Почему важно сегодня осваивать альтернативную энергию, готовые решения и существующие проблемы. Солнце как альтернативный источник энергииСолнце — альтернативный источник энергии
В статье рассматривается альтернативный источник энергии — энергия солнца. Его значимость и возможности применения на практике. Ключевые слова: альтернативный источник энергии, солнечные батареи, дети солнечный трекер
Если во всем видеть только плюсы, батарейку правильно не подключишь.
В современном мире очень актуальна тема развития альтернативных источников энергии. Это связано, с одной стороны, с тем, что наука идет вперед семимильными шагами, с другой стороны, люди практически исчерпали углеводородные энергетические ресурсы, которые необходимы для бесперебойной работы техники, транспорта, освещения и обогрева. Потребность человечества в энергии ежегодно растет. Одним из перспективных источников энергии — является неиссякаемая энергия солнца. Солнце — самый главный источник тепла и света, роста растений на нашей планете. Благодаря Солнцу появились все традиционные источники энергии — нефть, уголь, торф. К сожалению, ископаемое топливо заканчивается, поэтому решение энергетической проблемы, состоит в поисках возобновляемых источников энергии, которые могли бы заменить энергоресурсы, используемые сейчас. Основными преобразователями солнечной энергии являются батареи, представляющие собой несколько объединённых фотоэлементов и преобразующие солнечную энергию в электрический ток. Солнечные батареи применяют в местах, удаленных от населенных пунктов, в космической сфере, в машиностроении и кораблестроении, то есть там, где нет возможности воспользоваться другими источниками энергии. Первая солнечная батарея принадлежит Антуану — Сезару Беккерелю (1839). Почти через сорок лет Чарльз Фриттс изобрел первый солнечный элемент, опираясь на опыт Уилоуби Смита, обнаружившего в 1873 году чувствительность селена к свету. В 1954 году специалисты компании Bell Laboratories (США) заявили о создании первых солнечных батарей на основе кремния для получения электрического тока. Созданные солнечные батареи — были всего лишь технологической игрушкой стоимостью 250 долларов, с КПД около 6 %. Потенциал солнечных батарей первоначально был оценен только в космической отрасли и, в 1958 году, в США был запушен первый спутник с солнечными батареями — Vanguard 1. Через несколько месяцев в СССР был запущен Спутник-3 также работающий на солнечных батареях. К началу 2017 года, благодаря применению солнечных трекеров, КПД солнечных батарей составляет более 26 %. Применение фотоэлементов стало повсеместным.
1954 год. Солнечная батарея компании Bell Laboratories
На уроках физики в школе и на дополнительных занятиях, я подробно изучил принципы работы солнечных трекеров, а также преимущества (возобновляемость, обильность, доступность, экологичность, экономичность) и недостатки солнечной энергии (непостоянство солнечного света, применение дорогостоящих и редких компонентов при создании солнечных батарей, их ограниченный срок службы). Свои теоретические знания я решил испытать, приняв участие в технической олимпиаде научного творчества «Роботландия-2017», организатором которой был Волжский политехнический институт (филиал) ВолгГТУ. Целью олимпиадной работы стала разработка и создание эффективного зарядного устройства с максимальным КПД, работающего от солнечной энергии и аккумулирующего её. Движение солнца по азимуту снижает КПД фиксированной солнечной батареи, поэтому возникла необходимость разработать устройство, которое могло бы поворачиваться вслед за траекторией солнца — солнечный трекер. Солнечный трекер — система, предназначенная для слежения за перемещением солнца, чтобы получить максимальный КПД от солнечных батарей. Механизм трекера основан на фоторезисторах: когда на один из резисторов попадает меньше света, устройство поворачивается. На этапе разработки мною были изучены интернет-ресурсы и начерчен эскиз механической части. Узел выгрузки-загрузки кассет от старого магнитофона и подъемный механизм игрушечной пожарной машины «послужили» основными компонентами поворотного механизма горизонтального и вертикального движения. Для создания механизма управления разработана электронная схема и размещена на двух платах управления, ответственных за анализ яркости солнечного света и углов поворота солнечной батареи. Корпус трекера сделан из старого медицинского прибора и вместил в себя: механизм и плату управления горизонтальным поворотом, аккумуляторы для накопления энергии, и USB-выход для зарядки сотового телефона. К корпусу прикреплена мачта, на которой расположены: солнечная панель с фоторезисторами, блок и плата вертикального наклона, контроллер заряда аккумулятора и выключатель. Собранный солнечный трекер имеет следующие технические характеристики: напряжение заряда -5,5В, сила тока -1 А, емкость аккумулятора — 200 мА.
В результате тестовых испытаний в летний период установлено, что созданное зарядное устройство обладает высоким КПД, действительно работает от солнечной энергии, преобразует и аккумулирует её. yun.moluch.ru Солнечная энергия как альтернативный источник энергииИмея свободную минутку, вы берете свой телефон или же садитесь за компьютер, чтобы посмотреть новое видео, к примеру, на канале «riddle», популярный видеоролик которого стал основой этой публикации. Это возможно благодаря тому, что несколькими часами ранее вы зарядили свой телефон или же подключили компьютер к сети. В любом случае ключевым моментом возможности просмотра этого видеоролика является наличие электричества.
Есть ли альтернатива у тепловых электростанций?Впервые термин электричество был введен еще в далеком 1600 году английским физиком Вильямом Гилбертом, когда до появления первой лампочки оставалось еще более 200 лет. Сегодня же электроэнергия — это неотъемлемая составляющая жизни человека, для обеспечения работы всех электроприборов на данный момент работают сотни тысяч электростанций. Но только 17 процентов из них можно считать экологически безопасными, и львиная доля всей электроэнергии вырабатывается на тепловых электростанциях, которые наносят самый большой урон окружающей среде в сравнении с другими.
Ежегодно ТЭС выбрасывают в атмосферу огромнейшее количество отходов. При сжигании ископаемого топлива образуются продукты сгорания содержащие оксид азота, серный и сернистый ангидрид, частички несгоревшего пылевидного топлива и летучую золу. Но самое главное, что все тепловые электростанции выбрасывают колоссальное количество углекислого газа, который в свою очередь стремительно приближает глобальное потепление на планете. Такая популярность столь вредных электростанций объясняется тем, что их возможно построить за относительно небольшие сроки а также из-за их стабильной работы. Плюс ко всему они требуют меньше затрат на собственное содержание. Так неужели нам в один не прекрасный момент придется выбирать жить со светом лампочки или с чистым воздухом? Чтобы подобного вопроса не возникало в ближайшем будущем, прямо сейчас идет разработка и частичная реализация проектов по созданию так называемых чистых источников энергии.
В первую очередь взгляд специалистов области энергетики пал на возможность использовать энергию ветра и солнечных лучей. Казалось бы, это отличная идея, ведь подобная энергия полностью возобновляема и безвредна. Но проблема состоит в том, что эти источники будут нестабильными. Ведь такие вещи, как облачность и штиль не отменял никто. Поэтому ставить ветряки солнечные батареи повсеместно крайне нерационально. Но у солнца есть одно существенное преимущество. На земле существуют места, где количество солнечных дней превышает 98 процентов, и это, как вы уже могли догадаться, пустыни. Что, если превратить их в огромные солнечные электростанции? Насколько существенно это сэкономит ресурсы земли? Солнечные электростанции в пустынях — рационально или бесполезно?На нашей планете насчитывается примерно 50 пустынь, из них 23 занимают площадь свыше 50 тысяч квадратных километров, то есть больше, чем занимает, скажем, Голландия или Бельгия. Эти огромные песчаные просторы практически непригодны для жизни большинства организмов в связи с экстремальными условиями, которые не предоставляют. Так, в пустыне Руб-Эль-Хали, которая занимает треть Аравийского полуострова, температура воздуха может подниматься до 55 градусов по шкале Цельсия, а количество ежегодных осадков едва доходит до трех сантиметров. Даже самые отчаянные попытки экстремалов преодолеть эту местность обвенчались неудачей. Но если вы думаете, что это ад, то спешим вас огорчить. Представляем вашему вниманию Долину смерти, которая по праву получила свое название, ведь она является самым сухим и жарким регионом Северной Америки. Температура здесь часто доходит до отметки 56 градусов, облака на небе замечают здесь крайне редко, не говоря уже об осадках, которых на этой раскаленной сковороде не бывает столетиями. Но и это еще не все.
По праву называться самой адской пустыней может пустыня Деште Лут — воистину горячее местечко, находящееся на территории Ирана. Из-за обилия солнечной активности в 2005 году она смогла набрать температуру в просто-таки невообразимые 70 градусов по Цельсию. Вот он — кусочек Марса на Земле.
На первый взгляд такая местность идеально подходит для установки солнечных панелей, чтобы начать сбор неограниченного количества энергии. Но все же есть одно но. Труднодоступность этих пустынь делает подобную процедуру сверх дорогостоящей. Также энергию, получаемую на такой закрытой территории, тяжелее передавать в другие города и страны. Именно поэтому для превращения пустыни в экологическую электростанцию выбрали менее горячую, но не менее солнечную и большую пустыню Сахару. Пустыня Сахара — самое подходящее место для солнечных панелейСахара занимает западную и северную часть Африки. В целом ее площадь составляет девять с половиной миллионов квадратных километров, что сопоставимо с размерами США. Эта территория бесконечных песчаных равнин и дюн, которые иногда вырастают высоту до 180 метров, а за год в пустыне может выпасть не более 20 миллиметров осадков. Но самое страшное, что с каждым годом этот песчаный монстр становится все больше, и эта местность смогла привлечь людей только в качестве плацдарма для решения вопроса об экологическом источнике энергии.
Проделав простой расчет, исследователи выяснили, что за шесть часов мировые пустыни получают больше солнечной энергии, чем весь человеческий род потребляет за год. А энергетические потребности мира можно удовлетворить, покрыв всего полтора процента сахар и солнечными батареями. В связи с этим открытием у ученых созрел план, который заключается в том, чтобы разместить солнечные панели в Сахаре, которые будут обеспечивать большую часть мощностей на ближнем востоке и в Северной Африке, а также обеспечат экспорт энергии, которая удовлетворит 15 процентов потребности в электроэнергии Европы. Между тем европейцы, импортируя энергию пустыни, могли бы сэкономить до 50 процентов на счетах на электроэнергию. Проблемы, препятствующие получению энергии Солнца в СахареПервой проблемой на пути этого проекта, стала невозможность передавать электроэнергию в страны Европы без потерь. Ведь для эффективности такого энергетического импорта из Сахары в Европу нужно передавать 30 гигаватт энергии на расстояние свыше 3 тысяч километров. И это при том, что самая большая электролиния на сегодня rio madeira, находящаяся в Бразилии, может передавать всего лишь 6 гигаватт на 2 тысячи 400 километров.
Казалось бы, уже здесь план заходит в тупик. Но в связи с развитием технологий по прогнозам специалистов данной отрасли, уже к 2030 году линия электропередач подобных мощностей имела бы место быть. А к тому времени как раз есть возможность подготовить солнечные панели и найти идеальное для их расположения место. Но как бы не так! Второй проблемой стал человеческий фактор, а именно жадность и жажда наживы, несмотря на возможные жертвы. Страны, которые многие годы обогащаются за счет продажи нефти и газа, не видят выгоды в создании солнечных электростанций. Ведь если план будет успешным, то их экономика, которая поддерживается продажами ископаемых источников энергии, потерпит колоссальный удар. Возможно, именно под влиянием нефтяных государств от проекта ушло множество инвесторов, вклады которых в случае реализации задуманного отбились бы всего за 1 год. Перспективы альтернативной солнечной энергетикиНесмотря на все трудности, проект продолжает существовать и даже развиваться. Так благодаря людям что поддерживают его, сейчас идет строительство солнечной электростанции в Марокко, которое по завершении должно обеспечить всю страну исключительно чистой энергией.
Возможно, уже в ближайшем будущем мы будем говорить о солнечном свете, как об источнике энергии также обыденно, как и про атомные или гидроэлектростанции. Ведь они в самом начале своего существования тоже не казались сверх перспективными. В любом случае солнечная энергия, которую можно было бы добывать в мировых пустынях, в частности, в сахаре, является одним из немногих возможных и эффективных способов задействовать возобновляемые источники энергии для обеспечения потребности людей в больших масштабах. И даже если будут изобретены способы очищения воздуха и воды от нечистот, которые предоставляют тепловые электростанции, ресурсы, на которых они работают имеют свойство заканчиваться. С каждым годом мы все больше слышим информации о том, как быстро исчерпываются нефть и газ и как скоро их количество приблизится к 0. Поэтому уже сейчас необходимо учиться эффективно использовать то, что дарит нам солнце. В противном случае мы окажемся ни с чем. izobreteniya.net Солнечная батарея - альтернативный источник энергииВесьма актуальным в наши дни является вопрос о развитии альтернативных методов получения энергии. Основная проблема заключается в истощении традиционных источников, запасов которых может хватить не более чем на полстолетия. В связи с этим в настоящее время стоимость энергетических ресурсов уже достаточно высока. Это оказывает значительное влияние на экономику многих стран мира.
Для устранения этой проблемы жители нашей планеты постоянно ищут новые способы получения энергии. Для решения данного вопроса разрабатываются различные методики. Самой приоритетным из них является получение энергии Солнца. Дарами небесного светила человек пользуется давно. Солнечные лучи дают жизнь, свет и тепло. Энергия нашей звезды управляет ветром и реками. Даже простой костер является даром небесного светила, аккумулированным в древесине. Если теоретически высчитать количество условного топлива, которое доставляют на Землю солнечные лучи за календарный год, то это значение будет равно практически ста триллионам тонн. Объем этой энергии превышает потребности человечества в десять раз.
В результате многолетней работы ученых удалось создать инновационное устройство. Им является солнечная батарея. Специальное устройство, коэффициент полезного действия которого достигал шести процентов, увидело свет в тысяча девятьсот пятьдесят четвертом году. Создано оно было американскими учеными. Уже спустя четыре года солнечная батарея явилась основным источником, который позволял получить электроэнергию на летательных аппаратах в космическом пространстве. И в дальнейшем ученые искали пути совершенствования этих приборов. Солнечная батарея, созданная в семидесятых годах прошлого столетия, обладала коэффициентом полезного действия, равным десяти процентам. Этого было достаточно для использования устройства в космических аппаратах. Для работы в земных условиях прибор был неэффективен. В настоящее время солнечная батарея способна преобразовывать энергию с КПД, равным тридцати процентам.
Альтернативный способ получения топлива имеет неоспоримые преимущества. Солнечные батареи просты и надежны в эксплуатации и не требуют дополнительных ресурсов. Помимо этого, устройства не подвержены механическому износу и не нуждаются в обслуживании. Солнечные батареи долговечны. Устройства способны преобразовывать энергию лучей, служат как минимум в течение двадцати пяти лет. Кроме того, эти батареи не производят выбросов в окружающую среду вредных веществ, что свидетельствует об их соответствии наиболее строгим экологическим нормативам. Не стоит забывать и о возможности экономии значительной финансовой суммы при использовании данных устройств. Она высвобождается при снижении затрат на традиционное топливо. Современные научные разработки позволили начать выпуск «вечного источника питания». Им является портативная солнечная батарея. Это устройство можно приобрести в торговой сети. Приобретается оно для зарядки навигаторов, сотовых телефонов, цифровых фотоаппаратов и т.д. Использовать его можно и для аккумуляторов ноутбуков и нетбуков. Зарядник на солнечных батареях при небольших размерах дает меньшее количество тока. Если устройство обладает маленькими размерами, то его можно использовать только для подпитки сотового телефона. Ноутбук оно зарядить не сможет. Более мощные солнечные батареи обеспечивают работу аккумулятора портативного компьютера в течение нескольких часов. fb.ru Солнце как альтернативный источник энергииВ результате работы тепловых электростанций (ТЭС) в связи с недостаточной очисткой топочных газов и сжиганием низкосортного топлива, в атмосферу поступают различные газообразные загрязнители. Основные из них: угарный газ (СО), углекислый газ (СО2), оксиды азота (NO, NO2), углеводороды (Cm Hn). а также высокотоксичное вещество бензапирен. ТЭС, работающие на угле, являются также источником выбросов диоксида серы (SO2). При сжигании угля образуются также зола и шлаки, для складирования которых требуются огромные территории земель. Зола и шлак в некоторых случаях содержат в своем составе, кроме нетоксичных составляющих, тяжелые металлы, радиоактивные элементы, которые разносятся ветром и накапливаются на прилегающей территории. Поступление загрязнителей в атмосферу вызывает массу экологических проблем (парниковый эффект, смоги, кислотные дожди, нарушение озонового слоя и др.). При существующем уровне научно-технического прогресса энергопотребление может быть покрыто лишь за счет использования органического топлива (уголь, нефть, газ), гидроэнергии и атомной энергии на основе тепловых нейтронов. Однако, по результатам многочисленных исследований органическое топливо к 2020 г. может удовлетворить запросы мировой энергетики только частично. На этом фоне современная нетрадиционная энергетика — это тот резерв, который дает основания надеяться, что приведенные выше проблемы традиционной энергетики могут быть решены в обозримом будущем и развитие энергетики будет продолжено с максимальной пользой для человечества. Основным видом «бесплатной» неиссякаемой энергии считается Солнце. Солнце нагревает атмосферу и поверхность Земли. Благодаря солнечной энергии дуют ветры, осуществляется круговорот воды в природе, нагреваются моря и океаны, развиваются растения, животные имеют корм. Именно благодаря солнечному излучению на Земле существуют ископаемые виды топлива. Солнечная энергия может быть преобразована в теплоту или холод, движущую силу и электричество. Солнце ежесекундно излучает энергию в тысячи миллиардов раз большую, чем при ядерном взрыве 1 кг урана (U235). Внешние слои атмосферы Земли перехватывают приблизительно одну миллионную часть энергии, излучаемой Солнцем, или приблизительно 1500 квадрильонов (1,5 x 1018) кВт•ч ежегодно. Однако из-за отражения, рассеивания и поглощения ее атмосферными газами и аэрозолями только 47% всей энергии, или приблизительно 700 квадрильонов (7 x 1017) кВт•ч, достигает поверхности Земли. Солнце обеспечивает нас в 10 000 раз большим количеством бесплатной энергии, чем фактически используется во всем мире. Только на мировом коммерческом рынке покупается и продается чуть меньше 85 триллионов (8,5 x 1013) кВт•ч энергии в год. Поскольку невозможно проследить за всем процессом в целом, нельзя с уверенностью сказать, сколько некоммерческой энергии потребляют люди. Некоторые эксперты считают, что такая некоммерческая энергия составляет одну пятую часть всей используемой энергии. Но даже если это так, то общая энергия, потребляемая человечеством в течение года, составляет только приблизительно одну семитысячную часть солнечной энергии, попадающей на поверхность Земли в тот же период. В большинстве стран мира количество солнечной энергии, попадающей на крыши и стены зданий, намного превышает годовое потребление энергии жителями этих домов. Использование солнечного света и тепла — чистый, простой, и естественный способ получения всех форм необходимой энергии. Электроэнергия от светового потока может производиться двумя путями: путем прямого преобразования в фотоэлектрических установках, либо за счет нагрева теплоносителя, который производит работу в том или ином термодинамическом цикле. Прямое фотоэлектрическое преобразование солнечного излучения в электрическую энергию используется на фотоэлектрических или солнечных станциях, работающих параллельно с сетью, а также в составе гибридных установок для автономных систем («экодомов» и пр.). Возможно также комбинированное производство электрической и тепловой энергии. В перспективе предполагается, что солнечной энергии будет придаваться большое значение вследствие ее щадящего воздействия на окружающую среду по сравнению с большинством других источников энергии. Это со временем приведет к относительной экономичности, однако пока удельные капитальные вложения в фотоэлектрические установки превышают традиционные в пять и более раз. Ниже рассмотрены несколько способов преобразования энергии солнца Самый простой способ использования энергии Солнца — солнечные коллекторы, в состав которых входит поглотитель (зачерненный металлический, чаще всего алюминиевый лист с трубками, по которым протекает теплоноситель). В зависимости от условий инсоляции в коллекторах теплоноситель нагревается на 40-50° больше, чем температура окружающей среды. Такие системы применяются в индивидуальном жилье, практически полностью покрывая потребность населения в горячей воде; в районных отопительных установках, а также для получения технологической тепловой энергии в промышленности. В наши дни солнечные водонагревательные системы используются в частных домах, многоквартирных зданиях, школах, автомойках, больницах, ресторанах, в сельском хозяйстве и промышленности. У всех перечисленных заведений есть нечто общее: в них используется горячая вода. Солнечный коллектор позволяет своему владельцу сэкономить деньги, не оказывая при этом вредного влияния на окружающую среду. Использование одного солнечного коллектора позволяет сократить выбросы в атмосферу углекислого газа на одну-две тонны в год. Переход на солнечную энергию предотвращает выбросы и других загрязнителей, таких как двуокись серы, угарный газ и закись азота. Общий пригодный для немедленной эксплуатации потенциал использования солнечных коллекторов составляет, согласно некоторым подсчетам, 360 млн м2 , что в денежном выражении соответствует 50 млрд долларов США при ежегодном темпе роста 23%. Фотоэлектрические элементы представляют собой устройства для прямого преобразования световой или солнечной энергии в электроэнергию. Фотоэлементы изготавливаются из полупроводниковых материалов, например, кремния, которые под воздействием солнечного света вырабатывают электрический ток. Соединяя фотоэлементы в модули, а те, в свою очередь, друг с другом, можно строить крупные фотоэлектрические станции. КПД фотоэлектрических установок в настоящее время составляет около 10%, однако отдельные фотоэлементы могут достигать эффективности 20% и более. Солнечные фотоэлементы являются вполне реальной технически и экономически выгодной альтернативой ископаемому топливу в ряде применений. Солнечный элемент может напрямую превращать солнечное излучение в электричество без применения каких-либо движущихся механизмов. Благодаря этому, срок службы солнечных генераторов довольно продолжителен. Фотоэлектрические установки качают воду, обеспечивают ночное освещение, заряжают аккумуляторы, подают электричество в общую энергосистему и т.д. Они работают в любую погоду. При переменной облачности достигают 80% своей потенциальной производительности; в туманную погоду — около 50%, и даже при сплошной облачности вырабатывают до 30% энергии. В ближайшие десятилетия, благодаря фотоэлектрическим системам, исчезнет традиционная необходимость сооружения крупных дорогостоящих электростанций и распределительных систем. По мере того, как стоимость фотоэлементов будет снижаться, а технология — совершенствоваться, откроется несколько потенциально огромных рынков фотоэлементов. К примеру, фотоэлементы, встроенные в стройматериалы, будут осуществлять вентиляцию и освещение домов. Потребительские товары — от ручного инструмента до автомобилей — выиграют в качестве от использования компонентов, содержащих фотоэлектрические компоненты. Коммунальные предприятия также смогут находить все новые способы применения фотоэлементов для удовлетворения потребностей населения. В дополнение к прямому использованию солнечного тепла, в регионах с высоким уровнем солнечной радиации ее можно использовать для получения пара, который вращает турбину и вырабатывает электроэнергию на солнечных тепловых электростанциях (рисунок 1). Производство солнечной тепловой электроэнергии в крупных масштабах достаточно конкурентоспособно. Промышленное применение этой технологии берет свое начало в 1980-х; с тех пор эта отрасль быстро развивалась. В настоящее время энергокомпаниями США уже установлено более 400 мегаватт солнечных тепловых электростанций, которые обеспечивают электричеством 350 000 человек и замещают эквивалент 2,3 млн баррелей нефти в год. Девять электростанций, расположенных в пустыне Мохаве (в американском штате Калифорния) имеют 354 МВт установленной мощности и накопили 100 лет опыта промышленной эксплуатации. Такие электростанции концентрируют солнечную энергию при помощи линз и рефлекторов. Так как это тепло можно хранить, такие станции могут вырабатывать электричество по мере надобности, днем и ночью, в любую погоду. Обычно такая система состоит из концентратора, приемника, теплоносителя, аккумулирующей системы и системы передачи энергии. .Благодаря аккумулированию тепла и гибридизации, тепловые солнечные электростанции могут стать устойчивым и гибким источником электроэнергии. Он надежен и способен производить электроэнергию тогда, когда она нужна. В результате, управляемая электроэнергия имеет для коммунального предприятия высокую ценность, так как она компенсирует необходимость строить и эксплуатировать новые электростанции. Это означает, что, хотя солнечная тепловая электростанция может стоить дороже традиционной, ценность ее может быть выше. Если бы всего лишь 1% земных пустынь использовался под производство экологически чистой солнечной тепловой электроэнергии, ее было бы получено больше, чем вырабатывается сегодня за счет сжигания ископаемого топлива во всем мире. Плюс ко всему, тепловые солнечные электростанции создают в два с половиной раза больше квалифицированных, высокооплачиваемых рабочих мест, чем традиционные электростанции, на которых сжигается органическое топливо. Подводя итог, можно сделать вывод, что через 15 — 25 лет нефть и газ уже не будут массово использовать как топливо, и мир вынужден будет переходить полностью на альтернативные источники энергии, одним из которых и является солнце. Сгенерированная на основе солнечного излучения энергия гипотетически сможет к 2050 году обеспечить 20 — 25 % потребностей человечества в электричестве и сократит выбросы углекислоты. Как полагают эксперты Международного энергетического агентства (IEA), солнечная энергетика уже через 40 лет при соответствующем уровне распространения передовых технологий будет вырабатывать около 9 тысяч тераватт- часов — или 20 — 25 % всего необходимого электричества, и это обеспечит сокращение выбросов углекислого газа на 6 млрд тонн ежегодно. .Вконтакте Мой мир kazorta.org Альтернативные источники энегрии для дома своими руками
Виды энергииЧеловечество использует для выработки энергии не возобновляемые источники энергии – уголь, газ, нефть. Запасов которых может не хватить уже для живущего поколения, поэтому энергоносители постоянно дорожают. Современная семья тратит до 40% бюджета на свет, отопление, топливо для авто. По прогнозам экономистов в ближайшие 15 лет затратная часть на энергоносители станет основной – до 70%. Практически любые природные факторы можно превратить в энергию: солнце, ветер, движения воды, тепло недр, разложение биомассы. В России для частного дома наиболее актуальны энергия солнца, ветра и тепло недр. Энергия воды – приливная, напорная, геотермальные источники сложны в реализации технически, возможны проблемы с использованием недр за границами участка. Вопрос использования природных ресурсов не проработан на законодательном уровне. Согласно действующего законодательства все природные ресурсы принадлежат государству. Поэтому даже использование энергии солнца может теоретически облагаться налогом. ВетерЭнергию ветра люди используют давно, эффективно научились использовать 40 лет назад со строительством ветряных электростанций. Ветрогенератор представляет собой систему лопастей, соединенных с генератором через редуктор или напрямую. Приемлемых показателей ветрогенераторы достигают при высоте мачты более 15 метров, что в условиях частного дома обустроить проблематично. Низкие мачты «работают» 15% дней в году, высокие – до 30%. Современные разработки формы лопастей приспособили ветрогенераторы под все условия эксплуатации и движения воздуха: тихоходные, быстроходные, роторные. Тихоходные предназначены для скоростей ветра 2-6 м/с, представляют собой ветровое колесо с большим количеством лопастей 15 – 30 шт. Они низкошумны, хорошо запускаются в малый ветер, но обладают малым КПД и большой парусностью. Быстроходные рассчитаны под ветер 5 -15м/с, имеют 3 – 4 лопасти. Отличаются высоким КПД и шумом, самые распространенные в мире. Роторные представляют собой бочку с вертикальными лопастями. Не требуют ориентирования по ветру, самый низкий уровень шумов, но все перечеркивает самый низкий КПД. Использование ветрогенераторов в частном домостроении имеет смысл как один из источников энергии. СолнцеСолнечная энергия является самым перспективным источником неиссякаемой энергии. За год на поверхность земли попадает солнечного излучения в 30 000 раз больше, чем годовое потребление электроэнергии всем населением планеты. Ведутся постоянные работы по улучшению КПД фотоэлектрических преобразователей и гелиоустановок. Это позволяет использовать их для промышленной выработки электрической энергии. Возможно самостоятельное изготовление фотоэлектрических панелей и гелиоустановок нагрева воды. Однако параметры таких установок составляют в лучшем случае 40% от промышленных моделей. Особенно требовательны к качеству изготовления гелиоустановки нагрева воды. Промышленные с вакуумными трубками позволяют греть воду для отопления и бытовых нужд даже в морозы, было бы солнце. Гелиоустановки можно разделить на прямой и косвенный нагрев. Прямой – это теплицы, парники, баки нагрева воды на солнце. Застекленная лоджия или веранда тоже является источником тепла, только используется оно нерационально. Косвенный нагрев позволяет разместить установку выработки тепла на солнце в удобном месте – крыша, любое открытое место. Чаще всего в качестве теплоносителя используются незамерзающие жидкости, передача тепла происходит в теплообменниках – накопителях, откуда ведется водоразбор на бытовые нужды и отопление. Современные гелиоустановки производятся двух типов — трубчатые и плоские. Плоские представляют собой ящик со спиралевидным зачерненным нагревательным элементом, чаще медной трубкой. Спираль термоизолированна с трех сторон, со стороны солнца накрыта стеклом. Такая установка дешева, доступна для самостоятельного изготовления, но имеет низкий КПД. В качестве теплоносителя используется вода либо незамерзающий теплоноситель. Трубчатые представляют собой блок параллельных трубок от 1,3 до 4м высотой. Количество набирается любое благодаря легкости сопряжения трубок со сборным коллектором методом сухого соединения, при котором набор трубок и их замена происходит во время эксплуатации. Трубка представляет собой стеклянную вакуумную колбу с внутренней черной трубкой светопоглощения, наполненная специальным теплоносителем с низкой температурой кипения, повышающий КПД установки. Трубчатые гелиоустановки на 30% экономичнее плоских, но дороже при покупке. Для эффективной работы комплектуются насосом, системой термоизолированных трубопроводов, теплообменником. Монтируется такая панель стационарно ввиду большого веса – до 300кг с наклоном к горизонту, для широты Москвы – 30 градусов. Для средней полосы России наибольшее практическое применение в индивидуальном строительстве находят трубчатые гелиоустановки нагрева воды, эффективно работающие при любой температуре воздуха. Способны обеспечить не только потребность в горячей воде, но и участвовать в отоплении. Тепло землиВсе слышали о тепловых насосах, позволяющих брать дармовое тепло земли и отапливаться бесплатно. Принцип их действия основан на сборе любого низкотемпературного потенциала и превращения его в тепло. Подходит все, от чего можно взять положительную температуру: грунт, вода – скважина или водоем, воздух. Физические процессы те же, что в компрессоре холодильника, только наоборот, вырабатывается не холод, а тепло. В замкнутом контуре циркулирует жидкость с низкой температурой кипения, отбирая тепло у окружающей среды закипает, конденсируясь – отдает тепло дому. Но нужно критически подходить к оценке возможности новомодных систем отопления. Температура на выходе теплового насоса — 40-60С, чаще 40С, что хорошо подходит для теплых полов, но не для радиаторного отопления. Стоимость надежных европейских тепловых насосов начинается с 8000$, что для среднестатистического россиянина неразумно — не окупится никогда. К тому же необходимо переделать или дополнить существующую систему отопления под теплый пол, состыковать ее с системой теплового насоса. Даже при наличии готовой скважины – самого эффективного теплообменника, система теплового насоса обойдется минимум в 12 000$. Экономическая целесообразность возможна при изготовлении теплового насоса своими руками, который можно сделать из компрессора холодильника от 1,5 кВт. Технология переделки достаточно хорошо представлена в интернете. Хорошо все, что хорошоДля возможности экономит на энергоресурсах нужно применять все средства, описанные выше. Сами по себе фотоэлементы и ветрогенератор стоят не дорого, тем более их можно изготовить самостоятельно. Эффективное их применение возможно только с аккумуляторными батареями (АБ) и преобразователями напряжения. А это уже нужно прибавить 50% стоимости агрегатов. Именно параллельная работа на АБ фото и ветро генераторов позволяет добиться заметных результатов. Работа всех нагревательных элементов целесообразна на аккумулятор тепла, позволяя «запасать» тепло впрок на обогрев и горячую воду. Но самое главное, с чего начать экономию — это утепление дома. Без утепления добиться сколь нибудь заметных результатов невозможно. Альтернативные источники энергииАльтернативные источники энергии становятся все популярнееwww.proterem.ru Альтернативная энергия готовые решения на завтра
Содержание: Сегодня люди не могут и не хотят зависеть от единственного источника электроэнергии. Это неудобно и неприятно, поэтому они ищут источники альтернативной энергии, которые смогут бесперебойно поставлять ее в дома, защищая их от холода, делая проживание комфортным и безопасным. Запускаться они могут вручную или автоматически, когда происходит обесточивание основного фидера. Об альтернативных энергии, которые к тому же смогут очистить планету от продуктов работы двигателей, сделав жизнь экологически безопасной, думают и в мировом масштабе. В Швеции, например, до 60% частных домов уже сегодня используют альтернативные источники энергии, которые являются резервным безотказным дополнением основному. Думается, что, как и во всем цивилизованном мире, в нашей стране они также получат долгожданную популярность. В первую очередь к таким источникам относится энергия Солнца, воды, ветра, тепла и биомассы. Солнечные батареи и ветрогенераторы уже перестали быть экзотикой, о внедрении которых можно говорить лишь как о далекой перспективе. Их используют во многих странах мира, в том числе и у нас, хотя в незначительном пока количестве. Ветер, как альтернативный источник энергии
Энергию ветра использовали еще наши предки, которым принадлежит такое изобретение, как ветряная мельница, при помощи которой зерно без затрат превращали в муку, сбивали масло, изготавливали бумагу. В Голландии даже с их помощью производили осушение болотистых почв. Несмотря на то, что в далекие годы в энергетической гонке победу одержали нефтепродукты, сегодня вновь возвращаются к реализации этого замысла, поскольку, сегодня многие понимают, что пришло время, когда пора задуматься об экологической безопасности. Если генератор подсоединить к ветряку, то, поскольку дует ветер практически всегда, можно получить бесшумный источник альтернативной энергии, работающий на использовании энергии ветра. Уже разработаны модели ветрогенерторов, у которых различная ориентация осей вращения по отношению к ветру:
Обычно, большой системой, на которой крепится ветроколесо, управляет электроника. Малые ветрогенераторы, как правило, для ориентации по направлению ветра снабжаются хвостовым оперением. Для того, чтобы ограничить вращение ветроколеса используются различные методы: установка лопастей в положение флюгерное, применение клапанов на лопастях и пр. Помимо этого, у таких генераторов, использующих силу ветра, могут быть лопасти различной формы: S-образной, в виде чаши, пластины и др.
Видео: Ветрогенераторы - альтернативная энергия Современные ветрогенераторы, какими бы мощными не были, пока не могут обеспечить альтернативной энергией потребности крупных городов. Зато в небольших хозяйствах они уже сегодня являются отличными помощниками. В США, например, они используются для освещения городов, находящихся в труднодоступной местности, и небольших ферм. В Германии много лет такую установку используют для опреснения морской воды. У нас они применяются в основном для механизации подъема воды в южных животноводческих хозяйствах. Это позволяет сэкономить: в десять раз в сравнении с подвозом воды на машинах и в четыре раза, по сравнению с дизельными установками. Ученые понимают, что альтернативная энергия ветра – это миллиарды мегаватт в час. Если даже использовать ее небольшую часть, все равно миллионы жителей планеты могут быть обеспечены электричеством. Вот почему вновь завертелись повсеместно ветряки, а рынок ветряной энергетики стал одним из самых развивающихся. По статистике, за 2001 год количество получаемой в мире энергии ветряков составило двадцать четыре тысячи мегаватт. Имеются, пусть пока незначительные, подвижки и в нашей стране – это ветроэлектрические установки малой мощности. Производят их за рубежом, но они удобны в транспортировке, недороги, просты в монтаже и эксплуатации. И чисты экологически. Способны же они не просто обеспечить электроэнергией (для освещения, например), но и стать для бытовых приборов, насосов, электрического инструмента источником, обеспечивающим их бесперебойную работу. Установка УВЭ500М, например, при средней скорости ветра 4 метра в секунду, может в месяц выдавать до 30 кВтч энергии. Добавив несколько агрегатов, можно увеличить выработку. Поскольку, установка укомплектована аккумулятором, способным накапливать электричество, то даже тогда, когда нет ветра, подача света в дом не прекратится. Чем не альтернативная энергия? Готовые решения, которыми можно пользоваться уже сегодня, не ограничиваются ветрогенераторами, но они, к сожалению, пока не находят массового спроса, поэтому остаются дорогими. Солнце – бесплатный и вечный источник альтернативной энергии
Другим основным источником альтернативной энергии служит Солнце. Все более целесообразным становится эксплуатация солнечных батарей, сфера применения которых очень широка. Это сельское хозяйство и промышленность, частный сектор и космос, т.е. везде, где отсутствует централизованное энергоснабжение. Помимо того, что солнечные батареи – это чистый экологический источник энергии, они характеризуются длительным сроком службы, работают бесшумно и дают возможность наращивать мощность. Им не нужно системное обслуживание. Единственное, что может снижать их эффективность - загрязненные панели. Они эффективно служат туристам, рыбакам, путешественникам, т.е. тем, кто длительно находится в условиях отсутствия коммуникаций. Солнечные батареи способны заряжать различные мобильные устройства: планшеты, мобильные телефоны, ноутбуки, фотоаппараты и видеокамеры. Главное правильно подобрать мощность этих компактных современных устройств. В сфере бизнеса применяются они не только как аварийный источник питания (или дополнительный), но и как источник заработка. Для развития солнечной энергетики введен «зеленый тариф», который позволяет сгенерированную солнечными, тепловыми, водяными и ветряными электростанциями энергию, по высокой цене продавать государству.
Видео: Солнечные батареи для дома - альтернативная энергия Солнечные батареи альтернативной энергии, параллельно массе преимуществ, имеют один, но весомый недостаток – цену. Они очень дорогое удовольствие. Несколько лучше с ними обстоит дело на Западе, где несколько компаний наладили их производство и занимаются продвижением на рынке своего продукта. Так производители Дании – компания «ТермоСол» рекламировали недавно свои вакуумные солнечные батареи, специально разработанных для регионов с прохладным климатом. Кроме того, не первый год компания занимается производством систем тепло- и водоснабжения, работающих на солнечной энергии. Батареи альтернативной энергии, работающие на солнечном свете, и в пасмурную погоду, и во время низкого солнцестояния будут надежным источником энергии. Не помешает сбору энергии низкая температура и ветер. Тепло земли можно использовать во благо человеку
Еще один альтернативный источник тепло земли, реализованный в тепловых насосах, которые давно функционируют в домах дальнего зарубежья, а у нас появились совсем недавно. Основаны они на том, что для отопления используется тепло, забираемое из окружающей среды – воздуха, воды, почвы. В том числе и в холодное время года. Кажется, откуда зимой тепло? Оказывается, его можно получать из грунта, температура которого на глубине постоянна. А благодаря испарителю, имеющемуся в установке, тепло небольшого теплового потенциала (грунта) передается фену. Компрессором полученный пар сжимается, что приводит к повышению температуры пара до нужного уровня, которое и передается в системы отопления и водоснабжения. Насос, как видим, выполняет работу по трансформации тепловой энергии с низкого уровня до того, который необходим потребителю. Работает эта неприхотливая конструкция в диапазоне температуры 25 - +50 градусов. Монтируется она легко и является экологичной.
Видео: Тепло из-под земли - альтернативная энергия ВыводОтечественные производители предлагают в альтернативной энергии также использовать гибриды – ветрогенераторы, снабженные солнечными батареями, чтобы солнечные батареи занимались производством энергии в солнечный день, а ветряки тогда, когда на улице пасмурно. Подводя итоги, видим, что традиционный источник энергии (электричество) – далеко не единственный. И выбор за человеком, который может воспользоваться любым существующим или дождаться, пока откроют что-то новое. Интересные материалы: Будущее и настоящее: солнечные электростанции или топливная энергия Топливный элемент своими руками домаmotocarrello.ru Исследовательский проект «Энергия Солнца как альтернативный источник тепловой и электрической энергии»Энергия Солнца на Земле. Развитие энергетики ………………………....11
Заключение………………………………………………………………….........19 Список литературы………………………………………………………………20 Приложение……………………………………………………………………..21 Резюме Цель проекта: изучить использование солнечной энергии как альтернативный источник тепловой и электрической энергии. Задачи: изучить литературу на заданную тему; построить солнечную печку; применить на практике энергию солнца. Актуальность темы проекта заключается в том, что остро стоит экологический вопрос – активная добыча ресурсов и их дальнейшее использование плохо сказывается на состоянии планеты, изменяя не только природу почв, но даже климатические условия. Объект исследования: альтернативные источники тепловой и электрической энергии Предмет исследования: энергия солнца Гипотеза: Энергия солнца может быть альтернативой традиционным видам энергии. Сейчас очень остро стоит экологический вопрос – активная добыча ресурсов и их дальнейшее использование плохо сказывается на состоянии планеты, изменяя не только природу почв, но даже климатические условия. Люди всегда уделяли особенное внимание таким источникам энергии, к примеру, как вода или ветер. Наконец, спустя многих лет исследований и разработок человечество «доросло» до использования энергии Солнца на Земле. Энергия солнца – это всего лишь поток фотонов. И вместе с тем это – один из факторов, обеспечивающих существование жизни на Земле. Поэтому солнечный свет активно используется человеком в качестве альтернативного источника энергии. С давних времён своё жильё человек организовывал с учётом ориентации на Солнце. То, что мы сейчас называем энергосберегающими строительными приёмами, это попытка грамотного использования и сохранения тепла, дающего нашим светилом, в зданиях. Именно солнечной энергии человек обязан всеми своими техническими достижениями. Благодаря Солнцу возникает круговорот воды в природе, образуются потоки воды, вращающей водяные колеса. По-разному нагревая землю в различных точках нашей планеты, Солнце вызывает движение воздуха, тот самый ветер, который наполняет паруса судов и вращает лопасти ветряных установок. Всё ископаемое топливо, ведёт свое происхождение опять же от солнечных лучей. Это их энергию с помощью фотосинтеза растения превратили в зелёную массу, которая в результате длительных процессов превратилась в нефть, газ, уголь. infourok.ru |
|
||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||
|
Тарифы на энергоносители постоянно повышаются, заставляя обращаться к природным источникам энергии. Альтернативные источники энергии практически неиссякаемы, используются человечеством на 0,001%.
