Альтернативные источники энергии для дома своими руками. Виды и проблемы альтернативных источников энергии

Альтернативні джерела енергії

Неожиданно: мужья хотят, чтобы их жены делали чаще эти 17 вещей Если вы хотите, чтобы ваши отношения стали счастливее, вам стоит почаще делать вещи из этого простого списка.

Альтернативні джерела енергії

10 очаровательных звездных детей, которые сегодня выглядят совсем иначе Время летит, и однажды маленькие знаменитости становятся взрослыми личностями, которых уже не узнать. Миловидные мальчишки и девчонки превращаются в с.

Альтернативні джерела енергії

Что форма носа может сказать о вашей личности? Многие эксперты считают, что, посмотрев на нос, можно многое сказать о личности человека. Поэтому при первой встрече обратите внимание на нос незнаком.

Альтернативні джерела енергії

Топ-10 разорившихся звезд Оказывается, иногда даже самая громкая слава заканчивается провалом, как в случае с этими знаменитостями.

Альтернативні джерела енергії

Наши предки спали не так, как мы. Что мы делаем неправильно? В это трудно поверить, но ученые и многие историки склоняются к мнению, что современный человек спит совсем не так, как его древние предки. Изначально.

Альтернативні джерела енергії

Как выглядеть моложе: лучшие стрижки для тех, кому за 30, 40, 50, 60 Девушки в 20 лет не волнуются о форме и длине прически. Кажется, молодость создана для экспериментов над внешностью и дерзких локонов. Однако уже посл.

Альтернативні джерела енергії: види і використання

У зв’язку з розвитком виробничих технологій і значним погіршенням екологічної ситуації в багатьох регіонах земної кулі, людство зіткнулося з проблемою пошуку нових джерел енергії. З одного боку, кількість видобутої енергії повинно бути достатнім для розвитку виробництва, науки і комунально-побутової сфери, з іншого боку, видобуток енергії не повинна негативно позначатися на навколишньому середовищі.

Дана постановка питання призвела до пошуку так званих альтернативних джерел енергії – джерел, відповідних вищевказаним вимогам. Зусиллями світової науки було виявлено безліч таких джерел, на даний момент більшість з них вже використовується більш-менш широко. Пропонуємо вашій увазі їх короткий огляд:

Сонячна енергія
Сонячні електростанції активно використовуються більш ніж в 80 країнах, вони перетворять сонячну енергію в електричну. Існують різні способи такого перетворення і, відповідно, різні типи сонячних електростанцій. Найбільш поширені станції, що використовують фотоелектричні перетворювачі (фотоелементи), об’єднані в сонячні батареї. Більшість найбільших фотоелектричних установок світу знаходяться в США.

Вітроенергетичні установки (вітряні електростанції) широко використовуються в США, Китаї, Індії, а також в деяких західноєвропейських країнах (наприклад в Данії, де 25% всієї електроенергії добувають саме таким способом). Вітроенергетика є досить перспективним джерелом альтернативної енергії, в даний час багато країн значно розширюють використання електростанцій даного типу.

Головними перевагами даного джерела енергії перед іншими видами палива є його екологічність і возобновляемость. До альтернативних джерел енергії відносяться не всі види біопалива: традиційні дрова теж є біопаливом, але не є альтернативним джерелом енергії. Альтернативне біопаливо буває твердим (торф, відходи деревообробки і сільського господарства), рідким (біодизель та біомазут, а також метанол, етанол, бутанол) і газоподібне (водень, метан, біогаз).

Енергія припливів і хвиль

На відміну від традиційної гідроенергетики, що використовує енергію водного потоку, альтернативна гідроенергетика поки не отримала широкого розповсюдження. До головних мінусів приливних електростанцій відносяться висока вартість їх будівництва та добові зміни потужності, їх за яких електростанції цього типу доцільно використовувати тільки в складі енергосистем, що використовують також і інші джерела енергії. Основні плюси – висока екологічність і низька собівартість отримання енергії.

Теплова енергія Землі

Для розробки цього джерела енергії використовуються геотермальні електростанції, що використовують енергію високотемпературних грунтових вод, а також вулканів. На даний момент більш поширеною є гидротермальная енергетика, яка використовує енергію гарячих підземних джерел. Петротермальная енергетика, заснована на використанні «сухого» тепла земних надр, на даний момент розвинена слабо; основною проблемою вважається низька рентабельність даного способу отримання енергії.

Атмосферна електрика
Грозова енергетика, яка грунтується на захопленні і накопиченні енергії блискавок, поки перебуває в стадії становлення. Головними проблемами грозовий енергетики є рухливість грозових фронтів, а також швидкість атмосферних електричних розрядів (блискавок), яка утрудняє накопичення їх енергії.

