вода мгновенно превращается в пар. Он поднимается, где крутит механическую турбину, тем самым вырабатывая электричество.

Будущее геотермальной энергетики состоит в том, чтобы найти большие «хранилища» магмы. Например, в вышеупомянутой Исландии это удалось: раскаленная магма за долю секунды превратила всю закачанную воду в пар температурой около 450 градусов по Цельсию, что является абсолютным рекордом. Подобный пар высокого давления способен повысить эффективность геотермальной станции в несколько раз, это может стать толчком к развитию геотермальной энергетики во всем мире, особенно в областях, насыщенных вулканами и термальными источниками.

Использование ядерных отходов

Атомная энергетика, в свое время, произвела настоящий фурор. Так было до тех пор, пока люди не осознали всю опасность этой отрасли энергетики. Аварии возможны, от подобных случаев никто не застрахован, но они весьма редки, а вот радиоактивные отходы появляются стабильно и до недавнего времени ученые не могли решить эту проблему. Дело в том, что стержни урана — традиционное «топливо» АЭС, может быть использовано только на 5 %. После выработки этой небольшой части, весь стержень отправляется на «свалку».

Ранее применялась технология, при которой стержни погружались в воду, которая замедляет нейтроны, поддерживая устойчивую реакцию. Сейчас вместо воды стали использовать жидкий натрий. Эта замена позволяет не только использовать весь объем урана, но и переработать десятки тысяч тонн радиоактивных отходов.

Избавить планету от отходов атомной энергетики важно, но в самой технологии есть одно «но». Уран относится к ресурсам, и его запасы на Земле конечны. В случае если всю планету перевести исключительно на энергию, получаемую от АЭС (к примеру, в США АЭС производят лишь 20% всего потребляемого электричества), запасы урана будут истощены довольно быстро, и это снова приведет человечество на порог энергетического кризиса, так что атомная энергетика, пусть и модернизированная, только временная мера.

Растительное топливо

Еще Генри Форд, создав свою «Модель Т», рассчитывал, что она уже будет работать на биотопливе. Однако в то время были открыты новые нефтяные месторождения, и нужда в альтернативных источниках энергии отпала еще на несколько десятков лет, но теперь снова возвращается.

За последние пятнадцать лет использование растительных видов топлива, таких как этанол и биодизель, возросло в несколько раз. Их используют как самостоятельные источники энергии, так и в качестве добавок к бензину. Некоторое время назад надежды возлагались на особую просяную культуру, получившую название «канола». Она совершенно непригодна в пищу ни для людей, ни для скота, однако обладает высокими показателями масличности. Из этого масла и стали производить «биодизель». Но эта культура займет слишком много места, если попытаться вырастить ее столько, чтобы обеспечить топливом хотя бы часть планеты.

Теперь ученые заговорили об использовании водорослей. Их масличность около 50 %, что позволит так же легко извлекать масло, а отходы можно превращать в удобрения, на основе которых будут выращиваться новые водоросли. Идея считается интересной, но свою жизнеспособность пока что не доказала: публикация об успешных экспериментах в этой области пока не опубликовано.

Термоядерный синтез

Будущая энергетика мира, по мнению современных ученых, невозможна без технологий термоядерного синтеза. Это, на данный момент, самая перспективная разработка, в которую уже вкладывают миллиарды долларов.

В атомных электростанциях используется энергия деления. Она опасна тем, что есть угроза возникновения неуправляемой реакции, которая уничтожит реактор, и приведет к выбросу огромного количества радиоактивных веществ: пожалуй, все помнят аварию на Чернобыльской АЭС.

В реакциях термоядерного синтеза, что следует из названия, используется энергия, выделяемая при слиянии атомов. В результате, в отличие от атомного деления, не образуется никаких радиоактивных отходов.

Главной проблемой является то, что в результате термоядерного синтеза образуется вещество, имеющее настолько высокую температуру, что может уничтожить весь реактор.

Эта энергетика будущего — реальность. И фантазии здесь неуместны, на данный момент на территории Франции уже началась постройка реактора. Несколько миллиардов долларов вложено в экспериментальный проект, который профинансирован многими странами, в число которых, помимо ЕС, входят Китай и Япония, США, Россия и другие. Изначально первые эксперименты планировалось запустить уже в 2016 году, однако расчеты показали, что бюджет слишком мал (вместо 5 миллиардов потребовалось 19), и запуск перенесли еще на 9 лет. Возможно, через несколько лет мы увидим, на что способна термоядерная энергетика.

Проблемы настоящего и возможности будущего

Не только ученые, но и писатели-фантасты, дают множество идей для воплощения технологии будущего в энергетике, однако все сходятся на том, что пока что ни один из предложенных вариантов не может произвести полное обеспечение всех потребностей нашей цивилизации. К примеру, если все автомобили в США будут ездить на биотопливе, полями канолы придется засадить территорию, равную половине всей страны, без учета того, что земель, пригодных для земледелия в Штатах не так уж много. Более того, пока что все способы производства альтернативной энергии — дороги. Пожалуй, каждый из простых городских жителей, согласен, что важно использовать экологически чистые, возобновляемые ресурсы, однако не в случае, когда им озвучивают стоимость такого перехода на данный момент. Ученым предстоит еще много работать в этой сфере. Новые открытия, новые материалы, новые идеи — все это поможет человечеству успешно справиться с назревающим ресурсным кризисом. Решить энергетическую проблему планеты можно только комплексными мерами. В некоторых областях удобнее применять добычу энергии с помощью ветра, где-то — солнечные батареи, и так далее. Но, возможно, главным фактором станет снижение энергопотребления в целом и создание энергосберегающих технологий. Каждый человек должен понимать, что несет ответственность за планету, и каждый должен задать себе вопрос: «Какую энергетику я выбираю для будущего?» Прежде чем перейти на другие ресурсы, каждый должен осознать, что это действительно необходимо. Только при комплексном подходе удастся решить проблему энергопотребления.

