L'énergie du futur : réalité et fantasme. Sources d'énergie alternatives

Aujourd'hui, le monde entier est alimenté en électricité grâce à la combustion du charbon et du gaz (combustible fossile), l'exploitation du débit d'eau et le contrôle d'une réaction nucléaire. Ces approches sont assez efficaces, mais à l'avenir, nous devrons les abandonner et nous tourner vers une direction telle que l'énergie alternative.

Une grande partie de ce besoin est due au fait que les combustibles fossiles sont limités. De plus, les méthodes traditionnelles de production d'électricité sont l'un des facteurs de pollution de l'environnement. C'est pourquoi le monde a besoin d'une alternative "saine".

Nous proposons notre version du TOP des moyens de production d'énergie non traditionnels, qui pourraient à l'avenir remplacer les centrales électriques conventionnelles.

7ème place. Énergie distribuée

Avant d'envisager des sources d'énergie alternatives, analysons un concept intéressant qui peut changer la structure du système énergétique à l'avenir.

Aujourd'hui, l'électricité est produite dans de grandes centrales, acheminée vers les réseaux de distribution et livrée jusqu'à nos foyers. L'approche distribuée implique une rejet de la production centralisée d'électricité. Ceci peut être réalisé par la construction de petites sources d'énergie à proximité du consommateur ou du groupe de consommateurs.

Comme sources d'énergie peuvent être utilisées:

• centrales électriques à microturbines;
• centrales électriques à turbine à gaz;
• chaudières à vapeur;
• panneaux solaires;
• Moulins à vent;
• pompes à chaleur, etc...

Ces mini centrales électriques pour la maison seront connectées à un réseau commun. L'énergie excédentaire y circulera et, si nécessaire, le réseau électrique pourra compenser le manque d'électricité, par exemple lorsque les panneaux solaires fonctionnent moins bien en raison d'un temps nuageux.

Cependant, la mise en œuvre de ce concept aujourd'hui et dans un avenir proche est peu probable, si l'on parle de l'échelle mondiale. Cela est principalement dû au coût élevé de la transition d'une énergie centralisée à une énergie distribuée.

6ème place. Énergie d'orage

Pourquoi générer de l'électricité alors que vous pouvez simplement la "récupérer" à partir de rien ? En moyenne, un coup de foudre représente 5 milliards de J d'énergie, ce qui équivaut à brûler 145 litres d'essence. Théoriquement, les centrales de foudre réduiront parfois le coût de l'électricité.

Tout ressemblera à ceci : les stations sont situées dans des régions où l'activité orageuse est accrue, "collectent" les rejets et accumulent de l'énergie. Après cela, l'énergie est injectée dans le réseau. Vous pouvez attraper la foudre à l'aide de paratonnerres géants, mais le principal problème demeure - accumuler autant d'énergie de foudre que possible en une fraction de seconde. Au stade actuel, les supercondensateurs et les convertisseurs de tension sont indispensables, mais une approche plus délicate pourrait apparaître à l'avenir.

Si nous parlons d'électricité "de l'air", nous ne pouvons pas nous souvenir des adeptes de la formation d'énergie libre. Par exemple, Nikola Tesla à un moment donné soi-disant a démontré un dispositif pour obtenir du courant électrique à partir de l'éther pour le fonctionnement d'une voiture.

5ème place. Brûler du carburant renouvelable

Au lieu de charbon, les centrales électriques peuvent brûler le soi-disant " biocarburant ". Il s'agit de matières premières végétales et animales transformées, de déchets d'organismes et de certains déchets industriels d'origine organique. Les exemples incluent le bois de chauffage conventionnel, les copeaux de bois et le biodiesel, que l'on trouve dans les stations-service.

Dans le secteur de l'énergie, les copeaux de bois sont le plus souvent utilisés. Il est collecté lors de l'exploitation forestière ou du travail du bois. Après broyage, il est pressé en pastilles de combustible et envoyé sous cette forme aux centrales thermiques.

D'ici 2019, la construction de la plus grande centrale électrique, qui fonctionnera aux biocarburants, devrait être achevée en Belgique. Selon les prévisions, elle devra produire 215 MW d'électricité. C'est assez pour 450 000 foyers.

Fait intéressant! De nombreux pays pratiquent la culture de la soi-disant "forêt énergétique" - les arbres et arbustes les mieux adaptés aux besoins énergétiques.

Il est encore peu probable que les énergies alternatives se développent vers les biocarburants, car il existe des solutions plus prometteuses.

4ème place. Centrales marémotrices et houlomotrices

Les centrales hydroélectriques traditionnelles fonctionnent selon le principe suivant :

1. La pression de l'eau est fournie aux turbines.
2. Les turbines commencent à tourner.
3. La rotation est transmise à des générateurs qui produisent de l'électricité.

La construction d'une centrale hydroélectrique est plus coûteuse qu'une centrale thermique et n'est possible que dans des endroits disposant de grandes réserves d'énergie hydraulique. Mais le principal problème est la dégradation des écosystèmes due à la nécessité de construire des barrages.

Les centrales marémotrices fonctionnent sur un principe similaire, mais utiliser la puissance des flux et reflux pour générer de l'énergie.

Les types d'énergie alternative « de l'eau » incluent une direction aussi intéressante que l'énergie des vagues. Son essence se résume à la production d'électricité grâce à l'utilisation de l'énergie des vagues océaniques, qui est beaucoup plus élevée que celle des marées. La centrale houlomotrice la plus puissante aujourd'hui est Pelamis P-750 , qui génère 2,25 MW d'énergie électrique.

Se balançant sur les vagues, ces énormes convecteurs («serpents») se plient, à la suite de quoi des pistons hydrauliques commencent à se déplacer à l'intérieur. Ils pompent l'huile à travers des moteurs hydrauliques, qui à leur tour deviennent des générateurs électriques. L'électricité qui en résulte est acheminée vers le rivage par un câble posé le long du fond. A l'avenir, le nombre de convecteurs sera multiplié et la centrale pourra générer jusqu'à 21 MW.

3ème place. Stations géothermiques

Les énergies alternatives sont bien développées dans le sens de la géothermie. Les centrales géothermiques produisent de l'électricité en convertissant réellement l'énergie de la terre, ou plutôt l'énergie thermique des sources souterraines.

Il existe plusieurs types de telles centrales, mais dans tous les cas elles reposent sur le même principe de fonctionnement: la vapeur d'une source souterraine monte à travers le puits et fait tourner une turbine reliée à un générateur électrique. Aujourd'hui, une pratique courante consiste à pomper l'eau dans un réservoir souterrain à une grande profondeur, où elle s'évapore sous l'influence de températures élevées et pénètre dans les turbines sous forme de vapeur sous pression.

Les zones avec un grand nombre de geysers et de sources thermales ouvertes qui sont chauffées en raison de l'activité volcanique sont les mieux adaptées à des fins d'énergie géothermique.

Ainsi, en Californie, il existe tout un complexe géothermique appelé " Geysers ". Il regroupe 22 centrales produisant 955 MW. La source d'énergie dans ce cas est une chambre magmatique d'un diamètre de 13 km à une profondeur de 6,4 km.

2ème place. parcs éoliens

L'énergie éolienne est l'une des sources les plus populaires et les plus prometteuses pour produire de l'électricité.

Le principe de fonctionnement de l'éolienne est simple :

• les pales tournent sous l'influence de la force du vent;
• la rotation est transmise au générateur ;
• le générateur produit du courant alternatif ;
• L'énergie qui en résulte est généralement stockée dans des batteries.

La puissance de l'éolienne dépend de l'envergure des pales et de sa hauteur. Par conséquent, ils sont installés dans des zones ouvertes, des champs, des collines et dans la zone côtière. Les installations avec 3 pales et un axe de rotation vertical fonctionnent le plus efficacement.

Fait intéressant! En fait, l'énergie éolienne est une sorte d'énergie solaire. Cela s'explique par le fait que les vents sont dus au réchauffement inégal de l'atmosphère et de la surface terrestres par les rayons du soleil.

Pour fabriquer un moulin à vent, une connaissance approfondie de l'ingénierie n'est pas nécessaire. Ainsi, de nombreux artisans pourraient se permettre de se déconnecter du réseau électrique général et de passer à une énergie alternative.

Vestas V-164 est l'éolienne la plus puissante aujourd'hui. Il génère 8 MW.

Pour la production d'électricité à l'échelle industrielle, on utilise des parcs éoliens, constitués de nombreuses éoliennes. La plus grande centrale électrique est Haute situé en Californie. Sa capacité est de 1550 MW.

1 place. Centrales solaires (SPP)

L'énergie solaire a les plus grandes perspectives. La technologie de conversion du rayonnement solaire à l'aide de photocellules se développe d'année en année, devenant de plus en plus efficace.

En Russie, l'énergie solaire est relativement peu développée. Cependant, certaines régions affichent d'excellents résultats dans cette industrie. Prenons, par exemple, la Crimée, où fonctionnent plusieurs centrales solaires puissantes.

Peut se développer à l'avenir énergie spatiale. Dans ce cas, les centrales solaires ne seront pas construites à la surface de la terre, mais sur l'orbite de notre planète. L'avantage le plus important de cette approche est que les panneaux photovoltaïques pourront recevoir beaucoup plus de lumière solaire, car. cela ne sera pas entravé par l'ambiance, la météo et les saisons.

Conclusion

Les énergies alternatives ont plusieurs domaines prometteurs. Son développement progressif conduira tôt ou tard au remplacement des méthodes traditionnelles de production d'électricité. Et il n'est pas nécessaire qu'une seule des technologies répertoriées soit utilisée dans le monde entier. Voir la vidéo ci-dessous pour en savoir plus à ce sujet.

Ces dernières années, les énergies alternatives sont devenues l'objet d'un intérêt intense et d'un débat féroce. Menacé par le changement climatique et le fait que les températures moyennes mondiales continuent d'augmenter chaque année, le désir de trouver des formes d'énergie qui réduiraient la dépendance aux combustibles fossiles, au charbon et à d'autres processus polluants s'est naturellement accru.

Si la plupart des concepts ne sont pas nouveaux, ce n'est qu'au cours des dernières décennies que cette question est enfin devenue pertinente. Grâce aux améliorations de la technologie et de la fabrication, le coût de la plupart des formes d'énergie alternative a baissé tandis que l'efficacité a augmenté. Qu'est-ce que l'énergie alternative, en termes simples et compréhensibles, et quelle est la probabilité qu'elle devienne la principale ?

De toute évidence, il reste une certaine controverse quant à ce que signifie "énergie alternative" et à quoi l'expression peut s'appliquer. D'une part, ce terme peut être attribué à des formes d'énergie qui n'entraînent pas d'augmentation de l'empreinte carbone de l'humanité. Par conséquent, il peut inclure des installations nucléaires, des centrales hydroélectriques et même du gaz naturel et du "charbon propre".

D'autre part, le terme est également utilisé pour désigner ce qui est actuellement considéré comme des méthodes énergétiques non conventionnelles - solaire, éolienne, géothermique, biomasse et autres ajouts récents. Ce type de classification exclut les méthodes d'extraction d'énergie telles que les centrales hydroélectriques, qui existent depuis plus de cent ans et sont assez courantes dans certaines régions du monde.

Un autre facteur est que les sources d'énergie alternatives doivent être "propres", ne produisant pas de polluants nocifs. Comme indiqué précédemment, cela signifie le plus souvent du dioxyde de carbone, mais cela peut également faire référence à d'autres émissions - monoxyde de carbone, dioxyde de soufre, oxyde d'azote et autres. Selon ces paramètres, l'énergie nucléaire n'est pas considérée comme une source d'énergie alternative car elle produit des déchets radioactifs hautement toxiques et doit être stocké de manière appropriée.

Dans tous les cas, cependant, le terme est utilisé pour désigner les types d'énergie qui remplaceront les combustibles fossiles et le charbon comme forme dominante de production d'énergie au cours de la prochaine décennie.

Types de sources d'énergie alternatives
Strictement parlant, il existe de nombreux types d'énergies alternatives. Encore une fois, c'est là que les définitions se retrouvent dans une impasse, car dans le passé, «l'énergie alternative» était utilisée pour désigner des méthodes qui n'étaient pas considérées comme essentielles ou raisonnables. Mais si vous prenez la définition au sens large, elle inclura tout ou partie de ces points :

Hydroélectricité. Il s'agit de l'énergie générée par les barrages hydroélectriques lorsque l'eau qui tombe et s'écoule (dans les rivières, les canaux, les chutes d'eau) passe à travers un dispositif qui fait tourner des turbines et génère de l'électricité.

Pouvoir nucléaire. L'énergie qui est produite dans le processus de réactions de fission retardées. Des tiges d'uranium ou d'autres éléments radioactifs chauffent l'eau, la transformant en vapeur, et la vapeur fait tourner des turbines, générant de l'électricité.

Énergie obtenue directement du Soleil ; (généralement constitués d'un substrat de silicium, alignés en grands réseaux) convertissent directement les rayons du soleil en énergie électrique. Dans certains cas, la chaleur produite par la lumière du soleil est également utilisée pour générer de l'électricité, c'est ce qu'on appelle l'énergie solaire thermique.

L'énergie éolienne. Énergie générée par le flux d'air ; des éoliennes géantes tournent sous l'influence du vent et produisent de l'électricité.

l'énergie géothermique. Cette énergie est générée par la chaleur et la vapeur produites par l'activité géologique dans la croûte terrestre. Dans la plupart des cas, des tuyaux sont placés dans le sol au-dessus des zones géologiquement actives, faisant passer la vapeur à travers des turbines, générant ainsi de l'électricité.

L'énergie marémotrice. Les courants de marée le long des côtes peuvent également être utilisés pour produire de l'électricité. Le changement quotidien des marées fait que l'eau circule dans les turbines dans les deux sens. L'électricité est produite et transférée aux centrales électriques terrestres.

Biomasse. Cela s'applique aux carburants obtenus à partir de plantes et de sources biologiques - éthanol, glucose, algues, champignons, bactéries. Ils pourraient remplacer l'essence comme source de carburant.

Hydrogène.Énergie dérivée de procédés impliquant de l'hydrogène gazeux. Il s'agit notamment des convertisseurs catalytiques, dans lesquels les molécules d'eau sont séparées et recombinées lors de l'électrolyse ; les piles à combustible à hydrogène, dans lesquelles le gaz est utilisé pour alimenter un moteur à combustion interne ou pour faire tourner une turbine chauffée ; ou la fusion nucléaire, dans laquelle les atomes d'hydrogène fusionnent dans des conditions contrôlées, libérant des quantités incroyables d'énergie.

Sources d'énergie alternatives et renouvelables
Dans de nombreux cas, les sources d'énergie alternatives sont également renouvelables. Cependant, les termes ne sont pas complètement interchangeables car de nombreuses formes de sources d'énergie alternatives dépendent d'une ressource limitée. Par exemple, l'énergie nucléaire repose sur l'uranium ou d'autres éléments lourds qui doivent d'abord être extraits.

Dans le même temps, les énergies éolienne, solaire, marémotrice, géothermique et hydroélectrique reposent sur des sources entièrement renouvelables. Les rayons du soleil sont la source d'énergie la plus abondante de toutes et, bien que limités par les conditions météorologiques et l'heure de la journée, ils sont industriellement inépuisables. Le vent ne s'en va pas non plus, grâce aux changements de pression dans notre atmosphère et à la rotation de la Terre.

Développement
Actuellement, les énergies alternatives connaissent encore leur jeunesse. Mais ce tableau évolue rapidement sous l'influence de processus de pression politique, de catastrophes environnementales mondiales (sécheresses, famines, inondations) et d'améliorations des technologies d'énergie renouvelable.

Par exemple, en 2015, les besoins énergétiques mondiaux étaient encore majoritairement couverts par le charbon (41,3 %) et le gaz naturel (21,7 %). Les centrales hydroélectriques et l'énergie nucléaire représentaient respectivement 16,3% et 10,6%, tandis que les "sources d'énergie renouvelables" (solaire, éolienne, biomasse, etc.) - seulement 5,7%.

Cela a beaucoup changé depuis 2013, lorsque la consommation mondiale de pétrole, de charbon et de gaz naturel était respectivement de 31,1 %, 28,9 % et 21,4 %. Les énergies nucléaire et hydroélectrique représentaient 4,8 % et 2,45 %, tandis que les sources renouvelables ne représentaient que 1,2 %.

En outre, le nombre d'accords internationaux visant à limiter l'utilisation des combustibles fossiles et le développement des sources d'énergie alternatives a augmenté. Par exemple, la directive sur les énergies renouvelables, signée par l'Union européenne en 2009, qui fixe des objectifs d'utilisation des énergies renouvelables pour tous les États membres d'ici 2020.

Essentiellement, cet accord implique que l'UE couvrira au moins 20 % de ses besoins énergétiques totaux avec des énergies renouvelables d'ici 2020 et au moins 10 % de carburant pour les transports. En novembre 2016, la Commission européenne a révisé ces objectifs et fixé une consommation minimale d'énergie renouvelable de 27 % d'ici 2030.

Certains pays sont devenus des leaders dans le développement des énergies alternatives. Par exemple, au Danemark, l'énergie éolienne fournit jusqu'à 140 % des besoins en électricité du pays ; les excédents sont expédiés vers les pays voisins, l'Allemagne et la Suède.

L'Islande, en raison de sa situation dans l'Atlantique Nord et de ses volcans actifs, a atteint une dépendance à 100 % en énergies renouvelables dès 2012 grâce à une combinaison d'énergie hydroélectrique et géothermique. En 2016, l'Allemagne a adopté une politique visant à éliminer progressivement la dépendance au pétrole et à l'énergie nucléaire.

Les perspectives à long terme des énergies alternatives sont extrêmement positives. Selon un rapport de 2014 de l'Agence internationale de l'énergie (AIE), l'énergie solaire photovoltaïque et l'énergie solaire thermique représenteront 27 % de la demande mondiale d'ici 2050, ce qui en fera la plus grande source d'énergie. Peut-être que grâce aux progrès de la synthèse, les sources de combustibles fossiles seront désespérément obsolètes d'ici 2050.

Les centrales électriques sont interconnectées et fournissent de l'électricité au système énergétique d'une région ou d'un pays. Les consommateurs de composition, de puissance, de mode de fonctionnement et d'autres indicateurs divers reçoivent de l'électricité de ce système. Une telle intégration dans le système électrique permet : de réduire la capacité totale installée des centrales électriques ; puissance de réserve en raison de la manœuvre possible de stations de différents types; réduire la consommation globale de carburant ; augmenter la fiabilité de l'alimentation électrique des consommateurs grâce à des interconnexions supplémentaires ; augmenter l'efficacité de la production d'électricité par une répartition optimale des charges électriques entre les stations de différents types.

Fig.1.14.

La charge électrique totale d'un groupe de consommateurs raccordés au réseau électrique dépend de nombreux facteurs : la composition des consommateurs, leur puissance, leur mode de fonctionnement, la technologie et les équipements utilisés, le moment de la journée et de l'année, les conditions climatiques, etc. Un programme quotidien approximatif de la charge électrique de la zone industrielle est illustré à la Fig. 1.14. Elle se caractérise par une charge constante par jour (de base) P3 ; charge légèrement variable (semi-pointe) de P3 à P2 ; charge maximale P1. A chaque instant du système d'alimentation électrique, il doit y avoir un équilibre entre la puissance produite et la puissance consommée (en tenant compte des pertes). Sinon, le mode de fonctionnement du système électrique dans son ensemble et de ses éléments individuels peut devenir d'urgence jusqu'à "s'effondrer", c'est-à-dire déconnexion complète les unes des autres de toutes les sources et consommateurs d'électricité. Pour maintenir l'équilibre des forces, il est nécessaire de réguler, de modifier la puissance produite dans les centrales électriques. La puissance et l'inertie différentes des unités de puissance déterminent certains modes d'utilisation, tant d'un point de vue technique qu'économique. La charge de base est portée par les centrales électriques les plus puissantes et les plus inertielles - centrales nucléaires et grandes centrales thermiques, centrales électriques de district. La charge de semi-pointe est couverte par les unités manoeuvrables des centrales hydroélectriques, des centrales à accumulation par pompage et des centrales thermiques. La charge de pointe est assurée par des hydrogénérateurs, GTU, CCGT.

La composition spécifique des centrales électriques de la région peut modifier partiellement l'option de répartition de la charge envisagée, mais les principes généraux restent inchangés.

Utilisation de sources d'énergie alternatives

La croissance démographique, le développement industriel et social de la société nécessitent une augmentation significative de la production d'énergie. Dans le même temps, au milieu du XXIe siècle, une grave pénurie de vecteurs énergétiques organiques, qui fournissent aujourd'hui environ 80% de toute l'énergie demandée, deviendra tout à fait réelle. Le coût d'extraction et de transport du carburant ne cesse de croître, et ce processus se poursuivra, car. les nouveaux gisements sont souvent situés dans des zones reculées et difficiles d'accès, à une profondeur considérable. La hausse des prix du carburant est également due au fait que le pétrole, le gaz et le charbon sont une matière première importante pour de nombreuses industries, et l'affirmation «brûler avec du pétrole équivaut à brûler avec des billets de banque» ne perd pas sa pertinence.

Par conséquent, des travaux sont en cours pour trouver de nouveaux types de sources d'énergie alternatives, y compris renouvelables et respectueuses de l'environnement. Certains de ces développements sont discutés ci-dessous.

Installations magnétohydrodynamiques (MHD). Le principe de fonctionnement de ces installations vous permet de convertir directement l'énergie thermique en énergie électrique (Fig. 1.15). Entre les plaques métalliques 1, situées dans un fort champ magnétique, on fait passer un jet 2 de gaz ionisé. Conformément à la loi de l'induction électromagnétique, une FEM est induite, provoquant la circulation du courant électrique entre les électrodes à l'intérieur du canal du générateur et dans le circuit externe. L'absence de pièces mobiles dans le générateur MHD permet d'atteindre une température du fluide de travail de 2550...2600 0C à l'entrée et d'assurer l'efficacité du cycle thermique de 70...75%.

Les installations MHD peuvent fonctionner selon différents schémas. L'une des options est avec un réacteur nucléaire en cycle fermé (Fig. 1.15.b.). Le fluide de travail (argon ou hélium avec addition de césium) est chauffé dans un réacteur nucléaire ou dans un échangeur de chaleur à haute température 3 et pénètre dans le canal MHD 4, où l'énergie thermique du plasma en mouvement est convertie en énergie électrique. Les gaz évacués dans le canal MHD, ayant une température d'environ 1500 0С, pénètrent dans le générateur de vapeur 5, qui assure le fonctionnement de la turbine à vapeur 6. Le cycle MHD est fermé par le compresseur 7, qui renvoie le gaz au réacteur ou à l'échangeur de chaleur 3.

Fig.1.15.

a - le principe de fonctionnement du générateur MHD; b - Installation MHD avec un réacteur nucléaire.

La puissance de la centrale pilote MHD est de 25 MW. Une centrale d'une capacité de 500 MW est au stade de développement technique. Il existe un certain nombre de difficultés dans ce processus qui entravent le rythme d'introduction des générateurs MHD : la création de champs magnétiques à forte induction ; réalisation d'une conductivité plasma élevée à des températures allant jusqu'à 2400…2500 0С ; création de matériaux résistants à la chaleur; obtenir un courant alternatif, qui doit être inversé à partir du courant continu généré par l'installation MHD. Néanmoins, le développement et la mise en œuvre de générateurs MHD ont d'assez bonnes perspectives.

installations thermonucléaires. La création d'installations industrielles de ce type peut résoudre presque complètement le problème de l'obtention de la quantité d'énergie requise. L'approvisionnement en isotopes du deutérium et du tritium, le combustible d'origine des réacteurs thermonucléaires, est pratiquement illimité sur Terre. Au cours d'une réaction thermonucléaire, une énorme énergie est libérée. Cela se produit sur le Soleil, ainsi que dans l'explosion d'une bombe à hydrogène. Pour contrôler un tel processus, un certain nombre de conditions doivent être réunies : densité de combustible d'au moins 1015 cœurs pour 1 cm3 ; température 100 ... 500?106 degrés. Cet état du carburant doit être maintenu, des fractions de seconde.

Des travaux sur la création d'un réacteur thermonucléaire ont été menés de manière intensive en URSS, aux États-Unis et au Japon. Certains résultats positifs ont été obtenus, par exemple, l'installation TOKOMAK à l'Institut de l'énergie atomique. I.V. Kurchatov. Cependant, les problèmes techniques et scientifiques n'ont pas encore permis de créer une véritable installation thermonucléaire industrielle.

Centrales solaires. La Terre reçoit annuellement 1017 W d'énergie du Soleil, soit 20 000 fois plus que le niveau de consommation actuel. Le naturel est la conversion de l'énergie solaire en énergie thermique. De telles installations sont utilisées par l'homme depuis l'Antiquité. Une manière assez simple de convertir l'énergie solaire en énergie électrique est également connue - en utilisant des cellules photoélectriques. Par conséquent, des travaux sur la création de centrales solaires (SPP) sont menés dans de nombreux pays. La propreté écologique et la capacité de renouvellement d'une telle ressource énergétique revêtent une importance particulière. En conséquence, au cours des 50 dernières années, des dizaines de SELS ont été construits aux États-Unis, en Australie, en Italie, en Océanie et dans d'autres régions climatiquement adaptées. En URSS, le SPP de Crimée d'une capacité de 5 MW a été construit, une centrale en Asie centrale d'une capacité totale de 200 MW a été conçue.

Cependant, il existe des difficultés importantes dans la création et l'utilisation des centrales solaires, qui ne permettent pas encore aux centrales solaires de concurrencer pleinement les centrales thermiques et les centrales hydroélectriques. Il s'agit de l'incohérence du rayonnement solaire selon l'heure de la journée, l'année et selon les conditions météorologiques ; faible densité de rayonnement près de la surface de la Terre ; caractéristiques techniques insuffisantes des photocellules existantes et complexité de leur élimination. L'efficacité des installations SELS est actuellement d'environ 15%, et l'obtention de capacités importantes est associée à la mise en place d'équipements dans de vastes zones de plusieurs dizaines de kilomètres carrés et à la consommation correspondante de matériaux. Cependant, les travaux d'amélioration du SELS se poursuivent.

Stations géothermiques (GeoTES). Ces stations utilisent la chaleur de l'intérieur de la terre comme source d'énergie. Les principaux types de centrales géothermiques fonctionnent à l'eau chaude sous pression, à l'eau avec de la vapeur, à la vapeur sèche ou au gaz (énergie pétrothermique).

En moyenne, pour chaque 30 ... 40 m de profondeur dans la Terre, la température augmente de 1 0С et à une profondeur de 10 ... 15 kilomètres, elle atteint 1000 - 1200 0С. Dans certaines parties de la planète, la température est assez élevée à proximité immédiate de la surface. Dans ces endroits battent de puissantes eaux souterraines chaudes, de la vapeur, du gaz. Les GeoTPP peuvent être placés ici. Par exemple, dans la Valley of Geysers aux États-Unis, la capacité totale du GeoTPP est de 900 MW, le GeoTPP de Lardello en Italie avec une capacité de 420 MW et la station de Wairaket en Nouvelle-Zélande est de 290 MW. Des GeoTPP assez puissants fonctionnent au Mexique, au Japon, en Islande et dans d'autres pays. Le GeoTPP russe au Kamtchatka a une capacité de 5 MW.

Propreté écologique, renouvelabilité de l'énergie thermique de la Terre, simplicité de conception suffisante sont les avantages incontestables du GeoTPP.

Les inconvénients des stations géothermiques sont une liaison rigide au lieu de dégagement de chaleur à la surface de la Terre et des paramètres limités du fluide de travail en termes de pression et de température.

Centrales marémotrices (TPP). Les PSE modernes utilisent la phase de marée haute et basse, leurs unités (turbines) sont réversibles et fonctionnent lorsque l'eau se déplace de la mer vers la baie et vice versa (Fig. 1.16). De telles installations sont capables de fonctionner en modes turbine et pompage.

Les TPP fonctionnent en Russie (Kislogubskaya, 400 kW), au Japon, en France et dans d'autres pays. Le TPP le plus puissant est situé à l'embouchure de la Rance en France - 240 MW.

Fig.1.16.

a - vue de dessus ; b - couper

VGP - l'horizon le plus élevé de la marée; VGO - l'horizon le plus élevé de la marée basse

L'énergie marémotrice est respectueuse de l'environnement, renouvelable, inchangée dans les périodes annuelles et à long terme, cependant, elle varie considérablement au cours du mois lunaire et ne peut être utilisée qu'à des points géographiques spécifiques sur les côtes des mers et des océans si le soulagement nécessaire est disponible.

Centrales électriques qui utilisent l'énergie marine. L'énergie des vagues, des courants, des gradients de température et de salinité des mers et des océans peut être convertie en énergie électrique. Plusieurs types d'installations de conversion ont été conçues et testées. Par exemple, la turbine Coriolis de 80 MW est destinée aux centrales utilisant les courants marins.

Centrales éoliennes (WPP). L'homme a toujours utilisé l'énergie éolienne. La conversion de cette énergie en énergie électrique est fondamentalement très simple. Déjà dans les années 1920, la WPP de Koursk d'une capacité de 8 kW a été construite en URSS. La plus grande installation au monde avec une capacité de 1050 kW dans une unité fonctionne aux États-Unis depuis 1941.

Cependant, avec certains avantages (propreté environnementale, renouvelabilité, simplicité et faible coût d'utilisation), l'énergie éolienne présente également des inconvénients importants qui limitent la construction de parcs éoliens. Il s'agit d'une grande densité inégale d'énergie éolienne, d'une dépendance à des facteurs géographiques, climatiques, météorologiques, etc. Par conséquent, à l'heure actuelle, des parcs éoliens de capacité limitée pour une utilisation locale sont économiquement justifiés.

Perspectives de la dynamique de développement des centrales électriques

La dynamique du développement de l'énergie mondiale et domestique indique que dans un avenir proche l'équilibre existant entre les centrales thermiques, les centrales nucléaires et les centrales hydroélectriques se maintiendra approximativement. La priorité sera donnée à la stratégie gaz-charbon et l'utilisation du fioul dans les TPP diminuera. Les prix mondiaux de l'énergie, influencés par de nombreux facteurs, sont capables d'ajuster cette stratégie à des degrés divers et à des intervalles de temps différents.

CCGT et GTU seront encore développés. Parmi les domaines prioritaires relativement nouveaux figurent les installations MHD.

Les énergies non traditionnelles seront développées (solaire, marémotrice, géothermique), en utilisant des ressources naturelles renouvelables respectueuses de l'environnement. Les travaux de recherche et développement sur la création et le développement d'installations thermonucléaires, de générateurs thermoélectriques, radio-isotopiques, thermioniques, électrochimiques et autres se poursuivront. Un domaine de travail distinct et très important est l'économie d'énergie de tous les types de combustibles et de ressources énergétiques, de chaleur et d'électricité.

Pourquoi payer chaque mois les compagnies énergétiques pour l'électricité alors que vous pouvez fournir votre propre énergie ? De plus en plus de personnes dans le monde comprennent cette vérité. Et donc aujourd'hui nous allons parler de 8 sources d'énergie alternatives inhabituelles pour la maison, le bureau et les loisirs.

Panneaux solaires aux fenêtres

Les panneaux solaires sont aujourd'hui la source d'énergie alternative la plus utilisée dans la maison. Traditionnellement, ils sont installés sur les toits des maisons privées ou dans les cours. Mais récemment, il est devenu possible de placer ces éléments directement dans les fenêtres, ce qui permet d'utiliser de telles batteries même pour les propriétaires d'appartements ordinaires dans des immeubles de grande hauteur.

Dans le même temps, des solutions sont déjà apparues qui permettent de créer des panneaux solaires avec un haut niveau de transparence. Ce sont ces éléments énergétiques qui doivent être installés dans les fenêtres des locaux d'habitation.

Par exemple, des panneaux solaires transparents ont été développés par des spécialistes de la Michigan State University. Ces éléments transmettent 99% de la lumière qui les traverse, mais ont en même temps une efficacité de 7%.

Uprise a créé une éolienne de grande puissance inhabituelle qui peut être utilisée à la fois à la maison et à l'échelle industrielle. Ce moulin à vent est situé dans une remorque, qui peut déplacer un SUV ou un camping-car.

Une fois plié avec la turbine Uprise, vous pouvez rouler sur la voie publique. Mais une fois déplié, il se transforme en une éolienne à part entière de quinze mètres de haut et de 50 kW.

Uprise peut être utilisé lors d'un voyage en camping-car, pour fournir de l'électricité à des sites éloignés ou à des résidences privées ordinaires. En installant cette turbine dans sa cour, son propriétaire peut même revendre l'électricité excédentaire aux voisins.

Makani Power est un projet de la société du même nom, récemment passée sous le contrôle d'un laboratoire d'innovation semi-secret. L'idée de cette technologie est à la fois simple et ingénieuse. Nous parlons d'un petit cerf-volant qui peut voler jusqu'à une hauteur d'un kilomètre et générer de l'électricité.

L'avion Makani Power est équipé d'éoliennes intégrées qui fonctionneront activement en altitude, où la vitesse du vent est nettement supérieure à celle au niveau du sol. L'énergie reçue dans ce cas est transmise le long du cordon reliant le cerf-volant à la station de base.

De l'énergie sera également générée à partir des mouvements de l'avion Makani Power lui-même. En tirant le câble sous la force du vent, ce cerf-volant fera tourner la dynamo intégrée à la station de base.

Avec l'aide de Makani Power, il est possible de fournir de l'énergie aux maisons privées et aux installations éloignées où il n'est pas pratique d'installer une ligne électrique traditionnelle.

Les panneaux solaires modernes ont encore un rendement très faible. Par conséquent, pour en obtenir des taux de production élevés, il est nécessaire de couvrir des espaces assez grands avec des panneaux. Mais la technologie appelée Betaray vous permet d'augmenter l'efficacité d'environ trois fois.

Betaray est une petite installation qui peut être placée dans la cour d'une maison privée ou sur le toit d'un immeuble de grande hauteur. Il repose sur une sphère de verre transparente d'un diamètre d'un peu moins d'un mètre. Il accumule la lumière du soleil et la concentre sur un panneau photovoltaïque assez petit. L'efficacité maximale de cette technologie a un spectacle incroyablement élevé de 35 %.

Dans le même temps, l'installation Betaray elle-même est dynamique. Il s'adapte automatiquement à la position du Soleil dans le ciel afin de travailler à sa capacité maximale à tout moment. Et même la nuit, cette batterie génère de l'électricité en convertissant la lumière de la lune, des étoiles et des lampadaires.

L'artiste dano-islandais Olafur Eliasson a lancé un projet inhabituel appelé Little Sun, qui combine créativité, technologie et engagement social des personnes qui réussissent envers les défavorisés. Nous parlons d'un petit appareil en forme de fleur de tournesol qui, pendant la journée, est rempli d'énergie solaire afin d'éclairer les coins les plus sombres de la planète le soir.

Tout le monde peut donner de l'argent pour que la lampe solaire Little Sun apparaisse dans la vie d'une famille d'un pays du tiers monde. Les lampes Little Sun permettent aux enfants des bidonvilles et des villages reculés de consacrer leurs soirées à l'étude ou à la lecture, sans quoi la réussite dans la société moderne est impossible.

Les lampes Little Sun peuvent également être achetées pour vous-même, les faisant ainsi partie de votre propre vie. Ces appareils peuvent être utilisés lors de sorties dans la nature ou pour créer une atmosphère de soirée étonnante dans des espaces ouverts.

De nombreux sceptiques se moquent des athlètes, arguant que les forces qu'ils dépensent pendant l'exercice peuvent être utilisées pour générer de l'électricité. Les créateurs ont poursuivi cette opinion et ont créé le premier ensemble de simulateurs extérieurs au monde, chacun étant une petite centrale électrique.

Le premier terrain de sport Green Heart est apparu en novembre 2014 à Londres. L'électricité que les amateurs de sport y génèrent peut être utilisée pour recharger des appareils mobiles : smartphones ou tablettes.

Le site Green Heart envoie l'énergie excédentaire aux réseaux électriques locaux.

Paradoxalement, même les enfants peuvent être contraints de produire de l'énergie « verte ». Après tout, ils ne sont jamais opposés à faire quelque chose, à jouer et à se divertir. C'est pourquoi des ingénieurs néerlandais ont créé une balançoire inhabituelle appelée Giraffe Street Lamp, qui utilise l'agitation des enfants pour produire de l'électricité.

La balançoire Giraffe Street Lamp génère de l'énergie lorsqu'elle est utilisée conformément à sa destination. En se balançant dans le siège, les enfants ou les adultes stimulent la dynamo intégrée à ce design.

Bien sûr, l'électricité reçue n'est pas suffisante pour le plein fonctionnement d'un immeuble résidentiel privé. Mais l'énergie accumulée pendant la journée des jeux est tout à fait suffisante pour faire fonctionner un réverbère pas très puissant pendant quelques heures après le crépuscule.

L'opérateur de téléphonie mobile Vodafone se rend compte que ses bénéfices augmentent lorsque les téléphones des clients fonctionnent 24 heures sur 24, et leurs propriétaires eux-mêmes ne se soucient pas de savoir où trouver une prise pour recharger les batteries de leur gadget. Par conséquent, cette société a parrainé le développement d'une technologie inhabituelle appelée Power Pocket.

Les appareils basés sur la technologie Power Pocket doivent être au plus près du corps humain afin d'utiliser sa chaleur pour produire de l'électricité pour les besoins domestiques.

Actuellement, sur la base de la technologie Power Pocket, deux produits pratiques ont été créés : un short et un sac de couchage. Ils ont été testés pour la première fois lors du festival de l'île de Wight en 2013. L'expérience s'est avérée réussie, une nuit d'une personne dans un tel sac de couchage a suffi à charger la batterie du smartphone d'environ 50%.

Dans cette revue, nous n'avons parlé que des sources d'énergie alternatives qui peuvent être utilisées pour les besoins domestiques : à la maison, au bureau ou pendant la détente. Mais il existe encore de nombreuses technologies "vertes" modernes extraordinaires développées pour une utilisation à l'échelle industrielle. Vous pouvez lire à leur sujet dans la revue.

Les réserves limitées de combustibles fossiles et la pollution de l'environnement mondial ont forcé l'humanité à rechercher des sources alternatives renouvelables de cette énergie afin que les dommages causés par son traitement soient minimes à un coût acceptable de production, de traitement et de transport des ressources énergétiques.

Les technologies modernes permettent d'utiliser les ressources énergétiques alternatives disponibles, tant à l'échelle planétaire que dans le réseau électrique d'un appartement ou d'une maison privée.

Le développement violent de la vie sur plusieurs milliards d'années prouve bien l'approvisionnement de la Terre en sources d'énergie. La lumière du soleil, la chaleur de l'intérieur et le potentiel chimique permettent aux organismes vivants d'effectuer de multiples échanges d'énergie, existant dans un environnement créé par des facteurs physiques - température, pression, humidité, composition chimique.

Circulation de la matière et de l'énergie dans la nature

Critères économiques pour les sources d'énergie alternatives

Depuis l'Antiquité, l'homme a utilisé l'énergie éolienne comme propulsion pour les navires, ce qui a permis le développement du commerce. Les combustibles renouvelables fabriqués à partir de plantes mortes et de déchets humains étaient la source de chaleur pour cuisiner et obtenir les premiers métaux. L'énergie de la goutte d'eau alimentait les meules. Pendant des milliers d'années, ce sont les principaux types d'énergie, que nous appelons maintenant les sources alternatives.

Avec le développement de la géologie et des technologies d'extraction du sous-sol, il est devenu économiquement plus rentable d'extraire des hydrocarbures et de les brûler pour produire de l'énergie au besoin, plutôt que d'attendre littéralement le temps au bord de la mer, en espérant une coïncidence réussie des courants, de la direction du vent et nébulosité.

L'instabilité et la variabilité des conditions météorologiques, ainsi que le prix relativement bon marché des moteurs à combustible fossile, ont forcé les progrès vers l'utilisation de l'énergie des entrailles de la terre.

Diagramme montrant le ratio de consommation des sources d'énergie fossiles et renouvelables

Assimilé et transformé par les organismes vivants, le dioxyde de carbone, qui reposait dans les profondeurs depuis des millions d'années, est à nouveau renvoyé dans l'atmosphère lors de la combustion des hydrocarbures fossiles, source de l'effet de serre et du réchauffement climatique. Le bien-être des générations futures et le fragile équilibre de l'écosystème obligent l'humanité à reconsidérer les indicateurs économiques et à utiliser les énergies alternatives Parce que la santé est la chose la plus précieuse.

L'utilisation consciente de sources d'énergie alternatives renouvelables par nature devient populaire, mais comme avant, les priorités économiques prévalent. Mais dans une maison de campagne ou une maison de campagne, l'utilisation de sources alternatives d'électricité et de chaleur peut être la seule option rentable pour obtenir de l'énergie si l'installation, le raccordement et l'installation de lignes d'alimentation s'avèrent trop coûteux.

Fournir à une maison éloignée de la civilisation le minimum d'électricité requis à l'aide de panneaux solaires et d'une éolienne

Opportunités pour l'utilisation de formes alternatives d'énergie

Alors que les scientifiques explorent de nouvelles directions et développent des technologies de fusion à froid, les artisans à domicile peuvent utiliser les sources d'énergie alternatives suivantes pour la maison :

• Lumière du soleil;
• L'énergie éolienne;
• gaz biologique;
• la différence de température;

Selon les types d'énergies renouvelables alternatives, il existe des solutions toutes faites qui ont été introduites avec succès dans la production de masse. Par exemple, des panneaux solaires, des éoliennes, des usines de biogaz et des pompes à chaleur de différentes capacités peuvent être achetés avec la livraison et l'installation afin d'avoir vos propres sources alternatives d'électricité et de chaleur pour une maison privée.

Panneau solaire produit commercialement installé sur le toit d'une maison privée

Chaque cas individuel devrait avoir son propre plan pour fournir aux appareils électroménagers des sources d'énergie électrique alternative, selon les besoins et les possibilités. Par exemple, pour alimenter un ordinateur portable, une tablette, recharger un téléphone, vous pouvez utiliser une source 12 V et des adaptateurs portables. Cette tension, avec une quantité suffisante d'énergie de la batterie, sera suffisante pour s'allumer.

Les panneaux solaires et les éoliennes doivent recharger les batteries, en raison de la volatilité de l'éclairage et de la force de l'énergie éolienne. Avec une augmentation de la puissance des sources alternatives d'électricité et du volume des batteries, l'indépendance énergétique d'une alimentation électrique autonome augmente. S'il est nécessaire de connecter des appareils électriques fonctionnant à partir de 220 V à une source d'électricité alternative, appliquez convertisseurs de tension.

Un schéma illustrant l'alimentation des appareils électroménagers à partir de batteries chargées par une éolienne et des panneaux solaires

Énergie solaire alternative

À la maison, il est presque impossible de créer des cellules solaires, c'est pourquoi les concepteurs de sources d'énergie alternatives utilisent des composants prêts à l'emploi, assemblant des structures de production, obtenant la puissance requise. La connexion des photocellules en série augmente la tension de sortie de la source d'électricité résultante, et la connexion des chaînes assemblées en parallèle donne un courant d'assemblage total plus élevé.

Schéma de connexion des photocellules dans l'assemblage

Vous pouvez vous concentrer sur l'intensité de l'énergie du rayonnement solaire - c'est environ un kilowatt par mètre carré. Vous devez également prendre en compte l'efficacité des panneaux solaires - pour le moment, elle est d'environ 14 %, mais un développement intensif est en cours pour augmenter l'efficacité des générateurs solaires. La puissance de sortie dépend de l'intensité du rayonnement et de l'angle d'incidence des faisceaux.

Vous pouvez commencer petit - acheter un ou plusieurs petits panneaux solaires et disposer d'une source d'électricité alternative dans le pays dans la quantité nécessaire pour recharger un smartphone ou un ordinateur portable afin d'avoir accès à Internet mondial. En mesurant le courant et la tension, ils étudient le volume de la consommation d'énergie, en envisageant la perspective d'étendre davantage l'utilisation des sources d'énergie alternatives.

Installation de panneaux solaires supplémentaires sur le toit de la maison

Il faut se rappeler que la lumière du soleil est également une source de rayonnement thermique (infrarouge), qui peut être utilisée pour chauffer le liquide de refroidissement sans autre conversion d'énergie en électricité. Ce principe alternatif est appliqué dans capteurs solaires, où, à l'aide de réflecteurs, le rayonnement infrarouge est concentré et transféré par le liquide de refroidissement au système de chauffage.

Capteur solaire dans le cadre d'un système de chauffage domestique

Énergie éolienne alternative

Le moyen le plus simple de construire soi-même une éolienne est d'utiliser un générateur de voiture. Pour augmenter la vitesse et la tension de la source d'électricité alternative (l'efficacité de la production d'énergie électrique), une boîte de vitesses ou une transmission par courroie doit être utilisée. L'explication de toutes sortes de nuances technologiques dépasse le cadre de cet article - vous devez étudier les principes de l'aérodynamique afin de comprendre le processus de conversion de la vitesse du flux de masses d'air en électricité alternative.

Au stade initial de l'étude des perspectives de conversion des sources renouvelables d'énergie éolienne alternative en électricité, vous devez choisir la conception de l'éolienne. Les conceptions les plus courantes sont l'hélice à axe horizontal, le rotor Savonius et la turbine Darrieus. Une hélice à trois pales comme source d'énergie alternative est l'option la plus courante pour la fabrication artisanale.

Variétés de turbines Darier

Lors de la conception des pales d'hélice, la vitesse angulaire de rotation d'une éolienne est d'une grande importance. Il existe un facteur dit d'efficacité de l'hélice, qui dépend de la vitesse du flux d'air, ainsi que de la longueur, de la section, du nombre et de l'angle d'attaque des pales.

En général, ce concept peut être compris comme suit - dans un petit vent, la longueur des pales avec l'angle d'attaque le plus réussi ne sera pas suffisante pour atteindre une efficacité maximale de génération d'énergie, mais avec une amplification multiple du débit et une augmentation à la vitesse angulaire, les bords des pales subiront une résistance excessive, ce qui peut les endommager.

Le profil complexe d'une pale d'éolienne

Par conséquent, la longueur des pales est calculée en fonction de la vitesse moyenne du vent, en modifiant en douceur l'angle d'attaque par rapport à la distance par rapport au centre de l'hélice. Pour éviter la rupture des pales en cas de coup de vent, les câbles du générateur sont court-circuités, ce qui empêche l'hélice de tourner. Pour des calculs approximatifs, un kilowatt d'électricité alternative peut être prélevé sur une hélice tripale de 3 mètres de diamètre à une vitesse de vent moyenne de 10 m/s.

Pour créer un profil de lame optimal, une modélisation informatique et une machine CNC sont nécessaires. À la maison, les artisans utilisent des matériaux et des outils improvisés, essayant de recréer le plus fidèlement possible les dessins des sources alternatives d'énergie éolienne. Le bois, le métal, le plastique, etc. sont utilisés comme matériaux.

Hélice d'éolienne faite maison en bois et plaque de métal

Pour générer de l'électricité, la puissance d'un générateur de voiture peut ne pas suffire, alors les artisans fabriquent des machines électriques de leurs propres mains ou refont des moteurs électriques. La conception la plus populaire d'une source d'électricité alternative est un rotor avec des aimants en néodyme placés en alternance et un stator avec des enroulements.

Rotors de générateur faits maison
Stator avec enroulements pour un générateur fait maison

Énergie alternative Biogaz

Le biogaz en tant que source d'énergie est obtenu principalement de deux manières - c'est-à-dire pyrolyse et décomposition anaérobie (sans oxygène) de la matière organique. La pyrolyse nécessite un apport limité en oxygène pour maintenir la température de réaction, tandis que des gaz combustibles sont libérés : méthane, hydrogène, monoxyde de carbone et autres composés : dioxyde de carbone, acide acétique, eau, résidus de cendres. En tant que source de pyrolyse, les combustibles à haute teneur en résine sont les mieux adaptés. La vidéo ci-dessous montre une démonstration visuelle de la libération de gaz combustibles du bois lorsqu'il est chauffé.

Pour la synthèse de biogaz à partir de déchets d'organismes, des réservoirs de méthane de différentes conceptions sont utilisés. Il est logique d'installer un réservoir de méthane à la maison de vos propres mains s'il y a un poulailler, une porcherie et un bétail dans le ménage. Le principal gaz de sortie est le méthane, mais une grande quantité de sulfure d'hydrogène et d'autres impuretés de composés organiques nécessite l'utilisation de systèmes de purification pour éliminer les odeurs et éviter le colmatage des brûleurs dans les générateurs de chaleur ou la contamination des circuits de carburant du moteur.

Une étude approfondie de l'énergie des processus chimiques, des technologies avec une expérience progressive est nécessaire, après avoir parcouru un chemin d'essais et d'erreurs, afin d'obtenir un gaz biologique combustible de qualité acceptable à la sortie de la source.

Quelle que soit l'origine, après le nettoyage, le mélange de gaz est introduit dans un générateur de chaleur (chaudière, cuisinière, brûleur de cuisinière) ou dans le carburateur d'un générateur à essence - de cette manière, une énergie alternative à part entière est obtenue avec sa propre mains. Avec une puissance suffisante des générateurs de gaz, il est possible non seulement d'alimenter la maison en énergie alternative, mais également d'assurer le fonctionnement d'une petite production, comme le montre la vidéo :

Machines thermiques pour économiser et obtenir de l'énergie alternative

Pompes à chaleur sont largement utilisés dans les réfrigérateurs et les climatiseurs. On a remarqué qu'il faut plusieurs fois moins d'énergie pour déplacer la chaleur que pour la générer. Par conséquent, l'eau froide d'un puits a un potentiel thermique par rapport au temps glacial. En abaissant la température de l'eau courante d'un puits ou des profondeurs d'un lac hors gel, les pompes à chaleur prélèvent la chaleur et la transfèrent au système de chauffage, tout en réalisant d'importantes économies d'électricité.

Économiser de l'énergie avec une pompe à chaleur

Un autre type de moteur thermique est le moteur Stirling, alimenté par l'énergie de la différence de température dans un système fermé de cylindres et de pistons placés sur le vilebrequin à un angle de 90º. La rotation du vilebrequin peut être utilisée pour produire de l'électricité. Il existe de nombreux documents sur le réseau provenant de sources fiables qui expliquent en détail le principe de fonctionnement du moteur Stirling, et donnent même des exemples de conceptions faites maison, comme dans la vidéo ci-dessous :

Malheureusement, les conditions domestiques ne vous permettent pas de créer un moteur Stirling avec des paramètres de sortie d'énergie supérieurs à ceux d'un jouet amusant ou d'un stand de démonstration. Pour obtenir une puissance et un rendement acceptables, il faut que le gaz de travail (hydrogène ou hélium) soit sous haute pression (200 atmosphères ou plus). Des moteurs thermiques similaires sont déjà utilisés dans les centrales solaires et géothermiques et commencent à être introduits dans le secteur privé.

Moteur Stirling au foyer d'un miroir parabolique

Pour obtenir l'électricité la plus stable et la plus indépendante dans une maison de campagne ou dans une maison privée, vous devrez combiner plusieurs sources d'énergie alternatives.

Des idées innovantes pour créer des sources d'énergie alternatives

Pas un seul connaisseur ne pourra couvrir entièrement l'éventail complet des possibilités d'énergie alternative renouvelable. Des sources d'énergie alternatives sont littéralement disponibles dans chaque cellule vivante. Par exemple, l'algue chlorella est connue depuis longtemps comme source de protéines dans les aliments pour poissons.

Des expériences sont en cours pour cultiver la chlorella en apesanteur, pour l'utiliser comme nourriture pour les astronautes lors de vols spatiaux longue distance à l'avenir. Le potentiel énergétique des algues et autres organismes simples est étudié pour la synthèse d'hydrocarbures combustibles.

Accumulation de lumière solaire dans les cellules vivantes de chlorella cultivées dans des installations industrielles

Il faut garder à l'esprit qu'un convertisseur et un accumulateur d'énergie solaire meilleur que le fluoroplastique d'une cellule vivante n'a pas encore été inventé. Par conséquent, des sources renouvelables potentielles d'électricité alternative sont disponibles dans chaque feuille verte qui met en œuvre photosynthèse.

La principale difficulté est de collecter la matière organique, en utilisant des procédés chimiques et physiques pour en tirer de l'énergie et la convertir en électricité. Déjà maintenant, de vastes superficies de terres agricoles sont allouées à la culture de cultures énergétiques alternatives.

Récolte du Miscanthus - une culture agricole énergétique

L'électricité atmosphérique peut servir d'autre source colossale d'énergie alternative. L'énergie de la foudre est énorme et a des effets destructeurs, et des paratonnerres sont utilisés pour s'en protéger.

altLes difficultés à limiter le potentiel énergétique de la foudre et de l'électricité atmosphérique résident dans la haute tension et le courant de la décharge en très peu de temps, ce qui nécessite la création de systèmes à plusieurs étages de condensateurs pour accumuler la charge puis utiliser l'énergie stockée. L'électricité atmosphérique statique a également de bonnes perspectives.