พลังงานแห่งอนาคต: ความเป็นจริงและจินตนาการ แหล่งพลังงานทางเลือก

ทุกวันนี้ โลกทั้งโลกได้รับกระแสไฟฟ้าจากการเผาไหม้ถ่านหินและก๊าซ (เชื้อเพลิงฟอสซิล) การใช้ประโยชน์จากการไหลของน้ำ และการควบคุมปฏิกิริยานิวเคลียร์ วิธีการเหล่านี้ค่อนข้างมีประสิทธิภาพ แต่ในอนาคตเราจะต้องละทิ้งแนวทางเหล่านี้โดยหันไปใช้ทิศทางเช่นพลังงานทดแทน

ความต้องการส่วนใหญ่นี้เกิดจากการที่เชื้อเพลิงฟอสซิลมีอยู่อย่างจำกัด นอกจากนี้ วิธีการผลิตไฟฟ้าแบบดั้งเดิมยังเป็นปัจจัยหนึ่งของมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมอีกด้วย นั่นเป็นเหตุผลที่ โลกต้องการทางเลือกที่ "ดีต่อสุขภาพ".

เราขอเสนอ TOP ของวิธีการผลิตพลังงานที่ไม่ใช่แบบดั้งเดิม ซึ่งในอนาคตอาจมาทดแทนโรงไฟฟ้าแบบเดิมได้

อันดับที่ 7 กระจายพลังงาน

ก่อนพิจารณาแหล่งพลังงานทางเลือก เรามาวิเคราะห์แนวคิดที่น่าสนใจหนึ่งข้อที่สามารถเปลี่ยนโครงสร้างของระบบพลังงานได้ในอนาคต

ปัจจุบันมีการผลิตไฟฟ้าที่สถานีขนาดใหญ่ โอนไปยังเครือข่ายการจำหน่ายและส่งถึงบ้านของเรา วิธีการแบบกระจายหมายถึงแบบค่อยเป็นค่อยไป การปฏิเสธการผลิตไฟฟ้าจากส่วนกลาง. สามารถทำได้โดยการสร้างแหล่งพลังงานขนาดเล็กใกล้กับกลุ่มผู้บริโภคหรือกลุ่มผู้บริโภค

เนื่องจากสามารถใช้แหล่งพลังงาน:

• โรงไฟฟ้าไมโครเทอร์ไบน์
• โรงไฟฟ้ากังหันก๊าซ
• หม้อไอน้ำ;
• แผงเซลล์แสงอาทิตย์
• กังหันลม;
• ปั๊มความร้อน ฯลฯ

โรงไฟฟ้าขนาดเล็กดังกล่าวสำหรับบ้านจะเชื่อมต่อกับเครือข่ายทั่วไป พลังงานส่วนเกินจะไหลไปที่นั่น และหากจำเป็น โครงข่ายไฟฟ้าจะสามารถชดเชยการขาดพลังงานได้ เช่น เมื่อแผงโซลาร์เซลล์ทำงานได้แย่ลงเนื่องจากสภาพอากาศที่มีเมฆมาก

อย่างไรก็ตาม การนำแนวคิดนี้ไปใช้ในปัจจุบันและในอนาคตอันใกล้นั้นไม่น่าเป็นไปได้ หากเราพูดถึงระดับโลก สาเหตุหลักมาจากค่าใช้จ่ายสูงในการเปลี่ยนจากพลังงานแบบรวมศูนย์เป็นพลังงานแบบกระจาย

อันดับที่ 6 พลังงานพายุฝนฟ้าคะนอง

ทำไมต้องผลิตกระแสไฟฟ้าในเมื่อคุณสามารถ "จับ" ไฟฟ้าจากอากาศบาง ๆ ได้? โดยเฉลี่ย สายฟ้าฟาดหนึ่งครั้งจะมีพลังงาน 5 พันล้านจูล ซึ่งเทียบเท่ากับการเผาไหม้น้ำมันเบนซิน 145 ลิตร ในทางทฤษฎี โรงไฟฟ้าพลังสายฟ้าจะช่วยลดต้นทุนค่าไฟฟ้าในบางครั้ง

ทุกอย่างจะมีลักษณะดังนี้:สถานีตั้งอยู่ในภูมิภาคที่มีกิจกรรมพายุฝนฟ้าคะนองเพิ่มขึ้น "รวบรวม" การปลดปล่อยและสะสมพลังงาน หลังจากนั้นพลังงานจะถูกป้อนเข้าสู่กริด คุณสามารถจับสายฟ้าได้ด้วยความช่วยเหลือของสายล่อฟ้ายักษ์ แต่ปัญหาหลักยังคงอยู่ - เพื่อสะสมพลังงานฟ้าผ่าให้ได้มากที่สุดในเสี้ยววินาที ในขั้นตอนปัจจุบัน supercapacitors และตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้ แต่แนวทางที่ละเอียดอ่อนกว่านี้อาจปรากฏขึ้นในอนาคต

ถ้าเราพูดถึงไฟฟ้า "จากอากาศ" เราไม่สามารถจำสมัครพรรคพวกของการก่อตัวของพลังงานอิสระ ตัวอย่างเช่น Nikola Tesla ในคราวเดียว คาดคะเน สาธิตอุปกรณ์รับกระแสไฟฟ้าจากอีเธอร์สำหรับการทำงานของรถยนต์

อันดับที่ 5 การเผาไหม้เชื้อเพลิงหมุนเวียน

แทนที่จะใช้ถ่านหิน โรงไฟฟ้าสามารถเผาสิ่งที่เรียกว่า " เชื้อเพลิงชีวภาพ ". เหล่านี้คือวัตถุดิบจากพืชและสัตว์แปรรูป ของเสียจากสิ่งมีชีวิต และของเสียจากอุตสาหกรรมบางชนิดที่มีแหล่งกำเนิดอินทรีย์ ตัวอย่าง ได้แก่ ฟืนธรรมดา เศษไม้ และไบโอดีเซล ซึ่งพบได้ที่ปั๊มน้ำมัน

ในภาคพลังงาน มักใช้เศษไม้ มันถูกเก็บรวบรวมระหว่างการตัดไม้หรืองานไม้ หลังจากการเจียรแล้วจะถูกกดลงในเม็ดเชื้อเพลิงและส่งไปยังโรงไฟฟ้าพลังความร้อนในรูปแบบนี้

ภายในปี 2019 การก่อสร้างโรงไฟฟ้าที่ใหญ่ที่สุดซึ่งจะใช้เชื้อเพลิงชีวภาพน่าจะแล้วเสร็จในเบลเยียม ตามการคาดการณ์จะต้องผลิตไฟฟ้า 215 เมกะวัตต์ เพียงพอสำหรับบ้าน 450,000 หลัง

ความจริงที่น่าสนใจ!หลายประเทศฝึกฝนการเพาะปลูกที่เรียกว่า "ป่าพลังงาน" - ต้นไม้และพุ่มไม้ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับความต้องการพลังงาน

ไม่ว่าพลังงานทางเลือกจะพัฒนาไปในทิศทางของเชื้อเพลิงชีวภาพหรือไม่ก็ยังไม่น่าเป็นไปได้ เพราะมีวิธีแก้ปัญหาที่มีแนวโน้มดีกว่า

อันดับที่ 4 โรงไฟฟ้าพลังน้ำและคลื่น

โรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบดั้งเดิมทำงานตามหลักการดังต่อไปนี้:

1. แรงดันน้ำจะจ่ายให้กับกังหัน
2. กังหันเริ่มหมุน
3. การหมุนจะถูกส่งไปยังเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ผลิตกระแสไฟฟ้า

การก่อสร้างสถานีไฟฟ้าพลังน้ำมีราคาแพงกว่าโรงไฟฟ้าพลังความร้อนและเป็นไปได้เฉพาะในสถานที่ที่มีพลังงานน้ำสำรองมากเท่านั้น แต่ปัญหาหลักคือความเสียหายต่อระบบนิเวศเนื่องจากความจำเป็นในการสร้างเขื่อน

โรงไฟฟ้าพลังน้ำใช้หลักการเดียวกัน แต่ ใช้พลังของการลดลงและกระแสเพื่อสร้างพลังงาน.

พลังงานทดแทนประเภท "น้ำ" ได้แก่ ทิศทางที่น่าสนใจ เช่น พลังงานคลื่น แก่นแท้ของมันคือการผลิตกระแสไฟฟ้าผ่านการใช้พลังงานคลื่นทะเลซึ่งสูงกว่าคลื่นยักษ์มาก โรงไฟฟ้าคลื่นที่ทรงพลังที่สุดในปัจจุบันคือ Pelamis P-750 ซึ่งสร้างพลังงานไฟฟ้า 2.25 เมกะวัตต์

คอนเวคเตอร์ขนาดใหญ่เหล่านี้ ("งู") แกว่งไปมาบนคลื่นอันเป็นผลมาจากการที่ลูกสูบไฮดรอลิกเริ่มเคลื่อนที่ภายใน พวกเขาสูบน้ำมันผ่านมอเตอร์ไฮดรอลิก ซึ่งจะเปลี่ยนเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้า กระแสไฟฟ้าที่ได้จะถูกส่งไปยังฝั่งผ่านสายเคเบิลที่วางอยู่ด้านล่าง ในอนาคตจำนวนคอนเวอร์เตอร์จะเพิ่มขึ้นเป็นทวีคูณ และสถานีจะสามารถผลิตไฟฟ้าได้มากถึง 21 เมกะวัตต์

อันดับที่ 3 สถานีพลังงานความร้อนใต้พิภพ

พลังงานทางเลือกได้รับการพัฒนาอย่างดีในทิศทางความร้อนใต้พิภพ สถานีพลังงานความร้อนใต้พิภพผลิตไฟฟ้าโดยการแปลงพลังงานของโลกจริงๆ หรือให้เรียกว่าพลังงานความร้อนจากแหล่งใต้ดิน

โรงไฟฟ้าดังกล่าวมีหลายประเภท แต่ในทุกกรณีก็ตั้งอยู่บนพื้นฐานเดียวกัน หลักการทำงาน: ไอน้ำจากแหล่งใต้ดินไหลผ่านบ่อน้ำและหมุนกังหันที่เชื่อมต่อกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ทุกวันนี้ เป็นเรื่องปกติเมื่อน้ำถูกสูบเข้าไปในอ่างเก็บน้ำใต้ดินจนถึงระดับความลึกมาก โดยที่น้ำจะระเหยภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิสูงและเข้าสู่กังหันในรูปของไอน้ำภายใต้ความกดดัน

พื้นที่ที่มีกีย์เซอร์จำนวนมากและบ่อน้ำพุร้อนแบบเปิดซึ่งได้รับความร้อนจากการระเบิดของภูเขาไฟนั้นเหมาะสมที่สุดสำหรับวัตถุประสงค์ด้านพลังงานความร้อนใต้พิภพ

ดังนั้น ในแคลิฟอร์เนียจึงมีกลุ่มความร้อนใต้พิภพที่เรียกว่า " กีย์เซอร์ ". รวม 22 สถานีผลิต 955 เมกะวัตต์ แหล่งพลังงานในกรณีนี้คือห้องแมกมาที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 13 กม. ที่ความลึก 6.4 กม.