Альтернативні джерела енергії

Вчені попереджають про можливе вичерпання відомих і доступних для використання запасів нафти і газу, про виснаження інших найважливіших ресурсів. залізної і мідної руди, нікелю, марганцю, алюмінію, хрому і т.д. За 40 років після другої світової війни було використано стільки мінерального сировини, скільки за всю попередню історію людства. Звичайно, про повне (або абсолютному) вичерпання ресурсів говорити ще рано (в міру розширення пошукових робіт достовірні запаси окремих ресурсів навіть зросли), але це слабка втіха.
Сьогодні енергетика світу базується на невідновлюваних джерелах енергії. В якості головних енергоносіїв виступають нафту, газ і вугілля. Найближчі перспективи розвитку енергетики пов’язані з пошуками кращого співвідношення енергоносіїв і, перш за все з тим, щоб спробувати зменшити частку рідкого палива. Але можна сказати, що людство вже сьогодні вступило в перехідний період — від енергетики, що базується на органічних природних ресурсах. які обмежені до енергетики на практично невичерпної основі.
Великі надії у світі покладаються на так звані альтернативні джерела енергії, перевага яких полягає в їх відновлюваних і в тому, що це екологічно чисті джерела енергії.
Виснаження ресурсів змушує виробляти ресурсозберігаючу політику, широко використовувати вторинну сировину. У багатьох країнах додаються величезні зусилля для економії енергії та сировини. Сьогодні вже близько 1 / 3 всієї маси використовуваних в світі металів — алюмінію, міді, цинку, свинцю і олова — добувається з відходів та вторинної сировини. У ряді країн прийняті державні програми економії енергії.
Енергетична і сировинна проблеми стають усе більш гострими в Росії, хоча її частка у світовому видобутку нафти, газу, у виробництві металів, мінеральних добрив значна. Це пояснюється, зокрема, тим, що наша країна в розрахунку на одиницю національного доходу витрачає занадто багато палива, електроенергії, металу. Металу, наприклад, витрачається в 2,4 рази більше, ніж у США. На виплавку 1т. міді витрачається в 3 рази більше енергії, ніж у ФРН. А з вторинних ресурсів виробляється приблизно 1 / 3 чорних і кольорових металів. Тоді як у ФРН відповідна частка дорівнює 60%.
Для вирішення цих проблем потрібні зусилля всіх країн. [1]

1. Альтернативні джерела енергії

Все більшу популярність у світі набувають альтернативні джерела енергії. Їх перевага полягає в відновлюваних енергетичних ресурсів. До таких джерел можна віднести:
енергію сонця,
енергію вітру,
енергію припливів,
глибинне тепло Землі,
паливо з біомаси.
Вже побудовані геліостанції в США (Каліфорнії). Вони мають економічні показники, які не поступаються станціям інших типів. У ряді країн створені геотермальні станції — у США (станція Гейзерс в США має потужність 1 млн. кВт), Росії, на Філіппінах і в Італії; приливні — у Франції, Канаді, Росії і КНР; вітрові — у США та Данії. [2]
Створенням палива з біомас активно займаються практично в усьому світі і навіть є країни, які вже перейшли на цей вид палива в певній мірі (у Фінляндії потреби в пальному вже на 20% задовольняються за рахунок біопалива, а лідирує в ЄС щодо використання біомаси у якості джерела енергії Німеччина). Звичайно, треба розуміти, що на те, щоб повністю замінити ту саму нафту (застосування) біопаливом повинен пройти певний термін. А поки необхідно проводити подальші дослідження в цій області. Але вже зараз можна побачити основні переваги біодизельного палива:
у вихлопі набагато менше токсичних відходів, сажі (на 50%) та викидів СО та СО 2;
воно дешевше нафтопродуктів;
може використовуватися як в чистому вигляді, так і в суміші зі звичним паливом ;
в суміші придатне для будь-якого дизельного двигуна практично без переробки;
саме по собі значно безпечніше для навколишнього середовища, ніж звичайне паливо (менше токсична, ніж звичайна кухонна сіль);
легко розкладається мікроорганізмами (на 90% за 3 тижні);
подовжує життя двигуна (не утворюється нагар в циліндрах);
не має неприємного запаху. [3]
Крім того. до альтернативних джерел енергії багато людей також відносять і атомну енергетику. Атомна енергетика (як і біопаливо) є найбільш передовим видом енергії. Наприклад, Західна Європа лідирує за його розвитку.
Відомо, що робота АЕС майже не шкодить природі — їхні викиди нульові (на противагу ТЕС отруюють атмосферу мільйонами тонн отруйних викидів). Але з цим видом енергії ще невідомо поки що.
Справа в тому, що ймовірні можливості аварій і до цих пір не вирішена проблема захоронення відходів атомних електростанцій. [4]
Відтепер наше майбутнє в наших руках і від нас залежить, чи зможемо ми змінити ситуацію, що склалася в кращу сторону.

