8 невероятных проектов в области возобновляемых источников энергии, запущенных в 2017 году. Источники возобновляемой энергииВопросы и ответы по возобновляемым источникам энергии, часть 1 / ХабрУтверждение(У): «Площади Земли не хватит для того, что бы обеспечить потребности цивилизации с помощью ВИЭ» Ответ(О): Земля получает от Солнца ~190 петаватт тепловой энергии (это то, что долетает до поверхности), а цивилизация потребляет 500 экзаджоулей первичной энергии за год, т.е. «мощность» человечества — 0,015 петаватт, порядка одной десятитысячной от приходящей энергии. Есть другая элементарная оценка исходя из выработки имеющихся крупных солнечных электростанций — для обеспечения первичной энергией цивилизации довольно в аккурат хватает площади крупных пустынь. Основное «но» в этом железобетонном опровержении мифа — неравномерность распределения удобной площади для ВИЭ-генерации по странам. В целом «неравномерность распределения» — это основное, что упускают люди, обобщающие любым образом картинку вокруг ВИЭ, и сегодня эта тема будет звучать рефреном. Скажем, Япония испытывает значительные сложности с поиском места под солнечные электростанции, посмотрите вот эту фотоподборку японских солнечных электростанций и сравните с американскими из ссылки чуть выше. Наглядная иллюстрация этого тезиса, хотя и относится только к электроэнергии и не учитывает некоторых потерь, все же дает представление — одной пустыни Сахара в теории хватает, что бы обеспечить человечество энергией. У: «На производство солнечных панелей и ветрогенераторов затрачивается больше энергии, чем они способны выработать за свой жизненный цикл (EROEI<1)» О: Это полная ерунда, как показывают более аккуратные замеры. В 2016 году в очередной раз эта тема была поднята в работе Ferroni and Hopkirk 2016, где было показано слегка негативное значение EROEI для накрышной СЭС в Швейцарии. Однако работа пестрит ошибками, а скорректированное критиками значение оказывается в районе 8. Значение EROEI от 5 до 15 характерно для разнообразных попыток посчитать EROEI кремниевых кристаллических СБ, разброс значения объясняется как разницей условий, в которых расположена СЭС (между Норвегией и Саудовской Аравией разница в выработке одной и той же панели составит примерно 4 раза), так и разницей методики подсчета. Для других ВИЭ, например ветрогенераторов, проглядываются еще более высокие значения EROEI, от 15 до 50, т.е. здесь критика приходится совсем мимо реальности. Надо заметить еще, что сам показатель EROEI, хотя и используется учеными, является очень несовершенным. В его «расходной части» находится бесконечный ряд уменьшающихся показателей, которые невозможно учесть, однако если делать это правильно ( что-то вроде учета «расход энергии на строительство домов, в которых жили рабочие, построившие завод по производству станков для производства кремниевых вафель для солнечных панелей») мы в итоге приходим к низким значениям EROEI — и действительно, ведь вся получаемая цивилизацией энергия расходуется, EROEI человечества в целом равен что-то около 3 (обратный кпд тепловых машин). Эта цифра возникает, если осознать, что в реальном мире инвестировать энергию в добычу новой энергии без всей цивилизации за плечами невозможно. В итоге, полученные расчетом значения EROEI зависят в основном от границ подсчета расхода энергии, которые определяются исследователями более-менее произвольно.
Установленная мощность фотовольтаичных батарей. Полезно помнить, что мощность фотовольтаики указывается для «стандартных условий» (поток света 1000 Вт/м^2), а реальный КИУМ получается от 6 до 33% в зависимости от региона и наличия приводов солнечных панелей. У: «Производство солнечных панелей и аккумуляторов очень неэкологично, но поскольку делают их в основном в Китае, на это закрывают глаза» О: Я ни разу не видел хоть каких-то цифр, подтверждающих это высказывание, оно и понятно — существуют десятки загрязнителей, которые желательно выразить в виде удельных показателей (например в виде «грамм/квтч выработанный за жизнь панели»), еще и в разных вариантах места производства панелей/аккумуляторов. Разумеется, есть научные публикации, в которых проделали эту обширную работу, но прежде всего стоит попытаться оценить некоторые моменты самостоятельно. Кремниевые поликристалические панели к настоящему моменту практически окончательно вытеснили конкурировавшие какое-то время назад технологии (кремний-монокристалл, аморфный кремний и тонкопленочные CdTe и CIGS панели), хотя в 2018 году заговорили о возврате монокристалла кремния. Поликристаллические кремниевые СБ используют, в среднем, 2 грамма кремния на каждый ватт установленной мощности. В 2017 году было установлено примерно 100 гигаватт новых панелей, что соответствует производству 200 тысяч тонн очищенного кремния. На фоне ~4 миллиардов тонн цемента, 1,5 миллиардов тонн стали, 60 млн тонн алюминия или 20 млн тонн меди — никакие, даже особенно грязные, производства полупроводникового кремния не способны вывести его производства в лидеры антирейтингов экологов, просто за счет разрыва в тысячи раз по масштабам с другими базовыми материалами. Для литий-ионных аккумуляторов, который в 2017 году было выпущено порядка 100 ГВт*ч (забавное совпадение) характерным значением является 5 грамм на ватт*час, т.е. было использовано порядка 500 тысяч тонн материалов. Есть и более прецизионные расчеты, учитывающие выбросы металлов или СО2 от всех совокупных мощностей, задействованных в производстве солнечных панелей. С учетом того, что эта работа была сделана более 10 лет назад, можно считать ее оценкой сверху, а так же забавной исторической вехой по умирающим нынче конкурентам поликристаллического кремния. Важная оговорка здесь, впрочем есть. Современная наука предпочитает считать практически неустранимый «углеродный след», т.е. фактически затраты энергии на производство, а не сливы ядовитой органики или хрома в реки, считая, что последнее вполне себе устранимый эффект при правильном проектировании очистных сооружений. Разумеется, Китай славится неэкологичными производствами, и там этот момент может и не соблюдаться. Тем не менее, принципиальных препятствий для того, чтобы столь малотоннажное производство не вносило негативного экологического эффекта не просматривается. В итоге, как мне кажется, байка о страшной неэкологичности производства солнечных ВИЭ и аккумуляторов — есть просто механический перенос со стереотипа о неэкологичности и вредности химических производств вообще. В то же время, современная организация таких производств способна обеспечить отсутствие выбросов загрязнений в принципе. Темпы ежегодного прироста различных энерготехнологий в 2014-2017. Невероятный взлет солнечной энергетики сегодня постепенно притормаживается, а вот невошедшая в этот график морская (offshore) ветроэнергетика разгоняется. У: «Возобновляемая электроэнергия стала дешевле атомной/угольной/газовой» О: Если предыдущие мифы горячо обсуждались в основном в предыдущие годы, то сегодня (в 2017-2018) самой обсуждаемой является себестоимость электроэнергии. Понятно почему — пока себестоимость ВИЭ-электричества была выше конкурентов, драйвером развития альтернативной энергетики были в основном нематериальные факторы — забота о экологии, прогрессивность, вещи, которые невозможно измерить, и кроме того в какой-то степени — энергонезависимость стран, внедряющих