อันดับที่ 2 ฟาร์มกังหันลม

พลังงานลมเป็นหนึ่งในแหล่งผลิตไฟฟ้าที่ได้รับความนิยมและมีแนวโน้มมากที่สุด

หลักการทำงานของเครื่องกำเนิดลมนั้นง่าย:

• ใบมีดหมุนภายใต้อิทธิพลของแรงลม
• การหมุนจะถูกส่งไปยังเครื่องกำเนิด
• เครื่องกำเนิดไฟฟ้าผลิตกระแสสลับ
• พลังงานที่ได้มักจะเก็บไว้ในแบตเตอรี่

พลังของเครื่องกำเนิดลมขึ้นอยู่กับระยะของใบพัดและความสูงของใบพัด ดังนั้นจึงมีการติดตั้งในพื้นที่เปิดโล่ง ทุ่งนา เนินเขา และในเขตชายฝั่งทะเล การติดตั้งด้วยใบมีด 3 แฉกและแกนหมุนในแนวตั้งทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด

ความจริงที่น่าสนใจ!อันที่จริง พลังงานลมเป็นพลังงานแสงอาทิตย์ชนิดหนึ่ง สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าลมเกิดขึ้นเนื่องจากความร้อนที่ไม่สม่ำเสมอของชั้นบรรยากาศและพื้นผิวโลกจากรังสีของดวงอาทิตย์

ในการสร้างกังหันลมนั้น ไม่จำเป็นต้องมีความรู้ด้านวิศวกรรมอย่างลึกซึ้ง ดังนั้น ช่างฝีมือหลายคนจึงสามารถตัดการเชื่อมต่อจากโครงข่ายไฟฟ้าทั่วไปและเปลี่ยนไปใช้พลังงานทดแทนได้

Vestas V-164 เป็นกังหันลมที่ทรงพลังที่สุดในปัจจุบัน กำลังผลิต 8 เมกะวัตต์

สำหรับการผลิตไฟฟ้าในระดับอุตสาหกรรมจะใช้ฟาร์มกังหันลมซึ่งประกอบด้วยกังหันลมจำนวนมาก โรงไฟฟ้าที่ใหญ่ที่สุดคือ Alta ตั้งอยู่ในแคลิฟอร์เนีย กำลังการผลิต 1550 เมกะวัตต์

1 แห่ง. โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ (SPP)

พลังงานแสงอาทิตย์มีโอกาสมากที่สุด เทคโนโลยีการแปลงรังสีดวงอาทิตย์โดยใช้โฟโตเซลล์กำลังพัฒนาทุกปี มีประสิทธิภาพมากขึ้นเรื่อยๆ

ในรัสเซียพลังงานแสงอาทิตย์มีการพัฒนาค่อนข้างต่ำ อย่างไรก็ตาม บางภูมิภาคแสดงผลลัพธ์ที่ยอดเยี่ยมในอุตสาหกรรมนี้ ยกตัวอย่างเช่น แหลมไครเมีย ที่ซึ่งโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์อันทรงพลังหลายแห่งเปิดดำเนินการ

อาจพัฒนาในอนาคต พลังงานอวกาศ. ในกรณีนี้ โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์จะไม่ถูกสร้างขึ้นบนพื้นผิวโลก แต่อยู่ในวงโคจรของโลกของเรา ข้อได้เปรียบที่สำคัญที่สุดของวิธีนี้คือแผงเซลล์แสงอาทิตย์จะสามารถรับแสงแดดได้มากขึ้นเพราะ จะไม่ถูกกีดขวางด้วยบรรยากาศ อากาศ และฤดูกาล

บทสรุป

พลังงานทดแทนมีข้อดีหลายประการ การพัฒนาอย่างค่อยเป็นค่อยไปจะนำไปสู่การทดแทนวิธีการผลิตไฟฟ้าแบบเดิมไม่ช้าก็เร็ว และไม่จำเป็นว่าจะต้องใช้เทคโนโลยีที่ระบุไว้เพียงรายการเดียวทั่วโลก ดูวิดีโอด้านล่างสำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับเรื่องนี้

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา พลังงานทางเลือกได้กลายเป็นประเด็นที่น่าสนใจและมีการถกเถียงกันอย่างดุเดือด ภายใต้ภัยคุกคามจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศและความจริงที่ว่าอุณหภูมิโลกโดยเฉลี่ยยังคงสูงขึ้นทุกปี ความปรารถนาที่จะค้นหารูปแบบพลังงานที่จะลดการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิล ถ่านหิน และกระบวนการก่อมลพิษอื่นๆ ได้เติบโตขึ้นตามธรรมชาติ

แม้ว่าแนวคิดส่วนใหญ่จะไม่ใช่เรื่องใหม่ แต่ในช่วงสองสามทศวรรษที่ผ่านมานี้เองที่คำถามนี้มีความเกี่ยวข้องในที่สุด ต้องขอบคุณการปรับปรุงด้านเทคโนโลยีและการผลิต ต้นทุนของพลังงานทางเลือกส่วนใหญ่ลดลงในขณะที่ประสิทธิภาพเพิ่มขึ้น พลังงานทดแทนคืออะไร ในแง่ที่เข้าใจง่าย และมีแนวโน้มว่าพลังงานทดแทนจะกลายเป็นพลังงานหลักคืออะไร?

เห็นได้ชัดว่ายังคงมีการโต้เถียงกันอยู่บ้างว่า "พลังงานทดแทน" หมายถึงอะไรและวลีนี้สามารถนำไปใช้กับอะไรได้ ในแง่หนึ่ง คำนี้สามารถนำมาประกอบกับรูปแบบของพลังงานที่ไม่นำไปสู่การเพิ่มขึ้นของคาร์บอนฟุตพริ้นท์ของมนุษยชาติ ดังนั้นจึงอาจรวมถึงโรงงานนิวเคลียร์ โรงไฟฟ้าพลังน้ำ แม้แต่ก๊าซธรรมชาติและ "ถ่านหินสะอาด"

ในทางกลับกัน คำนี้ยังใช้เพื่ออ้างถึงสิ่งที่ถือว่าเป็นวิธีพลังงานแหกคอกในปัจจุบัน เช่น พลังงานแสงอาทิตย์ ลม ความร้อนใต้พิภพ ชีวมวล และการเพิ่มล่าสุดอื่นๆ การจำแนกประเภทนี้ไม่รวมถึงวิธีการสกัดพลังงาน เช่น โรงไฟฟ้าพลังน้ำ ซึ่งมีมานานกว่าร้อยปีและพบได้ทั่วไปในบางภูมิภาคของโลก

อีกปัจจัยหนึ่งคือแหล่งพลังงานทางเลือกต้อง "สะอาด" ไม่ก่อให้เกิดมลพิษที่เป็นอันตราย ดังที่ระบุไว้แล้ว ส่วนใหญ่มักจะหมายถึงคาร์บอนไดออกไซด์ แต่ก็สามารถอ้างถึงการปล่อยมลพิษอื่นๆ ได้เช่นกัน เช่น คาร์บอนมอนอกไซด์ ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ไนโตรเจนออกไซด์ และอื่นๆ โดยพารามิเตอร์เหล่านี้ พลังงานนิวเคลียร์ไม่ถือเป็นแหล่งพลังงานทางเลือก เนื่องจากผลิตกากกัมมันตภาพรังสีที่มีความเป็นพิษสูงและต้องจัดเก็บอย่างเหมาะสม

อย่างไรก็ตาม ในทุกกรณี คำนี้ใช้เพื่ออ้างถึงประเภทของพลังงานที่จะมาแทนที่เชื้อเพลิงฟอสซิลและถ่านหินว่าเป็นรูปแบบการผลิตพลังงานหลักในทศวรรษหน้า

ประเภทของแหล่งพลังงานทดแทน
จริงๆ แล้ว พลังงานทดแทนมีหลายประเภท อีกครั้ง นี่คือจุดที่คำจำกัดความถึงจุดสิ้นสุด เพราะในอดีต "พลังงานทางเลือก" ถูกใช้เพื่ออ้างถึงวิธีการที่ไม่จำเป็นหรือสมเหตุสมผล แต่ถ้าคุณใช้คำจำกัดความในความหมายกว้าง มันจะรวมประเด็นเหล่านี้บางส่วนหรือทั้งหมด:

ไฟฟ้าพลังน้ำ นี่คือพลังงานที่เกิดจากเขื่อนไฟฟ้าพลังน้ำเมื่อน้ำตกลงมาและน้ำไหล (ในแม่น้ำ คลอง น้ำตก) ไหลผ่านอุปกรณ์ที่เปลี่ยนกังหันและผลิตกระแสไฟฟ้า

พลังงานนิวเคลียร์. พลังงานที่เกิดขึ้นในกระบวนการปฏิกิริยาฟิชชันล่าช้า แท่งยูเรเนียมหรือธาตุกัมมันตภาพรังสีอื่นๆ ทำให้น้ำร้อน เปลี่ยนเป็นไอน้ำ และไอน้ำจะเปลี่ยนกังหันเพื่อผลิตไฟฟ้า

พลังงานที่ได้รับโดยตรงจากดวงอาทิตย์ (โดยปกติประกอบด้วยสารตั้งต้นซิลิกอน เรียงเป็นแถวขนาดใหญ่) แปลงรังสีของดวงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้าโดยตรง ในบางกรณี ความร้อนที่เกิดจากแสงแดดยังถูกใช้เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า ซึ่งเรียกว่าพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์

พลังงานลม. พลังงานที่เกิดจากการไหลของอากาศ กังหันลมขนาดยักษ์หมุนภายใต้อิทธิพลของลมและผลิตกระแสไฟฟ้า

พลังงานความร้อนใต้พิภพ. พลังงานนี้เกิดจากความร้อนและไอน้ำที่เกิดจากกิจกรรมทางธรณีวิทยาในเปลือกโลก ในกรณีส่วนใหญ่ ท่อจะวางอยู่บนพื้นดินเหนือพื้นที่ที่มีการเคลื่อนไหวทางธรณีวิทยา ผ่านไอน้ำผ่านกังหัน ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า

