Какие виды аиэ вы знаете

К таким источникам относится энергия солнца, ветра, вод, термоядерного синтеза и других источников.

Солнце как источник тепловой энергии это практически неисчерпаемый источник энергии. Его можно использовать прямо (посредством улавливания техническими устройствами) или опосредствованно через продукты фотосинтеза, круговорот воды, движение воздушных масс и другие процессы, которые обусловливаются солнечными явлениями. Использование солнечного тепла — наиболее простой и дешевый путь решения отдельных энергетических проблем.

Преобразование солнечной энергии в электрическую возможно посредством использования фотоэлементов, в которых солнечная энергия индуцируется в электрический ток безо всяких дополнительных устройств. КПД таких устройств невелик, но в тех случаях, когда требуется получение небольшого количества энергии, использование фотоэлементов уже в настоящее время экономически целесообразно. В качестве примеров такого использования называет калькуляторы, телефоны, телевизоры, кондиционеры, маяки, буи, небольшие оросительные системы и т. п.

21. Энергия и ее виды

Использование солнечной энергии через фотосинтез и биомассу. Самый простой путь использования энергии фотосинтеза — прямое сжигание биомассы. Более оправданной, однако, является переработка биомассы в другие виды топлива, например в биогаз или этиловый спирт.

Первый является результатом анаэробного (без доступа кислорода), а второй – аэробного (в кислородной среде) брожения. Большие энергетические ресурсы сконцентрированы также в канализационном иле, мусоре и других органических отходах. Спирт, получаемый из биоресурсов, все более широко используют в двигателях внутреннего сгорания.

Для получения спирта используется разное органическое сырье. Ограничивающими факторами для использования спирта в качестве энергоносителя являются недостаток земель для получения органической массы и загрязнение среды при производстве спирта (сжигание ископаемого топлива), а также значительная дороговизна (он примерно в 2 раза дороже бензина). Основное преимущество этого ресурса — его постоянная и быстрая возобновляемость, а при грамотном использовании и неистощимость.

Ветер, как и движущаяся вода, являются наиболее древними источниками энергии. В течение нескольких столетий эти источники использовались как механические на мельницах, пилорамах, в системах подачи воды к местам потребления и т. п. Кроме неисчерпаемости ресурса и высокой экологичности производства, к достоинствам ветротурбин относится невысокая стоимость получаемой на них энергии. Она здесь в 2-3 раза ниже, чем на ТЭС и АЭС.

Гидроресурсы продолжают оставаться важным потенциальным источником энергии при условии использования более экологичных, чем современные, методов ее получения. В настоящее время имеются турбины, позволяющие получать энергию, используя естественное течение рек, без строительства, плотин. Такие турбины легко монтируются на реках и при необходимости перемещаются в другие места. Хотя стоимость получаемой на таких установках энергии заметно выше, чем на крупных ГЭС, ТЭС или АЭС, но высокая экологичность делает целесообразным ее получение.

Большими энергетическими ресурсами обладают водные массы морей и океанов. К ним относится энергия приливов и отливов, морских течений, а также градиентов температур на различных глубинах. Трудности связаны с громоздкостью сооружений и их дороговизной.

Несравнимо более реальны возможности использования геотермальных ресурсов. В данном случае источником тепла являются разогретые воды, содержащиеся в недрах земли. В отдельных районах такие воды изливаются на поверхность в виде гейзеров (например, на Камчатке). Геотермальная энергия может использоваться как в виде тепловой, так и для получения электричества.

Термоядерная энергия. Современная атомная энергетика базируется на расщеплении ядер атомов на два более легких с выделением энергии пропорционально потере массы. Источником энергии и продуктами распада при этом являются радиоактивные элементы. С ними связаны основные экологические проблемы ядерной энергетики.

Еще большее количество энергии выделяется в процессе ядерного синтеза, при котором два ядра сливаются в одно более тяжелое, но также с потерей массы и выделением энергии. Исходными элементами для синтеза является водород, конечным — гелий.

2. Проблемы народонаселения и природопользования.

Цель: рассмотреть и изучить проблемы народонаселения и природопользования.

а) изучить проблему народонаселения;

б) изучить проблему природопользования.

Проблемы народонаселения, то есть населения Земли, увеличиваются с каждым годом. Поэтому специалистами всего мира — экологами, социологами, психологами, антропологами — проводится большое количество исследований, касающихся проблем народонаселения планеты.

К подобного рода проблемам можно отнести рост численности населения, рост в геометрической прогрессии. Население Земли будет увеличиваться при условии превышения темпов смертности темпами рождаемости. В настоящее время все именно так и происходит.

Ежегодный прирост населения, колеблющийся от 1 до 3%, может показаться небольшим, но такие экспоненциальные показатели означают огромное увеличение численности за столетний период. Влияние экспоненциального роста населения на его численность намного значительнее в тех странах, где проживает больше людей. Например, Китай и Индия, население которых составляет 37% от численности всего населения планеты, в абсолютных цифрах обгоняют большинство стран.

Еще одна проблема — это то, что в основном рост населения идет за счет развивающихся стран, что создает нагрузки на природные и финансовые ресурсы, затрудняя подъем уровня жизни. Но в целом рост численности населения и в развивающихся, и в экономически развитых странах приводит к деградации и истощению ресурсов.

Тревогу вызывает и возрастная структура населения, которая показывает процент населения или число жителей обоих полов, находящихся в каждом определенном возрасте. Различают три возрастные категории: допродуктивная (0 — 14 лет), продуктивная (15 — 44 года) и постпродуктивная (старше 45 лет).

Экономически развитые государства, достигшие нулевого уровня прироста населения, имеют почти равное число жителей в каждой возрастной категории. Число рождающихся постоянно увеличивается, даже если женщина имеет всего одного ребенка. Это происходит потому, что количество женщин, способных иметь детей, становится все большим по мере достижения девушками репродуктивного возраста. Население государства с большим числом людей в возрасте до 15 лет продолжает увеличиваться в течение примерно 60 — 70 лет.

На основании этих данных можно заключить, что решение проблемы бурного роста народонаселения на Земле кроется в контроле над рождаемостью, и даже если программы, целью которых будет снизить коэффициент рождаемости, будут разработаны, успешно внедрены и будут успешно выполнять свои функции, то и в этом случае у населения Земли буду большие проблемы со старым населением. В этом случае будет происходить сильное старение населения (в процентном отношении старое население Земли будет составлять все больше и больше от общего числа жителей планеты) за счет того, что нового молодого населения рождается мало (при соблюдении политики влияния на численность населения), тогда как остальная часть жителей будет подходить к постпродуктивному периоду своей жизни.

Это явление повлечет за собой появление новых проблем. Тяжелое экономическое бремя ляжет на молодое население планеты, которое будет вынуждено прокармливать большое количество людей пожилого возраста, что будет очень сложно, ведь работать пенсионеры не будут.

Пенсионеры, которых будет очень много, смогут использовать политическое давление на работающих членов общества и вынудить их больше зарабатывать и платить более высокие налоги на пенсионное обеспечение. Хотя в то же время снизится конкуренция на рабочем рынке. Дефицит рабочих рук повысит уровень заработной платы.

Хотя люди без образования будут испытывать экономические трудности. Понимание этого факта, в свою очередь, заставит молодых людей всерьез подумать об образовании, и таким образом возрастет количество образованного населения, что всегда хорошо для любого государства. Вместе с этим сократится и рождаемость, потому что среди факторов, влияющих на коэффициент рождаемости, находится и уровень образованности (и чем выше этот уровень, тем ниже коэффициент рождаемости).

В настоящее время реальным путем решения проблемы перенаселения планеты видится регулирование численности населения. Правительства большинства развивающихся стран стремятся снизить рождаемость с помощью сочетания экономического развития и планирования семьи. По мере индустриализации страны наблюдается переход от быстрого роста населения к более медленному нулевому приросту или даже к сокращению численности населения.