ВИЭ. Однако, по мере сближения нормированной стоимости электроэнергии (LCOE) из разных источников складывается ситуация, что цель субсидирования ВИЭ достигнута, и дальше эта технология будет внедряться на рациональных мотивах. Графическое отображение статистических данных по несубсидированной цене электроэнергии множества проектов возобновляемой энергетики по всему миру в динамике. Однако, реальность здесь сложна и многогранна. Прежде всего следует вспомнить, что стоимость ВИЭ-энергии в разных точках планеты кардинально различается. Проще всего это проиллюстрировать традиционными ВИЭ — гидроэлектростанциями. Вы можете в принципе выкопать искусственную реку и перекрыть ее ГЭС в удобном месте, или соорудить высокие бетонные стенки вдоль реки, чтобы перенести створ ГЭС ближе к потребителям, но понятно, что цена электроэнергии с такими решениями будет совершенно неконкурентноспособна. Получается, что есть отдельные точки, где ГЭС гораздо более выгодны, чем в других местах. Аналогично «новые» ВИЭ — существуют регионы мира, скажем, Аравийский полуостров, Чилийские пустыни, пустыни юго-запада США — в которых стандартная панель выдает значительно больше (в 2-4 раза) электроэнергии в год, чем в Германии или Японии. Это значит, что если в проектах СЭС в этих регионах LCOE уже упала до 25...50 долларов за МВт*ч, эту цену невозможно автоматически проецировать на любой регион. Так же неравномерно распределены и затраты на сооружение ВИЭ-электростанций. Это определяется как разницей в стоимости земли, оплате труда и наличии индустрии сооружения ВЭС или СЭС с большим опытом. В итоге стоимость ВИЭ-электроэнергии для разных проектов в разных точках земного шара оказывается разбросанной в 20 раз для солнца и около 10 раз — для ветра. В итоге, оценку стоимости ВИЭ-электроэнергии можно сформулировать так: на определенных территориях LCOE ВИЭ-электричества стала ниже традиционных решений и с каждым годом, по мере удешевления технологий, эти территории становятся все больше. Однако, тема стоимости ВИЭ-электроэнергии и шире, конкурентноспособности ВИЭ, не может быть рассмотрена без еще двух вопросов: субсидирование ВИЭ и переменчивость их, как источника электроэнергии. У: «ВИЭ-электростанции сплошь субсидируемые, и в чисто рыночных условиях неконкурентоспособны» О: Как мы уже рассмотрели выше, конкурентность ВИЭ практически полностью определяется месторасположением конкретной станции. Поэтому если, например, механически разделить объемы субсидирования на выработку в киловатт*часах — то это даст в лучшем случае повод для размышления, а не точный инструмент для оценки “чистой” конкурентоспособности ВИЭ. Тем не менее это будет полезно для понимания масштабов искажения рынков электроэнергии. Для этого стоит отделить субсидии на разработку и исследования от прямой поддержки генераторов электроэнергии. Первый вид субсидий не такие масштабные и более-менее равномерные по разным энерготехнологиях. Статистика субсидий на разработку энерготехнологий в странах OECD — видно, что 30-40 лет назад атом был безусловным фаворитом. Прямая поддержка тоже бывает разная по форме: бюджетные деньги на выкуп ВИЭ-э/э в Китае и Великобритании, налоговые вычеты в США, специальная составляющая цены электричества, распределяемая среди ВИЭ-генераторов в Германии, однако всю ее можно свести к легко сравнимому числовому показателю — центы субсидии на киловатт*час выработки ВИЭ. В 2015 году, например, поддержка по 4 крупнейшим “ВИЭ-странам” выглядела так: В Китае было выделено 4637,9 млн долларов (1184 на ветер и 3453,9 на солнце) на производство 187,7 ТВт*ч электроэнергии, в среднем 2,4 цента за кВт*ч, в Великобритании — 4285 млн долларов на 40,1 ТВт*ч, в среднем по 10,7 цента за кВт*ч, в США было выдано чуть больше 2 миллиарда долларов налоговых кредитов (исключительно на Солнце) при выработке 115,7 ТВт*ч (в основном ветром), т.е 1,6 цента за кВт*ч, в Германии было перераспределено 8821 млн долларов на 96,3 ТВт*ч, т.е. 10,91 цент на кВт*ч. Надо отметить, что самая богатая страна из широко развивающих ВИЭ — США, тратит совсем небольшие деньги на прямое субсидирование ВИЭ, хотя есть и другие механизмы — например, в Калифорнии есть законодательно установленные доли «зеленой» энергии, который должны быть выкуплены сетями у генераторов. Эти цифры имеют (к сожалению) и еще осложняющее понимание обстоятельство. Например, в Германии на расходах на поддержку довлеют старые проекты, имеющие субсидии в 5-10 раз выше средних арифметических и получившие это право 10 и более лет назад (FIT закрепляется за объектом генерации на 20 лет). Кроме того, в 2016-2017 произошло значительное снижение тарифов субсидирования ВИЭ по значимым странам, т.е. цифры из 2015 года сегодня уже неактуальны (в Китае поддержка снизилась в 2 раза, в Германии перешли к аукционам с Strike price в 2-3 раза ниже среднего FIT 2015 года). Однако как и в предыдущем вопросе видно главное — поддержка очень сильно различается по разным странам. В Европе ценовые диспропорции между ВИЭ и углеводородной энергетикой могут достигать 100% (надо учитывать также обременение угольной генерации налогами на эмиссию СО2), однако быстро идут вниз, в Китае, Индии речь идет о 10..30% поддержки, в США можно говорить о рыночном паритете (хотя в США как раз сбрасывать со счета субсидии на разработку уже нельзя — они больше прямой поддержки). Фактически, ситуация с субсидиями следует за расширением зон прямой конкурентности ВИЭ, как источников электроэнергии — чем больше их размер, тем меньше субсидии. В следующей части мы разберем вопросы переменчивости ВИЭ и ее масштабов, хранения энергии, стоимости хранения и различных альтернатив, управления спросом, трендов и перспектив ВИЭ в целом. Продолжение следует.habr.com как возобновляемые источники энергии конкурируют с углеводородами и АЭС — РТ на русскомВнедрение возобновляемых источников энергии (ВИЭ) набирает популярность даже в странах, располагающих большими запасами нефти и газа. Так, Иран планирует построить солнечную электростанцию мощностью 2 ГВт. Иранская компания Amin подписала соответствующее соглашение с норвежским производителем солнечных модулей. Как заявил ранее глава компании Tesla Илон Маск, только развитие альтернативной энергетики поможет человечеству избежать регресса. Однако эксперты отмечают, что некоторые виды «зелёной» энергии способны навредить экологии больше, чем традиционные. О будущем возобновляемых источников энергии — в материале RT. Иранский разработчик энергетических проектов Amin подписал соглашение с норвежской компанией, специализирующейся на производстве солнечных модулей. Партнёры планируют возвести в Иране солнечную электростанцию мощностью 2 ГВт. Контракт оценивается в $2,9 млрд. Ранее глава компании Tesla Илон Маск заявил, что именно активное развитие возобновляемых источников энергии может стать гарантией развития цивилизации, в противном случае человечество рискует вернуться в «тёмные века». При этом Маск входит в совет директоров компании SolarCity, специализирующейся на выпуске солнечных панелей. Компания занимает около 40% американского рынка установок солнечной генерации электроэнергии. Маск известен как наиболее активный лоббист использования альтернативных источников энергии. Например, возглавляемая им Tesla заключила в 2017 году контракт на возведение в Австралии 100-мегаваттной аккумуляторной системы. 