Перспективы развития и применения альтернативных источников энергии

Содержание статьи:

Ограниченность природных запасов и возрастающая сложность добычи ископаемого топлива, вкупе с глобальным загрязнением окружающей среды подталкивает человечество прилагать усилия в поиске возобновляемых, альтернативных источников энергии. Вместе с сокращением вреда экологии от новых энергоресурсов ожидают минимальных показателей себестоимости всех циклов транспортировки, переработки и производства.

Назначение альтернативных источников энергии

Являясь целиком возобновляемым ресурсом или явлением, альтернативный источник энергии полностью заменяет собой традиционный, работающий на угле, природном газе или нефти. Различные источники энергии человечество использует давно, но возросшая масштабность их применения наносит невосполнимый урон окружающей среде. Ведет к выбросам в атмосферу большого количества углекислого газа. Провоцирует парниковый эффект и способствует глобальному повышению температуры, глобальному потеплению. Мечтая о практически неисчерпаемом или полностью возобновляемом энергоресурсе, люди заняты поиском перспективных способов получения, использования и последующей передачи энергии. Конечно, беря во внимание экологический аспект и экономичность новых, нетрадиционных источников.

Надежды, связанные с нетрадиционными источниками энергии

Актуальность использования нетрадиционных источников энергии будет непрерывно возрастать, требуя ускорения процессов поиска и внедрения. Уже сегодня большинство стран на государственном уровне вынуждены внедрять программы, снижающие расход энергии, тратя на это огромные средства и урезая собственных граждан в правах.

Историю не повернуть вспять. Процессы развития общества не остановить. Жизнь человечества больше немыслима без энергоресурсов. Не обретя полноценной альтернативы современным, стандартным источникам энергии, жизнь социума не представима и гарантировано зайдет в тупик (см. Запасы нефти в мире — на сколько их хватит?)

Факторы, ускоряющие внедрение нетрадиционных энергоресурсов:

1. Глобальный экологический кризис, построенный на утилитарном и без преувеличения — хищническом отношении к природным богатствам планеты. Факт пагубного влияния общеизвестен и споров не вызывает. Человечество связывает большие надежды в решении разрастающейся проблемы именно на альтернативные источники энергии.
2. Экономическая выгода, снижающая затраты на получение и конечную стоимость альтернативной энергии. Сокращение сроков окупаемости строительства объектов нетрадиционной энергетики. Высвобождение больших материальных средств и человеческого ресурса, направляемых на благо цивилизации (см. Примеры маркетинг-партнерства корпораций ради спасения окружающего мира).
3. Социальная напряженность в обществе, вызванная снижением качества жизни, ростом плотности и численности населения. Экономической и экологической обстановкой, постоянное ухудшение которых приводят к росту различных заболеваний.
4. Конечность и постоянно возрастающая сложность добычи ископаемого топлива. Данная тенденция неминуемо потребует ускорить переход на возобновляемые энергоресурсы.
5. Политический фактор, выводящий в мировые лидеры страну, первой полноценно освоившую альтернативную энергетику.

Только осуществив основное предназначение нетрадиционных источников, можно сполна насытить развивающееся человечество необходимой и жадно потребляемой энергией.

Применение и перспективы развития различных видов альтернативных источников энергии

Основной источник обеспечения энергетических потребностей в настоящее время получают из трех видов энергоресурсов: воды, органического топлива и атомного ядра (см. Мирный атом: дорога в никуда или светлое будущее?). Требуемый временем, процесс перехода на альтернативные виды, движется медленно, но понимание необходимости заставляет большинством стран вести разработки энергосберегающих технологий и активнее внедрять свои и общемировые наработки в жизнь. С каждым годом все больше возобновляемой энергии человечество получает от солнца, ветра и остальных альтернативных источников. Разберемся, какие есть альтернативные источники энергии.

Основные виды возобновляемой энергетики

Энергия солнца

Солнечная энергия считается ведущим и экологически чистым источником энергии. На сегодня для получения электроэнергии разработаны и используются термодинамический и фотоэлектрический метод. Подтверждается концепция работоспособности и перспективности наноантенн. Солнце, являясь неистощимым источником экологически чистой энергии, вполне может обеспечить потребности человечества.

Интересный факт! На сегодня окупаемость солнечной электростанции на фотоэлементах составляет примерно 4 года.

Энергия ветра

Давно и успешно используется людьми энергия ветра, ветряков. Ученые разрабатывают новые и совершенствуют имеющиеся ветряные электростанции. Снижая затраты и повышая КПД ветряков. Особую актуальность они имеют на побережьях и в местностях с постоянными ветрами. Преобразуя кинетическую энергию воздушных масс в дешевую электрическую энергию, ветряные электростанции уже сегодня вносят существенный вклад в энергосистему отдельных стран.

Геотермальная энергетика

Источники геотермальной энергии используют неисчерпаемый источник — внутреннее тепло Земли. Существует несколько рабочих схем, не меняющих суть процесса. Природный пар очищают от газов и подают в турбины, вращающие электрогенераторы. Подобные установки работают по всему миру. Геотермальные источники дают электричество, греют целые города и освещают улицы. Но мощность геотермальной энергетики использована очень мало, а технологии получения имеют низкий КПД.

Интересный факт! В Исландии более 32% электричества добывается с помощью термальных источников.

Приливная и волновая энергетика

Приливная и волновая энергетика — это бурно развивающийся способ преобразования потенциальной энергии движения водяных масс в электрическую энергию. Имея высокий коэффициент преобразования энергии, технология имеет большой потенциал. Правда, может использоваться только на побережьях океанов и морей.