Еще одна заметная проблема в ряду проблем, связанных с народонаселением, — это урбанизация и рост городов. Во всех станах мира рост городского населения продолжается. Растут также и темпы роста городов. Городские системы — неустойчивы. Они зависят от внешних экосистем, поставляющих им воду, продовольствие, энергию и другие ресурсы и поглощающих некоторые накопившиеся городские отходы.

Широкое использование автомобилей является причиной большого количества людей, требует выделения значительных площадей под дороги и автостоянки, приводит к загрязнению и энергетически неэффективному использованию земли.

В большинстве городов используется планирование землепользования с целью найти оптимальный вариант использования каждого клочка земли. Задачей современного человечества применительно к экологии городов является экологическое планирование землепользование для превращения городов в более устойчивые, приемлемые и приятные для жизни места.

Так выглядят основные проблемы народонаселения на настоящем этапе развития нашей цивилизации на Земле. Они требуют решения, и как можно более скорого, иначе наша жизнь может стать намного хуже. Но, наиболее вероятно, что при решении этих проблем, перед человечеством появятся новые. Лучше думать о том, как решить существующие проблемы, чем высчитывать, что же случится, если все пустить на самотек.

Природопользование – непосредственное или косвенное воздейст­вие человека на окружающую среду в процессе всей его деятель­ности. Рациональное природопользование – планомерное, научно обоснованное преобразование окружающей среды по мере со­вершенствования материального производства на основе ком­плексного использования невозобновимых ресурсов в цикле: производство – потребление – вторичные ресурсы при условии сохранения и воспроизводства возобновимых природных ре­сурсов.

Изучение процессов, протекающих в биосфере, и влияния на них хозяйственной деятельности человека показывает, что создание экологически безотходных и малоотходных произ­водств может уже предотвратить оскудение природных ресурсов и деградацию природной среды. Хозяйственная деятельность лю­дей должна строиться по принципу природных экосистем, которые экономно расходуют вещество и энергию и в которых отхо­ды одних организмов служат средой обитания для других, т. е. осуществляется замкнутый кругооборот.

Исходя из сказанного, можно сформулировать об­щее определение рационального природопользования – это систе­ма взаимодействия общества и природы, построенная на основе на­учных законов и в наибольшей степени отвечающая зада­чам как развития производства, так и сохранения биосферы. Главный принцип рационального природопользования – “используй, охраняя, и охраняй, используя”.

3. Сокращение биоразнообразия.

Цель: изучить проблему сокращения биоразнообразия.

Под биоразнообразием понимают все виды растений, животных, микроорганизмов, а также сами экосистемы и экологические процессы, частью которых они являются. Оно является основой жизни на Земле: чем большее число растительных и живых организмов образуют экосистему, тем более она устойчива.

Биологические ресурсы являются основным источником сырья для промышленности (люди используют в пищу около 7000 видов растений, но 90 % мирового продовольствия создается всего двадцатью, а три вида из них (пшеница, кукуруза и рис) покрывают более половины всех потребностей). В последнее время человечество осознало полезность диких видов животных и растений. Они не только содействуют развитию сельского хозяйства, медицины и промышленности, но и полезны для окружающей среды, являясь неотъемлемой частью природных экосистем. Даже виды организмов, которые не входят в пищевую цепь человека, могут быть ему полезны, хотя и приносят пользу косвенным путем.

Понятие биоразнообразия все чаще ставится во главу угла при оценке состояния и экологического благополучия экосистем. Эволюционные процессы, происходившие в различные геологические периоды, привели к существенному изменению видового состава обитателей Земли. В ближайшие 20–30 лет под серьезной угро­зой исчезновения будет находиться примерно 25% всего биоразно­образия Земли. Опасность, грозящая биоразнообразию, постоянно ­растет.

Называют четыре основные причины исчезновения видов:

• утрата среды обитания, фрагментация и модификация;

• чрезмерная эксплуатация ресурсов;

• загрязнение окружающей среды;

• вытеснение естественных видов интродуцированными экзоти­ческими видами.

Во всех случаях эти причины имеют антропогенный характер. Подсчитано, что сокращение 70% тропических лесов ведет не только к исчезновению тех видов, которые обитали на уничтоженных участках леса, но и к сокращению до 30% численности видов, обитав­ших на соседних участках.

Многие морские виды уничтожаются ввиду коммерческой эксплуата­ции моря. Крупные наземные животные, в частности африканский слон, также находятся под угрозой исчезновения вследствие чрезмерной антропогенной нагрузки на зоны их естественного обитания.

Большую опасность для окружающей среды представляет ее заг­рязнение, особенно токсичными химическими веществами и ксенобиотиками, в частности пестицидами.

Изменения климата в результате выброса в атмосферу парниковых газов, по прогнозам специалистов, могут привести к нарушению видо­вого состава многих экосистем на Земле, так как количество одних видов уменьшится, а других возрастет.

Утрата видового разнообразия как жизненного ресурса может при­вести к серьезным глобальным последствиям для человека и даже его существования на Земле.

Разрабатываются меры, направленные на сохранение биоразнообразия:

• защита особой среды обитания – создание охраняемых природ­ных территорий;

• защита отдельных видов или групп организмов от чрезмерной эксплуатации;

• сохранение видов в виде генофонда в ботанических садах или в банках генов.

Конвенция по биоразнообразию, принятая 153 государствами на Конференции ООН по охране окружающей среды и устойчивому раз­витию в Рио (1992 г.), отражает остроту ситуации и представляет собой результат длительных усилий по согласованию противоречивых интере­сов различных государств.

Вопросы для самопроверки:

1. Энергетическая проблема.

2. Рост населения, научно-технический прогресс и природа в совремкнную эпоху.

3. Охрана биосферы как одна из важнейших современных задач человечества.

4. Виды и особенности антропогенных воздействий на природу.

Список используемой литературы

1. Глобальная экологическая перспектива (ГЕО – 3). Издание ЮНЕП ООН, — Москва, 2002.

2. Зайцев В.А. Промышленная экология: Учебное пособие. – М.: Дели, 1999.

3. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий (ОНД-86). – Л.: Гидрометеоиздат, 1987.

Тема: «Рациональное природопользование»

1. Экологические принципы рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей среды.

2. Мониторинг окружающей среды.

1. Экологические принципы рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей среды.

Цель: рассмотреть и изучить экологические принципы рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей среды.

а) изучить экологические принципы рационального использования природных ресурсов;

б) изучить экологические принципы охраны окружающей среды.

Рациональное использование природных ресурсов и охрана окружающей среды — одна из важнейших проблем современного общества в эпоху развития научно-технического прогресса, сопровождающегося активным воздействием на природу.

Природные условия — совокупность объектов, явлений и факторов природной среды, имеющих существенное значение для материально-производственной деятельности человека, но непосредственно в нее не вовлекаемые (например, климат).

Природные ресурсы — природные объекты и явления, которые используются или могут быть использованы в будущем для удовлетворения материальных и других потребностей общества и общественного производства, способствующие воспроизводству трудовых ресурсов, поддержанию условий существования человечества и повышения жизненного уровня.

Рациональное природопользование предполагает разумное освоение природных ресурсов, предотвращение возможных вредных последствий человеческой деятельности, поддержание и повышение продуктивности и привлекательности природных комплексов и отдельных природных объектов.

Природные ресурсы делятся на практически неисчерпаемые (энергия солнца, приливов и отливов, внутриземное тепло, атмосферный воздух, вода); возобновляемые ( почвенные, растительные, ресурсы животного мира) и невозобновляемые (полезные ископаемые, пространство обитания, энергия рек).

Возобновляемые природные ресурсы — природные ресурсы, способные к самовосстановлению в процессе круговорота веществ за сроки, соизмеримые с темпами хозяйственной деятельности человека. Рациональное использование возобновляемых природных ресурсов должно базироваться на принципах сбалансированного расходования и возобновления их, а также предусматривать их расширенное воспроизводство.

