Источники электроэнергии: Источники электроэнергии

Содержание

Кратко об источниках электрической энергии

Электрическая энергия производится из многих различных источников электрической энергии. Некоторые из этих источников  возобновляемые, а другие невозобновляемые.

Электростанции

Большая часть электричества, используемого в мире производится от электростанций, которые сжигают ископаемое топливо для создания пара. Основным видом топлива для электростанций является уголь, потому что он позволяет большое количество электроэнергии производить в одном месте.

С помощью угля в настоящее время вырабатывается свыше 50 процентов электричества. Оно вырабатывается через угольные электростанции. Уголь является невозобновляемым источником, что означает, что он будет в конечном итоге сгорать. Важно сохранить ресурсы угля и искать более экологически чистые способы производства электроэнергии.

Кратко о сути возобновляемых источников электроэнергии

Есть другие способы генерации электричества с использованием природных ресурсов, которые могут быть заменены или возобновлены без ущерба окружающей среды или способствовать парниковому эффекту.

В настоящее время 70 процентов электричества создается на основе сжигания ископаемых видов топлива: 50 процентов от угля и 20 процентов из природного газа.

Возобновляемые источники энергии используются для создания 30 процентов электричества.

Из этих источников возобновляемой энергии гидроэнергетика является крупным донором, обеспечивая около 10 процентов общего объема электроэнергии.

15% обеспечивают атомные электростанции.

При этом доля атомных электростанций в мире различна от 77 % во Франции до 2,5 % в Китае.

В России доля атомной энергетики порядка 18%.

5 % приходит на смесь источников, включая ветер, биоэнергию и солнечные батареи на крыше.

Конечно большинство людей хотели бы видеть экологическое сочетание превращающееся в электрические ресурсы, но в настоящее время источники ископаемого топлива являются основой электроэнергии в мире. Сочетание и доля источников электрической силы с течением времени видоизменяются и появляются необычные источники энергии.

Гидро

Электричество из воды накапливается в огромных плотинах. Сила, созданная водой из этих плотин превращается в электричество гидро электрическими турбинами и генераторами. Самые известные источники гидроэлектрической энергии находятся на крупных реках. Это дешевле, чем добыча ископаемого топлива и не способствует парниковому эффекту.

Солнце

При генерации электроэнергии с помощью солнца предотвращает выброс в атмосферу парниковых газов.

Ветер

Перемещение воздуха, который создается, когда солнце нагревает и охлаждение воздуха движет его. Это вызывает ветер. Через века люди научились использовать силу ветра. Как солнце она может также использоваться для создания электроэнергии. Ветер генерирует менее 1% электроэнергии в мире, но больше ветровых электростанций строятся каждый год.

Биомасса

Энергия, которая поступает из свалки – или мусорные свалки. Она включает в себя образование горючего газа и тепла от материи животных и растений.

Свалочный газ создается, когда выбрасываются отходы и начинается загнивание (или разложение) в земле. Этот газ, как правило, просто будет просачиваться через землю в атмосферу, способствуя экологическим проблемам, как парниковый эффект. Однако может быть захвачен и обрабатываться для создания электроэнергии. Газ собирается, сушится (чтобы избавиться от воды) а затем фильтруется (чтобы избавиться от любых отходов и частиц). Затем подается через трубы к газовому генератору, который сжигает газ для создания электроэнергии.

Геотермальная энергия

Ресурсы от тепла земли. Она была использована тысяч лет в некоторых странах для горячей воды, отопления и приготовления пищи. Она также может генерировать электричество с помощью пара производимого из тепла, найденного под поверхностью земли. Это не распространено во многих странах, но хотя экспериментально геотермальная электроэнергия изучается в малонаселенных районах и используется в некоторых частях Новой Зеландии, Европе, Камчатке (Россия), а Исландия получает более 50 % своих энергетических ресурсов из геотемальных видов.

Источники электрической энергии в настоящее время являются неотъемлемой частью нашей жизни. Многие вещи работают только с помощью электричества и значение которой мы резко не изменим. Эти изменения не будут восприниматься как положительные большинством людей. Для поддержки технологии, лежащей в производстве электричества с использованием возобновляемых и невозобновляемых ресурсов работают ученые из многих областей исследования, в том числе химии, геологии, физики и биологии.

Аргументы в пользу более возобновляемых источников электрической энергии включают в себя:

  • Необходимость сохранения энергетических ресурсов для будущего
  • Угроза повышения парникового газа индуцированного изменением климата.

Противоположные аргументы для использования невозобновляемых ресурсов включают:

  • Для использования этих ресурсов уже существует хорошо развитая технология
  • Неспособность альтернатив для обеспечения базовой нагрузки мощности для бытового и промышленного использования
  • Стоимость является относительно низкой для выработки электричества с невозобновляемых ресурсов.

традиционная и альтернативная. Энергия будущего

Все существующие направления энергетики можно условно разделить на зрелые, развивающиеся и находящиеся в стадии теоретической проработки. Одни технологии доступны для реализации даже в условиях частного хозяйства, а другие могут использоваться только в рамках промышленного обеспечения. Рассматривать и оценивать современные виды энергетики можно с разных позиций, однако принципиальное значение имеют универсальные критерии экономической целесообразности и производственной эффективности. Во многом по этим параметрам сегодня расходятся концепции применения традиционных и альтернативных технологий генерации энергии.

Традиционная энергетика

Это широкий пласт сформировавшихся отраслей тепло- и электроэнергетики, обеспечивающей порядка 95% мировых потребителей энергии. Генерация ресурса происходит на специальных станциях – это объекты ТЭС, ГЭС, АЭС и т. д. Они работают с готовой сырьевой базой, в процессе переработки которой происходит выработка целевой энергии.

Выделяют следующие стадии производства энергии:

  • Изготовление, подготовка и доставка исходного сырья на объект выработки того или иного вида энергии. Это могут быть процессы добычи и обогащения топлива, сжигание нефтепродуктов и т. д.
  • Передача сырья к узлам и агрегатам, непосредственно преобразующим энергию.
  • Процессы преобразования энергии из первичной во вторичную. Эти циклы присутствуют не на всех станциях, но, к примеру, для удобства доставки и последующего распределения энергии могут использоваться разные ее формы – в основном тепло и электричество.
  • Обслуживание готовой преобразованной энергии, ее передача и распределение.

На завершающем этапе ресурс отправляется конечным потребителям, в качестве которых могут выступать и отрасли народного хозяйства, и рядовые домовладельцы.

Тепловая электроэнергетика

Самая распространенная отрасль энергетики в России. Тепловые электростанции в стране производят более 1000 МВт, используя в качестве перерабатываемого сырья уголь, газ, нефтепродукты, сланцевые залежи и торф.

Вырабатываемая первичная энергия в дальнейшем преобразуется в электричество. Технологически у таких станций масса преимуществ, которые и обуславливают их популярность. К ним можно отнести нетребовательность к условиям эксплуатации и легкость технической организации рабочего процесса.

Объекты тепловой энергетики в виде конденсационных сооружений и теплоэлектроцентралей могут возводиться прямо в районах добычи расходного ресурса или местах нахождения потребителя. Сезонные колебания никак не влияют на стабильность функционирования станций, что делает такие источники энергии надежными. Но есть и недостатки у ТЭС, к которым можно отнести применение исчерпаемых топливных ресурсов, загрязнение окружающей среды, необходимость подключения больших объемов трудовых ресурсов и др.

Гидроэнергетика

Гидротехнические сооружения в виде энергетических подстанций предназначены для выработки электричества в результате преобразования энергии потока воды. То есть, технологический процесс генерации обеспечивается сочетанием искусственных и природных явлений.

В ходе работы станция создает достаточный напор воды, которая в дальнейшем направляется к турбинным лопастям и активизирует электрогенераторы. Гидрологические виды энергетики различаются по типу используемых агрегатов, конфигурации взаимодействия оборудования с естественными потоками воды и т. д. По рабочим показателям можно выделить следующие разновидности гидростанций:

  • Малые – вырабатывают до 5 МВт.
  • Средние – до 25 МВт.
  • Мощные – более 25 МВт.

Также применяется классификация в зависимости от силы напора воды:

  • Низконапорные станции – до 25 м.
  • Средненапорные – от 25 м.
  • Высоконапорные – выше 60 м.

К достоинствам гидроэлектростанций относят экологическую чистоту, экономическую доступность (бесплатная энергия), неисчерпаемость рабочего ресурса. В то же время гидротехнические сооружения требуют больших начальных затрат на техническую организацию аккумулирующей инфраструктуры, а также имеют ограничения по географическому размещению станций – только там, где реки обеспечивают достаточный напор воды.

Атомная энергетика

В некотором смысле это подвид тепловой энергетики, но практически производственные показатели работы ядерных станций на порядок выше ТЭС. В России используют полные циклы выработки атомной электроэнергии, что позволяет генерировать большие объемы энергетического ресурса, но имеют место и огромные риски использования технологий обработки урановой руды. Обсуждением вопросов безопасности и популяризации задач данной отрасли, в частности, занимается АНО «Информационный центр атомной энергетики», имеющий представительства в 17 регионах России.

Ключевую роль в исполнении процессов генерации ядерной энергии играет реактор. Это агрегат, предназначенный для поддержания реакций деления атомов, которые, в свою очередь, сопровождаются выделением тепловой энергии. Существуют разные типы реакторов, отличающиеся применяемым видом топлива и теплоносителем. Чаще используется конфигурация с легководным реактором, использующим в качестве теплоносителя обычную воду. Основным ресурсом переработки в ядерной атомной энергетике выступает урановая руда. По этой причине АЭС обычно проектируются с расчетом на размещение реакторов вблизи от месторождений урана. На сегодняшний день в России действует 37 реакторов, совокупная мощность выработки которых составляет около 190 млрд кВт*ч/год.

Характеристика альтернативной энергетики

Практически все источники альтернативной энергии выгодно отличаются финансовой доступностью и экологической чистотой. По сути, в данном случае происходит замена перерабатываемого ресурса (нефти, газа, угля и т. д.) на природную энергию. Это может быть солнечный свет, потоки ветра, тепло земли и другие естественные источники энергии за исключением гидрологических ресурсов, которые сегодня рассматриваются как традиционные. Концепции альтернативной энергетики существуют давно, однако по сей день они занимают небольшую долю в общем мировом энергообеспечении. Задержки в развитии данных отраслей связаны с проблемами технологической организации процессов выработки электричества.

Но чем обусловлено активное развитие альтернативной энергетики в наши дни? В немалой степени необходимостью снижения темпов загрязнения окружающей среды и в целом проблемами экологии. Также в скором будущем человечество может столкнуться с истощением традиционных ресурсов, используемых в производстве энергии. Поэтому, даже несмотря на организационные и экономические препятствия, все больше внимания уделяется проектам развития альтернативных форм энергетики.

Геотермальная энергетика

Один из самых распространенных способов получения энергии в бытовых условиях. Геотермальная энергия вырабатывается в процессе аккумуляции, передачи и преобразования внутреннего тепла Земли. В промышленных масштабах обслуживаются подземные породы на глубинах до 2-3 км, где температура может превышать 100°С. Что касается индивидуального применения геотермальных систем, то чаще задействуются поверхностные аккумуляторы, располагаемые не в скважинах на глубине, а горизонтально. В отличие от других подходов к выработке альтернативной энергии, практически все геотермальные виды энергетики в производственном цикле обходятся без этапа преобразования. То есть первичная тепловая энергия в этой же форме и поставляется конечному потребителю. Поэтому используется такое понятие, как геотермальные системы отопления.

Солнечная энергетика

Одна из старейших концепций альтернативной энергетики, задействующая в качестве аккумулятивного оборудования фотоэлектрические и термодинамические системы. Для реализации фотоэлектрического метода генерации используют преобразователи энергии световых фотонов (квантов) в электричество. Термодинамические установки более функциональны и за счет солнечных потоков могут вырабатывать как тепло с электричеством, так и механическую энергию для создания приводного усилия.