Биомассовая энергетика

Процесс разложения биомассы приводит к выделению газа имеющим в своем составе метан. Очищенным, он используется для выработки электроэнергии, обогрева помещений и других хозяйственных нужд. Существуют небольшие предприятия, полностью обеспечивающие свои энергетические потребности.

Стратегия преобразования лесной промышленности в биолесную индустрию

Рост популярности альтернативных источников энергии, используемых для частного дома

Постоянный рост тарифов на энергоносители вынуждает владельцев частных домов использовать альтернативные источники. Во многих местах удаленные приусадебные участки и частные хозяйства совершенно лишены возможности, даже теоретического подключения к необходимым энергетическим ресурсам.

Основные источники нетрадиционной энергии, применяемые в частном доме:

• солнечные батареи и различные конструкции тепловых коллекторов, работающие от солнечной энергии;
• ветряные электростанции;
• мини и микро ГЭС;
• восполняемая энергия из биотоплива;
• разнообразные виды тепловых насосов, использующих тепло воздуха, земли или воды.

Сегодня, пользуясь нетрадиционными источниками, существенно сократить расходы на энергопотребление не получается. Но постоянно совершенствующиеся технологии и снижение цены на устройства непременно приведут к буму потребительской активности.

Возможности, предоставляемые альтернативными видами энергий

Человечество не представляет дальнейшего развития без сохранения темпов потребления энергии. Но движение в данном направлении ведет к гибели окружающей среды и серьезно скажется на жизни людей. Единственным вариантом, способным исправить ситуацию, представляется возможность использования нетрадиционных источников энергии. Ученые рисуют радужные перспективы, добиваются технологических прорывов в опробованных и инновационных технологиях. Правительство многих стран, понимая выгоды, вкладывает большие средства в исследования. Развивает альтернативную энергетику и переводит производственные мощности на нетрадиционные источники. На данном этапе развития социума, сохранить планету и обеспечить благополучие людей возможно лишь усиленно работая с альтернативными источниками энергии.

Мировое использование различных видов альтернативных источников энергии

Кроме потенциала и степени развития технологии, на эффективности использования различных альтернативных видов энергии, влияние оказывает интенсивность источника энергии. Поэтому страны, в особенности, не обладающие запасами нефти, усиленно развивают имеющиеся источники нетрадиционных энергоресурсов.

Вырубка лесов как экологическая проблема. Последствия к которым приводит вырубка лесов и пути ее решения

Направление развития восстанавливаемых энергоресурсов в мире:

• Финляндия, Швеция, Канада, Норвегия — массовое использование солнечных электростанций;
• Япония — эффективное применение геотермальной энергии;
• США — существенные успехи в развитии альтернативных источников энергии во всех направлениях;
• Австралия — хороший экономический эффект от развития нетрадиционной энергетики;
• Исландия — обогрев геотермальной энергии Рейкьявика;
• Дания — мировой лидер ветровой энергетики;
• Китай — удачный опыт по внедрению и расширению сети ветровой энергетики, массовое использование энергии воды и солнца;
• Португалия — эффективное применение солнечных электростанции.

В гонку технологий включились многие развитые страны, добиваясь на собственной территории весомых успехов. Правда, общемировое производство альтернативной энергии давно топчется вокруг 5% и конечно выглядит удручающе.

Перспективы развития альтернативных источников энергии в России

Использование нетрадиционных источников энергии в России развито плохо, по сравнению со многими странами находится на низком уровне. Сложившееся положение объясняется обилием и доступностью ископаемых энергоносителей. Однако понимание малой продуктивности данной позиции и взгляд в будущее, обязывает правительство все больше заниматься данной проблемой.

Наметились позитивные тенденции. В Белгородской области успешно работает и планируется к расширению массив солнечных батарей. Планируются работы по внедрению биоэнергетики. В различных регионах запускаются ветряные электростанции. На Камчатке успешно используется энергия геотермальных источников.

Доля нетрадиционных источников энергии в общем энергобалансе страны, оценивается очень приблизительно и составляет около 4%, но имеет теоретически неисчерпаемые возможности развития.

Интересные факты! Калининградская область намерена стать в России лидером добычи чистого электричества.

Очевидные плюсы и минусы альтернативных источников энергии

Альтернативные источники энергии обладают бесспорными и ярко выраженными достоинствами. И просто требуют приложения всех усилий на их изучение.

Плюсы альтернативных источников энергии:

Потребности человечества в бесперебойной энергии диктуют суровые требования к нетрадиционным источникам. И существует реальная возможность устранить недостатки дальнейшим развитием технологий.

Проблема переработки мусора в России. Сбор, утилизация и переработка мусора как бизнес

Существующие минусы альтернативных источников энергии:

• возможное непостоянство с зависимостью от времени суток и погодных условий;
• неудовлетворяющий уровень КПД;
• неразвитость технологии и высокая стоимость;
• низкая единичная мощность отдельных установок.

Остается надеяться, что попытки поиска идеального, восполняемого источника энергии увенчаются успехом. Экология будет спасена и люди намного улучшат качество жизни.

Использование альтернативных источников энергии

Традиционные источники энергии становятся неактуальными. Множество причин заставляет человечество отказываться от них. Сегодня основное внимание направлено на альтернативные способы, уже применяющиеся на практике и планируемые на будущее. Исследования продолжаются, поэтому наука движется вперёд, не останавливаясь на достигнутых результатах. Сейчас можно оценить некоторые достижения, уже давшие первые результаты, чтобы понять, насколько выгодными станут новые направления через несколько лет.