Невозобновимые природные ресурсы — часть исчерпаемых природных ресурсов, которые не обладают способностью к самовосстановлению за сроки, соизмеримые с темпами хозяйственной деятельности человека. Рациональное использование невозобновляемых природных ресурсов должно базироваться на комплексной и экономной их добыче и расходовании, утилизации отходов и т.д.

С точки зрения вовлечения в хозяйственную деятельность человека, природные ресурсы подразделяют на реальные и потенциальные. Первый вид ресурсов активно эксплуатируется, второй — может быть вовлечен в хозяйственный оборот.

По принадлежности к определенным компонентам природной среды выделяют отдельные виды природных ресурсов:

— ресурсы животного мира;

— минеральные и др.

По ведущим признакам и характеру использования выделяют промышленные, сельскохозяйственные, энергетические, топливные. В непроизводственных сферах используются рекреационные, заповедные, ландшафтно-курортные, лечебные и др.

В настоящее время все более обостряется проблема истощения природных ресурсов. Истощение природно-ресурсного потенциала выражается в уменьшении запасов природных ресурсов до уровня, не отвечающего потребностям человечества, его техническим возможностям и нормам безопасности для природных систем.

Истощение природных ресурсов делает дальнейшую их разработку экономически и экологически нецелесообразной.

При расточительном, хищническом использовании некоторые виды возобновимых ресурсов могут исчезать, теряя способность к самовозобновлению. Например, пахотный горизонт почвы мощностью около 18 см при благоприятных условиях восстанавливается 7000 лет.

Интенсификация индустриального вмешательства в процессы природы, потребительское, утилитарное, хищнически истребительное отношение к природе, ее ресурсам и богатствам разрушает единство между человеческим обществом и природой.

Рост производства не может осуществляться за счет истощения природных ресурсов и загрязнения окружающей среды, так как от их состояния зависит не только развитие производства, но и существование жизни на Земле.

Рациональное природопользование предполагает разумное освоение природных ресурсов, предотвращение возможных вредных последствий человеческой деятельности, поддержание и повышение продуктивности и привлекательности природных комплексов и отдельных природных объектов.

Рациональное природопользование предполагает выбор оптимального варианта достижения экологического, экономического и социального эффекта при использовании природных ресурсов.

Комплексное использование природных ресурсов предполагает использование безотходных и малоотходных технологий, повторное использование вторичных ресурсов. С точки зрения воспроизводственного аспекта, комплексное использование природных ресурсов включает широкий круг проблем.

Охрана окружающей среды, или прикладная экология — комплекс мер, предназначенных для ограничения отрицательного влияния человеческой деятельности на природу. В западных странах часто используется также понятие энвайронментология, которое в отечественной литературе выражается термином «наука об охране окружающей среды».

Такими мерами могут являться:

• ограничение выбросов в атмосферу и гидросферу с целью улучшения общей экологической обстановки.
• создание заповедников, заказников и национальных парков с целью сохранения природных комплексов.
• ограничение лова рыбы, охоты с целью сохранения определённых видов.
• ограничение несанкционированного выброса мусора. Использование методов экологической логистики для тотальной очистки от несанкционированного мусора территории региона.

1. Проблема рационального природопользования.
2. Бытовые отходы и проблема их уничтожения и реутилизации.
3. Мониторинг окружающей среды.

• освобождение огромных площадей, занятых под свалками, рекультивация этих земель и возвращение их в разряд пахотных;
• утилизация многих отходов помогла бы решить ряд важных сырьевых проблем, например, использование металлолома, а не руды в качестве металлургического сырья;
• уменьшение загрязнения биосферы сбросами и выбросами отходов и, как результат, улучшение качества ОС и оздоровление населения России .

• создание единого координирующего центра по формированию технической политики в области удаления отходов и банка данных по отходам, такой центр в идеале смог бы помочь утилизации подавляющей массы отходов;
• идентификация видов отходов, имеющих сырьевое значение: многие отходы могут стать ценным сырьем. Например, в большинстве рудных отвалов могут содержаться редкие металлы, которые «не заметили» при добыче железа и цветных металлов;
• обнаружение отходов, вызывающих наибольшее загрязнение ОС, наиболее оптимальная их утилизация или размещение. В данном случае речь идет, прежде всего, о токсичных и радиоактивных отходах;
• обеспечение материально-технической базы научных и производственных подразделений, деятельность которых связана с удалением отходов;
• обеспечение финансирования из федерального и региональных бюджетов проектов и научных исследований, связанных не только с проблемой переработки отходов, но и с задачами предотвращения образования отходов;
• разработка системы налоговых и других финансовых льгот предприятиям и организациям, осуществляющим научные исследования в области удаления отходов.

1. Особо охраняемые природные территории.

1. Охрана животного и растительного мира.

• как найти и наиболее полно использовать имеющиеся природные ресурсы;
• как предотвратить или ликвидировать загрязнение окружающей среды.

• Обеспечение рационального использования и расширение воспроизводства природных ресурсов;
• Исследование отношений собственности на средства и условия производства с позиции социально-экономической эффективности;
• Соизмерение затрат и ресурсов в сфере природопользования;
• Практическая реализация принципа возмездного природопользования на основе платы за использование всех видов природных ресурсов и за загрязнение окружающей природной среды.
• Обеспечение экологической защиты природы и экологической безопасности производства в условиях перехода к рынку;
• Совершенствование хозяйственного механизма рационального природопользования;
• Изучение экономической эффективности комплексного использования производственных отходов и вторичных ресурсов;
• Поиск экономических путей снижения меры потребления природных ресурсов в сфере непроизводственного природопользования;
• Налаживание экономического механизма перехода отраслей материального производства к малоотходным и безотходным технологиям.

Источник: studfile.net

Альтернативные источники энергии и что можно использовать для частного дома

Для того чтобы жить в собственном доме комфортно, нам требуются два вида энергии: электрическая и тепловая. Получить обе разновидности из окружающей среды несложно. Из каких источников это можно получить, и какие приборы для этого используются:

• солнечные батареи и коллекторы;
• ветрогенераторы;
• установки, использующие биогаз;
• тепловые насосы.

Всеми этими устройствами и технологиями человечество пользуется давно. К примеру, вспомним ветряные или водяные мельницы. Сегодня наука, которая все время движется вперёд, предлагает большой ассортимент устройств, с помощью которых можно получить тепло и электричество.

Для дома лучше устанавливать два разных источника энергии Источник ast75.ru

Правда, для каждого дома требуется свои приборы, которые будут более эффективны в каждом случае. Специалисты же рекомендуют выбирать не одну разновидность, а сразу несколько. К примеру, солнечные батареи хорошо использовать в тёплое безоблачное время года. Ветрогенераторы прекрасно работают в ветряную погоду. То есть, если установить оба агрегата в доме, то можно гарантировать постоянное наличие электрического тока в независимости от погодных условий.

А теперь давайте рассмотрим по отдельности сами источники энергии и устройства, которые вырабатывают тепло и электрический ток.

Солнечные батареи

Скажем так, что эти приборы с годами становятся все более востребованными и популярными. Сегодня производители производят и реализуют их в двух вариациях:

1. Готовые батареи, которые просто устанавливают на крышах домов, соединяя между собой в единый комплекс.
2. Отдельные фотоэлементы. Такой вариант предлагается для мастеров, которые сами собирают их в панели, подгоняя под требуемый объем получаемой энергии.

Солнечные батареи на крыше дома Источник yandex.net
Фотоэлементы, используемые в солнечных батареях, это также две разновидности:

1. Монокристаллические. Отметим, что это более эффективные, то есть с большим коэффициентом полезного действия, и долговечные элементы. Соответственно они и дороже. Но их высокая эффективность достигается лишь в том случае, если небо ясное, и элементы получают стабильный солнечный поток.
2. Поликристаллические. У этого типа пониже КПД и эксплуатационный ресурс. Но они могут работать даже в облачную погоду. И это большой плюс.

