Альтернативная энергия

Система отопления из водорослей

Еще один яркий пример использования альтернативных источников энергии в мире – обычные зеленые водоросли. Они быстро растут, не требуют особого ухода и имеют множество видов. По мнению экспертов, это очень перспективная технология. С площади в 1 Га, на которой произрастают водоросли, получают до 150 тыс. м3 газа в год. Такое количество может заменить небольшую скважину, обеспечивающую жизнедеятельность маленького поселка.

Интересно, что использование водорослей – уже не просто предложение. В немецком городе Гамбург уже есть реализованный проект. Это 15-квартирный дом, фасады которого оборудованы 129 биореакторами. В них и содержат морские водоросли, которые используют двумя способами.

Продувая через биореакторы воздух, водоросли постоянно обеспечивают углекислым газом. Тем самым разработчики воссоздали для водорослей условия, как в их обычной среде обитания. Система названа Bio Intelligent Quotient (BIQ) House. Именно она обеспечивает жителей дома отоплением, кондиционированием и электроэнергией.
Уже выросшие водоросли собирают, обрабатывают и отправляют в топливный конвертор, который работает на биомассе. Тем самым удается обеспечить жилой дом нужным количеством электроэнергии.

Как распределяются виды энергии в каждой системе

Различные виды энергии используются в жилых и коммерческих зданиях, на транспорте, в промышленности и электроэнергетике. Электроэнергетическая система является крупнейшим потребителем первичной и используется для выработки электроэнергии. Почти вся электроэнергия используется в зданиях и промышленности. Общее количество электроэнергетической системы, используемой в жилых и коммерческих зданиях, промышленности и транспорте огромное.

Почти все ядерное топливо используется в электроэнергетической системе для выработки электроэнергии. Её доля в России составляет 18% от первичной энергии. Во Франции – 75%, Венгрии – 52% , Украине – 56%. В среднем в мире порядка 10%.

Смесь первичных источников широко варьируется в различных системах спроса. Энергетическая политика, призванная повлиять на использование конкретного основного источника с целью повлиять на окружающую среду, экономическую или энергетическую безопасность сосредоточивается на системах, которые являются основными пользователями этого типа энергии. Например, 71% нефти используется в транспортной системе, где она потребляет 92% от общего объема первичного энергопотребления.

Политика по сокращению потребления нефти чаще всего относится к транспортной системе. Эта политика обычно стремится увеличить эффективность автомобильного топлива или поощрять развитие альтернативных видов топлива.

Около 91% угля и только 1% из нефти, используется для выработки электроэнергии, что выявляет стратегию, влияющую на выработку электроэнергии, и имеет гораздо большее значение на использование угля, чем использование нефти.

Некоторые первичные виды энергии, такие как ядерная и угольная, полностью или преимущественно используются для добычи электричества. Другие, такие как природный газ и возобновляемые источники, более равномерно распределены по системам. Аналогичным образом сейчас транспорт почти полностью зависит от одного вида топлива (нефтяного).

Однако электроэнергетика с внедрением новых технологий больше использует различные источники энергии для выработки электричества. Например, идут практические реализации для получения электричества из биомассы.

Изменяется ли потребление топлива с течением времени

Источники потребляемой энергии с течением времени меняются, но изменения происходят медленно. Например, уголь когда-то широко использовался в качестве топлива для отопления домов и коммерческих зданий, однако конкретное использование угля для этих целей сократилось за последние полвека.

Хотя доля возобновляемого топлива от общего потребления первичной энергии еще относительно невелика, его использование растет во всех отраслях. Кроме того, использование природного газа в электроэнергетике возросло в последние годы из-за низких цен на природный газ, в то время как использование угля в этой системе сократилось.

Жизнь на облаке Венеры

Венера кажется еще одной пригодной для жизни планетой. Но перед заселением она нуждается в терраформировании: без изменения климата переехать на Венеру невозможно, так как на ней слишком жарко, сильные ветры, и высокий уровень радиации и давления. Ученые нашли еще один возможный способ колонизации планеты: они предлагают заселить ее атмосферу и устроить воздушный город в облаках. Главное условие — не приземляться на поверхность.