 

Содержание статьи

Виды альтернативной энергии

Альтернативная энергия продолжает распространяться. Причиной являются её явные преимущества перед традиционными источниками, которые сложно опровергнуть. В некоторых странах правительство ведёт сложные государственные программы с колоссальными денежными вложениями для постепенной замены, но пока результаты остаются незначительными.

Какие основные виды можно выделить?

• Энергия солнца;
• Энергия ветра;
• Энергия воды;
• Энергия земли;
• Энергия молнии;
• Энергия атома.

Бесконечные исследования позволяют сопоставить возможности, предлагаемые природой. Человечество продолжает искать новые направления, которые в будущем наверняка превратятся в идеальную замену традиционных источников. Подробное описание даст общую информацию, а также укажет, какие виды уже нашли применение в повседневной жизни населения планеты.
Вернуться к содержанию
 

Энергия солнца

Энергия солнца используется человеком давно. Первоначальные попытки делались в древние времена, когда посредством направленного луча люди зажигали дерево. Современные способы основываются на использовании больших площадей батарей, собирающих потоки для последующей обработки и накопления в аккумуляторах.

При помощи такой энергии летают все космические станции и спутники. На орбите доступ к звезде открыт, но и на Земле некоторые страны активно пользуются новым источником. Одним из примеров являются целые «поля» батарей, обеспечивающие небольшие городки. Хотя намного интереснее рассмотреть новые небольшие автономные источники, где площадь поверхности не превышает крыши маленького дома. Они устанавливаются в частном порядке по всему миру, чтобы осуществлять отопление без лишних затрат.

Вернуться к содержанию
 

Энергия ветра

Энергия ветра используется человечеством испокон веков. Лучшим примером этого являются парусники, двигающиеся за счёт постоянного воздушного потока. Теперь научные исследования позволили создать специальные генераторы, обеспечивающие электричеством целые города. Причём они работают по двум принципам:

• Автономно;
• Параллельно с основной сетью.

В обоих случаях удаётся постепенно заменять традиционный источник, сокращая пагубное воздействие на окружающую среду. Сейчас можно оценить достигнутые результаты, подтверждающие правильность выбора. Данные подсказывают, что в Дании 25% получаемой энергии приходится именно на ветряные электростанции. Многие страны стараются постепенно перейти на новые источники, но это возможно только на открытых пространствах. Из-за чего в отдельных районах использование лучшего варианта остаётся недоступным.
Вернуться к содержанию
 

Энергия воды

Энергия воды остаётся незаменимой. Раньше она применялась на простых мельницах и кораблях, а сейчас огромные турбинные ГЭС поставляют электричество в целых регионах. Последние разработки предлагают человечеству познакомиться с фантастическим будущим, которое будет построено на новейших источниках. Какие альтернативы уже используются странами?

• Приливные электростанции;
• Волновые электростанции;
• Микро и мини ГЭС;
• Аэро ГЭС.

Приливные электростанции используют энергию приливов. Их высота и мощь зависит от воздействия Луны, поэтому стабильность подачи остаётся некоторой проблемой. Хотя во Франции, Индии, Великобритании и нескольких других государствах проект воплощён в жизнь и успешно используется в качестве незаменимой поддержки.

Волновые электростанции строятся на берегах океанов, где мощь регулярных ударов о побережье превышают мыслимые пределы. В этом случае ограничением становится недостаточная сила. Она не позволяет получить достаточное количество энергии.

Микро и мини ГЭС подходят для узких горных рек. Их небольшие размеры позволяют свободно найти время, а их мощность подходит для обеспечения маленьких поселений. Опытные модели проверены, поэтому сейчас строятся действующие объекты, обладающие неплохими показателями.

Аэро ГЭС – новейшая технология, которая пока ещё проходит проверку. Она основана на конденсации влаги из атмосферы. Действующие установки пока остаются призрачной мечтой, но есть определённые показатели, подтверждающие целесообразность вложения денежных средств в разработки.

Вернуться к содержанию
 

Энергия земли

Геотермальная энергия остаётся распространённой. Такой альтернативный источник используется несколькими различными способами. Он остаётся одним из самых интересных для определённых регионов, поэтому отказ от неё не имеет смысла. Единственной проблемой является высокая стоимость установок, что ограничивает их количество. Какие варианты возможны?

• Тепловые электростанции;
• Грунтовые теплообменники.

Тепловые электростанции построены на принципе забора энергии у нагретых грунтовых вод. Их технология строительства хорошо изучена и широко применяется в Исландии и на Филиппинах. Посредством этих электростанций удаётся обеспечить стабильную подачу, а при необходимости также переориентировать получаемое тепло в системы отопления.

Грунтовые теплообменники работают с использованием тепла грунта. Их применение остаётся на стадии опытных образцов, так как пока невозможно оценить мощность, чтобы узнать целесообразность вложения средств в строительство. Хотя в будущем они рассматриваются в качестве полезного источника.
Вернуться к содержанию
 

Энергия молнии

Энергия молнии – новое веяние. Это направление только начинает разрабатываться, но учёные утверждают, что есть возможность использования доступных гигаватт. Они теряются впустую, уходя в грунт. Американская компания приступила к исследованиям, которые ориентированы на создание специальных установок для улавливания гроз.

Энергия молнии – мощный источник, способный обеспечить электроэнергией крупный район мегаполиса. Ориентировочные денежные затраты на строительство должны окупаться в течение 5─7 лет, так что целесообразность подобных вложений остаётся неоспоримой. Остаётся только дождаться окончания исследований для внедрения новой технологии в широкий обиход.

Вернуться к содержанию
 

Энергия атома

Энергия атома используется человечеством десятилетиями. Поначалу она рассматривалась исключительно в качестве идеального источника для электростанций, где применяются управляемые реакции распада. После этого учёные приступили к массовым разработкам, позволившим значительно уменьшить размеры. В результате были выпущены ядерные реакторы, которые до сих пор устанавливаются на подводных лодках и кораблях.