Схемы достаточно простые, но есть немало проблем при эксплуатации такого оборудования. Связано это с тем, что солнечная энергетика в принципе характеризуется целым рядом особенностей: нестабильностью из-за суточных и сезонных колебаний, зависимостью от погоды, низкой плотностью потоков света. Поэтому на этапе проектирования солнечных батарей и аккумуляторов много внимания уделяется исследованию метеорологических факторов.

Волновая энергетика

Процесс выработки электричества из волн происходит в результате преобразования энергии прилива. В основе большинства электростанций такого типа находится бассейн, который организуется или в ходе отделения устья реки, или за счет перекрытия залива плотиной. В образованном барьере устраиваются водопропускные отверстия с гидротурбинами. По мере изменения уровня воды во время приливов происходит вращения турбинных лопастей, что и способствует выработке электричества. Отчасти этот вид энергетики схож с принципами работы гидроэлектростанциями, но сама механика взаимодействия с водным ресурсом имеет существенные отличия. Волновые станции могут использоваться на побережьях морей и океанов, где уровень воды поднимается до 4 м, позволяя вырабатывать мощность до 80 кВт/м. Недостаток таких сооружений связан с тем, что водопропускные сооружения нарушают обмен пресной и морской воды, а это негативно сказывается на жизни морских организмов.

Ветровая энергетика

Еще один доступный для применения в частном хозяйстве способ получения электричества, отличающийся технологической простотой и экономической доступностью. В качестве обрабатываемого ресурса выступает кинетическая энергия воздушных масс, а роль аккумулятора выполняет двигатель с вращающимися лопастями. Обычно в ветровой энергетике применяют генераторы электрического тока, которые активизируются в результате вращения вертикальных или горизонтальных роторов с пропеллерами. Средняя бытовая станция такого типа способна генерировать 2-3 кВт.

Энергетические технологии будущего

По оценкам экспертов, к 2100 г совокупная доля угля и нефти в мировом балансе составит около 3%, что должно отодвинуть термоядерную энергетику на роль второстепенного источника энергетических ресурсов. На первое же место должны встать солнечные станции, а также новые концепции преобразования космической энергии, основанной на беспроводных каналах передачи. Процессы становления энергии будущего должны начаться уже к 2030 г., когда наступит период отказа от углеводородных источников топлива и перехода к «чистым» и возобновляемым ресурсам.

Перспективы российской энергетики

Будущее отечественной энергетики преимущественно связывается с развитием традиционных способов преобразования природных ресурсов. Ключевое место в отрасли должна будет занять ядерная энергетика, но в комбинированном варианте. Инфраструктуру атомных станций должны будут дополнять элементы гидротехники и средства переработки экологически чистого биотоплива. Не последнее место в возможных перспективах развития отводится и солнечным батареям. В России и сегодня этот сегмент предлагает немало привлекательных идей – в частности, панели, которые могут работать даже в зимнее время. Аккумуляторы преобразуют энергию света как такового даже без тепловой нагрузки.

Заключение

Современные проблемы энергетического обеспечения ставят крупнейшие государства перед выбором между мощностью и экологической чистотой выработки тепла и электричества. Большинство освоенных альтернативных источников энергии при всех своих плюсах не способны в полной мере заменить традиционные ресурсы, которые, в свою очередь, могут использоваться еще несколько десятилетий. Поэтому энергию будущего многие специалисты представляют как некий симбиоз различных концепций генерации энергоресурсов. Причем новые технологии ожидаются не только на промышленном уровне, но и в бытовом хозяйстве. В этой связи можно отметить градиент-температурные и биомассовые принципы энергетической выработки.

Традиционные и альтернативные способы получения электроэнергии

В настоящее время человечество использует все возможные способы получения электроэнергии. Трудно переоценить важность этого ресурса. Причем его потребление растет с каждым днем. По этой причине все больше внимания уделяется нетрадиционным способам получения электроэнергии. В то же время эти источники на данном этапе развития не могут полностью удовлетворить потребности земного населения. В данной статье кратко рассмотрены основные традиционные и альтернативные способы получения электроэнергии.

­

Получение электроэнергии на тепловых электростанциях

Данный способ получения электроэнергии является самым распространенным. Так например, в Российской Федерации на долю тепловых источников приходится почти 80 % всей выработки необходимого ресурса. Идут годы, экологи уже практически кричат о негативном воздействии подобных инженерных сооружений на окружающую среду и на здоровье человека, однако станции, возведенные еще в середине прошлого века (а то и дореволюционные) продолжают снабжать населенные города и крупные промышленные предприятия электричеством.

Тепловые источники относятся к традиционным способам получения электроэнергии. И вот уже на протяжении трех или четырех десятков лет занимают лидирующую позицию в рейтинге по объемам выработки. И это несмотря на бурное развитие альтернативных способов получения электроэнергии.

Среди всех инженерных проектов выделяют особый вид сооружений. Это теплоэлектроцентрали, дополнительная функция которых снабжать дома и квартиры граждан теплом. По подсчетам специалистов, эффективность таких электростанций крайне низкая, а передача вырабатываемого ресурса на дальние расстояния сопряжена с большими потерями.

Выработка энергии осуществляется следующим образом. Твердое, жидкое или газообразное топливо сжигается, разогревая воду в котле до значительных температур. Сила пара приводит во вращение лопасти турбины, в результате чего ротор турбогенератора вращается и происходит выработка электроэнергии.

Гидроэлектростанции – перспективный способ получения электроэнергии

Строительство сложных инженерных сооружений, предназначенных для преобразования энергии воды в электричество, было начато еще в Российской Империи. С тех пор прошло много лет, а данный источник по-прежнему активно используется. В годы индустриализации СССР (1930-е) по всей стране выросли гидроэлектростанции-гиганты. На строительство этих исполинов (чего стоит только одна Запорожская ГЭС!) были брошены все силы молодой и неокрепшей страны. Инженерные сооружения тех лет по-прежнему эксплуатируются и вырабатывают значительное количество электроэнергии.

В настоящее время государство делает ставку на развитие «зеленых» способов получения электроэнергии. Поэтому активно финансируется возведение современных и очень продуктивных гидроэлектростанций по всей стране. Стратегия строительства некрупных объектов на небольших притоках рек полностью оправдала себя. Одна такая станция может вполне удовлетворить потребности в электроэнергии небольших прилежащих населенных пунктах. В масштабах всей страны это приведет к повышению эффективности народного хозяйства и конкурентоспособности отечественных производителей промышленных товаров.

К недостаткам данной технологии можно отнести большую стоимость таких объектов и очень длительные сроки их окупаемости. Основные затраты приходятся на строительство плотины. А ведь необходимо возвести само здание (административный и машинный корпуса), построить приспособление для сброса воды и так далее. Параметры и состав сооружения зависят от многих факторов: установленной мощности генераторов и напора воды, типа электростанции (плотинная, русловая, деривационная, аккумулирующая, приливная). Гидроэлектростанции на крупных судоходных реках имеют также сложные судоходные шлюзы и каналы для обеспечения миграции рыб к месту нерестилищ.

Атомная энергетика

Атомной электростанцией сегодня уже никого не удивить. Такие объекты активно стали возводиться еще в СССР. Поэтому эта технология относится к традиционным способам получения электроэнергии.

Атомные станции и в настоящее время активно возводятся не только в России, но и в странах ближнего и дальнего зарубежья. Так, например, компания с русскими корнями «Росатом» финансирует строительство такого источника в Республике Беларусь. К слову, на данной территории эта станция будет первой.

В мире отношение к атомной энергетике весьма неоднозначно. Германия, например, всерьез вздумала полностью отказаться от мирного атома. И это в то время, когда Российская федерация активно инвестирует строительство новых объектов последнего поколения.

Ученые достоверно установили, что залежей ядерного топлива в недрах земли гораздо больше всех запасов углеводородного сырья (нефти и газа). Постоянно нарастающая потребность в углеводородах ведет их удорожание. Именно по этому развитие ядерной энергетики оправдывает себя.

Энергия ветра

Ветровая электроэнергетика в промышленных масштабах возникла относительно недавно и пополнила перечень нетрадиционных способов получения электроэнергии. И это очень перспективная технология. С большой долей вероятности можно утверждать, что в отдаленном будущем ветряки будут вырабатывать столько электроэнергии, сколько необходимо человечеству. И это не пустые слова, ведь по самым скромным оценкам ученых, суммарная сила ветра на поверхности земного шара минимум в сто раз превышает мощность всех водных ресурсов.

Основной проблемой является непостоянство потоков воздуха, что влечет за собой сложности в прогнозировании выработки энергии. На огромной по площади территории России постоянно дуют ветры. И если научиться эффективно и результативно пользоваться этим неисчерпаемым ресурсом, то можно с лихвой удовлетворить все потребности тяжелой промышленности и населения страны.

Несмотря на очевидные плюсы от использования энергии ветра, объем выработки электричества ветровыми электростанциями не превышает и одного процента в общем объеме. Оборудование для этих целей стоит очень дорого, кроме того, такие объекты будут эффективны далеко не в каждом районе, а транспортировка электроэнергии на значительные расстояния сопряжена с большими потерями.

Геотермальная энергетика

Освоение геотермальных источников ознаменовало новую веху в истории развития альтернативных способов получения электроэнергии.

Принцип выработки электроэнергии заключается в поступлении кинетической и потенциальной энергии пара горячей воды подземного источника в лопасти турбины генератора, которая посредством вращательных движений производит ток. В теории разница температур на поверхности и в глубине земной коры характерна для любого участка. Однако она, как правило, минимальна, и использовать ее в целях получения электроэнергии не представляется возможным. Возведение таких станций оправдано лишь в определенных районах нашей планеты (сейсмически активных). Первопроходцем в освоении этого способа является Исландия. Земли русской Камчатки также могут использоваться в этих целях.

Принцип получения энергии заключается в следующем. Горячая вода из недр земли поступает на поверхность. Давление здесь значительно ниже, что приводит к закипанию воды. Отделяющийся пар направляется по трубопроводу и вращает лопасти турбин генератора. Трудно дать прогноз на будущее по этому современному способу получения электроэнергии. Возможно такие станции начнут массово строиться на территории Российской Федерации, а возможно эта идея со временем затухнет и о ней никто и не вспомнит.

Освоение тепловой энергии океана

Мировой океан поражает воображение своими масштабами. Специалисты не могут дать даже приблизительную оценку величине аккумулируемой в нем тепловой энергии. Понятно лишь одно – колоссальный объем ресурсов остается незадействованным. В настоящее время уже построены прототипы электростанций, которые преобразовывают энергию тепла вод океана в ток. Однако это опытные проекты, и нет никакой уверенности, что это направление энергетики получит дальнейшее развитие.

Приливы и отливы на службе электроэнергетики

Преобразование мощной силы отливов и приливов в ценные производные является новым способом получении электроэнергии. Природа этих явлений в настоящее время известна и не вызывает того благоговейного трепета, который возникал у наших предков. Виной всему – воздействие магнитного поля верного спутника планеты – Луны.

Наиболее заметными приливные и отливные течения вод наблюдаются на мелководьях морей и океанов, а также в руслах рек.

Первая станция, действительно давшая результат, была возведена в далеком 1913 году в Великобритании неподалеку от Ливерпуля. С тех пор многие страны пытались повторить опыт, но в итоге отказывались от этой затеи по разным причинам.

Солнечная энергия

По сути дела, все природные топливные ископаемые были образованы миллионы лет назад с участием и под воздействием солнечных лучей. Таким образом, можно сказать, что человечество давно и активно пользуется продуктами, получаемыми от солнца. Собственно говоря, и наличием рек и озер мы обязаны этому неиссякаемому источнику, который обеспечивает кругооборот воды. Однако под современной солнечной энергетикой понимается не это. Относительно недавно ученые смогли разработать и произвести специальные батареи. Они вырабатывают электричество при попадании на их поверхность солнечных лучей. Данная технология относится к альтернативному способу получения электроэнергии.

Солнце, пожалуй, является самым мощным источником из всех ныне известных. За три дня планета Земля получает столько энергии, сколько не содержится во всех разведанных и потенциальных месторождениях всех видов тепловых ресурсов. Однако поверхности земной коры достигает лишь 1/3 этой энергии, а большая часть рассеивается в атмосфере. И все же речь идет о колоссальных объемах. По подсчетам специалистов, один небольшой водоем получает столько энергии, сколько вырабатывает довольно крупная тепловая электростанция.