«Атмосфера Венеры похожа на земную, и на высоте 50 км от планеты жить будет достаточно комфортно», — говорит Джеффри Лэндис, ученый из NASA и писатель-фантаст, одним из первых предложивший эту идею.

Поскольку сила гравитации на Венере почти такая же, как на Земле, корабли смогут удержаться в воздухе. А защитить дома от серной кислоты поможет тефлоновая эмаль.

Воздушный дом в облаках Венеры

(Фото: medium.com)

Однако идея ученых сталкивается с несколькими проблемами. В такие дома будет сложно доставлять продовольствие и сырье, необходимые для выживания. Как вариант, астронавты могут отправлять на поверхность роботов и управлять ими с корабля. Венера по строению похожа на Землю, и на ней есть все необходимые для жизни элементы, включая воду. А роботы с дистанционным управлением могли бы как раз заниматься их добычей. И все же говорить о реализации такой идеи пока рано: ученым необходимо досконально изучить планету и отправить туда еще не одну космическую миссию.

Футурология

На Венере нашли признаки жизни. Она обитаема?

Виды альтернативных источников энергии.

Энергия ветра, солнца, воды, биотопливо, тепло Земли относительно неисчерпаемы и возобновимы. Преимущества альтернативных источников энергии неоспоримы, поскольку они сохраняют природные ресурсы. Кроме того, они в гораздо большей мере соответствуют требованиям экологической безопасности.

Ветровая энергетика.

Принцип использования силы ветра заключается в превращении кинетической энергии в электрическую, тепловую, механическую. Для получения электрической энергии используют ветровые генераторы. Они могут иметь различные технические параметры, размеры, конструкции, горизонтальную или вертикальную ось вращения. Паруса – классический пример использования силы ветра в морском транспорте, а ветряная мельница – преобразования в механическую энергию.

Диаметр лопастей и высота их расположения определяют мощность ветрогенератора. При силе ветра от 3 м/с генератор начинает вырабатывать ток и достигает максимальной величины при 15 м/с. Сила ветра свыше 25 м/с является критической – генератор отключается.

Гелиоэнергетика — дар Солнца.

Солнечная энергия как альтернативный источник энергии – естественное продолжение жизнетворящей миссии Солнца на нашей планете. Но пока человечество не научилось использовать ее напрямую. В настоящее время в качестве преобразователей солнечной энергии в электрическую применяют солнечные батареи, а для тепловой – солнечные коллекторы. Кроме того, в некоторых случаях используют совмещение двух видов.

Гелиотехнология заключается в нагреве поверхности солнечными лучами и в использовании нагретой воды для горячего водоснабжения, отопления или использования в паровых электрогенераторах. Для преобразования энергии солнца в тепловую используют солнечные коллекторы. Их общая мощность зависит от количества и мощности отдельных устройств, которые включены в систему солнечной или тепловой станции.

Солнечные батареи подразделяют на:

кремниевые
пленочные

Наибольшим спросом в настоящее время пользуются батареи с использованием кристаллов кремния, а самые удобные – пленочные. Кремниевые панели являются одним из лучших вариантов для частного дома.

ГЭС — использование силы воды.

Принцип действия турбин на гидроэлектростанциях заключается в воздействии силы воды на лопасти гидротурбины, которая вырабатывает электричество. Иногда к альтернативным видам энергии относят лишь те ГЭС, где не использованы мощные плотины, а выработка тока происходит под влиянием естественного течения воды. Это связано со значительным негативным воздействием мощных ГЭС на природные речные ландшафты, их обмелением и катастрофическими наводнениями.

Не вызывает возражений экологов использование естественной энергии морских и океанических приливов. Преобразование кинетической энергии в электрическую в этом случае происходит на специальных приливных станциях.

Геотермальная энергетика — тепло Земли.

Поверхность Земли излучает тепло не только в местах выброса горячих сейсмических источников, как, например, на Камчатке, но и практически во всех регионах планеты. Для извлечения тепла земли используют специальные тепловые насосы, а затем его преобразуют в электрическую энергию или используют как тепловую. Принцип действия установок базируется на законах термодинамики и физических законах поведения жидкостей и газа, в частности, фреона.

Тип конструкции насоса определяет первичный источник энергии, например, « грунт- воздух» или «грунт — вода».

Биотопливо.

Принцип получения биотоплива основан на переработке органических продуктов с помощью специальных установок. В ходе переработки вырабатывается тепловая или электрическая энергия. Виды биотоплива могут иметь жидкое, твердое или газообразное состояние. К твердым, например, относятся топливные брикеты, жидким – биоэтанол, к газообразным – биогаз. К его разновидностям относится свалочный газ, который образуется на свалках. Использование биогаза старых свалок помогает решить проблемы переработки отходов.

Основные виды альтернативных источников энергии

За последнее время практически перепробовано немало нетрадиционных вариантов получения энергии. Статистика утверждает, что речь пока идет о тысячных долях процента от потенциально возможного использования.

Типичными сложностями, с которыми неизбежно сталкивается на своем пути развитие альтернативных источников энергии, являются полные пробелы в законах большинства стран, касающихся эксплуатации природных ресурсов, как достояния государства. С отсутствием юридической проработки тесно связана проблема неизбежного налогообложения альтернативной энергетики.

Рассмотрим получившие наибольшее распространение 10 альтернативных источников энергии.

Ветер

Энергия ветра использовалась человеком всегда. Уровень развития современных технологий позволяет сделать ее практически бесперебойной.

Электричество при этом вырабатывается с помощью ветряков, похожих на мельницы, специальных устройств. Винт ветряка посредством вращающихся лопастей сообщает кинетическую энергию ветра генератору, производящему ток.

Подобные ветряные станции особенно распространены в Китае, Индии, США, странах Западной Европы. Несомненным лидером этой области считается Дания, являющаяся, кстати, пионером ветроэнергетики: первые установки появились здесь еще в конце XIX века. Дания закрывает этим способом до 25% всей потребности в электроэнергии.

Китай только при помощи ветрогенераторов сумел в конце XX века обеспечить электричеством горные и пустынные районы.

Использование энергии ветра является, пожалуй, наиболее передовым способом энергодобычи. Это идеальный вариант синтеза, в котором соединяются альтернативная энергетика и экология. Многие развитые страны мира постоянно увеличивают долю электроэнергии, полученной этим способом, в своем общем энергобалансе.

Солнце

Попытки использования солнечного излучения для получения энергии также давно предпринимались, на данный момент – это один из самых перспективных путей развития альтернативной энергетики. Сам факт того, что солнце во многих широтах планеты светит круглогодично, передавая на Землю в десятки тысяч раз больше энергии, чем потребляется всем человечеством за год, вдохновляет на активное использование солнечных станций.

Большинство самых крупных станций находятся в США, всего же гелиоэнергетика распространена почти в сотне стран. За основу взяты фотоэлементы (преобразователи солнечного излучения), которые объединяются в масштабные солнечные батареи.

Тепло Земли

Тепло земных глубин преобразуется в энергию и применяется для человеческих нужд во многих странах мира. Тепловая энергетика очень эффективна в районах вулканической активности, местах, где много гейзеров.

Лидерами этой области являются Исландия (столица страны Рейкьявик полностью обеспечивается геотермальной энергией), Филиппины (доля в общем балансе – 20%), Мексика (4%), США (1%).

Ограничение по использованию этого вида источника связано с невозможностью транспортировки геотермальной энергии на расстояния (типичный локальный источник энергии).

В России пока действует одна подобная станция (мощность – 11 МВт) на Камчатке. Ведется строительство новой станции там же (мощность – 200 МВт).

В число десяти наиболее перспективных источников энергии в недалеком будущем входят:

солнечные станции с базированием в космосе (основной недостаток проекта – гигантские финансовые затраты);
мускульная сила человека (востребованность, прежде всего – микроэлектроникой);
энергетический потенциал приливов и отливов (недостаток – высокая стоимость строительства, гигантские колебания мощности за сутки);
топливные (водородные) контейнеры (необходимость строительства новых заправок, дороговизна машин, которые будут ими заправляться);
быстрые ядерные реакторы (топливные стержни погружены в жидкий Na) – технология крайне перспективна (возможность повторного использования отработанных отходов);
биотопливо – уже широко используется развивающимися странами (Индия, Китай), преимущества – возобновляемость, экологичность, недостаток – использование ресурсов, земли, предназначенной для производства сельскохозяйственных культур, выгула скота (удорожание, дефицит еды);
атмосферное электричество (аккумулирование энергопотенциала молний), основной недостаток – мобильность атмосферных фронтов, скорость разрядов (сложность накопления).

Отопление для частного дома: альтернативные источники энергии

Среди наиболее распространенных способов получения электроэнергии является движущая сила ветра. Достаточно поставить около загородного дома высокую мачту с движущимися лопастями, соединенными с генератором, чтобы получать электрический ток и заряжать аккумуляторы.

Для получения тепла, можно использовать тепловые насосы, при их использовании, можно брать тепло практически из любого места:

Воздуха;
Воды;
Земли.

Принцип их работы, как в холодильнике, только при прокачивании через насос воздуха или воды, получается тепло. Самодельные конструкции, ничуть не уступают промышленным. В домашних условиях можно самостоятельно изготовить подобные конструкции достаточно найти чертежи и изготовить ветряк, чтобы получить дешевое электричество буквально из воздуха. Есть и другие виды и возможности получить электроэнергию и отопление для частного дома.

То же самое касается и тепловых конвекторов, которые предназначены для нагрева воды. Несколько проще для получения тепла использование котла на биотопливе, в качестве материала для топки используются прессованные опилки, гранулы, в том числе и из соломы и торфа. Но такие котлы на биотопливе стоят несколько дороже, чем работающие на газе.

Энергия Солнца

» data-layzr=»https://natworld.info/wp-content/uploads/2017/02/энергия-солнца.jpg» alt=»» width=»500″ height=»326″ data-layzr-srcset=»https://natworld.info/wp-content/uploads/2017/02/энергия-солнца.jpg 500w, https://natworld.info/wp-content/uploads/2017/02/энергия-солнца-300×196.jpg 300w, https://natworld.info/wp-content/uploads/2017/02/энергия-солнца-186×120.jpg 186w» sizes=»(max-width: 500px) 100vw, 500px» />

Солнечная энергия в той или иной форме является источником почти всей энергии на Земле, который можно считать неисчерпаемым природным ресурсом.

Роль солнечной энергии

Солнечный свет помогает растениям производить питательные вещества, а также вырабатывать кислород, которым мы дышим. Благодаря солнечной энергии, вода в реках, озерах, морях и океанах испаряется, затем формируются облака и выпадают атмосферные осадки.

Люди, как и все другие живые организмы зависят от Солнца, для получения тепла и пищи. Тем не менее, человечество также использует солнечную энергию и во многих других формах. Например, из ископаемых видов топлива получают тепло и/или электроэнергию и, по существу, эти минеральные ресурсы накапливали солнечную энергию на протяжении миллионов лет.

Получение и преимущества солнечной энергии

Фотоэлементы представляют собой простой способ получения солнечной энергии. Они являются неотъемлемой частью солнечных батарей. Их уникальность заключается в том, что они преобразовывают солнечное излучение в электричество, без шума, загрязнения окружающей среды или движущихся частей, что делает их надежными, безопасными и долговечными.

Что такое климатические и космические ресурсы?

Практически все современные разработки, направленные на аккумуляцию альтернативных источников энергии, базируются на климатических ресурсах. Как правило, выделяют четыре группы таких источников: солнечный свет, ветер, влагу и тепло. Это основной набор, формирующий агроклиматическую базу для работы сельскохозяйственных предприятий

Важно понимать, что далеко не все климатические природные ресурсы используются в полном объеме. Так, при всей ценности солнечного света, пока еще нет явных подтверждений, что аккумулирующие средства такого типа могут заменить традиционные виды переработки энергии

Тем не менее неисчерпаемость данного ресурса является серьезной мотивацией для работы в этой области.

Что касается ресурсов космического происхождения, то они в некоторых областях перекликаются с климатическими. Например, в данной отрасли также предполагается использование солнечной энергии. В целом же космические ресурсы – это принципиально новый вид энергетики, особенностью которого является задействование внеатмосферных спутников и станций.

Проблемы климатических и космических ресурсов

Не смотря на то, что климатические и космические ресурсы являются неисчерпаемыми, их качество может ухудшиться. Главной проблемой этих ресурсов считается глобальное потепление, которое вызывает ряд негативных последствий.

Исследования доказывают, что средняя глобальная температура поверхности Земли увеличилась примерно на 0,3-0,6 ° С в течение последнего столетия. Это наибольшее увеличение температуры поверхности в течение последних 1000 лет, и ученые предсказывают еще больший рост на протяжении этого века. Глобальное потепление, во многом связано с увеличением выбросов парниковых газов (прежде всего диоксида углерода и метана) в верхние слои атмосферы. В большей степени эта проблема является результатом антропогенной деятельности человечества — сжигание ископаемого топлива, промышленность, сельское хозяйство, а также обезлесение лесных ресурсов планеты.

Средняя глобальная температура может увеличиться на 1.4-5.8º C к концу 21-го века. Хотя цифры кажутся небольшими, они могут вызвать значительные изменения климата. (Разница между глобальными температурами во время ледникового периода и периода отсутствия льдов составляет лишь около 5 ° С.) К тому же, повышение температуры может привести к изменению количества осадков и погодных условий. Потепление воды в океанах станет причиной более интенсивных и частых тропических штормов и ураганов. Также ожидается, что в следующем столетии уровень моря увеличится на 0,09 — 0,88 м, главным образом, в результате таяния ледников и расширение морской воды.

И, наконец, здоровье человека также поставлено на карту, поскольку глобальное изменение климата может привести к распространению некоторых заболеваний (таких, как малярия), затоплению крупных городов, высокому риску теплового удара, а также плохому качеству воздуха.

Возобновляемые биоресурсы

К биоресурсам относят лесные, почвенные, рыбные и подобные им.

Вырубка лесов началась с момента строительства поселений и кораблей. Например, массивы ливанского кедра были вырублены почти полностью, сегодня сохранилось лишь несколько природных рощиц, остальные выращены специально. В России принята программа лесовосстановления, ежегодно высаживаются саженцы хвойных и лиственных пород.

Рис. 2. Посадка леса.

При строительстве мостов и причалов страдает рыбное поголовье. Зарыбление рек и озер способствует восстановлению рыбного стада.

Рис. 3. Зарыбление водоемов России.

Восстановление используемых природных ресурсов

В последние годы, отходы начали рассматриваться как потенциальный ресурс, а не то, что должно находится на свалках. Из бумаги, пластика, дерева, металлов и даже сточных вод, по мнению специалистов, можно сделать нечто очень полезное.

Восстановление природных ресурсов (регенерация отходов) – использование отсортированных отходов жизнедеятельности с целью добычи вторичного сырья и применения его снова или превращения в новое сырьё для производства чего-либо.

Оно включает в себя компостирование и утилизацию отходов, которые направляются на свалку (к примеру, влажные органические отходы, такие как отходы после потребления пищи или сельскохозяйственной деятельности). Традиционно, мы собираем их и отправляем на свалку, однако при восстановлении используемых ресурсов, их необходимо компостировать или перерабатывать с помощью анаэробного сбраживания для получения биогаза.

Эта концепция может быть применена в домашних условиях. Во многих населенных пунктах есть места, куда жители могут выбрасывать мусор, который предварительно отсортировали дома. Это упрощает организацию утилизации отходов перед их дальнейшей обработкой.

Восстановление отходов – это не легкая задача, она включает в себя тщательное планирование, культуру людей, участие общин, а также использование технологий. Не смотря на эти сложности, регенерация отходов имеет огромные экологические и экономические выгоды, и поэтому должна быть серьезно рассмотрена.

Восстановление природных ресурсов планеты приносит пользу человечеству, потому что уменьшает нашу потребность в новых сырьевых материалах, тем самым происходит экономия окружающей среды (например, с помощью переработки использованных бумажных изделий, мы можем получить новую целлюлозу, которая содержится в древесине. К тому же, для утилизации требуется меньше энергии, чем для производства нового сырья).

Сточные и ливневые воды можно использовать в качестве другого примера. Существует способ значительно уменьшить спрос на пресную воду, если мы начнем перерабатывать все сточные воды для повторного использования. Такую воду можно использовать для садоводства, сельского хозяйства, бытовых нужд и отопления.

Проблемы климатических и космических ресурсов

Исследования доказывают, что средняя глобальная температура поверхности Земли увеличилась примерно на 0,3-0,6 ° С в течение последнего столетия. Это наибольшее увеличение температуры поверхности в течение последних 1000 лет, и ученые предсказывают еще больший рост на протяжении этого века. Глобальное потепление, во многом связано с увеличением выбросов парниковых газов (прежде всего диоксида углерода и метана) в верхние слои атмосферы. В большей степени эта проблема является результатом антропогенной деятельности человечества – сжигание ископаемого топлива, промышленность, сельское хозяйство, а также обезлесение лесных ресурсов планеты.

Источник

Проблемы климатических и космических ресурсов

Исследования доказывают, что средняя глобальная температура поверхности Земли увеличилась примерно на 0,3-0,6 ° С в течение последнего столетия. Это наибольшее увеличение температуры поверхности в течение последних 1000 лет, и ученые предсказывают еще больший рост на протяжении этого века. Глобальное потепление, во многом связано с увеличением выбросов парниковых газов (прежде всего диоксида углерода и метана) в верхние слои атмосферы. В большей степени эта проблема является результатом антропогенной деятельности человечества – сжигание ископаемого топлива, промышленность, сельское хозяйство, а также обезлесение лесных ресурсов планеты.

Мне нравитсяНе нравится

Значение и использование лесных ресурсов

На сегодняшний день, древесина считается наиболее важным продуктом лесных ресурсов. Как правило, из нее изготовляют бумагу, пиломатериалы, фанеру и т.д. Кроме того, во многих населенных пунктах и даже странах, лесоматериалы используют для получения тепла и приготовления пищи. Потенциально, вся лесная продукция может быть использована людьми без существенного вреда для ресурса, однако, к сожалению, это не так. Многие другие растительные продукты, такие как ягоды, грибы, орехи и т.п., часто собираются в лесах для употребления в пищу. Кроме того, лесная экосистема является естественной средой обитания для большого количества живых организмов. Леса защищают от эрозии и различных катаклизмов, а также очищают воздух от загрязняющих веществ

Все эти особенности лесных ресурсов имеют важное значение а нашей жизни, хотя многие этого и не замечают

Свет и «лежачие полицейские»

Развитие альтернативных источников энергии в мире не остановилось только на использовании потоков людей. Проезжающие автомобили сегодня тоже применяются в качестве генераторов. Технология была разработана британским изобретателем Питером Хьюсом. Ее название – Electro-Kinetic Road Ramp. Это рампа из двух металлических пластин, под которыми встроен электрический генератор. При каждом проезде автомобиля по рампе вырабатывается электрический ток. Результаты такой технологии уже есть.

При проезде одного автомобиля по рампе генерируется около 10 кВт. Среднее значение может составлять от 5 до 50 кВт, что определяет вес машины.
От таких рамп питаются подсвечиваемые дорожные знаки и светофоры.
Уже несколько городов Великобритании широко применяют такую технологию. Она постепенно распространяется и на другие страны. В маленьком Бахрейне тоже оценили генераторы в виде «лежачих полицейских».

Согласно отчету по возобновляемой энергетике Renewables 2017 Global Status Report в 2016 году она показала самый большой прирост за все время своего развития, который составил 161 ГВт установленной мощности. В сравнении с 2015 это 9% роста. Всего на долю возобновляемой энергии сегодня приходится 24,5%. Хотя большая часть производится ГЭС, но это уже большой рывок. Кроме того, активно развиваются и направления с использованием других источников энергии, включая людей и автомобили.