พลังงานน้ำขึ้นน้ำลง กระแสน้ำตามแนวชายฝั่งยังสามารถนำมาใช้ผลิตกระแสไฟฟ้าได้อีกด้วย กระแสน้ำที่เปลี่ยนแปลงในแต่ละวันทำให้น้ำไหลผ่านกังหันไปมา มีการผลิตไฟฟ้าและโอนไปยังโรงไฟฟ้าบนบก

ชีวมวลสิ่งนี้ใช้กับเชื้อเพลิงที่ได้จากพืชและแหล่งชีวภาพ เช่น เอทานอล กลูโคส สาหร่าย เชื้อรา แบคทีเรีย พวกเขาสามารถแทนที่น้ำมันเบนซินเป็นแหล่งเชื้อเพลิง

ไฮโดรเจน.พลังงานที่ได้จากกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับก๊าซไฮโดรเจน ซึ่งรวมถึงเครื่องฟอกไอเสียเชิงเร่งปฏิกิริยา ซึ่งโมเลกุลของน้ำจะแตกออกจากกันและรวมตัวกันใหม่ระหว่างอิเล็กโทรลิซิส เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนซึ่งก๊าซถูกใช้เพื่อขับเคลื่อนเครื่องยนต์สันดาปภายในหรือเพื่อหมุนกังหันความร้อน หรือนิวเคลียร์ฟิวชัน ซึ่งอะตอมของไฮโดรเจนหลอมรวมภายใต้สภาวะที่มีการควบคุม ปล่อยพลังงานออกมาจำนวนมหาศาลอย่างไม่น่าเชื่อ

แหล่งพลังงานทดแทนและพลังงานทดแทน
ในหลายกรณี แหล่งพลังงานทดแทนก็สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้เช่นกัน อย่างไรก็ตาม ข้อกำหนดนี้ใช้แทนกันได้ไม่ครบถ้วน เนื่องจากแหล่งพลังงานทางเลือกหลายรูปแบบอาศัยทรัพยากรที่มีอยู่อย่างจำกัด ตัวอย่างเช่น พลังงานนิวเคลียร์ต้องอาศัยยูเรเนียมหรือธาตุหนักอื่นๆ ที่ต้องขุดก่อน

ในเวลาเดียวกัน พลังงานลม พลังงานแสงอาทิตย์ น้ำขึ้นน้ำลง ความร้อนใต้พิภพ และไฟฟ้าพลังน้ำพึ่งพาแหล่งพลังงานหมุนเวียนทั้งหมด รังสีของดวงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงานที่อุดมสมบูรณ์ที่สุด และถึงแม้จะถูกจำกัดด้วยสภาพอากาศและช่วงเวลาของวัน แต่ก็ไม่สิ้นสุดในเชิงอุตสาหกรรม ลมก็ไม่หายไปเช่นกัน เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของความดันในชั้นบรรยากาศและการหมุนของโลก

การพัฒนา
ปัจจุบันพลังงานทดแทนยังคงประสบความเยาว์วัย แต่ภาพนี้กำลังเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วภายใต้อิทธิพลของกระบวนการกดดันทางการเมือง ภัยพิบัติด้านสิ่งแวดล้อมทั่วโลก (ภัยแล้ง ความอดอยาก น้ำท่วม) และการปรับปรุงเทคโนโลยีพลังงานหมุนเวียน

ตัวอย่างเช่น ในปี 2558 ความต้องการพลังงานของโลกยังคงมาจากถ่านหิน (41.3%) และก๊าซธรรมชาติ (21.7%) โรงไฟฟ้าพลังน้ำและพลังงานนิวเคลียร์คิดเป็น 16.3% และ 10.6% ตามลำดับ ในขณะที่ "แหล่งพลังงานหมุนเวียน" (พลังงานแสงอาทิตย์ ลม ชีวมวล ฯลฯ) มีเพียง 5.7%

สิ่งนี้เปลี่ยนแปลงไปมากตั้งแต่ปี 2556 เมื่อการบริโภคน้ำมัน ถ่านหิน และก๊าซธรรมชาติทั่วโลกอยู่ที่ 31.1% 28.9% และ 21.4% ตามลำดับ พลังงานนิวเคลียร์และไฟฟ้าพลังน้ำคิดเป็น 4.8% และ 2.45% ในขณะที่แหล่งพลังงานหมุนเวียนคิดเป็นเพียง 1.2%

นอกจากนี้ยังมีการเพิ่มจำนวนของข้อตกลงระหว่างประเทศเพื่อควบคุมการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลและการพัฒนาแหล่งพลังงานทางเลือก ตัวอย่างเช่น Renewable Energy Directive ซึ่งลงนามโดยสหภาพยุโรปในปี 2009 ซึ่งกำหนดเป้าหมายสำหรับการใช้พลังงานหมุนเวียนสำหรับประเทศสมาชิกทั้งหมดภายในปี 2020

โดยสาระสำคัญ ข้อตกลงนี้บอกเป็นนัยว่าสหภาพยุโรปจะบรรลุความต้องการพลังงานทั้งหมดอย่างน้อย 20% ด้วยพลังงานหมุนเวียนภายในปี 2020 และอย่างน้อย 10% ของเชื้อเพลิงสำหรับการขนส่ง ในเดือนพฤศจิกายน 2559 คณะกรรมาธิการยุโรปได้แก้ไขเป้าหมายเหล่านี้และกำหนดการใช้พลังงานหมุนเวียนขั้นต่ำ 27% ภายในปี 2573

บางประเทศได้กลายเป็นผู้นำในการพัฒนาพลังงานทดแทน ตัวอย่างเช่น ในเดนมาร์ก พลังงานลมมีความต้องการไฟฟ้ามากถึง 140% ของประเทศ ส่วนเกินจะถูกส่งไปยังประเทศเพื่อนบ้าน เยอรมนี และสวีเดน

ไอซ์แลนด์ต้องขอบคุณที่ตั้งในมหาสมุทรแอตแลนติกเหนือและภูเขาไฟที่ยังคุกรุ่นอยู่ ทำให้สามารถพึ่งพาพลังงานหมุนเวียนได้ 100% ตั้งแต่ต้นปี 2555 ผ่านการผสมผสานระหว่างพลังน้ำและพลังงานความร้อนใต้พิภพ ในปี 2559 เยอรมนีมีนโยบายเลิกพึ่งพาน้ำมันและพลังงานนิวเคลียร์

โอกาสในระยะยาวสำหรับพลังงานทดแทนนั้นเป็นไปในเชิงบวกอย่างมาก ตามรายงานของสำนักงานพลังงานระหว่างประเทศ (IEA) ประจำปี 2557 ระบุว่าพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์จะคิดเป็น 27% ของความต้องการทั่วโลกภายในปี 2593 ทำให้เป็นแหล่งพลังงานที่ใหญ่ที่สุด บางที ต้องขอบคุณความก้าวหน้าในการสังเคราะห์ แหล่งเชื้อเพลิงฟอสซิลจะล้าสมัยอย่างสิ้นหวังภายในปี 2050

โรงไฟฟ้าเชื่อมต่อกันและจ่ายไฟฟ้าให้กับระบบพลังงานของภูมิภาคหรือประเทศ ผู้บริโภคที่มีองค์ประกอบ พลังงาน โหมดการทำงาน และตัวบ่งชี้อื่นๆ จะได้รับกระแสไฟฟ้าจากระบบนี้ การรวมเข้ากับระบบไฟฟ้าดังกล่าวช่วยให้: ลดกำลังการผลิตติดตั้งทั้งหมดของโรงไฟฟ้า พลังงานสำรองเนื่องจากการเคลื่อนตัวของสถานีประเภทต่างๆ ลดการใช้เชื้อเพลิงโดยรวม เพิ่มความน่าเชื่อถือของแหล่งจ่ายไฟให้กับผู้บริโภคเนื่องจากการเชื่อมต่อเพิ่มเติม เพิ่มประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าโดยการกระจายโหลดไฟฟ้าที่เหมาะสมระหว่างสถานีประเภทต่างๆ

รูปที่ 1.14

โหลดไฟฟ้าทั้งหมดของกลุ่มผู้บริโภคที่เชื่อมต่อกับระบบไฟฟ้ากำลังขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ: องค์ประกอบของผู้บริโภค กำลังไฟฟ้า โหมดการทำงาน เทคโนโลยีและอุปกรณ์ที่ใช้ เวลาของวันและปี สภาพภูมิอากาศ ฯลฯ ตารางรายวันโดยประมาณของโหลดไฟฟ้าของเขตอุตสาหกรรมแสดงในรูปที่ 1.14 เป็นลักษณะคงที่ต่อวัน (พื้นฐาน) โหลด P3; โหลดตัวแปรเล็กน้อย (กึ่งพีค) จาก P3 ถึง P2; โหลดสูงสุด P1 ในแต่ละช่วงเวลาในระบบไฟฟ้ากำลังจะต้องมีความสมดุลของพลังงานที่ผลิตและใช้พลังงาน (โดยคำนึงถึงการสูญเสียในบัญชี) มิฉะนั้น โหมดการทำงานของระบบไฟฟ้าโดยรวมและแต่ละองค์ประกอบอาจกลายเป็นภาวะฉุกเฉินจน "พัง" กล่าวคือ การตัดการเชื่อมต่ออย่างสมบูรณ์จากแหล่งอื่นและผู้ใช้ไฟฟ้าทั้งหมด เพื่อรักษาสมดุลของพลังงาน จำเป็นต้องควบคุม เปลี่ยนแปลงพลังงานที่สร้างขึ้นที่โรงไฟฟ้า พลังงานและความเฉื่อยที่แตกต่างกันของหน่วยพลังงานกำหนดรูปแบบการใช้งานบางอย่าง ทั้งจากมุมมองทางเทคนิคและเศรษฐกิจ ภาระฐานจะดำเนินการโดยโรงไฟฟ้าที่ทรงพลังและเฉื่อยที่สุด - โรงไฟฟ้านิวเคลียร์และโรงไฟฟ้าพลังความร้อนขนาดใหญ่, โรงไฟฟ้าเขตของรัฐ โหลดแบบกึ่งพีคครอบคลุมโดยหน่วยที่เคลื่อนที่ได้ของโรงไฟฟ้าพลังน้ำ โรงไฟฟ้าที่เก็บแบบสูบน้ำ และโรงไฟฟ้าพลังความร้อน โหลดสูงสุดมีให้โดยเครื่องเติมไฮโดรเจน GTU, CCGT

องค์ประกอบเฉพาะของโรงไฟฟ้าในภูมิภาคอาจเปลี่ยนแปลงตัวเลือกการกระจายโหลดที่พิจารณาบางส่วน แต่หลักการทั่วไปยังคงไม่เปลี่ยนแปลง

การใช้แหล่งพลังงานทดแทน

การเติบโตของประชากร การพัฒนาอุตสาหกรรมและสังคมของสังคมต้องการการผลิตพลังงานที่เพิ่มขึ้นอย่างมาก ในเวลาเดียวกัน ภายในกลางศตวรรษที่ 21 การขาดแคลนพลังงานอินทรีย์อย่างเฉียบพลันซึ่งปัจจุบันให้พลังงานประมาณ 80% ของความต้องการทั้งหมดจะกลายเป็นของจริง ค่าใช้จ่ายในการสกัดและขนส่งเชื้อเพลิงมีการเติบโตอย่างต่อเนื่อง และกระบวนการนี้จะดำเนินต่อไปเพราะ แหล่งสะสมใหม่มักตั้งอยู่ในพื้นที่ห่างไกลและเข้าถึงยากในระดับความลึกพอสมควร การเพิ่มขึ้นของราคาน้ำมันก็เนื่องมาจากข้อเท็จจริงที่ว่าน้ำมัน ก๊าซ ถ่านหินเป็นวัตถุดิบที่สำคัญสำหรับหลายอุตสาหกรรม และคำกล่าวที่ว่า “การเผาด้วยน้ำมันก็เหมือนกับการเผาธนบัตร” ก็ไม่สูญเสียความเกี่ยวข้อง

ดังนั้นงานจึงอยู่ระหว่างการค้นหาแหล่งพลังงานทางเลือกใหม่ ๆ รวมถึงพลังงานหมุนเวียนและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม บางส่วนของการพัฒนาเหล่านี้จะกล่าวถึงด้านล่าง

การติดตั้งแมกนีโตไฮโดรไดนามิก (MHD) หลักการทำงานของการติดตั้งเหล่านี้ช่วยให้คุณสามารถแปลงพลังงานความร้อนเป็นพลังงานไฟฟ้าได้โดยตรง (รูปที่ 1.15) ระหว่างแผ่นโลหะ 1 ซึ่งอยู่ในสนามแม่เหล็กแรงสูง เจ็ท 2 ของก๊าซไอออไนซ์จะถูกส่งผ่าน ตามกฎของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าจะเหนี่ยวนำให้เกิด EMF ทำให้เกิดการไหลของกระแสไฟฟ้าระหว่างขั้วไฟฟ้าภายในช่องเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและในวงจรภายนอก การไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวในเครื่องกำเนิด MHD ทำให้สามารถบรรลุอุณหภูมิของของไหลใช้งานที่ 2550...2600 0C ที่ทางเข้า และรับประกันประสิทธิภาพของวงจรความร้อนที่ 70...75%

การติดตั้ง MHD สามารถทำงานได้ตามรูปแบบต่างๆ ทางเลือกหนึ่งคือการใช้เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ในวงจรปิด (รูปที่ 1.15.b.) สารทำงาน (อาร์กอนหรือฮีเลียมที่เติมซีเซียม) ถูกทำให้ร้อนในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์หรือในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่อุณหภูมิสูง 3 และเข้าสู่ช่อง MHD 4 ซึ่งพลังงานความร้อนของพลาสมาเคลื่อนที่จะถูกแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้า ก๊าซที่ระบายออกในช่อง MHD ที่มีอุณหภูมิประมาณ 1500 0C เข้าสู่เครื่องกำเนิดไอน้ำ 5 ซึ่งช่วยรับรองการทำงานของโรงงานกังหันไอน้ำ 6. วัฏจักร MHD ถูกปิดผ่านคอมเพรสเซอร์ 7 ซึ่งส่งกลับก๊าซไปยังเครื่องปฏิกรณ์ หรือตัวแลกเปลี่ยนความร้อน 3.

รูปที่ 1.15

a - หลักการทำงานของเครื่องกำเนิด MHD; b - การติดตั้ง MHD ด้วยเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์

กำลังไฟฟ้าของโรงงานต้นแบบ MHD คือ 25 เมกะวัตต์ โรงงานที่มีกำลังการผลิต 500 เมกะวัตต์อยู่ในขั้นตอนของการพัฒนาทางเทคนิค กระบวนการนี้มีปัญหาหลายประการที่ขัดขวางการแนะนำเครื่องกำเนิด MHD: การสร้างสนามแม่เหล็กที่มีการเหนี่ยวนำสูง ความสำเร็จของการนำพลาสม่าสูงที่อุณหภูมิสูงถึง 2400…2500 0С; การสร้างวัสดุทนความร้อน ได้กระแสสลับซึ่งจะต้องกลับด้านจากกระแสตรงที่สร้างโดยการติดตั้ง MHD อย่างไรก็ตาม การพัฒนาและการใช้งานเครื่องกำเนิด MHD มีโอกาสค่อนข้างดี

การติดตั้งเทอร์โมนิวเคลียร์ การสร้างโรงงานอุตสาหกรรมประเภทนี้สามารถแก้ปัญหาการรับพลังงานที่ต้องการได้เกือบทั้งหมด การจัดหาไอโซโทปของดิวเทอเรียมและทริเทียม ซึ่งเป็นเชื้อเพลิงดั้งเดิมสำหรับเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบเทอร์โมนิวเคลียร์นั้นมีอยู่อย่างไม่จำกัดบนโลก ในกระบวนการของปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ พลังงานมหาศาลจะถูกปลดปล่อยออกมา สิ่งนี้เกิดขึ้นบนดวงอาทิตย์ เช่นเดียวกับการระเบิดของระเบิดไฮโดรเจน ในการควบคุมกระบวนการดังกล่าว ควรมีเงื่อนไขหลายประการ: ความหนาแน่นของเชื้อเพลิงอย่างน้อย 1,015 คอร์ต่อ 1 cm3; อุณหภูมิ 100 ... 500? 106 องศา จะต้องรักษาสถานะของเชื้อเพลิงนี้ไว้ เศษเสี้ยววินาที

งานเกี่ยวกับการสร้างเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แสนสาหัสได้ดำเนินการอย่างเข้มข้นในสหภาพโซเวียต สหรัฐอเมริกา และญี่ปุ่น ได้รับผลบวกบางอย่าง เช่น การติดตั้ง TOKOMAK ที่สถาบันพลังงานปรมาณู I.V. คูร์ชาตอฟ อย่างไรก็ตาม ปัญหาทางเทคนิคและวิทยาศาสตร์ยังไม่ได้ทำให้สามารถสร้างการติดตั้งเทอร์โมนิวเคลียร์ทางอุตสาหกรรมที่แท้จริงได้

โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์. โลกได้รับพลังงานจากดวงอาทิตย์ 1,017 วัตต์ต่อปี ซึ่งมากกว่าระดับการบริโภคในปัจจุบันถึง 20,000 เท่า ธรรมชาติคือการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานความร้อน มนุษย์ใช้สิ่งติดตั้งดังกล่าวมาตั้งแต่สมัยโบราณ วิธีที่ค่อนข้างง่ายในการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้าเป็นที่รู้จักกันโดยใช้โฟโตเซลล์ ดังนั้นการทำงานเกี่ยวกับการสร้างโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ (SPP) จึงดำเนินการในหลายประเทศ สิ่งที่สำคัญเป็นพิเศษคือความสะอาดของระบบนิเวศและการหมุนเวียนของแหล่งพลังงานดังกล่าว ด้วยเหตุนี้ ในช่วง 50 ปีที่ผ่านมา SELS หลายสิบแห่งได้ถูกสร้างขึ้นในสหรัฐอเมริกา ออสเตรเลีย อิตาลี โอเชียเนีย และภูมิภาคอื่นๆ ที่เหมาะสมกับสภาพอากาศ ในสหภาพโซเวียตมีการสร้าง SPP ไครเมียที่มีกำลังการผลิต 5 MW สถานีในเอเชียกลางที่มีกำลังการผลิตรวม 200 MW ได้รับการออกแบบ

อย่างไรก็ตาม มีปัญหาสำคัญในการสร้างและใช้งานโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ ซึ่งยังไม่อนุญาตให้โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์สามารถแข่งขันกับโรงไฟฟ้าพลังความร้อนและโรงไฟฟ้าพลังน้ำได้อย่างเต็มที่ นี่คือความไม่สอดคล้องกันของรังสีดวงอาทิตย์ตามเวลาของวัน ปี และขึ้นอยู่กับสภาพอากาศ ความหนาแน่นของรังสีต่ำใกล้พื้นผิวโลก ลักษณะทางเทคนิคไม่เพียงพอของโฟโตเซลล์ที่มีอยู่และความซับซ้อนของการกำจัด ประสิทธิภาพของการติดตั้ง SELS ในปัจจุบันอยู่ที่ประมาณ 15% และการได้มาซึ่งความสามารถที่สำคัญนั้นสัมพันธ์กับการจัดวางอุปกรณ์ในพื้นที่ขนาดใหญ่หลายสิบตารางกิโลเมตรและการใช้วัสดุที่สอดคล้องกัน อย่างไรก็ตาม การปรับปรุง SELS ยังคงดำเนินต่อไป

สถานีพลังงานความร้อนใต้พิภพ (GeoTES) สถานีดังกล่าวใช้ความร้อนจากภายในโลกเป็นแหล่งพลังงาน โรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนใต้พิภพประเภทหลักทำงานโดยใช้น้ำร้อนภายใต้ความกดดัน บนน้ำที่มีไอน้ำ ใช้ไอน้ำแห้งหรือแก๊ส (พลังงานความร้อนจากความร้อน)

โดยเฉลี่ยทุกๆ 30 ... 40 ม. ลึกลงไปในโลกอุณหภูมิจะเพิ่มขึ้น 1 0Сและที่ความลึก 10 ... 15 กิโลเมตรจะสูงถึง 1,000 - 1200 0С ในบางส่วนของโลก อุณหภูมิค่อนข้างสูงในบริเวณใกล้เคียงกับพื้นผิว ในสถานที่เหล่านี้ น้ำบาดาลร้อน ไอน้ำ แก๊สตี สามารถวาง GeoTPP ได้ที่นี่ ตัวอย่างเช่น ในหุบเขาน้ำพุร้อนในสหรัฐอเมริกา กำลังการผลิตรวมของ GeoTPP คือ 900 MW, Lardello GeoTPP ในอิตาลีที่มีความจุ 420 MW และสถานี Wairaket ในนิวซีแลนด์คือ 290 MW GeoTPP ที่ค่อนข้างทรงพลังทำงานในเม็กซิโก ญี่ปุ่น ไอซ์แลนด์ และประเทศอื่นๆ Russian GeoTPP ใน Kamchatka มีกำลังการผลิต 5 MW