В мире имеются установки, которые используют энергию солнечных лучей для получения пара. Он приводит во вращение генератор и вырабатывается электричество. Однако подобные установки являются большой редкостью.

Независимо от того, по какому принципу вырабатывается электроэнергия, установка должна оснащаться коллектором – устройством для концентрации солнечных лучей. Наверняка многие видели собственными глазами солнечные батареи. Создается впечатление, что они находятся под темным стеклом. Оказывается, подобное покрытие и являет собой простейший коллектор. Принцип его работы основывается на том, что темный прозрачный материал пропускает солнечные лучи, но задерживает и отражает инфракрасное и ультрафиолетовое излучение. Внутри батареи расположены трубки с рабочим веществом. Так как тепловое излучение не пропускается сквозь темную пленку, то температура рабочих жидкостей значительно превышает температуру окружающей среды. Следует отметить, что подобные решения эффективно работают лишь в тропических широтах, где нет необходимости поворачивать коллектор вслед за солнцем.

Еще одна разновидность покрытия – вогнутое зеркало. Такое оборудование является весьма дорогостоящим решением, поэтому оно и не нашло широкого применения. Такой коллектор может обеспечить нагрев до трех тысяч градусов по Цельсию.

Данное направление бурно развивается. В Европе уже никого не удивишь домами, отключенными от электрических сетей. Однако в промышленных масштабах электроэнергия этим методом не вырабатывается. На крышах таких домов красуются солнечные батареи. Это весьма сомнительное вложение. В лучшем случае, установка такого оборудования окупится лишь за десть лет эксплуатации.

Использование морских течений

Это весьма необычный способ получения электроэнергии. За счет разницы температур в северных районах океанов и южных (экваториальных), по всему объему возникают мощные течения. Ели погрузить в воду турбину, то мощное течение будет ее вращать. На этом основан принцип действия таких электростанций.

Однако в настоящее время этот источник энергии активно не используется. Очень много инженерных задач еще предстоит решить. Ведутся лишь опытно-экспериментальные работы. Наиболее активно продвигаются в этом направлении англичане. Не исключено, что в недалеком будущем у берегов Великобритании возникнут колонии энергетических установок, лопасти которых будут приводиться в движение морскими течениями.

Способы получения электроэнергии в домашних условиях

Электроэнергию можно вырабатывать и в домашних условиях. А если серьезно подойти к этому вопросу, то можно даже удовлетворить потребности домашнего хозяйства в электроэнергии.

Прежде всего следует отметить, что некоторые из перечисленных способов получения электричества вполне применимы и в условиях частного хозяйства. Так, многие фермеры и просто владельцы загородных имений, устанавливают на своих участках ветряные мельницы. Также все чаще на крышах загородных домов можно увидеть солнечные батареи.

Существуют и иные способы производства электричества, но об их практическом применении не может быть и речи. Это, скорее, ради забавы, или с целью эксперимента.

Альтернативная энергетика для дома своими руками: обзор лучших разработок

Запасы природного топлива не безграничны, а цены на энергоносители постоянно растут. Согласитесь, было бы неплохо взамен традиционных источников энергии использовать альтернативные, чтобы не зависеть от поставщиков газа и электроэнергии в своем регионе. Но вы не знаете, с чего начинать?

Мы поможем вам разобраться с основными источниками возобновляемой энергии – в этом материале мы рассмотрели лучшие эко-технологии. Заменить привычные источники питания способна альтернативная энергия: своими руками можно устроить весьма эффективную установку для ее получения.

В нашей статье рассмотрены простые способы сборки теплового насоса, ветрогенератора и солнечных батарей, подобраны фотоиллюстрации отдельных этапов процесса. Для наглядности материал снабжен видеороликами по изготовлению экологически чистых установок.

Содержание статьи:

Популярные источники возобновляемой энергии

“Зеленые технологии” позволят ощутимо сократить бытовые расходы за счет использования практически бесплатных источников.

Еще с древних времен люди использовали в повседневном обиходе механизмы и устройства, действие которых было направлено на превращение в механическую энергию сил природы. Ярким примером тому являются водяные мельницы и ветряки.

С появлением электричества наличие генератора позволило механическую энергию превращать в электрическую.

Водяная мельница – предшественник насоса автомата, не требующий присутствия человека для совершения работы. Колесо самопроизвольно вращается под напором воды и самостоятельно черпает воду

Сегодня значительное количество энергии вырабатывается именно ветряными комплексами и гидроэлектростанциями. Помимо ветра и воды людям доступны такие источники, как биотопливо, энергия земных недр, солнечный свет, энергия гейзеров и вулканов, сила приливов и отливов.

В быту для получения возобновляемой энергии широко используют следующие устройства:

Высокая стоимость, как самих устройств, так и проведения монтажных работ, останавливает многих людей на пути к получению вроде бы бесплатной энергии.

Окупаемость может достигать 15-20 лет, но это не повод лишать себя экономических перспектив. Все эти устройства можно изготовить и установить самостоятельно.

При выборе источника альтернативной энергии нужно ориентироваться на ее доступность, тогда максимальная мощность будет достигнута при минимуме вложений

Солнечные панели собственноручного изготовления

Готовая солнечная панель стоит немалых денег, поэтому ее покупка и установка по карману далеко не каждому. При самостоятельном изготовлении панели расходы можно снизить в 3-4 раза.

Прежде чем приступить к устройству солнечной панели нужно разобраться, как все это работает.

Галерея изображений

Фото из

Расположение солнечной панели на скатной крыше

Монтаж солнечных батарей на пологую крышу

Конструкция для изменения угла наклона приборов

Формирование угла наклона солнечной батареи

Принцип работы системы солнечного электроснабжения

Понимание назначения каждого из элементов системы позволит представить ее работу в целом.

Основные составляющие любой системы солнечного электроснабжения:

  • Солнечная панель. Это комплекс соединенных в единое целое элементов, преобразующих солнечный свет в поток электронов.
  • Аккумуляторы. Одной надолго не хватит, поэтому система может насчитывать до десятка таких устройств.  Количество аккумуляторных батарей определяется мощностью потребляемой электроэнергии. Количество аккумуляторных батарей можно будет увеличить в будущем, добавив в систему необходимое количество солнечных панелей;
  • Контроллер солнечного заряда. Это устройство необходимо для обеспечения нормальной зарядки аккумуляторной батареи. Основное его назначение состоит в недопущении повторной перезарядки батареи.
  • Инвертор. Прибор, требующийся для преобразования тока. Аккумуляторные батареи выдают ток низкого напряжения, а инвертор преобразует его в ток необходимого для функционала высокого напряжения – выходная мощность. Для дома достаточно будет инвертора с выдаваемой мощностью  3-5 кВт.

Основная особенность солнечных батарей состоит в том, что они не могут вырабатывать ток высокого напряжения. Отдельный элемент системы способен вырабатывать ток напряжением 0,5-0,55 В. Одна солнечная батарея способна вырабатывать ток напряжением 18-21 В, чего достаточно для зарядки 12-вольтового аккумулятора.

Если инвертор, аккумуляторные батареи и контроллер заряда лучше приобрести готовыми, то солнечные батареи вполне возможно сделать самому.

Качественный контроллер и правильность подключения помогут как можно дольше сохранять работоспособность аккумуляторных батарей и автономность всей солнечной станции в целом

Изготовление солнечной батареи

Для изготовления батареи необходимо приобрести солнечные фотоэлементы на моно- либо поликристаллах. При этом нужно учесть, что срок службы поликристаллов значительно меньше, чем у монокристаллов.

Кроме того КПД поликристаллов не превышает 12%, тогда как этот показатель у монокристаллов достигает 25%. Для того, чтобы сделать одну солнечную панель необходимо купить как минимум 36 таких элементов.

Солнечную батарею собирают из модулей. Каждый модуль для бытового использования включает 30, 36 или 72 шт. элементов, соединенных последовательно с источником питания с максимальным напряжением около 50 V

Шаг #1 – сборка корпуса солнечной панели

Начинаются работы с изготовления корпуса, для этого потребуются следующие материалы:

  • Деревянные бруски
  • Фанера
  • Оргстекло
  • ДВП

Из фанеры необходимо вырезать днище корпуса и вставить его в рамку из брусков толщиной 25 мм. Размер днища определяется количеством солнечных фотоэлементов и их размером.

По всему периметру рамки в брусках с шагом 0,15-0,2 м необходимо высверлить отверстия диаметром 8-10 мм. Они требуются для предотвращения перегрева элементов батареи во время работы.

Правильно выполненные отверстия с шагом 0,15-0,20 м предохранят от перегрева элементы солнечной панели и обеспечат стабильную работу системы

Шаг #2 – соединение элементов солнечной панели

По размеру корпуса необходимо при помощи канцелярского ножа вырезать из ДВП подложку для солнечных элементов. При ее устройстве также нужно предусмотреть наличие вентиляционных отверстий, устраиваемых через каждые 5 см квадратно-гнездовым способом. Готовый корпус нужно дважды покрасить и высушить.

Солнечные элементы следует вверх ногами выложить на подложку из ДВП и выполнить распайку. Если готовые изделия уже не были оснащены припаянными проводниками, то работа существенно упрощается. Однако процесс распайки предстоит выполнить в любом случае.

Нужно помнить, что соединение элементов должно быть последовательным. Изначально элементы следует соединять рядами, а уже потом готовые ряды объединять в комплекс путем присоединения к токоведущим шинам.

По завершению элементы нужно перевернуть, уложить как положено и зафиксировать на своих местах при помощи силикона.

Каждый из элементов нужно надежно зафиксировать на подложке с помощью скотча либо силикона, в будущем это позволит избежать нежелательных повреждений

После чего надо проверить величину выходного напряжения. Ориентировочно оно должно находиться в пределах 18-20 В. Теперь батарею следует обкатать в течение нескольких дней, проверить способность зарядки аккумуляторных батарей. Только после контроля работоспособности производится герметизация стыков.

Шаг #3 – сборка системы электроснабжения

Убедившись в безукоризненном функционале, можно выполнить сборку системы электроснабжения. Входные и выходные контактные провода нужно вывести наружу для последующего подключения прибора.

Из оргстекла следует вырезать крышку и закрепить ее саморезами к бортикам корпуса через предварительно просверленные отверстия.

Вместо солнечных элементов для изготовления батареи можно использовать диодную цепь с диодами Д223Б. Панель из 36 последовательно соединенных диодов способна выдавать напряжение 12 В.

Диоды нужно предварительно замочить в ацетоне для удаления краски. В пластиковой панели следует высверлить отверстия, вставить диоды и произвести их распайку. Готовую панель необходимо поместить в прозрачный кожух и герметизировать.

Правильно ориентированные и установленные солнечные панели обеспечивают максимальную эффективность получения солнечной энергии, а также легкость и простоту обслуживания системы

Основные правила установки солнечной панели

От правильности установки солнечной батареи во многом зависит эффективность работы всей системы.

При установке нужно учесть следующие важные параметры:

  1. Затенение. Если батарея будет находиться в тени деревьев или более высоких сооружений, то она не только не будет нормально функционировать, но и может выйти из строя.
  2. Ориентация. Для максимального попадания солнечных лучей на фотоэлементы батарею необходимо направить в сторону солнца. Если Вы живете в северном полушарии, то панель должна быть ориентирована на юг, если же в южном, то наоборот.
  3. Наклон. Этот параметр определяется географическим положением. Специалисты рекомендуют устанавливать панель под углом, равным географической широте.
  4. Доступность. Нужно постоянно следить за чистотой лицевой стороны и вовремя удалять слой пыли и грязи. А в зимнее время панель периодически необходимо очищать от налипающего снега.

Желательно, чтобы при эксплуатации солнечной панели угол наклона не был постоянным. Прибор будет работать по максимуму только в случае прямо направленных на его крышку солнечных лучей.

Летом его лучше располагать под уклоном в 30º к горизонту. В зимнее время рекомендовано приподнимать и устанавливать на 70º.