Использование энергии ядерного распада – сложная технология. Учёные хорошо изучили её, но все равно смогли прикоснуться только к части бесконечного мира атома. В нём таятся неисчерпаемые запасы тепла, но его нужно научиться использовать во благо. Сложность разработок заставляет продолжать исследования, чтобы исключить катастрофические случайности.
Вернуться к содержанию
 

Тенденции развития альтернативной энергии

Альтернативная энергия – отличный выбор для многих стран. Традиционные источники остаются неприемлемыми по разным причинам. Крупные исследовательские группы продолжают разработки для получения дешёвого электричества. Они остаются сложными и медленно дают нужные результаты, но в ближайшем будущем можно ожидать осуществления планов. Какие причины побуждают к продолжению исследований?

• Экологическая чистота;
• Возобновляемые ресурсы;
• Выгодность вложений.

Экологическая чистота новых источников электроэнергии – главный показатель. Традиционные станции годами наносят непоправимый вред окружающей среде, постепенно разрушая и атмосферу, и гидросферу, и биосферу. Если не остановить этот процесс, через несколько десятилетий планета станет непригодной для жизни.

Возобновляемые ресурсы давно привлекают внимание исследователей. Полезные ископаемые постепенно теряют актуальность, поэтому их себестоимость продолжает расти. Для некоторых стран подобные расходы остаются недопустимыми, и им приходится искать новые варианты, разрабатывая совершенные конструкции.

Выгодность вложений остаётся под сомнением. Запланированное строительство новых крупномасштабных объектов требует огромных денежных вложений. Хотя исследователи провели необходимые расчёты, подтвердив быструю окупаемость каждой электростанции. Причём длительный срок эксплуатации подсказывает, что пора уже вкладывать средства в будущее своих детей, которым не придётся искать полезные ископаемые или продолжать разработки источников.

Альтернативные источники электроэнергии – будущее всего человечества. Планета постепенно исчерпывает свои ресурсы, поэтому через несколько столетий придётся отказаться от традиционных способов добычи электричества. Сегодня исследовательским группам удалось добиться хороших результатов, но их недостаточно для обеспечения всех домов. В городах расход продолжает расти, поэтому с каждым днём потребности населения увеличиваются. Из-за чего проекты постепенно воплощаются в реальность для оценки мощности и размера требующихся денежных вложений.

Если статья оказалась для вас полезной, распространите ссылку на неё в социальных сетях. Это поможет развитию сайта. Голосуйте в опросе ниже и оценивайте материал! Исправления и дополнения к статье оставляйте в комментариях.
Вернуться к содержанию

Примеры использования альтернативных источников энергии в мире

Доля возобновляемых источников энергии в мире составляет около 18%. Значение постепенно увеличивается в связи с энергетическим кризисом конца 20 века. Это подтолкнуло многие страны к развитию, чтобы найти замену нефти, углю и газу. За счет разработок ученых стало возможным использовать энергию солнца, ветра, воды, а также людей и автомобилей.

Энергия воды

Среди возобновляемых источников энергии в мире до сих пор популярной остается вода. Доля гидроэнергетики на 2014 г. составляла 16,4%. Если раньше воду использовали на простых мельницах, то сегодня это уже огромные турбинные ГЭС, обеспечивающие электричеством целые регионы. Кроме них, воду используют еще несколько электростанций.

• Приливные электростанции. Их мощность зависит от воздействия Луны, поэтому стабильность работы находится не на самом высоком уровне. На сегодня приливные электростанции уже работают в Южной Корее, США и многих других странах. В Великобритании в г. Суонси подобная электростанция генерирует более 400 ГВт энергии в год, обеспечивая тем самым 121 тыс. домов.
• Волновые электростанции. Располагаются на берегах океанов и работают за счет ударной силы регулярных волн о побережье. Волновая энергия по удельной мощности превосходит солнечную и ветровую. Самая большая в мире волновая электростанция работает в Великобритании – Wave Hub. Она расположена у полуострова Корнуэлла и оснащена четырьмя генераторами по 150 кВт.

Геотермальная энергия

В основе геотермальных электростанций лежит применение природных горячих источников. ГеоТЭС строятся во многих странах мира, в том числе и в России. Сегодня такие электростанции работают на Курильских островах и Камчатке.

Крупнейшей в России считается Мутновская ГеоТЭС. На начало 2016 г. ее установленная электрическая мощность была равна 50 МВт, что составляет 8% от всей мощности электростанций Камчатского края. Мутновская ГеоТЭС покрывает 20% электропотребления этой области России.

Крупнейшей в отношении использования геотермальной энергии выступает итальянская компания Enel Green Power. Она осуществляет весь процесс разработки объекта геотермальной энергетики: от фазы разведывания до строительства и эксплуатации. Сегодня компания управляет крупнейшим в мире геотермальным комплексом, в который входят:

• 34 ГеоТЭС в Тоскане (Италия) общей мощностью 769 МВт;
• ГеоТЭС La Geo в Сальвадоре мощностью 194 МВт;
• Stillwater и Salt Wells мощностью 33 МВт в США.

Система отопления из водорослей

Еще один яркий пример использования альтернативных источников энергии в мире – обычные зеленые водоросли. Они быстро растут, не требуют особого ухода и имеют множество видов. По мнению экспертов, это очень перспективная технология. С площади в 1 Га, на которой произрастают водоросли, получают до 150 тыс. м³ газа в год. Такое количество может заменить небольшую скважину, обеспечивающую жизнедеятельность маленького поселка.