Фотоэлементы обычно помещают под прозрачный материал и обрамляют металлическим профилем. Всю конструкцию устанавливают на специальной подставке, которую можно поворачивать. Это делается для того, чтобы можно было бы поворачивать солнечные батареи, улавливая прямые солнечные лучи. А их угол наклона зависит от времени года.

Но солнечные панели – это всего лишь часть комплекса. Для сбора электрической энергии требуется аккумуляторы, которые соединяются с панелями через инверторную систему. Первые аккумулируют электричество, вторая превращает солнечный свет в электроэнергию.

Аккумуляторы для солнечных батарей Источник autogear.ru

Внимание! Грамотный выбор аккумуляторов и инверторной системы – максимальная эффективность работы всего комплекса. При этом специалист должен точно провести требуемые расчёты, которые обеспечат получить необходимый объем электрического тока для всего дома.

Сегодня производители предлагают отличающиеся от солнечных батарей устройства, которые работают по такому же принципу.

1. Гибкая плёнка, которую устанавливают на стекла окон с выходом на солнечную сторону. У этого вариант не самый высокий КПД, но за счёт уменьшения размеров материала и сложности монтажа способ достаточно популярен.
2. Betaray – это шар из стекла достаточно внушительного размера. Его задача – сфокусировать солнечные лучи и одним потоком направить на фотоэлемент. По сути, шар выполняет функции линзы. Такая установка вращается относительно своей оси. Вращение программируют, поэтому шар строго движется вслед солнцу. Отсюда и высокая эффективность отбора солнечных лучей. Эта установка неплохо работает даже в ночное время, собирая свет от луны и звёзд. Как показала практика, этой мощности хватает осветить ночные светильники.

Итак, это все о солнечных батареях, переходим к другому виду нетрадиционного источника энергии – солнечным коллекторам.

Система «Betaray» – солнечная батарея Источник nemcd.com

Смотрите также: Каталог компаний, что специализируются на разработке и монтаже инженерных сетей для частного дома

Солнечные коллекторы

Все знакомы с летним душем, в состав которого входит металлическая бочка. В неё заливают воду, и она под действием солнца нагревается. Коллекторы работают точно по такому же принципу. Только у них большая площадь поглощения солнечных лучей.

И эта площадь ничто иное, как трубы, расположенные в виде змеевика. Трубы нагреваются и передают своё тепло воде, которая по ним и движется. При этом движение всегда происходит снизу вверх – таков закон физики. То есть, нагреваясь, вода или воздух всегда стремятся вверх.

В верхней части комплекса устанавливается бак, через который проходит водопроводная вода. Внутри бака располагается ещё один змеевик, соединённый с коллектором, то есть большим змеевиком. Получается так, что вода, движущаяся по трубам большого змеевика и нагревающаяся там, попадает в змеевик, расположенный внутри бака. Она отдаёт свою тепловую энергию воде в баке, остывает и спускается в нижнюю часть коллектора. И все повторяется заново.

Именно так и нагревается вода в баке, которую затем используют в быту. Самое главное, что естественная циркуляция воды даёт возможность не использовать в системе насосы.

Отметим, что изготовленные в условиях промышленного производства солнечные коллекторы – более сложные устройства. Но принцип работы у них тот же. Просто вместо воды в большой змеевик заливают фреон, который эффективно работает даже зимой.

Солнечный коллектор на крыше дома Источник baltgazservice.ru

Ветрогенераторы

Это ещё один часто используемый вид альтернативной энергетики. Чисто конструктивно эти приборы представляют собой обычные ветряки, в состав которых входит генератор. Вращение лопастей ветряка передаётся вращению ротора генератора. Так и образуется электроэнергия, которая собирается в аккумуляторных батареях.

Ветрогенераторы большой мощности Источник golos.io

Стандартного типа приборы – это корпус с лопастями, которые установлены на высокой опоре. Сегодня производители предлагают и другие конструктивные решения.

1. Передвижная установка. Её за короткое время можно разложит и установить, и также быстро можно сложить и перевезти в другое место. установлен ветряк на автомобильной платформе.
2. Летательная установка. По сути, это воздушный змей, на котором установлено несколько турбин. Его просто запускают в небо, где он летает под действием ветра.

Микроволновый двигатель

Как известно, космический корабль получает импульс для взлета за счет выброса и сгорания ракетного топлива. Основы физики попытался перечеркнуть Роджер Шойер. Его двигатель EMDrive (мы о нем писали) не нуждается в горючем, создавая тягу с помощью микроволн, которые отражаются от внутренних стенок герметичного контейнера. Впереди еще долгий путь: силы тяги такого мотора не хватает даже для того, чтобы сбросить со стола монету.

Видео описание

В видео показано, как работает тепловой насос:

Внимание! Теплонасосы хорошо себя зарекомендовали в тех регионах, где зимой температура не опускается ниже -20 °C. То есть там они работают постоянно. Но и в северных районах их устанавливают и эксплуатируют летом. Зимой же рекомендуется использовать другие приборы альтернативных видов энергии.

К примеру, ветряки.

Биогаз

Это ещё один вид альтернативных источников энергии, который сегодня стал использоваться во многих загородных домах. По сути, это газ, который образуется в результате гниения бытовых отходов. Сам процесс гниения – это переработка при помощи анаэробных бактерий. То есть тех, которым для жизнедеятельности не требуется кислород.

Следствие такой переработки несколько веществ. А именно: метан, углекислота, сероводород и другие. Смесь всех этих веществ и называют биогазом. Сразу надо оговориться, что эта разновидность топлива получается из отходов растительного и животного происхождения. Ни в коем случае не из канализационных отходов.

Биогазовые установки для переработки органики Источник uz.all.biz

Торий

Торий — радиоактивный металл, похожий на уран, но способный давать в 90 раз больше энергии при распаде. В природе он встречается в 3-4 раза чаще, чем уран, а всего один грамм вещества по количеству выделяемого тепла эквивалентен 7400 галлонам (33640 литрам) бензина. 8 грамм тория хватит, чтобы автомобиль мог ехать более 100 лет или 1,6 млн км без дозаправки. В общем, компания Laser Power Systems объявила о начале работ над ториевым двигателем. Посмотрим-с!

Видео описание

В видео показан принцип работы биогазовой установки:

Энергия вулканов

Разрушительная мощь вулканов всегда пугала людей. Со временем учёные, исследуя их, поняли, что это огромные запасы энергии, которыми, к сожалению, человечество не пользуется. Научно-технический прогресс преодолел и эту проблемы, поэтому сегодня во многих странах мира стали возводить электростанции около вулканов.

Технология получения электричества здесь достаточно проста.

1. В слои грунта, расположенные около лавы, по трубам закачивается солёная вода.
2. Она там нагревается до критических температур.
3. Затем подаётся на генератор, который и вырабатывает электрический ток.

По сути, это технология гидроэлектростанции, где турбину генератора вращает падающая сверху на неё вода. Только здесь вода солёная и нагретая, поднимающаяся сама из недр земли.

Именно таким способом производят горячую воду, которую подают в дома и здания разного назначения. В Исландии эта технология применяется для организации горячего водоснабжения в системе теплиц. Эта страна уже давно ничего со стороны не завозит в плане овощей, фруктов, зелени и цветов. Правда, здесь горячую воду берут из гейзеров. Хотя последние нагреваются именно от спящих вулканов.

Энергетика Исландии основана на вулканическом тепле Источник yandex.net

Вирус М13

Ученым Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли (Калифорния) удалось модифицировать вирус-бактериофаг М13 так, что он создает электрический заряд при механической деформации материала. Чтобы получить электричество, достаточно нажать на кнопку или провести пальцем по дисплею. Впрочем, пока максимальный заряд, который удалось получить «инфекционным путем», равен возможностям четверти микропальчиковой батарейки.