ความสะอาดเชิงนิเวศน์ การหมุนเวียนพลังงานความร้อนของโลก การออกแบบที่เรียบง่ายเพียงพอเป็นข้อได้เปรียบที่ไม่อาจปฏิเสธได้ของ GeoTPP

ข้อเสียของสถานีความร้อนใต้พิภพคือการผูกมัดอย่างแน่นหนากับสถานที่ที่ปล่อยความร้อนสู่พื้นผิวโลกและพารามิเตอร์ที่จำกัดของของไหลทำงานในแง่ของความดันและอุณหภูมิ

โรงไฟฟ้าพลังน้ำ (TPPs) PES สมัยใหม่ใช้เฟสของกระแสน้ำสูงและต่ำ หน่วย (กังหัน) สามารถย้อนกลับและทำงานเมื่อน้ำเคลื่อนจากทะเลไปยังอ่าวและในทางกลับกัน (รูปที่ 1.16) การติดตั้งดังกล่าวสามารถทำงานได้ในโหมดกังหันและโหมดสูบน้ำ

TPP ดำเนินการในรัสเซีย (Kislogubskaya, 400 kW), ญี่ปุ่น, ฝรั่งเศส และประเทศอื่นๆ TPP ที่ทรงพลังที่สุดตั้งอยู่ที่ปากแม่น้ำ Rance ในฝรั่งเศส - 240 MW

รูปที่ 1.16

เอ - มุมมองด้านบน; ข - ตัด

VGP - ขอบฟ้าสูงสุดของกระแสน้ำ VGO - ขอบฟ้าสูงสุดของน้ำลง

พลังงานน้ำขึ้นน้ำลงเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม หมุนเวียนได้ ไม่เปลี่ยนแปลงในช่วงปีและระยะยาว อย่างไรก็ตาม จะมีการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญในช่วงเดือนจันทรคติ และสามารถใช้ได้เฉพาะจุดทางภูมิศาสตร์ที่เฉพาะเจาะจงบนชายฝั่งทะเลและมหาสมุทรเท่านั้น หากมีการบรรเทาทุกข์ที่จำเป็น

โรงไฟฟ้าที่ใช้พลังงานทางทะเล พลังงานของคลื่น กระแสน้ำ อุณหภูมิ และการไล่ระดับความเค็มของทะเลและมหาสมุทรสามารถแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้าได้ การติดตั้งคอนเวอร์เตอร์หลายประเภทได้รับการออกแบบและทดสอบ ตัวอย่างเช่น กังหัน Coriolis 80 MW ออกแบบมาสำหรับพืชที่ใช้กระแสน้ำในมหาสมุทร

โรงไฟฟ้าพลังงานลม (WPP) มนุษย์ใช้พลังงานลมมาโดยตลอด การแปลงพลังงานนี้เป็นพลังงานไฟฟ้านั้นง่ายมากโดยพื้นฐาน ในปี ค.ศ. 1920 Kursk WPP ที่มีความจุ 8 kW ถูกสร้างขึ้นในสหภาพโซเวียต การติดตั้งที่ใหญ่ที่สุดในโลกด้วยกำลังการผลิต 1050 กิโลวัตต์ในหน่วยเดียวได้ดำเนินการในสหรัฐอเมริกาตั้งแต่ปีพ.ศ. 2484

อย่างไรก็ตาม ด้วยข้อดีบางประการ (ความสะอาดของสิ่งแวดล้อม การนำกลับมาใช้ใหม่ ความเรียบง่าย และต้นทุนต่ำ) พลังงานลมยังมีข้อเสียที่สำคัญที่จำกัดการก่อสร้างฟาร์มกังหันลม นี่คือความหนาแน่นของพลังงานลมที่หนาแน่นไม่เท่ากันอย่างมาก ขึ้นอยู่กับปัจจัยทางภูมิศาสตร์ ภูมิอากาศ อุตุนิยมวิทยา ฯลฯ ดังนั้นในปัจจุบัน ฟาร์มกังหันลมที่มีกำลังการผลิตจำกัดสำหรับการใช้งานในท้องถิ่นจึงมีความสมเหตุสมผลในเชิงเศรษฐกิจ

อนาคตสำหรับพลวัตของการพัฒนาโรงไฟฟ้า

พลวัตของการพัฒนาโลกและพลังงานในประเทศบ่งชี้ว่าในอนาคตอันใกล้นี้ ความสมดุลที่มีอยู่ระหว่างโรงไฟฟ้าพลังความร้อน โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ และโรงไฟฟ้าพลังน้ำจะยังคงอยู่โดยประมาณ กลยุทธ์การใช้ก๊าซ-ถ่านหินจะให้ความสำคัญเป็นลำดับแรก และการใช้น้ำมันเตาที่ TPP จะลดลง ราคาพลังงานโลกซึ่งได้รับอิทธิพลจากหลายปัจจัย สามารถปรับกลยุทธ์นี้ให้อยู่ในระดับที่แตกต่างกันและในช่วงเวลาต่างๆ

CCGT และ GTU จะได้รับการพัฒนาต่อไป ลำดับความสำคัญที่ค่อนข้างใหม่คือการติดตั้ง MHD

พลังงานที่ไม่ใช่แบบดั้งเดิมจะได้รับการพัฒนา (พลังงานแสงอาทิตย์ น้ำขึ้นน้ำลง ความร้อนใต้พิภพ) โดยใช้ทรัพยากรธรรมชาติหมุนเวียนที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม งานวิจัยและพัฒนาเกี่ยวกับการสร้างและพัฒนาการติดตั้งเทอร์โมนิวเคลียร์ เทอร์โมอิเล็กทริก ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสี เทอร์มิโอนิก เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเคมีไฟฟ้า และหน่วยงานอื่นๆ จะดำเนินต่อไป งานที่แยกต่างหากและสำคัญมากคือการประหยัดพลังงานของเชื้อเพลิงและทรัพยากรพลังงานความร้อนและไฟฟ้าทุกประเภท

ทำไมต้องจ่ายค่าไฟฟ้าให้บริษัทพลังงานทุกเดือน ในเมื่อคุณสามารถจัดหาพลังงานให้ตัวเองได้? ผู้คนในโลกเข้าใจความจริงนี้มากขึ้นเรื่อยๆ และวันนี้เราจะมาพูดถึง 8 แหล่งพลังงานทางเลือกที่ผิดปกติสำหรับบ้าน ที่ทำงาน และยามว่าง.

แผงโซลาร์ในหน้าต่าง

แผงโซลาร์เซลล์เป็นแหล่งพลังงานทางเลือกที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดในบ้านในปัจจุบัน ตามเนื้อผ้าพวกเขาจะติดตั้งบนหลังคาของบ้านส่วนตัวหรือในสนามหญ้า แต่เมื่อเร็ว ๆ นี้มันเป็นไปได้ที่จะวางองค์ประกอบเหล่านี้โดยตรงในหน้าต่างซึ่งทำให้สามารถใช้แบตเตอรี่ดังกล่าวได้แม้กระทั่งสำหรับเจ้าของอพาร์ทเมนท์ธรรมดาในอาคารสูง

ในเวลาเดียวกัน ได้ปรากฏโซลูชั่นที่ช่วยให้สามารถสร้างแผงโซลาร์เซลล์ที่มีความโปร่งใสในระดับสูงได้ เป็นองค์ประกอบด้านพลังงานเหล่านี้ที่ควรติดตั้งในหน้าต่างของอาคารพักอาศัย

ตัวอย่างเช่น แผงโซลาร์โปร่งใสได้รับการพัฒนาโดยผู้เชี่ยวชาญจากมหาวิทยาลัยแห่งรัฐมิชิแกน องค์ประกอบเหล่านี้ส่งผ่านแสงได้ 99 เปอร์เซ็นต์ แต่ในขณะเดียวกันก็มีประสิทธิภาพ 7%

Uprise ได้สร้างกังหันลมกำลังสูงที่ไม่ธรรมดาซึ่งสามารถใช้ได้ทั้งที่บ้านและในระดับอุตสาหกรรม กังหันลมนี้อยู่ในรถพ่วงซึ่งสามารถเคลื่อนย้ายรถ SUV หรือรถบ้านเคลื่อนที่ได้

เมื่อพับด้วยกังหัน Uprise คุณสามารถขับบนถนนสาธารณะได้ แต่เมื่อกางออกจะกลายเป็นกังหันลมขนาดสูง 15 เมตร สูง 50 กิโลวัตต์

Uprise สามารถใช้ในขณะเดินทางในรถบ้าน เพื่อส่งพลังงานไปยังพื้นที่ห่างไกลหรือที่พักอาศัยส่วนตัวทั่วไป การติดตั้งกังหันนี้ในลานบ้านของเขาทำให้เจ้าของสามารถขายไฟฟ้าส่วนเกินให้กับเพื่อนบ้านได้

Makani Power เป็นโครงการของบริษัทชื่อเดียวกัน ซึ่งเพิ่งอยู่ภายใต้การควบคุมของห้องปฏิบัติการนวัตกรรมกึ่งลับ แนวคิดของเทคโนโลยีนี้ทั้งเรียบง่ายและแยบยล เรากำลังพูดถึงว่าวตัวเล็กที่สามารถบินได้สูงถึงหนึ่งกิโลเมตรและผลิตกระแสไฟฟ้า

เครื่องบิน Makani Power ติดตั้งกังหันลมในตัวซึ่งจะทำงานอย่างแข็งขันที่ระดับความสูง โดยที่ความเร็วลมจะสูงกว่าที่ระดับพื้นดินอย่างมาก พลังงานที่ได้รับในกรณีนี้จะถูกส่งไปตามสายไฟที่เชื่อมต่อว่าวกับสถานีฐาน

พลังงานจะถูกสร้างขึ้นจากการเคลื่อนไหวของเครื่องบิน Makani Power ด้วยเช่นกัน ว่าวดึงสายเคเบิลภายใต้แรงลม ว่าวนี้จะหมุนไดนาโมที่สร้างขึ้นในสถานีฐาน

ด้วยความช่วยเหลือของ Makani Power จึงสามารถจัดหาพลังงานให้กับทั้งบ้านส่วนตัวและสิ่งอำนวยความสะดวกที่อยู่ห่างไกล ซึ่งไม่สามารถทำได้ในการติดตั้งสายไฟแบบเดิม

แผงโซลาร์สมัยใหม่ยังคงมีประสิทธิภาพต่ำมาก ดังนั้นเพื่อให้ได้อัตราการผลิตที่สูงจึงจำเป็นต้องครอบคลุมพื้นที่ค่อนข้างใหญ่ด้วยแผง แต่เทคโนโลยีที่เรียกว่า Betaray ช่วยให้คุณเพิ่มประสิทธิภาพได้ประมาณสามเท่า

Betaray คือการติดตั้งขนาดเล็กที่สามารถวางไว้ในลานบ้านส่วนตัวหรือบนหลังคาของอาคารสูงได้ มันขึ้นอยู่กับทรงกลมแก้วใสที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่าหนึ่งเมตรเล็กน้อย มันสะสมแสงแดดและเน้นไปที่แผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีขนาดค่อนข้างเล็ก ประสิทธิภาพสูงสุดของเทคโนโลยีนี้มีการแสดงสูงถึง 35 เปอร์เซ็นต์อย่างน่าทึ่ง

ในขณะเดียวกัน การติดตั้ง Betaray เองก็เป็นแบบไดนามิก โดยจะปรับตำแหน่งของดวงอาทิตย์บนท้องฟ้าโดยอัตโนมัติเพื่อให้ทำงานได้เต็มประสิทธิภาพตลอดเวลา และแม้ในเวลากลางคืน แบตเตอรี่นี้จะผลิตกระแสไฟฟ้าโดยการแปลงแสงจากดวงจันทร์ ดวงดาว และไฟถนน

ศิลปินชาวเดนมาร์ก-ไอซ์แลนด์ Olafur Eliasson ได้เปิดตัวโครงการที่ไม่ธรรมดาที่ชื่อว่า Little Sun ซึ่งผสมผสานความคิดสร้างสรรค์ เทคโนโลยี และความมุ่งมั่นทางสังคมของผู้คนที่ประสบความสำเร็จกับผู้ด้อยโอกาส เรากำลังพูดถึงอุปกรณ์เล็กๆ ในรูปของดอกทานตะวัน ซึ่งในตอนกลางวันจะเต็มไปด้วยพลังงานจากแสงอาทิตย์เพื่อส่องสว่างไปยังมุมที่มืดมิดที่สุดของโลกในตอนเย็น

ทุกคนสามารถบริจาคเงินเพื่อให้โคมไฟพลังงานแสงอาทิตย์ Little Sun ปรากฏในชีวิตของครอบครัวจากประเทศโลกที่สาม โคมไฟ Little Sun ช่วยให้เด็กๆ จากสลัมและหมู่บ้านห่างไกลได้ใช้เวลาช่วงเย็นเพื่ออ่านหนังสือหรืออ่านหนังสือ โดยที่ความสำเร็จในสังคมสมัยใหม่จะเป็นไปไม่ได้

โคมไฟ Little Sun สามารถซื้อให้ตัวคุณเองได้ ทำให้เป็นส่วนหนึ่งของชีวิตคุณ อุปกรณ์เหล่านี้สามารถใช้เมื่อออกไปสู่ธรรมชาติหรือสร้างบรรยากาศยามเย็นที่น่าตื่นตาตื่นใจในพื้นที่เปิดโล่ง

ผู้คลางแคลงหลายคนหัวเราะเยาะนักกีฬา โดยอ้างว่ากำลังที่พวกเขาใช้ในระหว่างการออกกำลังกายสามารถใช้เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าได้ ผู้สร้างได้ดำเนินการเกี่ยวกับความคิดเห็นนี้และสร้างเครื่องจำลองกลางแจ้งชุดแรกของโลก ซึ่งแต่ละแห่งเป็นโรงไฟฟ้าขนาดเล็ก

สนามกีฬา Green Heart แห่งแรกปรากฏขึ้นในเดือนพฤศจิกายน 2014 ที่ลอนดอน กระแสไฟฟ้าที่ผู้ชื่นชอบการออกกำลังกายสร้างขึ้นนั้นสามารถใช้ชาร์จอุปกรณ์พกพาได้ เช่น สมาร์ทโฟนหรือคอมพิวเตอร์แท็บเล็ต

ไซต์ Green Heart ส่งพลังงานส่วนเกินไปยังกริดพลังงานในท้องถิ่น

แม้แต่เด็กก็ยังถูกบังคับให้ผลิตพลังงาน "สีเขียว" ได้ ท้ายที่สุด พวกเขาไม่เคยรังเกียจที่จะทำสิ่งใดเลย เล่นและสนุกสนานกับตัวเอง นั่นคือเหตุผลที่วิศวกรชาวดัตช์ได้สร้างชิงช้าที่ผิดปกติที่เรียกว่า Giraffe Street Lamp ซึ่งใช้ความกระวนกระวายใจของเด็ก ๆ ในกระบวนการผลิตกระแสไฟฟ้า

ชิงช้าโคมไฟถนนยีราฟสร้างพลังงานเมื่อใช้งานตามวัตถุประสงค์ที่ตั้งใจไว้ การแกว่งไปมาบนเบาะนั่ง เด็กหรือผู้ใหญ่จะกระตุ้นไดนาโมในดีไซน์นี้

แน่นอนว่าไฟฟ้าที่ได้รับไม่เพียงพอสำหรับการทำงานเต็มรูปแบบของอาคารที่พักอาศัยส่วนตัว แต่พลังงานที่สะสมในระหว่างวันของการแข่งขันก็เพียงพอแล้วที่จะใช้งานโคมไฟถนนที่ไม่ค่อยแรงนักสักสองสามชั่วโมงหลังพลบค่ำ

ผู้ให้บริการมือถือ Vodafone ตระหนักดีว่าผลกำไรเพิ่มขึ้นเมื่อโทรศัพท์ของลูกค้าทำงานตลอดเวลา และเจ้าของของพวกเขาเองก็ไม่ต้องกังวลว่าจะหาร้านสำหรับชาร์จแบตเตอรี่ของอุปกรณ์ได้จากที่ใด ดังนั้นบริษัทนี้จึงสนับสนุนการพัฒนาเทคโนโลยีที่ไม่ธรรมดาที่เรียกว่า Power Pocket

อุปกรณ์ที่ใช้เทคโนโลยี Power Pocket ควรอยู่ใกล้กับร่างกายมนุษย์มากที่สุดเพื่อใช้ความร้อนในการผลิตกระแสไฟฟ้าสำหรับความต้องการใช้ในบ้าน

ในขณะนี้ บนพื้นฐานของเทคโนโลยี Power Pocket ได้มีการสร้างผลิตภัณฑ์ที่มีประโยชน์สองอย่าง: กางเกงขาสั้นและถุงนอน พวกเขาได้รับการทดสอบครั้งแรกในช่วงเทศกาล Isle of Wight ในปี 2013 ประสบการณ์ดังกล่าวประสบความสำเร็จ โดยคืนหนึ่งของคนในถุงนอนดังกล่าวก็เพียงพอที่จะชาร์จแบตเตอรี่สมาร์ทโฟนได้ประมาณ 50 เปอร์เซ็นต์

ในการทบทวนนี้ เราพูดถึงเฉพาะแหล่งพลังงานทางเลือกที่สามารถนำมาใช้สำหรับความต้องการใช้ในบ้านเท่านั้น: ที่บ้าน ในที่ทำงาน หรือขณะพักผ่อน แต่ยังคงมีเทคโนโลยี "สีเขียว" ที่ทันสมัยเป็นพิเศษมากมายที่พัฒนาขึ้นเพื่อใช้ในระดับอุตสาหกรรม คุณสามารถอ่านเกี่ยวกับพวกเขาในบทวิจารณ์

เชื้อเพลิงฟอสซิลสำรองอย่างจำกัดและมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมทั่วโลกได้บังคับให้มนุษยชาติมองหาแหล่งพลังงานทดแทนที่ทดแทนได้ดังกล่าว เพื่อให้อันตรายจากการแปรรูปมีน้อยที่สุดด้วยต้นทุนการผลิต การแปรรูป และการขนส่งทรัพยากรพลังงานที่ยอมรับได้

เทคโนโลยีสมัยใหม่ทำให้สามารถใช้แหล่งพลังงานทางเลือกที่มีอยู่ทั้งในระดับโลกและภายในโครงข่ายไฟฟ้าของอพาร์ตเมนต์หรือบ้านส่วนตัว

การพัฒนาชีวิตที่รุนแรงในช่วงหลายพันล้านปีพิสูจน์ให้เห็นอย่างชัดเจนถึงการจัดหาแหล่งพลังงานของโลก แสงแดด ความอบอุ่นภายในห้องโดยสาร และศักยภาพทางเคมีทำให้สิ่งมีชีวิตสามารถแลกเปลี่ยนพลังงานได้หลายครั้ง ซึ่งอยู่ในสภาพแวดล้อมที่สร้างขึ้นโดยปัจจัยทางกายภาพ เช่น อุณหภูมิ ความดัน ความชื้น องค์ประกอบทางเคมี

การไหลเวียนของสสารและพลังงานในธรรมชาติ

เกณฑ์ทางเศรษฐกิจสำหรับแหล่งพลังงานทดแทน

ตั้งแต่สมัยโบราณ มนุษย์ได้ใช้พลังงานลมเป็นตัวขับเคลื่อนสำหรับเรือ ซึ่งทำให้มีการพัฒนาการค้าขาย เชื้อเพลิงหมุนเวียนที่ทำจากพืชที่ตายแล้วและของเสียของมนุษย์เป็นแหล่งความร้อนสำหรับการปรุงอาหารและได้โลหะชนิดแรก พลังงานของหยดน้ำทำให้หินโม่ เป็นเวลาหลายพันปี สิ่งเหล่านี้เป็นพลังงานประเภทหลัก ซึ่งปัจจุบันเราเรียกว่าแหล่งพลังงานทางเลือก

ด้วยการพัฒนาด้านธรณีวิทยาและเทคโนโลยีการทำเหมือง การสกัดไฮโดรคาร์บอนและเผาทิ้งเพื่อสร้างพลังงานตามความจำเป็นจึงประหยัดกว่า แทนที่จะรอสภาพอากาศริมทะเลอย่างแท้จริง โดยหวังว่าจะประสบความสำเร็จโดยบังเอิญของกระแสน้ำ ทิศทางลม และเมฆปกคลุม .

ความไม่แน่นอนและความแปรปรวนของสภาพอากาศ เช่นเดียวกับความถูกของเครื่องยนต์เชื้อเพลิงฟอสซิล ได้ผลักดันให้มีความก้าวหน้าในการใช้พลังงานจากส่วนลึกของโลก

แผนภาพแสดงอัตราส่วนการใช้ฟอสซิลและแหล่งพลังงานหมุนเวียน

เมื่อหลอมรวมและประมวลผลโดยสิ่งมีชีวิต ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ตกค้างอยู่ในส่วนลึกเป็นเวลาหลายล้านปีจะกลับสู่บรรยากาศอีกครั้งเมื่อมีการเผาฟอสซิลไฮโดรคาร์บอนซึ่งเป็นสาเหตุของภาวะเรือนกระจกและภาวะโลกร้อน ความเป็นอยู่ที่ดีของคนรุ่นต่อไปและความสมดุลที่เปราะบางของระบบนิเวศกำลังบังคับให้มนุษยชาติต้องพิจารณาตัวชี้วัดและการใช้ทางเศรษฐกิจอีกครั้ง พลังงานทางเลือกเพราะสุขภาพเป็นสิ่งที่มีค่าที่สุด

การใช้แหล่งพลังงานทางเลือกอย่างมีสติที่หมุนเวียนตามธรรมชาติกำลังเป็นที่นิยม แต่ก่อนหน้านี้ ความสำคัญทางเศรษฐกิจก็มีชัยเหนือกว่า แต่ในบ้านในชนบทหรือบ้านในชนบท การใช้ไฟฟ้าทดแทนและแหล่งความร้อนอาจเป็นตัวเลือกเดียวที่คุ้มต้นทุนในการรับพลังงาน หากการติดตั้ง การเชื่อมต่อ และการติดตั้งสายจ่ายไฟมีราคาแพงเกินไป

จัดหาบ้านที่ห่างไกลจากอารยธรรมด้วยปริมาณไฟฟ้าขั้นต่ำที่ต้องการโดยใช้แผงโซลาร์เซลล์และเครื่องกำเนิดลม

โอกาสในการใช้พลังงานรูปแบบอื่น

ในขณะที่นักวิทยาศาสตร์กำลังสำรวจทิศทางใหม่และพัฒนาเทคโนโลยีการหลอมเย็น ช่างฝีมือประจำบ้านสามารถใช้แหล่งพลังงานทางเลือกต่อไปนี้สำหรับบ้าน:

• แสงแดด;
• พลังงานลม;
• ก๊าซชีวภาพ
• ความแตกต่างของอุณหภูมิ

จากพลังงานทดแทนประเภทอื่น มีโซลูชั่นสำเร็จรูปที่นำเข้าสู่การผลิตจำนวนมากได้สำเร็จ ตัวอย่างเช่น แผงโซลาร์เซลล์ กังหันลม โรงงานผลิตก๊าซชีวภาพ และปั๊มความร้อนที่มีความจุหลากหลายสามารถซื้อพร้อมกับการจัดส่งและติดตั้ง เพื่อที่จะมีแหล่งไฟฟ้าและความร้อนสำรองสำหรับบ้านส่วนตัวของคุณเอง

แผงโซลาร์ที่ผลิตในเชิงพาณิชย์ติดตั้งบนหลังคาบ้านส่วนตัว

แต่ละกรณีควรมีแผนของตนเองในการจัดหาเครื่องใช้ไฟฟ้าในครัวเรือนที่มีแหล่งพลังงานไฟฟ้าทางเลือกตามความต้องการและความเป็นไปได้ ตัวอย่างเช่น ในการจ่ายไฟให้กับแล็ปท็อป แท็บเล็ต ชาร์จโทรศัพท์ คุณสามารถใช้แหล่งจ่ายไฟ 12 V และอะแดปเตอร์แบบพกพาได้ แรงดันไฟฟ้านี้ซึ่งมีพลังงานแบตเตอรี่เพียงพอก็จะเพียงพอที่จะให้แสงสว่างได้

แผงโซลาร์เซลล์และกังหันลมต้องชาร์จแบตเตอรี่เนื่องจากความผันผวนของแสงและความแรงของพลังงานลม ด้วยการเพิ่มขึ้นของพลังงานจากแหล่งไฟฟ้าทางเลือกและปริมาณของแบตเตอรี่ ความเป็นอิสระด้านพลังงานของแหล่งจ่ายไฟอัตโนมัติจะเพิ่มขึ้น หากจำเป็นต้องเชื่อมต่อเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ทำงานจาก 220 V กับแหล่งไฟฟ้าอื่นให้ใช้ ตัวแปลงแรงดันไฟฟ้า.

แผนภาพแสดงการจ่ายไฟของเครื่องใช้ไฟฟ้าในครัวเรือนจากแบตเตอรี่ที่ชาร์จโดยเครื่องกำเนิดลมและแผงโซลาร์เซลล์

พลังงานแสงอาทิตย์ทางเลือก

ที่บ้านแทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะสร้างโซลาร์เซลล์ ดังนั้นนักออกแบบแหล่งพลังงานทางเลือกจึงใช้ส่วนประกอบสำเร็จรูป ประกอบโครงสร้างการผลิต เพื่อให้ได้พลังงานที่ต้องการ การเชื่อมต่อโฟโตเซลล์แบบอนุกรมจะเพิ่มแรงดันไฟขาออกของแหล่งกำเนิดไฟฟ้าที่เป็นผล และการเชื่อมต่อสายโซ่ที่ประกอบเข้าด้วยกันแบบขนานจะทำให้กระแสการประกอบโดยรวมมากขึ้น

แผนผังการเชื่อมต่อโฟโตเซลล์ในชุดประกอบ

คุณสามารถเน้นที่ความเข้มของพลังงานรังสีดวงอาทิตย์ ซึ่งเท่ากับหนึ่งกิโลวัตต์ต่อตารางเมตร คุณต้องคำนึงถึงประสิทธิภาพของแผงโซลาร์เซลล์ด้วย - ขณะนี้อยู่ที่ประมาณ 14% แต่การพัฒนาอย่างเข้มข้นกำลังดำเนินการเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ กำลังขับขึ้นอยู่กับความเข้มของการแผ่รังสีและมุมตกกระทบของลำแสง

คุณสามารถเริ่มต้นขนาดเล็ก - ซื้อแผงโซลาร์เซลล์ขนาดเล็กหนึ่งแผงขึ้นไปและมีแหล่งไฟฟ้าทดแทนในประเทศในปริมาณที่จำเป็นในการชาร์จสมาร์ทโฟนหรือแล็ปท็อปเพื่อให้สามารถเข้าถึงอินเทอร์เน็ตทั่วโลก โดยการวัดกระแสและแรงดันไฟ พวกเขาศึกษาปริมาณการใช้พลังงาน โดยพิจารณาถึงโอกาสในการขยายการใช้แหล่งพลังงานทางเลือกเพิ่มเติม

การติดตั้งแผงโซลาร์เพิ่มเติมบนหลังคาบ้าน

ต้องจำไว้ว่าแสงแดดยังเป็นแหล่งรังสีความร้อน (อินฟราเรด) ซึ่งสามารถนำมาใช้เพื่อให้ความร้อนแก่สารหล่อเย็นโดยไม่ต้องแปลงพลังงานเป็นไฟฟ้าเพิ่มเติม หลักการทางเลือกนี้ถูกนำไปใช้ใน ตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์ด้วยความช่วยเหลือของตัวสะท้อนแสงรังสีอินฟราเรดจะถูกทำให้เข้มข้นและถ่ายโอนโดยสารหล่อเย็นไปยังระบบทำความร้อน

ตัวเก็บพลังงานแสงอาทิตย์เป็นส่วนหนึ่งของระบบทำความร้อนในบ้าน

พลังงานลมทดแทน

วิธีที่ง่ายที่สุดในการสร้างกังหันลมด้วยตัวเองคือการใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าในรถยนต์ เพื่อเพิ่มความเร็วและแรงดันไฟฟ้าของแหล่งกำเนิดไฟฟ้าทางเลือก (ประสิทธิภาพในการผลิตพลังงานไฟฟ้า) ควรใช้กระปุกเกียร์หรือตัวขับสายพาน คำอธิบายของความแตกต่างทางเทคโนโลยีทุกประเภทอยู่นอกเหนือขอบเขตของบทความนี้ - คุณต้องศึกษาหลักการของอากาศพลศาสตร์เพื่อที่จะเข้าใจกระบวนการแปลงความเร็วของการไหลของมวลอากาศเป็นไฟฟ้าทางเลือก

ในระยะเริ่มต้นของการศึกษาแนวโน้มในการแปลงพลังงานลมทดแทนให้เป็นไฟฟ้า คุณต้องเลือกการออกแบบกังหันลม การออกแบบที่พบบ่อยที่สุดคือใบพัดแกนนอน ใบพัด Savonius และกังหัน Darrieus ใบพัดสามใบเป็นแหล่งพลังงานทดแทนเป็นทางเลือกทั่วไปสำหรับการผลิตที่บ้าน

กังหัน Darier หลายรุ่น

เมื่อออกแบบใบพัด ความเร็วเชิงมุมของการหมุนของกังหันลมมีความสำคัญอย่างยิ่ง มีปัจจัยที่เรียกว่าประสิทธิภาพของใบพัด ซึ่งขึ้นอยู่กับความเร็วของการไหลของอากาศ ตลอดจนความยาว ส่วน จำนวน และมุมของการโจมตีของใบพัด

โดยทั่วไป แนวคิดนี้สามารถเข้าใจได้ดังนี้ - ในลมขนาดเล็ก ความยาวของใบมีดที่มีมุมโจมตีที่ประสบความสำเร็จสูงสุดจะไม่เพียงพอสำหรับประสิทธิภาพสูงสุดของการสร้างพลังงาน แต่ด้วยการขยายกระแสและ ความเร็วเชิงมุมเพิ่มขึ้นขอบของใบมีดจะมีความต้านทานมากเกินไปซึ่งสามารถสร้างความเสียหายได้

โปรไฟล์ที่ซับซ้อนของใบมีดกังหันลม

ดังนั้น ความยาวของใบมีดจึงคำนวณตามความเร็วลมเฉลี่ย ทำให้เปลี่ยนมุมของการโจมตีได้อย่างราบรื่นเมื่อเทียบกับระยะห่างจากจุดศูนย์กลางของใบพัด เพื่อป้องกันการแตกของใบพัดในลมพายุ แกนนำของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะลัดวงจร ซึ่งทำให้ใบพัดไม่สามารถหมุนได้ สำหรับการคำนวณโดยประมาณ สามารถใช้ไฟฟ้าทางเลือกหนึ่งกิโลวัตต์จากใบพัดสามใบที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 3 เมตรที่ความเร็วลมเฉลี่ย 10 เมตร/วินาที