В ряде промышленных вариантов солнечных батарей предусмотрены устройства слежения за движение солнца. Для бытового применения можно продумать и предусмотреть подставки, позволяющие менять угол наклона панели

Тепловые насосы для отопления

Тепловые насосы являются одним и из наиболее прогрессивных технологических решений в получении для вашего дома. Они не только наиболее удобны, но и экологически безопасны.

Их эксплуатация позволит существенно снизить расходы, связанные с оплатой на охлаждение и обогрев помещения.

Галерея изображений

Фото из

Тепловой насос с забором тепла земли или подземной воды

Внешний блок теплового насоса воздух-вода или воздух-воздух

Взаимосвязь внешней и внутренней составляющих эко-систем

Оборудование внутреннего блока теплового насоса

Классификация тепловых насосов

Тепловые насосы классифицирую по количеству контуров, источнику энергии и способу ее получения.

В зависимости от конечных потребностей тепловые насосы могут быть:

  • Одно-, двух или трехконтурные;
  • Одно- или двухконденсаторные;
  • С возможностью нагрева или с возможностью нагрева и охлаждения.

По виду источника энергии и способу ее получения различают следующие тепловые насосы:

  • Грунт – вода. Применяются в умеренном климатическом поясе с равномерным прогревом земли вне зависимости от времени года. Для монтажа используют коллектор либо зонд в зависимости от типа грунта. Для бурения неглубоких скважин не требуется получения разрешительных документов.
  • . Тепло аккумулируется из воздуха и направляется на нагрев воды. Установка будет уместной в климатических зонах с зимней температурой не ниже -15 градусов.
  • . Монтаж обусловлен наличием водоемов (озера, реки, грунтовые воды, скважины, отстойники). Эффективность такого теплового насоса является весьма внушительной, что обусловлено высокой температурой источника в холодное время года.
  • Вода – воздух. В данной связке в роли источника тепла выступают те же водоемы, но при этом тепло посредством компрессора передается непосредственно воздуху, используемому для обогрева помещений. В данном случае вода не выступает в качестве теплоносителя.
  • Грунт – воздух. В данной системе проводником тепла является грунт. Тепло из грунта через компрессор передается воздуху. В роли переносчика энергии применяют незамерзающие жидкости. Данная система считается наиболее универсальной.
  • . Работа данной системы сходна с работой кондиционера, способного обогревать и охлаждать помещение. Данная система является наиболее дешевой, так как не требует производства земляных работ и прокладки трубопроводов.

При выборе вида источника тепла нужно ориентироваться на геологию участка и возможность беспрепятственного проведения земляных работ, а также на наличие свободной площади.

При дефиците свободного места придется отказаться от таких источников тепла, как земля и вода и забирать тепло из воздуха.

От правильности выбора вида теплового насоса во многом зависит эффективность работы системы и затраты на ее устройство

Принцип работы теплового насоса

Принцип работы тепловых насосов основан на использовании цикла Карно, который в результате резкого сжатия теплоносителя обеспечивает повышение температуры.

По такому же принципу, но с противоположным эффектом, работает большинство климатических устройств с компрессорными установками (холодильник, морозильная камера, кондиционер).

Главный рабочий цикл, который реализуется в камерах данных агрегатов, полагает обратный эффект – в результате резкого расширения происходит сужение хладагента.

Именно поэтому один из наиболее доступных методов изготовления теплового насоса основан на использовании отдельных функциональных узлов, используемых в климатическом оборудовании.

Так, для изготовления теплового насоса  может быть использован бытовой холодильник. Его испаритель и конденсатор будут играть роль теплообменников, отбирающих тепловую энергию из среды и направляющие ее непосредствен на нагрев теплоносителя, который циркулирует в системе отопления.

Низкопотенциальное тепло из грунта, воздуха или воды вместе с теплоносителем попадает в испаритель, где превращается в газ, а далее еще больше сжимается компрессором, в результате чего температура становится еще выше

Сборка теплового насоса из подручных материалов

Используя старую бытовую технику, а точнее, ее отдельные узлы, можно самостоятельно собрать тепловой насос. Как это можн сделать, рассмотрим далее.

Шаг #1 – подготовка компрессора и конденсатора

Работы начинаются с подготовки компрессорной части насоса, функции которой будут отведены соответствующему узлу кондиционера либо холодильника. Данный узел необходимо закрепить с помощью мягкой подвески на одной из стен рабочего помещения там, где это будет удобно.

После этого необходимо изготовить конденсатор. Для этого идеально подойдет бак из нержавеющей стали объемом 100 л. В него необходимо вмонтировать змеевик (можно взять готовую медную трубку от старого кондиционера либо холодильника.

Подготовленный бак нужно с помощью болгарки разрезать вдоль на две равные части – это необходимо для установки и закрепления змеевика в теле будущего конденсатора.

После монтажа змеевика в одной из половинок обе части емкости нужно соединить и сварить между собой таким образом, чтобы получился замкнутый бак.

Для изготовления конденсатора использован бак из нержавеющей стали объемом 100 л, с помощью болгарки он был разрезан пополам, вмонтирован змеевик и произведена обратная сварка

Учтите, что при сварке нужно использовать специальный электроды, а еще лучше применять аргоновую сварку, только она может обеспечить максимальное качество шва.

Шаг #2 – изготовление испарителя

Для изготовления испарителя потребуется герметичный пластиковый бак объемом 75-80 литров, в который нужно будет поместить змеевик из трубы диаметром ¾ дюйма.

Для изготовления змеевика достаточно обмотать медную трубку вокруг стальной трубы диаметром 300-400 мм с последующей фиксацией витков перфорированным уголком

На концах трубки необходимо нарезать резьбу для последующего обеспечения соединения с трубопроводом. После завершения сборки и проверки герметизации испаритель следует закрепить на стене рабочего помещения при помощи кронштейнов соответствующего размера.

Завершение сборки лучше доверить специалисту. Если часть сборки можно выполнить самостоятельно, то с пайкой медных труб и закачкой хладагента должен работать профессионал. Сборка основной части насоса заканчивается подключением обогревательных батарей и теплообменника.

Нужно отметить, что данная система является маломощной. Поэтому будет лучше, если тепловой насос станет дополнительной частью существующей системы отопления.

Шаг #3 – обустройство и подключение внешнего устройства

В качестве источника тепла лучше всего подойдет вода из колодца или скважины. Она никогда не замерзает и даже зимой ее температура редко опускается ниже +12 градусов. Потребуется устройство двух таких скважин.

Из одной скважины будет происходить забор воды с последующей подачей в испаритель.

Энергию подземной воды можно использовать круглогодично. На ее температуру не влияют погодные условия и времена года

Далее отработанная вода будет сбрасываться во вторую скважину. Остается все это подключить к входу в испаритель, к выходу и герметизировать.

В принципе, система готова к эксплуатации, но для ее полной автономности потребуется система автоматики, контролирующая температуру движущегося теплоносителя в отопительных контурах и давление фреона.

На первых порах можно обойтись обыкновенным пускателем, но следует учесть, что запуск системы после отключения компрессора можно выполнять через 8-10 минут – это время необходимо для выравнивания давления фреона в системе.

Устройство и использование ветрогенераторов

Энергию ветра использовали еще наши предки. С тех далеких времен, в принципе, ничего не изменилось.

Отличие состоит лишь в том, что жернова мельницы заменены генератором и приводом, обеспечивающими преобразование механической энергии лопастей в электрическую энергию.

Галерея изображений

Фото из

Шаг 1: Подбор деталей для изготовления ветрогенератора

Шаг 2: Извлечение двигателя и патрона из ненужной дрели

Шаг 3: Детали для устройства крепежного узла ветрогенератора

Шаг 4: Установка крепежного узла в собранном виде

Шаг 5: Установка подшипника с внутренней стороны пластины

Шаг 6: Сборка ветрогенератора и установка на площадкуСборка ветрогенератора и установка на площадку

Шаг 7: Крепление лопастей ветрогенератора к пластине

Шаг 8: Небольшой самодельный ветрогенераторНебольшой самодельный ветрогенератор

Установка ветрогенератора считается экономически выгодной, если среднегодовая скорость ветра превышает 6 м/с.

Монтаж лучше всего производить на возвышенностях и равнинах, идеальными местами считаются побережья рек и крупных водоемов вдали от различных инженерных коммуникаций.

Для преобразования энергии воздушных масс в электрическую применяются ветрогенераторы, наиболее продуктивные в прибрежных регионах

Классификация ветряных генераторов

Классификация ветряных генераторов зависит от следующих основных параметров:

  • В зависимости от размещения оси могут быть и горизонтальные. Горизонтальная конструкция предусматривает возможность автоповорота основной части для поиска ветра. Основное оборудование вертикального ветрогенератора расположено на земле, поэтому его легче обслуживать, при этом КПД вертикально расположенных лопастей ниже.
  • В зависимости от количества лопастей различают одно-, двух-, трех- и многолопастные ветряные генераторы. Многолопастные ветрогенераторы используют при малой скорости воздушного потока, применяются редко из-за необходимости установки редуктора.
  • В зависимости от материала, используемого для изготовления лопастей, лопасти могут быть парусными и жесткими. Лопасти парусного типа просты в изготовлении и монтаже, но требуют частой замены, так как быстро выходят из строя под воздействием резких порывов ветра.
  • В зависимости от шага винта, различают изменяемый и фиксируемый шаги. При использовании изменяемого шага можно добиться значительного увеличения диапазона рабочих скоростей ветрогенератора, но это приведет к неминуемому усложнению конструкции и увеличению ее массы.

Мощность всех видов приборов, преобразующих энергию ветра в электрический аналог, зависит от площади лопастей.

Для работы ветрогенераторам практически не нужны классические источники энергии. Использование установки мощностью около 1 мВт позволит сэкономить 92 000 баррелей нефти или 29 000 т угля за 20 лет

Устройство ветряного генератора

В любой ветряной установке присутствуют следующие основные элементы:

  • Лопасти, вращающиеся под действием ветра и обеспечивающие движение ротора;
  • Генератор, который вырабатывает переменный ток;
  • Контроллер управления лопастями, отвечает за образование переменного тока в постоянный, который требуется для зарядки аккумуляторов;
  • Аккумуляторные батареи, нужны для накопления и выравнивания электрической энергии;
  • Инвертор, выполняет обратное превращение постоянного тока в переменный, от которого работают все бытовые приборы;
  • Мачта, необходима для подъема лопастей над поверхностью земли до достижения высоты перемещения воздушных масс.

При этом генератор, и мачта считаются основными частями ветрогенератора, а все остальное – дополнительные компоненты, обеспечивающие надежную и автономную работу системы в целом

В схему любого даже самого простого ветряного генератора обязательно должны быть включены инвертор, контроллер заряда и аккумуляторные батареи

Тихоходный ветряной генератор из автогенератора

Считается, что данная конструкция является наиболее простой и доступной для самостоятельного изготовления. Она может стать как самостоятельным источником энергии, так и взять на себя часть мощности существующей системы электроснабжения.

При наличии автомобильного генератора и аккумуляторной батареи все остальные части можно изготовить из подручных материалов.

Шаг #1 – изготовление ветрового колеса

Лопасти считаются одной из наиболее важных частей ветрогенератора, так как их конструкцией определяется работа остальных узлов. Для изготовления лопастей могут быть использованы самые разные материалы – ткань, пластик, металл и даже дерево.

Мы изготовим лопасти из канализационной пластиковой трубы. Основные преимущества данного материала – дешевизна, высокая влагоустойчивость, простота обработки.

Работы выполняются в следующем порядке:

  1. Производится расчет длины лопасти, при этом диаметр пластиковой трубы должен составлять 1/5 от необходимого метража;
  2. С помощью лобзика трубу следует разрезать вдоль на 4 части;
  3. Одна часть станет шаблоном для изготовления всех последующих лопастей;
  4. После обрезки трубы заусеницы на краях необходимо обработать наждачной бумагой;
  5. Вырезанные лопасти необходимо зафиксировать на заранее приготовленном алюминиевом диске с предусмотренным креплением;
  6. Также к этому диску после переделки нужно прикрутить генератор.

Учтите, что труба из ПВХ не обладает достаточной прочностью и не сможет противостоять сильным порывам ветра. Для изготовления лопастей лучше всего применять трубу из ПВХ толщиной не менее 4 см.