2. Сонячна енергія

Часто говорять, що нове — добре забуте старе. Як не дивно, до сонячної теплової енергії ці слова теж відносяться. Розкопки археологів показали, що в стінах лазень та деяких інших будівель Стародавнього Риму були прокладені канали, по яких проходив тепле повітря від нагрівається сонячним випромінюванням частини будівель і створював комфортну температуру в усіх приміщеннях. [5]
Хоча багато хто з нас цього і не підозрюють, спосіб отримання електроенергії з сонячного світла відомий більше ста років. Явище фотоелектрічества вперше спостерігав Едмон Беккерель в 1839г. Проводячи серію експериментів з електрики, він занурив 2 металевих електрода в проводить розчин і піддавав установку впливу сонячного світла. Між електродами виникло невелике електричну напругу. Поява на початку 50-х років сонячних елементів, розроблених в лабораторії Белла, зробило революцію в електронній промисловості. Космічна індустрія була б без них практично безпорадна. Легкі сонячні генератори енергії дозволили абсолютно по-іншому підійти до проблеми створення штучних супутників Землі. Крім того, сонячна енергія може використовуватися в сонячних будинках. [6]
Сонячні установки можуть бути призначені для опалення і гарячого водопостачання житлових будинків. Сонячні енергетичні установки здатні заощадити дороге мінеральне паливо, завдяки розумному використанню енергії сонячного випромінювання.
Уявлення про сонячному будинку (будинку, в якому теплохладоснабженіе та гаряче водопостачання, здійснюване за допомогою сонячної енергії) стало широко відомо. Напевно, самим ідеальним прикладом такого будинку є традиційний японський будинок. Що влітку, що взимку там завжди цілком прийнятна температура для проживання. Але справжніх сонячних будинків, де повністю відпрацьована система опалення та охолодження, ще порівняно небагато, і зробити їх економічно виправданими зовсім
не просто. Однак очевидним є той факт, що природних запасів нафти і вугілля на земній кулі не вистачить на тривалий термін і подальша технічна програма нерозривно пов’язана з необхідністю економії енергії. [7]
В кінці 80-х років найбільш поширеними предметами особистого вжитку, у яких використовувалася сонячна енергія, були «сонячні кухні». Навіть існували спеціальні портативні сонячні кухні, які можна було брати з собою в морську подорож або в екскурсію в гори (виробляли Франція. Швейцарія). У цей же час в Японії були створені електричні панелі, сонячні фотоапарати. радіоприймачі, портативні сонячні батареї. «сонячні світильники.
У префектурі Агава, в місті Ної з’явилася сонячна теплова електростанція, що виробляє електроенергію.
Відомо, що ще в 1979р. легкий одномісний літак, оснащений сонячними батареями, який називався «Солар Челленджер» і був виготовлений в США, благополучно перетнув морський протоку між Францією і Англією, Крім того, на електричному автомобілі з сонячними батареями був здійснений автопробіг через весь материк Австралії. [8]

3. Вітрова енергія

Він занадто непостійна і не піддається контролю
К. Маркс (про вітер)
Вперше енергія вітру була використана, мабуть, для пересування вітрильних суден, а пізніше — для підйому води і розмелювання зерна. Вважається, що в Китаї, Японії та Тибеті перший вітряні двигуни були побудовані більше 2 тисяч років тому. Стародавні вавілоняни використовували їх для осушення боліт. У Єгипті і на Близькому Сході будували вітряні водопідйомники і млини. [9]
Але толком вітряної енергією стали займатися набагато пізніше. У Росії цей вид енергії став об’єктом для досліджень тільки після революції. У зв’язку з початком електрифікації сільського господарства була організована робота по створенню вітроелектричних станцій (ВЕС). Вже у 1930р. була спроектована, а в 1931р. споруджена в Криму перша в світі ВЕС Д30 потужністю 100 кВт. Станція пропрацювала до 1942г. і давала енергію в електричну мережу Севастопольенерго. А у 1956р. було вироблено понад 9 тисяч вітродвигунів.
За кордоном найбільш широке застосування вітроустановки знайшли в Австралії, Новій Зеландії, Латинській Америці, Греції та ін [10]
Вітер — 1 з найбільш потужних енергетичних джерел, який за сприятливих умов може бути широко використаний в народному господарстві . Він виникає внаслідок постійної циркуляції переміщення повітряних мас в атмосфері, викликаної нерівномірним нагрівом сонцем земної поверхні.
Вітер — дармовий енергетичне джерело. Тому у деяких ще існує думка. що й енергія, отримана за допомогою вітродвигунів теж практично «дешева9quot;. Особливість вітру як енергетичного джерела полягає в його непостійність, великої мінливості швидкості, а звідси і енергії (в силу ряду метеорологічних чинників (обурення атмосфери, зміна сонячної активності і кількість теплової енергії, що надходить на землю), а також через вплив рельєфних умов у даній місцевості швидкість і напрям вітру змінюються за випадковим законом). [11]
Незважаючи на кілька великі капітальні вкладення вітроустановки економічніше теплових установок внаслідок низької експлуатації витрат (витрати на них менше в 6 разів). Звідси витрати окупаються за 1-1,5 роки. Крім того, термін служби вітроагрегатів (щодо тихохідних машин) значно більше, ніж у теплових двигунів. Тому питомі витрати металу на одиницю виробітку за весь термін служби, а також амортизаційні відрахування у них менше.
Розвиток вітроенергетики шляхом будівництва ВЕС залежить від того, як швидко вдасться знизити вартість і металоємність двигунів, підвищити їх надійність. Для цього застосовуються залізобетонні опори. неметалеві лопаті, легована сталь і легкі сплави. Щоб ВЕС стали вигідніше конкуруючих установок капіталовкладення в їх будівництво потрібно знизити на 25-30%.
Велике державне значення має економія мінерального палива та охорона навколишнього середовища від забруднень.
У числі причин, що зумовили прагнення до розширення використання енергії вітру:
швидке зростання потреби в енергії при обмежених запасах рідкого і твердо палива та потенційних гідроенергетичних ресурсів;
різке підвищення цін на мінеральне паливо;
великі капіталовкладення при спорудженні теплових і гідравлічних електростанцій (зростають з урахуванням витрат на передачу енергії, які досить значні тому, що доводиться забезпечувати енергією все більш віддалені від ліній передач, розосереджені і менш потужні споживачів);
розширення можливостей використання вугілля, нафти і газу (в хімічній промисловості для одержання синтетичних матеріалів);
значні досягнення в області аеродинаміки і механіки, літакобудування та хімії, електротехніки та ін дозволяють створити досконаліші та економічні вітроагрегати.
Найбільш широко вітроустановки можуть застосовуватися в сільському господарстві для зарядки акумуляторних батарей, опріснення мінералізованих вод, відкачування води для питних потреб, аерації водойм.
Крім того, електричні вітроустановки малої потужності, поряд з зарядкою акумуляторів, можуть живити енергією маяки та бакени, захищати від корозії газу — і нафтопроводи. Автономні ВЕС, що працюють ізольовано, можуть використовуватися обмежено і тільки для живлення енергією водопідйомних і меліоративних установок.
Установки оберігають від замерзання в зимовий час поверхню водойм, використовуваних для худоби. Також існують райони, де в господарствах вітроустановки економічніше використовувати (пустелі. напівпустелі, посушливі зони). [12]

