Нетрадиционные источники: Нетрадиционные источники энергии

Нетрадиционные источники энергии

Структура нетрадиционных источников энергии и обоснованная необходимость в их применении

Определение 1

К нетрадиционным (альтернативным) источникам энергии относят:

• энергию Солнца, ветра, воды (приливов, морских волн),
• геотермальную и водородную энергию,
• энергию биомассы.

Интерес к этим источникам энергии постоянно возрастает, поскольку во многих отношениях они неограниченны, экономически выгодны, оказывают на природную среду щадящее воздействие.

Предпосылками необходимости найти нетрадиционные источники энергии, чистые, безопасные, дешевые, стали углубляющийся энергетический кризис, ухудшение экологической ситуации, вызванное, в том числе, и потреблением традиционных источников энергии.

Солнечная энергетика

По экономическим, экологическим, ресурсным критериям, а также по показателям безопасности солнечная энергия в ряду альтернативных источников занимает одно из первых мест, ее использование имеет долгосрочную перспективу.

Замечание 1

Подсчитано, что объем солнечной энергии, поступающей в течение трех дней на территорию РФ, превышает объем энергии, сопоставимый с выработкой электроэнергии в масштабах страны за год.

Готовые работы на аналогичную тему

К преимуществам солнечной энергетики относятся: возобновляемость, огромный потенциал, неисчерпаемость, доступность, бесшумность, экономичность, небольшие расходы при эксплуатации. Особенно важно, что производство и использование солнечных электростанций сопровождается минимальными (почти что нулевыми) по сравнению с традиционными источниками энергии выбросами в природную среду.

Энергия ветра

Ветровые электростанции – перспективный способ получения энергии, особенно в тех местах, где направление ветра постоянно.

Способ получения такой энергии не загрязняет природную среду. Однако прослеживается зависимость от непостоянства направлений и силы ветра. Хотя эту зависимость есть возможность частично сгладить установкой маховиков и разнообразных аккумуляторов.

Но строительство, содержание, ремонт ветровых электростанций обходится недешево. К тому же эксплуатация их сопровождается шумом, мешает птицам и насекомым, отражает радиоволны вращающимися частями.

Энергия воды

В структуру гидроэнергетики, использующей энергию водных ресурсов, входят гидроэлектростанции, малые гидроэлектростанции, приливные электростанции, волновые электростанции.

Для работы гидроэлектростанций необходимо сооружение плотины и водохранилища (гарантия обеспеченности водой). Основное преимущество гидроэнергетики – использование возобновляемой энергии.

Эксплуатация гидроэлектростанций не загрязняет природную среду, однако под водохранилища отчуждаются земли (часто плодородные). Плотины часто перекрывают рыбам путь к нересту.

Геотермальная энергия (тепло Земли)

Представляет практический интерес применение геотермальной энергии, использующей тепло Земли, в виде геотермальных станций. Кроме этого, подаваемые горячие подземные воды могут обогревать здания, теплицы. Для получения геотермальной энергии не нужно сжигать топливо, поскольку природный пар непосредственно используется для получения электроэнергии.

Геотермальная электростанция может вырабатывать электроэнергию из тепловой энергии гейзеров и других подземных источников. Гидроэлектростанции могут составить конкуренцию в регионах, где отпускная цена на электроэнергию высокая.

Водородная энергетика

Водородная энергетика, интерес к которой возрос за последнее время, основана на использовании водорода в качестве топлива.

Очевидно преимущество выбора водорода в качестве энергоносителя: экологическая безопасность (продукт его сгорания – вода), он не токсичен, не представляет опасности для человека и животных.

К недостаткам относятся:

• получение вещества с затратой иных энергоносителей – нефти, газа, электричества,
• высокая угроза образования взрывов – главный аргумент противников водородной энергетики.

Замечание 2

Следуя современным технологиям, возможно получать качественное топливо, имеющее высокий коэффициент теплоотдачи. Перспектива за разработкой проектов современных водородных электростанций и установок на топливных элементах.

Биоэнергетика

Сегодня большинство биоэлектростанций напоминает тепловые электростанции.

Основное отличие от традиционных ТЭЦ – применение биотоплива, которое получают в процессе переработки биологических отходов.

В стадии разработки проекты, использующие в качестве биотоплива целлюлозу, органические отходы, осадки канализационных стоков, продукты жизнедеятельности животных (навоз) и газ метан, выделяющийся при переработке отходов животноводческих хозяйств. На практике сегодня биоэлектростанции используют чаще всего отходы древесины.

10 альтернативных источников энергии, о которых вы ничего не знали

Для решения проблемы ограниченности ископаемых видов топлива исследователи во всем мире работают над созданием и внедрением в эксплуатацию альтернативных источников энергии. И речь идет не только о всем известных ветряках и солнечных батареях. На смену газу и нефти может прийти энергия от водорослей, вулканов и человеческих шагов. Recycle выбрал десять самых интересных и экологически чистых энерго-источников будущего.

Джоули из турникетов

Тысячи людей каждый день проходят через турникеты при входе на железнодорожные станции. Сразу в нескольких исследовательских центрах мира появилась идея использовать поток людей в качестве инновационного генератора энергии. Японская компания East Japan Railway Company решила оснастить каждый турникет на железнодорожных станциях генераторами. Установка работает на вокзале в токийском районе Сибуя: в пол под турникетами встроены пьезоэлементы, которые производят электричество от давления и вибрации, которую они получают, когда люди наступают на них.

Другая технология «энерго-турникетов» уже используется в Китае и в Нидерландах. В этих странах инженеры решили использовать не эффект нажатия на пьезоэлементы, а эффект толкания ручек турникета или дверей-турникетов. Концепция голландской компании Boon Edam предполагает замену стандартных дверец при входе в торговые центры (которые обычно работают по системе фотоэлемента и сами начинают крутиться) на двери, которые посетитель должен толкать и таким образом производить электроэнергию.

В голландском центре Natuurcafe La Port такие двери-генераторы уже появились. Каждая из них производит около 4600 киловатт-час энергии в год, что на первый взгляд может показаться незначительным, но служит неплохим примером альтернативной технологии по выработке электричества.

Водоросли отапливают дома

Водоросли стали рассматриваться в качестве альтернативного источника энергии относительно недавно, но технология, по мнению экспертов, очень перспективна. Достаточно сказать, что с 1 гектара площади водной поверхности, занятой водорослями, в год можно получать 150 тысяч кубометров биогаза. Это приблизительно равно объёму газа, который выдает небольшая скважина, и достаточно для жизнедеятельности небольшого поселка.

Зеленые водоросли просты в содержании, быстро растут и представлены множеством видов, использующих энергию солнечного света для осуществления фотосинтеза. Всю биомассу, будь то сахара или жиры, можно превратить в биотопливо, чаще всего в биоэтанол и биодизельное топливо. Водоросли — идеальное эко-топливо, потому что растут в водной среде и не требуют земельных ресурсов, обладают высокой продуктивностью и не наносят ущерба окружающей среде.

По оценкам экономистов, к 2018 году глобальный оборот от переработки биомассы морских микроводорослей может составить около 100 млрд долларов. Уже существуют реализованные проекты на «водорослевом» топливе — например, 15-квартирный дом в немецком Гамбурге. Фасады дома покрыты 129 аквариумами с водорослями, служащими единственным источником энергии для отопления и кондиционирования здания, получившего название Bio Intelligent Quotient (BIQ) House.

«Лежачие полицейские» освещают улицы

Концепцию выработки электроэнергии при помощи так называемых «лежачих полицейских» начали реализовывать сначала в Великобритании, затем в Бахрейне, а скоро технология дойдет и до России. Все началось с того, что британский изобретатель Питер Хьюс создал «Генерирующую дорожную рампу» (Electro-Kinetic Road Ramp) для автомобильных дорог. Рампа представляет собой две металлические пластины, немного поднимающиеся над дорогой. Под пластинами заложен электрический генератор, который вырабатывает ток всякий раз, когда автомобиль проезжает через рампу. 

В зависимости от веса машины рампа может вырабатывать от 5 до 50 киловатт в течение времени, пока автомобиль проезжает рампу. Такие рампы в качестве аккумуляторов способны питать электричеством светофоры и подсвечиваемые дорожные знаки. В Великобритании технология работает уже в нескольких городах. Способ начал распространяться и на другие страны — например, на маленький Бахрейн.

Самое удивительное, что нечто подобное можно будет увидеть и в России. Студент из Тюмени Альберт Бранд предложил такое же решение по уличному освещению на форуме «ВУЗПромЭкспо». По подсчетам разработчика, в день по «лежачим полицейским» в его городе проезжает от 1000 до 1500 машин. За один «наезд» автомобиля по оборудованному электрогенеретором «лежачему полицейскому» будет вырабатываться около 20 ватт электроэнергии, не наносящей вред окружающей среде.

Больше, чем просто футбол

Разработанный группой выпускников Гарварда, основателей компании Uncharted Play, мяч Soccket может за полчаса игры в футбол сгенерировать электроэнергию, которой будет достаточно, чтобы несколько часов подпитывать LED-лампу. Soccket называют экологически чистой альтернативой небезопасным источникам энергии, которые нередко используются жителями малоразвитых стран.

Принцип аккумулирования энергии мячом Soccket довольно прост: кинетическая энергия, образуемая от удара по мячу, передается крошечному механизму, похожему на маятник, который приводит в движение генератор. Генератор производит электроэнергию, которая накапливается в аккумуляторе. Сохраненная энергия может быть использована для питания любого небольшого электроприбора — например, настольной лампы со светодиодом.

Выходная мощность Soccket составляет шесть ватт. Генерирующий энергию мяч уже завоевал признание мирового сообщества: получил множество наград, был высоко оценен организацией Clinton Global Initiative, а также получил хвалебные отзывы на известной конференции TED.

Скрытая энергия вулканов

Одна из главных разработок в освоении вулканической энергии принадлежит американским исследователям из компаний-инициаторов AltaRock Energy и Davenport Newberry Holdings. «Испытуемым» стал спящий вулкан в штате Орегон. Соленая вода закачивается глубоко в горные породы, температура которых благодаря распаду имеющихся в коре планеты радиоактивных элементов и самой горячей мантии Земли очень высока. При нагреве вода превращается в пар, который подается в турбину, вырабатывающую электроэнергию.

На данный момент существуют лишь две небольшие действующие электростанции подобного типа – во Франции и в Германии. Если американская технология заработает, то, по оценке Геологической службы США, геотермальная энергия потенциально способна обеспечить 50% необходимого стране электричества (сегодня ее вклад составляет лишь 0,3%).

Другой способ использования вулканов для получения энергии предложили в 2009 году исландские исследователи. Рядом с вулканическими недрами они обнаружили подземный резервуар воды с аномально высокой температурой. Супер-горячая вода находится где-то на границе между жидкостью и газом и существует только при определенных температуре и давлении.

Ученые могли генерировать нечто подобное в лаборатории, но оказалось, что такая вода встречается и в природе — в недрах земли. Считается, что из воды «критической температуры» можно извлечь в десять раз больше энергии, чем из воды, доведенной до кипения классическим образом.

Энергия из тепла человека

Принцип термоэлектрических генераторов, работающих на разнице температур, известен давно. Но лишь несколько лет назад технологии стали позволять использовать в качестве источника энергии тепло человеческого тела. Группа исследователей из Корейского ведущего научно-технического института (KAIST) разработала генератор, встроенный в гибкую стеклянную пластинку.

Такой гаджет позволит фитнес-браслетам подзаряжаться от тепла человеческой руки — например, в процессе бега, когда тело сильно нагревается и контрастирует с температурой окружающей среды. Корейский генератор размером 10 на 10 сантиметров может производить около 40 милливат энергии при температуре кожи в 31 градус Цельсия.

Похожую технологию взяла за основу молодая Энн Макосински, придумавшая фонарик, заряжающийся от разницы температур воздуха и человеческого тела. Эффект объясняется использованием четырех элементов Пельтье: их особенностью является способность вырабатывать электричество при нагреве с одной стороны и охлаждении с другой стороны.

В итоге фонарик Энн производит довольно яркий свет, но не требует батарей-акуумуляторов. Для его работы необходима лишь температурная разница всего в пять градусов между степенью нагрева ладони человека и температурой в комнате.

Шаги по «умной» тротуарной плитке

На любую точку одной из оживленных улиц приходится до 50000 шагов в день. Идея использовать пешеходный поток для полезного преобразования шагов в энергию была реализована в продукте, разработанном Лоуренсом Кемболл-Куком, директором британской Pavegen Systems Ltd. Инженер создал тротуарную плитку, генерирующую электроэнергию из кинетической энергии гуляющих пешеходов.

Устройство в инновационной плитке сделано из гибкого водонепроницаемого материала, который при нажатии прогибается примерно на пять миллиметров. Это, в свою очередь, создаёт энергию, которую механизм преобразует в электричество. Накопленные ватты либо сохраняются в литиевом полимерном аккумуляторе, либо сразу идут на освещение автобусных остановок, витрин магазинов и вывесок.

Сама плитка Pavegen считается абсолютно экологически чистой: ее корпус изготовлен из нержавеющей стали специального сорта и переработанного полимера с низким содержанием углерода. Верхняя поверхность изготовлена из использованных шин, благодаря этому плитка обладает прочностью и высокой устойчивостью к истиранию.

Во время проведения летней Олимпиады в Лондоне в 2012 году плитку установили на многих туристических улицах. За две недели удалось получить 20 миллионов джоулей энергии. Этого с избытком хватило для работы уличного освещения британской столицы.

Велосипед, заряжающий смартфоны

Чтобы подзарядить плеер, телефон или планшет, необязательно иметь под рукой розетку. Иногда достаточно лишь покрутить педали. Так, американская компания Cycle Atom выпустила в свет устройство, позволяющее заряжать внешний аккумулятор во время езды на велосипеде и впоследствии подзаряжать мобильные устройства. 

Продукт, названный Siva Cycle Atom, представляет собой легкий велосипедный генератор с литиевым аккумулятором, предназначенным для питания практически любых мобильных устройств, имеющих порт USB. Такой мини-генератор может быть установлен на большинстве обычных велосипедных рам в течение считанных минут. Сам аккумулятор легко снимается для последующей подзарядки гаджетов. Пользователь занимается спортом и крутит педали — а спустя пару часов его смартфон уже заряжен на 100 поцентов.

Компания Nokia в свою очередь тоже представила широкой публике гаджет, присоединяемый к велосипеду и позволяющий переводить кручение педалей в способ получегия экологически безопасной энергии. Комплект Nokia Bicycle Charger Kit имеет динамо-машину, небольшой электрический генератор, который использует энергию от вращения колес велосипеда и подзаряжает ей телефон через стандартный двухмиллиметровый разъем, распространенный в большинстве телефонов Nokia.

Польза от сточных вод

Любой крупный город ежедневно сбрасывает в открытые водоемы гигантское количество сточных вод, загрязняющих экосистему. Казалось бы, отравленная нечистотами вода уже никому не может пригодиться, но это не так — ученые открыли способ создавать на ее основе топливные элементы.

Одним из пионеров идеи стал профессор Университета штата Пенсильвания Брюс Логан. Общая концепция весьма сложная для понмания неспециалиста и построена на двух столпах — применении бактериальных топливных ячеек и установке так называемого обратного электродиализа. Бактерии окисляют органическое вещество в сточных водах и производят в данном процессе электроны, создавая электрический ток.

Для производства электричества может использоваться почти любой тип органического отходного материала – не только сточные воды, но и отходы животноводства, а также побочные продукты производств в виноделии, пивоварении и молочной промышленности. Что касается обратного электродиализа, то здесь работают электрогенераторы, разделенные мембранами на ячейки и извлекающие энергию из разницы в солености двух смешивающихся потоков жидкости.

«Бумажная» энергия

Японский производитель электроники Sony разработал и представил на Токийской выставке экологически чистых продуктов био-генератор, способный производить электроэнергию из мелко нарезанной бумаги. Суть процесса заключается в следующем: для выделения целлюлозы (это длинная цепь сахара глюкозы, которая находится в зеленых растениях) необходим гофрированный картон.

Цепь разрывается с помощью ферментов, а образовавшаяся от этого глюкоза подвергается обработке другой группой ферментов, с помощью которых высвобождаются ионы водорода и свободные электроны. Электроны направляются через внешнюю цепь для выработки электроэнергии. Предполагается, что подобная установка в ходе переработки одного листа бумаги размером 210 на 297 мм может выработать около 18 Вт в час (примерно столько же энергии вырабатывают 6 батареек AA).

Метод является экологически чистым: важным достоинством такой «батарейки» является отсутствие металлов и вредных химических соединений. Хотя на данный момент технология еще далека от коммерциализации: электричества вырабатывается достаточно мало – его хватает лишь на питание небольших портативных гаджетов.

Смотреть далее: 10 самых красивых ветряных электростанций мира

Нетрадиционный источник энергии и его применение

В современном мире проблем хватает. Несмотря на прогнозы фантастов, люди так и не смогли победить голод, а инфекционные заболевания и по сей день представляют смертельную угрозу для жизни и здоровья живущих на Земле. Но основной бедой является исчерпание ресурсов, которые дают нашей цивилизации энергию. Выходом может стать новый нетрадиционный источник энергии. Что же подразумевается под этим понятием?

Что это такое?

Проще говоря, нетрадиционный источник энергии — это такой способ ее получения, который в промышленных масштабах не используется, является экспериментальным и только готовится к более широкому использованию во всем мире. Но главной отличительной чертой подобных способов получения энергии становится их полная экологическая безопасность и возобновляемость.

К ним могут быть отнесены ветряные электростанции, солнечные батареи, электростанции, работающие от энергии приливов. Кроме того, к тому же классу могут быть отнесены биогазовые установки, а также перспективные проекты термоядерных установок (правда, с большой натяжкой).

Солнечная энергия

Этот нетрадиционный источник энергии только весьма относительно может называться «нетрадиционным». Причина только лишь в том, что в настоящее время технология использования солнечной энергии на Земле не слишком развита: сказывается загрязненность атмосферы, да и фотоэлементы до сих пор стоят очень недешево. Космос – иное дело. Солнечные батареи имеются на всех космических кораблях и исправно обеспечивают их оборудование бесплатной энергией.

Не нужно предполагать, будто этот «нетрадиционный» источник энергии привлек внимание людей только в наше время. Солнце – это дармовой источник тепла с древнейших времен. Еще цивилизация Шумера использовала емкости на крышах домов, в которых вода нагревалась жаркими летними днями.

В принципе, с тех пор ситуация изменилась не сильно: эффективно развивают это направление энергетики только в тех странах, где есть пустынные и жаркие районы. Так, большая часть Израиля и Калифорнии в США получает энергию, выработанную посредством солнечных батарей. Преимуществ у этого метода хватает: современные фотоэлементы отличаются повышенным КПД, так что с каждым годом мир сможет вырабатывать все большее количество совершенно чистой и безопасной энергии.

К сожалению, цена технологии (о чем мы уже говорили) до сих пор высока, а при производстве батарей используются столь токсичные элементы, что говорить о какой-то экологии вообще становится бессмысленно. Несколько иначе поступают японцы, широко применяющие нетрадиционные и возобновляемые источники энергии на практике.

Японский опыт

Конечно, солнечные батареи более-менее интенсивно используются и в Японии. Но в последние годы они вернулись к практике с тысячелетней историей: на крышах домов устанавливаются резервуары и трубы черного цвета, вода в которых нагревается солнечными лучами. Учитывая тяжкое положение с энергоносителями в этом островном государстве, экономия средств получается существенной.

На данный момент аналитики считают, что уже к 2025 году солнечная энергия займет социально значимые позиции в большинстве стран мира. Словом, использование нетрадиционных источников энергии в ближайшие 50-70 лет должно стать массовым.

Биогаз

Все крупные людские поселения с незапамятных времен сталкивались с одной общей проблемой — отходами. Целые реки нечистот стали еще больше, когда человек приручил скот и свиней и начал массово его выращивать.

Когда отходов было еще не так много, они могли использоваться для удобрения полей. Но в тот момент, когда поголовье тех же свиней начало исчисляться миллионами, нужно было как-то решать вопрос. Дело в том, что фекалии этого вида животных в свежем виде попросту токсичны для растений. Чтобы сделать их полезными, нужно выдерживать навозную жижу, аэрировать ее и частично использовать препараты для стабилизации уровня рН. Это очень дорого.

Биогаз – это древнейший тренд!

Ученые достаточно быстро обратили внимание на опыт Древнего Китая и Индии, где еще до нашей эры люди начали использовать метан, полученный при перегнивании домашних отходов. Тогда его использовали чаще всего для приготовления пищи.

Потери газа были очень большими, но для упрощения домашней работы его хватало. Кстати говоря, в этих странах подобные решения активно используют и по сей день. Таким образом, биогаз как нетрадиционный источник энергии имеет большие перспективы, если подойти к вопросу с использованием современных технологий.

Была предложена технология переработки стоков животноводческих предприятий, в результате которой на выходе получался чистый метан. Проблема ее развития в том, что создавать подобные предприятия можно только в регионах с развитым животноводством. Кроме того, перспективы увеличения добычи биогаза тем ниже, чем больше на сельскохозяйственных предприятиях используется антибиотиков и моющих средств: даже небольшое их количество тормозит брожение, в результате чего весь навоз покрывается плесенью.

Ветряные генераторы

Помните Дон Кихота с его «великанами»? Идея использования силы ветра издавна будоражила умы ученых, а потому очень скоро они нашли выход: ветряные мельницы стали исправно обеспечивать быстро растущее городское население первоклассной мукой.

Разумеется, когда появились первые генераторы электрического тока, умами ученых вновь завладела та же идея. Как же не захотеть использовать безграничную силу ветра для получения бесплатного тока?

Идея эта достаточно быстро была претворена в жизнь, а потому в Японии, Дании, Ирландии и США сейчас немало районов, снабжение которых электричеством на 80 и более процентов осуществляется путем применения ветряков. В США и Израиле сегодня уже есть не один десяток фирм, которые разрабатывают и ставят ветряные генераторы — это весьма перспективный нетрадиционный источник энергии. Определение «нетрадиционный» здесь не слишком уместно, так как ветряная энергия имеет давнюю историю.

Проблем в их случае также хватает. Конечно, электричество получается бесплатным, но для установки ветряка опять-таки нужна пустынная местность, где большую часть года дует ветер. Кроме того, стоимость изготовления и установки мощного генератора (с высотой мачты несколько десятков метров) исчисляется десятками тысяч долларов. А потому позволить себе «бесплатное» электричество могут далеко не все страны, в которых сама возможность генерации тока силой ветра вполне реальна.

Термоядерная энергия

Это предел мечтаний многих современных физиков. Работа по обузданию термоядерной реакции начались еще в 50-х годах прошлого века, но до сих пор действующий реактор так и не был получен. Впрочем, новости с этих фронтов достаточно оптимистичные: ученые предполагают, что в следующие 20-30 лет они все-таки смогут создать действующий прототип.

Кстати, а почему это направление науки так важно? Дело в том, что при слиянии двух атомов водорода или гелия образуется в сотни тысяч раз больше энергии, чем если бы распалось несколько тысяч ядер урана! Запасы трансурановых элементов велики, но они постепенно истощаются. Если же использовать для выработки энергии водород, его запасов только на нашей планете хватит на сотни тысяч лет.

Представьте себе компактный реактор, который без дозаправки может работать несколько десятков лет, полностью обеспечивая электричеством огромную инопланетную базу! Термоядерный нетрадиционный источник энергии – это практический шанс для всего человечества, дающий возможность начать широкое освоение Космоса.

К сожалению, недостатков у технологии очень много. Во-первых, до сих пор нет ни одного мало-мальски рабочего прототипа, а прорывы в этом направлении были очень и очень давно. С тех пор мало слышно о каких-то реальных успехах.

Во-вторых, при слиянии легких ядер образуется огромное количество легких нейтронов. Даже грубые расчеты показывают, что элементы реактора всего за пять лет станут настолько радиоактивными, что их материалы начнут разрушаться, полностью дегенерировав. Словом, технология эта крайне несовершенна, а ее перспективы все еще туманны. Впрочем, даже если верны хотя бы грубые подсчеты, то данный нетрадиционный альтернативный источник энергии наверняка может стать настоящим спасением для всей нашей цивилизации.

Приливные станции

В мифах и преданиях народов мира можно найти массу упоминаний о тех божественных силах, которые руководят приливами и отливами. Человеку внушала трепет исполинская сила, которая может приводить в движение такие массы воды.

Разумеется, с развитием промышленности люди вновь обратили взгляды на приливную энергию, которая позволяла создать электростанции, во многом повторяющие идеи уже давно опробованных и прекрасно зарекомендовавших себя ГЭС. Преимущества – дешевая энергия, полное отсутствие вредных отходов и необходимости затопления земель, как в случае с гидроэлектростанциями. Недостаток – дороговизна строительства.

Выводы

В итоге, можно сказать, что нетрадиционные возобновляемые источники энергии могут примерно на 70% обеспечить человечество недорогим и чистым электричеством, но для их массового использования нужно удешевлять технологии.

Виды и источники энергии нетрадиционные

Известны источники альтернативной энергии вызванные  ветром, солнцем, биотопливом, гидроэлектростанциями, станциями приливов и волн, но мать-природа обеспечивает бесконечные источники энергии нетрадиционные помимо тех, которые мы используем сегодня.

Много чистых и зеленых ресурсов и различные виды энергии вокруг нас в мире природы и ученые только начали отвечать на вопрос о том, как использовать её.

Вот источники энергии нетрадиционные, о которых вы, вероятно, никогда не слышали:

Осмотическая или  энергия соленой воды

Осмотическая или  энергия соленой воды один из наиболее перспективных новых источников возобновляемой энергии, еще не используемой в полной мере. Также, как необходимо огромное количество мощности  для опреснения воды, взаимодействие создается, когда происходит обратное и соленая вода добавляется к пресной воде. Через процесс, называемый реверсивный электродиализ электростанции могут захватить эту силу взаимодействия в лиманах во всем мире.

Построена опытная электростанция в Норвегии которая использует разность концентрации соли в пресной и соленой воде.

Из-за явления осмоса, вода устремляется в ту часть где концентрация соли выше.

Биотехнология как фотосинтез

Этот нетрадиционный источник энергии представляет революционный процесс генерирующий на углеводородной основе топливо путем объединения солоноватой воды, питательных веществ, фотосинтетических организмов, двуокиси углерода и солнечного света. Эта биотехнология представляет  фотосинтез который производит топливо непосредственно  в виде этанола или углеводородов. По существу, метод использует естественный процесс фотосинтеза для производства готового к использованию топлива.

Явление пьезоэлектричества для получения ресурсов

Человеческое население мира превысило колоссальные 7 миллиардов. Кинетическая составляющая человеческого движения может стать источником реальной силы. Пьезоэлектричество представляет способность некоторых материалов для создания электрического поля в ответ на приложенное механическое воздействие. Размещая плитки из пьезоэлектрического материала вдоль пешеходных троп или даже на подошвы обуви, электричество может вырабатываться с каждым шагом. Заставив людей ходить получится микроэлектростанция, выдающая определенные ресурсы.

Преобразование тепловой энергии океана

Преобразование тепловой энергии океана представляет гидроэнергетику с  преобразованием системы, которая использует разницу температур  воды на разных глубинах для питания теплового двигателя. Эти ресурсы могут быть использованы путем создания платформ или на барже, воспользовавшись тепловыми слоями, найденными между глубинами океана.

Человеческие сточные воды

Даже сточные воды могут использоваться для создания электричества или топлива. Разрабатываются экспериментальные планы по оснащению общественных автобусов в Осло (Норвегия) топливом благодаря сточным водам. Электричество также может быть создано из сточных вод с использованием микробных топливных элементов, которые используют био электрохимические системы и используют бактериальные взаимодействия, встречающиеся в природе. Конечно сточные воды, также могут быть использованы в качестве удобрения.

Нагревание воды

Новый тип геотермальной энергии, которая образуется путем протекания холодной соленой воды в скале, которая нагревается от мантии Земли и распада радиоактивных элементов в земной коре. Когда вода нагревается, созданное тепло может быть преобразовано в электричество паровой турбины. Преимуществом этого типа ресурсов является то, что горячую воду можно легко контролировать, и это может обеспечить ресурсами круглосуточно.

Испарительная энергия

Изучив рост растений ученые изобрели синтетический «лист», который может собирать электричество от испарения воды. Пузырьки воздуха могут быть накачаны в «листья», производство электросилы порождает разницу в электрических свойствах между водой и воздухом. Это исследование может открыть более грандиозные источники энергии нетрадиционные, как созданные от испарения.

Вихревая индуцированная вибрация

Вихревая индуцированная вибрация форма возобновляемой энергии, которая черпает мощность через медленные течения. Данный принцип  вдохновлен движением рыб. Движение может быть использовано когда вода течет мимо сети стержней. Вихри или завихрения, чередуются  в необъяснимом порядке, толкают и вытягивают объекты вверх или вниз из стороны в сторону, чтобы создать механическую силу. Принцип основан так, как будто что то скользит между вихревыми датчиками создавая индуцированную вибрацию.

Добыча ресурсов Луны

Гелий-3 —нерадиоактивный изотоп, который имеет огромный потенциал для создания относительно чистой силы за счет ядерного синтеза.

1 тонна гелия 3 (гелион -два протона и один нейтрон) содержит ресурсов как 20 млн тонн нефти.

Единственное  это то, что это редкий на земле, но обильный на Луне радиоизотоп Гелий-3. Например Российская Ракетно-Космическая Корпорация (РКК) объявила, что она считает лунный гелий-3 как потенциальный экономический ресурс будущего.

На основе использования космической солнечной энергии

Так как энергия солнца имеется в космосе 24-часа цикл день и ночь, все сезоны рассматриваются предложения для размещения солнечных панелей на орбите и направление пучка мощности вниз для использования на земле. Технологический прорыв здесь включает передачу беспроводной мощности, которая может быть выполнена на микроволновой частоте.

Использование альтернативных источников энергии — АСГАРД-Сервис

В связи с неумолимым уменьшением запасов и достаточно высокой стоимостью традиционных источников энергии: нефти, газа и угля, а также образованием парникового эффекта из-за их использования, происходят изменения в энергетической политике. Все большему количеству стран приходится вести исследования, связанные с альтернативными источниками энергии.

Что называют альтернативными источниками энергии?

Альтернативными источниками энергии называют вид экологически чистых, возобновляемых ресурсов, преобразование которых приводит к получению человеком электрической и тепловой энергии, используемой для собственных нужд. Данные источники представлены:

• энергией ветра и солнца,
• водами рек и морей,
• теплом поверхности земли,
• а также биотопливом, для получения которого используют биологическую массу растительного и животного происхождения.

О видах альтернативной энергетики

В соответствии с источником энергии, преобразование которого способствует получению человеком электрической и тепловой энергии, используемой в повседневном быту, существует классификация альтернативной энергетики. Виды альтернативной энергетики соответствуют способам ее генерации и типам установок, используемых для данных целей.

Энергия солнца

В основе солнечной энергетики лежит преобразование солнечной энергии, способствующее получению электрической и тепловой энергии. Электрическую энергию получают благодаря физическим процессам, происходящим в полупроводниках, на которые воздействуют солнечные лучи. Тепловую энергию получают благодаря

определенным свойствам, характерным жидкостям и газам.

Генерацию электрической энергии осуществляют с помощью комплектования солнечных электростанций, основанных на солнечных батареях (панелях), изготавливаемых с использованием кристаллов кремния. Тепловые установки основаны на солнечных коллекторах, где происходит образование тепловой энергии теплоносителя из энергии солнца. Уровень мощности данных установок соответствует количеству и мощности конкретных устройств, которые установлены на солнечных и тепловых станциях.

Энергия ветра

В основе ветровой энергетики лежит процесс преобразования кинетической энергии, имеющейся у воздушных масс, с образованием электрической энергии, используемой потребителями. Ветровые установки основаны на функционировании ветровых генераторов.

Различные модели ветровых генераторов отличаются:

• техническими параметрами,
• габаритными размерами,
• конструкцией: с вертикальной или горизонтальной осью вращения, различными типами и числом лопастей,
• местом расположения (наземным, морским и т.д.).

Сила воды

В основе гидроэнергетики лежит преобразование кинетической энергии, которой обладают водные массы, в электроэнергию, используемую людьми для собственных нужд. Перечень объектов данного типа представлен гидроэлектростанциями разной мощности, установку которых осуществляют на различных водных объектах. Такие установки подвергаются естественному течению воды либо создаваемым плотинам. При воздействии воды на лопасти турбин происходит выработка электрического тока. В основе гидроэлектростанций находятся гидротурбины.

Электрическую энергию получают еще одним способом. Энергия воды преобразуется благодаря использованию энергии приливов, для чего возводят приливные станции. Такие установки функционируют благодаря использованию кинетической энергии, возникающей у морской воды в периоды, связанные с приливами и отливами, происходящими в океанах и морях при воздействии объектов, входящих в солнечную систему.

Тепло земли

В основе геотермальной энергетики лежит преобразование тепла, которое излучает земная поверхность в тех местах, где происходит выброс геотермальных вод (на сейсмически опасных территориях), так и в других земных регионах. Воспользоваться энергией геотермальных вод можно благодаря использованию специальных установок, в которых происходит преобразование внутреннего тепла земли с образованием тепловой и электрической энергии.

Тепловые насосы предназначены для получения тепла из земной поверхности в любом месте их расположения. Они функционируют на свойствах, характерных жидкостям и газам, а также в соответствии с законами термодинамики. Модели тепловых насосов различаются мощностью и своей конструкцией, связанной с первичным источником энергии, определяющим их тип. Применяются следующие системы тепловых насосов:

• «воздух-вода» и «грунт-воздух»,
• «грунт-вода» и «вода-вода»,
• «вода-воздух» и «воздух-воздух»,
• «фреон-вода» и «фреон-воздух».

Биотопливо

Биотопливо бывает различных видов, различающихся способами получения, агрегатным состоянием (жидким, твердым, газообразным), видами использования. Все разновидности биотоплива объединены тем, что их производство основано на использовании органических продуктов, переработка которых приводит к получению электрической и тепловой энергии. Биотопливо твердых видов  состоит из дров, топливных брикетов или пеллет, газообразных – из биогаза и биоводорода, а жидких – из биоэтанола, биометанола, биобутанола, диметилового эфира и биодизеля.

Преимущества и недостатки использования

Каждому конкретному источнику энергии, независимо от его типа, традиционного или альтернативного, характерен спектр свойственных и относящихся конкретно к нему достоинств и недостатков использования. Помимо этого, каждая группа энергоресурсов характеризуется общими плюсами и минусами.

Если говорить об альтернативных источниках энергии, то среди преимуществ следует упомянуть о:

• Возобновляемости альтернативных источников энергии;
• Экологической безопасности;
• Доступности и возможности использования в широких сферах применения;
• Низкой себестоимости энергии, образуемой после преобразования.

Недостатки использования состоят в:

• Высокой стоимости оборудования и значительных материальных затратах на этапах, связанных со строительством и монтажом;
• Низком КПД установок;
• Зависимости от внешних факторов: погодных условий, силы ветра и т.д.;
• Относительно небольшой установленной мощности генерирующих установок, кроме гидроэлектростанций.

Использование альтернативных источников энергии в России

Наша страна, наряду со многими технически развитыми странами мира, немало внимания уделяет альтернативным источникам энергии. Такое внимание связано с наличием больших территорий, не оборудованных до настоящего времени централизованными источниками энергии, а также с тенденцией, свойственной всему миру, заключающейся в борьбе за экологию на планете и экономии традиционного топлива. Разные регионы страны занялись развитием различных видов альтернативной энергетики.

Солнечная энергетика

Максимальное распространение солнечных электростанций характерно различным слоям населения, в качестве альтернативного или резервного источника тепловой и электрической энергии. Можно также утверждать о промышленных масштабах развития данного вида энергетики на территории нашей страны.

Общий уровень установленной мощности солнечных электростанций достиг более 400,0 МВт. Среди наиболее крупных упомянем об Орской им. А. А. Влазнева (установленная мощность 40,0 МВт), расположенной в Оренбургской области; Бурибаевской (мощность 20,0 МВт) и Бугульчанской (мощность 15,0 МВт), расположенных в Республике Башкортостан. На территории полуострова Крым функционирует свыше десятка солнечных электростанций, мощность каждой из которых составляет 20,0 МВт. Сейчас разрабатывается проектная документация и ведется строительство на разных стадиях еще около 50 объектов, связанных с солнечной генерацией. Они расположены в Сибири, на Дальнем Востоке, в южных и центральных областях страны. Проектируемые и строящиеся объекты получат общую мощность свыше 850,0 МВт.

Ветровая энергетика

В нашей стране функционирует много ветровых энергетических установок, которые позволяют получать электрическую энергию промышленными масштабами. Правда, доля их мощности в энергетической системе существенно ниже по сравнению с солнечными электростанциями. Общий уровень установленной мощности ветровых генераторов чуть выше 100,0 МВт. Среди наиболее мощных упомянем о Зеленоградской ветровой установке (мощность 5,1 МВт), расположенной в Калининградской области; Останинской (25,0 МВт), Тарханкутской (22,0 МВт) и Сакской (20,0 МВт) – на территории полуострова Крым. Сейчас продолжается проектирование и строительство еще 22 ветровых энергетических установок, общая мощность которых превышает 2500,0 МВт.

Гидроэнергетика

Данная разновидность альтернативной энергетики наиболее распространена на российской территории. Энергия, вырабатываемая на ГЭС, установленных на реках в различных отечественных регионах, достигает свыше 20,0%, если суммировать общую генерацию всей российской энергосистемы. По статистике, соответствующей началу 2017 года, суммарный уровень установленной мощности электростанций достигал 48085,94 МВт. Данная мощность вырабатывалась 191 объектом генерации, отличающимся конструкцией и мощностью.

В нашей стране производят электрическую энергию благодаря использованию энергии приливов. Отметим Кислогубскую приливную электростанцию, работающую в Мурманской области свыше 60 лет. Ее реконструировали в 2007 году, увеличив установленную мощность до 1,7 МВт. Сейчас разрабатывается экономическое обоснование и проектная документация для строительства аналогичных станций в Белом (Мезенской ПЭС) и Охотском (Пенжинской и Тугурской ПЭС) морях.

Геотермальная энергетика

Энергию недр, которыми богата наша планета, широко используют в странах, характеризующихся вулканической деятельностью. Для нашей страны данный вид энергетики, в связи с ее особенностями, характерен дальневосточному региону. Дальний Восток оборудован пятью геотермальными электрическими станциями, установленная мощность которых достигает 80,1 МВт. Три станции располагаются на территории Камчатки (Верхне-Мунтовская, Паужетская и Мутновская), Менделеевская станция расположена на острове Кунашир, Океанская станция расположена на острове Итуруп.

Применение биотоплива

Распространение данного вида энергоресурсов не так широко, если сравнивать с традиционными видами топлива или гидроэнергетикой. Отметим развитие в нашей стране лесной и деревообрабатывающей промышленности, а также выращивание сельскохозяйственных культур на больших территориях, чем обусловлено пристальное внимание к этому виду энергетики.

В последнее время активизировалось строительство заводов, занимающихся переработкой отходов древесины и специализирующихся на изготовлении топливных брикетов и гранул (пеллет). Использование брикетов и пеллет эффективно в виде топлива в различных типах котлов. Благодаря их сжиганию происходит выработка тепловой и электрической энергии.

Отходы сельскохозяйственного производства используются для изготовления биогаза и жидкого топлива для дизельных установок и двигателей, где происходит их сжигание, способствующее производству электрической и тепловой энергии. Распространение данного вида топлива пока не настолько широко на территории нашей страны, но можно утверждать о достаточно обширных и успешных перспективах его развития.

Использование в частных домах

При отоплении загородных домов или дач, а также при их электроснабжении можно вполне успешно воспользоваться альтернативными источниками энергии. Возможность использования целиком связана с регионом проживания пользователей и местом расположения объектов, потребляющих топливо. Способность выработки электрического тока с помощью солнечных станций и ветровых установок напрямую связана с активностью солнца и скоростью ветра на участке их расположения, а также с прочими погодными явлениями, характеризующими данный регион.

Построить микро ГЭС можно, если объект потребления расположен рядом с рекой или иным водоемом. Геотермальную станцию можно построить рядом с геотермальными водами, расположенными близко к земной поверхности. Использование биотоплива (продукции отходов деревообработки, дров) возможно в тех регионах, которые богаты лесами, имеют развитую промышленность, относящуюся к данному направлению. Воспользоваться биогазом и жидким топливом можно при наличии больших территорий, предназначенных для выращивания сельскохозяйственных культур. Это способствует созданию больших запасов биомассы, которая используется при производстве данных видов топлива.

Возможно ли в домашней обстановке сделать собственными руками оборудование для получения энергии?

Если вы обладаете свободным временем, желанием, умением работать с ручными инструментами, у вас есть возможность для создания установок и последующего использования альтернативных источников для собственных нужд, чтобы обеспечивать себя тепловой и электрической энергией.

Аналогичная ситуация со всеми перечисленными выше видами альтернативной энергетики.

Для оснащения солнечной электростанции можно заняться самостоятельным изготовлением солнечных батарей, с использованием фотоэлементов заводского производства, а также осуществить сборку контроллера заряда и инвертора, являющихся элементами в таких установках.

Для ветровой установки, как и для солнечной станции, возможно изготовление электронных устройств (например, инвертора), сборка которых достаточно проста. Вы можете воспользоваться существующими электрическими схемами и элементами заводского производства. Изготовление самого важного элемента – ветрогенератора – возможно из доступных материалов и запчастей.

Возможность изготовления и монтажа микро ГЭС есть у каждого, при наличии реки или водоема, соответствующего сооружению плотины. Особенности конструкции и вида гидротурбины соответствуют типу водоема и рельефу местности.

Возможность создания биогазовой установки есть у каждого сельского жителя. Необходимо лишь обладать достаточным количеством биомассы и температурой, соответствующей условиям процесса брожения.

виды, значение, преимущества и недостатки — Природа Мира

Альтернативные, или нетрадиционные источники энергии — это ресурсы природы, которые можно использовать для получения электричества. Сюда относятся солнце, ветер, и даже энергия земли, биомасс, сточных вод и отходов. По прогнозам, с помощью биогенного горючего можно получать до 49% электроэнергии, а также 16-22% — от энергии ветра и воды.

Читайте также: Возобновляемые источники энергии

Виды, преимущества и недостатки разных альтернативных источников энергии

У каждого типа нетрадиционной энергетики есть свои плюсы и минусы, а также особенности организации процесса для получения электричества.

Солнечная энергия

Преобразование энергии солнца происходит с помощью особых технологий. Сложность обработки солнечной энергии выступает в качестве недостатка этого источника:

• излучение имеет низкую плотность и непостоянно, поэтому существующие технологии имеют ряд ограничений;
• в некоторых странах из-за низкого уровня солнечного излучения реализовать методику нецелесообразно.

Среди преимуществ можно выделить абсолютную экологическую безопасность солнечной энергии и отсутствие вмешательства в геологию Земли.

На солнечной энергии работают космические станции и спутники. Широкое распространение получили солнечные панели в некоторых странах – ими оснащают крыши домов.

Геотермальная энергетика

Геотермальный метод получения энергии построен на принципе преобразования тепла мантии и ядра Земли (чаще всего источником служат пароводяные резервы). Преобразование природного пара – процесс трудоемкий, так как требуется строительство труб и турбин, проводящих его с глубины от 2-3 км. Однако стоимость электроэнергии на выходе получается не слишком высокой.

Недостаток метода – вероятность оседания грунта и повышения сейсмической активности, поэтому в опасных районах этот источник альтернативной энергии неприменим.

Ветровая энергетика

Для реализации метода требуется ветряная электростанция. Одно из преимуществ такого источника энергии – это дешевое оснащение. Но недостаток – сильная зависимость от погодных условий, требуется постоянный контроль состояния. А еще ветровые электростанции могут создавать помехи для радиоволн.

Важно! Обширное использование ветряных электростанций может стать причиной недостаточной вентиляции промышленных районов, что приведет к ухудшению экологической обстановки.

Также для ветряных станций требуются большие площади, поэтому реализация в густонаселенных регионах затруднена. Однако ветряные источники энергии используются в некоторых странах Европы и Америки для снабжения небольших поселений.

Волновая энергетика

В этом способе для получения электричества используется энергия волн. В отличие от альтернативных источников, описанных выше, волновая энергия отличается большей ударной мощностью. Это самый многообещающий способ получения энергии в перспективе освоения океанов.

Важно! Все виды естественной энергии – ветер, солнце, волны – относятся к возобновляемым источникам.

Самый яркий пример традиционного использования волновой энергии – гидроэлектростанции, но он не единственный. Целесообразно строительство волновых станций в районах с мощными приливами (колебание больше 4 м).

Среди недостатков можно выделить небольшую мощность, строительство только возле побережья, а также цикличность работы – всего 2 раза в сутки. Экологическая безопасность такого способа получения энергии под вопросом, ведь станции нарушают баланс соленой и пресной воды, что несет угрозу морской жизни.

Новейшая технология получения энергии волновым путем – аэро ГЭС. Они работают по принципу конденсации влаги из атмосферы, однако до внедрения этой технологии в жизнь еще далеко.

Градиент-температурная энергетика

В основе этого метода лежит баланс температур. Для строительства станций требуется морское побережье. Поглощая до 70% солнечной энергии, мировой океан становится отличным источником температурных ресурсов. Однако нагрев и выделение углекислой кислоты при обработке морской воды нарушают экологическую обстановку. Среди преимуществ можно выделить только то, что ресурс крайне обширен.

Биомассовая энергетика

Под этим понятием скрывается процесс гниения биологических отходов и ресурсов – в результате выделяется биологический газ с большим содержанием метана. Его можно использовать для обогрева помещений и выработки электричества.

Больше всего такой источник энергии используется в сельскохозяйственных предприятиях. Это безотходное производство, так как гниющие продукты потом используются для удобрения. Кроме растений и навоза, можно использовать быстрорастущие водоросли.

Главный недостаток теплового источника – КПД не превышает 6% и для обеспечения нужд мегаполиса энергией такой метод не подойдет.

Энергия молнии

Один из самых новых альтернативных методов получения электричества – сбор энергии молний, попадающих в землю. Пока что проект находится на стадии разработки – установки для улавливания молнии еще не готовы.

Это дорогостоящий, но окупающийся метод, ведь 1 молния способна обеспечить целый район крупного города энергией на некоторое время. Но уже сейчас можно выделить главный недостаток – зависимость от частоты гроз.

Роль и значение альтернативной энергетики

Поиск альтернативных источников энергии – одна из самых актуальных задач, так как человечество чудовищными темпами поглощает газ, нефть и другие виды топлива, чтобы производить энергию. Научная «мечта» — получение альтернативы электричеству, но она пока что недостижима. Кризис топливных ресурсов неизбежен, и нетрадиционные источники энергии должны помочь предотвратить его.

Альтернативные источники энергии в России

В России в разных регионах интегрируется практическое использования следующих альтернативных источников энергии:

• Солнечная энергия. Самая большая трудность – это законодательное и финансовое обеспечение станций, собирающих солнечную энергию. Наибольший потенциал такого способа получения энергии сосредоточен в южных регионах, а также на севере – в Якутии и Магаданской области.
• Гидроэнергетика. ГЭС после АЭС занимают 2 место по способам производства электроэнергии, и перспективы у этого метода достаточно большие.
• Геотермальная энергетика. Геотермальные ресурсы России в 10 раз богаче, чем залежи нереализованного угля. Самый перспективный край – Камчатка, где на глубине чуть больше 3 км заложен пар температурой 200 градусов. Большим потенциалом также обладает Кавказ и Краснодарский край.
• Биогаз. Активно развивающаяся отрасль энергетики, востребованная в России. Есть даже предприятия, которые начали производство установок.
• Приливная энергетика. Наиболее перспективны города, расположенные на побережье.
• Ветроэнергетика. На территории России ветрогенные установки используются со времен СССР: на территории Калининграда, в заполярье, Башкортостане и Чувашии. Потенциал у этого метода в РФ обширен, поэтому ветроэнергетика активно развивается.

Альтернативные источники энергии – один из вопросов сохранения окружающей среды и ресурсов планеты, который изучается тысячами специалистов. Каждый день ищутся новые решения и разрабатываются методы для получения энергии из ветра, солнца, воды. Но сфера изучена недостаточно и многие задачи только предстоит решить.

Не нашли, то что искали? Используйте форму поиска по сайту

Понравилась статья? Оставь комментарий и поделись с друзьями

Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии (стр. 1 из 6)

РЕФЕРАТ

по дисциплине:

«Основы энергосбережения»

Тема: «Возможности использования нетрадиционных и возобновляемых источников энергии»

2009

Содержание

Введение

Виды нетрадиционных возобновляемых источников энергии и технологии их освоения

Использование возобновляемых источников энергии

Возобновляемые источники энергии в России до 2010 года

Роль нетрадиционных и возобновляемых источников энергии при реформировании электроэнергетического комплекса Свердловской области

Заключение

Список литературы

При существующем уровне научно-технического прогресса энергопотребление может быть покрыто лишь за счет использования органического топлива (уголь, нефть, газ), гидроэнергии и атомной энергии на основе тепловых нейтронов. Однако, по результатам многочисленных исследований органическое топливо к 2020 г. может удовлетворить запросы мировой энергетики только частично. Остальная часть энергопотребности может быть удовлетворена за счет других источников энергии — нетрадиционных и возобновляемых.

Возобновляемые источники энергии — это источники на основе постоянно существующих или периодически возникающих в окружающей среде потоков энергии. Возобновляемая энергия не является следствием целенаправленной деятельности человека, и это является ее отличительным признаком.

Невозобновляемые источники энергии — это природные запасы веществ и материалов, которые могут быть использованы человеком для производства энергии. Примером могут служить ядерное топливо, уголь, нефть, газ. Энергия невозобновляемых источников, в отличие от возобновляемых, находится в природе в связанном состоянии и высвобождается в результате целенаправленных действий человека.

В соответствии с резолюцией № 33/148 Генеральной Ассамблеи ООН (1978 г) к нетрадиционным и возобновляемым источникам энергии относятся: солнечная, ветровая, геотермальная, энергия морских волн, приливов и океана, энергия биомассы, древесины, древесного угля, торфа, тяглового скота, сланцев, битуминозных песчаников и гидроэнергия больших и малых водотоков.

Основным видом «бесплатной» неиссякаемой энергии по справедливости считается Солнце. Оно ежесекундно излучает энергию в тысячи миллиардов раз большую, чем при ядерном взрыве 1 кг урана (U2351).

Самый простой способ использования энергии Солнца — солнечные коллекторы, в состав которых входит поглотитель (зачерненный металлический, чаще всего алюминиевый лист с трубками, по которым протекает теплоноситель). Коллекторы устанавливаются неподвижно на крышах домов под углом к горизонту, равным широте местности или монтируются в кровлю. В зависимости от условий инсоляции в коллекторах теплоноситель нагревается на 40-50° больше, чем температура окружающей среды. Такие системы применяются в индивидуальном жилье, практически полностью покрывая потребность населения в горячей воде; в районных отопительных установках, а также для получения технологической тепловой энергии в промышленности. Солнечные коллекторы производятся во многих городах России, и стоимость их вполне доступна.

Электроэнергия от светового потока может производиться двумя путями: путем прямого преобразования в фотоэлектрических установках, либо за счет нагрева теплоносителя, который производит работу в том или ином термодинамическом цикле. Прямое фотоэлектрическое преобразование солнечного излучения в электрическую энергию используется на фотоэлектрических или солнечных станциях, работающих параллельно с сетью, а также в составе гибридных установок для автономных систем («экодомов» и пр.). Возможно также комбинированное производство электрической и тепловой энергии. В перспективе предполагается, что солнечной энергии будет придаваться большое значение вследствие ее щадящего воздействия на окружающую среду по сравнению с большинством других источников энергии. Это со временем выльется в относительную экономичность, однако пока удельные капитальные вложения в фотоэлектрические установки превышают традиционные в пять и более раз.

Скорость и направление ветра меняются подчас очень быстро и непредсказуемо, что делает его менее «надежным», чем Солнце. Таким образом, возникают две проблемы, которые необходимо решить в целях полноценного использования энергии ветра. Во-первых, это возможность «ловить» кинетическую энергию ветра с максимальной площади. Во-вторых, еще важнее добиться равномерности, постоянства ветрового потока. Вторая проблема пока решается с трудом. Может быть, одним из решений станет внедрение новой технологии по созданию и использованию искусственных вихревых потоков.

Наиболее распространенным типом ветровых установок (ВЭУ) является турбина крыльчатого типа с горизонтальным валом и числом лопастей от 1 до 3 в фиксированном положении с небольшой регулировкой угла наклона. Турбина, мультипликатор и электрогенератор размещаются в гондоле, установленной на верху мачты. В последних моделях ВЭУ используются асинхронные генераторы переменной мощности, а задачу кондиционирования вырабатываемой энергии выполняет электроника. Распространение крыльчатых ветроагрегатов объясняется величиной скорости их вращения, возможностью соединяться непосредственно с генератором электрического тока без мультипликатора и высоким коэффициентом использования энергии ветра.

Другая популярная разновидность ВЭУ — карусельные ветродвигатели. Они тихоходны, и это позволяет использовать простые электрические схемы, например, с асинхронным генератором, без риска потерпеть аварию при сильном порыве ветра. Тихоходность выдвигает одно ограничивающее требование — использование многополюсного генератора, работающего на малых оборотах. Такие генераторы не имеют широкого распространения, а использование мультипликаторов неэффективно из-за низкого КПД последних. Карусельный лопастный ветродвигатель наиболее прост в эксплуатации. Его конструкция обеспечивает максимальный момент при запуске ветродвигателя и автоматическое саморегулирование максимальной скорости вращения в процессе работы. Еще более важным преимуществом карусельной конструкции стала ее способность без дополнительных ухищрений следить за тем, «откуда дует ветер», что весьма существенно для приземных рыскающих потоков.

Экономический потенциал малых и мини-ГЭС составляет примерно 10% от общего экономического потенциала. Но используется этот потенциал менее чем на 1%. Сейчас начинается процесс восстановления разрушенных и строительства новых малых и мини-ГЭС. Однако малые ГЭС, построенные путем полного перегораживания русла рек плотинами, обладают всеми недостатками наших гигантов энергетики (ГЭС) и строго говоря, вряд ли могут быть отнесены к экологически чистым видам энергии.

Бесплотинные микро-ГЭС для речек, речушек и даже ручьев существуют уже давно. Бесплотинная ГЭС мощностью в 0,5 КВт. в комплекте с аккумулятором обеспечит энергией крестьянское хозяйство или геологическую экспедицию, отгонное пастбище или небольшую мастерскую. Роторная установка диаметром 300 мм и весом всего 60 кг выводится на стремнину, притапливается на придонную «лыжу» и тросами закрепляется с двух берегов. Бесплотинная мини-ГЭС, успешно зарекомендовавшая себя на речках Горного Алтая, доработана до уровня опытного образца.

Волновая энергия. В структуре возобновляемых энергоресурсов весьма перспективным энергоносителем являются океанские волны. Специалисты утверждают, что уже сейчас за счет энергии океанских волн возможно получение электроэнергии производительностью до 10 млрд. кВт. Это лишь незначительная доля совокупной мощности волн морей и океанов Земли. Вместе с тем она больше мощности всех электростанций, работавших на земле в 1990 г. Наиболее совершенен проект «Кивающая утка», предложенный конструктором С. Солтером (S. Salter, Эдинбургский университет, Шотландия). Поплавки, покачиваемые волнами, дают энергию стоимостью всего 2,6 пенса за 1 кВт/ч, что лишь незначительно выше стоимости электроэнергии, которая вырабатывается новейшими электростанциями, сжигающими газ (в Британии это — 2,5 пенса), и заметно ниже, чем дают АЭС (около 4,5 пенса за 1 кВт/ч).

Энергию приливов вполне можно «приручить» на приливных ГЭС, которые демонстрируют достаточно хорошие экономические показатели, но ресурс их ограничен — требуются специфические природные условия — узкий вход в бухту и т.п. Совокупная энергия приливов оценивается в 0,09*1015 кВт*час в год.

Геотермальная энергия, строго говоря, не является возобновляемой, поскольку речь идет не об использовании постоянного потока тепла, поступающего из недр к поверхности (в среднем 0,03 Вт/м2), а об использовании тепла, запасенного жидкими или твердыми средами, находящимися на определенных глубинах. Мировые запасы геотермальной энергии составляют: для получения электроэнергии — 22400 ТВт*ч/год, для прямого использования — более 140 ТДж/год тепла. Существующие геотермальные электростанции (геоТЭС) представляют собой одноконтурные системы, в которых геотермальный пар непосредственно работает в паровой турбине, или двухконтурные с низкокипящим рабочим телом во втором контуре.

Биомасса представляет собой весьма широкий класс энергоресурсов. Ее энергетическое использование возможно через сжигание, газификацию (термохимические газогенераторы, перерабатывающие твердые органические отходы в газообразное топливо), пиролиз и биохимическую переработку анаэробного сбраживания жидких отходов с получением спиртов или биогаза. Каждый из этих процессов имеет свою область применения и назначение.

Некоммерческое использование биомассы (проще говоря, сжигание дров) наносит большой ущерб окружающей среде. Хорошо известны проблемы обезлесевания и опустынивания в Африке, сведения тропических лесов в Южной Америке. С другой стороны, использование древесины от энергетических плантаций является примером получения энергии от органического сырья с суммарными нулевыми выбросами диоксида углерода.

Нетрадиционные источники энергии

Программы исследования нетрадиционного газа Министерства энергетики США на 1976-1995 годы

Начиная примерно с 1976 года, новаторские исследования под руководством Министерства энергетики послужили катализатором для нескольких инновационных отраслевых «первых», которые позже стали коммерческими технологиями, а также привели к сбору, анализу и широкому распространению огромного количества данных по теме, которая в то время мало интересовали: нетрадиционные источники природного газа.В то время менее 7 процентов природного газа, добываемого из газовых скважин, поступало из нетрадиционных источников. Сегодня более 40 процентов природного газа, добываемого из газовых скважин в Соединенных Штатах — 7,5 триллиона кубических футов (триллионов кубических футов) в год — поступает из нетрадиционных источников: трещиноватые газовые сланцы, плотные газовые пески и угольные пласты.

Рост добычи нетрадиционного газа за последние тридцать лет был обусловлен несколькими факторами, но быстрый рост новых технологий поиска и добычи нетрадиционного газа сыграл важную роль.Налоговые льготы, начавшиеся в 1980 году, и более высокие цены на природный газ, обусловленные быстро растущим спросом, сыграли определенную роль в поддержке экономики, но инструментов для использования этих ресурсов, когда экономика начала обретать смысл, не было или не было бы. адаптировались так же быстро, если бы фундамент не был заложен исследованиями, проведенными в рамках программ Министерства энергетики США по исследованию нетрадиционных газов (UGR).

Например, первое использование азотной пены для эффективного стимулирования добычи газа из сланцевых скважин, открытие того, как природный газ хранится в угольных пластах и ​​трещиноватых сланцах, признание важности взаимосвязанных естественных трещин в добыче газа из таких коллекторов, первое использование наклонно-направленного бурения в сланцевых коллекторах для повышения продуктивности за счет пересечения трещин, создание передовых инструментов и методов для измерения свойств нетрадиционных пород-коллекторов, а также ранняя разработка методов микросейсмического мониторинга для картирования гидравлически созданных трещин ; это лишь некоторые из достижений, инициированных исследованиями, финансируемыми Министерством энергетики.Окупаемость этих ранних инвестиций отражается в коммерческих технологиях, которые делают возможным нынешнее расширение добычи нетрадиционного газа.

Сегодня, например, микросейсмическое картирование трещин играет ключевую роль в оптимизации способов гидравлического воздействия на газовые скважины на месторождении Barnett Shale Play в Северо-Центральном Техасе. Доказано, что месторождение содержит не менее 2,1 трлн куб. Футов природного газа, и некоторые отраслевые эксперты считают, что это крупнейшее месторождение природного газа на суше в Соединенных Штатах.Но первое систематическое применение микросейсмического картирования трещин было проектом, финансируемым Министерством энергетики США и осуществленным Лос-Аламосской национальной лабораторией в 1970-х годах. Последующие исследования, проведенные на площадке Multiwell Experiment (MWX) Министерства энергетики США в Колорадо в течение 1980-х годов, помогли усовершенствовать этот процесс. Хотя потребовалось два десятилетия, чтобы сделать эту технологию применимой для нормальной нефтегазовой деятельности, долгосрочная поддержка Министерства энергетики сыграла решающую роль в разработке коммерческих инструментов для микросейсмического мониторинга процедур гидроразрыва.

Кроме того, многие скважины на участке Барнетт пробурены горизонтально для пересечения трещин и увеличения дебита газа. Совместные усилия Министерства энергетики и промышленности в 1970-х годах привели к созданию первых наклонно-направленных скважин, предназначенных для пересечения трещин в девонских сланцевых пластах Аппалачского бассейна. Эти демонстрации с разделением затрат и извлеченные из них уроки подготовили почву для технологических достижений, ведущих к тому, что сегодня является широко применяемой практикой в ​​трещиноватых сланцевых месторождениях, таких как Барнетт и другие коллекторы.

Наибольшая часть нетрадиционного газа, добываемого сегодня, происходит из пластов песчаника с низкой проницаемостью (плотных) в Скалистых горах. На месторождении Рулисон в южной части бассейна Пайсенс в штате Колорадо тщательно выбранные места расположения скважин и технически совершенные проекты заканчивания скважин резко увеличивают объемы газа, которые могут быть извлечены из этих плотных песков. Однако база знаний и фундаментальная наука, лежащие в основе этих передовых методов, уходят корнями в работу, выполненную Министерством энергетики на его площадке MWX на месторождении Рулисон в течение 1980-х годов.Это исследование позволило сделать вывод, что новые отраслевые технологии могут быть экономичными. Многие из тех же уроков теперь применяются и в плотных песчаных резервуарах Вайоминга.

Оценка выгод от программ исследования нетрадиционного газа Министерства энергетики была подготовлена ​​и отражена в отчете Национального исследовательского совета под названием «Энергетические исследования в Министерстве энергетики: стоит ли оно того? Исследования в области энергоэффективности и ископаемых источников энергии с 1978 по 2000 годы», опубликованном в 2001 году. Совет сообщил о выгодах в виде нескольких миллиардов долларов дополнительных налоговых поступлений на уровне штата и федерального бюджета, триллионов кубических футов дополнительных поставок газа и миллиардов сбережений потребителей из-за снижения цен на природный газ, сопровождавшего увеличение поставок.

.

традиционных и нетрадиционных источников энергии | Малый бизнес

В частности, малый бизнес может пострадать от повышения цен на энергию. Увеличение этих затрат может стимулировать рост цен на транспортировку продуктов и повлиять на другие расходы, связанные с управлением компанией. Американские предприятия обычно полагаются на традиционные источники энергии, такие как нефть, уголь и природный газ. Движение происходит на фронтах альтернативной энергии в таких областях, как солнечная, ветровая, водная и геотермальная энергия.На горизонте также ряд экспериментальных и нетрадиционных источников энергии, в том числе разработка биотоплива и электротоплива.

Ископаемое топливо

Обычные источники энергии поступают в основном из ископаемого топлива. Это органические соединения, созданные останками растений и животных, чья органическая «биомасса» со временем создает вещества, известные нам как уголь, природный газ и нефть. Управление энергетической информации США указывает, что по состоянию на 2012 год на ископаемое топливо приходилось 84 процента U.S. потребление энергии. Эти виды топлива используются в производстве и транспортировке, а также поддерживают электрические и энергетические системы домов и предприятий.

Нефть, возможно, является одним из наиболее распространенных и традиционных источников энергии из ископаемого топлива. Он поддерживает работу транспортных систем страны — за счет производства бензина, дизельного и авиационного топлива — а рентабельность этих видов топлива является критически важным элементом операций малого бизнеса. Уголь — это биотопливо, которое служит эффективным источником тепловой энергии и используется в производстве электроэнергии и в качестве топлива для электростанций.Популярность природного газа в качестве традиционного источника энергии растет из-за огромных подземных запасов в США

Возобновляемая энергия

Солнце, ветер и вода считаются полутрадиционными, возобновляемыми, экологически чистыми источниками энергии, поскольку они постоянно пополняются. Хотя концепция использования возобновляемых источников энергии стала широко распространенной, ее полная реализация все еще осуществляется, в первую очередь из-за соображений стоимости. Хотя возобновляемая энергия поступает из «бесплатных» источников, для превращения этих ресурсов в энергию по-прежнему требуется много рабочей силы и оборудования.Гидроэнергетика вырабатывает электричество с помощью воды, наиболее распространенного возобновляемого источника энергии в США.

Солнечная энергия использует энергию солнца для производства электроэнергии и отопления. Энергия ветра вырабатывается с помощью высокотехнологичных турбин, а энергия распределяется через электрическую сеть. Многие малые предприятия находят ценность в создании собственных источников энергии за счет использования солнечных панелей и ветряных турбин на своей собственности. Эти методы снижают затраты на электроэнергию, и предприятия могут также получать прибыль, продавая неиспользованную энергию энергетическим компаниям своего региона.

Биомасса

Биомасса — еще один полутрадиционный источник энергии, поскольку он находится в процессе становления основным направлением. Энергия биомассы поступает из растительного материала. Биомасса также служит системой управления отходами. Многие малые сельскохозяйственные предприятия и фермерские хозяйства могут сэкономить на расходах на электроэнергию за счет преобразования побочных продуктов своей деятельности в биотопливо. Энергия биомассы может использоваться для обогрева и производства электроэнергии, и она становится все более доступной в виде жидкого биотоплива для двигателей.Биомасса имеет дополнительное преимущество, заключающееся в уменьшении некоторых форм загрязнения.

Электротопливо и инженерные виды топлива

Электротопливо — это инновационные нетрадиционные возобновляемые жидкости, в которых используются микроорганизмы для создания химической или электрической энергии, необходимой для преобразования диоксида углерода в жидкое топливо. По состоянию на 2012 год ученые Колумбийского университета ищут естественные способы создания топлива, аналогичного бензину. Исследователи из Объединенного института биоэнергетики при Управлении науки также разрабатывают возобновляемую альтернативу дизельному топливу, используя процесс метаболической инженерии.В отличие от биодизеля, получаемого из растительного масла, топливо, полученное путем метаболической инженерии, производится из химического соединения бисаболана. Исследователи JBEI используют вечнозеленое дерево, дрожжи, микробы и бактерии кишечной палочки для производства этого соединения. Эта технология имеет потенциал для использования новых биотехнологических компаний и малых предпринимателей.

.

Нетрадиционный газ | GECF

Каковы основные типы нетрадиционных ресурсов природного газа?

Существует три основных типа нетрадиционных ресурсов природного газа:

Сланцевый газ:

Это природный газ, добываемый из пластов сланцевого газа. Сланцы действуют как источник, резервуар и ловушка для природного газа. Эти виды пластов природного газа имеют очень низкую пористость и проницаемость в диапазоне Нано-Дарси.

Герметичный газ:

Это природный газ, задержанный в пластах, которые обычно непроницаемы и пористы.Они находятся в коллекторах с проницаемостью в диапазоне Милли Дарси.

Метан из угольных пластов (CBM):

Это природный газ, обнаруженный в угольных пластах.

В дополнение к вышеупомянутым трем основным типам нетрадиционных ресурсов газа, уголь-газ (полученный путем деструктивной перегонки угля) и гидратов метана (образованных из смеси воды и природного газа в вечной мерзлоте и глубоководных морских отложениях) часто называют газовым ресурсом из нетрадиционных источников.

Как добываются эти нетрадиционные ресурсы природного газа?

Как упоминалось ранее, нетрадиционные ресурсы газа находятся в необычных геологических местах и ​​поэтому требуют специальных технологий добычи. Несмотря на это, сочетание двух независимых технологий горизонтального бурения и гидроразрыва пласта (растрескивание горных пород закачкой жидкости под высоким давлением) сделало возможным их использование.

Безопасен ли гидроразрыв пласта?

Вопрос о том, насколько безопасен гидроразрыв пласта, в последнее время стал предметом дискуссий среди государственных регулирующих органов, экологических групп, ученых и других технических экспертов.Некоторые из поднимаемых и обсуждаемых вопросов касаются того, может ли гидроразрыв пласта привести к загрязнению подземных вод, ухудшению качества воздуха из-за выброса газов и химикатов на поверхность во время бурения, индуцированной сейсмичности и т. Д. Для решения поднятых проблем нефть и газовая промышленность, работая вместе с некоторыми правительствами и другими заинтересованными сторонами, разрабатывают инновационные технологии, политику и нормативные акты, чтобы гарантировать, что гидроразрыв пласта будет проводиться менее разрушительным образом.

.

нетрадиционных ресурсов — это … Что такое нетрадиционные ресурсы?

.