Интересно, что использование водорослей – уже не просто предложение. В немецком городе Гамбург уже есть реализованный проект. Это 15-квартирный дом, фасады которого оборудованы 129 биореакторами. В них и содержат морские водоросли, которые используют двумя способами.

• Продувая через биореакторы воздух, водоросли постоянно обеспечивают углекислым газом. Тем самым разработчики воссоздали для водорослей условия, как в их обычной среде обитания. Система названа Bio Intelligent Quotient (BIQ) House. Именно она обеспечивает жителей дома отоплением, кондиционированием и электроэнергией.
• Уже выросшие водоросли собирают, обрабатывают и отправляют в топливный конвертор, который работает на биомассе. Тем самым удается обеспечить жилой дом нужным количеством электроэнергии.

Джоули из людей

Сразу несколько исследовательских центров мира загорелись идеей использовать для выработки энергии потоки людей. Специалисты заметили, что ежедневно через турникеты проходит не одна тысяча человек.

Первой в мире такой альтернативный источник энергии стала использовать японская компания East Japan Railway Company. Она оборудовала генераторами каждый турникет на вокзале токийского района Сибуя. За переработку вибраций и давления в электричество отвечают пьезоэлементы. Они встроены в пол под каждым турникетом. Есть еще несколько примеров использования людских потоков в качестве источника энергии.

• Технология «энерго-турникетов». Распространена на территории Нидерландов и Китая. В этих странах изобретатели заменили эффект нажатия на пьезоэлементы на эффект толкания ручек дверей-турникетов или просто турникетов.
• Толкание дверей. Такую технологию предложила голландская компания Boon Edam. Стандартные крутящиеся двери заменили такими, которые человек сам должен толкать, чтобы они начинали крутиться. В голландском центре Natuurcafe La Port такие двери-генераторы уже производят 4600 кВт·ч энергии в год.

Свет и «лежачие полицейские»

Развитие альтернативных источников энергии в мире не остановилось только на использовании потоков людей. Проезжающие автомобили сегодня тоже применяются в качестве генераторов. Технология была разработана британским изобретателем Питером Хьюсом. Ее название – Electro-Kinetic Road Ramp. Это рампа из двух металлических пластин, под которыми встроен электрический генератор. При каждом проезде автомобиля по рампе вырабатывается электрический ток. Результаты такой технологии уже есть.

• При проезде одного автомобиля по рампе генерируется около 10 кВт. Среднее значение может составлять от 5 до 50 кВт, что определяет вес машины.
• От таких рамп питаются подсвечиваемые дорожные знаки и светофоры.
• Уже несколько городов Великобритании широко применяют такую технологию. Она постепенно распространяется и на другие страны. В маленьком Бахрейне тоже оценили генераторы в виде «лежачих полицейских».

Согласно отчету по возобновляемой энергетике Renewables 2017 Global Status Report в 2016 году она показала самый большой прирост за все время своего развития, который составил 161 ГВт установленной мощности. В сравнении с 2015 это 9% роста. Всего на долю возобновляемой энергии сегодня приходится 24,5%. Хотя большая часть производится ГЭС, но это уже большой рывок. Кроме того, активно развиваются и направления с использованием других источников энергии, включая людей и автомобили.

Эффективные альтернативные источники энергии, их особенности и перспективы

Вопрос добычи электроэнергии с годами не теряет своей актуальности. Ученым казалось, что с появлением атомных электростанций человечество получит безграничное количество энергии и больше никогда не будет задаваться этим вопросом. Но все оказалось несколько иначе — запасы необходимого для АЭС урана U²³⁵ не бесконечны, и уже сейчас во многих странах, даже в США, чувствуется его недостаток. Есть методы получения другого необходимого топлива, например, плутония P²³⁹, искусственными методами, но этого далеко не достаточно. Доходит до того, что приходится использовать созданные ранее ядерные боеприпасы для извлечения из них вложенного ядерного заряда с целью использования на станциях.

Чтобы решить энергетический вопрос окончательно, многие разработчики обратили внимание на альтернативные источники электроэнергии.

К ним традиционно относят следующие:

• солнечные батареи;
• ветрогенераторы;
• тепло земли;
• биогазовый генератор;
• сила приливов и отливов, некоторые другие.

Рассмотрим использование этих альтернативных источников электричества более подробно.

Лучи Солнца

Посредством солнечных лучей на Землю переносится приблизительно 1000 кВт мощности ежегодно, что равно той энергии, которая выделяется при сгорании 100 л дизельного топлива. Это довольно большое количество, и его освоение занимает умы очень многих современных исследователей. Лучшим вариантом на сегодня для использования солнечного излучения являются солнечные батареи, часто объединенные по несколько десятков в большие блоки, так называемые панели. Принцип работы таких изделий простой — фотоны из лучей солнца, проходя через батареи, создают на полупроводниковом материале разность потенциалов, что и вызывает движение тока в электрической цепи.

Типичная батарея такого плана, имеющая площадь поверхности в 60–80 см², при хорошей солнечной погоде может давать ток около 1 А, чего достаточно для зарядки мобильного телефона, прослушивания радио и других несложных задач. Если соорудить большую панель из 40–50 таких элементов, то можно получить, соответственно, источник энергии на 40–50 А тока и 20–25 В напряжения. Такой мощности будет достаточно уже и для более серьезных задач: освещения помещения, зарядки автомобильного аккумулятора. Чтобы покрыть нужды частного дома в электричестве, всю поверхность его крыши покрывают такими солнечными панелями.

Солнечная альтернативная электроэнергетика — неплохой вариант добычи электричества, но способ имеет несколько недостатков, главными среди которых можно назвать высокую стоимость организации своей электростанции, а также полную зависимость от погодных условий: в случае пасмурной погоды вырабатываемой мощности будет очень мало.