4. Біопаливо

Цей вид енергії має великі переваги перед іншими видами, оскільки він відносно дешевий і практично нешкідливий для навколишнього середовища. Природно. що це не могло залишитися непоміченим і багато країн вже активно займаються дослідженнями у цій галузі:
Кіпр.
У зв’язку з безперервним зростанням цін на нафту, на Кіпрі все активніше обговорювалася можливість використання в якості альтернативи нафти біодизельне або інші різновиди палива, отримані з біомаси. Вже до кінця 2005р. був підготовлений план поставок такого палива і частковий переклад на нього автомобілів з дизельним двигуном. Його почнуть отримувати з кукурудзи, сої, бавовни, макухи, що залишається після віджимання масла з оливок. Крім того, в країні розробляється програма, спрямована на впровадження електромобілів і «гібридів9quot;. Одним із заходів має стати надання значних субсидій (1700 євро-> 2000 $) всім громадянам, що бажають придбати такий автомобіль. [13]
Японія.
У Токійському технологічному інституті недавно запатентований метод перетворення рослинної олії в біодизельне паливо з використанням каталізаторів, в десятки разів набагато більш дешевих, ніж застосовувані нині. Будь-яке рослинне масло може служити автомобільним паливом, але для цього входять до його складу жирні кислоти треба перетворити в ефіри. До цих пір необхідні для цього каталізатори залишалися дуже дорогими.
Японські вчені отримали придатний для багато кратного використання каталізатор — тверду кислоту зі звичайного цукру. Тепер, на думку авторів відкриття, налагодивши промисловий випуск каталізатора, можна буде приступати до масового виробництва дизельного палива з відновлюваної сировини.
США.
На конкурсі екологічно чистих транспортних засобів «Сонячний тур», що пройшов влітку 2005р. У штаті Нью-Джерсі, серед машин на альтернативному паливі переміг автомобіль «Вегетаріанець9quot;, що працює на відходах шкільної їдальні. Цей автомобіль створили студенти Центральної школи з містечка Трентон (штат Нью-Джерсі). Точніше вони переобладнали старенький «Фольксваген Гольф» 1985р. Випуску, пристосувавши його двигун до роботи на біодизельному паливі власного рецепту і виготовлення. Як з’ясувалося, технологія виробництва біопалива, розроблена студентами. безпечна для навколишнього середовища і безвідходна. Навіть для перемішування використаного кукурудзяної олії з студентській їдальні з лугом, метанолом і етанолом вони пристосували змішувач з сонячної енергії. А з виділеного в процесі виробництва палива гліцерину одержували мило, яке знайшло застосування тут же, в студентському гаражі. Як запевняють розробники, на створення альтернативного авто вони витратили менше 1000 $, включаючи купівлю старого «Гольфа9quot;. «Апетит9quot; ж у «вегетаріанця9quot; скромний — близько 5,5 л. на 100км. що крім цілком невинного вихлопу дозволяє розраховувати і на швидку окупність витрат.
Все більше американців вважають за краще наслідувати приклад цих студентів. Невеликі компанії вже продають приблизно за 800 $ конверсійні комплекти, що дозволяють автомобілі з дизельним двигуном заправляти звичайною рослинною олією. Багато американців домовляються з розташованими поблизу кафе або ресторанами і забирають у них використане мастило. У багатьох ресторанах використане мастило охоче віддають безкоштовно, вважаючи цей «симбіоз9quot; вельми вигідним (інакше довелося б платити приблизно 50 $ на місяць на утилізацію). Правда необхідно лише зрідка заправлятися стандартним дизпаливом (воно потрібно для запуску холодного двигуна і перших декількох кілометрів пробігу).
З 2005р. У країні стрімко формується ринок альтернативного автомобільного палива, і в США вже з’явилися компанії, які оптом скуповують в ресторанах відпрацьоване масло і продають його автомобілістам, за ціною 20-25 центів за літр, що, втім, у два з гаком рази дешевше звичайного палива. [14]
Росія.
У Бєлгородській області навесні 2005р. пройшли перші випробування тепловоза з дизельним двигуном, адаптованим і працює на рапсовій олії. Вже в 2006р. Всі тепловози. приписані до місцевої залізниці, розраховують перевести на паливо з ріпаку. [15]
Великі надії за кордоном покладають на отримання енергії з біомаси, яка містить різні цукри, шляхом її зброджування з отриманням спирту (етанолу). У Бразилії розроблена національна програма використання етанолу, отриманого з цукрового очерету, для заміни майже чверті споживаного в країні бензину. Вже сьогодні близько 10% продаваного там бензину містить 10%-ную добавку етанолу, що помітно знижує вміст шкідливих речовин у вихлопних газах.
Масштабна програма заміни бензину етанолом, одержуваних при переробці надлишків кукурудзи та інших зернових культур, здійснюється і у США. На частку так званого газохолу (суміші бензину з етанолом) вже припадає близько 10% паливного ринку країни. Причому, як склали американські експерти, якщо спирту в бензин додавати не більше 8%, то немає потреби навіть в перенастроюванні карбюраторів або інжекторів.
Використання спирту як палива на транспорті отримало широке поширення у Франції та Швеції. [16]