Далеко не последнюю роль на величину нагрузки оказывает размер лопасти. Поэтому не лишним будет рассмотреть вариант снижения размера лопасти за счет увеличения их количества.

Лопасти ветрогенератора изготовлены по шаблону из ¼ ПВХ канализационной трубы диаметром 200 мм, разрезанной вдоль оси на 4 части

После сборки следует произвести балансировку ветрового колеса. Для этого требуется закрепить его горизонтально на штативе в закрытом помещении. Результатом правильной сборки будет неподвижность колеса.

Если же происходит вращение лопастей, необходимо выполнить их подточку абразивом доя уравновешивания конструкции.

Шаг #2 – изготовление мачты ветрогенератора

Для изготовления мачты можно использовать стальную трубу диаметром 150-200 мм. Минимальная длина мачты должна составлять 7 м. Если на участке есть препятствия для перемещения воздушных масс, то колесо ветрогенератора нужно поднять на высоту, превышающую препятствие не менее, чем на 1 м.

Колышки для закрепления растяжек и саму мачту необходимо забетонировать. В качестве растяжек можно использовать стальной либо оцинкованный трос толщиной 6-8 мм.

Растяжки мачты придадут ветрогенератору дополнительную устойчивость и снизят расходы, связанные с устройством массивного фундамента, их стоимость гораздо ниже остальных типов мачт, но требуется дополнительная площадь для растяжек

Шаг #3 – переоборудование автомобильного генератора

Переделка состоит лишь в перемотке провода статора, а также в изготовлении ротора с неодимовыми магнитами. Для начала нужно высверлить отверстия, необходимые для фиксации магнитов в полюсах ротора.

Установка магнитов выполняется с чередованием полюсов. По завершению работ межмагнитные пустоты нужно заполнить эпоксидной смолой, а сам ротор обернуть бумагой.

При перемотке катушки нужно учесть, что эффективность работы генератора будет зависеть от количества витков. Катушку необходимо мотать по трехфазной схеме в одном направлении.

Готовый генератор нужно испытать, результатом правильно выполненной работы будет показатель в 30 В при 300 оборотах генератора.

Переоборудованный генератор готов к проведению испытаний по выдаваемому номинальному напряжению перед финальным монтажом всей системы тихоходного ветрогенератора

Шаг #4- завершение сборки тихоходного ветрогенератора

Поворотная ось генератора выполняется из трубы с насаженными двумя подшипниками, а хвостовая часть вырезается из оцинкованного железа толщиной 1,2 мм.

Перед креплением генератора к мачте необходимо изготовить раму, лучше всего для этого подойдет профильная труба. При выполнении крепления нужно учесть, что минимальное расстояние от мачты до лопасти должно быть больше 0,25 м.

Альтернативная энергетика — Википедия

Альтернати́вная энерге́тика — совокупность перспективных способов получения, передачи и использования энергии, которые распространены не так широко, как традиционные, однако представляют интерес из-за выгодности их использования при, как правило, низком риске причинения вреда окружающей среде.

Направления альтернативной энергетики

Альтернативный источник энергии

Основным направлением альтернативной энергетики является поиск и использование альтернативных (нетрадиционных) источников энергии. Источники энергии — «встречающиеся в природе вещества и процессы, которые позволяют человеку получить необходимую для существования энергию»[1]. Альтернативный источник энергии является возобновляемым ресурсом, он заменяет собой традиционные источники энергии, функционирующие на нефти, добываемом природном газе и угле, которые при сгорании выделяют в атмосферу углекислый газ, способствующий росту парникового эффекта и глобальному потеплению. Причина поиска альтернативных источников энергии — потребность получать её из энергии возобновляемых или практически неисчерпаемых природных ресурсов и явлений. Во внимание может браться также экологичность и экономичность.

Классификация источников
Источники энергии, используемые человеком
Способ использования Энергия, используемая человеком Первоначальный природный источник
Солнечные электростанции Электромагнитное излучение Солнца Солнечный ядерный синтез
Ветряные электростанции Кинетическая энергия ветра Солнечный ядерный синтез,

Движения Земли и Луны

Традиционные ГЭС

Малые ГЭС

Движение воды в реках Солнечный ядерный синтез
Приливные электростанции Движение воды в океанах и морях Движения Земли и Луны
Волновые электростанции Энергия волн морей и океанов Солнечный ядерный синтез,

Движения Земли и Луны

Геотермальные станции Тепловая энергия горячих источников планеты Внутренняя энергия Земли
Сжигание ископаемого топлива Химическая энергия ископаемого топлива Солнечный ядерный синтез в прошлом.
Сжигание возобновляемого топлива
традиционное
нетрадиционное
Химическая энергия возобновляемого топлива Солнечный ядерный синтез
Атомные электростанции Тепло, выделяемое при ядерном распаде Ядерный распад

Примечания

  1. Зелёным шрифтом обозначены нетрадиционные способы использования энергии.
  2. Зелёным цветом залиты возобновляемые источники энергии.
Ветроэнергетика

В последнее время многие страны расширяют использование ветроэнергетических установок (ВЭУ). Больше всего их используют в странах Западной Европы (Дания, ФРГ, Великобритания, Нидерланды), в США, в Индии, Китае. Дания получает 25 % энергии из ветра[2]

Биотопливо
Гелиоэнергетика

Солнечные электростанции(СЭС) работают более чем в 80 странах.

Альтернативная гидроэнергетика
Российский волновой генератор
«Ocean 160»
Геотермальная энергетика

Используется как для нагрева воды для отопления, так и для производства электроэнергии. На геотермальных электростанциях вырабатывают немалую часть электроэнергии в странах Центральной Америки, на Филиппинах, в Исландии; Исландия также являет собой пример страны, где термальные воды широко используются для обогрева, отопления.

  • Тепловые электростанции (принцип отбора высокотемпературных грунтовых вод и использования их в цикле)
  • Грунтовые теплообменники (принцип отбора тепла от грунта посредством теплообмена)
Мускульная сила человека

Хотя мускульная сила является самым древним источником энергии, и человек всегда стремился заменить её чем-то другим, в настоящее время её значение растёт вместе с ростом использования велосипеда.

Грозовая энергетика

Грозовая энергетика — это способ использования энергии путём поимки и перенаправления энергии молний в электросеть. Компания Alternative Energy Holdings в 2006 году объявила о создании прототипа модели, которая может использовать энергию молнии. Предполагалось, что эта энергия окажется значительно дешевле энергии, полученной с помощью современных источников, окупаться такая установка будет за 4—7 лет.[6][7]

Управляемый термоядерный синтез

Синтез более тяжёлых атомных ядер из более лёгких с целью получения энергии, который носит управляемый характер. До сих пор не применяется.

Направления альтернативной энергетики помимо использования нетрадиционных источников энергии

Распределённое производство энергии

Новая тенденция в энергетике, связанная с производством тепловой и электрической энергии.

Водородная энергетика

На сегодняшний день для производства водорода требуется больше энергии, чем возможно получить при его использовании, поэтому считать его источником энергии нельзя. Он является лишь средством хранения и доставки энергии.

Космическая энергетика

Получение электроэнергии в фотоэлектрических элементах, расположенных на околоземной орбите или на Луне. Электроэнергия будет передаваться на Землю в форме микроволнового излучения[8]. Может способствовать глобальному потеплению. До сих пор не применяется.

Перспективы

Перспективы использования возобновляемых источников энергии связаны с их экологической чистотой, низкой стоимостью эксплуатации и ожидаемым топливным дефицитом в традиционной энергетике.

По оценкам Европейской комиссии к 2020 году в странах Евросоюза в индустрии возобновляемой энергетики будет создано 2,8 миллионов рабочих мест. Индустрия возобновляемой энергетики будет создавать 1,1 % ВВП[9].

Перспективы в России

Россия может получать 10 % энергии из ветра[2]. По сравнению с США и странами ЕС использование возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в России находится на низком уровне. Сложившуюся ситуацию можно объяснить доступностью традиционных ископаемых энергоносителей. Один из основных барьеров для строительства крупных электростанций на ВИЭ — отсутствие положения о стимулирующем тарифе, по которому государство покупало бы электроэнергию, производимую на основе ВИЭ (feed-in tariff)[10].

В 2017 году администрация городского округа Химки запустила проект по созданию Центра альтернативной энергетики, который будет разрабатывать новые схемы обеспечения электроэнергией промышленных предприятий и городского хозяйства. Центр будет организован на базе расположенного на Ленинградском шоссе дилерского центра садово-парковой техники Юнисоо[11].

Инвестиции

Информация в этом разделе устарела.

Вы можете помочь проекту, обновив его и убрав после этого данный шаблон.

Согласно отчёту ООН, в 2008 году во всём мире было инвестировано $140 млрд в проекты, связанные с альтернативной энергетикой, тогда как в добычу угля и нефти было инвестировано $110 млрд.

Во всём мире в 2008 году инвестировали $51,8 млрд в ветроэнергетику, $33,5 млрд в солнечную энергетику и $16,9 млрд в биотопливо. Страны Европы в 2008 году инвестировали в альтернативную энергетику $50 млрд, страны Америки — $30 млрд, Китай — $15,6 млрд, Индия — $4,1 млрд[12].

Распространение

В 2010 году альтернативная энергия (не считая гидроэнергии) составляла 4,9% всей потребляемой человечеством энергии. В том числе для отопления и нагрева воды (биомасса, солнечный и геотермальный нагрев воды и отопление) 3,3%; биогорючее 0,7%; производство электроэнергии (ветровые, солнечные, геотермальные электростанции и биомасса в ТЕС) 0,9%.[13]

На возобновляемые (альтернативные) источники энергии приходится всего около 5 % мировой выработки электроэнергии в 2010г.(без ГЭС)[13].

В мае 2009 года 13 % электроэнергии в США были произведены из возобновляемых источников энергии. 9,4 % электроэнергии было выработано на гидроэлектростанциях, около 1,8 % были получены из энергии ветра, 1,3 % из биомассы, 0,4 % из геотермальных источников и 0,3 % от энергии солнца[14].

В Австралии в 2009 году 8 % электроэнергии вырабатывается из возобновляемых источников[15].

См. также

Примечания

Ссылки

Литература

...Электроэнергия без вреда экологии: миф или реальность? | Вопрос-Ответ

Развитая энергетика – это фундамент для будущего прогресса цивилизации. Если на заре мировой и отечественной энергетической отрасли ставку делали на получение максимума электроэнергии для промышленности, то сегодня на первый план вышел вопрос о влиянии электростанций на окружающую среду и человека. Современная энергетика наносит значимый вред природе, и странам приходится делать непростой выбор между тепловыми, атомными и гидроэлектростанциями.

Тепловые электростанции – «привет» из прошлого

В начале 20 века в нашей стране ставку сделали именно на тепловые электростанции. На тот момент плюсов у них было достаточно, а о влиянии такого вида производства энергии на окружающую среду задумывались мало. ТЭС работают на дешевом топливе, которым богата Россия, да и их сооружение стоит не так дорого по сравнению со строительством ГЭС или АЭС. ТЭС не требуют больших площадей и их можно строить в любой местности. Последствия технологических аварий на тепловых станциях не так разрушительны, как на других электростанциях.

Доля ТЭС в отечественной энергосистеме самая большая: в 2011 году на тепловых станциях России было выработано 67,8% (это 691 млрд. кВт*ч) от всей энергии в стране. Между тем, тепловые электростанции наносят самый значимый ущерб окружающей среде по сравнению с другими электростанциями.

Ежегодно тепловые электростанции выбрасывают в атмосферу огромное количество отходов. Согласно госдокладу «О состоянии и об охране окружающей среды РФ в 2010 году», самыми крупными источниками выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух стали именно ГРЭС – крупные тепловые электростанции. Только за 2010 год 4 ГРЭС, принадлежащие ОАО «Энел ОГК-5», – Рефтинская, Среднеуральская, Невинномысская и Конаковская ГРЭС – выбросили в атмосферу 410 360 тонн загрязняющих веществ.