Положительные и отрицательные стороны

Итак, мы разобрались, что альтернативная энергетика – это будущее человечества, которое не имеет ограничения в ресурсе. При этом сами источники бесплатны и не требуют больших вложений в их разработке в отличие от добычи нефти, газа, угля и прочих.

Но есть у этой технологии получения энергии один отрицательный момент. Это высокая цена самого оборудования и его монтажа. Ведь речь сейчас идёт о приборах, которые можно использовать в быту, то есть в собственном доме. Не каждый владелец недвижимости может вложить кругленькую сумму в альтернативный источник электроэнергии и энергии тепловой.

Проще подключиться к линейным электрическим сетям и оплачивать приходящие счета. Или приводить газ в баллонах. Здесь не требуется сложного и дорогого оборудования. Но время вносит свои коррективы. С каждым годом суммы в этих счетах растут.

И велика вероятность, что придёт то время, когда не всем будет под силу их оплачивать. И вот тут придёт эра использования альтернативных источников энергии.

Плюсы и минусы различных источников энергии Источник infourok.ru

Страны-лидеры в производстве возобновляемой энергии

Основными странами лидерами по производству, вводу мощностей ВИЭ и инвестированию в новые энерготехнологии на протяжении последних трех лет являются Китай, США, Бразилия, Индия, Германия. К слову, Россия в 2021 году занимала в международном рейтинге по данному показателю 59 место.

Рис. 2. Глобальные инвестиции в ВИЭ в мире за 2006 – 2019 гг., млрд. долл.

Источник: данные REN21

Указанные страны занимают лидирующее положение и по объему выработки электроэнергии в мире за последние три года (рис. 3).

Рис. 3. Выработка электроэнергии в мире на основе ВИЭ в 2019 г., млрд кВт. ч.

Источник: данные REN21

Коротко о главном

Любые виды источников энергии, не связанные с углеводородами, можно отнести к альтернативным. Исключаем также гидроэлектростанции и станции, работающие на приливах и отливах морей и океанов.

К ним отнесём ветрогенераторы, солнечные коллекторы и батареи, тепловые насосы.

Оптимально, если в доме установить две разновидности, перечисленные выше. К примеру, солнечную батарею и ветрогенератор.

Все эти технологии работают от бесплатных источников энергии. Но у них есть один большой минус – высокая цена оборудования.

Перспективы развития альтернативной энергетики в Российской Федерации и Мире.

Бурное потребление энергетических ресурсов планеты человеческой цивилизаций началось в девятнадцатом веке. Это связанно с тем, что именно в этот период общество достигло серьезного прогресса в науке и технологиях что привело к началу промышленной революции.

В это время был изобретен паровой двигатель, люди узнали об электричестве, а чуть позже смогли создать моторы, работающие на жидком топливе. Благодаря всем этим технологиям темпы развития цивилизации возросли многократно. Люди получили новые перспективы и возможности. Они стали создавать для себя более комфортные условия жизни и внедрять новые эффективные механизмы, которые требовали огромного потребления угля, нефти и газа. Время показало, что эти энергетические ресурсы планеты быстро расходуются.

Источник: biotop-ural.ru

Что такое альтернативные источники энергии: виды, выгода и перспективы развития

Она может использоваться по прямому назначению, либо для получения электроэнергии. Преобразование энергии происходит на геотермальных станциях – ГеоТЭС.

Источники геотермальной энергии могут быть высоко- и низкопотенциальными. К высокопотенциальным источникам относятся гидротермальные ресурсы (термальная вода). Их применяют для отопления помещений.

Низкопотенциальные источники энергии, в свою очередь, бывают естественными (воздух атмосферы, грунтовая вода, сам грунт) и искусственными (вентиляционный воздух помещения, отработанные воздух, вода или тепло). Данные источники применяют для кондиционирования, теплоснабжения и горячего водоснабжения.

Традиционная энергетика

К традиционной энергетике относят угольные и газовые тепловые электростанции, а также ТЭЦ, работающие на мазуте. С точки зрения экологии наибольшие нарекания вызывает сжигание угля и мазута. В результате этого в атмосферу выбрасывается большое количество углекислого газа, окиси серы и золы.

Увеличение содержания углекислоты в атмосфере, по мнению некоторых учёных, может привести к нежелательному изменению климата планеты. Окись серы вызывает кислотные дожди, зола может сильно загрязнять среду в регионе расположения электростанции. Сжигание газа загрязняет атмосферу во всех отношениях в меньшей степени и пока даёт самую дешёвую традиционную энергию, но разведанные запасы газа в отличие от угля весьма ограничены. При существующем уровне добычи известных запасов хватит на 50-60 лет. Сегодня традиционная энергетика является основным источником энергии для человечества.

Ядерная энергетика, которую иногда относят к традиционной, имеет существенные отличия. Во-первых, перспективы исчерпания запасов топлива, с учётом технологий наработки нового топлива в реакторах, гораздо более отдалённы. Во- вторых, она не загрязняет атмосферу ни углекислым газом, ни окисью серы. В-третьих, топливо ядерной энергетики не является ценным сырьём для других отраслей промышленности.

Основными достоинствами традиционной и ядерной энергетики являются стабильность выработки энергии и относительная свобода размещения (не локальность). Транспортировка ядерного топлива не вызывает существенных издержек, по трубопроводам газ и нефть можно относительно дёшево перемещать на большие расстояния, рентабельность угольных станций от размещения зависит более существенно, но не драматично.

Гидроэнергетика

К возобновляемым источникам энергии относятся широко распространенные гидроэлектростанции. На этих объектах используется потенциальная энергия водных потоков.

Традиционные гидроэлектростанции

Возводят гидроэлектростанции, как правило, на реках. Для создания необходимого давления воды создают мощные плотины и объемные хранилища воды. Как разновидность, используют бесплотинные ГЭС.

Данным объектам (ГЭС) гидроэнергетики присущи следующие особенности.

1. высокий КПД при сравнительно малых экономических затратах на строительство и дальнейшую эксплуатацию станции, отсюда низкая себестоимость электроэнергии;
2. отсутствуют вредные выбросы в атмосферу;
3. водохранилище как фактор, улучшающий микроклимат в районе ГЭС;
4. возможность разведения рыб;
5. предотвращает появление паводков, используется для орошения сельхозугодий, технического применения на заводах;
6. обладают механизмом регулирования потребления энергии.

1. водохранилища затопляют обширные территории, занимают земли, пригодные для сельского хозяйства;
2. перекрытие рек существенно меняет условия для обитания ценных видов проходных рыб, многие из которых исчезают из облюбованных ранее водоемов.

Гидроэлектростанции, как возобновляемые источники энергии, эффективны для поставки электроэнергии в горные участки. Они имеются в Швейцарии, на территории России. В мировом объеме поставляемой энергии доля гидроресурсов составляет около трех процентов. В Канаде, Исландии и Китае основную часть электроэнергии вырабатывают именно гидростанции.

Красноярская гидроэлектростанция

В России строительство гидроэлектростанций всегда считалось выгодным направлением. В наши дни гидростанции вырабатывают 6 процентов электроэнергии страны. Площади крупнейших водохранилищ ГЭС составляют тысячи квадратных километров. В пример можно привести размеры Самарского водохранилища, площадь которого превышает 6400 км2.

Приливные электростанции

Особой разновидностью гидроэнергетики являются приливные электростанции, работающие на основе использования энергии приливов и отливов. Они возводятся на побережьях, где под воздействием гравитационных сил Солнца и Луны ежедневно меняется уровень воды морских и речных водоемов. Залив или устье реки перегораживают дамбой. Встроенный в неё гидроагрегат с огромными лопастями и преобразует силу прибоя в электроэнергию.

Так устроена приливная гидроэлектростанция

Такая форма получения энергии из неисчерпаемого источника очень экологична, имеет малую себестоимость. Однако само строительство требует больших вложений. Кроме того, перепады в мощности не позволяют поставлять электроэнергию в постоянном режиме. Тем не менее, станции ПЭС ценят за высокую эффективность и малое влияние на экологию. Их строительство продолжается во многих странах.