Ветрогенераторы

Ветряки широко применяются во многих развитых странах мира: Голландии, Дании, Японии, США и других. Особенно эффективно их использование в гористой местности или на морских побережьях, где постоянно бушуют сильные ветры. Мощности современной электростанции из ветряных генераторов достаточно, чтобы покрывать нужды крупных сельскохозяйственных объектов, удаленных от цивилизации, или инфраструктуры небольших городов.

Конструкция ветряка выглядит следующим образом: в нем присутствуют лопасти определенной формы, которые жестко связаны с ротором установленного внутри электрогенератора. При движении лопастей ротор вращается, и генератор вырабатывает электричество. Чем крупнее лопасти, чем большее они создают вращение, чем больший и чем чаще возникает ветер в данной местности, тем больше электрогенератор будет вырабатывать электрической энергии. Подсчитано, что минимальная скорость ветра, при которой может работать ветрогенератор, равна около 2 м/с. Если постоянная скорость ветра будет больше 8–10 м/с, то вырабатываемого электричества будет достаточно, чтобы запитывать электросеть частного дома.

Недостатком этого способа считается то, что входящий в систему аккумулятор довольно быстро выходит из строя (из-за слишком частых циклов зарядки-разрядки), а его стоимость составляет ощутимую часть всей ветряной установки. От ветра могут повреждаться детали конструкции, что потребует регулярного ремонта.

Все чаще можно видеть, как люди оборудуют ветряки для дома. Невзирая на некоторые сложности, они способны работать голами и приносить владельцу немало выгод.

Геотермальные источники

Углубление в недра Земли показало: под пластами поверхности — высокая температура. Это можно видеть по таким явлениям, как, например, гейзеры — фонтаны горячей воды, бьющие из-под земли. Тепло земли также относится к альтернативным источникам энергии — его очень удобно использовать с помощью теплового насоса. Правда, стоит отметить, что работа насоса также требует подвода некоторого количества тока, но, как показывает практика, соотношение затраченной на работу насоса мощности по отношению к полученной от тепла недр земли составляет приблизительно 1:4–1:6, что вполне перекрывает расходы и делает этот метод очень выгодным.

Принцип реализации данного способа также довольно прост — к зоне повышенной температуры в земле проделывается скважина, куда потом устанавливается тепловой насос. Он служит для того, чтобы охлаждать горячую подземную воду, а в результате этого выделяется дополнительная энергия, которая по специальным коммуникациям направляется на потребителя.

Выгоды от использования такого метода добывания электричества очевидны, но есть и существенный минус — для дома площадью в 150 м² придется потратить на необходимые работы и оборудование около 20–30 тысяч долларов.

Биогазовые установки

Немалую популярность в последние годы набрало использование биомассы. Суть его состоит в том, что из различной биомассы (барда, птичьего помета, навоза и других подобных веществ) при брожении выделяется особый газ под названием целлюлозный этанол. Здесь альтернативное электричество можно получить, просто сжигая получаемый таким образом газ.

Чтобы реализовать такую задумку, учеными были разработаны специальные биогазовые установки, которые сейчас продаются по довольно доступным ценам. Наиболее выгодно их использовать различным фермерским хозяйствам, где биологические отходы являются неотъемлемой частью производственного цикла. Единожды потратившись на биогазовую конструкцию, фермер может получить отличный источник близкого к природному газа, который в итоге легко преобразовать как в тепло, так и в электричество.

Приливы и отливы

Еще один интересный альтернативный источник энергии, который широко применяется в морских странах. Благодаря естественным приливам и отливам, вода постоянно движется. Если установить на некоторой глубине водяные турбины, то они, используя это движение масс воды, будут вырабатывать довольно немалую мощность. Примечательно, что даже учитывая низкую скорость воды от приливов и отливов, водяные турбины могут показывать высокую эффективность работы. Это можно увидеть на примере крупнейшей в мире приливной электростанции, находящейся во Франции и способной давать целых 240 мВт мощности.

В качестве заключения стоит сказать, что это не все возможные способы получения тока. Они совершенствуются и разрабатываются постоянно, но наибольшего практического результата удалось добиться именно указанными методами. Они уже сейчас способны составить достойную альтернативу традиционным вариантам получения электричества, а в некоторых случаях полностью их заместить.

‘; blockSettingArray[0][«setting_type»] = 6; blockSettingArray[0][«elementPlace»] = 2; blockSettingArray[1] = []; blockSettingArray[1][«minSymbols»] = 0; blockSettingArray[1][«minHeaders»] = 0; blockSettingArray[1][«text»] = ‘

‘; blockSettingArray[1][«setting_type»] = 6; blockSettingArray[1][«elementPlace»] = 0; blockSettingArray[3] = []; blockSettingArray[3][«minSymbols»] = 1000; blockSettingArray[3][«minHeaders»] = 0; blockSettingArray[3][«text»] = ‘

Есть ли будущее у альтернативных источников энергии для частного дома

Наверное, практически каждый человек на Земле хоть раз вступал в обсуждение альтернативной энергии будущего, задаваясь вопросом, есть ли в этом смысл, и стоит ли оно того. Вести полемику на данную тематику можно бесконечно долго. Сейчас разработки проектов альтернативной энергии будущего набирают все больше оборотов.  Человечество стремится к более комфортной и безопасной жизни. И ее обеспечение требует постоянных изменений, открытий и инноваций. Мы хотим жить в прогрессивном мире, при этом, нанося как можно меньший урон окружающей среде, сохраняя и грамотно используя всевозможные ресурсы.

Альтернативные источники энергии будущего – сказка или реальность?