ในการสร้างโปรไฟล์ใบมีดที่เหมาะสมที่สุด จำเป็นต้องมีการสร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์และเครื่อง CNC ที่บ้านช่างฝีมือใช้วัสดุและเครื่องมือชั่วคราว พยายามสร้างภาพวาดของแหล่งพลังงานลมทางเลือกใหม่อย่างแม่นยำที่สุด ไม้ โลหะ พลาสติก ฯลฯ ถูกนำมาใช้เป็นวัสดุ

ใบพัดกังหันลมทำเองที่ทำจากไม้และแผ่นโลหะ

ในการผลิตกระแสไฟฟ้า พลังของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ารถยนต์อาจไม่เพียงพอ ดังนั้นช่างฝีมือจึงสร้างเครื่องจักรไฟฟ้าด้วยมือของพวกเขาเอง หรือสร้างมอเตอร์ไฟฟ้าขึ้นใหม่ การออกแบบแหล่งไฟฟ้าทางเลือกที่ได้รับความนิยมมากที่สุดคือโรเตอร์ที่มีแม่เหล็กนีโอไดเมียมวางสลับกันและสเตเตอร์ที่มีขดลวด

โรเตอร์เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบโฮมเมด
สเตเตอร์พร้อมขดลวดสำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบโฮมเมด

พลังงานทางเลือก ก๊าซชีวภาพ

ก๊าซชีวภาพเป็นแหล่งพลังงานหลักได้มาจากสองวิธี - นี่คือ ไพโรไลซิและการสลายตัวแบบไม่ใช้ออกซิเจน (ไม่มีออกซิเจน) ของสารอินทรีย์ ไพโรไลซิสต้องการออกซิเจนอย่างจำกัดเพื่อรักษาอุณหภูมิของปฏิกิริยา ในขณะที่ก๊าซที่ติดไฟได้จะถูกปล่อยออกมา: มีเทน ไฮโดรเจน คาร์บอนมอนอกไซด์และสารประกอบอื่นๆ: คาร์บอนไดออกไซด์ กรดอะซิติก น้ำ เถ้าตกค้าง ในฐานะที่เป็นแหล่งของไพโรไลซิส เชื้อเพลิงที่มีปริมาณเรซินสูงจึงเหมาะสมที่สุด วิดีโอด้านล่างแสดงภาพสาธิตการปล่อยก๊าซที่ติดไฟได้จากไม้เมื่อถูกความร้อน

สำหรับการสังเคราะห์ก๊าซชีวภาพจากของเสียของสิ่งมีชีวิตนั้นมีการใช้มีเทนแทงค์ของการออกแบบต่างๆ เหมาะสมที่จะติดตั้งถังก๊าซมีเทนที่บ้านด้วยมือของคุณเองหากมีเล้าไก่ สุกร และปศุสัตว์ในครัวเรือน ก๊าซที่ส่งออกหลักคือมีเทน แต่ไฮโดรเจนซัลไฟด์และสารประกอบอินทรีย์อื่นๆ ที่ปนเปื้อนจำนวนมากจำเป็นต้องใช้ระบบการทำให้บริสุทธิ์เพื่อขจัดกลิ่นและป้องกันการอุดตันของหัวเผาในเครื่องกำเนิดความร้อนหรือการปนเปื้อนของเส้นทางเชื้อเพลิงของเครื่องยนต์

จำเป็นต้องมีการศึกษาพลังงานของกระบวนการทางเคมีอย่างละเอียดถี่ถ้วน เทคโนโลยีพร้อมชุดประสบการณ์ที่ค่อยเป็นค่อยไป โดยผ่านเส้นทางของการลองผิดลองถูก เพื่อให้ได้ก๊าซชีวภาพที่ติดไฟได้คุณภาพที่ยอมรับได้ที่แหล่งจ่ายออก

โดยไม่คำนึงถึงแหล่งกำเนิดหลังจากทำความสะอาดส่วนผสมของก๊าซจะถูกป้อนเข้าสู่เครื่องกำเนิดความร้อน (หม้อไอน้ำ, เตา, เตาเผา) หรือเข้าไปในคาร์บูเรเตอร์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเบนซิน - ด้วยวิธีนี้จะได้รับพลังงานทดแทนที่เต็มเปี่ยมด้วยตัวของมันเอง มือ. ด้วยพลังงานที่เพียงพอของเครื่องกำเนิดก๊าซจึงเป็นไปได้ไม่เพียง แต่จะจัดหาพลังงานทดแทนให้กับบ้านเท่านั้น แต่ยังช่วยให้มั่นใจได้ถึงการทำงานของการผลิตขนาดเล็กตามที่แสดงในวิดีโอ:

เครื่องทำความร้อนเพื่อการประหยัดและรับพลังงานทดแทน

ปั๊มความร้อนนิยมใช้ในตู้เย็นและเครื่องปรับอากาศ สังเกตพบว่าใช้พลังงานในการเคลื่อนย้ายความร้อนน้อยกว่าการสร้างความร้อนหลายเท่า ดังนั้นน้ำเย็นจากบ่อน้ำจึงมีศักยภาพทางความร้อนเมื่อเทียบกับสภาพอากาศที่หนาวจัด ด้วยการลดอุณหภูมิของน้ำที่ไหลจากบ่อน้ำหรือจากระดับความลึกของทะเลสาบที่ไม่เป็นน้ำแข็ง ปั๊มความร้อนจะนำความร้อนและถ่ายโอนไปยังระบบทำความร้อน ในขณะเดียวกันก็ช่วยประหยัดไฟฟ้าได้อย่างมาก

ประหยัดพลังงานด้วยปั๊มความร้อน

เครื่องยนต์ความร้อนอีกประเภทหนึ่งคือเครื่องยนต์สเตอร์ลิงซึ่งขับเคลื่อนโดยพลังงานของความแตกต่างของอุณหภูมิในระบบปิดของกระบอกสูบและลูกสูบที่วางอยู่บนเพลาข้อเหวี่ยงที่มุม90º สามารถใช้การหมุนของเพลาข้อเหวี่ยงเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าได้ เครือข่ายมีวัสดุมากมายจากแหล่งที่เชื่อถือได้ซึ่งอธิบายรายละเอียดหลักการทำงานของเครื่องยนต์สเตอร์ลิงอย่างละเอียด และยังให้ตัวอย่างการออกแบบโฮมเมดดังในวิดีโอด้านล่าง:

น่าเสียดายที่สภาพบ้านไม่อนุญาตให้คุณสร้างเครื่องยนต์สเตอร์ลิงที่มีพารามิเตอร์เอาท์พุตพลังงานที่สูงกว่าของเล่นที่สนุกสนานหรือแท่นสาธิต เพื่อให้ได้พลังงานและประสิทธิภาพที่ยอมรับได้ ก๊าซที่ใช้งานได้ (ไฮโดรเจนหรือฮีเลียม) ต้องอยู่ภายใต้แรงดันสูง (200 บรรยากาศขึ้นไป) เครื่องยนต์ความร้อนดังกล่าวมีการใช้งานแล้วในโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานความร้อนใต้พิภพ และกำลังเริ่มที่จะนำมาใช้ในภาคเอกชน

เครื่องยนต์สเตอร์ลิงที่จุดโฟกัสของกระจกพาราโบลา

เพื่อให้ได้กระแสไฟฟ้าที่เสถียรและเป็นอิสระที่สุดในบ้านในชนบทหรือในบ้านส่วนตัว คุณจะต้องรวมแหล่งพลังงานทางเลือกหลายแหล่งเข้าด้วยกัน

แนวคิดที่เป็นนวัตกรรมสำหรับการสร้างแหล่งพลังงานทดแทน

ไม่ใช่ผู้เชี่ยวชาญเพียงคนเดียวที่จะสามารถครอบคลุมความเป็นไปได้ของพลังงานทดแทนทั้งหมดได้อย่างเต็มที่ แหล่งพลังงานทางเลือกมีอยู่จริงในทุกเซลล์ของสิ่งมีชีวิต ตัวอย่างเช่น สาหร่ายคลอเรลล่าเป็นที่รู้จักกันมานานว่าเป็นแหล่งโปรตีนในอาหารปลา

การทดลองกำลังดำเนินการเพื่อปลูกคลอเรลล่าในสภาวะไร้น้ำหนักเพื่อใช้เป็นอาหารสำหรับนักบินอวกาศในระหว่างเที่ยวบินในอวกาศทางไกลในอนาคต กำลังศึกษาศักยภาพพลังงานของสาหร่ายและสิ่งมีชีวิตที่เรียบง่ายอื่นๆ เพื่อสังเคราะห์ไฮโดรคาร์บอนที่ติดไฟได้

การสะสมของแสงแดดในเซลล์สิ่งมีชีวิตของคลอเรลล่าที่ปลูกในโรงงานอุตสาหกรรม

ต้องระลึกไว้เสมอว่ายังไม่มีการประดิษฐ์ตัวแปลงและตัวสะสมพลังงานแสงแดดที่ดีกว่าฟลูออโรพลาสติกของเซลล์ที่มีชีวิต ดังนั้นแหล่งพลังงานทดแทนที่มีศักยภาพมีอยู่ในใบไม้สีเขียวทุกใบที่ดำเนินการ การสังเคราะห์ด้วยแสง.

ปัญหาหลักคือการรวบรวมสารอินทรีย์โดยใช้กระบวนการทางเคมีและทางกายภาพเพื่อให้ได้พลังงานจากที่นั่นและแปลงเป็นไฟฟ้า ขณะนี้มีการจัดสรรพื้นที่เกษตรกรรมขนาดใหญ่สำหรับการเพาะปลูกพืชพลังงานทดแทน

การเก็บเกี่ยวมิสแคนทัส - พืชผลทางการเกษตรพลังงาน

ไฟฟ้าในบรรยากาศสามารถเป็นแหล่งพลังงานทดแทนขนาดมหึมาอีกแหล่งหนึ่ง พลังงานสายฟ้ามีขนาดใหญ่มากและมีผลทำลายล้าง และใช้สายล่อฟ้าเพื่อป้องกันพวกมัน

altความยากลำบากในการควบคุมศักย์พลังงานของฟ้าผ่าและกระแสไฟฟ้าในชั้นบรรยากาศอยู่ในแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟสูงของการคายประจุในเวลาอันสั้น ซึ่งจำเป็นต้องมีการสร้างระบบหลายขั้นตอนของตัวเก็บประจุเพื่อสะสมประจุด้วยการใช้พลังงานที่เก็บไว้ในภายหลัง ไฟฟ้าสถิตในบรรยากาศยังมีแนวโน้มที่ดี