Источник фото: russianlook.com

При сжигании ископаемого топлива образуются продукты сгорания, содержащие оксид азота, серный и сернистый ангидрид, частички несгоревшего пылевидного топлива, летучую золу и газообразные продукты неполного сгорания. При сжигании мазута образуются соединения ванадия, кокс, соли натрия, частицы сажи, а в выбросах угольных ТЭС присутствуют окислы алюминия и кремния. И все тепловые электростанции, независимо от используемого топлива, выбрасывают колоссальные количества углекислого газа, вызывающего глобальное потепление.

Газ значительно удорожает стоимость электроэнергии, но при его сжигании не образуется зола. Правда в атмосферу также попадают окись серы и оксиды азота, как и при сжигании мазута. А ТЭС нашей страны, в отличие от зарубежных, не оснащены эффективными системами очистки уходящих газов. В последние годы в этом направлении ведется серьезная работа: реконструируются котлоагрегаты и золоулавливающие установки, электрофильтры, внедряются автоматизированные системы экологического мониторинга выбросов.

Достаточно остро стоит вопрос нехватки качественного топлива для ТЭС. Многие станции вынуждены работать на топливе низкого качества, при сгорании которого в атмосферу вместе с дымом попадает большое количество вредных веществ.

Главная проблема угольных ТЭС – это золоотвалы. Они не только занимают значительные территории, но и являются очагами скопления тяжелых металлов и обладают повышенной радиоактивностью.

Более того, тепловые электростанции сбрасывают в водоемы тёплую воду и этим загрязняют их. Как следствие, нарушение кислородного баланса и зарастание водорослями, что несет угрозу ихтиофауне. Загрязняют водоемы и сточные производственные воды ТЭС, которые содержат нефтепродукты. При том на ТЭС, работающих на жидком топливе, сбросы производственных вод выше.

Несмотря на относительную дешевизну ископаемого топлива, оно все же является невосполнимым природным ресурсом. Основными энергетическими ресурсами в мире являются уголь (40%), нефть (27%) и газ (21%) и по некоторым оценкам, при нынешних темпах потребления мировых запасов хватит на 270, 50 и 70 лет соответственно.

ГЭС – «укрощенная» стихия

Укрощать водную стихию начали еще в конце 19 века, а масштабная стройка ГЭС по всей стране совпала с развитием промышленности и освоением новых территорий. Строительство ГЭС не только решало вопрос обеспечения электроэнергией новых производств, но и улучшало условия судоходства и мелиорации.

Маневренные возможности ГЭС помогают оптимизировать работу энергосистемы, позволяя тепловым электростанциям работать в оптимальном режиме с минимальными затратами топлива и минимальными выбросами на каждый произведенный киловатт-час электроэнергии.

Источник фото: russianlook.com

Одно из главных преимуществ гидроэнергетики в том, что она наносит меньший ущерб окружающий среде по сравнению с другими электростанциями. ГЭС не используют топливо, значит, вырабатываемая ими электроэнергия стоит значительно дешевле, ее стоимость не зависит от колебаний цен на нефть или уголь, а производство энергии не сопровождается загрязнением атмосферы и вод. Выработка электроэнергии на ГЭС обеспечивает ежегодную экономию 50 млн. тонн условного топлива. Потенциал экономии составляет 250 млн. тонн.

Вода – это возобновляемый источник электроэнергии и в отличие от ископаемого топлива, ее можно использовать несчитанное количество раз. Гидроэнергетика – самый развитый вид возобновляемых источников энергии, она способна обеспечивать энергией целые регионы. Еще один плюс, так как ГЭС не сжигают топливо, нет дополнительных затрат по утилизации и захоронению отходов.

В то же время ГЭС имеет и ряд недостатков с точки зрения экологии. При строительстве ГЭС на равнинных реках приходится затапливать большие территории пахотных земель. Создание водохранилищ существенно меняет экосистему, что отражается не только на ихтиофауне, но и на животном мире. Правда, как отмечают некоторые экологи, при реализации комплекса природоохранных мероприятий через несколько десятилетий возможно восстановление экосистемы.

АЭС – энергия будущего?

Ядерная энергия была открыта сравнительно недавно, а первая в мире атомная станция заработала в 1954 году в Обнинске. Сегодня атомная промышленность развивается активными темпами, однако трагедия на Фукусиме заставила многие страны пересмотреть свои взгляды на будущее АЭС.

В отечественной энергосистеме на долю АЭС приходится небольшая часть производимой энергии. В 2011 году на АЭС страны произвели 172,9 млрд. кВт*ч, что составляет всего 16,9%. Тем не менее у госкорпорации «Росатом» серьезные планы по развитию атомной промышленности в России и за ее пределами.

Атомные станции, несмотря на высокую стоимость строительства, экономически выгодны: производимая ими электроэнергия относительно дешевая. Да и с точки экологии у АЭС есть ряд преимуществ.

Источник фото: russianlook.com

АЭС не выбрасывают в атмосферу золу и другие опасные вещества, образующиеся в результате сжигания топлива. Основная доля выбросов загрязняющих веществ в атмосферу приходится на пускорезервные котельные, котельные профилакториев и периодически включаемые резервные дизельгенераторные станции. По данным госдоклада, в 2010 году все атомные станции страны выбросили в атмосферу всего 1559 тонн загрязняющих веществ (для сравнения, приведенные выше 4 ГРЭС выбросили 410 360 тонн). Доля АЭС в общем объеме выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух всеми предприятиями страны уже на протяжении многих лет – менее 0,012%.

Запасов ядерного топлива – урана – значительно больше, чем других видов топлива. Россия обладает 8,9% от разведанных резервов урана в мире, находясь в общем списке на четвёртом месте.

Но, несмотря на очевидные плюсы, такие страны как Германия, Швейцария, Италия, Япония и ряд других отказались от атомной энергетики. В Германии доля АЭС в энергосистеме – 32%, но к 2022 году будет отключена последняя станция в стране. Главная причина – это безопасность АЭС для окружающей среды и населения. Мирный атом в одно мгновение может стать виновником гибели и тяжелых болезней миллионов людей и животных, и нанести непоправимый ущерб окружающей среде. Катастрофические последствия аварий на АЭС сразу перечеркивают все указанные преимущества.

Более того, при эксплуатации ядерных реакторов образуются радиоактивные отходы, которые необходимо хранить сотни тысяч лет, пока они не станут более-менее безопасными для окружающей среды. И в мире еще не найдено решение, как сделать их хранение безопасным. Часть ядерных отходов направляется на переработку (регенерацию) с частичным извлечением урана и плутония для последующего использования (но в результате переработки образуются новые отходы, по объему превышающие изначальное количество отходов в тысячи раз), или на захоронение в земле. Небезупречен с экологической точки зрения и процесс добычи урана, а также его превращения в ядерное топливо.

Стоит отметить, что даже на исправно работающих АЭС часть радиоактивного материала попадает в воздух и воду. И пусть это небольшие дозы, но какое влияние они окажут на окружающую среду в долгосрочной перспективе, предугадать сложно.

Прогресс не стоит на месте и сложно точно сказать, какой будет энергетика будущего. Но надо понимать, что энергетика, равно как и любая другая деятельность человека, оказывает в определенной мере негативное влияние на окружающую среду. И избежать его полностью, к сожалению, невозможно. Но вполне реально приложить все усилия, чтобы минимизировать ущерб, наносимый природе. Например, выбирать те технологии (пусть и дорогостоящие), которые наиболее безопасны для окружающей среды. Так, гидроэнергетика, которая единственная в таких масштабах использует возобновляемый источник энергии – воду – несмотря на ряд недостатков с точки зрения экологии, приносит все же минимальный ущерб окружающей среде по сравнению с другими электроэнергетическими объектами.

Смотрите также:

Семь основных источников электричества, о которых вы должны знать

Само представление о мире без электричества кажется невозможным. Это один из величайших даров науки человечеству. Почти все в нашем мире сегодня зависит от электроэнергии.

Ожидается, что электрическая зависимость со временем будет только расти. По оценкам, в 2018 году мировой спрос на электроэнергию вырос до 23000 ТВтч, и это число, вероятно, будет увеличиваться с каждым годом.Этот стремительно растущий спрос отвечает за половину роста потребностей в энергии и составляет 20% от общего потребления энергии во всем мире.

СВЯЗАННЫЕ С: 3+ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ, ГЕНЕРИРУЮЩИХ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЮ ДЛЯ США

Эти статистические данные ясно показывают, что электричество является генератором будущего. Тем не менее, как мы можем генерировать такое ошеломляющее количество электроэнергии для удовлетворения постоянно растущих потребностей? Давайте узнаем!

Определение электричества

Электричество можно определить как форму энергии, которая вырабатывается в результате потока электронов из положительных и отрицательных точек внутри проводника.Мы рассматриваем электричество как вторичный источник энергии.

Это связано с тем, что он не является готовым продуктом, а должен быть получен из первичных источников, таких как ветер, солнечный свет, уголь, природный газ, реакции ядерного деления и гидроэнергетика.

Вот несколько основных способов, с помощью которых мы можем производить электричество, и как это можно сделать!

1. Электричество через трение

Первые наблюдения электрических явлений были сделаны в Древней Греции.Это произошло, когда философ Фалес Милетский (640–546 гг. До н.э.) обнаружил, что когда янтарные бруски натирают о загорелую кожу, они приобретают привлекательные характеристики, которыми раньше не обладали.

Это тот же эксперимент, который теперь можно провести, протерев пластиковый стержень тканью. Поднося его ближе к маленьким кусочкам бумаги, он привлекает их, как это характерно для наэлектризованных тел.

Все мы знакомы с эффектами статического электричества. Некоторые люди более подвержены влиянию статического электричества, чем другие.Некоторые пользователи автомобилей ощущают его воздействие при нажатии на ключ или прикосновении к пластине автомобиля.

Мы создаем статическое электричество, когда протираем ручку одеждой. То же самое происходит, когда мы натираем стекло о шелк или янтарь с шерсти.

Следовательно, понятия заряда и подвижности необходимы при изучении электричества, и без них электрический ток не мог бы существовать.

2. Электричество за счет химического воздействия

Все батареи состоят из электролита (который может быть жидким, твердым или полутвердым), положительного электрода и отрицательного электрода.Электролит - это ионный проводник.

Один из электродов производит электроны, а другой электрод их принимает. Когда электроды подключены к питаемой цепи, они производят электрический ток.

Батареи, в которых химическое вещество не может вернуться в исходную форму после преобразования химической энергии в электрическую, называются первичными или гальваническими батареями.

Батареи или аккумуляторы двусторонние.В этих типах батарей химическое вещество, которое реагирует в электродах с образованием электрической энергии, может быть восстановлено путем пропускания через него электрического тока в направлении, противоположном нормальной работе батареи.

3. Электричество под действием света

Когда солнечный свет становится более интенсивным, напряжение, генерируемое между двумя слоями фотоэлектрического элемента, увеличивается. Но как работает фотоэлемент?

При отсутствии света система не вырабатывает энергию.Когда солнечный свет попадает на пластину, клетка начинает функционировать. Фотоны солнечного света взаимодействуют с доступными электронами и увеличивают их энергетические уровни.

Таким образом, электричество вырабатывается за счет солнечной энергии.

4. Тепловая электроэнергия за счет теплового воздействия

Тепловая генерирующая установка - это тип установки, в которой турбина, приводимая в действие паром под давлением, используется для перемещения оси электрогенераторов. Обычные тепловые электростанции и атомные тепловые электростанции используют энергию, содержащуюся в сжатом паре.

Самый простой пример - подключить чайник, полный кипятка, к лопастному колесу, которое, в свою очередь, соединено с генератором. Струя пара из котла приводит в движение ротор.

Следовательно, мы можем получать пар разными способами, например, сжигая уголь, нефть, газ, городские отходы или используя большое количество тепла, выделяемого реакциями ядерного деления. Вы даже можете производить пар, концентрируя энергию солнца.

Не будет ошибкой сказать, что тепловая энергия - один из самых распространенных способов производства электроэнергии.

5. Электричество за счет магнетизма

В 1819 году датский физик Ханс Кристиан Эрстед сделал необычайное открытие, обнаружив, что можно отклонить магнитную стрелку с помощью электрического тока. Это открытие, которое показало связь между электричеством и магнетизмом, было разработано французским ученым Андре Мари Ампером.