Волновые электростанции

Энергия волн представляет собой огромный потенциал. Удельную мощность морских и океанских волновых колебаний оценивают гораздо выше солнечной и ветровой. Специалисты подсчитали, что мощность волн мирового океана равна примерно 30 процентам всей потребляемой электроэнергии на Земле.

Волновая гидроэлектростанция Oyster в Шотландской прибрежной зоне мощностью 600 кВт

Работа волновых электростанций построена на превращении потенциальной энергии волн в электрическую. Выбор места строительства подобных объектов получения электричества обусловлен особенностями региона, наличием крупных водоемов и сильных ветров.

Гидроэнергетика будущего

Гидроэнергетика не стоит на месте. Постоянно придумываются новые специфические виды использования силы мирового океана. К примеру, в данный момент разрабатываются технологии использования в энергетике морских течений и разницы температур на различных глубинах.

Океанские и морские течения (Куросио, Гольфстрима и т.п.) также обладают определенной энергетической силой, потенциал которой на практике пока не оценен. Но ученые и проектировщики считают возведение гидростанций, использующих энергию водных течений, перспективном направлением в морской энергетике. Согласно технологии, применяют специальные преобразователи в виде объемных и водяных насосов.

Роторная система Seagen, расположенная у побережья Ирландии, преобразует энергию течений в электроэнергию

Электроэнергию можно получать, используя разницу температур поверхности и глубинных слоев моря или океана. Разность на глубине 400 м и верхнего слоя воды составляет 12 градусов. В данный момент уже существуют экспериментальные системы преобразования разницы температур в электричество, основанные на пьезоэффекте.

Использование для частного дома

Использование альтернативных источников для отопления загородного дома или дачи, а также для его электроснабжения, может быть осуществлено достаточно успешно. В этом случае все зависит от региона проживания пользователя и места расположения объекта потребления энергии.

Способность вырабатывать электрический ток солнечными станциями и ветровыми установками зависит от активности солнца и скорости ветра в месте их размещения, а также прочих погодных явлений, характеризующих этот регион.

Устройство микро ГЭС возможно только при наличии вблизи объекта потребления реки или иного водоема, а геотермальной станции – при присутствии близко расположенных к поверхности земли геотермальных вод.

Биотопливо в виде дров и продуктов отходов деревопереработки, возможно в регионах страны богатых лесами, с развитой промышленностью данного направления.

Получение биогаза и жидкого топлива — доступно там, где большие территории отведены под выращивание сельскохозяйственных культур, что позволяет иметь большой запас биомассы, используемой для производства этих видов топлива.

Энергия солнца

Всевозможные гелиоустановки используют солнечное излучение как альтернативный источник энергии. Излучение Солнца можно использовать как для нужд теплоснабжения, так и для получения электричества.

Существуют разные способы преобразования солнечного излучения в тепловую и электроэнергию и, соответственно, различные типы солнечных электростанций. Наиболее распространены станции, использующие фотоэлектрические преобразователи (фотоэлементы), объединенные в солнечные батареи.

Солнечные электростанции активно используются более чем в 80 странах мира. Большинство крупнейших фотоэлектрических установок мира находятся в США.

К преимуществам солнечной энергии можно отнести возобновляемость данного источника энергии, бесшумность, отсутствие вредных выбросов в атмосферу при переработке солнечного излучения в другие виды энергии.

Недостатками в использовании солнечной энергии являются дороговизна оборудования, зависимость интенсивности солнечного излучения от суточного и сезонного ритма, а также, необходимость больших площадей для строительства солнечных электростанций. Также серьёзной экологической проблемой является использование при изготовлении фотоэлектрических элементов для гелиосистем ядовитых и токсичных веществ, что создаёт проблему их утилизации.

Солнечная энергетика

Рост мощности солнечной энергетики в мире

Существуют две основные разновидности солнечных электростанций. На станциях первого типа (гелиоконцентраторы) вода нагревается светом, который концентрируется с помощью системы управляемых зеркал. Эти станции достаточно сложны в конструкции. Станции второго типа представляют батарею фотоэлементов.

Стоимость фотоэлементов достаточно высока, а КПД не превышает 20 %. Однако такая станция не только проста в конструкции, но в чистой атмосфере, например в горах, практически не требует обслуживания. Сегодня стоимость энергии фотоэлектрических станций существенно ниже, чем гелиоконцентраторов, и продолжает снижаться. Поэтому фотоэлектрические станции занимают доминирующее положение по количеству произведённой энергии и на рынке. Они широко используются и для промышленного производства, и в домохозяйствах.

Недостатками солнечной энергетики по сравнению с ветроэнергетикой являются:

• Жёсткая зависимость вырабатываемой мощности от времени суток..
• Жесткая сезонность в не тропической зоне.
• Нерентабельность в высоких широтах.
• Значительная площадь электростанции.
• Необходимость периодической очистки фотоэлементов.

В связи с этими недостатками, существенными для развития отрасли в отдельно взятой европейской стране, установленные мощности солнечной энергетики сегодня уступают установленным мощностям ветроэнергетики. Стабильность выработки солнечной энергии в качестве основной во все сезоны теоретически могут обеспечить Саудовская Аравия или Египет, но не европейские страны. И даже африканским странам придётся решать проблему ночного энергоснабжения с помощью энергонакопителей.

Тем не менее, солнечная энергетика сегодня также развивается по экспоненте, а её потенциал глобально практически неисчерпаем уже на уровне современных технологий.

Гипотетические возможности

Теоретически покрытие относительно совсем небольшой площади пустынь северной и южной Африки, Америки, Австралии и Азии современными фотоэлементами и объединение этих электростанций в мировую сеть может в избытке обеспечить человечество чистой и, в силу глобальности, стабильной энергией. Для реализации проекта необходимо решение всего двух проблем, одной технической и одной политической. Во-первых, надо обеспечить доставку этой энергии ко всем местам её потребления. Во-вторых, необходимо одно мировое правительство для всего человечества.

Основные виды

Виды альтернативных источников добычи энергии не ограничиваются солнечным светом и ветром.

Всегда перед потребителем стоит выбор, основанный на вопросе, что лучше? И в этом плане подразумевается, во-первых, затраты на приобретение нового вида источника электричества, во-вторых, как долго этот прибор будет работать. То есть, будет ли это выгодно, окупится ли вся затея, а если окупится, то через какой промежуток времени? Скажем так, экономию денежных средств еще никто не отменял.

Как видите, вопросов и проблем и здесь хватает, потому что электричество своими руками – дело не только серьезное, но и достаточно затратное.

Ядерная энергетика

Атомная электростанция Ясловское Богунице в Словении

Для выработки электричества этим способом используют ядерную энергию (обычно вызывают цепную реакцию урана-235 или плутония-239). Работа атомных электростанций характеризуется экологичностью (при условии безаварийной работы) и дешевой выработкой энергии. Мощность при этом можно наращивать долго.

Многие страны с большой плотностью населения сворачивают работу АЭС в связи с долгосрочным заражением и отравлением территорий в случае аварий. Италия полностью отказалась от ядерной энергетики, а Бельгия, Германия и Испания начали длительную политику по постепенному отказу от АЭС.

Другими проблемами этого вида добычи являются стоимость утилизации отработанного материала и тепловое загрязнение, при котором выброс тепла сказывается на ускорении глобального потепления.

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.

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.

Приливная и волновая энергетика

Не стоит сбрасывать со счетов приливы и отливы моря. Здесь огромный склад энергии, которую уже давно жители приморских регионов используют себе во благо. Начнем с того, что вода плотнее воздуха почти в 900 раз, поэтому небольшое ее движение заставляет крутиться турбины. Конечно, такое сооружение не под силу хозяину частного дома, поэтому на нем не стоит останавливаться

Но для информации примите это во внимание. Тем более мы рассматриваем альтернативные виды энергии. 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

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.