Альтернативная и свободная энергия будущего — звучит ли это как атрибут фантастических произведений, или же это абсолютно реальная и достижимая цель ближайших лет? Человечество занимается исследованиями и разработками практически все время своего существования. Начиная от изобретения колеса, продолжая электричеством и подходя к использованию энергии атома, люди не перестают искать, создавать и воплощать в жизнь все новые и новые устройства, методы исследования и способы функционирования. Жить комфортно и легко – вот главная цель всех этих нововведений и инноваций.

Одним из таких направлений, способных значительно изменить жизнь человека, является развитие энергетики будущего. Многие источники уже используются достаточно активно, некоторые лишь входят во всеобщий обиход, другие находятся пока только на стадии разработок.

Что мы знаем об альтернативные источники энергии будущего?

• Гелиоэнергетика.

Солнечными батареями сейчас вряд ли кого-то можно поистине удивить. В нынешнее время данный ресурс используется достаточно активно, пусть и не повсеместно. Механизм работы такого оборудования достаточно прост, но его цена все же не позволяет использовать подобный вид автономного обеспечения энергией любому человеку.

Также климатические условия играют огромную роль в продуктивности солнечных батарей. Ведь в широтах, где больший период года холодный и пасмурный, подобное оснащение будет менее действенным, чем в жарких и солнечных краях.

• Ветровые электростанции.

Еще один достаточно популярный источник альтернативной энергии – это ветер. Подобные электростанции часто встречаются в сельских районах и зачастую расположены в районе полей, на равнинах. Выработок электричества осуществляется посредством преобразования механической энергии в электрическую. Это происходят благодаря специальным генераторам. Лопасти ветряков вращаются, получая энергию ветра, после чего она перерабатывается в используемое нами электричество.

К сожалению, стоимость данного оборудования не является общедоступной, а климатические условия также играют решающую роль.

• Энергия геотермальных источников.

Следующий вид энергетических ресурсов не столь широко известен, как два предыдущих. Тем не менее, он также имеет место быть. Пар из горячих источников – это еще один вариант обеспечения альтернативного автономного питания. Принцип работы оснащения для получения такой энергии заключается в том, что турбины приводятся в движение паром, после чего начинают функционировать электрогенераторы.

Этот метод не может быть широко распространенным, так как его работа обеспечивается только при наличии геотермальных источников.

• Энергия приливов и отливов.

В местности, где есть выход к морю или океану успешно используется энергия воды. Во время приливов и отливов механическая сила воды приводит в работу специальные турбины, установленные на станции. После чего она преображается в электроэнергию.

Подобные электростанции не так распространены. Не всегда они могут достаточно хорошо окупаться, и в некоторых случаях характеризуются невысокой эффективностью.

Может ли быть альтернативная энергия эффективной для частного дома?

Если рассматривать вышеперечисленные энергетические ресурсы, то они зачастую используются в промышленных масштабах для выработки большого количества энергии, способной обеспечить работу целого предприятия или небольшой населенный пункт. Но есть ли возможность подобрать альтернативные источники энергии для дома, чтобы удовлетворять потребности, к примеру, одного конкретного участка?

Ответ на этот вопрос – бесспорно да! Если грамотно рассчитать необходимое количество тепловой или электрической энергии, то можно найти способ обеспечения данной потребности посредством автономных источников.

Какие ресурсы могут использоваться в таком случае?

• Источниками электроэнергии могут быть фотомодули или же ветрогенераторы. Выбирая то или иное оборудование очень важно оценить климат в местности, где предполагается установка. Также расчёт необходимого количества оснащение для удовлетворения энергетических потребностей. А также, каким образом будет регулироваться работа самих устройств.
• Что касается обеспечения тепловой энергией здесь стоит обратить внимание на солнечные коллекторы или же котлы, работающие на твердом топливе. В данном случае, выбирая второй вариант, вам следует позаботиться о наличии топлива. Что же касается коллектора, то его продуктивность будет меняться с приходом того или иного времени года. В таком случае выработка тепла будет неоднородной в течение года.

Таким образом, мы видим, что альтернативные источники энергии для частного дома могут быть доступны и эффективны. Тем не менее, для этого нужно грамотно провести все предварительные исследования местности, оценку энергопотребления, анализ продуктивности того или иного ресурса и подбор наиболее подходящего по всем пунктам и параметрам оборудования. При этом, вложенные средства принесут пользу и окупятся только в случае правильного и целесообразного использование оснащения.

Какое будущее у альтернативной энергии, и есть ли оно?

Конечно же, высокая стоимость оборудования и привязанность к климатическим условиям немного замедляет более широкое внедрение возобновляемых энергоресурсов. Тем не менее, прогресс у данной сферы наблюдается, при чем, весьма стремительный даже с учетом определенных неудобств и затруднений на первых этапах.

Отвечая на вопрос, «Есть ли будущее у альтернативных источников энергии?», можно с уверенностью сказать, что оно существует. Важно заметить, что данная сфера включает в себя не только развитие новых ресурсов, но и оптимизацию уже имеющегося потенциала. Выработка энергии процесс во многом не простой и требует больших вложений и усилий. Поэтому помимо внедрения альтернативной энергии для дома или производства, уделяется огромное внимание реконструированию старой системы энерговыработки и снабжения.

Существуют разные мнения касательно развития энергетики в стране. Кто-то видит, что альтернативные ресурсы будут все более и более применимы в будущем, другие же придерживаются мнения, что проверенные и опробованные источники являются более надежными и выгодными. Здравая нотка есть в обеих позициях, так как плюсы и минусы, выгодные и невыгодные стороны встречаются в любой сфере. Поэтому, следует заметить, что наиболее грамотным решением будет совокупное и оптимизированное использование, как инновационных методов, так и проверенных временем и зарекомендовавших себя ресурсов.