Ампер изучил силы между проводами, по которым циркулируют электрические токи. В том же духе французский физик Доминик Франсуа Араго, как известно, намагнитил железо, поместив его рядом с кабелем, по которому проходит ток.

После этого, в 1831 году, британский ученый Майкл Фарадей обнаружил, что движение магнита вблизи кабеля индуцирует в нем электрический ток. Этот эффект был противоположен обнаруженному Эрстедом.

Таким образом, Эрстед продемонстрировал, что электрический ток может создавать магнитное поле. С другой стороны, Фарадей продемонстрировал, что мы можем использовать магнитное поле для создания электрического тока. Оба открытия являются новаторскими.

В этом контексте полное смешение теорий магнетизма и электричества произошло благодаря британскому физику Джеймсу Клерку Максвеллу.Максвелл предсказал существование электромагнитных волн и определил свет как электромагнитное явление.

Очевидно, что потребовалось много ученых и исследователей, чтобы сделать вывод, что электричество также может быть произведено с помощью магнетизма.

6. Электроэнергия, вырабатываемая под давлением

Давление, оказываемое подземными водными потоками, - это процесс, используемый на больших судах в качестве альтернативной энергии основной системы. В плотинах электричество вырабатывается путем выпуска контролируемого потока воды под высоким давлением через принудительный трубопровод.

Вода приводит в движение турбины, которые приводят в движение генераторы и, таким образом, вырабатывают электрический ток. Затем этот высокий ток низкого напряжения проходит через усилитель напряжения, который преобразует его в электричество.

7. Гидравлическое электричество за счет действия воды

Из всех перечисленных выше способов выработки энергии магнитная энергия чаще всего используется для производства электроэнергии в больших количествах. Его производство основано на том, что при перемещении проводника в присутствии магнита в проводнике происходит упорядоченное движение электронов.

Это происходит в результате сил притяжения и отталкивания, вызванных магнитным полем. Работа генераторов переменного тока, двигателей и динамо-машин основана на этой форме производства электроэнергии.

Примечательно, что гидроэлектроэнергия вырабатывает около 9% электроэнергии в США. Более того, он является возобновляемым и может производиться с очень небольшим количеством выбросов.

СВЯЗАННЫЕ С: 21 ТОП-ПЛОТИНЫ В МИРЕ, ПОЛУЧАЮЩИЕ БОЛЬШОЕ КОЛИЧЕСТВО ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Производство электроэнергии имеет богатую историю и еще более светлое будущее.Согласно прогнозам, сделанным Институтом энергетических исследований, ископаемое топливо продолжит сохранять свой статус ведущего источника производства электроэнергии в США до 2040 года.

Наши источники энергии, электричество - Национальные академии

Электричество

Электричество нельзя добывать из земли, как уголь . Таким образом, он называется вторичным источником энергии, что означает, что он получен из первичных источников, включая уголь, природный газ, реакции ядерного деления, солнечный свет, ветер и гидроэнергетику.Наиболее прямое использование первичной энергии ограничивается генерированием тепла и движения. Электроэнергия, напротив, чрезвычайно универсальна и имеет широкий спектр сложных применений. Электроэнергия играет настолько важную роль в современной жизни Америки, что ее спрос и предложение часто исследуются отдельно от первичных источников, используемых для ее производства.

Управление энергетической информации США (EIA) прогнозирует увеличение производства электроэнергии в США на 11% в период с 2015 по 2040 год, или примерно на 0%.4% в год. На практике это означает соответствующее увеличение спроса на уголь и газ, по крайней мере, в ближайшем будущем. Электростанции теперь потребляют почти две пятых энергии США из всех источников, включая около 91% американского угля и 35% природного газа, а также биомассу и свалочный газ. Сжигание этого топлива производит большое количество парниковых газов (ПГ) и других загрязнителей.

Производство электроэнергии с использованием возобновляемых источников - сложная задача, но в ней наблюдается определенный прогресс.Согласно прогнозам EIA, доля общей энергии, используемой электростанциями из таких источников, как солнечная, ветровая и геотермальная, к 2040 году достигнет 28%. Однако интеграция энергии из многих из этих возобновляемых источников, вероятно, потребует расширения и улучшения системы электропередачи, например, добавление дополнительных линий электропередачи.

По прогнозам, к 2040 году доля энергии, потребляемой электростанциями из таких источников, как солнце, ветер и геотермальная энергия, вырастет примерно до 28%.

Последовательные усилия и ускоренное внедрение новых технологий и эффективных возобновляемых источников могут обеспечить больший процент потребностей США в электроэнергии. Конечный результат будет зависеть от выбора потребителей, политики правительства США и рыночной цены на существующие и альтернативные источники энергии.

Ядерная энергия не производит парниковых газов в процессе производства электроэнергии и в настоящее время производит 20% электроэнергии Америки. Однако EIA прогнозирует, что общий объем производства электроэнергии ядерной энергетикой останется неизменным в течение следующих 25 лет.Усилия по увеличению мощности наталкиваются на три крупных, но не непреодолимых препятствия: высокие капитальные вложения, связанные со строительством новых атомных электростанций; сопротивление групп граждан, выступающих против использования ядерной энергии и хранения радиоактивных материалов; и вопросы международной безопасности. (Как подготовка топлива ядерного реактора, так и утилизация топлива ядерного реактора после его использования создают возможности для производства материалов, которые могут быть использованы в ядерном оружии и которые, как правило, недоступны другими способами.)

Доставить электроэнергию потребителям может оказаться такой же сложной задачей, как и ее создание. Генераторные станции обычно строятся вдали от центров нагрузки, потому что их легче найти, а наличие инфраструктуры беспокоит меньше людей. Электроэнергия поставляется сложной высоковольтной системой передачи и распределения («сеть»), которая состоит из более чем 19 000 электрических генерирующих блоков с генерирующей мощностью более 1 миллиона мегаватт, подключенных к более чем 450 000 миль линий электропередачи.Он эволюционировал постепенно на протяжении десятилетий, в последние годы он подвергается все большему стрессу, и растет озабоченность по поводу его уязвимости. Большинству американцев известно, что массовые отключения электроэнергии вызывают повсеместные сбои: например, в результате единственного события в августе 2003 года отключили электричество около 50 миллионов потребителей от Огайо до Нью-Йорка и Канады, что принесло убытки примерно в 6 миллиардов долларов. Но немногие из нас знают, что даже в относительно спокойные периоды отключения электроэнергии и перебои в подаче электроэнергии обходятся американцам как минимум в 150 миллиардов долларов в год - примерно по 500 долларов на каждого мужчину, женщину и ребенка, согласно данным U.S. Министерство энергетики (DOE).

Модернизация энергосистемы США до уровня «интеллектуальной сети», то есть такой, в которой компоненты системы доставки контролируются и координируются с помощью компьютеризированного удаленного сбора данных и автоматизированных операций, - представляет собой значительные вложения, но принесет многочисленные выгоды. Новые технологии и оборудование повысят надежность, что приведет к меньшему количеству отказов системы и более быстрому восстановлению питания при отключении электроэнергии. Модернизированная сеть может способствовать большей зависимости от возобновляемых и прерывистых ресурсов при условии разработки жизнеспособных методов хранения.А современная сеть позволит создать оптовые рынки энергии, более низкие цены для потребителей и более распределенную систему производства электроэнергии.

Объяснение электроэнергии - Управление энергетической информации США (EIA)

Электроэнергия - вторичный источник энергии

Электричество - это поток электроэнергии или заряда. Электричество - это одновременно основная часть природы и одна из наиболее широко используемых форм энергии.

Электроэнергия, которую мы используем, является вторичным источником энергии, поскольку она производится путем преобразования первичных источников энергии, таких как уголь, природный газ, ядерная энергия, солнечная энергия и энергия ветра, в электрическую энергию. Электричество также упоминается как энергоноситель , что означает, что его можно преобразовать в другие формы энергии, такие как механическая энергия или тепло. Первичные источники энергии - это возобновляемые или невозобновляемые источники энергии, но электричество, которое мы используем, не является ни возобновляемым, ни невозобновляемым.

Источник: стоковая фотография (защищена авторским правом)

Нажмите для увеличения

Использование электричества коренным образом изменило повседневную жизнь

Несмотря на большое значение в повседневной жизни, мало кто задумывается о том, какой была бы жизнь без электричества. Как воздух и вода, люди склонны принимать электричество как должное. Однако люди используют электричество для выполнения множества работ каждый день - от освещения, отопления и охлаждения домов до питания телевизоров и компьютеров.

До того, как электричество стало широко доступным, около 100 лет назад, свечи, лампы с китовым маслом и керосиновые лампы обеспечивали свет; холодильники хранят продукты в холодном состоянии; а дровяные или угольные печи обеспечивали тепло.

Ученые и изобретатели работали над расшифровкой принципов электричества с 1600-х годов. Бенджамин Франклин, Томас Эдисон и Никола Тесла внесли заметный вклад в наше понимание и использование электричества.

Бенджамин Франклин продемонстрировал, что молния - это электричество.Томас Эдисон изобрел первую лампу накаливания с длительным сроком службы.

До 1879 года электричество постоянного тока использовалось в дуговых лампах для наружного освещения. В конце 1800-х годов Никола Тесла был пионером в области производства, передачи и использования электроэнергии переменного тока, что снизило стоимость передачи электроэнергии на большие расстояния. Изобретения Теслы принесли электричество в дома для внутреннего освещения и на фабрики для питания промышленных машин.

Последнее обновление: 20 марта 2020 г.

Электричество в U.S. - Управление энергетической информации США (EIA)

Электроэнергия в США производится (генерируется) с использованием различных источников энергии и технологий

Соединенные Штаты используют множество различных источников энергии и технологий для производства электроэнергии. Источники и технологии менялись со временем, и некоторые из них используются чаще, чем другие.

Три основных категории энергии для производства электроэнергии - это ископаемое топливо (уголь, природный газ и нефть), ядерная энергия и возобновляемые источники энергии.Большая часть электроэнергии вырабатывается паровыми турбинами с использованием ископаемого топлива, ядерной энергии, биомассы, геотермальной и солнечной тепловой энергии. Другие основные технологии производства электроэнергии включают газовые турбины, гидротурбины, ветряные турбины и солнечные фотоэлектрические установки.

Нажмите для увеличения

Ископаемое топливо - крупнейший источник энергии для выработки электроэнергии

Природный газ был крупнейшим источником U - около 38%.S. Производство электроэнергии в 2019 году. Природный газ используется в паровых турбинах и газовых турбинах для выработки электроэнергии.

Уголь

был вторым по величине источником энергии для производства электроэнергии в США в 2019 году - около 23%. Практически все угольные электростанции используют паровые турбины. Несколько угольных электростанций преобразуют уголь в газ для использования в газовой турбине для выработки электроэнергии.

Нефть была источником менее 1% выработки электроэнергии в США в 2019 году. В паровых турбинах используются остаточное жидкое топливо и нефтяной кокс.Дистиллятное или дизельное топливо используется в дизельных генераторах. Остаточное жидкое топливо и дистилляты также можно сжигать в газовых турбинах.

Ядерная энергия обеспечивает пятую часть электроэнергии США

Атомная энергия была источником около 20% выработки электроэнергии в США в 2019 году. Атомные электростанции используют паровые турбины для производства электроэнергии за счет ядерного деления.

Возобновляемые источники энергии обеспечивают растущую долю электроэнергии в США

Многие возобновляемые источники энергии используются для выработки электроэнергии и являются источником около 17% всего U.С. Производство электроэнергии в 2019 году.

Гидроэлектростанции произвели около 7% от общего объема производства электроэнергии в США и около 38% выработки электроэнергии из возобновляемых источников энергии в 2019 году. Гидроэлектростанции используют проточную воду для вращения турбины, подключенной к генератору.

Энергия ветра была источником около 7% от общего объема производства электроэнергии в США и около 42% электроэнергии из возобновляемых источников в 2019 году. Ветровые турбины преобразуют энергию ветра в электричество.

Биомасса была источником около 1% от общего объема производства электроэнергии в США в 2019 году. Биомасса сжигается непосредственно на пароэлектрических электростанциях или может быть преобразована в газ, который можно сжигать в парогенераторах, газовых турбинах или внутреннем сгорании. двигатели-генераторы.