Список використаної літератури

1. Байєрс Т.20 конструкцій із сонячними елементами: підручник. — М. Мир, 1988. — 197С.
2. Пустовалова Л.М. Загальна хімія. підручник / Л.М. Пустовалова, І.Є. Никанорова. — Ростов-на-Дону. Фенікс, 2005. — 478С.
3. Сюнроку Танака Житлові будинки з автономним теплохладоснабженіем: навчальний посібник / Танака Сюнроку, Судна Рейдзі. — М. Стройиздат, 1989. — 225С.
4. Шефтер І.Я. Використання енергії вітру: навчальний посібник. — М. Енергія, 1975. — 247С.
5. Поїдемо на біопаливі / / Екологія і життя. — 2006. — 5 (54). — С.63
6. Клопоти навколо вихлопів / / Екологія і життя. — 2006. — 2 (51). — С.49-50.

[1] Пустовалова Л.М. Загальна хімія. — Ростов-на-Дону, 2005. — С. 16-17

[2] Пустовалова Л.М. Загальна хімія. — Ростов — на — Дону, 2005. — С. 16-17

[3] Пустовалова Л.М. Загальна хімія. — Россов — на-Дону, 2005. — С. 16-17

Альтернативні джерела енергії

учениці 11 класу

Сонячна радіація як енергетичний ресурс і можливості її використання

Сонячна радіація – електромагнітне випромінювання Сонця – основне джерело енергії як рушійної сили всіх процесів у природі. За значенням сонячна радіація як енергоресурс стоїть на першому місці серед усіх існуючих енергоресурсів.

Теплова енергія Сонця на Землі перетворюється на інші види енергії. Вона йде на нагрівання ґрунтів, води й повітря, поглинається рослинністю і йде на створення її тканин, витрачається на випаровування, перетворюється на енергію води, вітру та ін.

Є великі можливості для використання сонячної енергії в народному господарстві. Сонячна енергія може нагрівати воду для різних підприємств, господарств та домашніх потреб. Сонячні фруктосушарки відомі давно. Вони пості, дешеві і ефективні в дії, можуть заощадити десятки мільйонів тонн палива на рік.

Використання сонячної енергії можливе і необхідне в багатьох галузях господарства. Сонячні високотемпературні печі зручно використовувати в хімічній промисловості (для добування особливо чистих речовин) і металургії (для виробництва напівпровідникових матеріалів), сонячні холодильні машина – для кондиціонування повітря і зберігання продуктів. Сонячні медичні рефлектори дуже зручні для лікування багатьох захворювань.

Сонячна енергія – великий резерв «чистої» енергії.

Енергія вітру залежить від його швидкості, а швидкість – від величини градієнта тиску. Доведено, що скрізь, де середня річна швидкість вітру дорівнює 4 м/с, вигідно використовувати вітродвигуни. Там, де швидкість вітру більша, доцільно будувати вітроелектростанції. Це дасть дуже велике заощадження палива. В зоні площею 1,6 млн. км2, де швидкість вітру 6-9 м/с, можна будувати вітросилові установки потужністю від 1000 до 2500 кВт за 1 км2. У другій зоні площею близько 8 млн. км2, де середня річна швидкість вітру 4-6 м/с, можна будувати вітросилові установки потужністю від 500 до 1000 кВт з 1 км2. Третю зону, з відносно малою середньою швидкістю вітру, можна використовувати при будівництві малопотужних вітродвигунів для різних господарських потреб.

Від вітрових електростанцій можна одержати стільки електроенергії, скільки її дадуть теплові електростанції від спалювання млрд. т нафти. Справді невичерпні запаси вітрової енергії людина зможе мати з проникненням у стратосферу, де є струминні повітряні течії величезної швидкості. Але це справа майбутнього. Поки що вітрові двигуни рухають здебільшого водопідіймачі, які подають підземні води для напування худоби і поливання невеликих ділянок посівів.

Такі електростанції дуже перспективні. При широкому використанні енергії вітру зменшиться отруєння повітря різними газами, що утворюються від спалювання кам’яного вугілля, нафти, торфу і які доцільніше буде використовувати в хімічній промисловості.

Енергія припливів і відпливів

Це один з численних видів гравітаційної енергії, яку людство ще майже не використовує. Майбутнє цивілізації, яка вмітиме керувати гравітацією, важко навіть уявити. Всесвітнє тяжіння в руках людини перетворюється на такий засіб, за допомогою якого вона здійснюватиме найфантастичніші задуми.

Та за наших часів людство приступає тільки до використання припливно-відпливних сил. Енергія припливів і відпливів, яку може використовувати людство, на всій планеті обчислюється в 1 100 млн. кВт.

Гідродинамічна і гідротермальна енергія

Це величезні, практично невичерпні види енергії, зосереджені у водах Світового океану. Тільки енергія прибоїв обчислюється десятками мільйонів кіловат-годин на рік з 1 км берегової ділянки. Проте їх енергія, як і енергія течій, хвиль, ще фактично не використовується. Діють лише маленькі енергетичні установки, які використовують енергію хвиль для постачання електроенергією маяків, бакенів та інших невеликих об’єктів.

Гідротермальна енергія, яка виникає внаслідок різниці температур поверхневих і глибинних вод океанів, також майже не використовується.

Якщо тепло морів перетворити на електроенергію, то вона обчислюватиметься мільйонами мільярдів кіловат-годин на рік, але коефіцієнт корисної дії цього перетворення ще зовсім мізерний – не перевищує 1-2%. Можливо, в недалекому майбутньому буде знайдено способи підвищення його.

Гідроенергоресурси – це запаси енергії річкових потоків і водойм, розташованих вище від рівня моря. На відміну від паливних ресурсів, гідроенергетичні належать до відновних. Людство має великі резерви гідроенергоресурсів. Серед загальних гідроенергоресурсів розрізняють технічні, тобто такі, які фактично можна використати, і економічні – вигідні для використання.

Використання гідроенергії дедалі збільшується. Це пояснюється найбільшою доступністю використання енергії води і потребою вивільнення каустобіолітів як сировини для хімічної промисловості.

Це енергія внутрішнього тепла Землі, яке ще називають «червоним вугіллям». Запаси підземного тепла практично невичерпні. Можливості використання його енергії цілком реальні. Є вже й досвід використання теплової енергії надр. Столиця Ісландії Рейк’явік, розташована біля Північного полярного кола, теплофікована природними гарячими водами. Там у парниках, які обігріваються такими водами, вирощують не тільки овочі, а й виноград, банани і троянди.

Глибоким бурінням можна відкрити невичерпні джерела теплової енергії.

Підземне тепло – великий резерв енергетичних ресурсів людства.

Альтернативные источники энергии

Альтернативні джерела енергії Ограниченные запасы ископаемого топлива и глобальное загрязнение окружающей среды заставило человечество искать возобновляемые альтернативные источники такой энергии, чтобы вред от ее переработки был минимальным при приемлемых показателях себестоимости производства, переработки и транспортировки энергоресурсов.

Современные технологии позволяют использовать имеющиеся альтернативные энергетические ресурсы, как в масштабе целой планеты, так и в пределах энергосети квартиры или частного дома.

Буйное развитие жизни на протяжении нескольких миллиардов лет наглядно доказывает обеспеченность Земли источниками энергии. Солнечный свет, тепло недр и химический потенциал позволяют живым организмам осуществлять множественные энергетические обмены, существуя в среде, созданной физическими факторами – температурой, давлением, влажностью, химическим составом.

Альтернативні джерела енергії

Круговорот веществ и энергии в природе

Экономические критерии альтернативных источников энергии

Человек издревле использовал энергию ветра как движитель для кораблей, что позволяло развиваться торговле. Возобновляемое топливо из отмерших растений и отходов жизнедеятельности было источником тепла для приготовления пищи и получения первых металлов. Энергия перепада воды приводила в действие мельничные жернова. На протяжении тысячелетий это были основные виды энергии, которые мы теперь называем альтернативными источниками.

С развитием геологии и технологий добычи недр стало экономически выгодней добывать углеводороды и сжигать их для получения энергии по мере необходимости, чем ждать у моря погоды в буквальном смысле, надеясь на удачное совпадение течений, направления ветра, облачности.

Нестабильность и изменчивость погодных условий, а также относительная дешевизна двигателей, работающих на ископаемом топливе, заставили прогресс развиваться по пути использования энергии недр земли.

Альтернативні джерела енергії

Диаграмма, демонстрирующая соотношение потребления ископаемых и возобновляемых источников энергии

Усвоенный и переработанный живыми организмами углекислый газ, покоившийся в недрах миллионы лет, снова возвращается в атмосферу при сжигании ископаемых углеводородов, что является источником парникового эффекта и глобального потепления. Благополучие будущих поколений и хрупкое равновесие экосистемы заставляют человечество пересмотреть экономические показатели и использовать альтернативные виды энергии. ведь здоровье дороже всего.

Сознательное использование возобновляемых природой альтернативных источников энергии становится популярным, но, как и прежде, преобладают экономические приоритеты. Но в условиях загородного дома или на даче использование источников альтернативного электричества и тепла может оказаться единственным экономически выгодным вариантом получения энергии, если проведение, подключение и установка линий энергоснабжения окажется слишком дорогой затеей.

Альтернативні джерела енергії

Обеспечение удаленного от цивилизации дома минимально необходимым объемом электроэнергии с помощью солнечных панелей и ветрогенератора

Возможности использования альтернативных видов энергии

Пока ученые исследуют новые направления и разрабатывают технологии холодного термоядерного синтеза, домашние мастера могут использовать следующие альтернативные источники энергии для дома:

  • Солнечный свет;
  • Энергия ветра;
  • Биологический газ;
  • Разница температур;

По данным альтернативным видам возобновляемой энергии существуют готовые решения, успешно внедренные в массовое производство. Например – солнечные батареи, ветрогенераторы, биогазовые установки и тепловые насосы различной мощности можно приобрести вместе с доставкой и установкой, чтобы иметь свои альтернативные источники электричества и тепловой энергии для частного дома.

Альтернативні джерела енергії

Промышленно выпускаемая солнечная панель, установленная на крыше частного дома

В каждом отдельном случае должен быть свой собственный план обеспечения домашних электроприборов источниками альтернативной электрической энергии, согласно потребностей и возможностей. Например, для питания ноутбука, планшета, зарядки телефона можно использовать источник напряжением 12 В. и переносные адаптеры. Данного напряжения, при достаточном объеме аккумулятора энергии будет достаточно для освещения при помощи светодиодных лент .

Солнечные батареи и ветрогенераторы должны заряжать аккумуляторы, ввиду непостоянства освещения и силы энергии ветра. С увеличением мощности альтернативных источников электричества и объема аккумуляторов возрастает энергетическая независимость автономного энергоснабжения. Если требуется подключить к альтернативному источнику электричества электроприборы, работающие от 220 В. то применяют преобразователи напряжения .

Альтернативні джерела енергії

Схема, иллюстрирующая питание домашних электроприборов от аккумуляторов, заряжаемых ветрогенератором и солнечными панелями

Альтернативная энергия солнечного излучения

В домашних условиях практически невозможно создать фотоэлементы, поэтому конструкторы альтернативных источников энергии используют готовые комплектующие, собирая генерирующие конструкции, добиваясь необходимой мощности. Соединение фотоэлементов последовательно увеличивает выходное напряжение полученного источника электричества, а подключение собранных цепочек параллельно дает больший суммарный ток сборки.

Альтернативні джерела енергії

Схема подключения фотоэлементов в сборке

Ориентироваться можно на интенсивность энергии солнечного излучения – это примерно один киловатт на квадратный метр. Также нужно учитывать коэффициент полезного действия солнечных батарей – на данный момент это приблизительно 14%, но ведутся интенсивные разработки для увеличения КПД солнечных генераторов. Выходная мощность зависит от интенсивности излучения и угла падения лучей.

Можно начать с малого – приобрести одну или несколько небольших солнечных батарей, и иметь источник альтернативного электричества на даче в объеме, необходимом для зарядки смартфона или ноутбука, чтобы иметь доступ к глобальной сети интернет. Замеряя ток и напряжение, изучают объемы потребления энергии, обдумывая перспективу дальнейшего расширения использования источников альтернативной электроэнергии.

Альтернативні джерела енергії

Установка дополнительных солнечных батарей на крыше дома

Нужно помнить, что солнечный свет также является источником теплового (инфракрасного) излучения, которое может использоваться для нагрева теплоносителя без дальнейшего преобразования энергии в электричество. Данный альтернативный принцип применяется в солнечных коллекторах. где при помощи отражателей инфракрасное излучение концентрируется и передается теплоносителем в систему отопления.

Солнечный коллектор в составе домашней системы отопления

Альтернативная энергия ветра

Простейший путь для самостоятельного создания ветрогенератора – это использовать автомобильный генератор. Для увеличения оборотов и напряжения источника альтернативного электричества (эффективности генерации электрической энергии) следует применить редуктор или ременную передачу. Объяснение всевозможных технологических нюансов выходит за рамки данной статьи – нужно изучать принципы аэродинамики, чтобы понять процесс преобразования скорости потока воздушных масс в альтернативное электричество.

Альтернативні джерела енергії

На начальном этапе изучения перспектив преобразования возобновляемых источников альтернативной энергии ветра в электричество, нужно выбрать конструкцию ветряка. Наиболее распространенные конструкции – это лопастной винт с горизонтальной осью, ротор Савониуса, и турбина Дарье. Лопастной винт с тремя лопастями в качестве источника альтернативной энергии – наиболее распространенный вариант для самодельного изготовления.

Альтернативні джерела енергії

Разновидности турбин Дарье

При проектировании лопастей винтов большое значение имеет угловая скорость вращения ветряка. Существует так называемый фактор эффективности винта, который зависит от скорости воздушного потока, а также длины, сечения, количества и угла атаки лопастей.

Обобщенно данную концепцию можно понять так – при малом ветре длины лопасти с самым удачным углом атаки будет недостаточно для достижения максимальной эффективности генерации энергии, но с многократным усилением потока и увеличением угловой скорости кромки лопастей будут испытывать чрезмерное сопротивление, которое может их повредить.

Альтернативні джерела енергії

Сложный профиль лопасти ветряка

Поэтому длину лопастей рассчитывают исходя из средней скорости ветра, плавно изменяя угол атаки относительно удаления от центра винта. Для предотвращения поломки лопастей при ураганном ветре выводы генератора замыкают накоротко, что препятствует вращению винта. Для приблизительных расчетов можно принимать один киловатт альтернативной электроэнергии от трехлопастного винта диаметром 3 метра при средней скорости ветра 10м/с.


Для создания оптимального профиля лопасти потребуется компьютерное моделирование и ЧПУ станок. В домашних условиях мастера используют подручные материалы и инструменты, стараясь максимально точно воссоздать чертежи альтернативных источников ветровой энергии. В качестве материалов используется дерево, метал, пластик и т.д.

Альтернативні джерела енергії

Самодельный винт ветрогенератора, сделанный из дерева и металлической пластины

Для генерации электричества мощности автомобильного генератора может оказаться недостаточно, поэтому мастера своими руками изготавливают генерирующие электрические машины, или переделывают электродвигатели. Наиболее популярная конструкция источника альтернативного электричества – ротор с попеременно размещенными неодимовыми магнитами и статором с обмотками.

Альтернативні джерела енергії

Роторы самодельного генератора

Альтернативні джерела енергії

Статор с обмотками для самодельного генератора

Альтернативная энергия биогаза

Биологический газ в качестве источника энергии получают в основном двумя способами – это пиролиз и анаэробное (без доступа кислорода) разложение органических веществ. Для пиролиза требуется лимитированная подача кислорода, необходимая для поддержания температуры реакции, при этом выделяются горючие газы: метан, водород, угарный газ и другие соединения: углекислый газ, уксусная кислота, вода, зольные остатки. В качестве источника для пиролиза лучше всего подходит топливо с большим содержанием смол. На видео ниже показана наглядная демонстрация выделения горючих газов из древесины при нагреве.


Для синтеза биогаза из отходов жизнедеятельности организмов применяются метантанки различных конструкций. Устанавливать метантанк дома своими руками имеет смысл при наличии в домашнем хозяйстве курятника, свинарника и поголовья крупного рогатого скота. Основной газ на выходе – метан, но большое количество примеси сероводорода и других органических соединений требует применения систем очищения для удаления запаха и предотвращения засорения горелок в тепловых генераторах или загрязнения топливных трактов двигателя.

Альтернативні джерела енергії

Нужно основательное изучение энергии химических процессов, технологий с постепенным набором опыта, пройдя путь проб и ошибок, чтобы получить на выходе источника горючий биологический газ приемлемого качества.

Независимо от происхождения, после очистки смесь газов подается в теплогенератор (котел, печь, конфорка плиты) или в карбюратор бензинового генератора, — такими способами получается полноценная альтернативная энергия своими руками. При достаточной мощности газогенераторов возможно не только обеспечение дома альтернативной энергией, но и обеспечивается работа небольшого производства, как показано на видео:

Тепловые машины для экономии и получения альтернативной энергии

Тепловые насосы широко применяются в холодильниках и кондиционерах. Было замечено, для перемещения тепла требуется в несколько раз меньше энергии, чем для его генерации. Поэтому студеная вода из скважины имеет тепловой потенциал относительно морозной погоды. Понижая температуру проточной воды из скважины или из глубин незамерзающего озера, тепловые насосы отбирают тепло и передают его в систему отопления, при этом достигается значительная экономия электричества.

Альтернативні джерела енергії

Экономия электроэнергии с помощью теплового насоса

Другой тип тепловой машины – двигатель Стирлинга, работающий от энергии разницы температур в замкнутой системе цилиндров и поршней, размещенных на коленчатом вале под углом 90º. Вращение коленвала может использоваться для генерации электричества. В сети имеется множество материалов из проверенных источников, подробно объясняющих принцип действия двигателя Стирлинга, и даже приводятся примеры самодельных конструкций, как на видео ниже:


К сожалению, домашние условия не позволяют создать двигатель Стирлинга с параметрами выхода энергии выше, чем у забавной игрушки или демонстрационного стенда. Для получения приемлемой мощности и экономичности требуется, чтобы рабочий газ (водород или гелий) был под большим давлением (200 атмосфер и больше). Подобные тепловые машины уже используются в солнечных и геотермальных электростанциях и начинают внедряться в частный сектор.

Альтернативні джерела енергії

Двигатель Стирлинга в фокусе параболического зеркала

Чтобы получить максимально стабильное и независимое электричество на даче или в частном доме потребуется совмещения нескольких альтернативных источников энергии.

Новаторские идеи по созданию альтернативных источников энергии

Целиком и полностью охватить весь спектр возможностей возобновляемой альтернативной энергетики не сможет ни один знаток. Альтернативные источники энергии имеются буквально в каждой живой клетке. Например, водоросль хлореллы давно известна как источник белков в корме для рыб.

Ставятся опыты по выращиванию хлореллы в невесомости, для применения в качестве пищи космонавтов при дальних космических перелетах в будущем. Энергетический потенциал водорослей и других простых организмов изучается для синтеза горючих углеводородов.

Альтернативні джерела енергії

Аккумулирование солнечного света в живых клетках хлореллы, выращиваемой в промышленных установках

Нужно иметь в виду, что преобразователя и аккумулятора энергии солнечного света лучшего, чем фторопласт живой клетки пока не придумано. Поэтому потенциальные возобновляемые источники альтернативного электричества имеются в каждом зеленом листе, осуществляющем фотосинтез .

Основная сложность состоит в том, чтобы собрать органический материал, при помощи химических и физических процессов достать оттуда энергию и преобразовать ее в электричество. Уже сейчас большие площади аграрных земель отводятся под выращивание альтернативных энергетических культур.

Альтернативні джерела енергії

Уборка мискантуса — энергетической агротехнической культуры

Другим колоссальным источником альтернативной энергии может служить атмосферное электричество. Энергия молний огромная и обладает разрушительными воздействиями, и для защиты от них используются молниеотводы.

альтТрудности с обузданием энергетического потенциала молнии и атмосферного электричества состоят в большом напряжении и силе тока разряда за очень короткое время, что требует создания многоступенчатых систем из конденсаторов для накопления заряда с последующим использованием запасенной энергии. Также хорошие перспективы имеются у статического атмосферного электричества.

Похожие статьи

Альтернативні джерела енергії Биогазовая установка собственными силами