Прочие варианты

Существуют и другие виды альтернативной энергетики:

• Мускульная энергетика;
• Криоэнергетика;
• Гравитационная энергетика;
• Вулканическая энергетика.

Но у этих способов тоже есть свои недостатки: так, последний АИЭ локален.

Основные виды альтернативной энергетики

Таблица 1. Основные виды ВИЭ и их характеристика

Оценочная мощность, ТВт

Степень использования в хозяйственном Комплексе, ТВт

Проблемы в использовании

Степень воздействия на окружающую среду при использовании

Солнечная энергия (поток прямой, рассеянной радиации)

Не равномерность в пространстве и времени

Воздействие на окружающую среду варьируется от минимальных до допустимых

Энергия солнечного и космического ветра

Малая величина у поверхности земли

Энергия приливов и отливов морей и океанов

Узкая пространственная локализация

Приводит к существенному преобразованию ландшафта прибрежных территорий

Потенциальная и кинетическая энергия воды

Высокие капитальные затраты на технологическом этапе

Приводит к существенному преобразованию ландшафта обширных территорий

Потенциальная и кинетическая энергия ветра

Не равномерность в пространстве и времени

Воздействие на окружающую среду варьируется от минимальных до допустимых

Геотермальные источники энергии

Узкая пространственная локализация

Воздействие на окружающую среду варьируется от минимальных до допустимых

Энергия земного магнетизма

Технологическая сложность преобразования в тепловую энергию

Энергия ядерного синтеза и атомного распада

Крайне высокая опасность в случае аварий

Является потенциально высоко опасной в случае катастрофических ситуаций

Возобновляемая энергетика обеспечивает более четверти (26%) мирового производства электроэнергии. С 2000 года, за исключением гидроэнергетики, выработка электроэнер­гии на основе ВИЭ выросла более чем в 10 раз, и на первом месте стоят ветровая и солнечная энергия.

Рис. 1. Доля ВИЭ в общем производстве электроэнергии в мире в 2019 году

Геотермальные станции

Геотермальная энергетика базируется на использовании естественого тепла Земли и горячих источников в ее недрах. Добываемый пар поступает по трубам на поверхность и вращает турбины. Стоимость электроэнергии включает в себя затраты на бурение скважин и очистку от газов, вызывающих коррозию металла. Но благодаря отсутствию котла, систем удаления дыма и топки издержки относительно невелики.

Это интересно: Как выбрать газовую колонку: какая лучше и почему + видео

Применение возобновляемых источников энергетики в РФ

На сегодняшний день мощность электрической энергетики государства находится в пределах 200 ГВт. При условии применения электрических станций, основанных на ВИЭ, к началу 2020 года их мощность может достигнуть показателя в 40 ГВт.

На ветровые станции приходится 20 ГВт, на ТЭС с основой в виде биологической массы – 13 ГВт; оставшаяся энергия будет получена от солнечных, геотермальных и небольших гидроэлектростанций.

По предположениям исследователей в этой области, к началу 2020 года от электростанций на основе ВИЭ можно будет получать до 13% всей электроэнергии.

Воплотить в жизнь сценарий по получению электроэнергии с помощью источников ВИЭ не составляет особого труда, тем более что его использование повлечет за собой заботу о защите окружающей среды.

Многие страны мира рассматривают возобновляемые источники энергетики, как источник большого количества электроэнергии. В РФ, к сожалению, подходят к этому вопросу с более скромными планами. Но наша выставка поставила задачу познакомить с самыми новейшими разработками и идеями как можно большее количество людей.

Больше о возобновляемой энергетике, её перспективах, недостатках, преимуществах, технологиях применяемых в этой области; можно узнать на ежегодной выставке «Электро».

Малая энергетика РоссииАвтоматика и телемеханика в энергетикеПрограммное обеспечение в энергетике

Мифы ториевой энергетики

Начнем с самого простого. Торий — это ядерный яд. То есть, сам по себе он не способен запустить цепную реакцию — торию в реакторе нужен инициирующий элемент. Таким может послужить только уран, в первую очередь изотоп уран-235, или плутоний-239.

Таким образом, уже в рамках проектирования реактора понадобятся урановые сборки. Отказаться от обогащения урана и его добычи не получится. Однако его количество будет в 3-10 раз меньше, чем для традиционных АЭС. А это означает, что нынешний уровень потребления урана — более 65 килотонн ежегодно, можно резко сократить.

Второй важный момент — проблема с повторным использованием отработанного ядерного топлива, которого накопилось очень много. Ториевому реактору просто не нужно такое количество урана и плутония. Так что получается палка о двух концах: да, мы снизим потребление урана и плутония, но от их переработки и захоронения ядерных отходов мы не сможем отказаться. Это отдельная проблема, которая не решается в рамках нового направления ядерной энергетики.

Проблема еще и в том, что ториевый реактор — это сильно корродирующая среда. Помимо этого, в результате реакции в нем образуется изотоп уран-232. Его продукты распада, висмут-212 и таллий-208, характеризуются жестким гамма-излучением, которое сложно экранировать. Поэтому уровень безопасности и защищенности персонала и электроники для ториевых реакторов по идее должен быть выше, чем на традиционной АЭС.

Однако, проверить эти теоретические выкладки можно только на действующих ториевых реакторах разных моделей. А их пока не так много. Вся надежда на китайскую установку и на то, что данные по ее эксплуатации не будут засекречены.

Россия тоже старается не отстать от ториевого клуба. В ближайшие 15-20 лет запланировано использование тория в уже существующих реакторах типа ВВЭР и БН. А после, в проектируемых реакторах Супер-ВВЭР, в котором значительная часть отработанного ядерного топлива будет использована для производства нового.

Остается вопрос с отходами ториевых реакторов. Согласно исследованию Минэнерго США за 2014 год, отходы торий-уранового цикла имеют такую же радиоактивность на отрезке времени в 100 лет, что и уран-плутониевые топливные циклы, и более высокую радиоактивность отходов на отрезке 100000 лет. К тому же, если мы знаем как работать с отходами уран-плутониевых циклов, то опыта работы с отходами ториевых реакторов у нас нет.

При всем положительном отношении автора этих строк к новым технологиям в области атомной энергетики, чтобы сказать, что торий — светлое будущее этой области понадобится еще как минимум лет 10. А сейчас здесь больше мифов, маркетинга и попыток найти инвесторов для проектов, которые вовсе не обязательно будут экономически и экологически более выгодными, чем повышение безопасности и технологичности уже использующихся атомных технологий.

Перспективы энергетики и возобновляемых источников энергии

Что касается возобновляемой энергетики, Россия тоже имеет большой потенциал. Страна заинтересована в развитии и потреблении подобной электроэнергии хотя бы потому, что подключение к общим электросетям жителей отдаленных частей страны достаточно трудоемко и дорого.

С помощью возобновляемой электроэнергии эти вопросы можно было бы решить. В России есть энергодефицитные регионы, подача электроэнергии на местном уровне довольно слабая и ненадежная, что впоследствии приводит к частым отключениям электричества. Это, в свою очередь, дестабилизирует жизнь местных жителей, а также может привести к проблемам и неполадкам на различных производствах.

Если в таких местах использовать возобновляемую энергетику, это бы нивелировало множество проблем, в том числе и сократило бы бюджетные средства, выделяемые на доставку топлива.

Перспективные технологии возобновляемой энергетики являются единственным выходом для сел, индивидуальных жилых строений, многих предприятий рыбной или лесной промышленности, для метеорологических или археологических станций, маяков, радаров, а также для морских платформ на выработках нефти или газа.

Возобновляемая энергетика остается результативным способом снабжения электроэнергией этих объектов.

Благодаря внедрению нетрадиционных возобновляемых источников электроэнергии на курортах страны и в городах с повышенным загрязнением кислорода, возможно значительное улучшение экологической обстановки.

Перспективные технологии возобновляемой энергии

В России разработана специализированная технологическая платформа, которая поставила перед собой определенные цели до 2030 года. К этим целям необходимо отнести то, что к 2030 году российские технологии и продукты будут соответствовать лучшим показателям в мире по возобновляемым источникам энергии.

Кроме того, необходимо будет обеспечить конкурентоспособность технологий, выпускаемых и производимых в России, на глобальных рынках возобновляемых источников энергии. За счет широкого спектра направлений бизнеса в этой отрасли отрасль энергетики укрепится и не будет колебаться на рынке.

Россия обладает не только колоссальными запасами исчерпаемых источников энергии, но и, просто безграничными возможностями в области восстанавливаемой энергетики. Обусловлено это простым фактором – большой площадью страны, включающей в себя различные климатические пояса и географические условия. Другие страны имеют возможность развивать лишь один вид «зеленой» энергетики.

Ежегодно многие центры возобновляемой энергетики и их представители принимают участие в выставке «Электро», которая проходит в «Экспоцентре».

Гидроэнергетика

Озера и водохранилища нашей страны бесчисленны, а по числу рек Россия занимает 2-е место в мире. Гидроэнергетический потенциал России приблизительно равен 29000 млрд. кВт-ч./ год. Наиболее пригодны для дальнейшего роста гидроэнергетики как возобновляемого источника энергии территории с крупными речными артериями – Восточная, центральная Сибирь, Дальний восток, а также Кавказ.

Ветроэнергетика и центры возобновляемой энергетики

Возможность реализации проектов по строительству ветровых станций на территории РФ неравномерна. Наиболее благоприятна для этого территория вдоль северных морей – Охотского, Баренцева и Карского, где наивысшая скорость ветра.

Энергия ветра эффективно может быть использована на малонаселенных территориях страны, что позволяет разрабатывать ее освоение в качестве источника энергии для крупных предприятий. Экономически наиболее подходящими для данной отрасли является Дальний Восток и Сибирь.

Энергия Солнца

Очевидно, что наиболее пригодными для использования солнечной радиации в экономических целях являются территории, расположенные на экваторе и в ближних к нему широтах. Для России это Сочи, Астрахань, чуть восточнее – Кызыл и Владивосток.

Биомасса как источник энергии – это леса и лесные местности, а так же отходы лесоперерабатывающего производства центров возобновляемой энергетики. В год наша страна производит до 15 млрд. тонн биомассы.

Только северо-западные области нашей страны (Новгородская, Архангельская, Республика Карелия и др.) могли бы производить до 50 ТВТ-ч./г.

Геотермальная энергетика

Популярно использование данного вида энергии для подогрева воды, отопления жилищ и участков, особенно на курортах. Применения этой энергии в промышленных масштабах возможно лишь на той территории, где геотермальные источники подходят наиболее близко к почве.

В настоящее время центром разработки геотермальной энергетики в нашей стране является Камчатка, неосвоенными остаются ресурсы Кавказа, Байкала и Урала.

Таким образом, очевидно, что наша страна обладает несколькими крупными центрами развития возобновляемых энергетических ресурсов, за которыми, по мнению большинства современных ученых и экономистов, стоит будущее развитие бизнеса и экономики мира.

Что такое альтернативная энергетика?

Само название альтернативной энергетики говорит, что это энергетика, которая отличается от традиционной. В традиционной энергетике используются такие ресурсы, которые невозможно восполнить, и когда-нибудь они закончатся. Альтернативная энергетика – это комплекс мер получения, передачи и использования энергии возобновляемых природных ресурсов.

Россия отстает от многих стран мира по применению альтернативных источников. Основная причина – большие запасы ископаемого топлива. Пока доля возобновляемых источников в энергетике страны мала, но каждый год вводятся в эксплуатацию новые электростанции, работающие на альтернативной энергии:

• солнечной;
• ветровой;
• приливной;
• геотермальной и других.

Развитие альтернативной энергетики

Использование «зеленой» энергии считается новым методом, но попытки применения возобновляемых ресурсов в энергетике ведут историю с 18 века:

1. В 1737-1753 французский математик Бернар Форест де Белидор написал трактат «Гидравлическая архитектура». В нем содержится 200 чертежей гидотехнических сооружений, описана идея создания «солнечного насоса».
2. В 1846 г. Построена первая ветроустановка по проекту Поля ла Круа.
3. 1861 г. – запатентовано изобретение солнечной электростанции.
4. 1881 г. – построена первая ГЭС на Ниагарском водопаде.
5. 1913 г. – под руководством итальянского инженера Пьеро Джинори Конти построена первая геотермальная ЭС.
6. 1931 г. – первая промышленная ветровая станция в Крыму.
7. 1966 г. – во Франции запустили первую электростанцию, работающей на энергии волн.

Нефтяной кризис 1973 года дал новый стимул развитию возобновляемой энергетики. Ряд аварий на электростанциях на рубеже веков повысил интерес инженеров к «зеленым» источникам.

Плюсы и минусы использования

Не существует идеального энергоресурса, у каждого вида есть свои преимущества и недостатки. Плюсы альтернативных источников:

• возобновляемость: солнце, ветер, приливы, круговорот воды не закончатся миллиарды лет;
• относительная экологическая безопасность;
• низкая себестоимость электроэнергии.

Альтернативная энергетика не лишена недостатков, к которым относятся:

• невысокий КПД установок, в среднем 10-20%;
• низкая мощность генераторов, за исключением ГЭС;
• зависимость от погоды;
• дорогое строительство и монтаж установок.

Какие же могут возникать проблемы с данным ресурсом?

• Во-первых, цена на панели все еще не является общедоступной. Установка данного оборудования потребует от вас немалых вложений.
• Зависимость от погодных условий. В пасмурные дни энергия либо вообще не вырабатывается, либо в очень малом количестве.
• Для установки солнечной панели необходима внушительная площадь. Если использовать подобные на частном участке, вам потребуется либо отдельное место под них, либо достаточно большая крыша дома.

Как мы можем заметить, основные общие проблемы – это высокая стоимость, потребность в достаточно большой площади и зависимость от климата. Эти факторы значительно затормаживают внедрение и использование альтернативных источников энергии повсеместно.

Перспективы использования альтернативных источников энергии

Тем не менее, несмотря на наличие проблем и недостатков, сфера альтернативной энергетики активно развивается. Это происходит потому, что традиционные энергетические ресурсы используются в больших количествах, недра истощаются, а образование новых – процесс слишком длительный. Поэтому поиски подходящей замены сейчас очень важны.

Исследования в данной области не проходят даром, и перспективы использования альтернативных источников энергии все же существуют. Среди них:

• Альтернативные ресурсы являются экологически чистыми. В процессе их преобразования не происходит загрязнения окружающей среды вредными выбросами, истощение запасов природных ископаемые и разрушения рельефа местности.
• Эксплуатация оборудования не требует дорогостоящего сервиса. Вложивши крупную сумму в покупку, дальнейшие траты будут минимальны.
• Высокая производительность и замена традиционным методам энергоснабжения также являются немаловажными аспектами, так как таким образом компенсируется существующий дефицит.

Что же касается использования альтернативных источников энергии в России, то в нынешнее время это происходит на очень низком уровне. Пока страна не воплощает весь существующий потенциал в жизнь. На это имеет достаточно сильное влияние такой аспект, как наличие больших запасов полезных ископаемых, которые используются для традиционного энергоснабжения.

Тем не менее, огромная площадь страны, включающая в себя разные климатические зоны и рельеф, дает возможность успешно развивать выработку альтернативной энергии. Но этого недостаточно для того, чтобы выгодно использовать подобные ресурсы. Для того, чтобы вывести производителей альтернативной энергетики на рынок, нужно соответствующее законодательство, разработка специальной тарифной системы, организация процесса заключения договоров о покупке энергии государством.

Источник: rstart-shop.ru