Мировой опытВнедрение возобновляемых источников энергии (ВИЭ) набирает популярность во всём мире. Австралия — один из мировых лидеров по установке фотоэлектрических электростанций, доля которых в австралийской электроэнергетике превышает 3%. Ежегодно страна наращивает суммарную мощность солнечной генерации примерно на 1 ГВт. По этому показателю Австралию обгоняет Великобритания, где общий показатель солнечных электростанций достигает 12 ГВт, что вдвое выше, чем в Австралии. Бесспорным лидером в сфере ВИЭ является Китай, который совместно с Тайванем производит почти 60% всех солнечных панелей в мире. Согласно подсчётам Международного энергетического агентства (IEA), мощность генерирующих установок, возведённых в КНР только в 2016 году, составила 34 ГВт. Впрочем, это лишь 1% потребляемой в Китае электроэнергии, большая часть которой генерируется из угля, — именно угольным ТЭС страна во многом обязана непростой ситуацией в экологии. США также шли по пути перевода энергетики на возобновляемые источники. Но администрация Дональда Трампа отменила принятый Бараком Обамой план «Чистая энергия».
В 2014 году в рамках Климатической недели в Нью-Йорке была основана RE100 — структура, объединяющая компании, переходящие на использование возобновляемых источников энергии. К RE100 присоединились IKEA, Apple, BMW, Google, Carlsberg Group и т.п. Список членов RE100 постоянно пополняется. Например, в конце октября к организации присоединился один из крупнейших в мире производителей ветрогенераторов — датская компания Vestas Wind Systems. В целом, по данным IEA, доля ВИЭ в мировом производстве электроэнергии в 2015 году составляла около 24%. Экология под вопросомОднако, по мнению экспертов, не все ВИЭ одинаково экологически безопасны. Некоторые способны нанести ущерб экологии. В частности, речь идёт о гидроэлектростанциях (ГЭС). Согласно данным исследователей из Австралии и КНР, суммарная площадь земель, затопленных в результате ввода в эксплуатацию гидроэлектростанций, — 340 тыс. кв. км, что немногим меньше площади Германии. Соответствующие сведения учёные приводят в издании Trends in Ecology & Evolution. Из-за ГЭС были разрушены многие пойменные экосистемы, что привело к снижению видового разнообразия. Впрочем, в последние годы гидроэнергетика уступает лидерство новым видам генерации: солнечной и ветроэнергетике. По прогнозам экспертов, их доля генерации сравняется с долей ГЭС к 2030 году. Ещё одна популярная у экологического сообщества тема — использование биотоплива. Например, с точки зрения Международного энергетического агентства, биоэнергетика потенциально способна занять около 20% рынка первичной энергии к середине XXI века. Однако активное внедрение биотоплива, произведённого из древесины и сельскохозяйственных культур, способно обернуться неприятными последствиями. Кратное увеличение нагрузки на сельхозугодия может привести к сокращению производства продовольствия. Согласно подсчётам американских исследователей, уже сегодня расширение «топливных» посадок вызвало рост цен на продовольственное сырьё в США. Кроме того, чрезмерное увлечение биотопливом может привести к вырубке лесов. Также по теме  Вырубка лесов и CO2: учёные доказали вред биотоплива для окружающей среды Европейские учёные пришли к выводу, что биотопливо может наносить серьёзный ущерб окружающей среде. В частности, исследователи... В 2012 году Еврокомиссия пришла к выводу, что перевод земель под топливные плантации должен быть ограничен, а производители топлива из пищевых культур не должны пользоваться господдержкой. В результате проведённого в прошлом году Евросоюзом исследования учёные выяснили, что пальмовое или соевое масло, из которого извлекают энергию, выделяет в атмосферу больше углекислого газа, чем любое ископаемое топливо. «Предписанное ЕС дешёвое биотопливо на основе пищевых продуктов, в особенности растительных масел, таких как рапсовое, подсолнечное и пальмовое, — просто ужасная идея», — заявил директор исследовательской организации Transport & Environment Йос Дингс. Неоднозначными, по мнению экспертов, являются и преимущества электромобилей как с экономической, так и с экологической точек зрения. При этом в ряде стран действуют меры правительственной поддержки этого вида транспорта.
Например, в Эстонии покупатель электрокара может рассчитывать на компенсацию 50% себестоимости машины, в Португалии на покупку электроавтомобиля выплачивается субсидия в 5000 евро. В России тоже задумываются о введении подобных дотаций. Без господдержки такие автомобили не пользуются спросом: после того как власти Гонконга отменили налоговые льготы для покупателей электрокаров Tesla, продажи этих машин упали до нуля. Однако польза электрокаров для окружающей среды пока не очевидна. «Электромобили действительно весьма экологичный вид транспорта, но ведь для того, чтобы подключиться к электрической сети и запитать батарею, аккумулятор, нужно выработать эту электроэнергию, а для этого требуется первичный источник. Сегодня в мире таким первичным источником номер один является даже не нефть, а уголь», — отметил президент России Владимир Путин, выступая в начале октября на Международном форуме по энергоэффективности и развитию энергетики «Российская энергетическая неделя». Эхо «Фукусимы»Особую популярность тема возобновляемых источников энергии приобрела после 2011 года. После аварии на АЭС «Фукусима-1» всё громче звучат требования отказаться от использования атомной энергетики. 
На сегодняшний день страной, полностью остановившей АЭС, стала Италия, в будущем примеру Рима планируют последовать Бельгия, Испания и Швейцария. В Германии последнюю АЭС планируют отключить к 2022 году. Всего в ФРГ работало 17 атомных электростанций, которые производили около четверти всей потребляемой в стране электроэнергии. По мнению многих экспертов, панические настроения вокруг атомной энергетики сильно преувеличены. «Если вычесть риск аварии, то атомная энергетика не несёт особых рисков для экологии», — отметил в интервью RT заместитель генерального директора Института национальной энергетики Александр Фролов. Изначально руководство ЕС планировало компенсировать сворачивание атомной энергетики за счёт газовой генерации. «Нам необходимо больше газа. После решения Берлина именно газ станет драйвером роста», — заявил еврокомиссар по энергетике Гюнтер Эттингер в 2011 году. В среднем при сжигании природного газа в атмосферу выбрасывается в два раза меньше углекислого газа, чем при сжигании других видов ископаемых углеводородов. Привилегированное положениеОднако росту газовой генерации помешали высокие темпы ввода мощностей альтернативной энергетики. В странах, наиболее активно развивающих ВИЭ, к 2014 году упала загрузка газовых ТЭС. По оценкам консалтинговой компании Capgemini, около 110 ГВт газовых мощностей не оправдали вложенные инвестиции и оказались на грани банкротства. В тяжёлом положении оказалось примерно 60% европейских ТЭС, работающих на природном газе. По мнению ряда экспертов, причиной кризиса традиционной энергетики стала не высокая конкурентоспособность ВИЭ, а привилегии, которыми пользуются производители электроэнергии на возобновляемых источниках. «Зелёная» электроэнергия закупается властями по завышенным тарифам в приоритетном порядке. Как считает Фролов, эта политика приводит к разбалансировке энергетической сферы. «Резкий рост ввода возобновляемой энергетики сделал газовые ТЭС нерентабельными — они стали закрываться, — отметил эксперт. — Между тем ветряная и солнечная генерации имеют серьёзный недостаток: зависимость от погодных условий. Например, в начале этого года в Германии примерно на девять дней установилась пасмурная и безветренная погода. Объём генерации возобновляемой энергии упал на 90%. Для местных потребителей это стало шоком. Существующая база, на которой работают солнечные и ветряные станции, не обеспечивает гарантий бесперебойного снабжения электроэнергией. Зависимость от сил природы — это и есть настоящий возврат в тёмные века». 
На фоне закрытия газовых ТЭС в Европе растёт наиболее грязная генерация электроэнергии — угольная, считает Фролов. Например, в Германии запланировано строительство двух десятков угольных ТЭС. В стране сложилась парадоксальная ситуация: вместе с ростом экологически чистого производства энергии увеличивается и наиболее опасный для окружающей среды сектор энергетики, отметил эксперт. «Технологии становятся всё дешевле и доступнее»Также по теме  США вернулись к «грязной» добыче: Дональд Трамп развивает угольную промышленность С 2017 года в США отменяется план «Чистая энергия» — детище Барака Обамы по развитию возобновляемых энергоисточников и борьбе с... В последние два года баланс на европейском энергетическом рынке начал выправляться: в Германии было запущено несколько газовых ТЭС, потребление газа в Евросоюзе начало расти. По итогам 2016 года использование природного газа в Евросоюзе возросло на 6% по сравнению с 2015 годом. По мнению научного сотрудника Центра экономического моделирования энергетики и экологии РАНХиГС Татьяны Ланьшиной, развитие альтернативной энергетики не несёт никаких рисков. «Хотя быстрый переход на возобновляемые источники энергии невозможен, те страны, которые давно над этим работают, добились больших успехов. Например, в Дании за счёт ВИЭ вырабатывается порядка половины всей электроэнергии, в Германии — примерно треть, — отметила эксперт в интервью RT. — Эти страны работали над этим десятилетиями, и другие страны тоже могут постепенно переходить на ВИЭ. Эти технологии становятся всё дешевле и доступнее. Что касается субсидий, то вся энергетика пользуется государственной поддержкой, и традиционная в том числе». russian.rt.com Источники возобновляемой энергии.
Данный вид энергетики основывается на преобразовании электромагнитного солнечного излучения в электрическую или тепловую энергию. Солнечные электростанции используют энергию Солнца как напрямую (фотоэлектрические СЭС работающие на явлении внутреннего фотоэффекта), так и косвенно — используя кинетическую энергию пара. К СЭС косвенного действия относятся: Башенные — концентрирующие солнечный свет гелиостатами на центральной башне, наполненной солевым раствором. Солнечные пруды — представляют собой небольшой бассейн глубиной в несколько метров имеющий многослойную структуру. Верхний — конвективный слой — пресная вода; ниже расположен градиентный слой с увеличивающейся книзу концентрацией рассола; в самом низу слой крутого рассола. Дно и стенки покрыты чёрным материалом для поглощения тепла. Нагрев происходит в нижнем слое, так как рассол имеет более высокую по сравнению с водой плотность, увеличивающуюся при нагреве из-за лучшей растворимости соли в горячей воде, конвективного перемешивания слоёв не происходит и рассол может нагреваться до 100 °C и более. В рассольную среду помещён трубчатый теплообменник по которому циркулирует легкокипящая жидкость (аммиак и др.) и испаряется при нагреве передавая кинетическую энергию паровой турбине. Крупнейшая электростанция подобного типа находится в Израиле, её мощность 5 Мвт, площадь пруда 250 000 м2, глубина 3 м.
Ветроэнергетика - это отрасль энергетики, специализирующаяся на преобразовании кинетической энергии воздушных масс в атмосфере в электрическую, тепловую и любую другую форму энергии для использования в хозяйстве. Преобразование происходит с помощью ветрогенератора (для получения электричества), ветряных мельниц и многих других видов агрегатов. Энергия ветра является следствием деятельности солнца, поэтому она относится к возобновляемым видам энергии. Мощность ветрогенератора зависит от площади, заметаемой лопастями генератора. Например, турбины мощностью 3 МВт (V90) производства датской фирмы Vestas имеют общую высоту 115 метров, высоту башни 70 метров и диаметр лопастей 90 метров. Наиболее перспективными местами для производства энергии из ветра считаются прибрежные зоны. В море, на расстоянии 10—12 км от берега (а иногда и дальше), строятся офшорные ветряные электростанции. Башни ветрогенераторов устанавливают на фундаменты из свай, забитых на глубину до 30 метров. Ветряные генераторы практически не потребляют ископаемого топлива. Работа ветрогенератора мощностью 1 МВт за 20 лет эксплуатации позволяет сэкономить примерно 29 тыс. тонн угля или 92 тыс. баррелей нефти. В перспективе планируется использование энергии ветра не посредством ветрогенераторов, а более нетрадиционным образом. В городе Масдар (ОАЭ) планируется строительство электростанции работающей на пьезоэффекте. Она будет представлять собой лес из полимерных стволов покрытых пьезоэлектрическими пластинами. Эти 55-метровые стволы будут изгибаться под действием ветра и генерировать ток.
Гидроэнергетика — область хозяйственно-экономической деятельности человека, совокупность больших естественных и искусственных подсистем, служащих для преобразования энергии водного потока в электрическую энергию. На гидроэлектростанциях, в качестве источника энергии используется потенциальная энергия водного потока, первоисточником которой является Солнце, испаряющее воду, которая затем выпадает на возвышенностях в виде осадков и стекает вниз, формируя реки. Гидроэлектростанции обычно строят на реках, сооружая плотины и водохранилища. Также возможно использование кинетической энергии водного потока на так называемых свободно поточных (бесплотинных) ГЭС. Особенности:
На 2010 год гидроэнергетика обеспечивала производство до 76 % возобновляемой и до 16 % всей электроэнергии в мире, установленная гидроэнергетическая мощность достигала 1015 ГВт. Лидерами по выработке гидроэнергии на гражданина являются Норвегия, Исландия и Канада. Наиболее активное гидростроительство ведёт Китай, для которого гидроэнергия является основным потенциальным источником энергии, в этой же стране размещено до половины малых гидроэлектростанций мира. studfiles.net 8 невероятных проектов в области возобновляемых источников энергии,Экология потребления. Наука и техника: 2017 год стал важным годом для возобновляемых источников энергии. Страны, компании и сообщества по всему миру реализовали всевозможные проекты, чтобы превратить альтернативную энергию в энергетическое решение будущего. В начале 2017 года Организация Объединенных Наций сделала заявление, в котором говорилось, что значительная часть мирового сообщества по-прежнему не имеет доступа к возобновляемым источникам энергии. Это огромная проблема, учитывая усилия, направленные на прекращение изменения климата, для обеспечения максимально возможного количества чистой энергии. 2017 год стал важным годом для возобновляемых источников энергии. Страны, компании и сообщества по всему миру реализовали всевозможные проекты, чтобы превратить альтернативную энергию в энергетическое решение будущего. Это были как целые страны, которые укрепили свои обязательства по переходу на возобновляемые источники энергии, так компании и местные органы власти, которые внедрили инновационные технологии для выработки солнечной, ветровой и другой чистой энергии. Восемь самых невероятных чистых энергетических проекта 2017 года 1) Плавучая солнечная ферма в Китае Самый богатый углеродом город в Китае, Хуайнань, является домом для крупнейшей в мире плавучей солнечной фермы. 120 000 солнечных панелей плавают на поверхности затопленной угольной шахты. Этот массивный солнечный завод охватывает площадь 160 американских футбольных полей, примерно 9 миль. Электростанция мощностью 40 мегаватт (МВт) стоила 45 миллионов долларов, а получаемой энергии хватит для обеспечения энергией до 15 000 домов. 2) Солнечная система Tesla в Пуэрто-Рико Компания Palo Alto установила массив солнечных батарей, предназначенных для восстановления работы детской больницы в столице страны. Система может генерировать 200 киловатт-часов (кВт-ч) солнечной энергии в течение дня и хранить до 500 кВт-ч в качестве резерва. После сезона ураганов, который полностью разрушил карибский остров Пуэрто-Рико, многие организации протянули государству руку помощи, в том числе Tesla. Это не только помогло Пуэрто-Рико на начальных этапах восстановления после стихийного бедствия, но и послужило примером того, как быстро можно использовать солнечную энергию, чтобы помочь пострадавшим жителям. 3) Финляндию назвали самой «зеленой» страной в мире Говоря о странах, наиболее активно использующих возобновляемые источники энергии, Финляндия занимает первое место в ежегодном индексе экологических показателей Йельского университета (EPI). Эта страна уже генерирует около 35% своей энергии из возобновляемых источников, в основном за счет ветровых электростанций. Кроме того, Финляндия адаптировала стратегию изменения климата для сокращения выбросов углекислого газа на 80% к 2050 году. Это означает, что если все идет по плану, они должны производить более половины своего электричества из возобновляемых источников энергии через 32 года. 4) Солнечные электростанции в Чернобыле Даже регионы, которые когда-то считались непригодными, в настоящее время оживляют производство возобновляемой энергии. Спустя более 30 лет после ядерной катастрофы в Чернобыле инженеры планируют превратить этот радиоактивный район в место развития солнечной энергии. Украинская инженерная фирма Rodina Energy Group и немецкая чистая энергетическая компания Enerparc AG объединили усилия для установки тысячи миль солнечных панелей в Чернобыльской зоне. Этот массив в настоящее время строится и будет иметь мощность 1 МВт, что примерно эквивалентно энергии, производимой 10 автомобилями. Однако масштаб этого проекта будет постоянно расти. Следующий этап предполагает 100 МВт. 5) Google приближается к 100% переходу на возобновляемую энергию Ранее в этом месяце Google объявила, что после подписания контрактов с некоторыми ветряными электростанциями она имеет возможность полностью перейти на возобновляемую энергию. Инвестиции Google в возобновляемый сектор составили более 3,5 миллиардов долларов США, причем около двух третей приходится на производителей из США. Количество чистой энергии, которую производит компания, может быть использовано для более 2 миллионов домашних хозяйств. Все ветровые электростанции, которые обеспечат большую часть мощности Google, пока не работают и не будут работать еще около 2 лет. 6) Indigenous Environmental Network строит солнечные панели для блокировки трубопровода Keystone Несмотря на то, что в этом году было много побед в области возобновляемых источников энергии, возрождение 1,199-мильной трассы Keystone XL поставило под удар планы по чистой энергии. Этот трубопровод начнется в Канаде и будет проходить через США в Хьюстон, штат Техас, и будет перекачивать 830 000 баррелей нефти в день. Indigenous Environmental Network (Экологическая сеть коренных народов, IEN), группа местных активистов-экологов, решила протестовать против трубопровода, установив солнечные панели непосредственно на его пути. Солнечные батареи будут подключены к энергосистеме штата Небраска, производя чистую, возобновляемую энергию для всего штата. Группа успешно нашла 50 000 долларов на строительство первых трех солнечных панелей. Теперь группа собирается получить еще 30 000 долларов за еще две панели. 7) Самая большая литиевая система хранения энергии Tesla, Южная Австралия Летом 2017 года Tesla выиграла тендер на постройку гигантской батареи для Южной Австралии, чтобы помочь этой части континента преодолеть недавнюю цепочку отключений, вызванную штормом. Илон Маск пообещал сделать это за 100 дней или, в противном случае, передать бесплатно. 8) В Индии запустили поезд, частично работающий на солнечной энергии Поезда являются важной частью транспортной инфраструктуры каждого города, но они, как известно, очень энергозатратные. Индийские железные дороги эксплуатируют около 11 000 поездов, которыми пользуются 1,3 миллиарда жителей страны. Недавно они модернизировали один из своих поездов солнечными батареями на крыше, чтобы те обеспечивали энергией освещение, вентиляцию и другие дополнительные системы. В рамках Парижского климатического соглашения Индия пообещала к 2030 году обеспечить 40% своей энергии за счет возобновляемых источников. Индийские железные дороги также спрогнозировали, что если бы солнечные батареи были установлены на каждом поезде, то они сократили бы потребление дизельного топлива более чем на 5500 галлонов в год. опубликовано econet.ru Если у вас возникли вопросы по этой теме, задайте их специалистам и читателям нашего проекта здесь. P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet
econet.ru Возобновляемые источники энергии ВИЭ | Энергоресурсы, топливоВозобновляемая или регенеративная энергия (Зеленая энергия ) - энергия из источников, которые по человеческим понятиям являются неисчерпаемыми.Основной принцип использования возобновляемой энергии заключается в её извлечении из постоянно происходящих в окружающей среде процессов и предоставлении для технического применения.Возобновляемую энергию получают из природных ресурсов - таких как солнечный свет, ветер, дождь, приливы и геотермальная теплота , которые пополняются естественным путем.Ориентировочно, около 18 % мирового потребления энергии было удовлетворяется из возобновляемых источников энергии, причем 13 % из традиционной биомассы, таких, как сжигание древесины.Гидроэлектроэнергия является очередным крупнейшим источником возобновляемой энергии, обеспечивая 3 % мирового потребления энергии и 15 % мировой генерации электроэнергии.Использование энергии ветра растет примерно на 30 %/ год, по всему миру с установленной мощностью 196600 МВт в 2010 г и широко используется в странах Европы и США.Ежегодное производство в фотоэлектрической промышленности достигло 6900 МВт в 2008 году.Солнечные электростанции популярны в Германии и Испании.Солнечные тепловые станции действуют в США и Испании, а крупнейшей из них является станция в пустыне Мохаве мощностью 354 МВт.Крупнейшей в мире геотермальной установкой, является установка на гейзерах в Калифорнии, с номинальной мощностью 750 МВт.Бразилия проводит одну из крупнейших программ использования возобновляемых источников энергии в мире, связанную с производством топливного этанола из сахарного тростника.Этиловый спирт в настоящее время покрывает 18 % потребности страны в автомобильном топливе.Топливный этанол также широко распространен в США.Ветроэнергетика преобразует кинетическую энергию воздушных масс в атмосфере в электрическую, тепловую и любую другую форму энергии.Гидроэнергетика специализируется на использовании потенциальной энергии водного потока рек, формируемых осадками, выпавшими на возвышенности.Приливная энергетика использует энергию приливов, а фактически кинетическую энергию вращения Земли.Энергетика морских волн использует потенциальную энергию волн переносимую на поверхности океана. Мощность волнения оценивается в кВт/м. По сравнению с ветровой и солнечной энергией энергия волн обладает большей удельной мощностью. Несмотря на схожую природу с энергией приливов, отливов и океанских течений волновая энергия представляет собой отличный от них источник возобновляемой энергии. Перекрыв плотиной залив, пролив, устье впадающей в море реки (образовав водоём, называют бассейном ПЭС), можно при достаточно высокой амплитуде прилива (более 4 м) создать напор, достаточный для вращения гидротурбин и соединённых с ними гидрогенераторов, размещенных в теле плотины. При одном бассейне и правильном полусуточном цикле приливов ПЭС может вырабатывать электроэнергию непрерывно в течение 4-5 час с перерывами соответственно 2-1 час 4 раза/ сутки (такая ПЭС называется 1-бассейновой 2-стороннего действия).Солнечная энергетика преобразует электромагнитное солнечное излучение в электрическую или тепловую энергию.Геотермическая энергия используюет в качестве теплоносителя воду из горячих геотермальных источников. В связи с отсутствием необходимости нагрева воды ГеоТЭС являются в значительной степени более экологически чистыми, нежели ТЭС.Биоэнергетика специализируется на производстве энергии из биологического сырья. neftegaz.ru Возобновляемые источники энергии - это... Что такое Возобновляемые источники энергии? Возобновляемые источники энергии Возобновляемые источники энергии Возобновляемые источники энергии - источники непрерывно возобновляемых в биосфере Земли видов энергии: солнечной, ветровой, океанической, гидроэнергии рек. Возобновляемые источники энергии являются экологически чистыми; они не приводят к дополнительному нагреву планеты.Финансовый словарь Финам. .
Смотреть что такое "Возобновляемые источники энергии" в других словарях:
Книги
dic.academic.ru ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИЕмельянцева Ольга Владимировна 11 Текст работы размещён без изображений и формул.Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF Введение Энергия – удивительное явление. Ею пропитан наш мир. Энергия может находиться в людях и животных, в камнях и растениях, в ископаемом топливе, деревьях и воздухе, в реках и озерах. Она поднимает в космос ракеты, движет автомобилями, кораблями и самолетами, зажигает миллионы огней больших городов, приводит в действие огромное количество приборов и механизмов, которые делают нашу жизнь такой комфортной. Энергия дает нам свет, тепло, связь, она обладает безграничными возможностями. Недаром ученые когда-то называли ее «живой силой». И чем дальше в своем развитии продвигается человечество, тем больше ему нужно энергии. Большую часть энергии сегодня мы получаем, сжигая природное топливо – уголь, нефть, газ. Запасы этих ресурсов на Земле не безграничны. Но сама по себе энергия не может закончиться. Каждый достигающий земли луч солнца, каждое дуновение ветра, каждый всплеск морской волны исправно производят свою порцию энергии. Но мы пока только учимся пользоваться ею, придумывая для этого все новые специальные приборы и технологии. Актуальность Главные на сегодня наши источники энергии уголь, нефть и природный газ - ископаемые виды топлива, они образовались в недрах Земли, когда жили динозавры, поэтому и называются они ископаемыми. После разложения микроорганизмов и растений на поверхности земли образовывались один за одним слои, которые затвердевали и превращались в черное каменистое вещество – уголь. А разложившиеся микроорганизмы, накопленные на дне морей и океанов, образовали вязкую жидкость - нефть. Процесс образования ископаемых видов топлива продолжается и сегодня, однако мы их тратим намного быстрее, чем они успевают восстановиться. По этой причине эти виды топлива считаются невозобновляемыми, поскольку их ресурсы могут исчерпаться в недалеком будущем (Схема 1). Кроме того, добыча и сжигание ископаемых видов топлива для добычи энергии наносит существенный вред земной экологии (изменение природного ландшафта, уничтожение лесов, загрязнение подземных и поверхностных вод, выпадение кислотных осадков и т.