Солнечная энергия обеспечила около 2% всей электроэнергии США в 2019 году. Фотоэлектрическая (PV) и солнечно-тепловая энергия - два основных типа технологий производства солнечной электроэнергии. Преобразование PV производит электричество непосредственно из солнечного света в фотоэлектрических элементах.Большинство гелиотермических систем используют паровые турбины для выработки электроэнергии.

Геотермальные электростанции произвели около 0,5% от общего объема производства электроэнергии в США в 2019 году. Геотермальные электростанции используют паровые турбины для выработки электроэнергии.

Последнее обновление: 20 марта 2020 г.

Производство электроэнергии - Канадская электроэнергетическая ассоциация

Нажмите "Enter" для поиска или ESC, чтобы закрыть. Нажмите "Отправить" для поиска

  • Членство
    • Стать членом
      • Зачем вступать в CEA?
      • The National Voice of Electricity Canada
      • Преимущества членства
      • Категории членства
    • Советы и комитеты
      • Обзор
      • Советы
      • Комитеты
    • Стань устойчивой электроэнергетической компанией 902 902 902 902
    • Шаги к заработку
    • Устойчивые электроэнергетические компании
  • Список участников
    • Члены
    • Корпоративные партнеры
    • Ассоциированные партнеры
  • Ведущий
    • Обзор
    • Экономика Канады
    • Энергетика 902 Обзор экономики Канады 902 Будущее
    • Инвестиции в инфраструктуру завтрашнего дня
    • Устранение разрыва в инновациях
    • Защита энергосистемы
  • Защита окружающей среды
    • Обзор
    • Адаптация к изменению климата
    • 9 0221 Энергоэффективность
    • Качество воздуха
    • Защита биологических видов
  • Партнерство для лучшего будущего
    • Обзор
    • Партнерство с общинами коренного населения
    • Расширение партнерских отношений в Северной Америке
  • Канадский сектор энергетики
  • Deliver
    • Обзор
    • Устойчивое развитие
      • Обзор
      • Программа устойчивого развития электроэнергетики
      • Станьте устойчивой электроэнергетической компанией
    • National Electricity Month
      • Power of Art
      • 21 9022 Health and Safety
      • Программа аналитики и надежности
        • Обзор
        • Купить Отчеты о надежности и производительности
    • Learn
      • Обзор
      • История электроэнергетики
      • Электричество T oday
        • Обзор
        • Производство электроэнергии
        • Электросеть Северной Америки
      • Будущее электроэнергетики
        • Обзор
        • Тарифы на электроэнергию

    Текст 2 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ 9 ЭЛЕКТРИЧЕСТВА

    слов для перевода

    для обслуживания v _______________
    случится v _______________
    электрическая дуга _______________
    газовый разряд _______________
    как свеча _______________
    лампа накаливания _______________
    нить накала n _______________
    лампа холодного дневного света _______________
    в среднем _______________
    вольфрам _______________

    Электроэнергия - это сила, которая сделала возможным современный технический прогресс.Когда мы оглядываемся вокруг, мы можем найти эту силу, которая каким-то образом нам служит.

    Вероятно, наиболее важным видом использования электроэнергии в современном доме является производство света. Но мы редко думаем о том, что происходит, чтобы сделать это возможным.

    Знаете ли вы, что первый рукотворный электрический свет осветил лабораторию петербургского физика Василия Петрова в 1802 году? Он открыл электрическую дугу, форму газового разряда. Но в опытах Петрова пламя дуги длилось недолго.

    В 1876 году Павел Яблочков изобрел дугу, которая долгое время горела, как свеча, и получила название свечи Яблочкова. Источник света, изобретенный Яблочковым, получил мировое признание.

    В то же время некоторые инженеры пытались разработать лампу накаливания. Молодой российский инженер Александр Лодыгин изготовил первую удачную лампу накаливания. Известный американский изобретатель Томас Эдисон усовершенствовал лампу. Он использовал углеродную нить. Но Лодыгин сделал еще одно важное усовершенствование лампы накаливания: он изобрел лампу с вольфрамовой нитью накаливания, которую мы используем сегодня.

    Еще один электрический свет, который мы используем сегодня, - это свет люминесцентной лампы холодного дневного света. Лампы искусственного дневного света намного дешевле, чем лампы накаливания

    и

    прослужит намного дольше. Это освещение будущего.

    Использование электричества в доме не ограничивается освещением. Все больше и больше электрических устройств помогают нам в домашней работе.

    Кроме того, электричество также является важнейшим источником энергии в промышленности.Рабочий современного завода потребляет в среднем на оборудовании, которое он эксплуатирует, более 10 000 киловатт-часов электроэнергии в год. Это означает, что он потребляет достаточно электроэнергии, чтобы обеспечить семь или восемь современных домов в течение года.

    Автоматизация - один из главных факторов технического прогресса, и автоматизация невозможна без электричества.

    Мы не мыслим своей жизни без телефона, телеграфа и радиосвязи. Электричество дает им жизнь.В последние годы электричество внесло большой вклад в радиосвязь между космическими кораблями, а также между космонавтами и Землей.

    Современная исследовательская лаборатория не существует без электричества. Почти все измерительные устройства, которые используются в атомной энергетике, также работают с помощью электричества.

    Слова для изучения

    современный прил. ________________
    для производства v ________________
    искусственный прил. ________________
    изобретать v ________________
    источник n ________________
    для разработки v ________________ , г.
    известный прил. ________________
    для улучшения v ________________
    светлый n ________________
    искусственный прил. ________________
    отрасль n ________________
    для обозначения v ________________
    энергия n ________________
    для поставки v ________________
    автоматика n ________________
    основной прил. ________________
    вклад нет ________________
    исследования нет ________________
    измерительные приборы ________________
    для работы v ________________

    Текст 3 ПЕРВАЯ РУССКАЯ ЖЕНЩИНА-УЧЕНАЯ

    слов для перевода

    неевклидова геометрия _______________
    обеспеченная семья _______________
    для головоломки v _______________
    проблема _______________ ()
    в головку v _______________
    правый n _______________
    единственный выход для нее _______________
    женщина должна быть замужем _______________
    вместе с _______________
    зря прила _______________
    позиция n _______________
    Член-корреспондент _______________ -

    Великий русский математик Софья Ковалевская жила во второй половине XIX века.Это был период прогресса россиян в науке и культуре. Это было время, когда Лобачевский создал новую неевклидову геометрию, а Чебышев организовал новую школу математиков.

    Софья родилась в Москве 15 февраля 1850 года в обеспеченной семье, но детство провела в деревне. Ее отец, сам хорошо образованный человек, дал своим детям хорошее образование. Когда Софии было восемь лет, опытный учитель преподавал ей арифметику, грамматику, литературу, географию и историю.Девочка проявила необычный дар в математике и в двенадцать лет озадачила своего учителя, когда она дала новое решение сложной нерешенной задачи.

    В 1867 году София захотела продолжить учебу в Петербурге, где ее семья проводила зимы. Но женщине нельзя было посещать лекции в университете. Даже Чебышев, возглавлявший в то время русскую математическую школу, не имел права разрешать ей посещать свои лекции. Единственным выходом для нее было уехать за границу, но в этом случае было условие, что женщина должна быть замужем.София вышла замуж за Владимира Ковалевского и вскоре покинула Россию.

    Софья Ковалевская училась в Гейдельбергском университете, слушала лекции, много занималась исследовательской и практической работой.

    В 1871 году Ковалевские отправились в Берлин. За четыре года в Берлине София написала три диссертации. Когда в 1874 году появились три научных шедевра Ковалевской, Хеттингенский университет присвоил ей степень доктора философии.

    По возвращении в Россию она безуспешно пыталась получить должность в Санкт-Петербургском университете.Несмотря на старания Менделеева, Бутлерова и Чебышева, Софья Ковалевская, уже выдающийся ученый, не получила ни одной должности в университете. Царское правительство не хотело иметь женщин-профессоров. Снова С. Ковалевская вернулась в Берлин, где завершила работу по преломлению света в кристаллах.

    В 1883 году она приняла предложение Стокгольмского университета и была избрана профессором механики и занимала этот пост до своей смерти в 1891 году.

    В 1888 году она получила высшую награду Парижской академии наук за решение сложной задачи: усовершенствовать теорию движения твердого тела относительно неподвижной точки.Ее решение стало ценным дополнением к результату, представленному Эйлером и Лагранжем. В 1889 г. Ковалевская была удостоена еще одной премии, на этот раз Шведской Академии наук. В своих многочисленных научных трудах Ковалевская решила проблемы, которые многие ученые не могли решить на протяжении многих лет.

    Наряду с научно-педагогической деятельностью занималась литературной работой, участвовала в редактировании журнала Acta Mathematica, переводила произведения Чебышевых на французский язык. За литературную деятельность была избрана членом Литературного клуба Стокгольма.

    Став всемирно известным ученым, Ковалевская завоевала признание в своей стране. В 1889 году она была избрана членом-корреспондентом Российской академии наук.

    К сожалению, Софья Ковалевская скончалась 10 февраля 1891 года на 41-м году жизни, когда она достигла пика своей славы.

    Слова для изучения

    для создания v ________________
    опытный ________________
    для обучения v ________________
    подарок нет ________________ , г.
    раствор n ________________
    сложный прил. ________________
    продолжить v ________________
    невозможно прил. ________________
    посещать лекции ________________
    , чтобы разрешить v ________________
    шедевр n ________________
    появится v ________________
    для присуждения v ________________
    выдающийся прил. ________________
    для завершения v ________________
    сложный прил. ________________
    ценный прил. ________________
    многочисленные прил. ________________
    для решения v ________________
    для выполнения v ________________

    Текст 4 ГРАВИТАЦИЯ

    Гравитация - очень важная сила во Вселенной.Каждый объект имеет гравитационное притяжение, подобное магнетизму. Но, в отличие от магнетизма, гравитация присутствует не только в чугуне и стали. Он есть в каждом большом или маленьком объекте; но большие объекты, такие как земля, имеют большее притяжение, чем маленькие.

    Исаак Ньютон, великий ученый семнадцатого века, первым изучил гравитацию. В детстве он часто видел, как яблоки падают на землю. Он задавался вопросом, почему они падают на землю и почему не взлетают в небо.

    Согласно 1 закон, который он позже создал все во вселенной, притягивает к себе все остальное.Солнце привлекает землю, а земля притягивает солнце. Земля притягивает луну, а луна притягивает солнце. Хотя более крупный объект имеет более сильное притяжение, на самом деле все объекты, на самом деле 2 , тоже имеют некоторое притяжение, но мы не замечаем гравитационное притяжение книги, потому что притяжение земли намного больше.

    Почему Земля всегда вращается вокруг Солнца, а не улетает в холодное пространство? Гравитация Солнца дает ответ. Земля всегда пытается уйти по прямой, но солнце всегда тянет ее назад.Итак, он продолжает свое путешествие вокруг Солнца.

    Солнце - одна из тогдашних звезд в галактике, в которой насчитывается около 100 000 миллионов звезд. Это не в центре галактики, а, скорее, 3 около одного края.

    Во Вселенной миллионы галактик, поэтому есть тысячи миллионов миллионов солнц. Многие астрономы считают, что у некоторых из этих солнц есть планеты, как у нашего Солнца.

    Гравитация - это сила, которая удерживает вместе все атомы звезды.Он удерживает вместе Солнце и атомы Земли. Он держит нас на земле.

    Эйнштейн создал новый закон всемирного тяготения. Его основные результаты совпадают с результатами закона Ньютона; но в очень мелких и тонких вопросах закон Эйнштейна дает разные результаты. Одно из них состоит в том, что гравитация немного искривляет свет; но согласно закону Ньютона гравитация очень мало влияет на свет. Эйнштейн показал этот факт с помощью математики, а не эксперимента. Позже астрономы экспериментально доказали, что Эйнштейн был прав.

    :

    1 согласно

    2 фактически,

    3 а точнее



    : 2016-11-12; : 1227 | |


    :


    :


    :



    © 2015-2020 lektsii.

  • Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *