Ateities energija: realybė ir fantazija. Alternatyvūs energijos šaltiniai

Šiandien visas pasaulis tiekiamas elektra deginant anglį ir dujas (iškastinį kurą), išnaudojant vandens srautus ir kontroliuojant branduolines reakcijas. Šie metodai yra gana veiksmingi, tačiau ateityje turėsime jų atsisakyti, pasukdami tokia kryptimi kaip alternatyvi energija.

Didžioji dalis šio poreikio kyla dėl to, kad iškastinis kuras yra ribotas. Be to, tradiciniai elektros gamybos būdai yra vienas iš aplinkos taršos veiksnių. Štai kodėl pasauliui reikia „sveikos“ alternatyvos.

Siūlome savo versiją TOP netradicinius energijos gamybos būdus, kurie ateityje gali tapti įprastinių elektrinių pakaitalu.

7 vieta. Paskirstyta energija

Prieš svarstydami alternatyvius energijos šaltinius, pažvelkime į vieną įdomią koncepciją, kuri ateityje gali pakeisti energetikos sistemos struktūrą.

Šiandien elektra gaminama didelėse stotyse, perduodama į skirstomuosius tinklus ir pristatoma į namus. Paskirstytas metodas apima laipsnišką centralizuotos elektros gamybos atsisakymas. Tai galima pasiekti statant nedidelius energijos šaltinius arti vartotojo ar vartotojų grupės.

Kaip energijos šaltiniai gali būti naudojami šie:

• mikroturbininės elektrinės;
• dujų turbinų jėgainės;
• garo katilai;
• saulės elementai;
• vėjo turbinos;
• šilumos siurbliai ir kt.

Tokios mini elektrinės namams bus prijungtos prie bendrojo tinklo. Ten tekės energijos perteklius, o prireikus elektros tinklas galės kompensuoti energijos trūkumą, pavyzdžiui, kai dėl debesuoto oro blogiau dirbs saulės baterijos.

Tačiau šios koncepcijos įgyvendinimas šiandien ir artimiausioje ateityje yra mažai tikėtinas, jei kalbėtume apie pasaulinį mastą. Taip yra visų pirma dėl didelių išlaidų pereinant nuo centralizuotos energijos prie paskirstytos energijos.

6 vieta. Žaibo energija

Kam gaminti elektros energiją, kai ją galima tiesiog „pagauti“ iš oro? Vidutiniškai vienas žaibo smūgis yra 5 milijardai J energijos, o tai prilygsta 145 litrų benzino sudeginimui. Teoriškai žaibo elektrinės žymiai sumažins elektros kainą.

Viskas atrodys taip: stotys yra regionuose, kuriuose yra padidėjęs perkūnijos aktyvumas, „renka“ iškrovas ir kaupia energiją. Po to energija tiekiama į tinklą. Galite pagauti žaibą milžiniškų žaibolaidžių pagalba, tačiau pagrindinė problema išlieka – sukaupti kuo daugiau žaibo energijos per sekundės dalį. Šiuo metu neįmanoma išsiversti be superkondensatorių ir įtampos keitiklių, tačiau ateityje gali atsirasti subtilesnis požiūris.

Jei kalbėtume apie elektrą „iš oro“, laisvosios energijos formavimosi šalininkų net negalima prisiminti. Pavyzdžiui, vienu metu Nikola Tesla neva pademonstravo įrenginį, skirtą elektros srovei generuoti iš eterio automobiliui valdyti.

5 vieta. Atsinaujinančio kuro deginimas

Vietoj anglies elektrinės gali deginti vadinamąsias biokuro “ Tai perdirbtos augalinės ir gyvūninės žaliavos, organizmų atliekos ir kai kurios organinės kilmės pramoninės atliekos. Pavyzdžiui, įprastos malkos, medžio drožlės ir biodyzelinas, randamas degalinėse.

Energetikos sektoriuje dažniausiai naudojamos medienos drožlės. Jis surenkamas medienos ruošos ar medienos apdirbimo gamybos metu. Susmulkinus jis suspaudžiamas į kuro granules ir tokia forma siunčiamas į šilumines elektrines.

Iki 2019 metų Belgijoje turėtų būti baigtos didžiausios biokuru varomos elektrinės statybos. Remiantis prognozėmis, jis turės pagaminti 215 MW elektros energijos. To pakanka 450 000 namų.

Įdomus faktas! Daugelyje šalių auginami vadinamieji „energetikos miškai“ – medžiai ir krūmai, kurie geriausiai atitinka energijos poreikius.

Vis dar mažai tikėtina, kad alternatyvi energetika vystysis biokuro kryptimi, nes yra perspektyvesnių sprendimų.

4 vieta. Potvynių ir bangų jėgainės

Tradicinės hidroelektrinės veikia tokiu principu:

1. Vandens slėgis patenka į turbinas.
2. Turbinos pradeda suktis.
3. Sukimasis perduodamas generatoriams, kurie gamina elektros energiją.

Hidroelektrinių statyba yra brangesnė nei šiluminių elektrinių ir įmanoma tik vietose, kuriose yra didelių vandens energijos atsargų. Tačiau pagrindinė problema yra žala ekosistemoms dėl būtinybės statyti užtvankas.

Potvynių ir atoslūgių jėgainės veikia panašiu principu, tačiau panaudoti potvynių atoslūgius ir atoslūgius energijai generuoti.

„Vandens“ alternatyvios energijos rūšys apima tokią įdomią kryptį kaip bangų energija. Jos esmė yra elektros energijos gamyba naudojant vandenyno bangų energiją, kuri yra daug didesnė nei potvynio energija. Galingiausia bangų elektrinė šiandien yra Pelamis P-750 , kuris pagamina 2,25 MW elektros energijos.

Siūbuodami ant bangų, šie didžiuliai konvektoriai („gyvatės“) sulinksta, todėl viduje esantys hidrauliniai stūmokliai juda. Jie pumpuoja alyvą per hidraulinius variklius, kurie savo ruožtu varo elektros generatorius. Gauta elektra į krantą tiekiama kabeliu, kuris nutiestas išilgai dugno. Ateityje konvektorių skaičius bus padidintas daug kartų ir stotis galės generuoti iki 21 MW.

3 vieta. Geoterminės stotys

Alternatyvi energija taip pat gerai išvystyta geotermine kryptimi. Geoterminės elektrinės gamina elektrą faktiškai konvertuodamos žemės energiją, tiksliau – požeminių šaltinių šiluminę energiją.

Tokių elektrinių yra keletas tipų, tačiau visais atvejais jos yra pagrįstos tuo pačiu veikimo principas: Garai iš požeminio šaltinio kyla aukštyn šuliniu ir sukasi prie elektros generatoriaus prijungtą turbiną. Šiandien įprasta praktika, kai vanduo į požeminį rezervuarą pumpuojamas į didelį gylį, kur veikiamas aukštų temperatūrų jis išgaruoja ir spaudžiamas garų pavidalu patenka į turbinas.

Geoterminės energijos tikslams geriausiai tinka vietovės, kuriose yra daug geizerių ir atvirų terminių šaltinių, kurie šildomi dėl vulkaninės veiklos.

Taigi, Kalifornijoje yra visas geoterminis kompleksas, vadinamas " Geizeriai “ Jis vienija 22 stotis, generuojančias 955 MW. Energijos šaltinis šiuo atveju yra 13 km skersmens magmos kamera 6,4 km gylyje.

2 vieta. Vėjo jėgainės

Vėjo energija yra vienas populiariausių ir perspektyviausių elektros energijos šaltinių.

Vėjo generatoriaus veikimo principas yra paprastas:

• ašmenys sukasi veikiami vėjo jėgos;
• sukimasis perduodamas generatoriui;
• generatorius gamina kintamąją srovę;
• Gauta energija dažniausiai kaupiama baterijose.

Vėjo generatoriaus galia priklauso nuo menčių ilgio ir aukščio. Todėl jie įrengiami atvirose vietose, laukuose, kalvose ir pajūrio zonoje. Efektyviausiai veikia instaliacijos su 3 peiliais ir vertikalia sukimosi ašimi.

Įdomus faktas! Vėjo energija iš tikrųjų yra saulės energijos rūšis. Tai paaiškinama tuo, kad vėjai kyla dėl netolygaus žemės atmosferos ir paviršiaus kaitinimo saulės spinduliais.

Norint pagaminti vėjo malūną, nereikia gilių inžinerinių žinių. Taigi daugelis meistrų galėjo sau leisti atsijungti nuo bendrojo elektros tinklo ir pereiti prie alternatyvios energijos.

Vestas V-164 yra galingiausias vėjo generatorius šiandien. Jis gamina 8 MW.

Gaminant elektros energiją pramoniniu mastu, naudojamos vėjo jėgainės, susidedančios iš daugybės vėjo turbinų. Didžiausia yra elektrinė " Alta “, esantis Kalifornijoje. Jo galia yra 1550 MW.

1 vieta. Saulės elektrinės (SPP)

Saulės energija turi didžiausias perspektyvas. Saulės spinduliuotės konvertavimo naudojant fotoelementus technologija kasmet tobulėja ir tampa vis efektyvesnė.

Rusijoje saulės energija yra gana menkai išvystyta. Tačiau kai kurie regionai šioje pramonėje rodo puikius rezultatus. Paimkime, pavyzdžiui, Krymą, kur veikia kelios galingos saulės elektrinės.

Ateityje gali būti įmanoma plėtoti kosminė energija. Tokiu atveju saulės elektrinės bus statomos ne žemės paviršiuje, o mūsų planetos orbitoje. Svarbiausias šio požiūrio privalumas yra tas, kad fotovoltinės plokštės galės gauti daug daugiau saulės šviesos, nes tam netrukdys atmosfera, orai ir metų laikai.

Išvada

Alternatyvioji energija turi keletą perspektyvių sričių. Jos laipsniškas vystymasis anksčiau ar vėliau pakeis tradicinius elektros gamybos būdus. Ir visai nebūtina, kad tik viena iš išvardytų technologijų bus naudojama visame pasaulyje. Daugiau informacijos rasite toliau pateiktame vaizdo įraše.

Pastaraisiais metais alternatyvioji energija tapo intensyvaus susidomėjimo ir karštų diskusijų objektu. Grėsmę kelia klimato kaita ir tai, kad vidutinė pasaulinė temperatūra kasmet toliau kyla, natūraliai išaugo noras rasti energijos formas, kurios sumažintų priklausomybę nuo iškastinio kuro, anglies ir kitų aplinką teršiančių procesų.

Nors dauguma sąvokų nėra naujos, tik per pastaruosius kelis dešimtmečius ši problema pagaliau tapo aktuali. Dėl technologijų ir gamybos patobulinimų daugumos alternatyvios energijos formų kaina sumažėjo, o efektyvumas padidėjo. Kas yra alternatyvioji energija, paprastai ir suprantamai tariant, ir kokia tikimybė, kad ji taps pagrindine?

Akivaizdu, kad tebėra diskusijų apie tai, ką reiškia „alternatyvi energija“ ir kam galima pritaikyti šią frazę. Viena vertus, šis terminas gali būti taikomas energijos formoms, kurios nedidina žmonijos anglies pėdsako. Todėl tai gali apimti branduolinius objektus, hidroelektrines ir net gamtines dujas bei „švarią anglį“.

Kita vertus, šis terminas taip pat vartojamas kalbant apie dabar netradiciniais laikomus energijos metodus – saulės, vėjo, geotermijos, biomasės ir kitus naujausius papildymus. Ši klasifikacija neapima energijos gavybos metodų, tokių kaip hidroelektrinė, kurie egzistuoja daugiau nei šimtą metų ir yra gana paplitę kai kuriuose pasaulio regionuose.

Kitas veiksnys yra tas, kad alternatyvūs energijos šaltiniai turi būti „švarūs“ ir negaminti kenksmingų teršalų. Kaip minėta, tai dažniausiai reiškia anglies dioksidą, bet gali reikšti ir kitus išmetimus – anglies monoksidą, sieros dioksidą, azoto oksidą ir kt. Pagal šiuos parametrus branduolinė energija nelaikoma alternatyviu energijos šaltiniu, nes susidaro radioaktyvios atliekos, kurios yra labai toksiškos ir turi būti tinkamai saugomos.

Tačiau visais atvejais šis terminas vartojamas kalbant apie energijos rūšis, kurios per ateinantį dešimtmetį pakeis iškastinį kurą ir anglį kaip dominuojančią energijos gamybos formą.

Alternatyvių energijos šaltinių rūšys
Griežtai kalbant, yra daug alternatyvios energijos rūšių. Vėlgi, čia apibrėžimai tampa painūs, nes praeityje „alternatyvi energija“ buvo naudojama apibūdinti metodams, kurie nebuvo laikomi įprastais ar pagrįstais naudoti. Bet jei apibrėžimą vertinsime plačiai, jis apims kai kuriuos arba visus šiuos punktus:

Hidroenergetika. Tai energija, kurią gamina hidroelektrinės užtvankos, kai krintantis ir tekantis vanduo (upėse, kanaluose, kriokliais) praeina per įrenginį, kuris suka turbinas ir gamina elektrą.

Atominė energija. Energija, kuri susidaro lėto dalijimosi reakcijų metu. Urano strypai ar kiti radioaktyvūs elementai šildo vandenį, paversdami jį garais, o garai sukasi turbinas, gamindami elektrą.

Energija, kuri gaunama tiesiai iš Saulės; (paprastai sudarytas iš silicio substrato, išdėstyto dideliais matricomis) paverčia saulės spindulius tiesiai į elektros energiją. Kai kuriais atvejais saulės spindulių pagaminta šiluma naudojama elektros energijai gaminti, tai vadinama saulės šilumine energija.

Vėjo energija. Oro srauto generuojama energija; milžiniškos vėjo turbinos sukasi veikiamos vėjo ir gamina elektros energiją.

Geotermine energija. Ši energija gaunama iš šilumos ir garų, susidarančių dėl geologinės veiklos žemės plutoje. Daugeliu atvejų vamzdžiai įdedami į žemę virš geologiškai aktyvių zonų, kad garai būtų perduodami per turbinas ir taip generuojama elektra.

Potvynių energija. Potvynių ir atoslūgių srovės netoli pakrančių taip pat gali būti naudojamos elektrai gaminti. Kasdienis potvynių ir atoslūgių pasikeitimas sukelia vandens tekėjimą pirmyn ir atgal per turbinas. Elektra gaminama ir perduodama į sausumos jėgaines.

Biomasė. Tai taikoma kurui, kuris gaunamas iš augalų ir biologinių šaltinių – etanolio, gliukozės, dumblių, grybų, bakterijų. Jie galėtų pakeisti benziną kaip kuro šaltinį.

Vandenilis. Energija, gaunama iš procesų, kuriuose dalyvauja vandenilio dujos. Tai apima katalizinius konverterius, kuriuose vandens molekulės suskaidomos ir vėl sujungiamos elektrolizės būdu; vandenilio kuro elementai, kurie naudoja dujas vidaus degimo varikliui varyti arba šildomai turbinai varyti; arba branduolių sintezė, kai kontroliuojamomis sąlygomis susilieja vandenilio atomai, išskiriant neįtikėtinus energijos kiekius.

Alternatyvūs ir atsinaujinantys energijos šaltiniai
Daugeliu atvejų alternatyvūs energijos šaltiniai taip pat yra atsinaujinantys. Tačiau terminai nėra visiškai keičiami, nes daugelis alternatyvių energijos šaltinių priklauso nuo ribotų išteklių. Pavyzdžiui, branduolinė energija priklauso nuo urano ar kitų sunkiųjų elementų, kuriuos pirmiausia reikia išgauti.

Tuo pačiu metu vėjo, saulės, potvynių, geoterminė ir hidroelektrinė priklauso nuo visiškai atsinaujinančių šaltinių. Saulės spinduliai yra gausiausias energijos šaltinis iš visų ir, nors ir ribojamas oro bei paros laiko, pramoniniu požiūriu yra neišsenkantys. Dėl slėgio pokyčių mūsų atmosferoje ir Žemės sukimosi vėjas taip pat čia pasiliks.

Plėtra
Šiuo metu alternatyvioji energija tebėra jaunystėje. Tačiau šis vaizdas greitai keičiasi dėl politinio spaudimo, pasaulinių ekologinių nelaimių (sausrų, bado, potvynių) ir atsinaujinančios energijos technologijų tobulėjimo.

Pavyzdžiui, 2015 m. pasaulio energijos poreikius vis dar daugiausia tenkino anglis (41,3 proc.) ir gamtinės dujos (21,7 proc.). Hidroelektrinės ir atominė energija sudarė atitinkamai 16,3 ir 10,6 proc., o „atsinaujinantys energijos šaltiniai“ (saulė, vėjas, biomasė ir kt.) – tik 5,7 proc.

Tai labai pasikeitė nuo 2013 m., kai pasaulinis naftos, anglies ir gamtinių dujų suvartojimas sudarė atitinkamai 31,1%, 28,9% ir 21,4%. Branduolinė ir hidroenergija sudarė 4,8% ir 2,45%, o atsinaujinantys energijos šaltiniai – tik 1,2%.

Be to, padaugėjo tarptautinių susitarimų dėl iškastinio kuro naudojimo mažinimo ir alternatyvių energijos šaltinių plėtros. Pavyzdžiui, 2009 metais Europos Sąjungos pasirašyta Atsinaujinančių išteklių energijos direktyva, kurioje nustatyti atsinaujinančios energijos naudojimo tikslai visoms valstybėms narėms iki 2020 m.

Iš esmės šiame susitarime reikalaujama, kad iki 2020 m. ES bent 20 % visų savo energijos poreikių patenkintų iš atsinaujinančios energijos ir bent 10 % transporto kuro. 2016 metų lapkritį Europos Komisija peržiūrėjo šiuos tikslus ir nustatė 27% minimalų atsinaujinančios energijos suvartojimą iki 2030 metų.

Kai kurios šalys tapo alternatyvios energijos plėtros lyderėmis. Pavyzdžiui, Danijoje vėjo energija patenkina iki 140% šalies elektros poreikio; perteklius tiekiamas į kaimynines šalis – Vokietiją ir Švediją.

Dėl savo vietos Šiaurės Atlante ir aktyvių ugnikalnių Islandija jau 2012 m. pasiekė 100% priklausomybę nuo atsinaujinančios energijos, derindama hidroenergiją ir geoterminę energiją. 2016 metais Vokietija priėmė politiką, kuria siekiama palaipsniui panaikinti savo priklausomybę nuo naftos ir branduolinės energijos.

Ilgalaikės alternatyvios energijos perspektyvos yra itin teigiamos. Remiantis 2014 m. Tarptautinės energijos agentūros (IEA) ataskaita, fotovoltinė saulės energija ir saulės šiluminė energija iki 2050 m. sudarys 27 % pasaulinės paklausos, todėl tai bus didžiausias energijos šaltinis. Galbūt dėl ​​pažangos sintezės srityje iškastinio kuro šaltiniai iki 2050 m. bus beviltiškai pasenę.

Elektrinės yra sujungtos viena su kita ir tiekia elektrą į regiono ar šalies elektros tinklą. Iš šios sistemos elektros energiją gauna įvairios sudėties, galios, darbo režimo ir kitų rodiklių vartotojai. Toks integravimas į energetikos sistemą leidžia: sumažinti suminę elektrinių įrengtąją galią; rezervinė galia dėl galimo įvairių tipų stočių manevravimo; sumažinti bendras degalų sąnaudas; padidinti elektros energijos tiekimo vartotojams patikimumą per papildomus tarpusavio ryšius; padidinti elektros gamybos efektyvumą optimaliai paskirstant elektros apkrovas tarp įvairių tipų stočių.

1.14 pav.

Prie elektros energijos sistemos prisijungusių vartotojų grupės bendra elektros apkrova priklauso nuo daugelio veiksnių: vartotojų sudėties, jų galios, darbo režimo, naudojamos technologijos ir įrangos, paros ir metų laiko, klimato sąlygų ir kt. Apytikslis pramoninės zonos elektros apkrovos dienos grafikas pateiktas 1.14 pav. Jai būdinga pastovi paros (bazinė) apkrova P3; silpnai kintama (pusės smailės) apkrova nuo P3 iki P2; didžiausia apkrova P1. Kiekvienu laiko momentu elektros energijos sistemoje turi būti generuojamos ir suvartojamos galios balansas (atsižvelgiant į nuostolius). Priešingu atveju visos elektros sistemos ir atskirų jos elementų veikimo režimas gali tapti avariniu, net iki „žlugimo“, t.y. visiškas visų elektros energijos šaltinių ir vartotojų atjungimas vienas nuo kito. Norint išlaikyti galios balansą, būtina reguliuoti ir keisti elektrinėse gaminamą galią. Skirtinga jėgos agregatų galia ir inercija lemia tam tikrus jų naudojimo modelius tiek techniniu, tiek ekonominiu požiūriu. Bazinę apkrovą neša galingiausios ir inercinės elektrinės – atominės elektrinės ir didžiosios šiluminės elektrinės, valstybinės rajoninės elektrinės. Pusė piko apkrovą dengia manevringi hidroelektrinių, hidroakumuliacinių ir šiluminių elektrinių blokai. Didžiausią apkrovą užtikrina hidrogeneratoriai, dujų turbinų blokai ir kombinuoto ciklo dujų turbinų blokai.

Specifinė elektrinių sudėtis regione gali iš dalies pakeisti svarstomą apkrovos paskirstymo variantą, tačiau bendrieji principai nesikeičia.

Alternatyvių energijos šaltinių naudojimas

Gyventojų skaičiaus augimas, visuomenės pramoninė ir socialinė raida reikalauja ženkliai padidinti energijos gamybą. Tuo pačiu metu, iki dvidešimt pirmojo amžiaus vidurio, ūmus organinių energijos išteklių trūkumas, šiandien suteikiantis apie 80% visos reikalingos energijos, taps gana realus. Kuro išgavimo ir transportavimo kaina nuolat auga, o šis procesas tęsis, nes... nauji telkiniai dažnai yra atokiose, sunkiai pasiekiamose vietose, dideliame gylyje. Kuro brangimą lemia ir tai, kad nafta, dujos, anglis yra svarbios žaliavos daugeliui pramonės šakų, o teiginys „šildyti nafta – tai tas pats, kas šildyti banknotais“ nepraranda savo aktualumo.

Todėl ieškoma naujų, alternatyvių energijos šaltinių rūšių, įskaitant atsinaujinančius ir aplinkai draugiškus. Kai kurie iš šių pokyčių aptariami toliau.

Magnetohidrodinaminiai (MHD) įrenginiai. Šių įrenginių veikimo principas leidžia tiesiogiai paversti šiluminę energiją elektros energija (1.15 pav.). Tarp metalinių plokščių 1, esančių stipriame magnetiniame lauke, praleidžiama jonizuotų dujų srovė 2. Pagal elektromagnetinės indukcijos dėsnį sukeliamas EML, dėl kurio elektros srovė teka tarp elektrodų generatoriaus kanalo viduje ir išorinėje grandinėje. Judančių dalių nebuvimas MHD generatoriuje leidžia pasiekti 2550...2600 0C darbinio skysčio temperatūrą prie įėjimo ir užtikrinti 70...75% šiluminio ciklo efektyvumą.

MHD įrenginiai gali veikti pagal skirtingas schemas. Vienas iš variantų – su uždaro ciklo branduoliniu reaktoriumi (1.15.b. pav.). Darbinis skystis (argonas arba helis su cezio priedu) kaitinamas branduoliniame reaktoriuje arba aukštos temperatūros šilumokaityje 3 ir patenka į MHD kanalą 4, kur judančios plazmos šiluminė energija paverčiama elektros energija. MHD kanale išmetamos dujos, kurių temperatūra yra apie 1500 0C, patenka į garo generatorių 5, kuris užtikrina garo turbinos bloko 6 darbą. MHD ciklas uždaromas per kompresorių 7, kuris grąžina dujas į reaktorių. arba šilumokaitis 3.

1.15 pav.

a - MHD generatoriaus veikimo principas; b - MHD įrenginys su branduoliniu reaktoriumi.

Bandomojo pramoninio MHD įrenginio galia yra 25 MW. 500 MW instaliacija yra techninės plėtros stadijoje. Šiame procese kyla nemažai sunkumų, trukdančių diegti MHD generatorius: sukurti magnetinius laukus su didele indukcija; pasiekti aukštą plazmos laidumą iki 2400...2500 0C temperatūroje; termiškai karščiui atsparių medžiagų kūrimas; gauti kintamąją srovę, kuri turi būti apversta iš nuolatinės srovės, kurią sukuria MHD įrenginys. Nepaisant to, MHD generatorių kūrimas ir diegimas turi gana geras perspektyvas.

Termobranduoliniai įrenginiai. Tokio tipo pramoninių įrenginių sukūrimas gali beveik visiškai išspręsti reikalingo energijos kiekio gavimo problemą. Deuterio ir tričio izotopų, pradinio termobranduolinių reaktorių kuro, pasiūla Žemėje praktiškai neribota. Termobranduolinės reakcijos metu išsiskiria didžiulė energija. Tai atsitinka Saulėje, taip pat vandenilinės bombos sprogimo metu. Norint suvaldyti tokį procesą, turi būti užtikrinta nemažai sąlygų: kuro tankis ne mažesnis kaip 1015 branduolių 1 cm3; temperatūra 100...500?106 laipsniai. Tokia degalų būsena turi būti palaikoma sekundės dalį.

Termobranduolinio reaktoriaus kūrimo darbai buvo intensyviai vykdomi SSRS, JAV ir Japonijoje. Buvo gauti tam tikri teigiami rezultatai, pavyzdžiui, TOKOMAK instaliacija Atominės energetikos institute. I.V.Kurčatova. Tačiau techninės ir mokslinės problemos dar neleido sukurti tikro pramoninio termobranduolinio įrenginio.

Saulės elektrinės. Kasmet Žemė iš Saulės gauna 1017 W energijos, o tai 20 000 kartų daugiau nei dabartinis suvartojimo lygis. Natūralu saulės energiją paversti šilumine energija. Tokias instaliacijas žmogus naudojo nuo seniausių laikų. Taip pat yra gana paprastas būdas saulės energiją paversti elektros energija – naudojant fotoelementus. Todėl saulės elektrinių (SPP) kūrimo darbai vykdomi daugelyje šalių. Ypač svarbus tokio energijos šaltinio aplinkos švarumas ir atsinaujinimas. Dėl to per pastaruosius 50 metų JAV, Australijoje, Italijoje, Okeanijoje ir kituose klimatui tinkamuose regionuose buvo pastatyta dešimtys saulės elektrinių. SSRS buvo pastatyta 5 MW galios Krymo saulės elektrinė, suprojektuota 200 MW bendros galios stotis Centrinėje Azijoje.

Tačiau kyla didelių sunkumų kuriant ir naudojant saulės jėgaines, kurios kol kas neleidžia saulės elektrinėms visiškai konkuruoti su šiluminėmis elektrinėmis ir hidroelektrinėmis. Tai saulės spinduliuotės kintamumas pagal paros laiką, metus ir priklausomai nuo oro sąlygų; mažas radiacijos tankis Žemės paviršiuje; esamų fotovoltinių elementų techninės charakteristikos ir jų šalinimo sunkumai. SEL įrenginių efektyvumas šiuo metu siekia apie 15 proc., o didelių pajėgumų gavimas siejamas su įrangos išdėstymu dideliuose dešimčių kvadratinių kilometrų plotuose ir atitinkamu medžiagų sunaudojimu. Tačiau darbas siekiant tobulinti SELS tęsiamas.

Geoterminės stotys (GeoTES). Tokios stotys kaip energijos šaltinį naudoja žemės vidaus šilumą. Pagrindiniai geoterminių elektrinių tipai veikia karštu vandeniu esant slėgiui, vandeniui su garais, sausais garais arba dujomis (petroterminė energija).

Vidutiniškai kas 30...40 m gilyn į Žemę temperatūra pakyla 1 0C ir 10...15 kilometrų gylyje pasiekia 1000-1200 0C. Kai kuriose planetos vietose temperatūra yra gana aukšta šalia paviršiaus. Šiose vietose teka galingas karštas požeminis vanduo, garai ir dujos. Čia gali būti įrengtos geoterminės elektrinės. Pavyzdžiui, JAV Geizerių slėnyje bendra GeoTPP galia siekia 900 MW, Lardello GeoTPP Italijoje – 420 MW, o Wairaket stoties Naujojoje Zelandijoje – 290 MW. Gana galingos geoterminės elektrinės veikia Meksikoje, Japonijoje, Islandijoje ir kitose šalyse. Rusijos geoterminės elektrinės Kamčiatkoje galia siekia 5 MW.

Aplinkos švara, atsinaujinanti Žemės šiluminė energija ir pakankamas projektavimo paprastumas yra neabejotini GeoTES privalumai.

Geoterminių stočių trūkumai yra jų standus ryšys su šilumos nutekėjimo į Žemės paviršių vieta ir riboti darbinio skysčio parametrai slėgio ir temperatūros požiūriu.

Potvynių ir atoslūgių jėgainės (TPP). Šiuolaikinėse TPP naudojama atoslūgio fazė, jų agregatai (turbinos) yra reversiniai ir veikia vandeniui judant iš jūros į įlanką ir atvirkščiai (1.16 pav.). Tokie įrenginiai gali veikti turbinos ir siurblio režimais.

PES veikia Rusijoje (Kislogubskaya, 400 kW), Japonijoje, Prancūzijoje ir kitose šalyse. Galingiausia TE yra Ranso upės žiotyse Prancūzijoje – 240 MW.

1.16 pav.

a - vaizdas iš viršaus; b - skyrius

VGP – aukščiausio potvynio horizontas; VGO – aukščiausias atoslūgio horizontas

Potvynių energija yra nekenksminga aplinkai, atsinaujinanti, nekinta metiniu ir ilgalaikiu laikotarpiais, tačiau per Mėnulio mėnesį ji labai kinta ir gali būti naudojama tik konkrečiose geografinėse vietose jūrų ir vandenynų pakrantėse, jei yra reikalinga pagalba.

Jėgainės, naudojančios jūrų energiją. Bangų, srovių, temperatūros ir druskingumo gradientų energiją jūrose ir vandenynuose galima paversti elektra. Buvo suprojektuoti ir išbandyti kelių tipų konversijos įrenginiai. Pavyzdžiui, 80 MW Coriolis turbina skirta stotims, naudojančioms vandenyno sroves.

Vėjo jėgainės (WPP). Žmogus visada naudojo vėjo energiją. Šią energiją paversti elektros energija iš esmės labai paprasta. SSRS jau 20-aisiais buvo pastatytas Kursko vėjo jėgainių parkas, kurio galia 8 kW. Didžiausia pasaulyje 1050 kW galios instaliacija viename bloke veikia JAV nuo 1941 m.

Tačiau, nepaisant tam tikrų privalumų (ekologinė švara, atsinaujinamumas, paprastumas ir maža naudojimo kaina), vėjo energija turi ir didelių trūkumų, ribojančių vėjo jėgainių statybą. Tai didelis vėjo energijos tankio netolygumas, priklausomybė nuo geografinių, klimatinių, meteorologinių veiksnių ir kt. Todėl šiuo metu ribotos galios vėjo jėgainės vietiniam naudojimui yra ekonomiškai pagrįstos.

Elektrinių plėtros dinamikos perspektyvos

Pasaulinės ir šalies energetikos plėtros dinamika rodo, kad artimiausiu metu esama pusiausvyra tarp šiluminių elektrinių, atominių elektrinių ir hidroelektrinių bus apytiksliai išlaikyta. Šiuo atveju prioritetas bus teikiamas dujų-anglies strategijai, mažės mazuto naudojimas šiluminėse elektrinėse. Pasaulinės energijos kainos, įtakojamos daugelio veiksnių, gali pritaikyti šią strategiją įvairiais laipsniais ir skirtingais laiko intervalais.

PGU ir GTU bus toliau plėtojami. Iš palyginti naujų sričių pirmenybė teikiama MHD instaliacijai.

Vystysis netradicinė energetika (saulės, potvynių, geoterminė), naudojant aplinkai draugiškus atsinaujinančius gamtos išteklius. Tyrimai ir plėtra bus tęsiami kuriant ir plėtojant termobranduolinius įrenginius, termoelektrinius, radioizotopinius, termoelektrinius, elektrocheminius generatorius ir kitus blokus. Atskira ir labai svarbi darbo sritis – visų rūšių kuro ir energijos išteklių, šilumos ir elektros energijos taupymas.

Kam mokėti energetikos įmonėms už elektrą kas mėnesį, jei gali pati aprūpinti energiją? Vis daugiau žmonių pasaulyje supranta šią tiesą. Ir todėl šiandien apie tai kalbėsime 8 neįprasti alternatyvios energijos šaltiniai namams, biurui ir laisvalaikiui.

Saulės baterijos languose

Šiais laikais labiausiai paplitęs alternatyvus energijos šaltinis kasdieniame gyvenime yra saulės baterijos. Tradiciškai jie įrengiami ant privačių namų stogų arba kiemuose. Tačiau pastaruoju metu tapo įmanoma šiuos elementus įdėti tiesiai į langus, todėl tokias baterijas gali naudoti net įprastų daugiaaukščių namų butų savininkai.

Tuo pačiu jau atsirado sprendimų, leidžiančių sukurti didelio skaidrumo saulės baterijas. Būtent šie energetiniai elementai turėtų būti montuojami gyvenamųjų namų languose.

Pavyzdžiui, skaidrias saulės baterijas sukūrė Mičigano valstijos universiteto specialistai. Šie elementai praleidžia 99 procentus pro juos praeinančios šviesos, tačiau jų efektyvumas siekia 7%.

„Uprise“ sukūrė neįprastą didelės galios vėjo turbiną, kurią galima naudoti tiek namuose, tiek pramoniniu mastu. Ši vėjo turbina yra priekaboje, kurią gali tempti visureigis ar namelis ant ratų.

Sulenktą turbiną Uprise galima važiuoti viešaisiais keliais. Tačiau panaudojus ji virsta pilnaverte penkiolikos metrų aukščio ir 50 kW galios vėjo jėgaine.

„Uprise“ gali būti naudojamas keliaujant nameliu ant ratų, maitinti atokias vietas ar įprastus privačius namus. Įrengęs šią turbiną savo kieme, jos savininkas gali net parduoti elektros perteklių kaimynams.

Makani Power – to paties pavadinimo įmonės projektas, kuris neseniai perėjo į pusiau slaptos inovacijų laboratorijos kontrolę. Šios technologijos idėja yra paprasta ir geniali. Kalbame apie nedidelį aitvarą, galintį skristi iki vieno kilometro aukštyje ir generuoti elektros energiją.

„Makani Power“ lėktuve yra įmontuotos vėjo jėgainės, kurios aktyviai veiks aukštyje, kur vėjo greitis yra žymiai didesnis nei žemės lygyje. Gauta energija šiuo atveju perduodama per laidą, jungiantį aitvarą su bazine stotimi.

Energija taip pat bus gaminama iš paties Makani Power lėktuvo judėjimo. Traukdamas laidą veikiant vėjo jėgai, šis aitvaras privers suktis bazinėje stotyje įmontuotą dinamą.

Makani Power pagalba galima aprūpinti energija tiek privatiems namams, tiek atokioms vietoms, kur tradicinę elektros liniją įrengti nepraktiška.

Šiuolaikiniai saulės elementai vis dar turi labai mažą efektyvumą. Todėl norint iš jų gauti aukštus eksploatacinių savybių rodiklius, būtina pakankamai dideles erdves uždengti plokštėmis. Tačiau technologija, vadinama Betaray, leidžia padidinti efektyvumą maždaug tris kartus.

Betaray yra nedidelio dydžio įrenginys, kuris gali būti įrengtas privataus namo kieme arba ant daugiaaukščio namo stogo. Jis pagamintas iš skaidraus stiklo rutulio, kurio skersmuo yra šiek tiek mažesnis nei vienas metras. Jis kaupia saulės šviesą ir sufokusuoja ją į gana mažą fotovoltinę plokštę. Maksimalus šios technologijos efektyvumas – stulbinančiai aukštas 35 proc.

Be to, pati „Betaray“ instaliacija yra dinamiška. Jis automatiškai prisitaiko prie Saulės padėties danguje, kad bet kuriuo metu veiktų maksimaliu pajėgumu. Ir net naktį ši baterija generuoja elektrą konvertuodama mėnulio, žvaigždžių ir gatvių šviesą.

Danijos ir Islandijos menininkas Olafuras Eliassonas pradėjo neįprastą projektą „Little Sun“, kuris sujungia kūrybiškumą, technologijas ir sėkmingų žmonių socialinį įsipareigojimą nuskriaustiems žmonėms. Kalbame apie nedidelį saulėgrąžų žiedo formos prietaisą, kuris dienos metu pripildytas saulės šviesos energijos, kad vakarais apšviestų tamsiausius planetos kampelius.

Kiekvienas gali paaukoti pinigų, kad „Little Sun“ saulės lempa būtų įtraukta į šeimos iš trečiojo pasaulio šalių gyvenimą. „Little Sun“ lempos leidžia vaikams iš lūšnynų ir atokių kaimų praleisti vakarus studijuodami ar skaitydami, be kurių neįmanoma sėkmė šiuolaikinėje visuomenėje.

Taip pat galite įsigyti „Little Sun“ lempų sau, kad jos taptų jūsų gyvenimo dalimi. Šiuos prietaisus galima naudoti išvykstant į gamtą arba sukurti stulbinančią vakaro atmosferą atvirose vietose.

Daugelis skeptikų juokiasi iš sportininkų, teigdami, kad jėga, kurią jie eikvoja mankštos metu, gali būti panaudota elektros energijos gamybai. Kūrėjai laikėsi šios nuomonės ir sukūrė pirmąjį pasaulyje lauko treniruoklių komplektą, kurių kiekvienas yra nedidelė jėgainė.

Pirmoji Green Heart sporto aikštelė pasirodė 2014 metų lapkritį Londone. Mankštos entuziastų pagaminta elektra gali būti naudojama mobiliųjų įrenginių įkrovimui: išmaniesiems telefonams ar planšetiniams kompiuteriams.

„Green Heart“ svetainė siunčia energijos perteklių į vietinius elektros tinklus.

Paradoksalu, bet net vaikai gali būti priversti gaminti „žaliąją“ energiją. Juk jie niekada nebijo ką nors veikti, žaisti ir kažkaip pramogauti. Štai kodėl olandų inžinieriai sukūrė neįprastas sūpynes, pavadintas Giraffe Street Lamp, kurios elektros energijos gamybos procese naudoja vaikų nerimą.

Giraffe Street Lamp sūpynės generuoja energiją, kai yra naudojamos pagal paskirtį. Siūbuodami sėdynėje vaikai ar suaugusieji skatina šioje konstrukcijoje įmontuoto dinamo veikimą.

Žinoma, gautos elektros energijos neužteks pilnaverčiam privataus gyvenamojo namo funkcionavimui. Tačiau per žaidimo dieną sukauptos energijos visiškai pakanka porą valandų po sutemų eksploatuoti ne itin galingą gatvės lempą.

Mobiliojo ryšio operatorius „Vodafone“ suvokia, kad jo pelnas didėja, kai klientų telefonai veikia visą parą, o patys jų savininkai nesuka galvos, kur rasti lizdą įkrauti savo programėlės baterijas. Štai kodėl ši bendrovė rėmė neįprastos technologijos, vadinamos Power Pocket, kūrimą.

„Power Pocket“ technologija paremti įrenginiai turi būti kuo arčiau žmogaus kūno, kad jo šilumą panaudotų elektros energijos gamybai namų ūkio reikmėms.

Šiuo metu Power Pocket technologijos pagrindu sukurti du praktiški gaminiai: šortai ir miegmaišis. Pirmą kartą jie buvo išbandyti per Isle of Wight festivalį 2013 m. Eksperimentas pasiteisino, vieno žmogaus nakties tokiame miegmaišyje pakako, kad išmaniojo telefono baterija būtų įkrauta apie 50 procentų.

Šioje apžvalgoje kalbėjome tik apie tuos alternatyvius energijos šaltinius, kurie gali būti naudojami kasdieniams poreikiams: namuose, biure ar laisvalaikiu. Tačiau vis dar yra daug nepaprastų modernių „žaliųjų“ technologijų, sukurtų naudoti pramoniniu mastu. Apie juos galite perskaityti apžvalgoje.

Ribotos iškastinio kuro atsargos ir pasaulinė aplinkos tarša privertė žmoniją ieškoti atsinaujinančių alternatyvių tokios energijos šaltinių, kad jos perdirbimo žala būtų minimali išlaikant priimtinas energijos išteklių gamybos, perdirbimo ir transportavimo išlaidas.

Šiuolaikinės technologijos leidžia naudoti turimus alternatyvius energijos išteklius tiek visos planetos mastu, tiek buto ar privataus namo elektros tinkle.

Spartus gyvybės vystymasis per kelis milijardus metų aiškiai rodo, kad Žemėje yra energijos šaltinių. Saulės šviesa, podirvio šiluma ir cheminis potencialas leidžia gyviems organizmams atlikti daugybę energijos mainų, egzistuojančių aplinkoje, kurią sukuria fizikiniai veiksniai – temperatūra, slėgis, drėgmė, cheminė sudėtis.

Materijos ir energijos ciklas gamtoje

Ekonominiai alternatyvių energijos šaltinių kriterijai

Nuo seniausių laikų žmogus vėjo energiją naudojo kaip laivų varomąjį įrenginį, kuris leido vystytis prekybai. Atsinaujinantis kuras iš negyvų augalų ir atliekų buvo šilumos šaltinis gaminant maistą ir gaminant pirmuosius metalus. Vandens skirtumo energija varė girnas. Tūkstančius metų tai buvo pagrindinės energijos formos, kurias dabar vadiname alternatyviais šaltiniais.

Tobulėjant geologijai ir podirvio gavybos technologijoms, ekonomiškai apsimoka išgauti angliavandenilius ir pagal poreikį juos deginti energijai gaminti, nei tiesiogine prasme laukti orų prie jūros, tikintis sėkmingo srovių sutapimo, vėjo krypties ir debesuotumas.

Oro sąlygų nestabilumas ir kintamumas, taip pat santykinis iškastiniu kuru varomų variklių pigumas privertė tobulėti link energijos iš žemės gelmių naudojimo.

Diagrama, kurioje parodytas iškastinės ir atsinaujinančios energijos suvartojimo santykis

Anglies dioksidas, asimiliuotas ir perdirbtas gyvų organizmų, ilsintis gelmėse milijonus metų, deginant iškastinius angliavandenilius grąžinamas į atmosferą, o tai yra šiltnamio efekto ir visuotinio atšilimo šaltinis. Ateities kartų gerovė ir trapi ekosistemos pusiausvyra verčia žmoniją persvarstyti ekonominius rodiklius ir naudojimą alternatyvios energijos, nes sveikata brangesnė už viską.

Populiarėja sąmoningas alternatyvių gamtos atsinaujinančių energijos šaltinių naudojimas, tačiau, kaip ir anksčiau, vyrauja ekonominiai prioritetai. Tačiau sodyboje ar sodyboje alternatyvių elektros ir šilumos šaltinių naudojimas gali būti vienintelis ekonomiškai efektyvus būdas gauti energijos, jei elektros tiekimo linijų eksploatavimas, prijungimas ir įrengimas pasirodys per brangus.

Nuo civilizacijos nutolusio namo aprūpinimas minimaliu reikiamu elektros energijos kiekiu naudojant saulės baterijas ir vėjo generatorių

Alternatyvių energijos rūšių panaudojimo galimybės

Kol mokslininkai tiria naujas kryptis ir kuria šaltosios sintezės technologijas, namų meistrai gali naudoti šiuos alternatyvius energijos šaltinius namams:

• Saulės šviesa;
• Vėjo energija;
• Biologinės dujos;
• Temperatūros skirtumas;

Šioms alternatyvioms atsinaujinančios energijos rūšims yra paruoštų sprendimų, kurie buvo sėkmingai įdiegti į masinę gamybą. Pavyzdžiui, saulės kolektorių, vėjo generatorių, biodujų elektrinių ir įvairaus galingumo šilumos siurblių galima įsigyti kartu su pristatymu ir montavimu, kad galėtumėte turėti savo alternatyvius elektros ir šilumos šaltinius privačiam namui.

Ant privataus namo stogo sumontuota pramoninės gamybos saulės baterija

Kiekvienu individualiu atveju pagal poreikius ir galimybes turi būti sudarytas atskiras buitinių elektros prietaisų aprūpinimo alternatyvios elektros energijos šaltiniais planas. Pavyzdžiui, norėdami maitinti nešiojamąjį kompiuterį, planšetinį kompiuterį ar įkrauti telefoną, galite naudoti 12 V šaltinį ir nešiojamuosius adapterius. Šios įtampos, esant pakankamam akumuliatoriaus tūriui, pakaks energijos naudoti apšvietimui.

Saulės baterijos ir vėjo jėgainės turi įkrauti baterijas dėl apšvietimo kintamumo ir vėjo energijos stiprumo. Didėjant alternatyvių elektros energijos šaltinių galiai ir baterijų tūriui, didėja autonominio maitinimo šaltinio energetinė nepriklausomybė. Jei elektros prietaisus, veikiančius 220 V įtampa, reikia prijungti prie alternatyvaus elektros šaltinio, naudokite įtampos keitikliai.

Diagrama, iliustruojanti buitinių elektros prietaisų galią iš baterijų, įkraunamų iš vėjo generatoriaus ir saulės baterijų

Alternatyvi saulės energija

Namuose sukurti fotovoltinius elementus beveik neįmanoma, todėl alternatyvių energijos šaltinių projektuotojai naudoja jau paruoštus komponentus, surenka generuojančias konstrukcijas, pasiekdami reikiamą galią. Fotoelementų jungimas nuosekliai padidina gauto elektros šaltinio išėjimo įtampą, o lygiagrečiai sujungus surinktas grandines, gaunama didesnė suminė mazgo srovė.

Fotoelementų sujungimo schema komplekte

Galite sutelkti dėmesį į saulės spinduliuotės energijos intensyvumą - tai yra maždaug vienas kilovatas kvadratiniam metrui. Reikia atsižvelgti ir į saulės baterijų efektyvumą – šiuo metu jis siekia maždaug 14%, tačiau vyksta intensyvi plėtra, siekiant padidinti saulės generatorių efektyvumą. Išėjimo galia priklauso nuo spinduliuotės intensyvumo ir spindulių kritimo kampo.

Galite pradėti nuo mažo – įsigykite vieną ar kelias mažas saulės baterijas ir savo vasarnamyje turėsite alternatyvios elektros energijos šaltinį tiek, kiek reikia išmaniajam telefonui ar nešiojamam kompiuteriui įkrauti, kad galėtumėte naudotis pasauliniu internetu. Matuodami srovę ir įtampą, jie tiria energijos suvartojimo apimtis, atsižvelgdami į perspektyvą toliau plėsti alternatyvių elektros šaltinių naudojimą.

Papildomų saulės baterijų montavimas ant namo stogo

Reikia atsiminti, kad saulės šviesa taip pat yra šiluminės (infraraudonosios) spinduliuotės šaltinis, kuris gali būti naudojamas aušinimo skysčiui šildyti toliau nekeičiant energijos į elektrą. Šis alternatyvus principas galioja saulės kolektoriai, kur reflektorių pagalba koncentruojama infraraudonoji spinduliuotė ir aušinimo skystis perduodama į šildymo sistemą.

Saulės kolektorius kaip namo šildymo sistemos dalis

Alternatyvi vėjo energija

Lengviausias būdas patiems susikurti vėjo generatorių – naudoti automobilinį generatorių. Norint padidinti alternatyvios elektros energijos šaltinio greitį ir įtampą (elektros energijos gamybos efektyvumą), reikia naudoti pavarų dėžę arba diržinę pavarą. Įvairių technologinių niuansų paaiškinimas nepatenka į šio straipsnio taikymo sritį - norint suprasti oro masės srauto greičio pavertimo alternatyvia elektros energija procesą, reikia išstudijuoti aerodinamikos principus.

Pradiniame etape, tiriant atsinaujinančius alternatyviosios vėjo energijos šaltinius paversti elektros energija, reikia pasirinkti vėjo turbinos konstrukciją. Dažniausiai pasitaikančios konstrukcijos yra horizontalios ašies sraigtas, Savonius rotorius ir Darrieus turbina. Trijų menčių sraigtas kaip alternatyvus energijos šaltinis yra labiausiai paplitęs „pasidaryk pats“ pasirinkimas.

Darrieus turbinų tipai

Projektuojant sraigto mentes, didelę reikšmę turi vėjo malūno kampinis sukimosi greitis. Yra vadinamasis propelerio naudingumo koeficientas, kuris priklauso nuo oro srauto greičio, taip pat nuo menčių ilgio, skerspjūvio, skaičiaus ir atakos kampo.

Apskritai šią sąvoką galima suprasti taip: esant silpnam vėjui, ašmenų ilgio, kurio atakos kampas yra palankiausias, nepakaks maksimaliam energijos gamybos efektyvumui pasiekti, o daugkartinis srauto padidėjimas ir padidinimas. kampinis greitis, ašmenų kraštai patirs per didelį pasipriešinimą, kuris gali jas sugadinti.

Sudėtingas vėjo malūno mentės profilis

Todėl menčių ilgis apskaičiuojamas pagal vidutinį vėjo greitį, sklandžiai keičiant atakos kampą, palyginti su atstumu nuo sraigto centro. Siekiant išvengti ašmenų lūžimo uraganinio vėjo metu, generatoriaus laidai yra trumpai sujungiami, o tai neleidžia sraigtui suktis. Apytiksliais skaičiavimais, iš trijų menčių sraigto, kurio skersmuo yra 3 metrai, esant vidutiniam 10 m/s vėjo greičiui, galima paimti vieną kilovatą alternatyvios elektros.

Norint sukurti optimalų ašmenų profilį, jums reikės kompiuterinio modeliavimo ir CNC staklės. Namuose meistrai naudoja turimas medžiagas ir įrankius, stengiasi kuo tiksliau atkurti alternatyvių vėjo energijos šaltinių brėžinius. Naudojamos medžiagos – mediena, metalas, plastikas ir kt.

Naminis vėjo turbinos sraigtas, pagamintas iš medžio ir metalinės plokštės

Automobilio generatoriaus galios gali nepakakti elektrai gaminti, todėl meistrai savo rankomis gamina elektros generavimo mašinas arba perdaro elektros variklius. Populiariausias alternatyvaus elektros šaltinio dizainas – rotorius su pakaitomis išdėstytais neodimio magnetais ir statorius su apvijomis.

Naminiai generatoriaus rotoriai
Statorius su apvijomis naminiam generatoriui

Alternatyvios energijos biodujos

Biologinės dujos, kaip energijos šaltinis, gaunamos daugiausia dviem būdais: pirolizė ir anaerobinis (be deguonies) organinių medžiagų skaidymas. Pirolizės metu reikalingas ribotas deguonies tiekimas, būtinas reakcijos temperatūrai palaikyti, tuo tarpu išsiskiria degios dujos: metanas, vandenilis, anglies monoksidas ir kiti junginiai: anglies dioksidas, acto rūgštis, vanduo, pelenų likučiai. Kuras, kuriame yra daug dervos, geriausiai tinka kaip pirolizės šaltinis. Žemiau esančiame vaizdo įraše parodytas vaizdinis degių dujų išsiskyrimas iš medienos kaitinant.

Biodujoms iš organizmų atliekų sintetinti naudojamos įvairios konstrukcijos metano rezervuarai. Metano rezervuarą namuose įrengti savo rankomis prasminga, jei namų ūkyje yra vištidė, kiaulidė ir galvijai. Pagrindinės išleidžiamos dujos yra metanas, tačiau dideliems vandenilio sulfido ir kitų organinių junginių kiekiams reikia naudoti valymo sistemas, kurios pašalintų kvapą ir neužsikimštų šilumos generatorių degiklių arba neužterštų variklio degalų tiekimo linijų.

Norint gauti priimtinos kokybės degias biologines dujas šaltinio išeigoje, būtina nuodugniai ištirti cheminių procesų ir technologijų energiją, palaipsniui kaupiant patirtį, atliekant bandymus ir klaidas.

Nepriklausomai nuo kilmės, po valymo dujų mišinys tiekiamas į šilumos generatorių (katilą, orkaitę, viryklės degiklį) arba į benzino generatoriaus karbiuratorių - tokiu būdu savo rankomis gaunama visavertė alternatyvi energija. . Turint pakankamą dujų generatorių galią, galima ne tik aprūpinti namus alternatyvia energija, bet ir užtikrinti mažos gamybos veikimą, kaip parodyta vaizdo įraše:

Šiluminiai varikliai, skirti taupyti ir gauti alternatyvią energiją

Šilumos siurbliai plačiai naudojamas šaldytuvuose ir oro kondicionieriuose. Pastebėta, kad judant šilumai reikia kelis kartus mažiau energijos nei jai generuoti. Todėl šaltas vanduo iš šulinio turi šiluminį potencialą, palyginti su šaltu oru. Sumažinus tekančio vandens iš šulinio ar iš neužšalusio ežero gelmių temperatūrą, šilumos siurbliai išgauna šilumą ir perduoda ją šildymo sistemai, taip sutaupydami daug energijos.

Energijos taupymas su šilumos siurbliu

Kitas šiluminio variklio tipas yra Stirlingo variklis, varomas temperatūrų skirtumų energija uždaroje cilindrų ir stūmoklių sistemoje, esančioje ant alkūninio veleno 90º kampu. Alkūninio veleno sukimasis gali būti naudojamas elektros energijai gaminti. Tinkle yra daug medžiagos iš patikimų šaltinių, kurios išsamiai paaiškina Stirlingo variklio veikimo principą ir netgi pateikia namų dizaino pavyzdžių, kaip nurodyta toliau pateiktame vaizdo įraše:

Deja, namų sąlygos neleidžia sukurti Stirlingo variklio, kurio energijos išėjimo parametrai būtų didesni nei linksmo žaislo ar demonstracinio stendo. Norint gauti priimtiną galią ir efektyvumą, būtina, kad darbinės dujos (vandenilis arba helis) būtų aukšto slėgio (200 atmosferų ar daugiau). Panašūs šiluminiai varikliai jau naudojami saulės ir geoterminėse elektrinėse ir pradedami diegti privačiame sektoriuje.

Stirlingo variklis parabolinio veidrodžio židinyje

Norėdami gauti stabiliausią ir nepriklausomą elektros energiją kaimo name ar privačiame name, turėsite sujungti kelis alternatyvius energijos šaltinius.

Inovatyvios idėjos kuriant alternatyvius energijos šaltinius

Nė vienas ekspertas nesugebės iki galo ir visiškai aprėpti visų atsinaujinančios alternatyvios energijos galimybių. Alternatyvūs energijos šaltiniai yra pažodžiui kiekvienoje gyvoje ląstelėje. Pavyzdžiui, chlorelės dumbliai jau seniai žinomi kaip baltymų šaltinis žuvų maiste.

Atliekami eksperimentai su chlorelos auginimu be gravitacijos, kad ateityje ji būtų naudojama kaip maistas astronautams tolimųjų skrydžių metu. Tiriamas dumblių ir kitų paprastų organizmų energetinis potencialas degių angliavandenilių sintezei.

Saulės šviesos kaupimasis gyvose chlorelės ląstelėse, auginamose pramoniniuose įrenginiuose

Reikia turėti omenyje, kad geresnis saulės energijos keitiklis ir baterija nei gyvos ląstelės fluoroplastas dar nebuvo išrastas. Todėl potencialūs atsinaujinantys alternatyvios elektros energijos šaltiniai yra kiekviename žaliame lape fotosintezė.

Pagrindinis sunkumas yra surinkti organines medžiagas, naudojant cheminius ir fizinius procesus išgauti iš jos energiją ir paversti ją elektra. Jau dabar dideli žemės ūkio naudmenų plotai skiriami alternatyvių energetinių augalų auginimui.

Derliaus nuėmimas miskantas – energetinis agrotechninis augalas

Kitas kolosalus alternatyvios energijos šaltinis gali būti atmosferos elektra. Žaibo energija yra milžiniška ir turi destruktyvų poveikį, nuo jos apsisaugoti naudojami žaibolaidžiai.

Sunkumas išnaudoti žaibo ir atmosferos elektros energijos potencialą yra aukštos įtampos ir iškrovos srovė per labai trumpą laiką, todėl reikia sukurti daugiapakopes kondensatorių sistemas, kad būtų galima kaupti įkrovą ir panaudoti sukauptą energiją. Statinė atmosferos elektra taip pat turi geras perspektyvas.