д.) Нарушаются места привычного обитания растений и животных. Среди ископаемых видов топлива особое место занимает уран - ядерное топливо, ресурсы которого могут быть истощены менее чем за 100 лет. Однако, в так называемых реакторах-размножителях, можно получать новый уран. Но здесь существует проблема радиоактивных отходов, которая представляет опасность в течение миллионов лет, а также после Чернобыльской катастрофы, продемонстрировавшей риск, связанный с использованием атомной энергии, большинство правительств стран отказывается от использования атомной энергии. Схема 1. Невозобновляемые источники энергии. Поскольку существование человечества зависит от энергии, мы должны использовать такие ее источники, ресурсы которых были бы неограниченными и щадящими для нашей планеты. Такие источники энергии существуют, они называются возобновляемыми. Цель проекта Целью нашего проекта является знакомство с понятием возобновляемой энергии и ее источниками, а так же демонстрация опытным путем возможности добычи энергии из доступных нам возобновляемых источников. Источники возобновляемой энергии Человечество постоянно открывает все новые источники энергии и изобретает новые способы ее выработки. Люди научились добывать энергию при помощи солнечных лучей, порывов ветра, приливов морей. Энергию вырабатывают из рисовой шелухи, картофеля, банановой кожуры. Можно не сомневаться, что в будущем наши потомки полностью перейдут на альтернативные источники энергии и энергетика станет экологически чистой и абсолютно безопасной для природы и человека. Будущее энергетики – это чистая энергия возобновляемых природных ресурсов (схема 2). Схема 2. Возобновляемые природные ресурсы. Энергия Солнца Современному человеку нужно много энергии. Почему бы не воспользоваться солнечной?! Земля каждый день получает от Солнца в тысячу раз больше энергии, чем её вырабатывается всеми электростанциями мира. Солнечная энергия проникает во все уголки Земли, ее запасы неисчерпаемы для человечества. Задача здесь состоит в том, чтобы научиться практически использовать хотя бы ее небольшое количество. Нельзя утверждать, что повсеместное использование солнечной энергии не будет иметь совсем никаких последствий для окружающей среды, но все же они будут несравненно меньшими, чем в традиционной энергетике. Человек уже научился использовать энергию солнца. Кто из нас не видел калькулятора на солнечной батарее? А садового фонарика? В странах с жарким климатом солнечное тепло уже давно используется для получения тепла и энергии. Солнечные батареи, или фотоэлементы, и солнечные коллекторы устанавливаются на крышах и фасадов домов, полностью обеспечивая их обитателей электроэнергией. А в Германии есть настоящий солнечный город – Фрайбург, где целые районы существуют исключительно за счет альтернативной энергии солнца. И таких примеров в наши дни становится все больше. Ну а если говорить о промышленных масштабах, сейчас не редкостью являются солнечные электростанции. Это огромные поля, уставленные зеркалами (солнечными батареями), собирающими солнечную энергию, которая затем переводится в электрическую и по проводам разносится потребителям. Солнце светит не всегда, поэтому солнечной электростанции нужен аккумулятор, куда энергия будет «складироваться», чтобы потом, например, ночью или в пасмурный непогожий день, её оттуда можно было «достать». Правда конструкции получаются огромными, занимающими огромные пространства. Но для человека нет ничего невозможного! Вспомним, что на Земле есть места, где солнце не уходит за горизонт по полгода. Антарктида — огромный материк, практически незаселенный. На каждый квадратный сантиметр за год здесь падает в среднем около 120 килокалорий лучистой энергии. А снега и льды сами являются зеркалами. Почти столько же тепла получает земная поверхность в экваториальной зоне где угол свечения солнца оптимальный. А Японские ученые опровергли теорию о том, что чем выше температура, тем легче получить солнечную энергию. Как они полагают, лучшее место для размещения солнечных станций вовсе не пустыни, а высокогорье. Так солнечные фабрики в горах Гималаях могут выработать на 20% энергии больше чем в пустыне Сахара. Солнечные электростанции являются оптимальным решением для объектов отдалённых от традиционных источников энергии (на островах, береговых районах, отдалённой от «цивилизации» местности), так как не требуют коммуникаций с центральными сетями. Энергия ветра Огромна энергия движущихся воздушных масс. Постоянно и повсюду на земле дуют ветры - от легкого ветерка, несущего желанную прохладу в летний зной, до могучих ураганов, приносящих неисчислимый урон и разрушения. Всегда неспокоен воздушный океан, на дне которого мы живем. Ветры, дующие на просторах нашей Земли, могли бы легко удовлетворить все ее потребности в электроэнергии! Технология ветряных мельниц известна издревле. И только в 70-х годах прошлого века люди стали придумывать ветряки в качестве источников альтернативной энергии. Для производства энергии из воздушных потоков применяются специальные механизмы – ветряки, высокие столбы с гигантскими трехлопастными ветротурбинами. Они работают по принципу вентилятора, только наоборот: вместо того, чтобы при помощи электричества производить ветер, они при помощи ветра производят электричество. Ветер вращает лопасти ветряка, приводя в движение вал электрогенератора, который в свою очередь вырабатывает электричество. Ветряные электростанции еще называют «ветряными фермами». Крупные ветряные фермы могут объединять до 100 ветряков. Больше всего таких ферм в Германии. Следом идут Испания и США. В наши дни к созданию конструкций ветроколеса - сердца любой ветроэнергетической установки - привлекаются специалисты-самолетостроители, умеющие выбрать наиболее целесообразный профиль лопасти, исследовать его в аэродинамической трубе. Усилиями ученых и инженеров созданы самые разнообразные конструкции современных ветровых установок. Энергия воды Ручьи и реки текут с верху в низ с гор и холмов в низины и, в конце концов впадают в моря. И заставляет их двигаться сила тяжести. Вода льющаяся, падающая, в общем двигающаяся обладает большим запасом энергии. Гидроэлектростанции обычно строят на реках, сооружая плотины и водохранилища. В этих сооружениях электричество вырабатывается за счет энергии падающей воды. Если реку перегородить плотиной, уровень воды в реке до плотины повысится. А если приоткрыть в плотине несколько затворов-окон, вода с силой устремится в них и мощным потоком уйдет вниз по течению. Под высоким давлением вода поступает на лопасти турбины, которые начинают вращаться, вырабатывая при этом механическую энергию. Механическая энергия затем передается на гидрогенератор, который и вырабатывает электроэнергию. Также моря и океаны делятся с нами своими энергетическими ресурсами вырабатывая:
Биоэнергетика Биотопливо – это самые разнообразные виды возобновляемых источников энергии. Это отходы различных производств: деревообработки, сельского хозяйства. Да и просто бытовой мусор является ценным источником энергии. При гниении биомассы (навоз, умершие организмы, растения) выделяется биогаз с высоким содержанием метана, который и используется для обогрева, выработки электроэнергии. Из древесных отходов, торфа и отходов сельского хозяйства делают топливные гранулы. В последнее время топливом становятся такие источники, которые ранее даже предположительно ими быть не могли. Это навоз с ферм, это перегнившая трава, растительное и животное масло. В продукты переработки этих источников добавляется немного дизельного топлива и получается биотопливо, и далее используется по назначению – для заправки автомобилей! Выхлопы такого топлива во много раз менее токсичны, что особо важно в крупных городах. Сейчас уже ученые ведут разработку рецептуры и технологии производства биотоплива без добавления дизельного. Геотермальная энергия - энергия под ногами Геотермальная энергия существует столько, сколько существует мир. «Гео» значит «земля», а «термо» значит тепло. Следовательно, «геотермальная» - это «тепло земли». Если мы разрежем вареное яйцо, то увидим, что оно выглядит, как Земля изнутри. Желток яйца подобен ядру, белок – мантии Земли, а скорлупа, покрывающая яйцо, - земной коре. Вот верхний слой мантии имеет очень высокую температуру А около 4 % всех запасов воды на нашей планете сосредоточено под землёй— в толщах горных пород и часто эти воды проходят рядом с горячими породами мантии. Это приводит к тому, что вода закипает и превращается в пар. И из земли начинают бить горячие источники - гейзеры. Эту воду и пар и использую для производства электричества. Отверстие сверлится до горячей области, пар поднимается вверх и используется для запуска турбин, которые в свою очередь вырабатывают энергию. Геотермальная энергия является возобновляемым источником энергии, так как тепло постоянно возникает внутри Земли. Аргументы «против» возобновляемой энергии. Бесспорно, не все так гладко с развитием отраслей альтернативной энергетики. Солнечная энергия зависима от погодных условий и времени суток, энергию, которая вырабатывается необходимо аккумулировать. Ветряные установки дорогостоящие, несут шумовое загрязнение, гибель птиц. При работе гидроэлектростанций происходит разрушение экосистем, исчезновение некоторых видов организмов. При хранении биогаза необходимы повышенные требования безопасности. Энергия приливов и отливов несет с собой нарушение миграции рыб, да и производство располагается далеко потребителя. Но, несмотря на наличие определенных минусов источники возобновляемой энергии без сомнения перспективны. Научно – исследовательская часть Вторая часть нашего проекта посвящена практическим опытам. Мы попробуем опытным путем продемонстрировать возможности добычи энергии из доступных нам вышеупомянутых возобновляемых источников. Опыт №1 Энергия Солнца Цель: Преобразование солнечной энергии в электрическую с использованием солнечных элементов. Для опыта нам понадобится:
Когда свет попадает на солнечный элемент, его энергия преобразуется в энергию перетекающих электронов: ток. Солнечная батарея вырабатывает постоянный ток. Это значит, что электроны движутся в одном направлении. Мы собрали солнечную батарею, состоящую из двух элементов, подключили к ней светодиод. Направляем на неё поток света нашего солнца - настольной лампы. Светодиод загорается – значит, мы смогли добыть электричество из солнечного света. Чтобы узнать, сколько электроэнергии мы можем получить от этой батареи, подключаем к электродам прибор – вольтметр. Гипотеза: Производительность солнечной батареи ограничена не только максимальными параметрами (мощность, тип фотоэлементов, их количество, размеры, размер самой батареи), но и средой в которой она работает. В зависимости от яркости и угла падения света будут меняться показатели тока. Для того чтобы показать как яркость света влияет на выработку электроэнергии солнечной батарей, мы изменяем высоту настольной лампы над поверхностью батареи. Измеряем показатели. В Таблице 1 можно увидеть изменения параметров тока выработанного солнечной батареей в зависимости от расстояния от лампы до солнечной батареи. Таблица 1
На основании наших замеров можно однозначно заявить, что при наличии благоприятных условий солнечные батареи быстро и эффективно поглощают солнечную энергию и вырабатывают ток. Вывод: Мы опытным путем собрали систему преобразования солнечной энергии в электрическую, а так же узнали о влиянии силы света на показатели работы солнечной батареи. Опыт №2Энергия ветра Цель: Изучить и опытным путем продемонстрировать возможность преобразования механической энергии сил природы в электрическую. Для опыта нам понадобится:
Генераторами называют электрические машины, преобразующие механическую энергию в электрическую. Принцип действия генератора. В генераторе установлены магниты, между которыми возникает магнитное поле. Если в магнитном поле перемещать проводник так, чтобы он пересекал магнитный поток, то в проводнике возникнет электродвижущая сила. Направленное движение электронов в проводнике - ток. Привести генератор в действие можно различными методами: вращением турбины гидроэлектростанции под действием напора воды или вращением лопастей ветрогенератора установленного на пути мощных воздушных потоков, и даже крутя колеса велосипеда, если на нем установлен велосипедный генератор. Мы собрали действующий макет ветрогенератора, состоящий из генератора, светодиода, ветряка и крепежных элементов. Закрепляем генератор на стойке таким образом, чтобы лопасти могли свободно вращаться. Для имитации ветра достаточно подуть в сторону пропеллера. Под действием воздушного потока пропеллер начинает вращаться, приводя в движение вал генератора. Магнитное поле внутри генератора вызывает направленное движение электронов (ток) в проводниках вращающихся на валу. Нам остается только подключить светодиод к генератору, чтобы показать как используя силу ветра получить электроэнергию. Ветер дует - ветряк крутится - генератор вырабатывает ток - светодиод горит.
В процессе работы над проектом, и знакомством с различными источниками энергии мы столкнулись с таким понятием как «растительная (зеленая) батарейка» и тоже решили немного поэкспериментировать. Опыт №3 «Зеленая батарейка» Цель: Изучить и опытным путем продемонстрировать возможность преобразования химических процессов в электрическую энергию.
В опыте №3 мы воспроизведем работу обычной батарейки подручными средствами и сталкиваемся с понятием Химический источник тока, в котором энергия химических реакций напрямую превращается в электрическую энергию. Любой химический источник тока содержит в себе три обязательных компонента - два электрода, с которых снимается ток и агрессивную среду - электролит.
При последовательном соединении нескольких яблок мы видим, что показатели тока возрастают (Таблица 2), однако, этого все ещё не достаточно, чтобы включить светодиод. Таблица 2
Мы предположили, что содержание цинка и меди в ключах минимальное, поэтому чтобы продолжить опыт, решили заменить металлические ключи на детали конструктора, предположительно покрытые цинком и убрать соединительные провода тем самым сократить путь току.
Подключаем к электродам светодиод – он загорается, соответственно тока достаточно. Вывод: Из подручных предметов мы собрали действующий химический источник тока – «Зеленую батарейку», а также выяснили, что различные металлы, находясь в агрессивной среде, высвобождают электрическую энергию. Заключение Итак, в проведенных опытах мы узнали о энергии, окружающей нас повсюду, показали как окружающая среда нашей планеты позволяет нам воспользоваться ее неиссякаемыми ресурсами. Приручив энергию земли, воды, ветра и солнца, мы перестанем загрязнять окружающую среду и сэкономим ценные ископаемые ресурсы. И пусть пока доля возобновляемой «зеленой энергии» в мировой энергетики невелика, но за ней будущее. И каким оно будет, зависит в частности и от нас с вами.
19 Просмотров работы: 988 school-science.ru |
|
||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||
|
Установленная мощность мировой ветроэнергетики. Средний мировой КИУМ ветроэнергетики составил 26%.
